Дополнительная общеобразовательная программа по естественно-научной направленности: "Физико-химическая"

Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение

Ильинская средняя общеобразовательная школа

имени полного кавалера ордена Славы И.И. Сидорова

«Дополнительная общеобразовательная программа по естественно-научной направленности: «Физико-химическая»»

Тема: «Физико-химические аспекты экологии»

Автор:

Артеева Эльмира Рефатовна,

учитель химии и биологии МАОУ Ильинской СОШ

8-925-838-86-89 (моб.)

e-mail: aer-81@mail.ru.ru

Домодедово, 2024 г.

Пояснительная записка

Нормативной базой для составления данной рабочей программы являются:

 Федеральный Закон «Об образовании в Российской Федерации» (от 29.12. 2012 г. № 273-ФЗ);

 Порядок организации и осуществления образовательной деятельности по основным общеобразовательным программам – образовательным программам начального общего, основного общего и среднего общего образования, утв. приказом Минобрнауки России от 30.08.2013 № 1015;

 Приказ Министерства образования и науки РФ от 17 мая 2012 г. N 41

"Об утверждении федерального государственного образовательного стандарта среднего общего образования» (в действующей редакции);

 Примерной основной образовательной программы среднего общего образования, одобренной решением федерального учебно-методического объединения по общему образованию (протокол от 28 июня 2016 г. № 2/16-з)

 Федеральный перечень учебников, рекомендованный (допущенный) Министерством образования и науки РФ к использованию в образовательном процессе в общеобразовательных учреждениях на 2020-2021 учебном году(приказ Министерства Образования и науки Российской Федерации ).

Программа ориентирована на использование учебных пособий:

ШустовС.Б.,Шустова Л.В., Горбенко Н.В. Химические ас­пекты экологии: учебное пособие для учащихся старших классов общеобразовательных организаций. Курс по выбору. М.: Русское слово — учебник, 2015.

Шустов С.В., Шустова Л.В., Горбенко Н.В.Рабочая тетрадь к учебному пособию С.Б. Шустова, JI.B. Шустовой, Н.В. Горбенко «Химические аспекты экологии» для учащихся старших классов общеобразовательных организаций. Курс по выбору. М.: Русское слово — учебник, 2015

УМК О.С. Габриеляна, И.Г. Остроумова, Н.С. Пурышевой, С.А. Сладкова, В.И. Сивоглазова «Естествознание. Базовый уровень. 10-11 класс».– М.: Дрофа, 2017

Монография «Экологическое образование школьников» (под ред. И. Д. Зверева и И. Т. Суравегиной,1989)- содержание экологических знаний в курсе физики.

Физика и экология. 7-11 классы: материалы для проведения учебной и внеурочной работы по экологическому воспитанию. Фадеева Г. А., Попова В. .Издательство Учитель, 2007.

Предлагаемая программа «Физико-химические ас­пекты экологии» ориентирована на интеграцию физико-хи­мических знаний со знаниями смежных естественно-научных дисциплин: экологии, биологии, географии.

В этом курсе реализуются межпредметные связи выше-перечисленных дисциплин, что позволяет учащимся осуществить интеграцию имеющихся знаний об окружающем мире в целостную картину и способствует формированию и развитию межпредметных компетенций старших школьников.

Главная концептуальная идея курса — раскрытие физико-химических процессов, молекулярных основ эколо­гических взаимодействий трёх основных типов:

влияния живого на живое;

влияния неживого на живое;

влияния живого на неживое.

Значение курса «Физико-химические аспекты экологии» состоит в раскрытии важной роли естественно-научных дисциплин в современном мире, форми­ровании у подрастающего поколения представления о молеку­лярных основах строения и функционирования экосистем и биосферы в целом. Человек должен совершенно ясно понимать, каким образом с точки зрения науки устро­ена его среда обитания. Актуальными должны стать пони­мание степени опасности неграмотной деятельности человека в биосфере, умения трезво и адекватно оценивать эколо­гические проблемы и находить их разумные решения.

Физика и химия относятся к академиче­ским учебным предметам, содержательную основу которых составляют классические науки. В них преобладает знаниевое содержание. Экологию как школьный учебный предмет можно отнести к компетентностным учебным дисциплинам с преобладанием деятельностного содержания. При изучении школьниками основных экологических закономерностей до­минирующей является их практическая деятельность в окру­жающем мире. Интеграция академических учебных предмета «Химия» и «Физика» с компетентностным предметом «Экология» — одно из средств формирования ключевых компетентностей. Основоположник учения о биосфере академик Вернадский в свое время писал: «Лик планеты – биосфера – химически резко меняется человеком сознательно и главным образом бессознательно. Меняется человеком физически и химически воздушная оболочка планеты, все ее природные воды…» В последние десятилетия деятельность человека оказывает огромное по масштабам и интенсивности воздействие на природную среду. Свидетельство тому – возникновение многих экологических проблем

На примере курса «Физико-химические ас­пекты экологии» учащиеся получают представления о методах познания, характерных для естественных наук. Знания и практические умения, приобретённые учащими­ся в процессе изучения курса, будут способствовать развитию интереса к научной работе, поступлению в вузы на факульте­ты физического, химического, биологического и экологического профиля, а главное — сыграют немаловажную роль в деле формирования и развития экологической культуры личности, столь необхо­димой в современном мире, и впоследствии могут быть исполь­зованы в разных сферах деятельности.

Цель обучения:

Создание условий для совместной деятельности учеников и пе­дагога, направленной на развитие их способностей, формирование знаний и умений строить взаимоотношения че­ловека и природы по законам, не нарушающим основы жизни и не противоречащим её развитию, воспитание бережного от­ношения к природным ресурсам, готовности осваивать эколо­гически прогрессивную технику и технологию природопользо­вания.

