Дипломная работа
Особенности формирования научного мировоззрения учащихся приизучении эволюции Земли в рамках дисциплин естественно-научного цикла
Содержание
Введение
Глава 1. Состояние вопроса в современной российской школе
Глава 2. Происхождение земли
2.1 Ранние фазы эволюции Земли
2.2 Основные этапы эволюции Земли
2.3 Внутреннее строение Земли
2.4 Внешние оболочки Земли
Глава 3. Методические разработки
Урок № 1. «Земля — наш общий дом. Строение и эволюцияЗемли»
Урок № 2. Обобщающий урок природоведения по теме«Земля»
Урок № 3. Обобщающий урок-игра по теме:«Вселенная»
Урок № 4. Географический КВН «Атмосфера игидросфера»
Тесты
3.1 Задания с кратким ответом
3.2 Задания с развернутым ответом
Обсуждение результатов. Выводы
Литература
Введение
“Если бы на Земле было только
одно место, откуда видны звезды,
то к нему стекались бы люди
со всегосвета, чтобы насладиться
торжественной красотой ночного
небосвода."
А. Сенека
Актуальность выбранной темы исследования обусловлена тем,что вопрос о жизни на других планетах в огромном пространстве Вселенной, опроисхождении и эволюции Земли, о загадках космоса всегда вызывает интерес. Аинтерес учащихся к теме — это инструмент педагога, позволяющий намногооблегчить усвоение материала и повысить качество знаний. К тому жетеоретический анализ проблемы и разработка мероприятий по теме «ЭволюцияЗемли и Вселенной» с использованием новых методических приемов позволитрешать задачи естественнонаучного образования, в том числе формированиеэкологического и научного мировоззрения [1]. Кроме того, возрастание значимостиэкологических проблем требует постоянно изыскивать пути, дополнительные резервыповышения уровня преподавания естественнонаучных дисциплин, позволяющегоформировать правильное отношение к окружающей среде и понимать закономерностиразвития природы.
Исходя из актуальности исследования, основной целью даннойдипломной работы являлось:
Исследование возможности наполнения темы «ЭволюцияЗемли и Вселенной» научным и экологическим содержанием.
В связи с этим в дипломной работе решались следующиеконкретные задачи:
1) обзор и анализ существующих школьных программ по изучениютемы «Эволюция Земли и Вселенной»;
2) разработка уроков с экологическим содержанием в рамкахтемы «Эволюция Земли и Вселенной»;
3) составление тестовых заданий по изучаемой теме;
4) апробация разработанных методик в школе-гимназии № 14 г. Нальчика;
оценка уровня сформированности знаний при изучении тем поразработанным методическим подходам.
Предмет исследования — возможности введения в практикуобучения научных и экологических аспектов при изучении темы «ЭволюцияЗемли и Вселенной» и выбор соответствующих форм организации занятий.
Объект исследования — познавательная деятельность учениковпятых классов средней школы МОУ №14 г. Нальчика.
Гипотеза — разработка и реализация новых методическихподходов к изучению темы «Эволюция Земли и Вселенной» сакцентированием на научные и экологические аспекты позволит сформироватьположительную мотивацию к учению и сделать очередной шаг в процессеформирования научного и экологического мировоззрения учащихся [2, 3].
Глава 1. Состояние вопроса в современной российскойшколе
Естествознание — одно из звеньев в системе общегообразования. Как многократно подчеркивал в своих трудах русский ученый,методист Н.М. Верзилин, курс естествознания имеет важное значение в развитии ивоспитании подрастающего поколения, в совершенствовании общей культурышкольников, развитии творческой личности, осознающей свою ответственность передобществом за сохранение жизни на нашей планете.
В настоящее время актуальность приобретают цели, связанные сформированием у школьников целостного научного мировоззрения, развитиемэкологической культуры, созданием предпосылок для вхождения в открытое информационно-образовательноепространство, а также разностороннее развитие детей, их познавательныхинтересов, творческих способностей, навыков самообразования, способствующихсамореализации личности [4]; [5].
В условиях модернизации образования проблема школьногоучебника является точкой пересечения таких важных направлений совершенствованияпроцесса обучения, как отбор дидактически целесообразного и обязательного дляусвоения всеми учащимися учебного материала, организация учебной деятельности,развитие познавательного интереса учащихся [6]; [7].
Все учебно-методические комплекты разработаны в соответствиис государственным образовательным стандартом и федеральным базисным учебнымпланом, утвержденным Министерством образования и науки РФ. Учебники для 5х классоввключены в Федеральный перечень учебных изданий, рекомендованных (допущенных) киспользованию в образовательном процессе в образовательных учреждениях,реализующих образовательные программы общего образования и имеющихгосударственную аккредитацию.
Представляемые учебно-методические комплекты поестествознанию позволяют решить задачу преемственности, как в изучении учебногоматериала, так и в формировании способов деятельности, расширенияобразовательного пространства учащихся. Все учебные пособия ориентированы наобщий подход к определению целей изучения предмета [8].
Так, на ступени основного общего образования, содержаниеучебников [9] способствует достижению образовательных целей:
освоение знаний о живой природе и присущих ейзакономерностях;
овладение умениями применять знания для объяснения процессови явлений живой природы, жизнедеятельности организма;
развитие познавательных интересов, интеллектуальных итворческих способностей в процессе проведения наблюдений за живыми объектами,биологических экспериментов, работы с различными источниками информации;
воспитание позитивного ценностного отношения к живойприроде, собственному здоровью и здоровью других людей; культуры поведения вприроде;
использование приобретенных знаний и умений в повседневной жизни[10].
На ступени начального образования учебники ориентированы надостижение учащимися четырех видов компетентности:
мировоззренческой, предполагающей усвоение учащимися знаниймировоззренческого характера для формирования научного мировоззрения, развитиепонимания ценности природы и жизни;
методологической, включающей ознакомление учащихся сметодами научного познания;
теоретической, означающей усвоение учащимися фундаментальныхи прикладных научных теорий, ознакомление с основными закономерностями развитияживой природы;
практической, отражающей понимание учащимися науки как частикультуры и производительной силы [11].
В учебниках реализованы одинаковые принципы отборасодержания учебного материала: соответствие требованиям развития общества,культуры и личности; единство содержательной и процессуальной сторон (чтоотвергает одностороннюю предметно-научную ориентацию); структурное единствокомпонентов содержания.
Доминирующий способ организации учебной деятельности ученика- проблемно-поисковый. В учебниках к каждому разделу параграфа предлагаютсяпроблемные вопросы, активизирующие познавательную деятельность учащихся [12].
Композиция и методический аппарат учебников определяют егоструктуру. Учебный материал, изложенный в основном тексте, передает главноесодержание издания и обеспечивает изложение обязательного минимума содержания. Онвключает базовую, обязательную для овладения предметом информацию, отраженную вучебной программе. Дополнительный текст (в учебниках он выделен в рубрику«Для любознательных») сопровождает основной и способствует повышениюпознавательной мотивации учащихся. Он включает: документы, хрестоматийныйаппарат, биографические и статистические сведения, справочные материалы,выходящие за рамки предмета. Пояснительный текст представлен в виде памяток,сносок, пояснений к иллюстрациям, таблицам, введений к учебникам, предметногоуказателя и т.д. Пояснительные тексты выполняют функции по организации иосуществлению самостоятельной учебной деятельности школьника.
Большое внимание в учебниках линии уделено разработкеметодического аппарата. Аппарат организации усвоения включает вопросы, заданияна повторение изученного, упражнения на закрепления в виде схем, таблиц инаправлен на:
организацию самостоятельной и групповой работы;
использование дополнительных источников информации;
закрепление и систематизацию знаний;
реализацию принципа индивидуализации обучения;
выявление творческого потенциала учащихся.
Элементы аппарата ориентировки представлены в текстепосредством выделения основных изучаемых понятий, терминов, правил, условныхобозначений (например, восклицательного и вопросительного знаков, раскрытойкниги), с помощью рубрикатора и использования цветовых выделений в тексте.
Иллюстративный материал в содержании учебников представлен красочнымисхемами, рисунками, фотографиями и микрофотографиями, картами, комплекснымииллюстрациями.
Реализация дидактических задач иллюстративного ряда вучебниках и учебных пособиях обеспечивается определенной направленностью отбораиллюстраций и порядком их расположения, а также введением специальных вопросов,фиксирующих внимание на особенностях изображения. Авторы учебников совместно схудожниками и методистами стремились учитывать возрастные особенностивосприятия наглядной информации. Так, например, школьники младших классовотносятся к визуальному ряду как к источнику предметной информации, обращаютсяк изображениям для более точного понимания смысла текста. Поэтому для даннойгруппы обучаемых использовались иллюстрации, отражающие реально существующиеобъекты, процессы, явления в самой науке.
Все учебно-методические комплекты разработаны на основепрограмм, соответствующих государственным образовательным стандартам ифедеральному базисному учебному плану, утвержденным Министерством образования инауки РФ [13].
Проведем анализ учебников по естествознанию, используемых вшколах города Нальчика.
В ряде учебников по естествознанию (природоведению) для 5класса сделана попытка изложения интегрированных знаний. Однако при этомсохраняются весьма четкие границы между разделами по физике, химии, биологии игеографии. Нужно было найти идею, вокруг которой возможна более глубокаяинтеграция разных областей природоведческих знаний [8]; [9];. [10]; [12]; [13].
Такой объединяющей идеей стал учебник «Естествознание»5 класс под редакцией Т.С. Сухова, В.Н. Строганов [12]. Концепция учебника:
Формирование у учащихся понятий и представлений оцелостности и системности материального мира — одна из сложнейших задачестественно-научного образования. Главная проблема — как доступно для пониманиядетей раскрыть сложнейшие основы естествознания, имеющие мировоззренческоезначение в дальнейшем изучении законов природы
Учебный материал методически выстроен так, чтобы учащиесямогли устанавливать аналоги между объектами живой и не живой природы,сравнивать и сопоставлять биологические, физические, химические игеографические явления, обнаруживать их взаимосвязи и взаимозависимости.
Методический аппарат учебника органично вплетается всодержательную его часть: вопросы, поисковые задачи, домашние заданияпредлагаются не в конце изучения темы или параграфа, а по ходу обсуждения тойили иной проблемы; учебный текст дается в минимальном объеме, зато увеличеноколичество фотографий и рисунков как наглядных поисковых задач.
Так же в учебнике представлены опыты, рисунки-задания,лабораторные работы для того, чтобы пробудить интерес к предмету, а главное — развитьсамостоятельное мышление, необходимое для общения с природой и ее познания.
Методический аппарат внутри текста учебника не ограничиваеттворчество учителя. Являясь ориентиром в педагогическом поиске, сценарии уроковпомогут учителю сосредоточить внимание на системе знаний, углубленной работенад стержневыми понятиями естествознания.
Программа «Естествознание» для 5 класса, согласнобазисного учебного плана, предлагается 68 часов в год (2 часа в неделю). Основнаязадача курса — формирование у учащихся понятий и представлений о целостности исистемности материального мира (от макромира — Вселенной до микромира — молекули атомов).
Курс 5 класса организуется в последовательности, позволяющейформировать представление о системности материального мира. Работа над ведущимипонятиями строиться «по спирали»: Тематический блок
Ведущая образовательная идея
(содержание) Тела в природе Многообразие и общая характеристика тел. Доказательства существования взаимосвязей между телами. Физические силы, обусловливающие взаимодействие тел. Вещества. Молекулы и атомы Многообразие и общая схема строения веществ. Доказательства взаимного влияния частиц вещества. Силы, вызывающие взаимодействие частиц вещества. Энергия Виды энергии. Доказательства существования разных видов энергии. Превращение одного вида энергии в другой. Единство и взаимосвязи материального мира Системная организация природы. Уровни организации живого. Доказательства взаимосвязи живого и неживого в биосфере.
Все блоки основываются на развитии общих для живой и неживойприроды понятий, что позволяет логически завершить курс 5 класса блоком «Единствои взаимосвязи материального мира».
Значительно усилены экологические аспекты, отражающиевзаимосвязи в природе, т.е. единство материального мира [13].
