Учитывая все вышеизложенное, можно выделить следующие основные физические факторы и параметры природной среды, с которыми желательно ознакомить учащихся в курсе физики с целью их экологического образования. К ним относятся: сила тяжести (ускорение свободного падения), давление, температура, теплоемкость и удельная теплоемкость, влажность воздуха (абсолютная и относительная), поверхностное натяжение жидкости, электрическое поле (напряженность, потенциал), магнитное поле (магнитная индукция), вибрация (частота, интенсивность), звук (амплитуда, частота, интенсивность), электромагнитное излучение различных частот: низкочастотное, радиоволны, инфракрасное, видимое, ультрафиолетовое, рентгеновское (длина волны, плотность потока электромагнитного излучения), радиоактивность (энергия излучения, период полураспада, доза излучения).
С точки зрения экологического образования задача заключается в том, чтобы при обучении физике была раскрыта роль перечисленных выше понятий и величин как важных физических факторов и параметров протекания различных процессов в биосфере, выяснены их допустимые нормы.
Развитие энергетики, транспорта, промышленности в эпоху научно-технической революции привело к сильному загрязнению биосферы и большим отклонениям от нормы ее основных параметров, что неизбежно ведет к изменению законов функционирования как ее отдельных биологических систем, так и всей биосферы в целом, к подрыву ее способности к самостабилизации и самоочищению. Поскольку именно физика открывает законы природы, используемые техникой в процессе производства материальных благ, эту связь физики и техники важно раскрыть с природоохранительной точки зрения.
При этом следует остановиться на таких моментах: что обрабатывается (материалы), чем обрабатывается (энергия), как обрабатывается (технология). Развитие техники и ее связь с физикой можно схематично представить таблицей 1, показывающей ступени познания и освоения окружающего мира человеком, масштабы воздействия его на природу.
Следовательно, в курсе физики могут быть раскрыты такие важные в экологическом отношении вопросы, как:
1) рациональное использование энергетических ресурсов: нефти, газа, угля, торфа и др.;
2) наиболее выгодные и безопасные для окружающей среды способы применения механической, внутренней («тепловой»), электрической и атомной энергии;
3) рациональное использование сырьевых ресурсов: водных, земельных, полезных ископаемых и пр.
Эти вопросы тесно связаны между собой, поскольку имеют общую научную основу—оптимизацию взаимодействия общества и природы в условиях интенсивного развития техники и современного производства. К ним непосредственно примыкают и такие вопросы:
1) физические методы защиты природной среды от загрязнений;
2) использование возобновляемых источников энергии (солнечного излучения, внутренней энергии Земли, энергии ветра, морских приливов и отливов).
При рассмотрении вопросов экологии ученики должны получить представление и о том, что проблема охраны природы не может быть решена только на основе достижений естественных наук и техники, изменений технологий производства, способов добычи сырья и его переработки в отдельных регионах нашей планеты.
Таблица 1
| Ступени познания | Основные материалы производств | Вид энергии, применяемой для обработки материалов | Организационные формы производства |
| Возникновение астрономии, механики | Камень, бронза, медь, железо, уголь | Биологическая энергия человека и животных | Ремесленное производство |
| Становление классической механики и теоретической оптики | Железо, уголь, углеродистая сталь | Механическая, гидравлическая и ветровая | Цеховое ремесленное производство |
| Развитие классической физики, термодинамики и электродинамики | Углеродистая сталь, легированная сталь, уголь, торф | Начало применения «тепловой» энергии | Мануфактурное производство |
| Становление электронной теории и атомной физики | Легированная сталь, специальные сплавы, уголь, торф, нефть, газ | Внутренняя («тепловая»), электрическая | Машинное производство |
| Развитие всех областей науки, возникновение ядерной физики | Легированная сталь, специальные сплавы, алюминий, уголь, нефть, газ, синтетические материалы | Внутренняя, гидравлическая, электрическая, атомная | Автоматическое и серийное поточное производство |
| Развитие квантовой физики, освоение космоса | Возникновение возможности получения материалов с любыми свойствами | Все виды энергии | Высшие формы автоматического производства |
Защита окружающего нас мира требует значительных материальных затрат, привлечения дополнительных трудовых ресурсов, законодательно-политических мер, объединения научных сил. Выработка общечеловеческих экологических целей и всемерное содействие их достижению - одна из неотложных задач современности и вместе с тем обширное поле совместной деятельности для государств с различным общественным строем - деятельности, укрепляющей контакты и сотрудничество между ними, которые только и могут действительно обезопасить Землю от последствий экологического кризиса.
