Формирование мировоззрения у обучающихся о целостности природы ( из опыта работы)
статья на тему

Формирование мировоззрения обучающихся о единстве природы

С этой целью на вводном занятии в ходе беседы выявляются основные объекты природы: элементарные частицы, ядра атомов, атомы, молекулы, макромолекулы (явления жизни), макротела.

Вычерчиваем следующую схему:

Подводим обучающихся к выводу, что вещества далеких звезд, вещества нашей планеты, вещества живых организмов  состоят из атомов, входящих в периодическую систему химических  элементов, что доказывает единство природы

Науки о природе, что их объединяет?

  После выяснения строения  мироздания   приводим ответ физика Ричарда Фейнмана на вопрос :

«Если бы в результате какой- либо мировой катастрофы все накопленные     научные   знания оказались бы уничтоженными и к грядущим поколениям живых существ перешла бы только одна фраза ,то какое утверждение ,составленное из наименьшего количества слов принесло бы наибольшую информацию?»

Ответ: « Я считаю, что это атомная гипотеза: все тела состоят из атомов - маленьких телец ,которые находятся в беспрерывном движении, притягиваются на небольшом расстоянии, но отталкиваются ,если одно  из них плотнее прижать к другому .  В одной этой фразе, как вы убедитесь, содержится невероятное количество информации о мире , стоит лишь приложить к ней немного воображения и чуть соображения»

Все объекты природы имеют не только  одинаковый вещественный  состав, но  и единый план строения от мельчайших атомов до огромных планет

Атом: ядро   и электронные  оболочки

Планета Земля: тяжелое ядро, электромагнитное  поле и между ними геологические оболочки  ,которые связаны круговоротом веществ и энергии

Круговорот веществ  характеризуется :

-взаимодействием и взаимопроникновением веществ;

-непрерывным пополнением веществ;

-многократным использованием в небольших количествах исходного вещества

В подтверждение приводим следующие данные: в  атмосфере Земли,  например, находится 13 кубометров  воды.  В год выпадает 519 тысяч кубометров осадков.

Значит, вода совершает 40 оборотов  через каждые 9 суток

В мировом океане произошло  300 раз обновление воды через фотосинтез и 1 миллион раз  кислорода За  10 миллионов  лет  в фотосинтезе  участвовала вся гидросфера Земли, а углекислый газ обновляется  через каждые 6 - 7  лет.  Все это происходит благодаря химическим процессам с участием живых организмов, Живые организмы, живое вещество- самая мощная геологическая сила на Земле

Живое вещество контролирует содержание химических элементов в биосфере и концентрирует  их  в земной коре;

 -от него зависит все осадкообразование;

-растворение;

-механическое разрушение;

-переосаждение и   перенос веществ и энергии;

-аккумуляция и перераспределение энергии;

Часть энергии Солнца живые организмы используют для себя, другая часть идет вглубь земли (гумус для выращивания растений), в топки печей и мотор двигателей (нефть, уголь), для транспирации и испарения, разрушения горных пород, на тектонические движения и гранитизацию осадочных пород;

переработку и пропускание через себя вещества, продуцируя вновь воду, воздух, осадочные породы

Таким образом, живое вещество определяет и  регулирует состав атмосферы, океанических вод, почвы и горных пород

«На земной поверхности нет химической силы более  постоянно действующей, а поэтому и  более могущественной по своим конечным последствиям ,чем живые организмы, взятые в целом» ( В.И Вернадский)

В преподавании курса естествознания  необходим интегрированный подход, он устраняет разрыв взаимосвязанных вопросов, параллелизм и дублирование, позволяет углубить содержание и формировать целостное представление о жизни , природных явлениях, решить проблему времени и устранение перегрузки обучающихся

Системный подход позволяет  изучать любую систему (объекты, вещества, процессы и явления)

Например:

-фотосинтез (световая и темновая фазы);

-деление клетки (профаза, метафаза, анафаза, телофаза);

-дыхание (внешнее, внутреннее или клеточное);  

-обмен веществ  (ассимиляция, диссимиляция);

-система углеводороды (атомы углерода и водорода);

-спирты (углеводородный радикал,  гидроксильная группа);

-аминокислоты  (аминогруппа, карбоксильная группа, углеводородный радикал);

По модулю - алгоритму можно изучать и законы ,по которым  системы функционируют

Например:

Периодическая система  химических элементов и его графическое отображение -  Периодический закон (периоды большие и малые, группы главные и побочные, ряды четные и нечетные) и в соответствии с положением элемента  определять строение атома  и его свойства

 Системный подход обеспечивает  углубление и систематизацию  знаний.

Например:

Сведения о хромосомах  (это структурные компоненты клетки).