Планирование по данному курсу: № темы Название темы Количество часов 1 Природа как система 3 2 Как человек познает природу 4 3 Тела в природе 16 4 Взаимодействие тел. Силы в природе 8 5 Вещества 13 6 Молекулы и атомы 8 7 Энергия 3 8 Единство мира 4 9 Задания на лето 1
Вывод: проведя обзор школьных программ и всех учебныхпособий по «Естествознанию» для 5 класса установлено, что многиесовременные учебники построены таким образом, что основную часть учебниказанимают картинки и наглядно иллюстрированные опыты, для облегчения пониманияданного курса для пятиклашек. Ключевые моменты во многих источниках выделены изобщего текста для наилучшего запоминания учащихся. К сожалению, большой объемизучаемой на уроке информации практически не оставляет места для решения задачна закрепление пройденного материала. Остается задать на дом несколько заданий илисочинить подобные, на работу с рисунками из учебников [8]; [9]; [10]; [11];[12]; [14] [15].
Глава 2. Происхождение земли
Современные гипотезы образования Земли и других планетсолнечной системы основаны на выдвинутой в VIII в.И. Кантом (Германия) и независимоот него П. Лапласом (Франция) концепции образования планет из пылевого веществаи газовой туманности.
Кант и Лаплас обратили внимание на то, что Солнце горячее, аЗемля холодная и по своему размеру много меньше, чем Солнце. В то же времяЗемля — лишь одна из планет. Все планеты обращаются по окружностям, в одну и туже сторону и почти в одной и той же плоскости. Это составляет основныеотличительные черты Солнечной системы, которые должны быть объяснены в первую очередь.
Кант и Лаплас утверждали, что в природе все непрерывноизменяется, развивается. И Земля и Солнце раньше не были такими, какие онисейчас, а составляющее их вещество существовало совсем в другом виде.
Лаплас обосновал свою гипотезу более убедительно. Он считал,что когда-то Солнечной системы не было, а была первичная разряженная ираскаленная газовая туманность с уплотнением в центре. Она медленно вращалась,и размеры ее были больше, чем теперь поперечник самой удаленной от Солнцапланеты.
Гравитационной притяжение частичек туманности друг к другуприводило к сжатию туманности и уменьшению ее размеров. Согласно законусохранения момента импульса при сжатии вращающегося тела скорость его вращениявозрастает. Поэтому при вращении туманности большое количество частичек на ееэкваторе (которые вращались быстрее, чем у полюсов) отрывались, или, точнее,отслаивались от нее. Вокруг туманности возникало вращающееся кольцо. Вместе стем туманность, шарообразная вначале, вследствие центробежной силы сплющиваласьу полюсов и становится похожей на линзу.
Все время сжимаясь и ускоряя свое вращение, туманностьпостепенно отслаивала от себя кольцо за кольцом, которые вращались в одну и туже сторону и в одной и той же плоскости. Газовые кольца имели неоднородностиплотности. Наибольшее сгущение в каждом из колец постепенно притягивало к себеостальное вещество кольца. Так каждое кольцо превращалось в один большойгазовый клубок, вращающийся вокруг своей оси. После этого с ним повторялось тоже, что с огромной первичной туманностью: он превращался в сравнительнонебольшой шар, окруженный кольцами, опять сгущавшимися в небольшие тела. Последние,охладившись, становились спутниками больших газовых шаров, обращавшихся вокругСолнца и после затвердевания превратившихся в планеты. Наибольшая частьтуманностей сосредоточилась в центре; она не остыла до сих пор и стала Солнцем.
Гипотеза Лапласа была научной, поскольку основывалась назаконах природы, известных из опыта. Однако после Лапласа были открыты новыеявления в Солнечной системе, которые его теория не могла объяснить. Например,оказалось, что планета Уран вращается вокруг своей оси не в ту сторону, кудавращаются остальные планеты. Были лучше изучены свойства газов и особенностидвижения планет и их спутников. Эти явления также не согласовывались с гипотезойЛапласа и от нее пришлось отказаться [16].
Известный советский ученый академик О.Ю. Шмидт предложилгипотезу, согласно которой Земля и другие планеты никогда не были раскаленнымигазовыми телами, подобными Солнцу и звездам, а должны были образоваться изхолодных частиц вещества. Эти частицы первоначально двигались беспорядочно. Затемих орбиты становились круговыми и располагались примерно в одной и той жеплоскости. При этом направление вращения частиц в какую-либо определеннуюсторону со временем начинало преобладать, и в конце концов все частицы сталивращаться в одну и ту же сторону.
В результате столкновения частиц при первоначальномбеспорядочном движении энергия их движения частично переходила в тепло ирассеивалась в пространство. Расчеты показали, что в результате этих процессовшарообразное облако постепенно сплющивалось и наконец стало по форме похожим наблин. Далее гравитационное взаимодействие привело к росту более крупных частицпутем захвата ими мелких частиц. Таким образом, большая часть пылинок собраласьв несколько гигантских комков вещества, которые стали планетами.
Согласно оценкам, полученным Шмидтом, для образованияСолнечной системы потребовалось 6-7 млрд. лет, что по порядку величинысогласуется с данными, полученными в результате изотопического анализа.
По гипотезе Шмидта Земля никогда не была огненно-жидкой, аразогрев внутренней области Земли произошел в результате ядерных реакцийраспада тяжелых элементов, входящих в состав первоначального вещества [17]; [18]; [19].2.1 Ранние фазы эволюции Земли
Земля, как и другие планеты, пережила ранние фазы эволюции — фазу аккреции («рождения») и фазу расплавления внешней сферы земногошара и фазу первичной коры («лунную фазу»).
Фаза аккреции — это образование ее из хаотического роятвердых, преимущественно каменных, некрупных тел и пылевых частиц. Ее надопредставлять себе, как непрерывное выпадение на растущую Земли относительно всебольшего количества крупных тел, укрупняющихся в своем полете при соударениях междусобой, и притяжением к себе более удаленных мелких частей материи. Вместе скрупными телами на Землю падали макрообъекты — планетезимали, неудавшиесяпланеты. Они имели размеры астероидов или некрупных спутников больших планет.
В фазу аккреции Земля приобрела приблизительно 95%современной массы, на что потребовалось по разным оценкам от 17 млн. лет до 400млн. лет, в период с 4,6 по 4,2 млрд. лет назад. Во время аккреции Земля долгооставалась холодным космическим телом, и только в конце этой фазы, когданачалась предельно интенсивная бомбардировка ее крупными объектами, произошлосильное разогревание, а затем полное расплавление вещества внешней зоны планеты.
Фаза расплавления внешней сферы Земли устанавливаетсясообразно с ранней историей других планет, в первую очередь Луны, а такжеМеркурия, Марса. Лунная поверхность образована магматическими породами, которыеотвердели 4,0 млрд. лет назад, т.е. до этого Луна была расплавленным шаром. Кэтому же времени относят образование у Земли ядра, мантии и коры. Образованиеядра создало условия для образования у Земли диполярного магнитного поля. Установлениена Земле самых древнейших палеомагнитных пород с возрастом 3,7 млрд. лет — свидетельствосуществования в то время ядра, и естественно, мантии Ландшафты того далекоговремени были уникальны. Вся поверхность Земли представляла собой океанраскаленного тяжелого расплава с прорывающимися из него газами. В этотсвоеобразный океан продолжали стремительно врываться как малые, так и крупныекосмические тела, удары которых о жидкую поверхность вызывали образованиевсплесков, фонтанов и другие формы взлета и падения тяжелой жидкости. Надраскаленным океаном простиралось сплошь укутанное густыми тучами небо, скоторого на поверхность не падало ни капли воды.
Лунная фаза. Остывание расплавленного вещества внешней сферыЗемли вследствие излучения тепла в космос и ослабления метеоритнойбомбардировки, не могущей компенсировать потерю тепла, привело к образованиютонкой первичной коры базальтового состава. В раннюю историю Земли происходилои формирование гранитного слоя материковой коры. Самые древние из выявленныхгранитных интрузий имеют возраст не менее 3,5 млрд. лет, т.е. они, безусловно,доархейские. В течение всей фазы формирования коры, поверхность которой имелатемпературу выше 100° С, продолжалось выпадение преимущественно крупных тел. Навсей поверхности нашей планеты создавался типичный для всех других планетземной группы рельеф ударных кратеров. Из-за широкого распространенияметеоритных кратеров фаза существования ранней коры называется также «луннойфазой» назвал время первичной горячей коры, когда происходила еебомбардировка крупными объектами, временем гигантской бомбардировки, датируя ееинтервалом от 4,2 до 3,8 млрд. лет назад.
В лунную фазу существования Земля постепенно охлаждалась оттемпературы плавления базальтов (1000° — 800°) до 100° С. С преодолениемтемпературного рубежа + 100° С связано все последующее преобразование природнойсреды и эволюция земной коры.
Геологическое время эволюции Земли это принципиально новыйпериод развития нашей планеты в целом, особенно ее коры и природной среды.
Как только температура опустилась ниже 100° С, состояниеводы, которая находилась в атмосфере в виде горячего пара, изменилось. Водяныепары атмосферы, а в них была сосредоточена практически вся гидросфера Земли,почти целиком превратились в жидкость, наиболее активное состояние воды посравнению с ее газовой и твердой фазами. Сухая до того времени Земля сталанеобычайно обводненной. Сформировались поверхностный и грунтовый стоки,возникли водоемы, и, наконец, океаны.
Начался круговорот воды в природе [20].
Если помимо внешней сферы Земли расплавлялась и центральнаяобласть, то на планете могли образоваться океаны, близкие по объему современным.После охлаждения земной поверхности до температуры ниже 100° С на нейобразовалась огромная масса жидкой воды, которая представляла собой не простоескопление неподвижных вод, а находящихся в активном глобальном круговороте. Несмотряна эволюцию этого круговорота в ходе времени, основные особенности егосохранились неизменными. В структурном отношении круговорот, как и в настоящеевремя, распадался на звенья: атмосферное (испарение, перенос влаги, осадки),литосферное (поверхностный и подземный стоки) и океаническое. В процессефункционирования круговорота воды в природе происходит поглощение солнечнойэнергии и распределение ее по земному шару. Вода благодаря своей необычайнойподвижности и химической активности вступает во взаимодействие с природнымикомпонентами, способствуя их взаимосвязям, чем и обеспечивает формирование тогоглобального природного комплекса, который в настоящее время называетсягеографической оболочкой [21].2.2 Основные этапы эволюции Земли
История Земли по современным представлениям насчитываетпримерно 4,6 млрд. лет. Многочисленные результаты исследования земной коры (химическийсостав и структура горных пород, их распределение по глубине, содержаниерадиоактивных изотопов, остатков ископаемых живых организмов) позволили установитькартину формирования и развития планеты, определить возраст биосферы. Всяистория существования Земли подразделяется на временные отрезки, для каждого изкоторых характерны определенные физические, химические, климатические условия,а также этапы эволюции живой природы [22].
Возраст горных пород определяется по анализу изотопическогосостава и, в частности, по радиоуглеродному анализу. Суть его заключается втом, что в тканях живых организмов содержится небольшое и постоянное количествоуглерода С14, который распадается с периодом полураспада 5760 лет. Врезультате такого распада отношение масс С14 к С12 востатках живых организмов уменьшается со временем, прошедшем после смертиорганизма. Определяя это отношение в породах, содержащих остатки живых организмовможно рассчитать возраст этих пород.
Временные отрезки геохронологической шкалы подразделяют наэры, периоды и т.д. Первый, самый ранний временной отрезок, называемый «катархей»или «лунный период», соответствует формированию Земли, ее атмосферы,водной среды, о которых подробнее указано выше. Жизни на протяжении первых 1 — 1,5млрд. лет не существовало ни в какой форме, поскольку еще не возниклисоответствующие физико-химические условия. На раннем этапе происходилиинтенсивные тектонические процессы, сопровождавшиеся перераспределением поглубине Земли химических элементов и соединений. Ядерные реакции распада,происходившие в центре и глубинных слоях планеты (они имеют место и сейчас) способствовалиразогреву Земли. В атмосфере преобладали соединения серы, хлора, азота,содержание кислорода было в сотни раз меньше, чем сейчас. Более тяжелыеэлементы перемещались к центру Земли и затем сформировали ядро, более легкие — кповерхности. Интенсивные вулканические и грозовые процессы способствовалиформированию водной среды — в ней и начали образовываться первые механическиемолекулы [22]; [23]; [24].
Архей и протерозой — две наиболее крупные эры, в течениекоторых начала формироваться жизнь на уровне микроорганизмов. Эти две эрыобъединяют в «надэру» — криптозой (время скрытой жизни).
