Общая педагогика, история педагогики и образования | Мир педагогики и психологии №10 (111) Октябрь 2025

Изучение окружающей среды на основе взаимосвязи химических и экологических знаний в старших классах

Петренко Анна Петровна
Старший преподаватель, «Елецкий государственный университет им. И.А. Бунина», РФ, Елец, anna-petrenko98@yandex.ru
Петренко Калерия Петровна
студент 4 курса, «Елецкий государственный университет им. И.А. Бунина», РФ, Елец, ak.leric@yandex.ru

Аннотация: В статье представлен методический подход к обучению старшеклассников через интеграцию химических и экологических знаний. Описаны педагогические цели, принципы построения учебного материала, примеры занятий и практических работ, рубрики оценки и идеи междисциплинарных проектов. Предложенные подходы направлены на формирование экологического мышления, научной грамотности и практических навыков исследования локальных экологических проблем на основе химического анализа и моделирования. Подчеркивается, что такой синтез дисциплин способствует формированию системного мышления, позволяя ученикам видеть длинные причинно-следственные цепочки от химической реакции до глобальной экологической проблемы. В качестве эффективных методов предлагаются лабораторные работы, учебные проекты, разбор кейсов и экскурсии, что переводит обучение из теоретической в практическую плоскость
Ключевые слова: интеграция, химия, экология, междисциплинарный подход, антропогенные воздействия, химические вещества.

Petrenko Anna Petrovna
Senior Lecturer «Eletsky State University named after I.A. Bunin», RF, Yelets
Petrenko Kaleria Petrovna
3rd year student «Eletsky State University named after I.A. Bunin», RF, Yelets

Abstract: The article presents a methodological approach to teaching high school students through the integration of chemical and environmental knowledge. It describes the pedagogical goals, principles of constructing educational material, examples of classes and practical work, assessment rubrics, and ideas for interdisciplinary projects. The proposed approaches aim to foster environmental thinking, scientific literacy, and practical skills for researching local environmental issues through chemical analysis and modeling. The article emphasizes that this synthesis of disciplines promotes systemic thinking, allowing students to see long chains of cause and effect, from a chemical reaction to a global environmental problem. Effective methods include laboratory work, educational projects, case studies, and field trips, which bring learning from a theoretical to a practical level.
Keywords: integration, chemistry, ecology, interdisciplinary approach, anthropogenic impacts, chemicals.

Цель исследования: формирование у учащихся целостного научного представления об окружающей среде посредством взаимосвязи химических и экологических знаний; развитие исследовательских навыков, критического мышления и ответственности за устойчивое поведение.

Вопросы экологии оказывают влияние на различные аспекты существования человека, что делает экологию областью знаний, интегрирующей разные дисциплины. Хотя химия напрямую не занимается исследованием живых организмов, окружающий мир представляет собой комплекс химических элементов, постоянно преобразующихся. На занятиях по химии можно наглядно показать негативные последствия деятельности человека для природы, а также пути уменьшения антропогенного воздействия [1. с. 157].

Экологическое просвещение подрастающего поколения – важная задача современного образования. Её решение реализуется через экологическую направленность школьных предметов, включая химию, которая всегда касалась вопросов охраны природы. У школьников формируется осознание неоднозначной роли химических веществ для природы: в малых дозах они необходимы для жизни, но в больших концентрациях становятся опасными. Формируется понимание противоречивости химической индустрии, которая, способствуя развитию науки и техники, загрязняет окружающую среду отходами.

Современная экология давно перестала быть просто описательной наукой о «взаимодействии организмов со средой». Сегодня это сложная, комплексная дисциплина, в основе которой лежит глубокое понимание химических процессов. Загрязнение воздуха, кислотные дожди, парниковый эффект, эвтрофикация водоемов, накопление пластика в природе – все эти глобальные проблемы имеют в своей основе четкие химические механизмы.

Таким образом, изучение окружающей среды в старших классах не может быть эффективным без прочного моста, соединяющего уроки химии и экологии. Эта интеграция – не просто методический прием, а насущная необходимость для воспитания грамотного и мыслящего поколения [2. с. 168].

