Исследовательская деятельность учащихся на уроках биологии и химии

Исследовательская деятельность учащихся на уроках биологии и химии

как средство экологического образования и развития личности.

В последнее десятилетие возросло количество экологических проблем, решение которых становится актуальным уже практически для каждого человека. Поэтому целью работы является формирование и в дальнейшем развитие у учащихся прикладного экологического мышления, умение анализировать и давать оценку сложившейся экологической ситуации, самостоятельно решать экологические задачи, применяя знания по биологии. Введение в программу при изучении биологии и химии в 9-11 классах уроков – исследований с экологической направленностью позволяет не только ознакомить учащихся с теоретическими вопросами экологической биологии и химии, но и дает возможность приобретения практических навыков по простейшему экологическому мониторингу окружающей среды.

Научно-исследовательская работа на уроках и во внеурочное время организована среди подростков 15-17 лет. Ребята в этом возрасте не любят механическое заучивание. Необходимо применять методы, развивающие творчество, самостоятельность в поиске знаний. Исследовательская деятельность именно та организация учебной работы, при которой учащиеся осваивают элементы научных методов, овладевают умением самостоятельно добывать новые знания, планировать поиск, и применять знания по экологии и химии в реальной жизни. В процессе такого обучения школьники учатся мыслить логически, научно, творчески, испытывают уверенность в своих возможностях.

Введение при изучении уроков-исследований с экологической направленностью – процесс поэтапный.

Первым этапом для осуществления исследовательской работы является работа с дополнительной литературой. Прежде всего, необходимо научить учащихся проанализировать, осмыслить материал, проявить мысленную активность в его усвоении. Вторым этапом является написание докладов, рефератов. Эта работа формирует умение держать себя перед публикой, ребята учатся самостоятельности мышления, подбирать дополнительную литературу по теме, находить в ней нужную информацию. Третий этап – проведение практических работ, которые позволяют ребятам самим побывать в роли экспериментатора и учат проводить элементарные научные исследования.

В 10 классе можно провести уроки исследования при решении проблем «Очистка воды от синтетических моющих средств», «Методы определения качества белковых продуктов», «Оценка качества фруктов и соков по содержанию в них витамина С», « Проблема экологической чистоты продуктов питания».

Описание практической части работы.

В целях организации исследовательской деятельности учащихся на уроках биологии и химии мной были разработаны методики исследований или изменены и адаптированы уже существующие лабораторные работы. Причем, исследовательская деятельность, хотя и имеет экологическую направленность, предполагает использование не только лабораторных, практических занятий и внеклассную работу, но и работу с дополнительной литературой. Задания, предлагаемые школьникам, имеют проблемный характер и предполагают различные решения.

В практической части будут предложены к рассмотрению один из несколько проведенных мной занятий-исследований по плану:

• название

• место в учебно-тематическом планировании.

• цель.

• оборудование и материалы.

• обоснование целесообразности проведения данного исследования и краткое описание методики.

• анализ проведенной работы, выводы.

Вода – основа жизни.
(Урок в теме: «Химия в быту»)

Цели и задачи:

• обобщение и закрепление теоретических знаний, полученных в ходе изучения химии и биологии.

• познакомить с современными способами очистки воды, научить простым способам определения качества питьевой воды.

• показать влияние хозяйственной деятельности человека на круговорот воды.

• развивать умение самостоятельно решать экологические задачи.

• воспитание бережного отношения к окружающей среде и своему организму.

Последние десятилетия человек активно улучшает качество своей жизни: растет промышленность, увеличивается количество бытовых приборов и т. д. Всё кажется замечательным, но так ли это на самом деле? Увеличение отходов производства ведет к ещё большему загрязнению окружающей среды: разрушается озоновый слой, увеличивается концентрация вредных газов и веществ в биосфере. Предприятия сбрасывают в водоемы вредные вещества, многие водоемы заболачиваются, так как нарушается круговорот воды. В наши дома попадает недостаточно очищенная вода по старым трубам. К сожалению, жители многих районов России, где вода всегда была в достатке, не в полной мере осознают эту проблему. Многие компоненты сточных вод представляют большую опасность для животных, растений и человека.