Первые многоклеточные организмы появились в самом концепротерозоя около 600 млн. лет назад. Примерно 570 млн. лет назад, когда наЗемле практически сформировались благоприятные условия для жизни, началосьбурное развитие живых организмов. С этого момента наступило «время явнойжизни» — фанерозой. Этот отрезок геологической истории подразделяют на 3эры — палеозой, мезозой и кайнозой. Последняя эра с точки зрения геологиипродолжается до сих пор. Следует отметить, что появление и развитие жизни наземле привело к значительному изменению твердой оболочки Земли (литосферы),гидросферы и атмосферы, а возникновение разумной жизни (человека) за короткийвременной интервал вызвало глобальные изменения в эволюции планеты.
Различия в составе горных пород от одной эпохи (периода) кдругой в свою очередь обусловлены резкими изменениями природно-климатических ифизических условий на планете. Установлено, что климат на Земле многократноменялся; потепления сменялись резкими похолоданиями, происходили поднятия иопускания суши. Случались и крупные космические катастрофы: столкновения сметеоритами, кометами и астероидами. На Земле обнаружено большое числометеоритных кратеров крупных размеров. Самый крупный из них на полуостровеЮкатан имеет диаметр более 100 км; его возраст — 65 млн. лет, практическисовпадает с окончанием мелового и началом палеогенового периода. Многиепалеонтологи именно с этой крупнейшей катастрофой связывают вымираниединозавров.
Изменения климата и температуры во многом обусловленыастрономическими факторами: наклоном земной оси (многократно менялся),возмущениями планет-гигантов, активностью Солнца, движением Солнечной системывокруг Галактики. Согласно одной из гипотез резкие изменения климата происходятраз в 210 — 215 млн. лет (галактический год), когда Солнечная система,обращаясь вокруг центра Галактики, проходит через газопылевое облако. Этоспособствует ослаблению солнечного излучения и, как следствие, похолоданию напланете. В эти моменты на Земле наступают ледниковые эпохи — появляются ирастут полярные шапки. Последняя ледниковая эпоха началась примерно 5 млн. летназад и продолжается до сих пор. Ледниковая эпоха характеризуетсяпериодическими колебаниями температуры (раз в 50 тыс. лет). При похолоданиях (ледниковыйпериод) ледники могут распространяться от полюсов к экватору до 30 — 40градусов. Сейчас мы живем в «межледниковый» период ледниковой эпохи. Наследстволедниковой эпохи — зона вечной мерзлоты (в России свыше половины ее территории)[25]; [26].
2.3 Внутреннее строение Земли
Материалы, слагающие твердую Землю непрозрачны и плотны. Прямыеисследования их возможны лишь до глубин составляющих ничтожную часть радиусаЗемли. Самые глубокие пробуренные скважины и имеющиеся в настоящее времяпроекты ограничены глубинами 10 — 15 км, что составляет немногим более 0,1% отрадиуса. Возможно, что проникнуть на глубину более нескольких десятковкилометров не удастся. Поэтому сведения о глубоких недрах Земли получают,используя лишь косвенные методы. К ним относятся сейсмический, гравитационный,магнитный, электрический, электромагнитный, термический, ядерный и другиеметоды. Наиболее надежным из них является сейсмический. Он основан нанаблюдении сейсмических волн, возникающих в твердой Земле при землетрясениях. Подобнотому как рентгеновские лучи позволяют исследовать состояние внутренних органовчеловека, сейсмические волны, проходя через земные недра, дают возможностьсоставить представление о внутреннем строении Земли и об изменении физическихсвойств вещества земных недр с глубиной. Сейсмические волны подразделяются напродольные и поперечные в соответствии с тем, что смещение вещества приколебаниях направлено вдоль и поперек направления распространения волны. Продольныеволны могут распространяться как в жидкости, так и в твердом веществе, апоперечные — только в твердых породах. Кроме того, скорость продольных волн втвердом веществе примерно в 1,7 раза превышает скорость поперечных волн. Располагаясетью сейсмических станций на поверхности Земли, записывая показания приборов,регистрирующих землетрясения — сейсмографов и сравнивая эти показания, можноопределить эпицентр землетрясения, а также скорость распространения волн вразличных внутренних областях планеты. Поскольку скорость распространения волнзависит от плотности и упругости вещества, можно получить данные об этихпараметрах, а также об агрегатном состоянии вещества (жидкое или твердое) вовсей внутренней области Земли.
Помимо пассивного исследования сейсмических волн в настоящеевремя применяют метод глубинного сейсмического зондирования. Этот методзаключается в использовании генерируемых с помощью взрыва сейсмических волн,которые регистрируются сейсмографами, установленными с интервалом всего 200 — 500м друг от друга. Этот метод дает самые надежные результаты, однако практическоеиспользование его требует больших денежных затрат. В результате сейсмическихисследований было определено, что внутренняя область Земли неоднородна посвоему составу и физическим свойствам, и образует слоистую структуру (рис.1). Здесьмы лишь кратко перечислим размеры и основные физические параметры этих слоев:
/>
Рис.1. Внутренние оболочки Земли
1. Верхний слой Земли называется земной корой иподразделяется на несколько слоев. Самые верхние слои земной коры состоятпреимущественно из пластов осадочных горных пород, образовавшихся путемосаждения различных мелких частиц, главным образом в морях и океанах. В этихпластах захоронены остатки животных и растений, населявших в прошлом земной шар.Общая мощность (толщина) осадочных пород не превышает 15 — 20км.
Различие скорости распространения сейсмических волн наконтинентах и на дне океана позволило сделать вывод о том, что на Землесуществуют два главных типа земной коры: континентальный и океанический. Мощностькоры континентального типа в среднем 30 — 40 км, а под многими горами достигаетместами 80 км. Континентальная часть земной коры распадается на ряд слоев,число и мощность которых изменяются от района к району. Обычно ниже осадочныхпород выделяют два главных слоя: верхний — «гранитный», близкий пофизическим свойствам и составу к граниту и нижний, состоящий из более тяжелыхпород, — «базальтовый» (предполагается, что он состоит главнымобразом из базальта). Толщина каждого из этих слоев в среднем 15 — 20 км. Однако,во многих местах не удается установить резкую границу между гранитным ибазальтовым слоями. Океаническая кора гораздо тоньше (5 — 8 км). По составу исвойствам она близка к веществу нижней части базальтового слоя континентов. Ноэтот тип коры свойствен только глубоким участкам дна океанов, не менее 4 тыс. м.На дне океанов есть области, где кора имеет строение континентального илипромежуточного типа. Поверхность Мохоровичича (по имени открывшего ееюгославского ученого), на границе которой резко изменяется скоростьсейсмических волн, отделяет земную кору от мантии.
2. Мантия распространяется до глубины 2900 км. Онаподразделяется на 3 слоя: верхний, промежуточный и нижний. В верхнем слоескорости сейсмических волн сразу за границей Мохоровичича растут, затем наглубине 100 — 120 км под континентами и 50 — 60 км под океанами этот ростсменяется слабым уменьшением скоростей, а далее на глубине 250 км подконтинентами и 400 км под океанами уменьшение вновь сменяется ростом. Такимобразом, в этом слое имеется область пониженных скоростей — астеносфера,характеризуемая относительно малой вязкостью вещества. Некоторые ученыесчитают, что в астеносфере вещество находится в «каше подобном» состоянии,т.е. состоит из смеси твердых и частично расплавленных пород. В астеносференаходятся очаги вулканов. Они образуются, вероятно, там, где по каким-либопричинам понижается давление и, следовательно, температура плавления веществаастеносферы. Понижение температуры плавления приводит к расплавлению вещества иобразованию магмы, которая затем по трещинам и каналам в земной коре можетизлиться на поверхность Земли. Промежуточный слой характеризуется сильнымвозрастанием скоростей сейсмических волн и увеличением электропроводностивещества Земли. Большинство ученых считают, что в промежуточном слое изменяетсясостав вещества или слагающие его минералы переходят в иное состояние, с болееплотной «упаковкой» атомов. Нижний слой оболочки отличаетсяоднородностью по сравнению с верхним слоем. Вещество в этих двух слояхнаходится в твердом, по-видимому, кристаллическом состоянии.
3. Под мантией находится земное ядро с радиусом 3471 км. Оноподразделяется на жидкое внешнее ядро (слой между 2900 и 5100 км) и твердоеядрышко. При переходе от мантии к ядру резко изменяются физические свойствавещества, по-видимому, в результате высокого давления.
Температура внутри Земли с глубиной повышается до 2000 — 30000С,при этом наиболее быстро она возрастает в земной коре, далее идет замедление, ина больших глубинах температура остается, вероятно постоянной. Плотность Земливозрастает с 2,6 г / см3 на поверхности до 6,8 г / см3 на границу ядра Земли, ав центральных областях составляет примерно 16 г / см3. Давление возрастает сглубиной и достигает на границе между мантией и ядром 1,3 млн. атмосфер, а вцентре ядра — 3,5 млн. атм. [18]; [19]
2.4 Внешние оболочки Земли
Рассмотрим химию литосферы. Толщина литосферы колеблется впределах 10-100 км; 10-20 км над океанами, 35-50 км над материками, 70-80 кмнад горными массивами; масса литосферы составляет 0,3-0,4% от массы Земли.
Верхние слои осадочного подслоя литосферы (до 2-3 км) называютлитобиосферой. Толщина осадочного слоя может достигать 20 км, ниже расположеныгранитный (до 40 км) и базальтовый (ниже 40 км) подслой (рис. 2).
/>
Рисунок 2. Строение и элементный состав Земли
В земной коре преобладают восемь элементов: кислород,кремний, алюминий, железо, кальций, натрий, калий, магний. На долю кислородаприходится почти половина массы земной коры. Распространенность химическогоэлемента с ростом его порядкового номера заметно убывает. Наиболеераспространенными являются элементы с порядковыми номерами до 28. Самыераспространенные изотопы относятся к типу 4n: 16O, 24Mg, 40Ca,56Fe, 88Sr, 92Zr, 120Sn, 208Pb.Они составляют 86,3% массы земной коры, изотопы 4n + 3 — 12,7%, а 4n + 1 и 4n +2 — менее 1%.
Все элементы земной коры согласно геохимическойклассификации делятся на пять групп: литофильные, халькофильные, сидерофильные,атмофильные и биофильные (табл.1).
Таблица 1. Геохимическая классификация элементовЛитофильные Халькофильные Сидерофильные Атмофильные Биофильные Li, Be, B, O, F, Na, Mg, Al, Si, Cl, K, Ca, Sc, Mn, V, Ge, Br, Rb, Sr, Y, Mo, I, Cs, Ba, La, Ln, Ac, Th, U. S, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, As, Se, Mo, Rh, Pd, Ag, Cd, In, Sb, Te, Hg, Tl, Pb, Bi. C, P, Fe, Co, Ni, Ge, Mo, Ru, Rh, Pb, Sn, Ta, Re, Os, Ir, Pt, Au. H, C, N, O, He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn. H,C, N, O, P, S, Na, Mg, K, Ca, V, Mn, Fe, Co, Cu, Zn, Mo, Cl, Br, I, F, Si.
Литофильные элементы входят в состав силикатных,алюмосиликатных горных пород, образуют сульфатные, карбонатные, фосфатные,боратные и галогенидные минералы.
/>Халькофильные элементы образуютмногочисленную группу сульфидных и теллуридных минералов. Они могут встречатьсяв самородном состоянии.
/>Сидерофильные элементы составляют большуючасть полиметаллических руд, образуемых многими d — и f-элементами. Они тесноперемежаются с элементами, обнаруживая повышенное сродство к сере, мышьяку, атакже фосфору, углероду и азоту.
/>Атмофильные элементы составляют основуземной атмосферы. За исключением водорода и углерода в атмосфере они находятсяв виде простых соединений.
/>Биофильные элементы — это так называемыеэлементы жизни. Они делятся на макробиогенные (H, C, N, O, Cl, Br, S, P, Na, K,Mg, Ca) и микробиогенные (V, Mn, Fe, Co, Cu, Zn, B, Si, Mo, F).
Антропогенная деятельность приводит к заметному воздействиюна некоторые участки литосферы, включая высочайшие горные вершины. Это приводитк эрозии и засорению почв, перераспределению минерального сырья пригорнопромышленной деятельности. Особую опасность представляют добыча,производство и переработка радиоактивных материалов. Под воздействиемсельскохозяйственной и промышленной деятельности эрозия почвы происходит в 100-1000раз быстрее, чем в природных условиях. За последние годы потеряно 2 млрд. гаплодородных земель, что составляет более четверти сельскохозяйственных угодий. Города,дороги, промышленные сооружения уже вывели из землепользования 50 млн. га (площадьФранции).