  По биологии  в основной школе о хромосомах обучающиеся узнают при изучении темы « Деление клетки», далее из курсов общей биологии и органической  химии, что веществами наследственности являются нуклеиновые кислоты, а ген - единица наследственности

Разбираемся по модулю-алгоритму:

Система хромосомы

1.1 элементы системы:                               ДНК                               белки                                    

1.2 функции элементов:           каждая тройка нуклеотидов             служат для плотной

                                                     соответствует одной                        и компактной

                                                      аминокислоте                                  упаковки ДНК

                                                                                                                в хромосоме

  1.3 связи элементов:  дезоксирибопротеиновый комплекс

1.4функция связей элементов:                            передача наследственной информации

1.5 функции системы:                                      хромосомы - хранилище наследственной

                                                                              информации

2. нормы функционирования :                 клеточная,  хромосомная , генная теории.

3. методы функционирования:                 редупликация  ДНК  перед делением клетки    

                                                                     транскрипция (синтез и-РНК)                                                

4.результат функционирования              равномерное распределение генетического    

                                                                    материала между новыми клетками,  

                                                       обеспечение  наследственности и      

                                                        сохранение признаков вида .

                                                         Хромосомы состоят из ДНК  и белков.

                                                          Ген - отрезок ДНК, ответственный за

                                                          синтез белка определенной первичной    

                                                          структуры                

Таким образом,  роль каждого вещества становится понятной,

 так как материал рассматривается  системно как образец интеграции химии и биологии по содержанию.

 И таких примеров много: клеточные мембраны (комплекс жиров с белками) рибосомы состоят из РНК  и белков

1)С целью активизации познавательной деятельности  направляю внимание ребят на названия веществ или явлений (этимологию слов)

Происхождение слова «химия»

1. Кеме (египет.) – «черная» (земля). Это древнее название Египта, где зародилась наука химия.
2. Кеме (египет.) – «чёрная» (наука). Алхимия – как темная, дьявольская наука (сравнивать с чернокнижием – колдовством, основанным на действии нечистой силы).
3. Хюма (древнегреч.) – «литьё» металлов (глагол xeo – «лью»). Того же корня и греч. Хюмос – «сок».
4. Ким (древнекитайск.) – «золото». Тогда химю можно толковать как златоделие.

Нуклеус (ядро, отсюда нуклеиновые кислоты)

Мономеры, полимеры (полимеризация): моно – один, поли – много, мерос – часть

Глюкос (сладкий – глюкоза)

Липос (жир – липиды)

Белки (белеют при варке)

Протеины (первейшие, главнейшие) – вещества жизни

Альдегид (спирт, лишенный водорода) – о способе получения

Муравьиный альдегид – формальдегид («формика» - муравьи)

Сома – тело (отсюда хромосомы, лизосомы, рибосомы, полисомы)

Пептиды (сваренные, приваренные) – образуются из аминокислот при нагревании.

Таким образом, даже названия и этимология слов заранее многое проясняют.

2) История исследования веществ, например, белков. В 1820 году была выделена из белков первая аминокислота (глицин). Остальные 20 были получены за… 115 лет! Двадцатая - треонин была получена в 1935 году.

Задаю вопрос: почему столько времени, трудов  и усилий затрачено на получение  этих веществ?

Ответ: белки – главные вещества жизни и  состоят они из аминокислот

3)Использование примеров  повседневной жизни:

-Молочные пакеты, почему они не протекают?  (пропитаны парафином, а он в воде не растворяется)

-Этилен газообразный, но почему полиэтилен твердый?

-Матричный синтез в природе (а потом только – типографское  дело, отливка монет)

-Химическая завивка  волос (изменение природной структуры белка)

-Вред алкоголя (тормозит удвоение ДНК, нарушение равномерного распределения хромосом при мейозе - неполноценные гаметы и  дети  уроды; растворяется в жирах, значит проникает в клетки  и повреждает органические молекулы;

-Несовместимость тканей (разные белки  и антитела к ним как к чужеродным веществам)

-Почему кровь считают зеркалом здоровья?

-Почему картофель варят, а хлеб пекут?

-Садится шерстяная ткань (денатурация белка)

-Есть ли в тебе спирты (глицерин)

-Почему полнеют от углеводов?

4)Использование пословиц по ситуации:

-почему  так говорят «пока жирный сохнет - худой сдохнет? (об энергетическом значении жиров)

-почему у многих народов запрещаются близкородственные браки?

-Усталость. Откуда она берется?

5)Связь с производством:

-Применение  веществ, например, ацетилена- газовая сварка и резка  металлов.