Задачи обучения:

1.Образовательные:

Познакомить учащихся с молекулярным устройством ок­ружающего мира, химико-физической формой существования мате­рии, различными формами существования химического эле­мента.

Провести классификационный анализ и рассмотреть роль химических субстанций, которые встречаются в окружающей человека среде (их источники, классы опасности, способы пе­реноса, пути трансформации в экосистемах и живых орга­низмах).

Дать представление об основах токсикологии и стандартах качества среды обитания, рассмотреть механизмы негативного воздействия химических агентов на живое.

Способствовать овладению учащимися умениями наблю­дать химические явления, отличать физические явления и выявлять их взаимосвязь с экологией, грамотно проводить эксперименты.

Осуществлять дальнейшее формирование практических умений и навыков по использованию инструментальных мето­дик и физико-химических методов анализа качества окружаю­щей среды и её мониторинга.

Закрепить знания обучающихся, полученные при изучении курсов химии, физики и биологии.

2. Развивающие:

Развивать познавательные интересы и интеллектуальные способности в процессе проведения химико-экологического эк­сперимента, умение самостоятельно приобретать знания в со­ответствии с возникающими жизненными потребностями, ра­ботая с дополнительной литературой и Интернетом.

Формировать и развивать естественно-научную грамотность старших школьников.

Формирование творческого мышления.

3. Воспитательные:

Формировать мировоззренческие понятия, представление о естественно-научной картине мира, убеждаться в познаваемости природы.

Воспитывать трудолюбия, целеустремленности, настойчивости в достижении поставленной цели.

Воспитывать навыки контроля и самоконтроля, умения практически оценивать вероятность и достоверность ответа, полученного в результате решения задачи.

Воспитывать самостоятельности и активности учащихся.

Развивать учебно-коммуникативные умения в процессе проведения занятий и выполнения учебных проектов.

II. Общая характеристика курса

«Физико-химические аспекты экологии»

Курс содержит четыре основные содержательные линии:

Молекулярные основы экологических взаимодействий между живыми организмами в экосистемах.

Химические и физические факторы среды и их влияние на живые орга­низмы.

3. Качество окружающей среды: физико-химический аспект (в том числе влияние хозяйственной деятельности человека на состо­яние окружающей его среды и среды обитания других видов живых организмов).

4. Химические основы генезиса и решений экологических проблем человечества.

Первая содержательная линия предполагает раскрытие молекулярных основ существующих в экосистемах сложных взаимодействий между живыми организмами. На химическом уровне рассматриваются классические биоэкологические отно­шения: симбиоз, паразитизм, хищничество и пр. Важнейшее понятие этой содержательной линии — понятие хемомедиатора как химической субстанции, агента, посредника между жи­выми организмами в их экологическом контакте.

На конкретных примерах подробно изучаются функции хемомедиаторов в живой природе. Это способствует осозна­нию школьниками роли веществ в формировании структуры сообществ, их функционировании и регуляции этого функ­ционирования.

Вторая содержательная линия предусматривает анализ хи­мических факторов окружающей среды и рассмотрение их вли­яния на живые организмы и последствий этого влияния. При этом с точки зрения физики и химии раскрывается понятие воздействия неживого на живое через посредство химических субстанций. Особое внимание уделяется процессам трансформации и перемещения химических субстанций (атомы, молекулы, ионы, радикалы и пр.) в экосистемах и биосфере в целом, общим химическим законам строения и функционирования биосферы. Целесообразно начинать раскрытие этой содержательной линии с формирования представления об общих чертах устройства живого и неживого (биотического и абиотического компонентов экосистем), сравнения последних по элементному составу. Особое внимание следует обратить на функционирование биогеохимических циклов элементов (прежде всего органогенов: углерода, азота, кислорода, водорода, а также фосфора и серы) как главных причин и условий нормального стабильного состояния сообществ и биосферы в целом.

Третья содержательная линия предполагает раскрытие понятия качества среды обитания с естественно-научной позиции, по­скольку очевидна важность взгляда на окружающую среду как на хемосферу и физиосферу, состоящие из множества веществ различно­го происхождения, степени опасности для экосистем и челове­ка, функций и значимости. Центральные понятия этой содер­жательной линии — токсичность, загрязнение, стандарты качества среды. На передний план выступает рассмотрение роли и содержания хозяйственной деятельности человека, ко­торая изучается в двух противоположных по смыслу аспектах: с одной стороны, химизация среды может приводить к её де­градации, ухудшению её качества; с другой — с помощью хи­мии человек предпринимает попытки повысить качество сре­ды своей жизни. В практическом плане особо важным представляется ознакомление учащихся со стандартами качества среды, методами физико-химического анализа и мониторинга её состояния.

В четвёртой содержательной линии рассматривается хими­ческий аспект экологических проблем современного мира, ко­торые структурно подразделены на экологические про­блемы атмосферы, гидросферы и литосферы.

Методически целесообразно и необходимо, с одной сторо­ны, изучить химические и физические причины, породившие кризисные экологические явления, а с другой — показать роль химии в решении этих проблем, раскрыть позитивные возможности современной химической науки в обеспечении стабильного (устойчивого) развития цивилизации.

Данная программа имеет практическую направленность, приближенность к жизни, раскрывает сущности многих процессов и явлений, происходящих в окружающем мире, возможность на собственном опыте познать окружающий мир. Она позволяет формировать логическое мышление, которое необходимо учащимся при изучении математики, физики, биологии и других предметов учебного плана школы и формирует навыки, необходимые для продолжения образования в области естественных наук.

Основными принципами отбора учебного материала программы курса являются:

личностно ориентированные принципы: принцип адаптивности; принцип развития; принцип комфортности.

культурно ориентированные принципы: принцип картины мира; принцип целостности содержания образования; принцип систематичности; принцип смыслового отношения к миру; принцип ориентировочной функции знаний; принцип опоры на культуру как мировоззрение и как культурный стереотип.

