Развитие познавательной активности на уроках физики и во внеурочной деятельности в условиях реализации ФГОС.

Новикова Г.П.
МБОУ СОШ №14, г. Иркутск

Изучая вопросы физики, мы разделили их на механические, тепловые, световые и другие, однако это разделение во многом условно. В реальных условиях множество явлений происходит одновременно и совместно. В одних случаях связь явлений очевидна, в других она скрыта и, чтобы её найти, необходим глубокий тщательный анализ.

Понимание взаимосвязи и взаимозависимости явлений необходимо для того, чтобы разобраться в сложных процессах, происходящих в окружающем мире, понять причины их возникновения и их изменений. Причиной изменения многих природных явлений оказывается человеческая деятельность и, соответственно, возникающие Экологические проблемы. Вмешательство человека в природные процессы становятся причиной изменений в цепи взаимосвязанных явлений, и может привести к катастрофическим последствиям, хотя в реальных условиях это влияние не всегда очевидно и проявляется не сразу.

Известно, что окружающая среда по влиянию на организмы характеризуется экологическими факторами: абиотическими, биотическими антропогенными[1].

К абиотическим факторам относятся компоненты неживой природы: температура, свет, влажность воздуха, электрические и магнитные поля, шум и т.д., они являются предметом изучения физики.

Антропогенные факторы - это формы человеческой деятельности, влияющие на живые организмы и среду их обитания.

Способность организмов приспосабливаться к отклонениям факторов среды от оптимальных определяет их толерантность. Для каждого организма существуют пределы выносливости, между которыми располагается благоприятная область его существования.

Одним из важных факторов существования для живых организмов является температура, тепло. Температура характеризует степень нагретости тел относительно друг друга и их внутреннюю энергию, и является одной из важнейших характеристик внешней среды, определяющих условия жизни. Животные и растения могут нормально развиваться в различных тепловых условиях. Для одних видов благоприятна холодная среда, и они могут существовать при охлаждении тела до -10°С - криофилы, другие - термофилы, предпочитают среду с высокой температурой. Например, в воде термальных источников при температуре +90°С живут некоторые виды бактерий и водорослей[ 2].

Птицы, млекопитающие и человек обладают специальным механизмом поддержания постоянной температуры тела, независимо от колебаний температуры внешней среды. Так, в холодную погоду понижение температуры тела вызывает усиление активности химических реакций в организме с выделением тепла. В жаркое время года повышение температуры тела компенсируется усилением испарения.

Для растений, беспозвоночных животных, рыб и других организмов температура внешней среды - определяющий фактор их жизнедеятельности, т.к. температура их тела изменяется вместе с температурой среды.

Обмен энергией тела животных и тепловое равновесие с внешней средой осуществляются в процессах теплопроводности, теплового излучения, испарения, конденсации.

Приспособляемость животных к изменению внешних условий, как уже было отмечено, ограничена. В качестве примера можно рассмотреть поведение обычной мухи в зависимости от изменения температуры. Опыты проводились учащимися в домашних условиях, результаты представлялись при изучении материала. Для наблюдения поведения мухи использовали настольную лампу, термометр и холодильник. Муха помещалась в тонкую пробирку и под свет лампы. В зависимости от расстояния лампы до стола, можно было получить необходимую температуру равную 20-23°С, муха чувствовала себя нормально и вела активный образ жизни. Увеличив температуру до 40°С, мы увидели, что активность насекомого возросла, а при температуре больше 47°С, она погибла в течение трех минут. Уменьшив температуру до 7°С, увидели, что муха перестала двигаться, а при -5°С наступила смерть, приблизительно через 4-5 минут.

Факторы внешней среды могут изменяться в результате деятельности человека. Например, загрязнение атмосферы, уменьшение светового потока, сбрасывание промышленных или бытовых стоков в реку. Если эти изменения окажутся за пределами выживания живых организмов и растений, начнется их постепенное вымирание, в то же время эти изменения могут оказаться благоприятными для других видов животных и растений, которые начнут вытеснять прежние виды.
Таким образом, температура окружающей среды, её изменения, процессы теплообмена живых организмов с внешней средой является необходимым условием существования жизни[3].

Солнечная энергия является основным фактором большей части земных процессов: формирование климата, ландшафтов, возникновение ветров и морских течений, выпадение осадков и т.п. Частичное поглощение Землей солнечной энергии обеспечивает среднегодовую температуру нижних слоев атмосферы до +15°С и создает благоприятные условия для существования жизни.

Кроме того, Земля получает геотермальную энергию и энергию создаваемую распадом радиоактивных элементов.

Исследования геотермальной энергии показали, что потребление только 1 % внутренней энергии пород на глубине 5 км позволило бы снабдить энергией все человечество в течение 4 тысяч лет.

Человек и теплокровные животные в процессе жизнедеятельности отдают энергию окружающей среде - явление теплопродукции. Теплопродукция одного человека за год равна 4*109Дж. Тепло освобождается в процессе распада окисления останков растений и животных, и отходов их жизнедеятельности. Тепло выделяется и при разложении растительной массы без доступа кислорода, при этом образуется биогаз, который на 60% состоит из метана.

