Экологическое образование, статьи

Экологическое образование  06.11.2015 06:00

Мельник А.А.
Ведущий методист учебного центра ЗАО «Крисмас+», к.п.н.

Федеральные образовательные стандарты нового поколения, внедряющиеся в образовательную систему России, предъявляют новые требования и к обновлению оснащения, технологии и методики экологического образования. Прошли те времена, когда юные натуралисты выходили на природу с одним только увеличительным стеклом да сачком для бабочек. Теперь к их услугам умещающиеся в рюкзаке целые учебные мини-лаборатории, выпускаемые петербургским научно-производственным объединением «Крисмас+». С их помощью школьники могут доступными для них методами исследовать экологическое состояние водных объектов, почвы, воздушной среды, получить информацию о содержании в них тех или иных веществ, сделать выводы о наличии источников загрязнения. Использование учебных мини-лабораторий позволит преподавателям включить компонент экологического образования в программу изучения химии, биологии, географии, БЖЭ и других предметов естественнонаучного цикла.

Школьники с большим интересом работают на таком оборудовании, потому что оно максимально адаптировано к школьному возрасту. Используемые методики исследования довольно просты, но и в то же время они полностью повторяют методики исследования, применяемые в научных лабораториях. Поэтому результаты, полученные во время учебных исследований, достаточно достоверны. Они могут использоваться в учебно-исследовательских работах, а при написании обращений в природоохранные организации – в качестве рекомендаций для проведения исследований научными лабораториями. В экологическом образовании это имеет большое значение для повышения мотивации участия детей в социально значимых проектах.

Химические исследования экологического состояния объектов окружающей среды как метод экологического образования учащихся.

Прежде чем приступить к исследованиям, ребят вначале необходимо познакомить с учебными комплектами и мини-лабораториями:

• провести инструктаж по технике безопасности, обратить внимание на конкретные реактивы и принадлежности, с которыми следует осторожно обращаться,
• изучить укладку реактивов и принадлежностей,
• ознакомить с методиками проведения исследований,
• научить точно измерять объёмы растворов реактивов,
• выработать навыки титрования стеклянной пипеткой с делениями,
• провести пробные измерения на модельных растворах с точно известными концентрациями.

Поскольку все химические анализы носят количественный характер, комплекты содержат мерную посуду: пробирки, баночки, склянки, пипетки, на которые нанесены метки, обозначающие объём. Поэтому необходимо особое внимание уделить выработке умения точно наливать воду в склянку и пробирку до строго определённой метки, набирать пипеткой строго требуемый объём воды и по каплям добавлять рабочий раствор из пипеток в склянки и пробирки, не попадая на стенки посуды.

Приведем примеры учебных исследований водных объектов, для которых наиболее оптимальным средством является ранцевая полевая лаборатория исследования водоемов «НКВ-Р». Она выполнена в современном удобно носимом ранцевом варианте, специально для применения в экспедиционных условиях, предназначена для практической оценки экологического состояния водных объектов и почвы путем определения показателей качества воды и химического состава почвенных вытяжек, а также гидробиологических показателей непосредственно в полевых условиях. Лаборатория НКВ-Р сформирована по модульному типу, т.е., каждый модуль (тест-комплект) предназначен для исследования одного показателя, в коробке находятся все необходимые растворы реактивов в герметично закрывающихся баночках, принадлежности и мерные ёмкости. Группу учащихся можно разбить на микрогруппы по 2-3 человека, каждая из которых выбирает себе определённый тест-комплект и работает с ним. Модульный принцип укладки позволяет быстро организовать на месте гидрохимические исследования, а также быстро упаковать лабораторию обратно, при этом практически исключается возможность утери принадлежностей, поскольку легко проверить комплектность каждого модуля. Благодаря такой комплектации исследования дети могут проводить на любых удобных участках берега. Все указанные особенности позволяют внедрить ранцевую лабораторию в различные формы экологического образования.

Организация работы выездных экологических лагерей

В 2005 и 2007 гг благотворительный фонд «Свет Ладоги» проводил экологические экспедиции на Ладожское озеро в районе города Сортавала (Карелия). Программа экспедиции способствует формированию экологического мировоззрения, воспитанию экологической культуры, восстановлению связи с Природой, обретению внутренней гармонии и целостного восприятия мира. Чистый воздух, ладожские просторы, восхитительная природа сурового севера формируют эстетический вкус, а морская практика шлюпочных походов располагает к активному отдыху, способствует физическому оздоровлению, закалке детей и подростков, За короткое время происходит восстановление физических и психических сил, гармонизация всех систем детского организма. У ребят чувство соперничества сменяется сотрудничеством, недоверие доверием, страх – бесстрашием. Дети в естественных природных условиях приобретают трудовые и туристские навыки, осваивают новый комплекс физических упражнений.

Важная часть экспедиции – научно-исследовательская работа. С помощью полевой лаборатории НКВ-Р производства ЗАО «Крисмас+» дети исследовали химический состав воды Ладожского озера и внутренних водоемов островов по ходу движения в экспедиции. Исследования способствовали закреплению знаний и совершенствованию умений по исследованию природных объектов, полученные в лаборатории в течение учебного года. Научно-исследовательская деятельность также имеет и воспитательную направленность, поскольку способствует выработке общетрудовых навыков (точность и аккуратность в работе), ответственности за достоверность полученных результатов, развивает такие качества, как трудолюбие, настойчивость, целеустремлённость, товарищество, экологически целесообразное поведение, бережное отношение к окружающей среде, умение безопасного обращения с веществами в повседневной жизни.

Вот что рассказал об экспедиции её участник Ежиков Илья:

Данное мероприятие было организованно обществом «Свет Ладоги», основная цель – привить в молодежи уважение к природе и бережное к ней отношение (беседы на тему проблем и их решения и уборка мусора на местах стоянок), а также обучить участников управлять ялами. В течение 11 дней (с 25.06.2005 по 5.07.2005) наша группа из 24 человек перемешалась от острова к острову; для перемещения использовался экологически чистый вид транспорта, а именно – ялы.

На берегу ладожского озера

Следует отдельно упомянуть о плане нашего передвижения. Не смотря на то, что у нас был четкий маршрут движения, остановки мы делали по ситуации. Это объясняется тем, что наша экспедиция сильно зависела от различных факторов. Для иллюстрации можно привести один пример. У нас был план заночевать на песчаном пляже острова Орьятсаари. Мы начали движение под парусом, однако продвижению мешал сильный встречный ветер, на обед мы расположились на острове Корнетсаари из-за начавшегося внезапно дождя. Наша группа взяла две пробы воды: на непосредственном месте стоянки и в заливчике на другой стороне острова. После обеда в связи с вероятностью снова попасть под ливень, было решено перегнать ялы на другую сторону в тот самый заливчик и там заночевать. Как оказалось в последствии, пляж был совсем не далеко: через пролив на другом острове. Следует заметить, что такая хаотичность нисколько не мешала, наоборот: во-первых, присутствовал элемент неожиданности, т.к. никто точно не знал, где придется остановиться в следующий раз. Во-вторых, это было полезно нашей группе экологов, ведь действовал принцип случайного отбора проб, что позволяло получить более достоверную картину состояния воды, ведь было бы неправильным проверить только заведомо загрязненные или заведомо чистые участки: это дало бы неточную картину состояния воды.

Нужно также описать способ отбора проб. Применялось три различных варианта:

При долгосрочных остановках вода бралась прямо на месте остановки в некотором удалении от самого лагеря.

При кратких остановках и выездах на «экскурсии» (на соседний остров например), с собой бралась походная лаборатория и все опыты делались на месте.

Если же наличия времени на научную работу не предполагалось, то пробы отбирались в склянки на растворенный кислород (кислород в одной из склянок фиксировался сразу), а опыты ставились в лагере.

Несколько слов об оборудовании, использовавшемся для исследований. Оборудование было предоставлено ЗАО «Крисмас+», которому наша группа выражает свою благодарность. Почему было выбрано оборудование именно этой фирмы? Во-первых, «Крисмас+» является единственным в стране серьёзным объединением, выпускающим подобное оборудование. Во вторых, оборудование данной фирмы весьма мобильно и удобно в использовании, что очень важно в полевых условия. Условия, в которых нам приходилось работать, были самыми различными и далеко не всегда благоприятными. Что представляет из себя данное оборудование? Это заплечный рюкзак в котором размещены различные тест-комплекты (тест-комплект включает в себя все необходимые для проведения опыта приборы и материалы, а также инструкцию по применению) и курвер с тест-комплектом на растворенный кислород. Используя названное оборудование, были получены результаты, которые мы обработали и написали на их основе исследовательскую работу.

Участники экспедиции 2007 года поставили перед собой несколько иные задачи. Во-первых, они сравнили качество воды в Ладожском озере в парке «Ладожские шхеры» и вблизи города Сортавала. А во-вторых, во время этой экспедиции были сняты интересные и полезные видеосюжеты, иллюстрирующие методику выполнения гидрохимических исследований. Исследовательской работой занимались участники Подлужный Илья, Картавенко Алексей и Андреев Алексей. Последний активно участвовал в съемках видеоинструкций. Вот что он рассказал про экспедицию:

Каждое лето на Ладожском озере проводятся экологические экспедиции. В них дети и взрослые овладевают такими интересными навыками, как то хождение под парусом, походная жизнь… Участники учатся взаимопониманию, дружелюбию, да и в конце концов, просто общаться друг с другом! А что самое главное – проводят интересные опыты по исследованию воды.

Экологическое образование школьников - важная часть школьного образовательного процесса

Ещё мои обязанности состоят в том, чтобы научить свой экипаж (у нас обычно 3-4 экипажа) азам парусного искусства. Кроме того, я состою на должности помощника нашего учёного, кандидата педагогических наук Мельника Анатолия Алексеевича.

