Современная концепция обучения, воспитания и развития основана на идее гуманизации. Для химического образования одним из путей реализации гуманистических целей является ознакомление учащихся с глобальной проблемой современного мира - экологической. Экологическая проблема (загрязнение окружающей среды, энергетическая и сырьевая, защита здоровья человека, сохранение генофонда планеты и др.) сегодня стала новой социальной реальностью.

Гуманизация химического образования проявляется в том, что наряду с усвоением фундаментальных понятий и законов, оно должно развивать гуманистические идеалы, духовные, нравственные ценности. Потенциальные возможности для решения этой задачи  заложены в самом содержании предмета.

Дидактически интегративный подход к химическому и экологическому образованию уравновешивает общекультурный фундамент экологических знаний и конкретные химические и экологические, развиваемые в общем образовании, которые дополнительны по отношению к нравственному и экологическому императивам.

Экология вносит свой вклад в раскрытие ценностного представления о мире и человеке. Что предполагает вариативность формы включения экологического материала в учебные планы и программы. Возможны три вариативных модели построения учебно – воспитательного процесса с экологическим содержанием: многопредметная, однопредметная и смешанная.

Многопредметная модель заключается в том, что каждый предмет раскрывает те или иные аспекты экологической проблемы.

Однопредметная модель предусматривает введение специального предмета, связанного с проблемами окружающей среды. Такой подход рекомендован всемирной хартией охраны природы.

По мнению большинства ученых-педагогов, в современной отечественной школе наиболее перспективна смешанная модель экологического образования. Экологические проблемы в рамках этой модели изучаются поаспектно в каждом учебном предмете и целостно в специальных обобщающих и интегрированных курсах.

Для химии возможны два пути подбора экологического содержания и изложения материала, условно их обозначают: «от экологии к химии» и «от химии к экологии».

Первый путь – «от экологии к химии» - реализовался первоначально только в рамках внеурочной или внешкольной работы, поскольку экологические знания имеют иную логику, обладают иной степенью обобщенности.

Другой путь – «от химии к экологии» - позволяет формировать экологические понятия на уроках химии.

При изучении школьного курса химии учителя должны показывать единство неорганического и органического мира, влияние деятельности человека на окружающую среду; вырабатывать на этой основе экологическую культуру, нравственность человека; раскрывать двойственную роль химической промышленности по отношению к природе, раскрывать особенности научно-технического прогресса с позиции охраны природы; вырабатывать у школьников практические умения и навыки, позволяющие посильно участвовать в мероприятиях по охране природы.

Исходя из всего сказанного, мы пришли к выводу, что необходимо экологизировать курс химии. На это есть ряд причин. Во-первых, курс экологии изучается только в старших классах (10-11 класс.) Во-вторых, чем раньше формируется экологизирование, тем знания устойчивее.

Для того чтобы экологизировать курс химии, я воспользовалась рекомендациями В.М.Назаренко, которые были опубликованы в журнале «Химия в школе». В то же время в эти рекомендации я ввела свои задания, задачи, исследовательские работы применительно к условиям нашей сельской местности.

Так при изучении темы в 8 классе « Первоначальные химические понятия» учащиеся должны получить начальные представления о химическом элементе и связанных с ним понятиях. Помимо теоретических знаний учащиеся приобретают практические умения по проведению химического эксперимента, например при очистке веществ, и разделении смесей. В связи с этим представляется возможность ознакомить учащихся с рядом понятий природоохранного характера – загрязнители, источники загрязнений, современные способы очистки веществ в промышленности.

С некоторыми методами об очистке отходов учащиеся знакомятся при выполнении лабораторных и практических работ, ряд других можно продемонстрировать на кружковых или факультативных занятиях (перекристаллизация, осаждение, нейтрализация). Учащимся мы рекомендуем ознакомиться с дополнительной литературой по этим вопросам и выполнить творческую работу по изготовлению действующей модели очистки газообразных или твердых веществ и апробировать их в условиях имитационного опыта.

Разумеется, не все учащиеся примут участие в подобной работе, остальным мы предлагаем такие задания:

1.     Прочтите предложенный текст (или посмотрите на картинку) Перечислите неправильные действия, которые совершил человек в отношении природы. Как поступили бы вы?

