автореферат и диссертация по педагогике 13.00.02 для написания научной статьи или работы на тему: Методика изучения вопросов радиационной безопасности в курсе физики основной школы

Автореферат диссертации по теме "Методика изучения вопросов радиационной безопасности в курсе физики основной школы"

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ ОБРАЗОВАНИЯ ИНСТИТУТ ОБЩЕГО СРЕДНЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

О ч

V < I

На правах рукописи

' г 1

I 1 .. \

ЕШИМОВА Ултай Зикировиа

МЕТОДИКА ИЗУЧЕНИЯ ВОПРОСОВ РАДИАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ В КУРСЕ ФИЗИКИ ОСНОВНОЙ ШКОЛЫ

Специальность 13.00.02 - теория и методика обучения физике

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата педагогических наук

Москва - 1996

Работа выполнена в Институте общего среднего образования Российской Академии образования.

Научный руководитель - кандидат педагогических наук,

старший научный сотрудник Ю.И.ДИК

Официальные оппоненты - член-корреспондент РАО,

доктор педагогических наук, профессор А.А.ПИНСКИЙ; кандидат педагогических наук, доцент О.Ю.Овчинников

Ведущая организация - Московский педагогический

университет.

Защита состоится " QJ^^JULí^ 1996 г. в часов на заседании диссертационного совета К 018.06.04 в Институте общего среднего образования РАО по адресу: 119903, г.Москва, ул. Погодинская, д. 8.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института.

Автореферат разослан " 996 года.

Ученый секретарь Диссертационного совета

А. С.Лесневский

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. В концепции общего среднего образования указано.что ..."в современных условиях особенно возрастает значение гуманизации содержания образования. Важно не только дать больше знаний о человеке и обществе, но и сделать личностно значимым все содержание образования. Стремление к получению образования неизмеримо усиливается, если у учащихся появляется понимание необходимости знаний, умений и навыков для реализации личных жизненных планов, намерений..."* и тем более, если эти знания и умения применимы для сохранения их здоровья.

Сегодня каждый культурный человек имеет определенное представление как о позитивных направлениях использования явления радиоактивности - например, в области создания ядерной энергетики, медицины, так и негативных, связанных с загрязнением окружающей среды и нанесением прямого вреда жизни и здоровью человека и всему живому на Земле.

В каком возрасте и на каком уровне следует знакомить человека с этим загадочным и не данным.в прямых ощущениях явлением? До недавнего времени этот вопрос решался однозначно. Поскольку явление радиоактивности связано с процессами внутри ядер атомов, а вопросы ядерной физики относятся к последнему разделу школьной физики, то и изучались указанные вопросы в XI классе. При всеобщем обязательном одиннадцатилетнем образовании с таким положением дел можно было согласиться, хотя и с существенными оговорками. В настоящее время, когда обязательным стало 1Х-лет-нее образование, значительная часть школьников не может получить и тех знаний, которые даются в XI классе по проблеме радиоактивности.

С другой стороны, в отдельных регионах России, Белоруссии, Украины, Казахстана сложилась неблагополучная' радиационная си-

* Концепция общего среднего образования как базового в единой системе непрерывного образования /Проект. - М.: Педагогика, 1988. - С. 21.

туация. Радиоактивное загрязнение на территориях этих стран обусловлено влиянием нескольких источников, важнейшими из которых являются.'

1. Глобальное распределение долго живущих радионуклидов, образовавшихся в результате испытаний ядерного оружия в атмосфере и под землей. К настоящему времени в мире проведено более 1800 испытаний ядерного оружия, в том числе 650 испытаний в бывшем СССР. Радиационное загрязнение в пределах атомного полигона на архипелаге Новая Земля и прилегающих территориях Крайнего Севера, связанное с испытаниями ядерного оружия в атмосфере и под землей превышает примерно в 2-3 раза фоновые значения, характерные для Аляски и Гренландии. Ядерные испытания продолжались на полигоне в Семипалатинске' с 1949 по 1989 г.