Старшеклассники, обладая уже достаточным багажом знаний по неорганической и органической химии, готовы к восприятию сложных экологических цепочек. Рассмотрим ключевые темы для интеграции:

• Кислотные дожди. На уроках химии ученики изучают свойства оксидов серы и азота, их взаимодействие с водой. В экологическом контексте эти знания оживают: школьники анализируют, как промышленные выбросы приводят к образованию серной и азотной кислот, которые выпадают в виде осадков, подкисляя почвы и водоемы, уничтожая леса и архитектурные памятники.
• Парниковый эффект. Изучение углекислого газа, метана и оксидов азота в теме «Неметаллы» получает глобальное звучание. Учащиеся исследуют, как эти газы, пропуская солнечный свет, задерживают тепловое излучение Земли, и моделируют последствия этого процесса для климата планеты.
• Проблема загрязнения вод. Тема «Вода. Растворы» становится отправной точкой для обсуждения таких явлений, как эвтрофикация (перенасыщение водоемов соединениями азота и фосфора из удобрений), приводящая к «цветению» воды и гибели aquatic ecosystems. Также рассматривается химия тяжелых металлов (ртуть, свинец, кадмий) и их токсическое воздействие на живые организмы.
• Проблема отходов: пластик и его разложение. На уроках органической химии изучаются полимеры. Экологический аспект позволяет обсудить сроки разложения разных видов пластика, проблему микропластика и современные химические методы переработки (например, пиролиз) [3. с. 271].

Интеграция знаний выходит за рамки простого объяснения явлений. Она способствует:

• Развитию системного мышления. Ученики учатся видеть не разрозненные факты, а длинные причинно-следственные цепочки: «сжигание ископаемого топлива → выброс SO₂ → образование H₂SO₄ → кислотный дождь → повреждение хвойных лесов → снижение биоразнообразия».
• Воспитанию ответственности. Понимая химическую суть проблем, старшеклассники начинают осознавать роль человека как главного источника загрязнений и свою личную ответственность. Это мотивирует на экологически осознанные поступки: сортировка мусора, экономия ресурсов, осознанное потребление.
• Формированию научной грамотности. Умение читать и анализировать экологические новости (например, о новых загрязнителях или методах очистки) требует базовых химических знаний. Это помогает противостоять псевдонаучным спекуляциям и принимать взвешенные решения [4. с. 83].

Чтобы интеграция была эффективной, недостаточно лекций. Необходимы активные и исследовательские формы работы:

1. Лабораторные работы и практикумы: Анализ качества воды из разных источников (определение pH, жесткости, наличия нитратов и нитритов); качественные реакции на ионы тяжелых металлов в модельных растворах; изучение процесса коррозии металлов в разных условиях.

2. Учебные проекты: Исследовательские проекты на темы: «Химический состав выхлопных газов автомобилей в нашем городе и их влияние на здоровье», «Анализ почвы на пришкольном участке на содержание тяжелых металлов», «Разработка экологичного способа утилизации батареек».

3. Кейс-стади: Анализ реальных экологических катастроф (например, авария на Фукусиме или разлив нефти в Мексиканском заливе) с точки зрения химических процессов, происходивших во время аварии и при ликвидации последствий.

4. Экскурсии: Посещение водоочистных сооружений, мусороперерабатывающих заводов, химических производств (с соблюдением экологических стандартов), где наглядно видна связь химических технологий и экологии [5. с. 189].

Для эффективной интеграции химических и экологических знаний на практике необходимо наполнять учебный процесс конкретными и наглядными примерами, которые превращают абстрактные формулы в осязаемые явления.

Рассмотрим тему кислотных дождей. Вместо того чтобы просто говорить о свойствах оксидов серы, можно провести безопасный практикум, продемонстрировав, как растворение углекислого газа (CO₂) в воде подкисляет ее — это легко увидеть с помощью индикаторной бумаги. Затем такой моделированный «кислый дождь» можно капнуть на мел, являющийся моделью известняковых памятников, или на свежий лист растения, чтобы визуализировать его разрушительное воздействие. Этот лабораторный опыт оживает при анализе реального примера: почему известняковые статуи в промышленных городах, таких как Милан или Афины, разрушаются значительно быстрее, чем их аналоги в сельской местности.