деятельностно - ориентированные принципы: принцип обучения деятельности; принцип управляемого перехода от деятельности в учебной ситуации к деятельности в жизненной ситуации; принцип перехода от совместной учебно-познавательной деятельности к самостоятельной деятельности учащегося (зона ближайшего развития); принцип опоры на процессы спонтанного развития; принцип формирования потребности в творчестве и умений творчества.

Для освоения  курса «Физико-химические аспекты экологии» школьники должны обладать не только определенным запасом предварительных естественно-научных знаний, но и достаточно хорошо развитым абстрактным мышлением.

На основе вышесказанного необходимость элективного курса «Химические аспекты экологии» становится очевидной.

III. Описание места курса «Физико-химические аспекты экологии» в учебном плане.

Данный курс «Физико-химические аспекты экологии» базируется на знаниях, приобретённых учащимися при изучении учебных предметов «Химия» и «Биология», которые входят в естественно-научные предметы и является частью «Естествознания».

Данная программа предназначена для подготовки учащихся старших классов с углублённым изучением биологии. Можно использовать на внеурочной деятельности.

IV.Требования к знаниям, умениям навыкам учащихся в рамках курса «Физико-химические аспекты экологии».

Изучение курса «Физико-химические аспекты экологии» направ­лено на развитие у учащихся интереса к химическим и эко­логическим знаниям, познавательной активности и самостоя­тельности, формирование диалектического понимания единой картины мира, установки на продолжение образования в рам­ках соответствующего профиля.

Личностные результаты освоения обучающимися програм­мы курса:

готовность и способность обучающихся к саморазвитию и профессиональному самоопределению;

сформированность их мотивации к обучению и целена­правленной познавательной деятельности;

осознание необходимости природосообразного взаимодей­ствия с окружающим миром;

формирование экологической культуры обучающихся как части общей культуры личности.

Метапредметные результаты освоения обучающимися про­граммы курса:

умения осуществлять познавательную деятельность различ­ных видов, примененять основные методы научного познания: теоретические (классификация, анализ, синтез, сравнение, ана­логия, абстрагирование, моделирование) для раскрытия связей, закономерностей, присущих изучаемым объектам и явлениям окружающего мира; эмпирические (наблюдение, измерение, эк­сперимент), позволяющие осуществлять непосредственное ис­следование реально существующих объектов и способствующие накоплению информации об исследуемых объектах;

самостоятельность в планировании и осуществлении учеб­ной деятельности и организации учебного сотрудничества с пе­дагогами и сверстниками при выполнении учебных проектов, на теоретических и практических занятиях;

осуществление обучающимися прогностической деятель­ности;

использование различных источников (на печатной осно­ве, мультимедийные пособия и интернет-ресурсы) для получе­ния информации химического и экологического содержания.

Предметные результаты освоения обучающимися програм­мы курса

в познавательной сфере:

общее мировоззренческое представление о химическом устройстве живой и неживой природы, причинах гомеостаза биосферы, круговороте вещества и потоке энергии в биосфере;

знание определений изученных понятий (хемомедиатор, экорегулятор, феромон, алломон, экзо- и эндометаболиты, хемосинтез, фотосинтез и дыхание, гетеротрофия и автотро- фия, биогеохимический цикл, пищевые цепи, экологическая валентность, биоиндикация, хемосфера, поллютант, ксеноби­отик, экотоксикант, токсичность, предельно допустимая кон­центрация, летальная доза, биотрансформация, пестициды, экологическая проблема, ресурс);

умения применять основные изученные понятия для опи­сания химических основ биоэкологических отношений между живыми организмами в сообществах, выявлять в них биологи­ческую и химическую составляющие;

представление о процессах трансформации поллютантов в экосистемах и об изменении их функций в результате биотранс­формации;

знание основных характеристик и особенностей альтерна­тивных экологически чистых способов извлечения и использо­вания энергии;

знание теоретических основ ведущих методов химическо­го анализа качества окружающей среды и её мониторинга;

в ценностно-ориентационной сфере:

умение оценивать степень воздействия веществ различ­ных классов опасности на здоровье человека и нормальное функционирование экосистем;

умения давать обоснованную химико-экологическую оцен­ку различных по типу химических производств и технологий и прогнозировать последствия возможных катастроф на этих производствах;

умения выявлять и объяснять химические причины воз­никновения основных экологических проблем человечества (озонные дыры, парниковый эффект, кислотные дожди, бел­ковый дефицит, истощаемость ресурсов, энергетический кри­зис) и давать обоснованную оценку химических основ реше­ний названных проблем;

в трудовой сфере:

умение проводить химический, физический и биологический экспери­мент;

в сфере безопасности жизнедеятельности:

умение оказывать первую помощь при отравлениях, ожо­гах и других травмах, связанных с веществами и лаборатор­ным оборудованием.

Всё это должно помочь учащимся продолжить образование в средних специальных и высших учебных заведениях.

V. Содержание элективного курса «Физико-химические аспекты экологии».

Тема 1. Введение в физико-химическую экологию (4 ч)

Интегрированный харак­тер экологических знаний. Связь экологии с биологически­ми, географическими, химическими и социальными науками. Воспитательное значение курса «Химические аспекты эко­логии».

Химическая экология. Физика и экология. Краткая характеристика основных экологических проблем современности с точки зрения химии и физики. Роль химии в решении экологических проблем.

Химические экорегуляторы — посредники между организ­мами и средой обитания. Хемокоммуникация в живой при­роде. Участие хемомедиаторов в различных типах отношений между организмами и средой. Феромоны. Алломоны. Экзо- и энд ометаболиты.

