Вопросы экологии на уроках физики - Физика - Скачать бесплатно
Министерство общего и профессионального
образования Российской Федерации.
Орский Гуманитарно-Технологический Институт
(филиал)
Оренбургского государственного университета
Физико-математический факультет
КУРСОВАЯ РАБОТА
Тема: Вопросы экологии на уроках физики.
Выполнила: студентка физико-
математического факультета группы 4Б
Бессонов Павел Александрович.
Научный руководитель: к. п. н.
Профессор
Янцен Виктор Николаевич.
Орск. 1999г.
ОГЛАВЛЕНИЕ:
ПРЕДИСЛОВИЕ. 3
§1 СОСТОЯНИЕ ЭКОЛОГИИ ОРЕНБУРЖЬЯ. 5
§2. СОСТОЯНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО ОБРАЗОВАНИЯ И ВОСПИТАНИЯ УЧАЩИХСЯ. 9
§3. РОЛЬ ФИЗИКИ В ПРИРОДООХРАННОЙ РАБОТЕ С УЧАЩИМИСЯ. 18
ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 25
ЛИТЕРАТУРА: 27
ПРЕДИСЛОВИЕ.
Современная естественнонаучная картина мира немыслима без отражения
экологических проблем. В наши дни взаимодействие общества и природы
благодаря появлению новых отраслей науки, техники, производства и
расширению сферы влияния трудовой деятельности людей на окружающий мир
стало настолько тесным, что вторжение человека в природу уже не может быть
хаотическим и безграничным. Оно должно определенным образом регулироваться;
иначе человечество окажется перед, лицом экологической катастрофы, не менее
угрожающей его существованию, чем ядерная война.
Для предотвращения возможных отрицательных последствий вторжения
человека в природу необходимо решение ряда научно-технических, социально-
политических, экономических и других проблем, среди которых одно из первых
мест занимают педагогические, воспитательные, поскольку подрастающие
поколения еще на школьной скамье должны быть подготовлены к научно
обоснованному и бережному отношению к окружающей природной среде. Вот
почему идея «экологизации» учебных дисциплин (т.е. отражения в их
содержании и методике преподавания задач формирования у школьников
экологической культуры) приобрела в настоящее время исключительно важное
значение. Наряду с биологическими дисциплинами велика роль в приобщении
молодежи к вопросам охраны природы и рационального использования ее
ресурсов в условиях стремительного развития научно-технического прогресса
курса физики, поскольку достижения именно этой науки и смежных с ней
дисциплин лежат сегодня в основе создания новой техники и новейших
технологий, а также разнообразных природоохранительных методов и средств.
Экологическое образование и воспитание школьников в процессе обучения
физике связано, прежде всего, с формированием у них представлений о
целостности природы, взаимосвязи протекающих в ней явлений и их причинной
обусловленности, о взаимодействии человека и природы и нарушении вследствие
этого некоторых природных процессов; с выработкой убеждения в необходимости
рационального использования окружающей среды и защиты ее от всякого рода
загрязнений, в возможности применения научных идей и открытий для
«нейтрализации» отрицательных последствий научно-технического прогресса,
например, таких вредных физических факторов, как шум, вибрации,
электромагнитные поля различных частот, обусловленные широким
использованием электроприборов на производстве и в быту, ростом числа и
мощности радио- и телестанций, радиолокационных установок, и пр.). Таким
образом, показ возможных путей выхода из назревающего экологического
кризиса, основанных на достижениях в области современной физики и техники
(развитие атомной энергетики и использование возобновляемых источников
энергии, применение магнитогидродинамических установок, новейшей
измерительной аппаратуры и электронно-вычислительной техники, космических
методов контроля за окружающей средой и т.д.), представляет собой другой
важный аспект экологического образования школьников при обучении физике.