2. Последствия аварий 1949-51, 57, 64 гг. (самая крупная авария 1957 г.) на предприятии "Маяк" в Челябинской области, где вырабатывался оружейный плутоний: на Сибирском химическом комбинате (Томек-7) в период с 1961 - 93 гг.. на Горно-химическом комбинате (Красноярск-26) в 1987 г."

Эта информация была засекречена, так как радиохимические заводы закрытых городов Чёлябинск-65, Томск-7 и Красноярск-26 работали на оборону, производя начинку для ядерных боеприпасов и перерабатывая топливо из реакторов атомных подводных лодок. И только в последние годы отчеты об экологических и экономических последствиях инцидентов начали публиковаться.

В 1957 году, по подсчетам исследователей, образовался так называемый радиоактивный след, охвативший площадь более 15 тысяч квадратных километров. Кроме того, "Маяк" регулярно загрязнял своими отходами окружающую среду, особенно это относится к водным источникам.

* Радиационное загрязнение /Новая Россия. Информационно-статистический альманах. - М.-СПб.: "Вся Москва", 1994. -

92 С.

"Утечка. - Комсомольская правда, И ноября, 1994 г. - С. 19

3. Последствия аварии на Чернобыльской АЭС в 1986 г., в результате которой в 14 областях России (Брянской, Белгородской, Воронежской, Калужской. Курской. Липецкой, Ленинградской, Орловской. Рязанской. Тамбовской, Тульской, Пензенской. Смоленской, Ульяновской) и Мордовии выявлены зоны радиационного загрязнения местности цезием-137, стронцием-90, плутонием-239 и 240. В эту зону входят 15 городов областного подчинения и более 7700 населенных пунктов.

4. Аварийные и плановые выбросы радиоактивных веществ в окружающую среду предприятиями атомной промышленности.

5. Твердые радиоактивные отходы и радиационные источники в местах их захоронения.

6. Вышедшие из употребления атомные реакторы с подводных лодок и атомных ледоколов.

7. В последнее время появился еще один источник радиационной опасности - ликвидация ядерных зарядов (их размонтирование, транспортировка и хранение).

На большей части территории России, Белоруссии, Казахстана, Украины мощность дозы гамма-излучений колеблется в пределах 1-2 мкЗв/час при предельно допустимой норме 0,20 мкЗв/ч.

Таким образом, стала реальной радиационная опасность для человека, начиная с его зачатия. Поэтому вопросы радиационной безопасности являются актуальными для человека в любом возрасте и знакомство с этими вопросами должно пронизывать всю систему образования и воспитания, начиная с дошкольного возраста. Сразу после аварии на Чернобыльской АЭС одним из руководителей проекта академиком В.А.Легасовым было сделано следующее заявление: "Готовой литературы, которая могла быть быстро распространена среди населения и объяснить, какие дозовые нагрузки для человека являются относительно спокойными, какие... чрезвычайно опасными, как вести себя... в зоне повышенной радиационной опасности, которая могла бы давать грамотные советы, что мерить, как мерить, как вести себя с овощами, фруктами и т.д., вообще не оказалось. Было много книг для специалистов, книг толстых', гра-

мотных, правильных...". * .

Таким образом, перед педагогической наукой не должен стоять вопрос о том, просвещать или не просвещать молодежь в области радиационной безопасности. Можно констатировать определенное противоречие между общественной потребностью в подготовке подрастающего поколения по вопросам радиационной безопасности и методическим обеспечением процесса обучения.

Особо отметим, что вопросы радиационной безопасности отражены в работах 0. Ф. Кабардина. А.Т.Глазунова. Е.Б.Кнорре. Однако актуальные разработки этих авторов написаны для изучения на старшей ступени обучения.

Актуальной педагогической проблемой является формирование специальных знаний и умений, а также обеспечение учителей, учащихся и родителей системой средств, позволяющих сознательно принимать' адекватные решения, связанные с радиационной безопасностью.

Предметом исследования является поиск путей доступного изложения вопросов радиационной безопасности в курсе физики девятилетней школы.