Природопреобразующая деятельность оказывает экологическиопасное перераспределение вещества Земли — извлечение из недр и переработкуогромного количества минерального сырья и углеводородного (твердого, жидкого и газообразного)топлива. При транспортировке, эксплуатации и переработке теряется значительнаячасть добытого. \
Так, при добыче каменного угля извлекается на поверхностьогромное количество пустой породы, складируемой в терриконы. Большинствотерриконов, содержащих и каменноугольные включения, тлеющие. На одну тоннукалийного и фосфатного удобрения приходится соответственно 4 и 4,25 т отходов.
/>
Модель 1. Круговорот воды и загрязнение окружающей среды
Промышленные и бытовые отходы являются глобальнымипроблемами современного состояния взаимоотношений человек-природа. Техногеннаяцивилизация находится у опасной черты, переход через которую грозит самомусуществованию на Земле человека как части природы. Поэтому перед человечествомстоит задача оптимизации техногенного преобразования природных систем. И наначальном этапе создания природосберегающих технологий, в частностималоотходных производств, в которых отходы одного производства служат сырьемдля другого. Основными принципами таких технологий должны быть комплекснаяпереработка сырья и энергосбережение, замкнутые водо- и газооборотные системы,рациональное кооперирование, минимизация отходов и исключение неконтролируемыхвыбросов. Все это требует больших затрат и пока доступно только немногимпромышленно развитым странам [27].
Помимо твердой внешней оболочки — литосферы выделяют такжеводную оболочку — гидросферу и воздушную оболочку — атмосферу. Более точно, подгидросферой понимают совокупность всех вод Земли, находящихся в твердом, жидкоми газообразном состояниях. Больше всего на Земле жидкой воды — объем около1,370.1024 см3. Она образует на поверхности Земли Мировой океан, общая площадькоторого равна 3,61.1018 см2, т.е.70,8% площади всей земной поверхности. Водаблагодаря своим уникальным свойствам имеет исключительно важное значение длясоздания на Земле оптимального теплового режима. Именно в ней зародилась и безнее была бы невозможна органическая жизнь. Основная масса льда располагается насуше — главным образом в Антарктиде и Гренландии. Если бы этот лед растаял, тоуровень Мирового океана повысился бы примерно на 60 м. При этом 10% сушиоказалось бы затопленной морем. Вода постепенно испаряется с поверхностиМирового океана. Она подхватывается воздушными течениями и переносится нагромадные расстояния. После ряда превращений (конденсации, сублимации,коагуляции и т.п.) испарившаяся влага выпадает из атмосферы в виде осадков. Невся влага при этом возвращается прямо в Мировой океан. Часть осадков выпадаетна сушу, откуда они выносятся реками в моря и океаны. Во время своего пути посуше вода растворяет различные соли, захватывает мелкие, а иногда и крупныечастички и выносит все это в море. Круговорот воды на Земле существует миллионылет. Возможно поэтому вода морей и океанов соленая, хотя на этот счет нетединого мнения.
Химия гидросферы. Особенности гидросферы определяютсяособенностями воды: ее физические свойства обусловлены химическим строением.
Вода H2O на 99,73% состоит из 1H216O,но в природе встречается еще дейтерий (стабилен) 2D и тритий (3T,-β), а если принять во внимание, что кроме 16O есть еще 17Oи 18O, то в природе встречается девять разновидностей воды.
Жидкая вода имеет максимальную плотность при 4 °С (принятаза единицу), а переход в твердое состояние, сопровождающийся изменениемупаковки молекул, понижает плотность до 0,9. Это обстоятельство (лед плавает) ималая теплопроводность льда во многом способствуют стабилизации процессов вгидросфере.
Все свойства воды обусловлены наличием двух не поделенныхэлектронных пар у атома кислорода, атомные орбитали, которого гибридизированыпо sp3-типу, и способностью атомов водорода соседних молекулобразовывать с этими не поделенными электронными парами достаточно прочныеводородные связи. В результате как жидкая, так и кристаллическая вода (лед) оказываютсяхорошо структурированными, хотя число локальных нарушений дальнего порядка приплавлении возрастает.
Экспериментально установлено, что протон в воде может бытьтолько гидратированным. Гидратация не исчерпывается реакцией H+ + H2O= H3O+. Последовательно может присоединиться несколькомолекул воды:
/>
Исходя из постоянства произведения ионов H+ и OH-,образующихся при диссоциации H2O = H+ + OH-,важнейшим критерием поддержания жизнеспособности условий в воде и почвеявляется узкий интервал изменений водородного показателя (pH) в пределах 6-9. Вприродной воде прежде всего растворяются газы атмосферы: O2, N2(рис.2) и CO2.
/>
Рис.3 Растворимость
Хотя растворимость кислорода в два раза больше растворимостиазота, но из-за большего парциального давления (78%) в природной (дождевой) водеазота растворено в два раза больше, чем кислорода. Минерализация воды приводитк уменьшению растворимости воздуха. Так, при 0 °С растворимость кислорода (чистого)составляет 49 мл/л, а морской воде только 15 мл/л. Необходимое для окислениярастворимых в воде веществ количество кислорода называется биохимическойпотребностью в кислороде (БПК).
Так, чистая вода, вытекающая из-под ледников, имеет БПК
Большую проблему создают попадающие в водоемы нитраты ифосфаты, поскольку они при неумелом использовании вызывают заболеваниемалопроточных водоемов и прудов.
Растворение CO2 в воде сопровождается химическимвзаимодействием с установлением равновесия:
/>
K1 = 4,5 · 10-7, K2 = 5,6 ·10-11.
Обычные методы измерения констант диссоциации не позволяютотличить растворенный CO2 от H2CO3 в растворе.Так как равновесие устанавливается быстро, то за контанту равновесия этойреакции Kравн = [H2CO3] / [CO2] ∙[H2O] обычно принимают первую константу диссоциации угольной кислоты(K1 = 4,5 · 10-7). Вместе с тем найдено, что H2CO3/CO2= 0,0037; это означает, что только 0,37% растворенного CO2 находитсяв виде H2CO3. Если бы весь растворенный CO2находился в виде H2CO3, то K1 = 1,8 · 10-4,что позволяет отнести H2CO3 к умеренно сильным кислотам. Практическииз-за быстрого установления равновесия гидратации CO2 приходитсяпользоваться не действительной константой диссоциации K1 = 1,8 · 10-4,а кажущейся K1 = [H+] ∙ [H2CO3]/ CO2 = 4,5 ∙ 10-7, относящейся к реакции CO2∙ H2O = H+ + HCO3-.
Другим источником поступления карбонат — и бикарбонат-ионовявляются карбонаты:
/> />
Равновесие, устанавливающееся между H2CO3и бикарбонат-ионом, определяет буферную емкость природных вод, что очень важнодля поддержания постоянства в них pH.
PH почвенных вод может колебаться от 3 до 10. Однако кислотностьпочв, благоприятных для произрастания растений, мало отличаются от pH = 6. Морскиеорганизмы еще более чувствительны к pH среды обитания. Океаническая вода имеетpH = 8, а pH прибрежных вод ≈ 9. При pH
С глубиной концентрация Ca2+ снижается, чтоспособствует растворению CaCO3, составляющего основу раковин искелетных тканей отмерших организмов.
Кроме Ca 2+иHCO3 — морская вода содержиткатионы: Na+, K+,Mg2+, Fe3+,
Mn2+ и анионы Cl-, Br-, I-, SO4 2- определяющие ее соленость (S). За величину солености принят вес сухогоостатка после упаривания 1 кг морской воды и перевода карбонатов в оксиды,бромидов, иодидов в хлориды, а органические вещества сожжены при 480 °C. Соленостьизмеряется в г/кг или промилле (‰).
Мировой океан содержит до 1017 тонн минеральногосырья, включая серебро (5∙1010 т), золото (1,1∙107т).
Фитопланктон мирового океана продуцирует почти столько жекислорода, что и все зеленые растения суши.
Промышленные выбросы, попадая в воду, влияют не только наpH, но и на содержание анионов и растворимость газов, приводя иногда к гибелиосновных видов флоры и фауны в нем. Наиболее опасными загрязнителями являютсястронций, кадмий, свинец и особенно ртуть. Последняя может переходить вдиметилртуть, которая, попадая с пищей (рыбой), воздействует на центральнуюнервную систему, вызывая психические и другие расстройства (болезнь Миномата).
Наилучшим решением промышленного водоснабжения являетсяорганизация замкнутых водооборотных систем, полностью исключающих сброс вводоемы сточных вод [27]; [28]; [29].
Атмосфера — газовая оболочка, окружающая Землю и вращающаясяс ней как единое целое. Атмосфера образовалась главным образом из газов,выделенных литосферой после формирования планеты. На протяжении миллиардов летатмосфера Земли претерпела значительную эволюцию под влиянием многочисленныхфизико-химических и биологических процессов: диссипация газов в космическоепространство, вулканическая деятельность, диссоциация (расщепление) молекул врезультате солнечного ультрафиолетового излучения, химические реакции междукомпонентами атмосферы и горными породами, дыхание и обмен веществ живыхорганизмов.
Атмосфера Земли имеет слоистое строение. Выделяюттропосферу, стратосферу, мезосферу и термосферу.
Тропосфера — это прилегающая к земной поверхности область, вкоторой температура более или менее равномерно убывает с высотой до — 500С иниже. Верхняя граница тропосферы понижается при движении от экватора к полюсамот 17 до 9 км. В тропосфере заключено свыше 80% массы атмосферы и практическивесь водяной пар. В ней протекают физические процессы, которые обусловливают туили иную погоду. В тропосфере осуществляются все превращения водяного пара. Вней образуются облака и формируются осадки, очень сильно развито турбулентное иконвективное перемешивание.
Стратосфера характеризуется постоянством или ростомтемпературы с высотой и исключительной сухостью воздуха. Верхняя границастратосферы расположена в среднем на высотах 50 — 55 км. Температурастратосферы растет с высотой, достигая на верхней границе 0-100ْ°С. Процессыв стратосфере практически не влияют на погоду.
Мезосфера — слой, лежащий над стратосферой ихарактеризующийся падением температуры с высотой. Верхняя граница мезосферысовпадает с минимумом температуры (около 900°С) и расположена на высоте около85км.
Термосфера находится над мезосферой. Температура в нейбыстро растет, достигая 1000 — 2000°С на высоте 400 км. Выше 400 км температурапочти не меняется с высотой. Температура и плотность воздуха очень сильнозависят от времени суток и года, а также от солнечной активности. В годымаксимума солнечной активности температура и плотность воздуха в термосферезначительно выше, чем в годы минимума.
Следует отметить, что все приведенные здесь величиныполучены путем усреднения их за большие интервалы времени и по огромнымплощадям. Вне всякого сомнения мгновенные параметры атмосферы значительноотличаются от средних, так как атмосфера — это чрезвычайно изменчивая среда. [30]
Химия атмосферы. Масса />атмосферы составляет9∙10-5% от массы Земли; ее состав приведен в табл.10.1. На рис.10.2схематически изображено ее строение до высоты 100 км. Выше 100 км примерно до1000 км простирается экзосфера, ниже — термосфера (85-100 км), мезосфера (50-85км), стратосфера (10-50 км), и самый нижний слой составляет тропосферу (до 10км).90% массы всей атмосферы сосредоточено в слое до 16 км, выше 100 кмнаходится одна миллионная часть всей массы атмосферы.
Таблица 2. Химический состав сухого воздуха тропосферыГаз Содержание, об.% Газ Содержание, об%
N2 78,09 Kr
1,0∙10-4
O2 20,95
CH4
1,4∙10-5 Ar 0,93
H2
5,0∙10-6
CO2 0,03 Xe
8,0∙10-5 Ne
1,8∙10-4
NOx
5,0∙10-5 He
5,24∙10-4
O3
1,0∙10-6
*) Средняя молекулярная масса сухого воздухаравна 28,97.
/>
Рисунок 4.Строение атмосферы
/>
Рисунок 5. Зависимость температуры атмосферы от высоты
Химические процессы в тропосфере. В тропосфере температуравоздуха с высотой уменьшается в среднем на 0,5 °C на 100 м. Область от 20 до150 км называют хемосферой, ибо в ней протекает большинство фотохимическихпроцессов; часть атмосферы от 100 до 400 км называют ионосферой, посколькуздесь господствует ионизация, а еще выше — и диссоциация многих компонентоватмосферы [31].