2.     Используя свой опыт, придумайте (или опишите) ситуацию, в которой по вине человека страдает природа (или её обитатели)

3.     Предложите правила поведения школьника в природной среде:

а) На отдыхе

б) во время экскурсии

в) при выполнении общественно полезного труда вне школы.

4.     Охарактеризуйте экологическую ситуацию:

а) около дома

б) около ближайших предприятий (гараж, мастерская или животноводская ферма)

в) в ближайшем лесу, на речке.

Очень важно развить у учащихся ценностную ориентацию в отношении экологических проблем, вызвать у них чувство сострадания, ответственности, желание активной деятельности.

 Важный этап планирования темы «Кислород. Оксиды. Горение» формулировка триединой дидактической цели: образовательной, развивающей и воспитательной. Если определение первых двух не вызывает особых затруднений, то формулирование последней в ряде случаев оказывается довольно сложным. Для данной темы воспитательная цель может быть следующей: «Подвести учащихся к пониманию здоровья человека как общественной ценности; к оценке роли зеленых насаждений в улучшении состояния окружающей среды. Научить их определять масштабы загрязнения и предвидеть возможные последствия этого процесса для природы и человека». Достижение данной воспитательной цели будет способствовать формированию экологической культуры и познавательного мотива и в их природоохранной деятельности.

При изучении темы следует широко использовать знания учащихся, приобретенных ими на уроках природоведения, биологии. Важно раскрыть такие понятия как целостность биосферы, взаимосвязь и взаимообусловленность живого и неживого вещества планеты. Круговорот кислорода в природе рассматривается и определяется как биогеохимический, основные процессы которого – фотосинтез и дыхание. Раскрывается роль кислорода в жизни организмов и в сохранении природного равновесия, обусловленного его химическими свойствами. При сравнении влияния кислорода и озона на организм человека следует подчеркнуть, что небольшое содержание озона в воздухе благотворно действует на организм, особенно при болезнях дыхательных путей.  Напротив, в более высоких  концентрациях озон сильно ядовит, чего нельзя сказать о самом кислороде.

Поскольку кислород – важная составная часть воздуха, следует подробно остановиться на главных источниках загрязнения атмосферы и последствиях этого процесса. Основные источники техногенного загрязнения атмосферного воздуха – транспорт,  предприятия, ТЭС.

В России на долю автотранспорта в общем загрязнении атмосферы приходятся 15%, в США – 60%. Выхлопные газы содержат вредные вещества. По данным французского ученого Ж. Детри, выхлопные газы от бензиновых и дизельных двигателей имеет следующий состав: углекислый газ 9,0 и 0,9 %, оксид углерода (II) – 4,0 и  0,1%, оксиды азота – 0,06 и 0,04%, оксид серы (IV) – 0,006 и 0,02%. От каждого тысячи автомобилей в воздух поступает 300 кг оксида углерода ( II), весьма токсичного вещества.

Промышленность выбрасывает в атмосферу значительное количество твердых частиц (сажа, зола, копоть и пыль) и вредных газов (оксидов углерода (II) и (IV), оксида серы и азота.

Внимание учащихся следует обратить на то, что большинство загрязнителей атмосферы – оксиды, образующиеся в результате горения. Учащиеся знакомятся только с фактической стороной отрицательного влияния оксидов серы, азота, углерода на живые организмы и, в частности, на человека. Так высокая концентрация оксидов усугубляет симптомы хронических, респираторных сердечно – сосудистых заболеваний, обостряет или вызывает катары, бронхиты, эмфизему (тяжелую одышку), астму.

Учащиеся могут самостоятельно указать возможные источники загрязнения атмосферы, привести примеры воздействия некоторых загрязнителей на организм человека. В ходе обсуждения этих вопросов устанавливается прямая зависимость между степенью загрязнения атмосферы, показателями заболеваемости населения и как  следствие экономическим ущербом. Вот почему следует говорить с учащимися о здоровье человека как об общественной ценности. Ведь здоровое общество – это здоровое государство.