Цель исследования заключается в разработке методики эффективного изучения вопросов радиационной безопасности в курсе физики основной школы.

Мы предполагали, что, если

1) адаптировать часть основных вопросов волновой оптики и атомной физики, изучаемых в курсе физики средней школы на доступный для учащихся основной школы уровень;

2) дополнить это содержание специальными вопросами радиационной безопасности;

3) отобрать демонстрационные опыты, составляющие экспериментальную базу изучаемых вопросов,

то это позволит создать учебно-методический комплекс, позволяющий сформировать у учащихся основной школы систему знаний

* Легасов В.А. Фантом. / Сб. документальных и художественных произведений о трагических событиях на Чернобыльской АЭС. -М.: Молодая-гвардия, 1989. - С. 92. '

и умений по вопросам радиационной безопасности. Внедрение его в практику школьного обучения будет способствовать формированию знаний о радиоактивности и ее влиянии на природу, практически применять дозиметрические приборы и изучать радиационную обстановку окружающей среды самостоятельно, формировать экологическую грамотность.

Для достижения цели исследования необходимо было решить следующие задачи:

1. Исследовать состояние преподавания вопросов радиационной безопасности в общеобразовательной школе.

2. Провести научно-методический анализ проблемы радиационной безопасности с целью отбора содержания и поиска способов его эффективного.изучения в курсе физики основной школы.

3. Разработать учебные материалы и эффективную методику для введения вопросов радиационной безопасности в курс физики основной школы.

Научная новизна и теоретическая значимость исследования заключается в том, что впервые обоснована необходимость и доказана доступность введения вопросов радиационной безопасности на первой ступени обучения физике.

Практическая значимость исследования состоит в возможности применения разработанных материалов в практике работы школ в условиях. когда этого материала еще нет в учебниках для основной школы.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Изучение вопросов радиационной безопасности необходимо и возможно в курсе физики основной школы.

2. Формирование представлений о радиационной безопасности целесообразно вести на основе осуществления межпредметных связей.

3. Знания по радиационной безопасности, полученные учащимися в основной школе, могут быть использованы при изучении других предметов естественно-научного цикла (химии,- биологии, астрономии. а также предмета "Основы безопасности жизнедеятельности") и для продолжения обучения физике в средней школе.

В работе использовались традиционные методы педагогических исследований, в том числе анализ литературы по данному вопросу, изучение передового педагогического опыта, проведение наблюдений и педагогического эксперимента в школах с последующей обработкой его результатов.

Апробация работы: основные результаты и положения исследования докладывались и обсуждались на заседаниях лаборатории обучения физике ИОСО РАО (1993-96 гг.), на конференции молодых ученых Казахстана (1993г., 1994г.), на кафедре методики преподавания физики Кзылординского пединститута (1994-95 гг.), на Всероссийском совещании-семинаре в г. Рязани (1993 г.).

Апробация и отработка предложенной методики производились в ходе педагогического эксперимента под руководством соискателя на базе школ NN 3, 23, 173 г. Кзылорды, NN 4, 5 г. Ленинска, N 50 Чиилиского района (1993-95 уч.г.), N 548 г. Москвы (1995-96 уч. г.).

Методические рекомендации для учителей и учебные материалы для учащихся внедрены в практику работы школ г. Москвы и Кзы-лординской области республики Казахстан.

Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы и приложения.

Основное содержание диссертации

Во введении обоснована актуальность исследования, сформулированы цели и задачи, определены предмет и гипотеза исследования, показана научная новизна, теоретическая и практическая значимость, сформулированы положения, выносимые на защиту.

В первой главе рассматривается проблема введения вопросов радиационной безопасности в курс физики основной школы. На основе оценивания роли знания по радиационной безопасности в современной картине мира, необходимости гуманизации не только содержания образования, но и педагогического процесса, исходя из социальных потребностей (с учетом региональных условий) устанавливается необходимость введения этих вопросов в курс физики

основной школы.