Формирование ответственного отношения учащихся к природной среде в процессе обучения физике не ограничивается только овладением системой экологических знаний, оно еще связано с выработкой некоторых умений и навыков природоохранительного характера.
Исходя из современного содержания понятия «охрана природы» и состава экологических знаний в школьном образовании, можно выделить такие природоохранительные умения, которые следует сформировать и развить у учащихся при обучении физике:
– измерять ряд основных физических параметров природной среды (температуру, влажность воздуха, освещенность и др.);
– оценивать основные физические факторы и параметры для различных объектов, явлений и процессов, протекающих в биосфере, и их допустимые нормы;
– выбирать рациональный способ применения природных ресурсов и различных видов энергии (механической, электрической и др.) в практической деятельности;
– предвидеть возможные последствия своей деятельности для физического состояния окружающей среды и критически оценивать поступки отдельных людей при воздействии на нее;
– оценивать физическое состояние природной среды, складывающееся под воздействием антропогенных факторов;
– пропагандировать и содействовать использованию на практике физических идей и законов, лежащих в основе применения возобновляемых источников энергии, методов борьбы с различными видами загрязнений и оптимизации взаимодействия общества с природой.
Экологические сведения составляют ныне неотъемлемую и важную компоненту основ физики и других естественнонаучных дисциплин, изучаемых в современной средней общеобразовательной школе; на их базе формируется экологическая культура подрастающего поколения, которая предполагает, в частности, овладение системой знаний о физико-технических и технологических аспектах поддержания равновесия в природе, о способах предотвращения его нарушения. В условиях научно-технического прогресса это служит залогом правильного выбора направления развития производственной деятельности человеческого общества, выбора, в котором предстоит участвовать выпускникам нашей школы, т.е. служит важным аспектом подготовки молодежи к жизни и труду. Эта подготовка будет тем более эффективной, если уже в стенах школы ученики приобретут практические умения по изучению природы, определению рационального использования природных ресурсов и способов охраны окружающей среды, чего позволяет добиться реализация в экологическом образовании принципа политехнизма.
Изучение физических аспектов экологических знаний ведет к углублению и расширению знаний учащихся по физике, повышению их интереса к предмету, развивает у них ряд природоохранительных умений, убеждает в жизненно важном значении экологических знаний и умений, формирует в их сознании научную картину целостности природы, способствует осознанию места и роли человека в ней, современных и будущих задач, которые должно решать человечество по охране и рациональному использованию природных ресурсов, приумножению их.
Чтобы эти потенциальные возможности экологического воспитания и образования, учащихся при изучении курса физики стали реальными, учителю нужно проникнуться идеей «экологизации» учебного процесса, осознать ее насущную необходимость в наши дни. Ведь выживание человечества зависит сейчас от сохранения общей благоприятной для жизни экологической обстановки на Земле, катастрофический «удар» по которой может быть нанесен, как мы видели, не только ядерным оружием, а любым источником сильного необратимого нарушения природного равновесия.
Понимание этого и сообщение учащимся экологических сведений, развитие их «экологического сознания», привлечение школьников к участию в спасении природы, в сохранении ее красот и богатств, воспитание их в духе необходимости предвидения и оценки возможных конкретных изменений равновесия в окружающей среде под влиянием их будущей производственной деятельности -непосредственный гражданский долг учителя физики в условиях ускорения НТП и его весомый вклад в борьбу за нормальные условия жизни на нашей планете, сохранять которые призваны и нынешние ученики средней школы.
Выпускники нашей школы должны усвоить общие методологические принципы современной экологии, имеющие отчасти философское значение, и быть готовыми к участию в принятии решений, касающихся хозяйствования в собственном «доме» - в регионе, стране, на планете в целом. При этом они должны руководствоваться простейшими соображениями «экологической» морали, например: