Науково - дослідницькі проекти з екології. Використання проектної технології навчання

"Учнівські проекти хімічного спрямування як засіб формування життєвих компетентностей учнів"

Хоменко Вікторія Олексіївна, вчитель хімії та біології КЗ «Загальноосвітня школа І-ІІІ ступенів №3 Кіровоградської міської ради Кіровоградської області імені Олени Журливої»

Анотація

Екологічне виховання та формування ключових компетентностей екологічної думки в учнів – важливе завдання сучасної школи. Екологічне виховання стрижнем сучасної освіти та початком перебудови його сучасних систем і суспільства в цілому, займає  провідну роль у формуванні громадянської відповідальності школярів, гуманне і дбайливе ставлення до навколишнього середовища. В статті розкрито досвід виконання науково-дослідницьких проектів учнями КЗ «ЗШ І-ІІІ ступенів №3 м. Кіровограда ім. О.Журливої», на базі якого діє екологічний центр «Еколюдина» та шкільне лісництво дитячої громадської організації «Флора». Вихованці школи виконали цикл науково-дослідницьких проектів хімічного спрямування. Роботи присвячені глибокому аналізу стану річки Інгул м. Кіровограда, стану ґрунтів та атмосфери мікрорайону та міста, дослідження якості колодязної води. 

Annotation

Environmental education and the formation of key competencies of ecological pupils thought - an important task of the modern school. The article the experience of research projects made by pupils of school №3 town Kirovograd. It operates Ecological Center «EcoHuman» and children's school forestry NGO "Flora". The pupils completed school cycle of research projects in chemical areas. Works are devoted to deep analysis of river Ingul in Kirovograd, of soil, the atmosphere of the town and also the study of well water quality.

Людство, щоб зберегти себе й природу

повинно усвідомити зміст усієї діяльності,

 зробити її безпечною для довкілля.

Норман Борлауг,

 автор “зеленої революції”,

Акапулько (Мексика) 1994 р.

На календарі ХХІ століття, і ми говоримо про високоіндустріальні, інформаційно-технологічні суспільства, швидке зростання міст, інтенсивний розвиток економіки і сучасне сільське господарство. Разом з тим, на жаль,людство все більш надмірно споживає природні ресурси, які не є невичерпними; забруднює повітря, ґрунти, води викидами, відходами, пестицидами, хімікатами.

Екологія і хімія – це терміни,проблеми і символи кінця ХХ – початку ХХІ ст. Причина екологічного лиха та катастроф полягає насамперед у свідомості людей, перевернута шкала цінностей, де на першому місці стоїть не любов до всього живого, не досягнення гармонії з природою,а збільшення споживання природних багатств,бездумне підкорення та перетворення природи. Екологічне виховання та формування ключових компетентностей екологічної думки в учнів – важливе завдання сучасної школи. [8]

В освітянських колах багато дискутують, якою повинна бути шкільна екологічна освіта в Україні. Екологічна освіта школярів, як правило, здійснюється за трьома моделями: шляхом екологізації змісту традиційних навчальних дисциплін (географії, біології, хімії, фізики), запровадження окремих інтегрованих курсів або за змішаною моделлю.

Хімія є однією з основних природничих наук, з якою пов’язаний процес формування єдиних цілісних знань. Тому одним із завдань шкільного курсу хімії є формування специфічних навичок поведінки з речовинами, умінь грамотно застосовувати знання з  хімії  в  спілкуванні  з  природою,  показати гуманістичну спрямованість хімії, її зростаючу роль у розв’язанні глобальних проблем людства, в тому числі й захисті довкілля від забруднення промисловими і побутовими відходами, виховувати екологічну культуру учнів. [4]

Однак, для ефективного здійснення екологічну освіту і виховання учнів хімію та екологію необхідно поєднувати й під час позакласного навчання. Однім із перспективних і дієвих педагогічних технологій навчання основ екології є сопроективна. Стратегія даної технології полягає у співпраці учителя й учня на рівні проективної діяльності. Реалізація спільного проекту формує в учнів вміння висувати екологічно обґрунтовані гіпотези, пропозиції, робити узагальнення, критично ставитись до екологічної інформації, у результаті чого школярі навчаються передбачати очікувані наслідки, усувати негативні причини, дотримуватися безпечної поведінки, знаходити і й приймати спільне рішення. [9]

Загальноосвітня школа І-ІІІ ступенів №3 м. Кіровограда ім. О.Журливої має всі необхідні умови для здійснення екологічного виховання школярів під час навчання та позаурочний час. Ми розуміємо, що екологічне виховання та освіта є стрижнем сучасної освіти та початком перебудови його сучасних систем і суспільства в цілому, і займає  провідну роль у формуванні громадянської відповідальності школярів, гуманне і дбайливе ставлення до сусідів по планеті; наполегливість, стриманість у бажаннях; самооцінювання своїх вчинків.

З 2010 року на базі школи працює шкільне учнівське лісництво Кіровоградської обласної дитячої громадської екологічної організації «Флора», що являється регіональним осередком ВЕГО «Мама-86». Школярі залучаються до різноманітних екологічних акцій, конкурсів та екологічних конференцій різних рівнів, учасниками шкільного лісництва виконано ряд теоретичних та практичних екологічних проектів з хімічним та біохімним спрямуванням.

Апробація методу проектів у сучасних умовах доводить, що з його використанням ефективність процесу виховання, в даному випадку екологічної культури, значно збільшується. Він дозволяє реалізувати ряд важливих теоретичних положень екологічного виховання, відкриває нові можливості у програмуванні виховного процесу. [12]

Вихованці школи виконали цикл проектів присвячених аналізу стану річки Інгул м. Кіровограда, стану ґрунтів та атмосфери мікрорайону та міста. Кожен з цих проектів є глибоким поєднанням методів екології, біології та хімії для дослідження стану навколишнього середовища та реалізації дій, щодо його покращення.

  Одним із перших реалізованих проектів є практично-дослідницька робота «Дослідження якості повітря мікрорайону Новомиколаївка м.Кіровограда», метою якого була: практична перевірка якості повітря методами біоіндикаторного аналізу хвої сосни звичайної та методом визначення кислотності опадів (талого снігу). [3] Встановлено, що повітря більшості території мікрорайону відповідає «нормі». Винятком являється автотраса (вул. Короленка), хвоїнки мали значну кількість уражень некрозом. Дослідження підтвердились методом визначення кислотності опадів, щоправда результати дослідження талого снігу індикаторним папірцем показали нейтральну реакцію середовища, однак проведена рН-метрія на базі кафедри хімії природничо-географічного факультету встановила кислотне середовище опадів з вулиці Короленка. Працюючи над цим  проектом, школярі самостійно пересвідчились в негативному впливі антропогенних чинників на довкілля, навчились практично досліджувати природні об'єкти та мали змогу попрацювати з хімічним обладнанням, яке недоступне у шкільній лабораторії.

Дослідивши стан якості повітря мікрорайону, перейшли до наступної наболілої теми – стан водної артерії міста, реалізувавши проект  «Дослідження стану річки Інгул м. Кіровограда, методом біоіндикації та методами хімічного аналізу». Для цього було відібрано декілька проб води та зібрано найпростіші безхребетні, які були використані для подальшого біоіндикаторного аналізу. [1] Підрахувавши кількість «мешканців» водойми та визначивши їх таксономічну категорію, було встановлено, що найменш забрудненою територією є Інгул в районі Ковалівки, а найбільш забрудненою Інгул в районі Завадівки. Отримані дані учні перевірили за допомогою фізико-хімічного дослідження проб води в лабораторії кафедрі хімії. Проведені дослідження: визначення кислотності води за допомогою рН-метра, твердості та проведене кислотно-основне титрування для підтвердження результатів, практично обгурунтували наші результати. Реалізований проект, який являється симбіозом біології, екології та хімії привернув увагу громадськості до проблеми охорони водойм, закликав зменшити викиди побутових та промислових відходів та бережливо відноситись до рослинного та тваринного світу річки і берегових зон.

Надалі вирішено не відступатись від поставленої мети – дослідження стану нашого мікрорайону та міста, виконавши науково-дослідницький проект «Дослідження стану ґрунтового покриву мікрорайону Новомиколаївка м. Кіровограда», метою якого є  біоіндикаторна оцінка стану ґрунтів  за тест-об'єктом - кресс-салатом.[5] Це рослина родини Капустяні, надзвичайно чутлива до забруднення ґрунту.  Провівши дослідження встановлено - грунт з вул. Короленка є найбільш забрудненим серед грунтів мікрорайону, що пояснюється досить великими автомобільним потоком, оскільки тут пролягає шлях сполученням Кіровоград-Київ. Для підтвердження отриманих даних було проведено визначення кислотності сольової витяжки ґрунту в лабораторії природничо-географічного факультету.  Дослід показав цікаві результати - витяжка з ґрунту вул. Короленка має кислу реакцію середовища, хоча для чорноземів це не властиво. Таким чином, учні змогли спиратися на хімічні знання, розкрити екологічну сутність проблеми – забруднення родючих ґрунтів Кіровоградщини хімічними речовинами, що утворюють викиди автотранспорту. Це дасть змогу їм у майбутньому усвідомлено брати участь в охороні довкілля; сприятиме розумінню ролі хімічних факторів, які впливають на природу, в тому числі і на людину; дасть змогу виробляти певну позицію, що зумовлює екологічно грамотну поведінку людини.