Изучая курс физики, ученики должны получить четкое представление о
взаимосвязи общества и природы, о значении атмосферы для существования
жизни на Земле, о главных источниках ее загрязнения, влиянии этих
загрязнений на окружающую среду и жизненные процессы, о мерах охраны живой
природы от воздействия вредных физических факторов, о возможных пагубных
последствиях преобразования природной среды (в том числе и тех, в которых
участвуют сами школьники). Сделать это можно, не расширяя и не перегружая
программу, а акцентируя внимание учеников на проблемах экологии тесно
связанных с учебным материалом, и организуя соответствующую внеклассную
работу.
В данной курсовой работе раскрыто содержание физико-экологических
знаний, приобретаемых учащимися при изучении курса физики с учетом
межпредметных связей этой естественнонаучной учебной дисциплины с другими,
а также основных экологических умений, получаемых старшеклассниками,
описаны пути и методы обучения школьников экологическим знаниям и умениям,
как на урочных, так и внеклассных занятиях по физике.
Экологическая направленность преподавания физики усилена главным
образом в результате рассмотрения некоторых физических величин
(освещенность, температура, влажность, давление и др.), а также явлений
(ветер, шум, вибрации, различного вида излучения и пр.) и прикладных
вопросов (например, использование различных видов энергии - механической,
электрической, ядерной, геотермальной, солнечной и т.д.) с точки зрения их
роли в природных процессах или влияния на них положительных и отрицательных
сторон научно-технического прогресса, физико-технических методов и средств
охраны природы. Это позволяет добиваться того, чтобы школьники глубже,
полнее и правильнее понимали все более усложняющееся взаимодействие
общества и природы, знали об опасности непродуманного вмешательства
человека в ее жизнь, умели ориентироваться в информации об охране и
использовании природных ресурсов, которую они получают из научно-популярной
литературы, радио- и телепередач, кинофильмов и т.д., могли оценить
экологические последствия некоторых технических решений и использовать свои
физические знания для активной защиты окружающей среды.
Последнее исключительно важно в воспитательном отношении, ведь
«экологизация» учебных предметов предполагает не только ознакомление
школьников с вопросами экологии, но и воспитание у них бережного,
ответственного отношения к природе. Наиболее успешно такое отношение
вырабатывается в процессе практической природоохранительной деятельности.
Итак, введение элементов экологии в учебный процесс по физике помогает
усилению, с одной стороны, идейно-политического, мировоззренческого
содержания курса, а с другой - его политехнической, трудовой направленности
с целью более эффективной подготовки школьников к участию в народном
хозяйстве, причем в любой его сфере, так как экологические знания и умения
носят всеобщий характер, они необходимы всем, независимо от специальности.
§1 СОСТОЯНИЕ ЭКОЛОГИИ ОРЕНБУРЖЬЯ.
Оренбургская область располагает большими природными ресурсами.
Разнообразные рудные природные ископаемые, нефть, газ, стройматериалы,
водные ресурсы, плодородные земли, видовое обилие растений и животных вот
далеко не полный перечень природно-ресурсного потенциала области. Большая
конкуренция предприятий металлургического и энергетического комплексов,
химической и нефтяной промышленности при развитом сельскохозяйственном
производстве отрицательно сказывается на качестве природной среды,
биогеоценозах, здоровье населения.
Область характеризуется сложной, а местами кризисной экологической
обстановкой. Накопившиеся за многие годы экологические проблемы в настоящее
время усугубляются социально-экономическими трудностями.
Воздух. В 1996 году Оренбургская область вошла в число 12 регионов с
наибольшим объемом выбросов в атмосферу загрязняющих веществ. Из 19
субъектов РФ, где сосредоточен основной объем накопленных токсичных
отходов, область находилась на 3-ем месте, уступая по этому показателю
Красноярскому краю и Челябинской области.
Особенно неблагополучное положение окружающей среды наблюдалось в
Орске, Новотроицке, Медногорске, Оренбурге, а также в районах деятельности
предприятий газодобывающего комплекса. В 1995 г объем выбросов загрязняющих
веществ в атмосферу от стационарных источников составил 515,3 тысяч тонн.
Основным загрязнителем окружающей среды являлось акционерное общество
«НОСТА», «Южуралникель», «Орскнефтеоргсинтез», медно-серный комбинат,
«Оренбургнефть» и «Оренбурггазпром».