Основные функции хемомедиаторов. Защитная функ­ция. Алкалоиды растений. Токсины грибов и водорослей. Экскреты и яды животных. Наступательная функция. Фер- менты-гидролазы паразитических грибов и патогенных бактерий. Нейротоксины хищных членистоногих и змей. Функция сдерживания конкурентов. Аллелопатические ак­тивные вещества растений. Пахучие экскреты, феромоны мет­ки, маркеры у млекопитающих. Аттрактивная функция. Хе- мосигнализаторы, возбуждающие пищевую, двигательную и репродуктивную активность. Половые феромоны насекомых. Ароматические вещества плодов и цветов. Кайромоны. Функ­ция регуляции взаимодействия внутри какой-либо социаль­ной группы (семья, колония, популяция). Царское вещество медоносных пчёл, феромоны тупай, саранчовых, грызунов. Снабженческая функция — снабжение организмов вещества­ми — предшественниками гормонов, феромонов. Облигатные связи организм а-донора и организма-реципиента. Экологи­ческие кластеры. Хемомедиаторы, формирующие среду обита­ния. Экзометаболиты: токсины водорослей, антиоксиданты, пероксид водорода. Индикационная функция. Вещества-ин- дикаторы и маркеры. Хемосенсорная ориентация рыб, мор­ских черепах. Феромоны следа. Предупреждающая функция. Феромоны тревоги у насекомых. Адаптационная функция — приспособление к воздействию абиотических факторов среды. Соединения-антифризы зимующих организмов. Вещества- криопротекторы.

Полифункциональность природных хемомедиаторов. Зна­чение связей химической природы в симбиотических межви­довых отношениях, явлениях мимикрии. Биохимическая кон­вергенция. Экорегуляторная функция веществ в природных экосистемах.

Тема 2. Химические элементы в биосфере (13 ч)

Элементы биогенные и второстепенные. Классификация химических элементов в соответствии с их содержанием в жи­вых организмах. Биогенные и второстепенные химические элементы. Макро- и микроэлементы. Органогены. Питатель­ная ценность биологически доступных элементов. Содержание химических элементов в биосфере и теле человека. Источни­ки, функции и признаки недостаточности некоторых элемен­тов в организме человека. Роль химических элементов в жиз­ни растений и животных.

Биогенные элементы — связующее звено между живой и неживой частями экосистем. Циркуляция химических эле­ментов в экосистемах. Живые организмы — открытые сис­темы, связанные с геохимическими процессами. Факторы, влияющие.на присутствие определённого элемента в живом организме. Биогенные элементы — связующее звено между живой и неживой частями экосистем. Единый комплекс при­родной экосистемы. Основные компоненты экосистемы. Поня­тие круговорота элемента.

Роль солнечной энергии в экосистемах. Поток энергии че­рез экосистему и потери энергии. Автотрофы. Гетеротрофы. Фотосинтез и клеточное дыхание. Хемосинтез. Гелиотрофы и хемотрофы. АТФ — универсальная форма запасания энергии в живом организме.

Продуценты. Консументы. Редуценты. Пищевая цепь и пи­щевая сеть. Трофические уровни в экосистеме. Пастбищные и детритные экосистемы.

Биогеохимические циклы элементов. Блочная модель кру­говорота биогенных элементов в природе. Биогеохимические циклы. Неполная замкнутость природно-антропогенных био­геохимических циклов. Переход биогенных элементов из био­сферного в геологический цикл, накопление их в атмосфере и литосфере. Продукты «былых биосфер» — нефть, каменный уголь.

Резервный и обменный фонды химических элементов в био­геохимических циклах, их взаимосвязь. Два типа биогеохи­мических циклов (газообразные и осадочные). Биологические и геологические факторы функционирования природных цик­лов элементов. Гомеостаз циклов и их саморегуляция. Буфер­ные свойства газообразных циклов.

Круговороты биогенных элементов в биосфере. Круговорот азота в биосфере. Распространённость и значение азота в при­роде. Биогенный и техногенный способы фиксации атмосфер­ного азота. Роль микроорганизмов в осуществлении этих про­цессов. Сидерация. Нитрогеназа.

Природно-антропогенный цикл фосфора в биосфере, его от­личительные особенности. Роль фосфора как лимитирующего фактора в экосистемах. Фосфорные удобрения. Убыль фосфора на суше как экологическая проблема.

Круговорот углерода в биосфере. Фотосинтез и клеточное ды­хание как фундаментальные процессы круговорота углерода.

Круговорот кислорода в биосфере. Особенности круговоро­та серы в биосфере. Роль микроорганизмов в функционирова­нии цикла серы.

Коэволюция кислородной атмосферы и органического мира планеты.

Второстепенные элементы в биосфере. Стронций-90 и цезий-137. Ртуть. Понятие нового вещества в биосфере. Опасность активного антропогенного вовлечения второстепенных элемен­тов в биосферные циклы. Радиоактивные изотопы стронция и цезия. Токсичные металлы. Круговороты токсических элемен­тов на примере ртути. Влияние хозяйственной деятельности человека на биогеохимические циклы элементов.

Эколого-химический аспект происхождения и развития жизни на Земле. Химический этап эволюции. Химический со­став атмосферы, земной коры и другие характеристики добиологического этапа летописи Земли. Предпосылки и необходи­мые условия для появления и эволюции сложных молекул. Биологический этап эволюции.

Небиологический синтез аминокислот (опыты С. Миллера и Г. Юри). Работы А. И. Опарина, С. Фокса, С. Поннамперума.

Мир РНК, РНК-эволюция. Небиологический синтез РНК. Аутокатализ репликации РНК (аутосплайсинг). Гибридные предковые молекулы жизни. Гипотезы JI. Оргела, А. Ребека, К. де Дюва о гибридных молекулах. Гетерофазно-метаболиче- ская теория происхождения жизни Г. Вехтершойзера.