-В природе тоже есть свой ОТК (о ДНК, она линейна, но перед делением  клетки происходит ее сверхспирализация. Оказалось: сей загадочный ритуал есть проверка фосфатно-сахарной связи, так как одновременное функционирование  и  ремонт в клетке невозможны, это означало бы  катастрофу для жизни клетки)

6)Использование образных сравнений: клетка – словно идеальный город (наружная клеточная  мембрана -  городская стена, ЭПС- транспортные магистрали, аппарат Гольджи –клеточные хранилища, рибосомы –заводы по производству белка, ядро-центр управления жизнью «города», лизосомы-комбинаты  питания)

7)Использование  образных выражений:

-Живой неутомимый мотор (сердце);

-Фосфорная взрывчатка или валюта клетки (АТФ);

-Спираль совершенства (ДНК);

-Роговая броня (кожа);

-Три шедевра природы (белки, АТФ, нуклеиновые кислоты);

-Симфония жизни (клетки – исполнители – оркестранты, дирижер-гипоталамус, а гипофиз-первая скрипка);

-Тайнопись природы. Где она? (генетический код)

8)Сравнение веществ одинаковой  химической природы:

-пептиды  и полипептиды (разные аминокислотный состав и длина цепи);

-одноатомные и многоатомные спирты (зависимость свойств от числа гидроксильных групп);

-неорганические и минеральные  кислоты (общие  и специфические химические свойства);

-неорганические основания и амины (способность присоединять протоны водорода);

9)Связь с другими предметами:

-с физикой (физические свойства веществ, атомарный и молекулярный уровни организации материи);
-с языками (химический язык- символы химических элементов, формулы и уравнения:

 а)Химический знак (символ)- модель реального химического элемента:
*относительная атомная масса

*порядковый номер, период (малый или большой), ряд (четный или нечётный), группа (главная или побочная)

*состав оксида, водородного соединения и гидроксида(основание или кислота)
*металл или неметалл(металлические или неметаллические свойства)
*относительная электроотрицательность
б)Химическая формула – модель реального вещества:
*молекулярная формула (качественный и количественный состав)
*структурная формула – порядок соединения атомов в молекуле
*определить,к какому классу соединений относится данное вещество
*прогнозирование строения и свойств веществ
*вычисление относительной молекулярной массы вещества и массовые доли элементов в нём
в)уравнение химической реакции – модель реального химического процесса:
*можно определять тип реакции
*прогнозировать сдвиг химического равновесия в зависимости от концентрации, температуры и давления
*объяснять сущность происходящих процессов и явлений
*вычислять отношения масс продуктов реакции, если вещества взяты в виде растворов с известной массовой долей ( %) растворённого вещества.

Язык жизни –генетический код, зашифрованная в генах наследственная  информация);

-с математикой (о том ,что  природа тоже мыслит формулами , количественными отношениями и любит порядок.

Все известные нам законы маломерны.

Чем больше число, тем реже оно встречается: жизнь организма начинается с одной клетки, в клетке одно ядро, числом одиночных электронов определяется валентность, двойная спираль ДНК, два вида нуклеиновых кислот, парность хромосом, самцы и самки, двойная симметрия организмов, триплетный генетический код, пропускная способность головного мозга - три информационные единицы, трехмерность окружающего пространства, четыре элемента-органогена, наиболее распространены моносахариды (триозы, тетрозы, пентозы, гексозы).

У млекопитающих пятипалые конечности, пять органов чувств, семь шейных позвонков…, 46 хромосом у человека, двадцать аминокислот, которые образуют невероятно огромное количество белков , около сотни химических элементов в таблице Д.И. Менделеева

Таким образом, природа оперирует в основном малыми числами, это помогает ей поддерживать порядок

10)Связь с  философией: химические и биологические явления подводят обучающихся к философским обобщениям

-закон сохранения массы веществ и энергии (ничего никуда не исчезает, материя реально существует, она вечна);

-переход количества в качество (одноатомные и многоатомные спирты, углеводороды - предельные и непредельные);

-детерминированность явлений жизни (составом, строением, взаимопревращениями органических молекул)

11)Использование примеров переходных форм, как мостики между предметами:

-вирусы – это вещества или существа? (неклеточные формы жизни);

-аминокислоты - амфотерные соединения (проявляют свойства кислот и оснований);

 -металлорганические соединения (связующее звено между неорганической и органической химией).

В целом подвожу обучающихся к выводу, что Вселенная состоит из мировых островов, один из которых наша Земля – биогеносфера (сфера происхождения и воспроизводства жизни). В ней происходила эволюция косной материи до органической. Она породила человека, способствовала возникновению человечества, создала сферу разума (ноосферу).

История человека – это рассеивание по земному шару небольших людских групп, собирание, объединение, образование этносов и государств.

С другой стороны – это растекание жизни, то есть внутренняя энергетическая и химическая работа.

По Вернадскому В.И. растекание жизни – это не простое механическое движение, а непрерывное новорождение на фоне распада старорожденного, то есть напряженнейший  круговорот веществ и энергии, взаимодействие всех космических и земных процессов.