З попередніх досліджень встановлено, що однією з проблем Кіровоградщини є питна вода. Вода – найбільша із земних стихій. Вона покриває більше 70% земної поверхні і стільки ж відсотків займає в людському організмі. [15]

Яку воду сьогодні п'ють українці? «Фільтровану, бутильовану, колодязну», – саме такі відповіді найчастіше звучать на це запитання.

Тому, школа взяла участь в проекті «Забезпечення рівного права на воду та санітарію в Україні» під керівництвом Кіровоградський міський осередок ВЕГО «МАМА-86». 

Звертаючи увагу на актуальність даного питання, метою роботи є: узагальнення та систематизація знань про проблему питної води в місті Кіровоград і практична перевірка якості колодязної води мікрорайону Новомиколаївка. 

Для втілення проекту в життя в першу чергу проведено анкетування і визначено яке джерело води, крім водопроводу використовують учні школи. Лідером виявився колодязь на перехресті вулиць П.Сніцара (минула назва Ленінградська) та вулиці Сакко-Ванцетті. Після цього учні школи, вихованці екологічного центру «Еколюдина», який діє при школі, здійснили практичну перевірку якості води з цього колодязя.

Перший метод, який використали – біоіндикаторна оцінка води за редисом посівним, який дуже чутливий до забруднення води за методикою – Федорової та Нікольської. [3]  Для достовірного порівняння взято три об’єкти: вода очищена, водопровідна та колодязна (вул.Сакко і Ванцетті). В чашках Петрі вирощується редис, контролюється його проростання, зовнішній вигляд паростків та надалі масу отриманих рослин. [1] Помічено, що проростки политі водопровідною та колодязною водою мають затримку в рості. Це свідчить про забруднення води, однак процент відхилення не досягнув 50%, тому забруднення вважається слабким та середнім відповідно.

Однак, біоіндикаторний аналіз не дав нам точних даних про забруднювачів, які знаходяться в колодязі. Тому, наступним методом стало фізико-хімічне дослідження проб колодязної води кафедрі хімії Кіровоградського педагогічного університету. Воно включало перевірку кислотності, яка показала нормальне значення рН та надмірне значення твердості води, що вказує на вміст солей Кальцію та Магнію.

А  також використано новий метод – визначення вмісту солей, за допомогою ТДС-метра. Він показав значне перевищення допустимого вмісту неорганічних речовин. Адже, чим більше солей у воді, тим більша ймовірність, що в даній воді будуть не тільки нейтральні солі, але і шкідливі.

Ще однією властивістю, яку визначали є окисно-відновний потенціал - це параметр, що описує рівень окислення  і відновлення речовини. Для організму людини значення ОВП коливаються в межах мінус 100 -  мінус 200. Наприклад, кров має значення -110 мВ. Чим він більший в плюсову сторону – тим більша шкода для організму. А в досліджуваної колодязної води окисно-відновний потенціал становив +280 мВ. Така вода пришвидшить процеси окиснення в організмі, прискорить процеси старіння та є природним канцерогеном (речовиною, що спричиняє рак). [2]

Ось такі отримали невтішні дані, проте нічого не довідались про вміст нітратів, бактерій та радіонуклідів.

Тому, ВЕГО «Мама-86» за підтримки шведської громадської організації СІДА надала матеріальну допомогу для проведення більш ґрунтовного аналізу.

Забір проб води відбувався в грудні та травні 2015 року. Адже саме в цей час вода найзабрудненіша, тобто відомості будуть найоб’єктивнішими.  Також, для того щоб отримати найдостовірніші відомості вирішено відправити проби води у всі наявні в місті Кіровограді лабораторії: лабораторію «Дніпро-Кіровоград», лабораторний центр Держсанепідемслужби України та державний центр стандартизації, метрології та сертифікації.

Результати показали, що у воді відсутній запах, присмак та забарвленість. Відповідає нормі вміст заліза, хлоридів, аміаку, нітритів.