Несмотря на то, что вода самое распространенное на Земле вещество, запасы пресной воды ограничены. Демографы считают, что когда население достигнет 20 млрд. человек (примерно к 2100 году) запасов пресной воды будет недостаточно. Уже сейчас из-за неравномерного распределения источников пресной воды на планете во многих регионах ощущается её дефицит.

Основными потребителями пресной воды являются:

• сельское хозяйство (70%)

• промышленность (20%)

• коммунальное хозяйство (10%)

Вода, централизованно поступающая в водопроводную сеть городов, должна соответствовать государственному стандарту. В большинстве природных источников вода не отвечает требованиям стандарта, поэтому её очищают на специальных водоочистных станциях.

Вода – это уникальное природное вещество. Она является участником биохимических реакций, внутренней средой организма. Без воды невозможно существование живых организмов на нашей планете, поэтому её необходимо беречь и охранять.

Методика проведения:

На проведение работы отводится два урока (1 пара). Заранее трем-четырем учащимся предлагается написать доклады по темам: «Основные виды очистки воды», «Жесткость воды».

Форма работы: работа в группах по 10 человек (по выбору учащихся) с последующим обсуждением.

Урок начинается с того, что преподаватель проводит краткий обзор темы с целью углубления знаний учащихся о воде: её строении, свойствах, значении. Раскрывается роль воды на Земле, рассматривается круговорот воды в природе. Внимание учащихся акцентируется на негативных последствиях хозяйственной деятельности человека на источники воды и, как следствие, на качество питьевой воды.

Исследовательская работа проводится по двум направлениям:

1. Сравнение качества воды по некоторым параметрам: цвет, запах, прозрачность, кислотность, наличие осадка.

2. Сравнение воды различной степени жесткости.

Учащиеся разбиваются на 4 группы.

Опыт №1. Сравнение качества воды.

Цель: определить и сравнить качество питьевой воды из различных источников.

Материалы: образцы воды: из водоема (пруд), водопроводная вода, вода, прошедшая очистку через фильтр; химические стаканы, кольцо из проволоки, индикаторная бумага, цилиндр.

Ученики наливают в стаканы воду из различных источников, проводят исследования по плану:

1) Запах воды зависит от биологических и химических загрязнителей, его оценивают по шкале (табл. №1). Различают: травянистый, болотный, гнилой, тухлый, затхлый, землистый запахи; запахи химических веществ, хлорный, горюче-смазочных материалов.

Таблица №1. Оценка запаха воды

2) Цвет и прозрачность: если видны изменения в цвете воды (стакан ставят на чистый лист белой бумаги), то их описывают словом: зеленоватый, светло-коричневый и т. д.

Прозрачность зависит от количества взвешенных частиц органического и неорганического происхождения, определяется следующим образом: на дно цилиндра кладут кольцо из проволоки (или рисуют черным карандашом) и доливают воду до тех пор, пока кольцо видно. Высота столба воды (см), при которой кольцо становиться невидимым, и является мерой прозрачности.

3) рН среды: для определения используют индикаторную бумагу. Цветность определяется в сравнении с эталоном чистой воды (после фильтрации).

Группа учащихся после проведения работы оформляет таблицу в тетрадях и 1 человек на доске (табл. №2).

Таблица №2.

Опыт №2. Сравнение жесткости различных образцов воды

Цель: определить и сравнить жесткость воды.

Материалы: образцы воды различной жесткости: водопроводная некипяченая и кипяченая, дождевая, кусочки хозяйственного мыла, пробирки.

Ход работы:

В три пробирки наливают 3 образца воды по 10-15 мл:

1 – водопроводная некипяченая,

2 – водопроводная кипяченая,

3 – дождевая или снеговая вода.

В каждую пробирку бросают кусочек мыла и сильно встряхивают пробирку (около 5 минут). Дают, отстоятся и описывают внешний вид полученных растворов: есть ли осадок в виде хлопьев, много осадка или мало, раствор почти прозрачный и т. д. результаты заносят в таблицу (табл. №3), которую оформляют на доске и в тетрадях.

Таблица №3.

После проведения всей работы (около 25 минут) обсуждаются результаты опытов. Затем преподаватель говорит о требованиях по государственному стандарту к питьевой воде: запах - не более 2, прозрачность – не менее 30 см, бесцветна; кислотность – от 6,9 до 9,5 рН. Ребята делают вывод о том, какую воду из этих образцов можно пить, а какую нужно подвергать дополнительной очистке. Затем заслушивается доклад на тему: «Способы очистки воды». Учащиеся оценивают достоинства и недостатки хлорирования и озонирования, обсуждается необходимость применения дополнительной очистки с помощью бытовых фильтров.

Необходимо обратить внимание ребят на степень загрязнения природного источника – пруда, обсудить в связи, с чем оно возникло, к чему уже привело и может привести в дальнейшем.

В заключении заслушивается доклад о жесткости воды, в ходе которого учащиеся отвечают на вопросы (карточки на столах):

1. Что такое жесткость воды и от чего она зависит?

2. В какой воде лучше растворяется мыло?

3. Какую воду лучше всего использовать для стирки, умывания?

4. Почему в жесткой воде мыло плохо растворяется?

5. Как снизить жесткость воды доступными средствами?

Затем обсуждаются результаты работы группы. Ребята делают вывод о том, какая вода лучше подходит для мытья рук, стирки и т. д.

Подводится общий итог: как можно определить доступными способами качество питьевой воды, жесткость; что из проделанного на уроке можно применить на практике в своем доме. Учащиеся выдвигают предложения о том, как можно защитить водоемы от загрязнений, методы очистки.

Анализируя данный урок можно сказать следующее:

- при проведении таких уроков заинтересованность была у всех ребят. Во время проведения работы и на обобщении ребята были удивлены своими возможностями. Потому, что большинство из них воспринимали химию как чисто теоретический, не связанный с жизнью предмет. Использованная мной деятельность, при минимуме материальных затрат, дала возможность детям понять, что полученные знания можно применять на практике. Ребята научились проводить элементарные исследования, которые пригодятся в повседневной жизни, задумались о последствиях хозяйственной деятельности человека и о том, как это отражается на здоровье человека.

- при проведении работы вызвало затруднение определение цвета, запаха, так как эти показатели являются довольно субъективными, и у каждого учащегося может быть свое мнение. Поэтому при проведении опытов необходимо ненавязчивое и тактичное участие преподавателя в те моменты, когда возникают разногласия в группе, чтобы ребята могли прийти к единому мнению.

Положительным было то, что в обсуждении принимали участие все учащиеся, среди них не было равнодушных. Ребята активно предлагали меры по охране морей, озер и т. д. многие сами стали проводить элементарные природоохранные мероприятия (очистка реки от мусора) и проверили качество питьевой воды в своих домах.

После анализа результатов, были сделаны выводы:

1. Проведение подобных уроков активизирует все виды деятельности учащихся, заставляет задуматься над глобальными проблемами и занять активную позицию при их решении. Учащиеся приобретают практические умения и навыки.

2. Происходит развитие общеучебных навыков, интереса к предмету.

Таким образом, исследовательскую деятельность учащихся по биологии и химии как средство экологического образования необходимо применять, поскольку она активизирует все виды деятельности учащихся, способствуют развитию их личности и формированию планетарного экологического мышления, затрагивает чувства учащихся, заставляет мыслить самостоятельно, и что немаловажно, возрастает интерес к предмету.