А теперь перейдём к нашей основной теме. Как я уже упоминал выше, мы проводим химические исследования воды в Ладожском озере. Мы берём пробы в разных точках и в разное время. Поэтому мы можем судить о состоянии воды в озере, о её изменениях. Во время проведения опытов мы пользуемся наборами, выпускаемыми специально для этого фирмой «Крисмас+». Эти наборы очень легки в применении, так как в них имеется всё для проведения опыта. Правда, некоторые реактивы приходится приготавливать уже на месте. Вот где могут пригодиться наши знания по химии, полученные в школе. А для тех, кто ещё не изучает химию, эти комплекты помогут познать основы, а также познать, как интересна химия вообще! Пользоваться этими наборами ОЧЕНЬ интересно и занимательно!

А ещё мне выпало счастье участвовать в очень интересном мероприятии. Я снимался на видео для того, чтобы потом из этих роликов сделать наглядное пособие как пользоваться этими тест-комплектами. Это было очень интересно. Сидишь как на симпозиуме – на пеньке, перед тобой – трибуна (пенёк, то есть), немного дальше – камера (оператор, то есть), а вокруг – публика в креслах (на пеньках, то есть). Всё происходит, как на настоящей съёмочной площадке! Перед дублем – тренировка, а уже после тренировки – съёмка.

Как уже говорилось выше, это пособие, а значит там всё делается со всеми правилами и со всей строгостью. Надеюсь, что вы их посмотрите и вам понравится!

Для исследования качества воды были выбраны такие гидрохимические показатели, как рН, общая жесткость, аммоний, нитраты, хлориды, железо общее. Исследования гидрохимических показателей проведены в 7 точках: 5 точек находилось в парке «Ладожские шхеры» и 2 точки в городе Сортавала. Исследования показали, что вода вблизи города Сортавала содержит повышенное количество нитратов, аммония и железа.

Исследования воды Ладожского озера с применением ранцевой лаборатории «НКВ-Р» во время экспедиции позволили выявить не только факторы загрязнения воды, но и некоторые вопросы геохимии данных мест. В сводной таблице с результатами исследований воды у островов озера привлекли внимание концентрации катионов железа. Практически во всех точках концентрация оказалась одинакова и не превышала значение 0,1 мг/л, и только в одной точке оказалась равна 0,3 мг/л. Следует отметить, что получив такие значение концентрации, было проведено повторное исследование.

Казалось бы, разница в значениях невелика, и не превышает значение ПДК, однако это не могло не привлечь внимания юных исследователей. Сразу же начался поиск причин повышенной концентрации железа в воде именно в этой точке. На каменистых берегах острова был обнаружен буроватый налёт, и качественный анализ его показал, что это не что иное, как проявления минералов железа, и при соприкосновении с водой происходит повышение концентрации этого элемента. А поскольку минерал состоит из оксидов и гидроксидов железа, которые слабо растворяются в воде, то и концентрация катионов железа в воде такая невысокая.

Ранцевая лаборатория «НКВ-Р» также была использована для организации работы гидрохимического направления экологического слёта школ Ленинградской области по программе «Малым рекам Ленинградской области – жить!», являющейся важной частью системы экологического образования региона. Одна из задач этого направления – научить школьников умению оформлять результаты наглядно, а также объяснять полученные результаты.

Приведем пример одного из занятий, на котором школьники исследовали гидрохимические показатели воды озера и небольшого ручья, вытекающего из подстилки соснового леса, и впадающего в это озеро. Исследования проводились в начале ноября, когда уже начались ночные заморозки. Полученные результаты заносятся в таблицу:

Перед практическим занятием школьникам была прочитана лекция по гидрохимическим показателям. Какие-то результаты они могут объяснить сразу же по материалам лекции, а некоторые – только вспомнив некоторый материал из школьного курса химии.

Например, сразу же цветность воды ручья связывают с наличием гуминовых веществ лесной подстилки, откуда вытекает ручей, а также наличием катионов железа, что подтверждают результаты исследования. Значение рН воды ручья 5,5 (слабокислую реакцию среды) учащиеся могут объяснить тем, что гуминовые вещества, кроме окраски, ещё обуславливают кислую реакцию среды. Однако не сразу вспоминают про реакцию гидролиза солей железа, а эта реакция также вносит свой вклад в кислую реакцию среды.

Содержание в воде ручья ионов аммония, нитратов и ортофосфатов большинство школьников объясняют разложением растительного опада. Некоторые даже могут сказать, что в холодную погоду реакция окисления катионов аммония до нитратов идёт медленно, поэтому содержание нитратов сравнительно невысокое. Разница в значении общей жёсткости в данном случае несущественна и может быть объяснена погрешностью метода. Полученное значение общей жёсткости определяет воду к мягкому типу. Учащиеся могут объяснить такое значение общей жёсткости отсутствием карбонатных горных пород (известняков, доломитов и др.), при вымывании которых в воду попадают значительные количества катионов кальция и магния.

Ученики проводят исследования

После такого занятия учащиеся проводят исследования других природных объектов и пытаются уже самостоятельно объяснить полученные результаты.

Приведенная информация является далеко не полной. Публикации учителей, методистов и других специалистов в области экологического образования размещаются на сайт Учебного центра ЗАО «Крисмас+» в специальной Библиотеке методических материалов.