Однак, перевищує норму за каламутністю та лужністю, вода визнана жорсткою та в ній присутні бактерії – кишкова паличка та загальні коліформи. Та майже вдвічі перевищено допустимий вміст нітратів.

В лабораторії Держсанепідемслужби перевірено воду на вміст радіонуклідів – вміст  радону та урану значно нижче норми.

Отже, всі лабораторії визнали воду непридатною для споживання за нормами санітарного контролю.

Отримавши ці відомості ми забили на сполох. Розповіли про небезпечність води в передачі «День за днем», висвітлили результати дослідження на усіх можливих Інтернет - ресурсах Кіровограда. Випустили листівки, які розповсюдили на мікрорайоні Новомиколаївка та організували виступ агітбригади безпосередньо біля колодязя. Вихованці екологічного центру «Еколюдина» провели низку уроків для учнів школи, присвячених якості питної води

 З цією проблемою ми виступаємо на конференціях різних рівнів, та пройшли у фіналі конкурсу «Всеукраїнський юнацький водний приз» — на здобуття Стокгольмського водного призу “Junior Water Prize — 2015”, який відбувся в місті Києві на базі Київського політехнічного інституту і там розповіли про проблему мікрорайону.  

Хочеться наголосить, що жоден наш проект не залишився без подальших дій, щодо покращення ситуації стану довкілля. Ми ведемо екологічно-просвітницьку роботу та екологічну пропаганду серед громадськості мікрорайону та міста, залучаємо їх до проведення тижневиків «Не бійся докласти рук до чистоти твого дому», організовуємо виступи агітбригади, із залученням жителів міста, квартальних комітетів мікрорайону, високопосадовців. Проводимо випуск просвітницьких екологічних листівок, присвячених охороні навколишнього середовища.

Рівень нашої роботи неодноразово оцінено призовими місцями на міських та обласних олімпіадах з екології, злотах шкільних лісництв та різноманітних конкурсах екологічних проектів. 

І саме головне, наші вихованці мають активну життєву позицію і розуміють, що збереження природних багатств в нормальному стані є основою життя на землі - це одне з основних завдань сучасної людини.

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

1.  Ашихмина Т. Я., Школьный экологический мониторинг.- М.: Агар, 2001. – 163с.

2.  Білявський Г.О., Фурдуй Р.С. Основи екологічних знань: Підручник. – К.: Либідь, 2007. – 288 с.

3.  Величко О. М., Зеркалов Д. В. Екологічний моніторинг.—К.: Либідь, 2001 – 125 с.

4.  Гордієнко Л. В., Кривульченко А. І. Екологічні проблеми в сучасному світі . – К.: Ірпінь: ВТФ “Перун”, 2000. – 82 с.

5.  Клименко М. О., Прищепа А. М., Вознюк Н. М. Моніторинг довкілля: Навч. посібник —Рівне: УДУВГП, 2004 – 232 с.

6.            Концепція профільного навчання в старшій школі // Інформаційний Збірник МОН України. – 2003. – No 24. – К.: Пед. преса,2003. – С. 3-15.

7.            Кремень В.Г. Модернізація системи освіти як важливий чинник інноваційного розвитку держави / В.Г. Кремень // Освіта України. – 2003. – No 34. –  С.2– 5.

8.            Примак А.В. Экологическая ситуация на Украине и ее мониторинг: анализ и перспективы. - К.: Лыбидь, 2005. – 44 с.

9.            Тагліна О.В. Метод проектів на уроках біології / О.В Тагліна – Х.: Ранок, 2010. – 160с.

10.       Ліговицький А.О. Теоретичні основи проектування сучасних освітніх систем. - К.: Техніка, 1997 - 210 с.

11.       Освітні технології : Навч . - метод, посіб./ За ред. О.Пєхоти, А.Кіктенко, О. Любарської. - К.: Видавництво А.С.К., 2002.- 255с.

12.       Пометун 0., Пироженко Л. Сучасний урок: Інтерактивні технології навчання. - К.: А.С.К., 2003.-192 с.

13.       Буджак Т. Метод проектів як педагогічна технологія // Біологія і хімія в школі.- 2004. - №1,- С. 43-45.

14.       Селевко Г. Современные образовательные технологии. - М.: Народное образование, 1998. - 256 с.

15.       Родина І. Використання регіональних матеріалів з метою гуманізації хімічної освіти // Біологія і хімія в школі. - 2004.- №2.