Вода. В поверхностные водные объекты сброшено 1782,1 миллиона
кубометров сточных вод. В Орске, Новотроицке, Гае весь объем сточных вод
отнесен к категории загрязненных, 99% загрязненных стоков в Бузулуке и
Медногорске.
Земля. Всего рекультивированно по области 669 гектар земель при общей
площади отработанных земель на начало 1997 года 4214 гектар. За счет
капитальных вложений рекультивированно 173 гектар нарушенных земель. Работы
на площади 45 гектар произведены предприятием «Оренбурггазпром», на 128
гектарах ОАО «Оренбургнефть». Организациями Минсельхозпрода России созданы
защитные лесные насаждения на площади 2215 гектар.
Отходы. За год на предприятиях области образовалось 5 миллионов тонн
токсичных отходов. Только незначительная часть их направлена в места
организованного захоронения. Основной объем отходов размещается в
накопителях, на полигонах, свалках, что представляет опасность загрязнения
окружающей среды.
Важнейшее значение для экологического и хозяйственного благополучия
имеет решение вопроса переработки и утилизации отходов производства. В
соответствии с постановлением Правительства РФ утверждена Федеральная
целевая программа «Оздоровление экологической обстановки и населения
Оренбургской области в 1996-2000годах». Для реализации программы в 1996-
1997 годах за счет средств местного бюджета намечалось приступить к
строительству полигона твердых бытовых отходов в Медногорске,
мусороперерабатывающего завода в Орске, полигона по обезвреживании и
захоронению промышленных отходов в Оренбурге. Однако из-за недостатка
средств приступили к строительству только полигона твердых бытовых отходов
в Медногорске. В 1997 году выполнялись проектные работы по строительству
мусороперерабатывающего завода в Оренбурге. В рамках программы
осуществлялось строительство второй очереди городских очистных сооружений в
Орске и Оренбурге.
Инвестиции. На строительство природоохранных объектов в 1997 году
использовано 212 миллиардов рублей инвестиций (неденоменированных). Что в
сопоставимой оценке на 6% больше чем в 1996 году. Доля средств,
направленных на эти цели в 1997 году составила 6,9% в общем объеме
производственных инвестиций против 5,1% в 1996году. Основная часть
инвестиций использовалась на охрану атмосферы и рационального использования
водных ресурсов. Не смотря на то, что в 1997 году отмечен рост инвестиций
на природоохранные мероприятия по сравнению с предыдущем годом, все-таки их
недостаточно для решения экологических проблем в области. Дефицит
финансовых средств сказывается на строительстве природоохранных сооружений
и объектов по вторичному использованию ресурсов.
Выбросы вредных веществ в атмосферу области от стационарных источников
за последние годы характеризуется следующими показателями:
|Вредные вещества |Выбросы вредных веществ (тыс. т.) |
| |1998 г. |1989 г. |1990 |1991 г. |1992 г. |
|Всего по области |934,594 |908,669 |1052,90 |911,771 |864260 |
|В том числе твердые |115,693 |117,257 |106,60 |85,721 |78,663 |
|Жидкие и газообразные|818,901 |971,412 |946,30 |826,050 |785,597 |
|Из них диоксид серы |447,059 |423,736 |389,99 |321,123 |302,492 |
|Окислы углерода |190,811 |193,032 |357,00 |308,829 |310,250 |
|Окислы азота |75,455 |75,105 |78,88 |75,249 |66,238 |
Основной причиной снижения выбросов является сокращение предприятиями
объемов переработки сырья и выпускаемой продукции. В течении последних трех
лет уровень загрязнения атмосферы характеризуется снижением содержания пыли
в 1,42 раза, диоксида азота в 1,1, аэрозоля фторидов в 1,5, аммиака в 1,2,
фенола в 1,26 раз и увеличением содержания фтористого водорода и
формальдегида в 2 раза.