Современная атмосфера сформировалась около 2 млрд. лет назади поддерживается биогенными процессами. За последние 100 лет изменениеатмосферы составило по кислороду (масса кислорода в современной атмосфересоставляет 1,5 ∙ 1015 т) 0,01-0,02% в сторону уменьшения. Запоследние 50 лет в среднем количество кислорода ежегодно уменьшается на 10 млрд.т, и его использовано столько же, сколько за последний миллион лет. Это вомногом связано с техногенной деятельностью человека. Так, пробег автомобиля отМосквы до Санкт — Петербурга требует такого объема кислорода, который необходимдля дыхания человека в течение года. Действительно, при сжигании 1 л бензина вдвигателе внутреннего сгорания расходуется до 1,5 кг кислорода, еслиуглеводородное горючее сгорает до CO2 и H2O. К сожалению,часть горючего при переходных режимах работы двигателя сгорает не полностью илиокисляется только до CO. Автомобильный транспорт служит основным источникомзагрязнения воздуха больших городов и прилегающих территорий. Поскольку на однувесовую часть горючего приходится до 15 весовых частей воздуха, то кроме CHxи CO в атмосферу выбрасываются продукты окисления атмосферного азота, восновном NO и NO2.
Некоторые сорта бензина содержат в качествеантидетонационной добавки тетраэтилсвинец Pb (C2H5) 4.Поэтому и по сию пору автомобильный выхлоп служит основным источникомзагрязнения атмосферы свинцом и его соединениями. В промышленных районах ивдоль дорог содержание свинца в 25-30 раз больше, чем в сельской местности.
Твердое топливо, особенно низкосортные каменные угли инекоторые мазуты, при сжигании загрязняет атмосферу оксидами серы SOx,если не использовать химические поглотители. Так, обработка токсичных газовгашеной известью или известняком позволяет поглотить до 90% SO2:
/>
/>
Нарушение кислородного баланса связывают с уменьшениемплощади «легких планеты», вызванным нерациональной вырубкой лесовСибири и Южной Америки, загрязнением мирового океана.
В тропосфере фотохимические процессы ограничены реакцией
/>
Возбужденные молекулы, теряя энергию при столкновении сдругими молекулами, повышают температуру тропосферы примерно на 20°С. Повышениесодержания CO2 лежит в основе парникового эффекта.
В нижних слоях атмосферы процессы с участием солнечногоизлучения и продуктов автомобильных выхлопов обусловливают образование
«фотохимического смога», основу которогосоставляет пероксоацетилнитрат (ПАН). Смог начинает развиваться с появлениемпервичных продуктов, загрязняющих атмосферу, которые сами по себе могут бытьнеядовитыми и неактивными в химическом отношении.
Атмосфера постоянно пополняется газами биохимическогопроисхождения, образующимися при разложении микроорганизмами продуктоврастительного и животного происхождения: CH4 и другие углеводороды,CO2, N2, H2S, H2, O2. Подвоздействием на горные породы высоких температур и давлений в атмосферупоступают газы химического происхождения (CO2, H2S, H2,CH4, CO, N2, HCl, HF, NH3, SO2), атакже продукты вулканического происхождения и, наконец, газообразные продуктырадиоактивного распада (He, Ar, Kr, Xe, Rn).
Химические процессы в стратосфере. В стратосферефотохимические процессы более разнообразны. Во-первых, это образование O3,концентрация которого по сравнению с тропосферой возрастает в 200 раз идостигает 100 млн-1 (миллионная доля, определяющая число частиц,приходящихся на миллион частиц). Молекулы O3 очень неустойчивы, хотяпостоянно образуются под действием солнечного излучения в диапазонах 135-176 нми 240-260 нм по реакциям:
/>
где M — какая-нибудь третья частица (N2, CO2,Ar). Разрушение озона связано с реакциями O3 + O → O2+ O2 или O3→ O2 + O (ν = 200-300 нм).
Эти реакции поддерживают динамическое равновесие образованияи распада O3 в естественных условиях.
Последняя фотохимическая реакция защищает биосферу отгубительного для нее ультрафиолета.
/>
Рисунок 6. Динамика размеров озоновой дыры надАнтарктидой.
Антропогенное воздействие на озонный слой обусловленоследующими цепными реакциями:
1. Выбросы высотных самолетов и ракет
/>
/>
/>
/>
/>
/>
2. Фреоны (hν = 175-220 нм)
/>
/>
/>
Свободные атомы Cl взаимодействуют с озоном, способствуяразрушению озонового слоя:
/>
В ионосфере на высоте выше 80 км происходят реакциифотоионизации:
/>
Эти молекулярные ионы вступают в ион-молекулярные реакции; переходв основное состояние этих частиц является причиной северных сияний. Эти реакциидополняются еще реакциями перехода возбужденных атомов и молекулярных ионов восновное состояние: O* → O + hν (зеленая и красная области) и />* →/>+ hν (фиолетоваяи синяя области) [32].
Глава 3. Методические разработки
“Главное делать все с увлечением, это страшно украшаетжизнь”
И. Ландау.
При проведении уроков, а особенно в начальных классах,необходимо помнить о том, что каждый ученик неповторим и своеобразен, каждыйхочет признания, уважения и любви. А это мотив! И моя задача состоит в том,чтобы настроиться на внутренний мир ученика, принять его таким, каков он есть [33].
Ученик — это личность со своим видением мира, со своимиособенностями и возможностями, и, конечно же, талантами. А еще это детипочемучки. Как здорово, что такие есть. Пятиклассники очень эмоциональны — этоспецифика возраста и важно направить ее в нужное русло: помочь раскрыть своиспособности, поверить в свои силы, поддержать желание узнавать новое.
Учебная программа должна предоставлять детям возможностьдобиваться и демонстрировать свои индивидуальные достижения, содержатьнеобходимые стимулы, мотивирующие учебную деятельность. И в этом плане предмет“природоведение" предоставляет учителю самые широкие возможности. Этогрупповые и парные формы работы на уроке, деловые и ролевые игры, аукционызнаний, экскурсии и походы, защита проектов, уроки-исследования, практическиеработы, персональные выставки рисунков и поделок, турниры, викторины ипутешествия в Страну неразгаданных тайн.
А как хочется научить детей не робеть перед трудностями,находить выход из безвыходного положения, не теряться перед непонятным,соблюдать правила общежития и техники безопасности. Даже самая обычнаяэкскурсия на ближнюю лесную поляну тянет за собой цепочку вопросов и ответов:
Как ориентироваться на местности
Что делать, если заблудился
Как выжить в лесу, если тебя не сразу нашли
Как правильно разжечь костер и не вызвать пожар
Какие грибы и ягоды являются съедобными и несъедобными
Какие растения можно использовать в пищу, а какие — длялечения ран и ожогов.
Увлечь всех без исключения ребят предметом не так-то легко. Дляэтого на уроках необходимо использовать разнообразные игровые элементы ребусы,кроссворды, “Черный ящик”, “крестики-нолики", “пирамида", “эстафета"и др. Постепенно, по мере того, как увлечение растет, надо включать заданияболее сложные: конкурсы, турниры, викторины проекты. Ребят трудно увлечьдалекой перспективой, надо ставить перед ними сначала близкие, понятные,видимые цели, по достижении которых открываются новые горизонты и ученикубеждается в том, что его возможности не исчерпаны, и он может достичь большего.Важно не упустить тот момент и вовремя поставить перед учеником новые, болеесложные задачи. Например, предложить поработать над проектом по данной теме,четко и ясно сформулировать цели и задачи [34].
Урок надо создавать так, чтобы он настраивал класс намажорный тон, приносил детям и учителю радость, пробуждал мысль,самостоятельность, инициативу, находчивость, желание познавать новое. Ведь какписал академик В.И. Вернадский:
“Не в массе приобретенных знаний заключается красота и мощьумственной деятельности, а в искреннем и ярком искании”.
Искреннее и яркое искание ученика невозможно безодновременного искреннего и яркого искания учителя. Мне всегда хотелось, чтобыучеба детей носила заинтересованный характер, имела бы личные мотивы безкакого-либо давления со стороны учителя.
Помните, нельзя накормить насильно того, кто не желает есть?
Участвуя на уроках в командных играх, ребята постепенноувлекаются и многим хочется проявить себя лично в выполнении индивидуальныхпроектов и заданий. Поэтому их не приходится подталкивать, они выбирают иделают то, что им интересно и хочется делать [35].Урок № 1. «Земля — наш общий дом. Строение иэволюция Земли»
Целиурока:
создать условия для формирования у детей представления овнутреннем строении Земли;
помочь в усвоении понятий: “литосфера”, “гидросфера", “атмосфера”;
способствовать расширению кругозора учащихся.
Ходурока:
I. Повторениепройденного
Прочитайте цепочку слов на доске.
/>
Назовите только астрономические понятия. Докажите свою мысль.(«Астрон»- звезда,«номос»- закон; астрономия изучает строение и развитие всей Вселеннойи космических тел)
На какие 2 группы можно разделить эти слова? Докажите. (Общие понятия, конкретные названия)
/>
У каких слов во втором столбике нет пары из первого? — Каксделать так, чтобы каждому понятию в первом столбике соответствовало названиеиз второго? (Добавить в 1-йстолбик слова «спутник», «созвездие», или убрать названия«Луна», «Рак»)
Какие ещё звёзды вы можете назвать? А какие планеты вызнаете?
/>
II. Сообщениецели урока:
Ребята, о какой из названных планет мы с вами должны знатькак можно больше? Почему?
Сегодня мы продолжим изучать нашу планету, и в конце урокавы скажете, что же нового мы для себя открыли.
III. Новыйматериал
1. Вводная часть.
Мы живём на Земле. Это наш общий дом. Кроме нас и нашихблизких на ней живёт ещё множество людей. А кто ещё живёт рядом с нами?
Прекрасные бабочки и змеи, которые мало кому нравятся,нежные цветы и могучие деревья, диковинные рыбы и причудливые птицы, ловкиезвери и противные насекомые. В нашем мире найдётся всё, о чём мы читали вфантастических сказках: подземное и морское царства, ледяные горы и живые леса,«чуды-юды» и дикие племена, удивительные страны и города. Эти сказкипришли к нам из древних времён, когда человек ещё очень мало знал о Земле.
2. Представление древних о Земле.
Древние египтяне считали, что Земля плоская, а над ней виситкупол неба, опирающийся на четыре горы по краям Земли.
/>
Древние индусы были уверены, что выпуклое полушарие Землидержат четыре слона (конечно же, индийских), стоящих на спине огромнойчерепахи, которая плавает в мировом океане.
/>
У древних греков Земля просто плавала в океане (без слонов ичерепах), а бог Солнца Гелиос каждый день объезжал небесный свод на своейколеснице.
/>
Многие раньше считали, что Землю, чтобы она не утонула,держали на своих спинах три кита.
/>
Все эти представления были ошибочными.
3. Актуализациязнаний:
А что вы можете рассказать о нашей планете? (Дети рассказывают о форме Земли) — Есть на Земле люди, которые своими глазами смогли в этом убедиться. Кто они? — А кто из них был самым первым, произнесите его имя с особой гордостью.
Представьте себе, что вы космонавты, возвращающиеся издалёкой космической экспедиции. Какие чувства вызывает у вас эта картина виллюминаторе? (Дети говорят опланете Земля как о своей Родине)
/>
Что означают слова «Земля» и «земля»? Объяснитеразницу выражений.
/>
4. Учебник“Мы и окружающий мир" Н.Я. Дмитриева, А.Н. Казаков стр.63 -1 абзац вслух.
Какое же внутренне строение имеет Земля? — Как называетсямантия и верхняя часть земной коры вместе? (Выбор, чтение) — Что такое гидросфера? — Какназывается воздушная оболочка Земли? — Почему смогли быстро найти ответы?
/>
5. Работа в Рабочей тетради к учебнику “Мы иокружающий мир" стр.14, з.27 схема.
Кто сможет самостоятельно надписать на схеме гидросферу иатмосферу, прикройте учебники и выполните задание, при проверке используйтезелёный карандаш для самооценки. Кому трудно самостоятельно скажите, чемвоспользуетесь вы?
Дети,которым трудно справиться самостоятельно, могут пользоваться учебником. Проверка.
IV. Итогурока
Что вы узнали нового о нашей планете?
Какие оболочки Земли вы можете назвать? — Как они называются?
/>Урок № 2. Обобщающий урок природоведения по теме«Земля»
Задачи урока:
Систематизировать и обобщить знания учащихся о строенииЗемли,
Развитие познавательного интереса к предмету,
Развитие коммуникативных навыков,
Развитие логического и образного мышления.