Проведен научно-методический анализ понятия "радиационная безопасность" с целью возможной его адаптации к задачам основной школы. Создана его структурная модель, представляющая систему видовых понятий, построенную с учетом межпредметных связей физики, биологии, химии, географии и предмета "Основы безопасности жизнедеятельности", представленная в таблице 1.

Рассмотрено отражение основных элементов радиационной безопасности в содержании физического образования общеобразовательной школы (программах, учебниках) а также диссертационных исследованиях; установлен факт их позднего изучения - лишь в выпускном классе средней школы.

Теперь же, когда обязательной стала основная школа, для которой гуманизация образования является одной из ведущих идей, встает вопрос о необходимости введения вопросов радиационной безопасности в курс физики основной школы.

Вторая глава посвящена разработке методики формирования знаний по радиационной безопасности в основной школе на уроках физики в восьмом классе. Предварительно обсуждается и конкретизируется система понятий, связанных с радиационной безопасностью, и способы их введения в курс физики восьмого класса.

Экспериментальной методикой предусматривалось два варианта изучения вопросов радиационной безопасности.

Первый вариант предполагает включение отдельных вопросов в традиционный материал курса с тем, чтобы заострить внимание школьников на важности понимания экологических аспектов воздействия естественных и искусственных источников радиации.

В результате исследования был предложен более приемлемый и целесообразный второй вариант, в котором предполагается выделение специального учебного времени на изучение вводимой темы в курс физики основной школы, то есть своеобразного модуля. В этом случае материал изучается систематически в течении 10-12

Таблица 1

- и -

уроков. Планирование по этому варианту приведено в таблице 2.

Таблица 2

N

урока

Тема урока

Вопросы радиационной безопасности

1 урок

2 урок .

3 урок

4 урок

5 урок

6 урок

Свет и цвет вокруг нас. Спектр.

Инфракрасное излучение

Ультрафиолетовое излучение. Рентгеновское излучение.

Строение атома. Физические, химические и ядерные изменения Открытие радиации.

Биологическое действие ионизирующих излучений.

Источники света: естественные и искусственные. Солнце как источник света, энергии. Солнечная радиация. Нормы освещенности. Световые эффекты опасные для зрения. Источники. Обнаружение через взаи -модействие с веществом. Действие на природу.Парниковый эффект. Перегрев организма.

Основной источник - Солнце. Действие на природу. Ионизирующее действие. Невидимость этих излучений. Образование "озоновой дыры" и опасность, связанная с этим явлением. Применение рентгеновских лучей.Нормы ш использования для лечебных целей. Любое изменение состояния происходит с выделением или поглощением энергии. Физические изменения. Химические изменения. Ядерные превращения. Радиоактивный распад. Источники: естественные, искусственные. Проникающая способность. Ионизирующая способность. Внешнее, внутреннее облучение. Эффекты облучения. Доза излучения, мощность излучения, измерение. Понятие о допустимых' нормах облучения и мерах защиты.

7 урок

8 урок

9 урок

10 урок

Лабораторная работа "Измерение радиационного фона окружающей среды". Ядерная энергетика.

Урок-Мониторинг.

Контрольная

работа.

Знак радиационной опасности. Дозиметрия: индивидуальные и профессиональные дозиметры. Устройство и принцип действия.

Преимущество ядерной энергетики и ее опасность. Радиоактивные отходы. Проблемы захоронения отходов Длительность опасности. Опасность для обслуживающего персонала. Проверка местности на соответствие нормам радиационной безопасности. Оценка знаний по радиационной безопасно сти: - —----------

Доказывается целесообразность изучения этих вопросов в качестве естественного продолжения программного материала в восьмом классе, то есть после изучения раздела "Световые явления". В качестве логического продолжения содержания предлагается изучить явление дисперсии, что служит основой для перехода к изучению невидимых излучений.

При изложении особенностей методики изучения темы главное внимание уделено специальным вопросам радиационной безопасности. Последовательность этих вопросов такова:

1. Виды источников света в природе и технике.

2. Видимый свет. Спектр. Цвета тел. Инфракрасное, ультрафиолетовое, рентгеновское излучение.