Загрязнение атмосферы области выше предельно допустимой концентрации
наблюдается по шести веществам, четыре из которых относятся к
специфическим. В последнее время именно специфические загрязняющие вещества
определяют высокий уровень загрязнения атмосферы области. Объем
улавливаемых и обезвреживаемых веществ составляет 66 процентов. Практически
не улавливается диоксид азота и оксид углерода. В среднем по области
эффективность очистки находится на уровне 91 процента. Только 50 процентов
источников выделения оснащены пылегазоочистным оборудованием. За последние
годы значительно возрос парк автомобильного автотранспорта, что еще больше
обостряет экологическую ситуацию в городах области. Доля выбросов
загрязняющих веществ от автотранспорта в общих выбросах в 1992 году
составила 16,4 процента. Производство неэтилированного бензина в городе не
налажено.
Водные ресурсы области представлены поверхностными и подземными водами.
Поверхностные воды включают реки Урал, Сакмару, Илек, Орь, Самару, Б.
Кинель, 15 их притоков длинной более 100 километров, 29 рек длинной 50-100
километров, 513 рек – до 50 километров. Средний объем речного стока
составляет около 12,5 кубических километров, причем на территории области
формируется 7,3 кубических километров.
Поверхностные воды большинства водных объектов по гидрохимическим
показателям характеризуются как умеренно загрязненные. Отдельные реки или
их участки характеризуются как загрязненные. К ним относятся: Б. Уртазымка,
Блява, Б. Ик, Джерекля, Шарля.
В области 37 предприятий имеют 44 выпуска по сбросу сточных вод в
природные сточные объекты. Сброс сточных вод в водные объекты составляет
2137 миллиона кубических метров. Ежегодно в водные объекты сбрасывается
свыше 176 миллиона кубических метров загрязненных сточных вод, значительные
объемы стоков очищаются ниже проектных нормативов экологических требований.
Несмотря на это, темпы строительства очистных сооружений в области
крайне неудовлетворительны. Освоение капитальных вложений на эти цели не
превышает 30-40 процентов. Из 99 городов и районов области только 16 имеют
очистные сооружения, 23 сбрасывают загрязненные стоки без отчистки.
Наибольшую долю загрязнения рек вносят нефтепродукты, аммонийный и
нитрийтный азот, хром шестивалентный.
Значительное загрязнение водных ресурсов происходит предприятиями
нефтяной отрасли. Существующие технологии разведки нефти и газа, методы
контроля за целостностью трубопроводов не обеспечивают в полной мере защиты
природной среды от загрязнения нефтепродуктами. Трубопроводное хозяйство
находится в запущенном состоянии. 50 процентов трубопроводов
эксплуатируются более 10 лет. За последние 5 лег объем капитального ремонта
трубопроводов составил чуть больше 20 процентов от необходимого.
В бассейне реки Урал действуют крупные объекты промышленности: Орско-
Халиловский металлургический комбинат, гайский ГОК, ПО «Южуралникель», Южно-
Уральский криолитовый завод, и предприятия наносят серьезный ущерб водным
ресурсам.
Исключительно сложная водо-охранная обстановка на медно-серном
комбинате г. Медногорска. Длительная, с 1935 года, эксплуатация, разработка
месторождения без выполнения необходимых водо-охранных мероприятий привели
к значительному загрязнению территории промузла соединениями меди, цинка,
железа. Только в 1992 году в бассейне р. Урал отмечено 2 случая
экстремально-высокого загрязнения медью н цинком по вине комбината.
Серьезным источником загрязнения окружающей среды являются животноводческие
комплексы и объекты переработки их продукции.
Важной проблемой для области является водопотребление. За последние 5
лет за счет развития городами других населенных пунктов о6щее потребление
увеличилось с 2,59 млрд. м3 до 2,8 млрд. м3 причем доля потребления из
поверхностных водоисточников составляет около 80 процентов. Из бассейна
реки Урал ежегодно изымается до 25 процентов стока в остродефицитный период
- зимняя и летняя межень, забор воды на некоторых участках составляет 75-90
процентов.
В области имеется около 8 тысяч водозаборных скважин, из них 759 в
городах, 443 в райцентрах, остальные на сельскохозяйственных объектах.