Оборудование:
Физическая карта полушарий,
Таблица “строение Земли”,
Карточки для 3 этапа урока.
Ход урока:
Ребята! Сегодня у нас с вами заключительный урок по теме“Земля”. Мы с вами многое узнали о нашей планете, многому научились, многомуудивились. Сегодня придется удивиться еще. Ведь урок сегодня не обычный, а вашлюбимый — сказочный. Вы готовы к путешествию в сказку? Готовы?! Сказканачинается. Но сказка не обычная, а хитрая. В ней спрятаны для вас приятныесюрпризы. Будьте внимательны, не пропустите их!
Часть первая: сказка “Три сестрицы”
Три сестрицы вечерком собрались на бал втроем.
Одевались, наряжались, и случайно…разругались.
Не могли никак решить: кто важнее. Как тут быть?
Вы, ребята, спор решите
И сестричек помирите.
Угадайте — кто они, все ль они во всем правы?
“Я, — промолвила одна, — и изящна, и легка,
И прозрачна, и светла, и сильна, и шаловлива,
И по-своему красива.
Только если рассержусь — вмиг с врагами разберусь!
Ветром их я закручу, смерчем в поле заверчу!
Я на свете всех смелее, всех прекрасней и сильнее!"
“Я — могуча и сильна, хоть и мокрая слегка.
Вы меня везде найдете: и в колодце, и в болоте,
И в морях, и в ледниках, есть и в каждом я из вас.
Всем нужна, — и вам, ребята. Что, загадка сложновата?
Я, конечно, всех важнее, всех прекрасней и сильнее! ”
“Я из всех всему основа. Я тверда, и я сурова.
Я местами горяча, и подвижна и сильна.
Я неровная местами, очень я дружу с корнями -
Без меня им негде жить. Словом, можно нам дружить.
Я на свете всех сильнее, всех прекрасней и важнее!"
Как зовут сестриц, узнай-ка,
Хитрость сказки разгадай-ка!
Учитель: Вот такая необычная сказка. Узнали ли вы, ребята, окаких сестрицах идет речь?
Сейчас я еще раз сказку прочитаю, а вы постарайтесь узнать,как же зовут этих сестриц.
Свое мнение аргументируйте — почему вы так считаете.
(Три сестрицы — Атмосфера, Гидросфера и Литосфера)
Часть вторая: “Как сестричек примирить”
Учитель: Что ж, имена сестриц вы угадали. Молодцы! Теперьпридется потрудиться, чтобы их примирить. Сначала сделаем вот что. Сестрицыведь на бал собрались? В старину, когда на самом деле балы бывали, на нихсобирались самые знатные люди — короли и королевичи, принцы и принцессы,вельможи и их приближенные, то есть подданные. Представим себе, что наши трисестрицы из сказки — это три принцессы и у них, конечно, есть подданные. Я вамсейчас прочитаю различные знакомые вам слова, а вы постарайтесь правильнораспределить их между сестрицами — угадать кто чей подданный. Запишите в тетрадяхимена сестриц в строчку, а под ними столбиками запишите выбранные вами слова. Есливы правильно выполните это задание, то сестрицы, глядишь, и помирятся, а выможете получить хорошую отметку.
Слова: Почва, ветер, Мировой океан, рельеф, озоновый слой,ледники, землетрясения, болота, горные породы, погода.
(критерии оценок:
“5” — 0-1 ошибка,
“4” — 2-3 ошибки,
“3”-4 ошибки,
“2” — более 4 ошибок.
Часть третья: “Начинаем пышный бал”
Учитель: Надеюсь, наши сестрички помирились, значит, сказкуможно продолжать.
Начинаем пышный бал,
Разноцветный карнавал!
Быстро в пары разберитесь,
В модном танце закружитесь!
Только — что за ерунда -
Пар не видно, вот беда!
Сейчас мы попробуем пары для танцев составить. Я раздаю вамсейчас разноцветные карточки — кому зеленые, кому — синие. На карточкахнаписаны слова: у кого-то — термины, а у кого-то их определения. Каждому из васнужно найти в классе свою пару, чтобы вместе получились термин и егоопределение. Например, у одного из пары на карточке написано “атмосфера”, а удругого — “воздушная оболочка Земли". Вы можете спокойно ходить по классув поисках своей пары. Подсказка: в паре должны оказаться карточки разных цветоводна — синяя, другая зеленая. Пары, нашедшие друг друга выходят к доске ивстают рядом друг с другом.
Задания на карточках:
Синие карточки: Зеленые карточки:
Атмосфера Воздушная оболочка Земли
Погода Состояние нижнего слоя атмосферы в данное время вданном месте
Климат многолетний режим погоды
Гидросфера водная оболочка Земли
Рельеф неровности земной коры
Земная кора твердая оболочка Земли
Материк большой участок суши, со всех сторон окруженныйводой
Часть света материк с прилегающими к нему островами
Евразия самый большой материк
Австралия самый маленький и сухой материк
Антарктида самый холодный материк
Южная Америка самый влажный материк
Африка самый жаркий материк
Северная Америка материк, на котором находятся горыКордильеры
Айсберг плавающая ледяная гора
По окончании работы все ребята выстраиваются около доски. Всепо очереди читают тексты, написанные на карточках — так проверяетсяправильность образования пар.
Часть четвертая: “Финал"
Учитель: Урок подходит к концу, мы сегодня хорошо поиграли,вспомнили, что изучали по теме “Земля”. Пришло время подвести итог нашей работе.Еще раз посмотрите на свои карточки. Переверните их обратной стороной к себе. Посмотрите,там стоят разные цифры от 1 до 30, и еще там написаны какие-то слова. Вам нужновстать по порядку номеров и постараться прочитать, какие итоговые предложения унас получатся.
(Чтобы ребята не спутали “лицевую” и “тыльную” сторонукарточек лучше использовать одностороннюю цветную бумагу или картон)
Итоговые предложения
(написаны на “тыльной” стороне карточек)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Земля — это единственная планета Солнечной системы, накоторой есть жизнь.
11 12 13 14 15 16 17 18
Жизнь возможна благодаря следующим особенностям Земли: расстояниюот Солнца,
19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29
наличию атмосферы, воды, почвы, скорости вращения вокругсвоей оси. Землю надо
30
беречь!
Урок № 3. Обобщающий урок-игра по теме: «Вселенная»
Цели:
1. Обобщение и систематизация знаний по теме “Вселенная".
2. Развитие познавательной активности учащихся черезтворчество.
3. Воспитание любви к природе, к жизни, к миру, к своейРодине.
Оборудование:
Рисунки, таблицы, глобус, компас, звёздные карты.
Выставка книг и фантастических рассказов по теме: “Вселенная”.
Ходзанятия:
1. Организационный момент. Сообщение и темы и целей урока (“Вселенная”).Мы отправимся во Вселенную.
Ученица(стоит перед классом с подносом в руках).
Ой вы гости — господа Долго ждали вас сюда Вас встречаемзвёздным хлебом И земной водицей Мы вам рады, встрече рады Рады подружиться!
Поднос с хлебом вручается гостям.
Учитель: А попали вы все на посиделки. ЗВЁЗДНЫЕ ПОСИДЕЛКИ! Посмотрите,послушайте, что во Вселенной делается!
2. Ученица
Вас приветствуем частушкой Мудростью народной А ещё проверимзнанья, Если вам угодно …
Выходят частушечники.
1 ученик
Три слона на черепахе Утомительно стоят.
На спине у них Земля, Окружила их змея.
/>
Учитель: Кто в древности думал именно так? (индийцы)
2 и 3 ученики
Неподвижная Земля в центре у Вселенной, А вокруг мелькают сферы В танце неизменном.
А на сферах все планеты, Есть и Солнце и Луна, Есть и двигатель Вселенной … Не пойму я ни рожна! …
Учитель: О чьей системе мира спели ребята? (О системе Аристотеля)
Ученик
Он считал давным-давно:
Солнце в центре у Вселенной, Но никто его не слушал И теорияо мире Оставалась неизменной.
Учитель: Так кто же первым установил, что в центре ВселеннойСолнце, а не Земля, как думал Аристотель? (Аристарх Самосский)
4 и 5 ученикО строении Вселенной Думали учёные, А ученые, известно, Люди увлечённые … Первый всем подал идею, А второй сгорел в костре, Ну, а третий отказался От навязчивых идей!
Учитель: Кто это учёные? (1 — Н. Коперник, 2 — Д. Бруно, 3 — Г. Галилей)
Три старушки-веселушки Каждый вечер напролёт Спорят, спорято планетах Вот он спор, уже идёт.
3. (3 девочки в костюмах бабушек)
Знаешь, Марья, в честь кого назвали самую большую планетуЮпитер?
А как же Дарья. Я по телевизору слыхала, был такой бог вДревней Греции, самый главный, его Юпитером кликали.
Да, что вы, бабоньки! Это же така техника есть: Иж Юпитер — 3.Я сама у председателя видала!
Учитель: Кто из бабушек прав? Перечислите планеты земнойгруппы. (Меркурий, Венера, Марс, Земля)
/>
— А какие планеты относятся к планетам-гигантам? (Юпитер,Сатурн, Уран, Нептун)
Назовите планету, которая не относится к этим двум группам.(Плутон)
Запишите на доске название самой большой и самой маленькойпланет. (Юпитер — Плутон)
4. Физминутка — Космическая
Ну-ка, встали! Раз, два, три. три космических хлопка,
Делаем зарядку. — 10 приседаний
Повторяем всё за мной -Отдохнули?! И чудесно!
В строгом распорядке: -В путь! К планете Знаний!
5. Учитель: А в это время встретились дед Николай, бабаФрося.
6 и 7 ученик
А вчерася, Миколай, я видала, как в небе пролетала каметаГалеея. За свои 70 годков во второй раз вижу!
Ох, а я, Просинья, подобрал у себя в огороде утром Метеор. Увесистыйтакой. Грибочки прижму этой небесной махиной!
Учитель: Что напутали бабушка и дедушка? (Комета Галееябывает 1 раз в 76 лет, поэтому бабушка не могла её видеть 2 раза. Метеор — этовспышка звёздной пыли, им грибочки не прижмёшь. Дедушка спутал его с метеоритом)
Что вы знаете об астероидах? (Это небесные тела, похожие назвёзды, но не имеющие своего блеска, в переводе с греческого “звездоподобные”)
6. Вернёмся к нашим старушкам. Но теперь спор их о Солнце (теже самые ученицы)
Наше Солнце, подруги, оказывается звезда. Жёлтым карликомкличут.
Прямо и не верится. Звёзды, они ведь ночью бывают, асолнышко — днём. А я слыхала про какие-то звёзды переменные. Что за чудо такое?
Да они, подикось, цвет свой меняют!
Учитель: Какие звёзды называются переменными? (Меняющие свойблеск)
Какие ещё виды звёзд знаете? (Гиганты — в десятки раз большеСолнца, сверхгиганты — в сотни раз больше Солнца, двойные — близкорасположенные 2 звезды)
7. Учитель: Когда-то в детстве я читала мифы и легендыДревней Греции. Одна из легенд мне особенно запомнилась.
Это история про царя Цефея, его красавицу-жену Кассиопею, ихдочь Андромеду и храброго юношу Персея; Персей спас Андромеду от вернойпогибели, сразившись с морским чудовищем.
Вам ничего не напоминают их имена: Цефей, Персей, Кассиопея,Андромеда?
Да, действительно, это всё созвездия. А что такое созвездие?(Несколько звёзд, расположенных в форме какой-либо замысловатой фигуры)
Кто из вас помнит легенду о Большой медведице?
Зарисуйте на доске схематически созвездия Кассиопея иБольшой Медведицы.Большая медведица Кассиопея
/>
/> Учитель: По небу белая полоска вьётся, Ну разве не приятно вам взглянуть? А угадайте, как она зовётся? Да, несомненно …. (Млечный Путь)
/>
— Что такое Млечный Путь и почему его так назвали? (МлечныйПуть-это скопление Звёзд, которое с земли кажется бегой туманной полосой. Древниегреки считали, что это молоко, брызнувшие из груди богини Геры).
А что такое галактика? (Единая звёздная система)
Назовите наш и космический адрес? (Вселенная, ГалактикаМлечного Пути, Система Солнечная, планета Земля)
Какие галактики знаете, кроме Нашей Галактики? (Большое иМалое Магеллановы облако, Туманности Андромеды)
9. Тесты.