Далее рассматриваются оксиды неметаллов как загрязнители природной среды. Попадая в водоемы (пруды, озера, водохранилище), в ряде случаев они значительно закисляют их, вызывая тем самым гибель водных обитателей. Соединяясь с атмосферной влагой, оксиды превращаются в кислоты и выпадают на землю в виде «кислотных дождей», нанося огромный ущерб самой природе, так и объектам окружающей среды: металлическим конструкциям, бетонным сооружениям.

Учащиеся приходят к выводу, что экономически более выгодно предотвратить загрязнение среды, чем длительное время и с огромными затратами восстанавливать разрушенное.

Обсуждаются влияние хозяйств деятельности человека на круговорот кислорода в природе: уничтожение лесов, загрязнение поверхностей Мирового океана, огромное потребление кислорода на нужды промышленности.

 При обсуждении мер борьбы с загрязнением атмосферы развивается понятие о рациональном использовании природных ресурсов и вводятся новые понятия: « экономически безвредные» и «безотходные» технологии.

Учащихся можно ознакомить с мероприятиями по охране воздуха от загрязнения:

-         правильное сжигание топлива;

-         строительство очистных сооружений;

-         замена ископаемого топлива на альтернативные источники энергии;

-         совершенствование технологии производства и модернизация автотранспорта;

-         расширение площадей зеленых насаждений.

В этой теме получают развитие идеи охраны природы.

Так, при демонстрации опытов горения веществ в кислороде обращают внимание на его потреблении из воздуха, на загрязнение атмосферы продуктами сгорания и, как следствие, изменение состава воздуха. Учащимся предлагают высказать свои суждения по сохранению чистоты воздуха во время проведения демонстрационных опытов под тягой. После анализа высказываний учащихся учитель знакомит их с природоохранными мероприятиями, касающимися охраны атмосферы.

В качестве закрепления учащиеся решают простейшие расчетные задачи экологического содержания. Например: для выполнения лабораторного опыта в классе каждый ученик пользуется спиртовкой, в которой сгорает 11,5 г. спирта. Сколько метров кислорода будет израсходовано для горения, если в классе 20 учеников.

Для учащихся можно подготовить индивидуальные задания, которые можно использовать как в процессе обучения, так и для обобщения материала.

Задание № 1.

1.На каких свойствах кислорода основано его использование человеком?  Приведите примеры химический реакций, имеющих практическое применение, в которых кислород – один из реагентов.

2.Перечислите естественные и техногенные источники загрязнения атмосферы.

3.Охарактеризуйте последствия загрязнения воздуха в городах.

Темы  «Неметаллы» в 9 классе может быть представлена двумя блоками: теоретическим и практическим (проектная деятельность школьника). Поскольку в теоретическом блоке изучают элементы главных подгрупп VI, V, IV групп (кислород, сера, азот, углерод и др.) и их соединения, то в содержании целесообразно отразить составляющие атмосферы. Практический блок включает проекты учащихся по исследованию качества атмосферного воздуха.

Теоретическая часть содержит информацию об эволюции и современном составе атмосферы. Более подробно рассматривают ее компоненты: кислород, азот, углекислый газ. Продолжая тему, следует ознакомить учащихся с соединениями элементов главных подгрупп VI, V, IV групп, которые загрязняют атмосферу: оксидами серы, сероводородом, оксидами азота, аммиаком, угарным газом, метаном и рассмотреть воздействие этих веществ на окружающую среду. Боле подробно можно остановиться на этих экологических проблемах, как « кислотные дожди», « парниковый эффект», разрушение озонового слоя, смог. Затем можно рассмотреть некоторые пути поступления вредных веществ в атмосферу: сжигание топлива и проблемы энергетики, химические производства (аммиака, азотной и серной кислот), использование минеральных удобрений.

В процессе изучения темы мы предлагаем учащимся задачи экологического содержания.