Воздействие химического компонента абиотического фак­тора среды на живые организмы. Лимитирующий фактор. Стенобионты и эврибионты. Экологическая валентность. За­кон минимума Ю. Либиха. Кальцефитная, кальцефобная, кремниевая, нитрофильная, галофильная растительность. Растения-биоиндикаторы. Влияние рН среды на выживание организмов-гидробионтов. Стеноионные и эвриионные орга­низмы. Аэробные и анаэробные организмы. Влияние количе­ства растворённого кислорода на видовой состав и численность гидробионтов. Стенооксибионты и эвриоксибионты. Влияние концентрации солей в среде на живые организмы. Эвригалинные и стеногалинные организмы. Сапрофиты, сапрофаги.

Тема 3. Понятие о веществах — загрязнителях окружающей среды. Токсичность. Стандарты качества окружающей среды (8 ч)

Виды загрязнений окружающей среды. Химические за­грязнения как наиболее экологически опасные. Физические, химические, биологические и механические загрязнения, их характеристика. Химические загрязнения как наиболее экологически опасные. Признаки, характеризующие загряз­няющие вещества биосферы. Пути миграции загрязняющих веществ в биосфере. Негативное воздействие загрязняющих веществ на биологические объекты.

Хемосфера. Типы трансформации ксенобиотиков в экосис­темах. Классификация веществ, составляющих хемосферу, по воздействию на организм человека. Природные и синтетиче­ские вещества. Вещества антропогенного происхождения (му­тагенные, канцерогенные, тератогенные и другого типа воз­действия). Токсиканты. Экзогенные вещества. Ксенобиотики. Поллютанты. Экотоксиканты. Суперзкотоксиканты.

Классификация загрязнений по различным критериям: по пространственному распределению (глобальные, региональ­ные, локальные, точечные); по силе и характеру воздействия на окружающую среду (фоновые, импактные, постоянные, постепенно нарастающие, катастрофические); по источникам возникновения (промышленные, транспортные, сельскохо­зяйственные, коммунально-бытовые).

Химические и биохимические типы трансформации загряз­няющих веществ в экосистемах. Биотрансформация веществ в биосфере, Биотраисформация поллютантов и ксенобиотиков в живых организмах. Высокоперсистентные ксенобиотики. На­рушение поллютантами природной химической коммуника­ции между организмами в экосистемах, использование этого явления человеком для борьбы с вредителями сельскохозяйст­венных и лесных культур, в создании экологически безвред­ных пестицидов.

Токсичность. Стандарты качества окружающей среды. Токсичность. Коэффициент возможности ингаляционного отравления. Явление интоксикации. Пути поражения ток­сикантами живых организмов. Дозы токсичности: леталь­ные (среднесмертельные) и пороговые. Понятие качества окружающей среды. Экологические стандарты. Предельно допустимая концентрация (ПДК) загрязняющего вещества и предельно допустимый уровень излучения (ПДУ). Произ­водственно-хозяйственные стандарты качества среды.

Классификация элементов по степени токсичности. Зави­симость токсичности химического элемента от дозы и хими­ческого состояния (формы). Биоциды и антисептики. Изме­нение токсичности при биотрансформации. Токсификация и детоксикация. Токсичные элементы — конкуренты биогенных элементов. Механизм действия токсикантов. Биологическое накопление (кумулироваиие) токсикантов в пищевых цепях. Избирательное накопление токсических элементов в организ­ме млекопитающих. Организмы-накопители.

Тема 4. Экологические проблемы атмосферы (8 ч)

Строение и состав атмосферы. Строение и состав воздушной оболочки Земли. Увеличение содержания кислорода в атмо­сфере, связанное с биоэволюционными процессами. Измене­ние состава атмосферы, вызванное техногенезом.

Изменение климата — следствие парникового эффекта. Энергетический баланс Земли. Механизм процесса задержки тепла атмосферой. Парниковый эффект как многофакторное явление. Идеи Ж. Фурье. Парниковые газы. Последствия пар­никового эффекта. Второстепенные компоненты атмосферы — метан, оксиды азота, тропосферный озон, хлорфторуглероды. Поглощение ИК-излучения молекулами диоксида углерода и воды в атмосфере. Меры борьбы против эмиссии парниковых газов в атмосферу. Механизм фиксации углекислого газа рас­тениями с помощью фермента рибулозодифосфаткарбоксила- зы. Искусственные ферменты фиксации углекислого газа.

Химические реакции в атмосфере и её защитные свойства. Фотоны. Спектр электромагнитных излучений. Механизмы поглощения и превращения фотонов с различной длиной вол­ны частицами атмосферы. Опасность УФ-излучения Солнца для живых организмов. Защитные свойства атмосферы. Фото­диссоциация атмосферных молекул. Роль гидроксильного ра­дикала в процессах очищения атмосферы от газовых загрязни­телей. Ионизационные процессы в стратосфере и тропосфере. Фотоионизация. Реакции ионов в атмосфере.

Озонный щит Земли и озонные дыры. Свойства озона. Озонный профиль атмосферы. Цикл озона. Образование озо­на в стратосфере и его фоторазложение. Поглощение озоном УФ-фотонов. Стратосферный и тропосферный озон. Тропо­сферный озон — опасный компонент фотохимического смога в городах. Снижение концентрации стратосферного озона. При­чины истончения озонного щита, роль фторхлоруглеродов в этом процессе. Атомы хлора и молекулы монооксида азота как катализаторы реакций распада молекул озона в стратосфере. Влияние сверхзвуковых самолётов на озонный слой. Пути решения экологических проблем, связанных с сохранением озонного щита. Гидрофторуглероды и другие химические за­менители фреонов.

Загрязнители тропосферы. Оксиды серы. Кислотные дож­ди. Вещества — загрязнители тропосферы: диоксид и моно­оксид углерода, оксиды азота, диоксид серы, метан, углево­дороды и их производные. Естественные и антропогенные источники этих оксидов.