Огромное количество теплоты выделяется при сжигании природного топлива, растительной и животной массы. Биомасса в виде древесного топлива, соломы, навоза является источником топлива более чем для 2 млрд. человек. Поэтому антропогенное тепло не так уж мало в общем количестве источников. И ничто, из перечисленных факторов, не проходит бесследно для жизни на Земле.

Обсуждая с учащимися вопросы экологии, мы проводим анализ деятельности человека с позиции изучаемых законов физики, при этой работе акцент делается на важность понимания необходимости защиты жизни на Земле от экологической катастрофы. Для более глубокого понимания проблемы используются самые разнообразные способы активизации деятельности учащихся: рассматриваются качественные задания по физике с экологическим содержанием, экспериментальные задания по экологии, практические задачи, вводятся в тематику вопросы для обсуждения в контексте физика - экология.

Например, возможно обсудить следующее:

• какие тепловые явления существуют в природе, может ли человечество оказывать на них влияние?
• какие тепловые явления люди используют в быту, в технике?
• люди в период болезни могут умереть при температуре более 40°С, как же в парной они могут находиться при температуре более 100°С?
• человечество в среднем выбрасывает в день 2 кг мусора, вместе с ним выбрасывается и неиспользованная энергия. Какое количество теплоты может получить семья (конкретного учащегося) в течение года? Можно ли эту энергию использовать?
• может ли нагретое тело остывать в вакууме? Привести примеры.
• существуют ли природные источники выбросов большого количества теплоты в окружающую среду? Привести примеры[4].

Эффективным способом активизировать деятельность учащихся на уроке, сделать урок нескучным разнообразным - ввести в материал занимательные сведения из других дисциплин - биологии, химии, литературы. Эти задачи позволяют показать взаимосвязь явлений живой и неживой природы, активизировать деятельность учащихся при подготовке к уроку, научить их ставить цель, достигать её, анализировать результаты, проводить аналогии и делать выводы.

Например, учащимся можно предложить серию вопросов по теме: «Внутренняя энергия, способы её изменения»:

• почему дрожат мышки, только ли от холода? (Они дрожат, чтобы согреться, т.к. при дрожании мышц ускоряются биохимические реакции выделения тепла.)
• а почему изменяется внутренняя энергия мышки? (Механическая энергия превращается во внутреннюю.)
• у шмеля лохматая шубка, чем севернее он живет, тем он крупнее и лохматее. Почему?
• в тропиках шмелей нет. Почему?
• почему с наступлением холодов пчелы скручиваются на сотах и образуют шар? (Температура внутри шара 12°С.)
• почему пчелы согревают себя зимой?

Из всего перечисленного видно, что тепло - одно из необходимых условий жизни. Около 30% получаемых энергоресурсов расходуется на теплоснабжение жилья, промышленности, сельского хозяйства. Энергии требуется все больше, ископаемые ресурсы истощаются. Эффективно используется ли это тепло? Обсуждаются следующие вопросы: Как теряется тепло из строений? Можно ли потери уменьшить? Как это сделать? Приводится таблица: «Потери тепла из строений» (коэффициент тепловых потерь), обсуждается представленная информация.

В качестве домашнего задания было составление небольшого проекта: «Электроснабжение дома будущего». После коротких сообщений и предложений, обсуждаются плюсы и минусы каждого проекта.

Кроме того, дети проводят к таким урокам небольшие домашние эксперименты по уменьшению теплопотерь в квартире и увеличению притока тепла от имеющихся источников. В ходе эксперимента предлагается взять в квартире две приблизительно одинаковые комнаты, расположенные относительно сторон света одинаково. Предлагается измерять температуру в них в одно время в течение 2-х дней, найти среднее.

Затем, в экспериментальной комнате, за батареей поставить листы металлической фольги, то же самое сделать между рамами окон. Измерения показывают, что потери тепла при этом уменьшаются. Температура в экспериментальной комнате почти на 2°С выше, чем в контрольной. Такая наглядная демонстрация энергосбережения ориентирует на осмысление изученного материала совсем на другом уровне.

Такое обучение, не оторванное от реальных жизненных проблем, достаточно эффективно, поскольку на таких занятиях школьники учатся принимать решения в экологических ситуациях, учебных и реальных. Решение - это всегда выбор и борьба мотивов. Выбор правильного пути во многом зависит от грамотности того, кто принимает решение и от того, насколько он владеет теоретическими основаниями экологических взаимодействий, т.е. от его экологических знаний.

На своих уроках мы пытаемся воспитать экологическую культуру школьников. Содействовать практическому улучшению состояния окружающей среды, что возможно только при хорошем знании физики.

Список используемой литературы:

1. Алексеев В.А. «300 вопросов и ответов о насекомых» - Ярославль.: Академия развития, 1997 г.
2. Ильченко В.Р. «Перекрестки физики, химии и биологии» - Москва.: Просвещение, 1986 г.
3. Кац Ц.Б. «Биофизика на уроках физики» - Москва.: Просвещение, 1988 г.
4. Литвинова Л.С., Жиренко О.Е. «Нравственно-экологическое воспитание школьников» - Москва.: Просвещение, 2006 г.