Переходя к проблеме парникового эффекта, можно организовать простую, но наглядную лабораторную работу. Для этого два термометра помещаются под лампы накаливания: один — под колпаком с обычным воздухом, а другой — под колпаком с повышенной концентрацией CO₂, который легко получить в реакции соды с уксусом. Ученики воочию убедятся, что во второй емкости температура растет быстрее и достигает более высокого значения, что служит упрощенной, но мощной моделью глобального процесса. Углубить понимание помогает кейс-стади, например, обсуждение таяния вечной мерзлоты в Сибири, которое высвобождает в атмосферу метан (CH₄) — парниковый газ, чья способность удерживать тепло в десятки раз превышает аналогичный показатель CO₂, наглядно демонстрируя механизм положительной обратной связи.

Явление эвтрофикации водоемов отлично изучается через учебный проект. Школьникам предлагается создать его модель, взяв три емкости с водой: в одну добавить обычную почву, в другую — раствор удобрения (например, нитроаммофоски), а третью оставить как контрольный образец. Уже через несколько дней под освещением вода с удобрением интенсивно «зацветает» из-за бурного роста водорослей. Учащиеся наблюдают всю цепь: отмирание водорослей, их разложение бактериями, которые потребляют весь растворенный кислород, и последующую «гибель» водоема, которую можно сделать еще более наглядной, поместив на дно дафний. Этот эксперимент напрямую связывается с масштабной проблемой цветения Балтийского или Азовского морей, вызванного стоком агрохимикатов с полей.

Проблема отходов, в частности пластика, раскрывается через исследовательскую работу. Учащиеся собирают образцы разных видов пластика (ПЭТ, ПВХ, ПП), изучают их маркировку и официальные данные о сроках разложения. Затем они могут провести эксперимент, поместив образцы в агрессивную среду (например, раствор щелочи) и наблюдая за изменениями, что позволяет на практике оценить их стойкость. Закрепляет знания профориентационная экскурсия на предприятие по сортировке и переработке ТБО, где ученики увидят, как химические принципы (например, разделение по плотности) применяются для сортировки полимеров, и как из переработанного сырья получают новую продукцию — от одежды и строительных плит до новой тары.

Наконец, тема личной ответственности напрямую связывается с химией в быту через домашнее задание-эксперимент. Ученикам предлагается проанализировать состав средств для мытья посуды или стиральных порошков у себя дома на наличие фосфатов и ПАВ. Последующая дискуссия о том, как эти вещества, попадая в водоемы, нарушают хрупкое равновесие экосистем, и поиск экологически более безопасных альтернатив помогают сформировать осознанное и ответственное потребительское поведение, завершая цикл перехода от знания к действию.

Исходя из выше сказанного, можно сделать вывод о том, что изучение окружающей среды через призму химических знаний – это мощный инструмент, который превращает абстрактные формулы в понятные и значимые концепции. Такой подход не только углубляет понимание обеих научных областей, но и готовит старшеклассников к жизни в сложном мире, где экологические вызовы становятся все более актуальными. Выпускник, понимающий химию экологических процессов, – это не просто потенциальный ученый или инженер, это сознательный гражданин, способный мыслить глобально и действовать ответственно для сохранения нашего общего дома – планеты Земля.

1. Клейменова Т. Н. Междисциплинарные связи в процессе преподавания естественнонаучных учебных дисциплин // Проблемы современного педагогического образования. – 2020. – № 68-1. – С. 155-159.
2. Нестерова А. А. Экологическое просвещение как трансдисциплинарная проблема // Человеческий капитал. – 2024. – № 12(192). – С. 160-169.
3. Гусельникова Е. А. Влияние бытовой химии на развитие современного химического производства и экологии // Проблемы экономики и управления: социокультурные, Правовые и организационные аспекты : Сборник статей магистрантов и преподавателей КузГТУ. Том третий выпуск. – Кемерово : Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева, 2021. – С. 270-276.
4. Помогаев В. М. Вопросы экологии при преподавании химии в нехимических группах колледжей // Гуманитарные и естественнонаучные факторы решения экологических проблем и устойчивого развития : Материалы XX международной научно-практической конференции, Новомосковск, 01–02 декабря 2023 года. – Новомосковск: Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева, 2023. – С. 83-85.
5. Абакаргаджиева П. Р. Экологические аспекты преподавания химии в школе // Современные проблемы биологии и экологии : Материалы докладов III Международной научно-практической конференции, посвящённой 80-летию со дня рождения Исмаилова Шейиха Ибрагимовича, Махачкала, 04–05 марта 2021 года. – Махачкала: Дагестанский государственный педагогический университет, 2021. – С. 188-190.