При изучении веществ, загрязняющих атмосферу, можно предложить следующую задачу: «В состав смога входит газ Б, который может быть получен при сжигании простого желтого вещества А. При этом  получается и вещество С, хорошо растворимое в воде с образование кислоты Д. Если в Д (конц.) растворить цинк, то получится газ Б, при реакции которого с сероводородом образуется вещество А. Определите вещества А, Б, С и Д, напишите уравнение соответствующих реакций. Найдите объем 98%-ной кислоты Д (p=1,84 г/см³), который необходим для получения 11,2 л газа Б (н.у).  В чем заключается вредное воздействие газа Б? Как можно использовать вещество А?»

При изучении химических производств решают задачи экологического содержания с использованием понятий «выход продукта в процентах от теоретически возможного», например: «На заводе по производству аммиака запланированный выход продукта составлял 17%. Утечка аммиака из-за  неисправности оборудования уменьшила выход на 1%. Найдите массу аммиака, попавшего в окружающую среду, если при реакции было израсходовано 60 кг водорода. Какое негативное воздействие может оказать аммиак. Попав в воздух? В водоем?

Учащиеся могут составлять подобные задачи. Находя экологическую информацию в дополнительной литературе, а также используя средства массовой информации.

После зачетной работы по теоретическому материалу учащиеся определяют для себя тему возможного практического исследования, исходя из своих интересов. Например: «Исследование атмосферного воздуха в районе оживленной автомагистрали или «Обнаружение нитратов в продуктах питания». Последняя проблема имеет отношение к изученному материалу, поскольку внесение в почву избыточного количества удобрений может привести к нарушению сбалансированности круговорота азота и отрицательно повлиять на здоровье людей из-за способности растений накапливать нитраты.

Практическая научно-исследовательская деятельность школьников развивает творческие способности учащихся.

Часто сельские школы по сравнению с городскими находятся в несколько худшем положении по оснащенности кабинетов, тем не менее они могут проводить природоохранительную работу, анализ различных сельскохозяйственных культур. В этой связи значительно возрастает роль учителей химии, которые имеют возможность развивать экологическую и социальную грамотность учащихся в ходе научно-исследовательских работ.

Объектами для исследований в первую очередь должны стать воды рек и ручьев, находящихся близ животноводческих комплексов, птицефабрик, консервных заводов, станций по ремонту сельхозтехники и других предприятий местной промышленности. Следует обратить внимание на качество вод оросительных каналов, в особенности их сбросовых отводов.

Исследования при анализе сельскохозяйственных культур могут заключаться в оценке их качественного и количественного состава, выделения различных составных компонентов.

Предлагаем несколько схем возможных исследований.

I. Химический анализ загрязненных вод.

1.     Отбор проб и их устранение

2.     Фильтрование

3.     Анализ фильтрата

II. Химический анализ сельскохозяйственных культур.

1.     Обнаруживание углеводов

2.     Выделение углеводов

3.     Обнаруживание жиров и оценка их физико-химических свойств

4.     Выделение масла из семян подсолнечника с последующим обнаруживанием белков и аминокислот

5.     Выделение белков и аминокислот

6.     Выделение и обнаруживание органических кислот

7.     Обнаруживание витаминов

Приведенные схемы обеспечивают широкий выбор для исследовательской  деятельности. Результаты проведенных анализов в дальнейшем могут быть использованы. Так, результаты анализов, свидетельствующие о значительном загрязнении вод (превышение предельно допустимых концентраций растворенных веществ) должны доводиться до сведения местных органов.

 Со своими исследовательскими работами учащиеся выступают на школьных, районных и областных конференциях и олимпиадах, где занимают призовые места.

При выполнении исследовательских работ учащиеся прорабатывают большое количество научно-популярной литературы. Кабинет химии оборудован и оснащен всеми необходимыми лабораторным оборудованием и химическими реактивами. В ходе выполнения исследовательских работ учащиеся обогащают свои знания по химии и экологии.

Важное значение в формировании экологических знаний и экологической культуры играют научные конференции учащихся. В рамках предметной недели химии и биологии мы проводим научные конференции с участием учащихся 9-11 классов с такими темами: «Глобальные экологические проблемы нашей планеты», «Проблема сохранения окружающей среды», «Деятельность человека как экологический фактор». На данных мероприятиях учащиеся выступают с рефератами, прорабатывают большое количество научно-популярной литературы. Конференции способствуют восприятию экологических проблем как личностно значимых, так как включают каждого учащегося в ситуацию ответственной за все, что сейчас происходит на Земле.