Оксиды серы. Их источники. Кислотные дожди. Химизм процессов их образования. Губительное влияние кислотных дождей на водные и наземные экосистемы, металлические конструкции, архитектурные памятники и климат.

Оксиды азота. Фотохимический смог. Оксиды азота, их ха­рактеристика. Источники оксидов азота: естественные и ан­тропогенные. Влияние оксидов азота на окружающую среду. Фотохимический смог. Концентрация компонентов фотохими­ческого смога в различное время суток. Борьба с загрязнением воздуха оксидами азота.

Некоторые методы очистки промышленных газов от диок­сида серы и оксидов азота (процесс Клауса, обессеривание, тер­мическое дожигание и каталитическое сжигание).

Монооксид углерода. Экологические ловушки. Твёрдые взвешенные частицы. Источники монооксида углерода в био­сфере. Природные пути утилизации монооксида углерода в биосфере. Химизм отравления человека монооксидом углеро­да. Конкурентный процесс с участием кислорода и угарного газа в геме.

Экологические ловушки. Вещества, воздействующие на психику человека. Химические загрязнения и поведение че­ловека. Влияние повышения концентрации монооксида угле­рода на рост сердечно-сосудистых заболеваний человека. Твёр­дые взвешенные частицы. Их источники, влияние на здоровье людей. Асбест.

Тема 5. Экологические проблемы гидросферы (12 ч)

Чистая и загрязнённая вода. Химический состав воды Ми­рового океана. Гидросфера — наиболее уязвимая часть приро­ды. Гидрологический цикл. Влагозапас планеты. Распределе­ние воды на Земле. Физические и химические свойства воды. Влияние парникового эффекта на водный баланс планеты.

Дейтериевая вода и её влияние на биологические объекты. Источники загрязнения вод. Бытовые и промышленные от­ходы. Аэробные и анаэробные процессы в загрязнённой воде. Биоразложимые органические вещества. Биохимическая по­требность в кислороде (БПК). Химическая потребность в кис­лороде (ХПК). Методы определения БПК и ХПК сточных вод.

Эвтрофикация водоёмов. Сточные воды и их обработка. Эвтрофные, мезотрофные и олиготрофные водоёмы. Сукцесси- онные процессы на месте водоёмов. Ускоренная эвтрофикация водоёмов под влиянием хозяйственной деятельности человека. Меры борьбы с искусственной эвтрофикацией водоёмов.

Виды сточных вод. Первичная, вторичная и третичная об­работка сточных вод. Биологические методы очистки сточных вод. Использование активного ила, организмов-накопителей и фильтраторов. Физико-химические способы удаления загряз­нений (сорбция активированным углем, нейтрализация, коа­гуляция, электрохимические способы, стерилизация, осажде­ние и ионный обмен, экстракция).

Металлы и их соединения как загрязнители воды. Метал­лы-токсиканты. Круговорот ионов металлов в биосфере. Вза­имовлияние ионов различных металлов в живом организме: аддитивность, синергизм, антисинергизм, антогонизм. Био­химические взаимодействия металлов-токсикантов с неко­торыми элементами в организме человека. Дисбаланс металлов-микроэлементов в живом организме и его последствия. Влияние параметров экосистемы (солёность, рН, температура, содержание кислорода) на токсичность металлов-ксенобиоти­ков. Сезонное и вертикальное распределение металлических примесей в природных водах.

Ртуть как токсикант водной среды. Ртуть — наиболее опас­ный токсикант водной среды. Свойства ртути как токсикан­та: воздействие на нервную систему гидробионтов, биогенные превращения соединений ртути (метилирование), накопление ртути в пищевых цепях. Ртутьорганические соединения. Ис­точники ртути. Ртутные отравления и антидоты.

Загрязнение водной среды свинцом. Источники загрязне­ния свинцом. Растущее содержание и перемещения свинца в окружающей среде. Антидетонирующие присадки к бензинам. Токсичность свинца. Меры борьбы со свинцовым загрязнени­ем. Комплексообразователи, используемые в методе хелатизации при свинцовых отравлениях.

Кадмий как загрязпитель гидросферы. Применение кадмия в производстве. Серебряно-кадмиевые аккумуляторы. Токсич­ность кадмия.

Хлорорганические и фосфорорганические соединения. Хлор- органические соединения (ХОС) как загрязнители воды. Про­изводства, использующие хлор и его соединения. Классифика­ция ХОС. Наиболее распространённые ХОС (хлорциклоалканы, хлорциклоалкадиены, ДДТ и его производные, хлорпроизвод- ные диоксина и дибензофурана, полихлорбифенилы), их эко­логическая характеристика. Причины высокой опасности ХОС для теплокровных.

Фосфорорганические соединения (ФОС). Отличительные свойства ФОС-токсикантов по сравнению с ХОС. Отдельные представители ФОС (ДФФ, карбофос, тиофос, хлорофос, ТЭПФ), их использование в быту и сельском хозяйстве. Оцен­ка экологической опасности ФОС. Механизм токсического воздействия ФОС. Ацетилхолинэстераза и её ингибирование. Химическое оружие. Перемещения ФОС в природе. Поведение ФОС в воде.

Другие загрязнители воды. Поверхностно-активные вещест­ва (ПАВ) как загрязнители гидросферы. Полифосфаты и их за­менители. Опасность ПАВ для водных экосистем.

Полимеры и пластмассы. Биохимическая устойчивость по­лимеров. Проблема создания саморазлагающихся пластмасс. Утилизация полимеров и проблема их рециркуляции. Продук­ты сгорания пластмасс — опасные ксенобиотики.