Солнце — звезда:
а) карлик;
б) гигант;
в) сверх гигант;
2. В настоящее время учёные считают, что созвездие — это
а) скопление звёзд, образующих фигуру;
б) определённые участки звёздного неба;
3. Астероиды — это
а) звёзды;
б) крупные небесные тела правильной формы;
в) малые планеты;
4. К планетам земной группы относятся:
а) меркурий;
б) юпитер;
в) Плутон;
г) Венера;
д) марс;
е) Нептун;
ж) земля;
з) Сатурн;
и) уран;
5. Вселенная — это:
а) земля м другие планеты;
б) космическое пространство и всё, что его заполняет;
в) небесные тела;
6. Первым предложил, что Земля имеет форму шара:
а) Пифагор;
б) Аристотель;
в) Птолемей
7. Пространство между звёздами:
а) пустое;
б) заполнено разреженным газом и межзвёздной пылью;
8. На территории нашей страны можно видеть:
а) 10 созвездий;
б) 54 созвездия;
в) 88 созвездий.
Взаимопроверка. Оценки.
10. Д\З. Подумать, как возникла Земля, какие учёные внесливклад в исследование этого вопроса.
11. Итог урока. (Поют все частушечники)
Посиделки, посиделки,
Посиделки звёздные
Мы решили все вопросы
Трудные, серьёзные.
А ещё мы скажем вам:
Приходите в гости к нам!
(поклон)
Урок закончен. До свидания. Урок № 4. Географический КВН «Атмосфера и гидросфера»
Цели игры: проверить географические знания учащихся по темам“Атмосфера” и “Гидросфера”;
развивать у детей научно-познавательный интерес, чувстватоварищества и взаимопомощи.
Оборудование: бумага, карандаши, карточки-задания.
Ход игры:
Лишь солнце золотоволосое
Прогонит сон и ночи тьму,
Ко мне бросаются с вопросами
Сто тысяч “где” и “почему”?
Мне б с ними ни за что не справиться,
Они преследуют опять,
Но есть на свете география -
Она поможет мне узнать, -
Куда спешит река знакомая,
Какие в небе облака,
О чем шумят ветра бессонные,
И от чего горит закат,
Зачем мороз на Южном полюсе,
Откуда ночь берет росу,
Как путь домой найти по компасу,
Коли заблудишься в лесу.
За горизонтом даль зовущая…
Мне нужно точный знать ответ,
О чем поют пески зыбучие,
И есть ли снежный человек.
Плыву к неведомому берегу,
Хочу увидеть целый свет.
Какое небо над Америкой?
Какой над Африкой рассвет?
Как это здорово и правильно,
Что среди множества наук
Мы изучаем географию,
Чтоб стал понятен мир вокруг!
Дорогие ребята! Сегодня мы с вами совершим увлекательноепутешествие в мир географии, ведь “без географии вы нигде". У нассобрались сегодня две команды, у которых пока нет названий. Команды должнывыбрать их сами (по одному игроку выходят и берут таблички). Посмотрите, какоеназвание получила ваша команда, и объясните, что оно означает…
Итак, вы должны показать свои знания по темам “Атмосфера” и“Гидросфера". Почему именно эти темы выбраны для нашей игры? Потому чтообе эти земные оболочки имеют огромное значение для природы и человека. Крометого, они взаимодействуют и не могут существовать друг без друга, т.е. можносказать, что они “дружат". И я надеюсь, что в конце игры, несмотря нарезультаты, наши команды тоже останутся друзьями. (Представление жюри)
1 конкурс “Самый, самая, самое…"
Командам по очереди задаются вопросы, правильный ответоценивается в 1 балл.
Самое глубокое озеро в мире? (Байкал)
Самое большое по площади озеро в мире? (Каспийское море)
Самая полноводная река в мире? (Амазонка)
Самая длинная река в мире? (Нил)
Самая длинная река в России? (Обь с Иртышем)
Самая многоводная река России? (Енисей)
Самый большой остров в мире? (Гренландия)
Самый большой полуостров в мире? (Аравийский)
Самый большой полуостров в России? (Таймыр)
Самый большой остров в России? (Сахалин)
Самый маленький материк? (Австралия)
Самый большой материк? (Евразия)
Самые высокие горы? (Гималаи)
Самая глубокая впадина в океане? (Марианский желоб)
Жюри совещается…
Молодцы, ребята! Вы отлично знаете природные рекорды.
Как измерить, в чем измерить:
Граммы, градусы иль метры?
Нужно нам сейчас проверить
И тот час найти ответы.
2 конкурс “Измерительный”
Каждой команде раздаются таблички с разными величинами (элементыпогоды, характеристики океана) и таблички с единицами измерения. Вам нужнонайти пару, т.е. что в чем измеряется. Кто справится, поднимает руку.
Пары:
Температура воздуха — градусы Цельсия
Атмосферное давление — мм. рт. ст.
Глубина океана — метры
Скорость ветра — метры в секунду (м/с)
Соленость воды — промилле
Площадь моря — кв.км.
Вы прекрасно справились с предыдущим конкурсом. Но!
Как обойтись нам без загадок,
В них столько мудрости людей!
Чтоб мысли привести в порядок
Вы отгадайте их скорей!
3 конкурс “Загадки”
Виден край, да не дойдешь. (Горизонт)
В тихую погоду нет нас нигде, а ветер подует — бежим по воде.(Волны)
Пушистая вата плывет куда-то, чем вата ниже, тем дождикближе. (Облака)
Кругом вода, а с питьем беда. (Море)
Сперва блеск, за блеском треск, за треском плеск. (Молния,гром, дождь)
Рыбам зиму жить тепло: крыша — толстое стекло. (Лед)
Не снег и не лед, а серебром деревья уберет. (Иней)
Не вода и не суша — на лодке не уплывешь и ногами непройдешь. (Болото)
Море есть — плавать нельзя, дороги есть — ехать нельзя,земля есть — пахать нельзя. (Географическая карта)
Я сборник карт, от ударенья зависят два моих значенья,захочешь, превращусь в названье блестящей шелковистой ткани. (Атлас)
(Слово жюри)
4 конкурс “Что бы это значило?"
Каждой команде раздаются карточки с цифрами и пустымиклетками.
Ваша задача — написать в пустых клетках, что означает каждаяцифра. Чья команда вперед справится, поднимает руку.
Содержание карточек:
78% — содержание азота в воздухе
35%0 — средняя соленость океана
11022 м — глубина Марианского желоба
7 млн. кв.км — площадь бассейна Амазонки
1054 м — высота водопада Анхель
1620 м — глубина озера Байкал
(Результаты работы оценивает жюри)
А теперь, ребята, отгадайте, о чем пойдет речь в нашемследующем конкурсе?
Чуть дрожит на ветерке
Лента на просторе,
Узкий кончик в роднике,
А широкий — в море. (Река)
5 конкурс “Речной"
От каждой команды понадобится четыре человека. Нужно насхеме речной системы указать ее части. Каждый игрок бежит и записывает одноназвание (исток, устье, правый приток, левый приток).
Ребята, вы замечательно потрудились, но у нас осталсязаключительный конкурс.
6 конкурс “Изобрази пословицу"
Команды получают по одной пословице или поговорке. Игрокидолжны изобразить пословицу на листе бумаги так, чтобы соперники ее отгадали.
“Умный в гору не пойдет, умный гору обойдет".
“Сколько волка не корми, он все равно в лес смотрит".
Вопросы болельщикам
Прибор для определения сторон горизонта. (Компас)
Неровности земной поверхности. (Рельеф)
Уменьшенная модель Земли. (Глобус)
Самый холодный океан. (Северный Ледовитый)
Самый большой океан. (Тихий)
Плавающие обломки материкового льда. (Айсберги)
Горы, расположенные между Европой и Азией. (Уральские)
Самый холодный материк. (Антарктида)
Полуостров в России, знаменитый своими вулканами. (Камчатка)
Нелетающая птица Антарктиды. (Пингвин)
Прибор для определения атмосферного давления. (Барометр)
Прибор для определения температуры воздуха. (Термометр)
Самое соленое море в мире. (Красное)
Подведение итогов, награждение команд [36], [37].
Тесты
1. Звезда — это:
1) огромный раскаленный газовый шар;
2) шарообразное тело, состоящее из раскаленной плазмы;
3) шарообразное тело, которое светит отраженным светом;
2. Звезды состоят из:
1) Звезды состоят в основном из водорода и гелия;
2) звезды состоят в основном из углерода, кремния, железа идругих тяжелых элементов;
3) состав звезд не известен.
3. Выделение энергии в недрах звезд происходит в результате:
1) атомных реакциях распада урана и плутония;
2) химических реакций сгорания вещества;
3) термоядерных реакциях превращения водорода в гелий;
4) неизвестных науке процессов.
4. Давление и температура в центре звезды определяютсяпрежде всего:
1) светимостью;
2) температурой атмосферы;
3) массой;
4) химическим составом;
5) размерами.
5. Различия в спектрах звезд определяются в первую очередьразличием их:
1) возрастов;
2) температур;
3) светимостей;
4) химического состава;
5) размеров.
6. Скорость эволюции звезды зависит прежде всего от:
1) размеров;
2) массы;
3) светимости;
4) температуры поверхности;
5) плотности.
7. Звезды с ядрами массой до 1,5 масс Солнца становятся:
1) белыми карликами;
2) нейтронными звездами;
3) черными дырами;
8. Звезды с ядрами массой от 1,5 до 3 (10) масс Солнцастановятся:
1) белыми карликами;
2) нейтронными звездами;
3) черными дырами;
9. Звезды с ядрами массой свыше 3 (10) масс Солнцастановятся:
1) белыми карликами;
2) нейтронными звездами;
3) черными дырами.
10. Подберите описание к основным стадиям эволюции звезд:
А. Образование элементов до железа — Б. Гравитационноесжатие туманности — В. «Горение» гелия — Г. Нейтронная звезда — Д. Наконечной стадии — невидимый сверхплотный объект диаметром 3 км — Е. Устойчивоесвечение за счет термоядерных реакций превращения водорода в гелий — Ж. Сильнейшийвзрыв — 1) черная дыра;
2)«горение» углерода;
3) главная последовательность;
4) протозвезда;
5) пульсар;
6) красный гигант;
7) Сверхновая.
Правильные ответы: А — 2, Б — 4, В — 6, Г-5, Д — 1, Е — 3, Ж- 7.
11. Туманность — это:
1) огромное облако космического газа и пыли;
2) шарообразное тело, которое светит отраженным светом;
3) огромный раскаленный газовый шар.
12. Туманности состоят:
1) туманности состоят в основном из водорода;
2) туманности состоят в основном из соединений углерода,азота, неона и других тяжелых газов 3) туманности состоят в основном изкремния, железа и других тяжелых элементов.
13. В результате сверхмощных взрывов звезд образуются:
1) диффузные газопылевые туманности;
2) планетарные и волокнистые туманности.
14. Образование звезд происходит:
1) в волокнистых туманностях;
2) в диффузных газопылевых туманностях;
3) в планетарных туманностях.
15. Образование звезд происходит в результате явления:
1) слипания вещества под действием силы тяжести споследующим гравитационным сжатием;
2) гравитационного коллапса;
3) гравитационного сжатия с последующим коллапсом.
16. Солнце — это:
1) звезда;
2) планета;
3) комета;
4) галактика.
17. Масса Солнца:
1) 1022 кг, или равна массе Луны;
2) 6× 1027 кг, или почти равна массе Земли;
3) 2× 1030 кг, или в 333 000 раз большемассы Земли;
4) 1032 кг, или в 30 миллионов раз больше массыЗемли.
18. Солнце:
1) красная звезда класса М;
2) желтая звезда класса G;
3) оранжевая звезда класса К;
4) белая звезда класса А.
19. Солнце это:
1) Солнце — самая большая из известных звезд;
2) Солнце — самая маленькая из известных звезд;
3) Солнце совпадает по размерам с Землей;
4) Солнце больше Земли по размерам в 109 раз;
20. Температура на видимой поверхности Солнца:
1) 3000 К;
2) 4500 К;
3) 10000 К;
4) 6000 К
21. Укажите следующие солнечные явления:
А. Яркая область, окружающая солнечное пятно в фотосфере;
Б. Мелкие светлые фотосферные пятнышки, которые выглядят какрисовые зерна;
В. Темные, относительно холодные области на фоне яркойфотосферы;
Г. Массы яркого газа, как пламя вздымающиеся на сотни тысячкилометров над краем диска;
Д. Мощные короткоживущие взрывные выбросы света и веществ;
1) вспышка;
2) гранулы;
3) факельная область (флоккул);
4) протуберанец;
5) солнечные пятна.