Поиск решения экологических проблем возможна и на дискуссионных занятиях. Школьники относятся с большим интересом к обсуждению противоречий и дискуссионных проблем, с азартом ищут выход из положения, актуализируя все знания, которые имеют. Главное же, стремясь разрешить проблему, обращаются к изучению специальной литературы, что  расширяет кругозор и формирует интересы. В течении учебного года мы планируем и дискуссии, например, по теме «Мораль и дело защиты окружающей среды», «Химия в быту: за и против» и т.д. (Приложение №4)

Такие мероприятия (научные конференции, исследовательские работы, дискуссии и т.д.) учителями химии в определенной системе позволяют формированию экологических знаний и экологической культуры учащихся.

Одним из условий реализации экологического образования учащихся является единство классной, внеклассной и внеурочной работы по изучению проблем окружающей среды. Однако эту работу необходимо вести в системе, проводя в течение года различные мероприятия.

Предлагаемые разработки обеспечивают формирование системы знаний учащихся с элементами экологической культуры. Результаты проведенного исследования приводят нас к необходимости разработки программ общеобразовательных предметов с широким привлечением в их содержание общеэкологических понятий, законов и освещением глобальных и региональных экологических проблем.

Городецкого, О.Р. Ермоловича, В.Л. Крутикова, А.А. Шибанова нашли воплощение  и реализованы в условиях сельской школы.

Методы экологических исследований, их особенности раскрыты в работах В.А. Бухвалова, Л.В. Богдановой, Л.З. Купер, И.Н. Пономаревой. Определенный интерес представляют исследования А.Н. Аутлевой комплексных самостоятельных исследований учащихся в процессе экологического образования.

Анализ литературы по проблеме формирования экологической культуры дали возможность констатировать противоречие между объективным требованием общества к воспитанию экологической культуры каждого школьника и организацией учебно-воспитательного процесса в контексте отношения «человек-природа».

Из противоречия вытекает тема исследования «Формирование экологической культуры учащихся на уроках химии».

Проблема исследования состоит в поиске научно-обоснованного ответа на вопрос: каковы оптимальные условия, методы и средства формирования экологической культуры подростков в учебной и внеучебной деятельности?

Цель исследования: выявить комплекс педагогических условий, которые позволяют эффективно формировать экологическую культуру школьника на уроках химии.

Объект исследования: образовательный процесс на уроках химии.

Предмет исследования: процесс формирования экологической культуры учащихся на уроках химии.

Задачи исследования:

-         выработать рабочее определение понятия «экологическая культура учащихся »

-         разработать пути повышения мотивации учащихся к проблеме

-         выявить и обосновать оптимальные педагогические условия эффективного формирования экологической культуры учащихся

-         провести интеграцию экологических знаний на основе идеи любви к природе и человеку.

Гипотеза: в исследовании мы предполагаем, что эффективность формирования экологической культуры учащихся повысится если:

-         обеспечить поэтапное, последовательное и комплексное включение учащихся в различные виды экологической деятельности, в том числе носящие исследовательский характер.

-         целенаправленно формировать экологические знания и практические умения и навыки.

-         повышать эффективность формирования экологической культуры у подростков, которое осуществляется всеми учебно-воспитательными, общественными структурами  на основе их взаимодействия посредством специально организованного учебно-воспитательного комплекса, являющегося естественной составной частью всей деятельности школы.

-         опираться в практической деятельности подростков на экологические знания, на народные традиции и активную позицию подростков в сохранении, восстановлении и приумножении природных богатств.

Практическая значимость исследования состоит в том, что в нем разработаны научно-методические рекомендации, обеспечивающие эффективность различных видов деятельности школьников, и на этой основе формирование у них экологической культуры.

Методологической основой исследования являются идеи системно-структурного, комплексного взаимодействия общества, человека и природы, о ведущей роли экологической деятельности учащихся сельской школы в природоохранной работе по формированию экологической культуры.