Ряд промышленных и сельскохозяйственных объектов сооружены без учета
геолого-гидрологических условий, природной защищенности подземных вод,
расположения действующих и проектируемых водозаборов, размещения их зон
санитарной охраны. К примеру, в г. Оренбурге рядом с крупными водозаборами
в пойме рек Урал и Сакмара размещается жилая и производственная застройка,
накопители отходов, дачные поселки, развито сельскохозяйственное
производство. Загрязнение подземных вод и ухудшение их качества имеет место
на крупных централизованных водозаборах, используемых для питьевого
водоснабжения г. Орска. В зоне жилой и промышленной застройки расположены
водозабор г. Сорочинска. Не обеспечен водой питьевого качества г.
Новотроицк.
Земельный фонд области составляет 12370,2 тыс. га., из них 68.1 тыс.
га. – пашни. По степени распаханности территории (50%) область занимает
одно из первых мест в России. Наблюдаются снижение естественного плодородия
и деградация почв. Площадь эрозионно опасных земель составляет 3314,4 тыс.
га. Процессы эрозии почв увеличиваются. Это вызывает засуху, опустение
территории, значительное снижение продуктивности почв, падение урожайности.
Ежегодно в результате эрозии теряется около 8 млн. тонн плодородной почвы.
При этом вынос питательных веществ но отдельным районам в 1,5-2 раза
превышает их внесение с удобрениями.
Прогрессируют процессы деградации гумуса. Содержание гумуса при
первичном поденном обследовании по области составляло 5,8 процента, при
вторичном - 5,3.
В результате аварии на нефтеперерабатывающих и нефтедобывающих
предприятиях происходит загрязнение земель нефтепродуктами. В 1992 году
установлено 20 аварийных случаев загрязнения земель, выявлено 47 нарушений
природоохранных требований при использовании средств химизации в сельском
хозяйстве. Основные нарушения связаны с неправильной технологией применения
удобрений и пестицидов, неудовлетворительными условиями хранения и
транспортировки их.
Почвы вокруг больших городов и крупных центров цветной и черной
металлургии, химии, нефтехимии, машиностроения загрязнены тяжелыми
металлами, нефтепродуктами, соединениями фтора и другими токсичными
веществами. Исследования показывают, например, что в г. Медногорске
техногенные выбросы, главным образом медно-серного комбината, привели к
аккумуляции катастрофически высокого количества загрязняющих веществ в
гумусовом горизонте. Овощи, выращенные в пойме р. Кураганки основной зоне
развития огородничества в городе, загрязнены медью, цинком, никелем и
железом. Так огурцы и томаты содержат: меди 40-48 мг/кг, никеля 12-13 мг/кг
при норме 0,5, цинка 80 и 75 мг/кг при норме 10.
В области крайне низкий удельный вес занимают земли природоохранного,
природно-заповедного, рекреационного назначения - 0,18 процентов.
Утвержденный перспективный план расширения сети охраняемых природных
территорий, который разработан оренбургскими географами под руководством
А.А. Чибилева, требует своего решения.
Опасные масштабы приобретают захламление и загрязнение земель
промышленными, бытовыми и другими отходами производства и потребления. На
территории области скопилось 1,2 млрд. тонн промышленных отходов. Ежегодно
их образуется около 200 млн. тонн, из них только 13,1 процента
используется. Количество свалок промышленных отходов ежегодно
увеличивается, что становится одним из главных источников загрязнения
окружающей среды.
В городах и поселках ежегодно образуется 850 тыс. тонн твердых бытовых
отходов. Переработка их не ведется. Большинство свалок не отвечает
санитарным требованиям их содержания и эксплуатации.
Ядерный взрыв в районе Тоцка в 1954 году, 13 подземных взрывов на
территории области, вблизи ее гуанин, а также географическая близость
области по отношению к Челябинской области, Семипалатинскому полигону
вызывают необходимость дальнейшего изучения радиоэкологической обстановки в
объектах природной среды области.