Правильные ответы: А — 3, Б — 2, В — 5, Г — 4, Д – 1.
3.1 Задания с кратким ответом
Вариант 1
1. Как называется система, в которой центральное положениево Вселенной занимает Земля?
2. Астроном, который обобщил достижения античной астрономииво II веке н.э.?
3. Основатель гелиоцентрической системы мира.
4. Какие наблюдаемые на небе движения совершают планеты?
5. Греческое название Солнца.
6. Светлая полоса, видимая на безлунном, безоблачном небеночью?
7. Как Птолемей назвал малый круг, по которому движетсяпланета?
Правильные ответы:
1. Геоцентрическая;
2.К. Птолемей;
3.Н. Коперник;
4. Петлеобразные;
5. Гелиос;
6. Млечный путь;
7. Эпицикл.
Вариант 2
1. Какой знаменитый древнегреческий учёный считал, что Землянеподвижна?
2. Гея в переводе с греческого.
3. Как Птолемей назвал большой круг, по которому движетсяцентр малого круга движения самой планеты?
4. Кто обнаружил, что Млечный путь состоит из множестваслабых звёзд?
5. Как называется система мира, предложенная Н. Коперником?
6. Ученый, открывший закон всемирного тяготения.
7. Ученый, открывший законы движения планет.
Правильные ответы:
1. Аристотель;
2. Земля;
3. Деферент;
4.Г. Галилей;
5. Гелиоцентрическая;
6.И. Ньютон;
7.И. Кеплер3.2 Задания с развернутым ответом
1. Системы мира — это (представления о расположении впространстве и движении Земли, Солнца, Луны, планет, звезд и других небесныхтел).
2. В Древнем Китае существовало представление, согласнокоторому Земля имеет форму:
а) плоского круга, над которым на столбах поддерживаетсякруглое выпуклое небо;
б) плоского прямоугольника, над которым на столбахподдерживается круглое выпуклое небо;
в) плоского многогранника, над которым на столбахподдерживается круглое выпуклое небо
3. Вероятная система пифагорейцев. Установите соответствие: Планеты (6) 1 Земля (2) 2 Антиземля (3) 3 Небо (7) 4 Луна (4) 5 Центральный огонь (1) 6 Солнце — зеркало (5) 7
4. Эпицикл — это:
а) большой круг, по которому движется центр деферента
б) большой круг, по которому движется планета
в) малый круг, по которому движется планета
5. Деферент — это:
а) большой круг, по которому движется центр эпицикла
б) большой круг, по которому движется планета
в) малый круг, по которому движется планета
6. Кому принадлежат слова: “А всё-таки она вертится!"
а) Птолемею
б) Копернику
в) Галилею
г) Бруно
7. Первым открыл законы движения небесных тел
а) Иоганн Кеплер
б) Н. Коперник
в) Галилео Галилей
г) Джордано Бруно
8. Закон всемирного тяготения открыл:
а) Иоганн Кеплер
б) Н. Коперник
в) Галилео Галилей
г) Исаак Ньютон
9. Система, в которой центральное положение во Вселеннойзанимает Земля называется (геоцентрической)
10. Система, в которой центральное положение во Вселеннойзанимает Солнце, называется (гелиоцентрической)
11. Населена живыми организмами планета:
а) Земля;
б) Плутон;
в) Венера;
г) Юпитер.
12. Спутники имеют:
а) Меркурий и Венера;
б) Земля и Марс;
в) Меркурий и Земля;
г) Венера и Марс.
13. Самая маленькая планета земной группы:
а) Марс;
б) Земля;
в) Венера;
г) Меркурий.
14. Самая дальняя от планет земной группы:
а) Земля;
б) Венера;
в) Марс;
г) Меркурий.
15. Имеет белые полярные шапки из замёрзшей смеси воды иуглекислого газа:
а) Марс;
б) Венера;
в) Земля;
г) Меркурий.
16. Планета — гигант — это
а) Венера;
б) Марс;
в) Сатурн;
г) Плутон.
16. Которая из перечисленных групп планет относится кпланетам земной группы:
а) Меркурий, Венера, Земля, Марс.
б) Юпитер, Уран, Сатурн, Плутон.
в) Уран, Венера, Сатурн, Меркурий.
г) Земля, Марс, Меркурий, Юпитер
17. Определение Эволюции:
а) развитие жизни на земле
б) изменение одного организма с возрастом
в) изменение недр планеты
18. Как образовалась Земля?
а) из космической пыли и газов
б) из астероидов
в) из выбросов от солнца
19. Какие газы были на Земле с момента ее образования?
а) кислород и азот
б) углекислый газ и вода
в) хлор и аммиак
г) метан и водород
20. От какого небесного тела Земля получает основную частьэнергии?
а) от планет
б) от солнца
в) от других звезд, кроме солнца
21. Высокая температура поверхности звезд обусловлена:
а) химическими реакциями
б) атомными реакциями
в) космическими явлениями
22. Что такое планета?
а) это шарообразное тело, которое светит отраженным светом
б) это шарообразное тело, которое поглощает свет
в) это шарообразное тело, которое выделяет много света
23. Что вы знаете о Вселенной?
24. Земля планета системы (солнечной)
/>Обсуждение результатов.Выводы
В эксперименте принимали участие ученики пятых классов (выборочнаясовокупность составляла 61 человек) МОУ СОШ — лицей г. Нальчика. В экспериментеучаствовали 5 «а» (экспериментальный), 5 «б» и 5 «в»(контрольный) классы.
В экспериментальном классе при раскрытии темы «ЭволюцияЗемли» были проведены уроки, приведенные в главе 3. Уроки проводились сакцентом на научные и экологические аспекты, которые закреплялись в процессеформулирования, анализа и последующего решения целей и задач урока.
Диагностику знаний школьников проводили на контрольноммероприятии по проверке остаточных знаний после изучения блока «ЭволюцияЗемли» с использованием специально разработанных тестов по темепроведенных экспериментальных занятий.
Диаграмма 1. Результаты тестирования
/>
В конце уроков для проверки обратной связи с учениками, имбыли предложены следующие вопросы:
1. На уроке тебе было:
Интереснее, чем на обычном уроке
Так же как на обычном уроке
Не интересно
2. Материал, изучавшийся на уроке, был для тебя:
Сложным
Простым
Результаты представлены на диаграммах 2 и 3.
Диаграмма 2. Результаты опроса учеников
/>
Диаграмма 3.
/>
Приведенные диаграммы, показывают, что урок вызвал интереспрактически у всех учеников пятых классов.
На основе проведенной работы можно сделать следующие выводы:
1. Показана возможность установления и использования связейс экологическими и научными аспектами при проведении занятий по теме «ЭволюцияЗемли» посредством проведения уроков и внеклассных мероприятий;
2. Решена задача наполнения темы «Эволюция Земли» научнымии экологическими знаниями путем использования наглядных пособий, заданий,задач, тестов;
3. Доказано, что уроки, дополненные приемами исследования,положительно влияют на уровень осмысления учащимися теоретических вопросовкурса естествознания и способствуют формированию научного мировоззрения;
4. Проведена апробация разработанных занятий вшколе-гимназии № 14 г. Нальчика;
5. Оценен уровень сформированности знаний и познавательнойактивности при изучении заданной темы по разработанным методическим подходам;
6. Выявлено, что изучение темы «Эволюция Земли» сопорой на научные и экологические аспекты позволяет заметно повысить уровеньзнаний, научной и экологической культуры, уверенности в своих способностяхшкольников.
Таким образом, изучив проблему наполнения процесса обучениянаучным и экологическим содержанием при изучении темы «Эволюция Земли»,мы можем утверждать, что гипотеза "Разработка и реализация новыхметодических подходов к изучению темы «Эволюция Земли и Вселенной» сакцентированием на научные и экологические аспекты позволит сформироватьположительную мотивацию к учению и сделать очередной шаг в процессеформирования научного и экологического мировоззрения учащихся", подтвержденав ходе эксперимента.
Литература
1) Северцов А.С. Введение в теориюэволюции. — М.: Изд-во Моск. ун-та, 1981.
2) В.А. Разумный Система образованияна рубеже третьего тысячелетия. — М., 1996. — С.26.
3) В.А. Аверьянов; В.А. Алферов; Б.А.Марков «Экологические аспекты преподавания в школе»-М 1999г.
4) Т.К. Мухина Психологическиеусловия формирования научного мировоззрения // Формирование научногомировоззрения учащихся. — М., 1985.
5) Т.К. Мухина. Исследованиепроцессов формирования научного мировоззрения у школьников // Вопросы методикиформирования научного мировоззрения у школьников. — Куйбышев, 1972.
6) Н.А. Менчинская, Т.К. МухинаФормирование научного мировоззрения как предмет психологических исследований //Сов. педагогика. — 1976. — № 4.
7) Т.К. МухинаИндивидуально-психологические различия в степени готовности школьников вформировании у них научного мировоззрения // Вопросы методики нравственноговоспитания школьников. — Вологда, 1970.
8) В.И. Сивоглазова; А.А. Плешаков«Природа и человек» 5 класс
9) В.М. Пакуловой; Н.И. Ивановой«Природоведение»
10) М.В. Рыжаков; И.И. Суравегина«Естествознание» 5 класс М., 2004
11) 19.И.Ю. Алексашина; Н.И. Орешенко«Естествознание» 5 класс изд-во: АСТ 2002г.
12) Т.С. Сухова, В.И. Строганов«Естествознание» 5 класс
13) Т.С. Сухова, В.И. СтрогановМетодическое пособие. — М. 2005г.
14) Т.С. Сухова «Природа. Введениев биологию и экологию» 5 класс
15) А.А. Плешаков; Н.И. Сонина«Естествознание» 5 класс
16) Г.В. Войткевич “ Основы теориипроисхождения земли" М. 1990г.
17) Г.В. Войткевич Возникновение иразвитие жизни на Земле. — М., 1988.
18) В.П. Гаврилов Путешествие впрошлое Земли. — М., Недра, 1986.
19) В.В. Евсюков Мифы о Вселенной. — Новосибирск: Наука: Сибирское отделение, 1988. — 176 с.
20) М. А Озима Глобальная эволюцияЗемли: пер. с англ. — М., Мир, 1990.
21) Г.В. Войткевич Происхождение ихимическая эволюция Земли. — М., Наука, 1983.
22) П.Н. Кропоткин Эволюция Земли (Происхождение,строение и геологическая история Земли). — М., Знание, 1964.
23) И.А. Резанов Земля и Вселенная.1995. № 3. С.81-88.
24) И.А. Климишин Открытие Вселенной.1987.
25) Д.Т. Голдсмит Поиски жизни воВселенной. 1983.
26) И.С. Шкловский Вселенная, жизнь,разум. 1977.
27) Л.В. Тарасов Земля — беспокойнаяпланета: Атмосфера, гидросфера, литосфера / изд-во: ЛКИ 2008г.
28) О.А. Алекин Основы гидрохимии. Л.:Гидрометеоиздат, 1970.
29) В.И. Кузнецов Общая химия. — М.,1989.
30) Атмосфера: Справочник. Л: Гидрометеоиздат,1991.
31) С. Батчер, Р. Чарслон Введение вхимию атмосферы. М.: Мир, 1977.
32) М. Мак-Ивен, Л. Филлипс Химияатмосферы. М.: Мир, 1978.
33) С.И. Гессен Основы педагогики. Введениев прикладную философию. — М., 1995. С.55.
34) А.В. Усова, В.В. Завьялов — Воспитаниеучащихся в процессе обучения. М., 1984г.
35) В.М. Пакуловой; А.А. Плешаков«Методика преподавания природоведения в школе»
36) сайт: www.1september.ru
37) А.И. Еремеева. “Астрологическаякартина мира и ее творцы”.М. “Наука” 1994 г.
38) В.Н. Комаров “Увлекательнаяастрономия”. М, “Наука”, 1996 г.
39). Золотникова Э.Г. Урок окончен — занятияпродолжаются. М.: Просвещение, 1992.
40) Будыко М.И. История атмосферы. М.:Гидрометеоиздат, 1985
41) Харитонов Н. Ловя дуновения // Юныйнатуралист. — 1991. — №4. — С.26-28.
42) Сайдакова Л.А. Мир вокруг нас //Начальная школа. — 1993. — №9. — С.40.