Нефть как загрязнитель пресной и солёной воды. Воздейст­вие нефтяных загрязнений на водные экосистемы и их по­следствия. Разрушение нефтяных загрязнений бактериями разных видов. Меры борьбы с нефтяными эмиссиями. Основ­ные пути превращений и перемещений нефти и нефтепродук­тов в водоёмах.

Кислотные осадки. Губительность низких значений рН для фауны водоёмов. Высвобождение токсичных веществ в кислот­ной среде. Проблема токсичности алюминия на закисленных почвах.

Тепловое загрязнение. Смена флоры и фауны водных эко­систем как следствие теплового загрязнения.

Тема 6. Эколого-физико-химические проблемы литосферы (7 ч)

Природные ресурсы. Классификация ресурсов на основе использования человеком. Топливные и энергетические ре­сурсы. Ресурсы металлов и неметаллов. Земля — замкнутая химическая система с постоянством массы каждого химиче­ского элемента. Потенциальная возобновляемость ресурсов. Возобновляемые и невозобновляемые ресурсы. Индекс исполь­зования резервов (ИИР) ресурса. Перспективы истощения на Земле некоторых ископаемых ресурсов. Две группы ресурсов в соответствии с характеристикой ИИР. Вторичные ресур­сы и их использование — один из путей ресурсосбережения. Традиционная модель промышленного производства. Модель промышленной экосистемы, её преимущества. Изменение хи­мических форм ресурсов. Отходы. Задача создания методов рециркуляции. Рециркуляция ресурсов и технологические проблемы ресурсосбережения. Первичные и вторичные источ­ники материалов. Безотходные и малоотходные технологии. Альтернативные материалы и источники энергии.

Пестициды. Классификация пестицидов в соответствии с их назначением (инсектициды, гербициды, фунгициды, роденти- циды, нематоциды, аскарициды). Классификация пестицидов по химической природе. Наиболее используемые в практике гербициды, инсектициды и фунгициды. ХОС, ФОС, карбама- ты, хлорфеноксикислоты, их оценка с экологических позиций. Пиретроиды, сульфонилмочевины, производные гидрохинона, гормональные препараты — пестициды третьего поколения.

Различные механизмы воздействия пестицидов на живой организм. Механизмы разложения пестицидов различных групп в природных условиях, их стабильность в природе, про­цессы биотрансформации пестицидов в биосфере. Кумулиро- вание некоторых пестицидов в пищевых цепях. Время ожи­дания. Пути поступления пестицидов в организм человека. Пестициды в продуктах питания. Цитохромы Р-450 и другие микросомальные монооксигеназы и их роль в детоксикации остаточных пестицидов в живых организмах. Роль пестицидов в сохранении урожая. Экологические проблемы, связанные с применением пестицидов. Комплексная система защиты рас­тений как альтернатива пестицидам.

Удобрения и регуляторы роста и развития растений. Удоб­рения органические и минеральные. Формирование агро- экосистем человеком с использованием методов химизации. Потенциальная экологическая опасность использования удоб­рений. Остаточные удобрения в продуктах питания. Проблема нитратов и нитритов. Механизм негативного действия нитра­тов на живые организмы.

Эндогенные химические регуляторы роста растений. Фито- гормоны. Действие фитогормонов на процессы развития расте­ний. Ауксины — индол ил уксусная кислота и её природные и синтетические аналоги. Гиббереллины. Цитокинины. Абсци- зовая кислота — антагонист гиббереллинов. Этилен. Природ­ные стимуляторы и ингибиторы физиологических функций растений. Дефолианты и десиканты. Синтетические химиче­ские агенты, используемые в сельском хозяйстве. Вещества естественной системы защиты растений от животных-фитофа­гов, паразитических грибов и патогенных микроорганизмов (фитоалексины, фитонциды, фитоэкдизоны, антифиданты, ан- тиювенильные гормоны-прекоцены).

Химические источники пищи. Экологическая точка зре­ния на проблемы, связанные с ростом народонаселения пла­неты. Проблема белкового голодания и пути её решения. Типы пищевого белка. Микробиологический белок, его пре­имущества и особенности. Аминокислотная ценность белка. Незаменимые аминокислоты. Живые организмы — проду­центы микробиологического белка. Выбор микроорганизмов, синтезирующих пищевой белок (дрожжи, бактерии, плесне­вые грибы, водоросли), их сравнительная характеристика. Субстраты, необходимые для синтеза белка. Белково-вита- минные концентраты (БВК), микопротеин, прутин. Экологи­ческая чистота микробиологических производств: проблемы и решения. Аллергическое действие БВК. Проблема остаточ­ных парафинов.

Побочные продукты синтеза пищевого белка (первичные и вторичные метаболиты) и их использование человеком. Крат­кая характеристика антибиотиков, алкалоидов, лекарствен­ных препаратов, получаемых с помощью биотехнологических процессов и методов. Достижения генной инженерии в данной области.

Тема 7. Радиоактивность как загрязняющий фактор (4 ч)

Природа и источники радиации. Естественная и искус­ственная радиоактивность. Фоновая радиация. Природные (естественные) и искусственные источники радиоактивного облучения человека. Основные виды радиоактивного рас­пада (а-распад, p-распад, электронный захват, спонтанное деление). Опасные для живого виды волнового излучения (рентгеновские и у-лучи). Периоды уранонакопления в исто­рии Земли и их влияние на эволюцию органического мира. Возрастающий уровень радиоактивного загрязнения биосфе­ры — следствие хозяйственной и военной деятельности чело­века.

Биологические повреждения, вызываемые радиацией. Ра­диочувствительность различных биологических объектов. Два типа биологических повреждений, вызываемых радиаци­ей. Физический (пулеобразный) тип действия ионизации на живые клетки и их структуры. Химический (косвенный) тип повреждений. Наиболее распространённые опасные радио­нуклиды (иод-131, барий-140, цезий-137, стронций-90), их характеристика, источники и время жизни. Мутагенное и те­ратогенное действие радиации. Молекулярные изменения структуры ДНК под действием облучения. Радон и радоновая проблема. Радиозащитные вещества (радиопротекторы). Спо­собы утилизации радиоактивных отходов. Ядерная энергетика и экологическая оценка опасности при получении и использо­вании атомной энергии.