В области отмечается тенденция обеднения флоры и фауны. Численность
отдельных видов растений и животных, в том числе и редких, сокращается,
причем некоторые находятся на грани исчезновения. Наиболее пострадали
степные и лесостепные ландшафты, в результате резко упала численность
сурка, дрофы, стрепета, серой куропатки. Плохо обстоит дело с охраной
растительных сообществ, под угрозой исчезновения находятся реликтовые
растения, ряд видов первоцветов. Огромный вред лесам наносит
нерегулированная пастьба скота. В связи с этим областной комитет экологии
совместное Оренбургским отделом стенного природопользования приступил к
подготовке Красной книги области.
Низки темпы озеленения городов и поселков. Площади, зеленых насаждений
общего пользования при норме 1 5 м на одного жителя составляет по области 1
0,4 м, в г. Оренбурге только 5,9 м.
В условиях перехода к рыночной экономике большое внимание должно
уделяться экономическим методам охраны природы. Тяжелая экологическая
обстановка в области сложилась в значительной мере из-за потребительского
отягощения к природе, не учета экологических последствий от разного рода
хозяйственной деятельности. Незначительное использование природных
ресурсов, загрязнение окружающей среды неочищенными выбросами и сбросами
вредных веществ практически не отражались на хозяйственной деятельности
предприятий. И только с введением платы за загрязнение окружающей среды
предприятиям стало невыгодно расплачиваться за загрязнение экономически,
особенно за превышение норм или отсутствие разрешения на
природопользование.
Механизм установления и взимания платы устанавливает два вида
нормативов платы: в пределах предельно допустимых выбросов (сбросов) –
базовый; и за превышение уровня загрязнения – в кратном размере.
Введение платы за загрязнение окружающей среды значительно продвинуло
работы по инвентаризации источников выбросов и сбросов, предприятия
серьезно занялись эколого-экономическим обоснованием своей деятельности.
Экономический механизм в области природоиспользования в условиях
рыночной экономики требует дальнейшего совершенствования.
Важнейшим условием для стабилизации и улучшения экологической
обстановки является государственная экологическая экспертиза,
предшествующая принятию хозяйственного решения, осуществления которого
может оказать вредное воздействие на окружающую среду. Ежегодно отделом
экспертизы областного комитета рассматривается около 500 единиц проектной
документации. Из них 40% согласовывается, а 60% возвращается на доработку и
отклоняется. Основными причинами отклонения являются несоблюдение норм и
правил экологической безопасности, отсутствие оценки последствий
воздействий объекта на окружающую среду при его эксплуатации, а также
ориентации на устаревшие энерго- и ресурсозатраты технологии и
оборудование. Современное состояние окружающей природной среды требует
консолидации усилий государственных органов, общественности, предприятий и
организации в выработки единой политики и согласованных действий по
обеспечению экологической безопасности в области.
§2. СОСТОЯНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО ОБРАЗОВАНИЯ И ВОСПИТАНИЯ УЧАЩИХСЯ.
Одним из дискуссионных вопросов является проблема методической
организации экологического образования. В этом плане существуют две
основные тенденции. Одни специалисты считают необходимым разрабатывать
отдельный предмет «экология», который нужно вводить в содержание
образования на различных уровнях, поскольку экологическое образование
не эквивалентно биологическому, хотя они и находятся в тесной взаимосвязи.
Другие утверждают, что более эффективной является «экологизация» всех
учебных предметов, поскольку экологические проблемы носят глобальный,
междисциплинарный характер. В настоящее время все большую поддержку
начинает получать именно этот подход, что и нашло свое отражение в
материалах соответствующих международных конференций.
Но более существенны дискуссии об ориентации экологического образования.
Принципиальным является вопрос о том, что должно стоять в центре внимания:
«природная среда» («окружающая среда») или «мир природы».
В первом случае экологическое образование должно быть направлено на
формирование, во-первых, системы представлений о мире природы как
совокупности конкретных природных объектов (и их комплексов), во-вторых,
субъективно значимого отношения к природным объектам как обладающим
уникальностью, неповторимостью и самоценностью и, в-третьих, стратегий и
технологий непрагматического взаимодействия с ними.
Именно первая ориентация в экологическом образовании (на
|