Тема 8. Экология и энергетика (3 ч)

Экологические и химические аспекты энергетических про­блем. Энергетический кризис — одна из острых экологиче­ских проблем современности. Взаимосвязь экологических и химических аспектов энергетических проблем.

Традиционные и альтернативные источники энергии. Срав­нение альтернативной энергетики с традиционной и атомной. Направления атомной энергетики. Характеристика её воз­можностей и перспектив развития, экологическая безопас­ность.

Тема 9. Экологический мониторинг (3 ч)

Задачи и методы экологического монито­ринга, его составные компоненты. Реакция-ответ. Комплекс­ный экологический контроль содержания загрязняющих ве­ществ в биосфере.

Организмы-биоиндикаторы. Прямая и косвенная биоинди­кация. Морфологическая индикация некоторых поллютантов с помощью тест-растений. Использование животных и микро­организмов для обнаружения и контроля загрязнений окружа­ющей среды. Биосенсоры, механизмы действия.

Химические методы контроля загрязнений. Традиционные аналитические и современные сенсорные методы. Хемосенсо- ры и физические датчики (металлические, оксидные слои, све­товоды, мембраны). Пороги чувствительности сенсорных уст­ройств.

Обнаружение и измерение радиоактивного загрязнения. Абсолютная и удельная активность радиоактивного материа­ла. Ионизационный, сцинтилляционный и фотохимический методы контроля уровня радиации.

Тема 10. Химико-экологический практикум (6 ч)

Воспроизведение известкового цикла.

Определение показателей качества воды (прозрачность, цвет, запах, кислотность).

Определение содержания в воде растворённого кислорода.

Определение относительного количества почвенных нит­ратов.

Определение ионов тяжёлых металлов в почве (обнаруже­ние ионон меди и свинца при помощи качественных реакций).

Кресс салат как тест-объект для оценки загрязнения поч­вы и воздуха.

Оценка загрязнения воздуха по состоянию хвои сосны.

Тематическое планирование  курса «Физико-химические аспекты экологии».

Преобладающей формой текущего контроля выступает письменный (контрольные и самостоятельные работы, написание рефератов, выполнение тестовых заданий, решение расчётных задач с химико-экологическим содержанием, ситуационных и контекстных задач, заданий сложно-проблемного характера) и устный опрос (собеседование с учащимися).

Тематическое планирование курса

«Физико-химические аспекты экологии».

11 класс.

68 часов (2 часа в неделю).

VII. Описание учебно- методического и материально-технического обеспечения образовательного процесса.

Для реализации Рабочей программы используетсяучебно-методический комплект, включающий:

Литература для учащихся:

ШустовС.Б.,Шустова Л.В., Горбенко Н.В. Химические ас­пекты экологии: учебное пособие для учащихся старших классов общеобразовательных организаций. Курс по выбору. М.: Русское слово — учебник, 2015.

Шустов С.В., Шустова Л.В., Горбенко Н.В. Рабочая тетрадь к учебному пособию С.Б. Шустова, JI.B. Шустовой, Н.В. Горбенко «Химические аспекты экологии» для учащихся старших классов общеобразовательных организаций. Курс по выбору. М.: Русское слово — учебник, 2015

Физика и экология. 7-11 классы: материалы для проведения учебной и внеурочной работы по экологическому воспитанию. Фадеева Г. А., Попова В. А. Издательство Учитель, 2007

УМК О.С. Габриеляна, И.Г. Остроумова, Н.С. Пурышевой, С.А. Сладкова, В.И. Сивоглазова «Естествознание. Базовый уровень. 10-11 класс».– М.: Дрофа, 2017

Литература для учителя:

Шустов С.Б., Шустова Л.В., Горбенко Н.В. Программа курса по выбору «Химические аспекты экологии»: для учащихся стар­ших классов общеобразовательных организаций. М.: Русское сло­во — учебник,2015.

ШустовС.Б.,Шустова Л.В., Горбенко Н.В. Химические ас­пекты экологии: учебное пособие для учащихся старших классов общеобразовательных организаций. Курс по выбору. М.: Русское слово — учебник, 2015.

Горбенко Н.В., Тупикин Е.И., Шустов С.Б. Методические ре­комендации к учебному пособию С.Б. Шустова, Л.В. Шустовой, Н.В. Горбенко «Химические аспекты экологии» для учащихся старших классов общеобразовательных организаций. Курс по вы­бору. М.: Русское слово- учебник, 2015.

Дидактическое обеспечение учебного процесса наряду с учебной литературой включает:

- учебные материалы иллюстративного характера (опорные конспекты, схемы, таблицы и др.);

- инструментарий диагностики уровня обученности учащихся (средства текущего, тематического и итогового контроля усвоения учащимися содержания химического образования);

- варианты разноуровневых и творческих домашних заданий.

Технические средства обучения: компьютерная техника с выходом в сеть Интернет и интерактивное оборудование.

Средства обучения (ИСО, ТСО, наглядные средства обучения).

На уроке используется серия мультимедийных уроков и презентаций: «Электролиз», «Задачи на вывод формул», «Задачи на растворы», «Окислительно-восстановительные реакции» и др.

Адреса сайтов в ИНТЕРНЕТЕ:

www.him.1september.ru– газета «Химия» -приложение к «1 сентября»

www.edios.ru – Эйдос – центр дистанционного образования

www.km.ru/education - учебные материалы и словари на сайте «Кирилл и Мефодий»

http://school-collection.edu.ru/ -единая коллекция ЦОР