3. Действие видимых и невидимых изучений на природу, в том числе на человека.

4. Радиоактивные вещества. Виды радиоактивных излучений.

5. Действие радиоактивных излучений, физические, химические, биологические эффекты, связанные с этим действием:

изменение-^восстанавливаются

образуются боль-

^ / ^ные клетки (рак)

излучение —^—».ионизирует'—^повреждение .

\ рож,

V

клетки \ урождаются мутант-

ные дети

ущерб -^ погибает живое

6. Индивидуальные и бытовые дозиметры. Принцип действия, измерение. Доза излучения, мощность дозы излучения, эквивалентная доза излучения, единицы их измерения.

7. Экологические вопросы, связанные с развитием ядерной энергетики.

8. Изучение степени загрязненности радиационного фона окружающей среды (местности).

Предложена система учебного физического эксперимента необходимого для изучения вопросов радиационной безопасности, включающая демонстрационные опыты и лабораторные работы. Разработаны и предложены лабораторные работы, которые способствуют совершенствованию межпредметных и внутрипредметных связей. Это самостоятельная лабораторная работа "Наблюдение парникового эффекта", "Изучение радиационного фона окружающей среды".

С целью контроля и обеспечения радиационной безопасности разработан "Урок-мониторинг", который требует применение системы знаний, полученных на уроках химии, географии, биологии а также при изучении предложенного учебного материала. Особенностью этого урока является то, что каждый школьник участвует и ведет исследовательскую работу. В итоге силами учащихся восьмого класса возможно проверить соответствие местности их проживания и продуктов питания нормам безопасности. В случае обнаружения отклонений от норм безопасности обсуждаются возможные варианты решения вопроса совместно с местной администрацией,

службой СЭС, родителями.

Объем требований, предъявляемый к учащимся на уровне воспроизведения и применения знаний в знакомой ситуации, может послужить показателем доступности вводимых вопросов радиационной безопасности.

В третьей главе обсуждаются организация'и результаты педагогического эксперимента. Он проводился в два этапа, поисковый эксперимент в 1993/94 учебном году и второй-обучающий 1994/95 учебном году.

На первом этапе определились отношения педагогов, ученых к проблеме изучения радиационной безопасности в курсе физики основной школы. Также проверялась доступность содержания учебных материалов при их эпизодическом изучении в различных темах. На данном этапе эксперимента участвовало 29 учителей и более 350 учащихся 8-9 классов~средних"школ-Кзылординской—области_(республика Казахстан) а также 11 сотрудников лаборатории физического образования И0С0 РАО.

На втором этапе проверялась эффективность введения вопросов радиационной безопасности в виде модулей, подразумевающих систематическое их изучение. Эта проверка осуществлялась в опытном преподавании в школах г.Москвы, г. Ленинска, г. Кзылорды, Чии-лиского района Кзылординской области. Экспериментом было охвачено 209 учащихся 8-классов.

Сравнение результатов усвоения материала по первому варианту (79%) и по второму варианту изучения (94%) позволяет сделать вывод о преимуществе методики систематического изучения вопросов радиационной безопасности, -т.е. в виде модулей, по сравнению с эпизодическим их изучением.

Таким образом, в ходе проведенного теоретического и экспериментального исследования получены следующие результаты, являющиеся решением сформулированных во введении задач исследования.

1. Показано, что в условиях демократизации и гуманизации образования становится настоятельной необходимостью изучения

вопросов радиационной безопасности в курсе физики основной школы.

2. Разработано содержание учебных материалов и проверена их доступность в ходе педагогического эксперимента.

3. На основе анализа возможных вариантов введения вопросов радиационной безопасности установлено, что наиболее приемлемым для основной школы является вариант систематического изучения данных вопросов в виде модулей в курсе физики восьмого класса.

Публикации по теме исследования :

1. Формирование коммуникативных умений при обучении физике. /Гуманизация обучения в процессе преподавания естественно-математических дисциплин. НИИ ОСО РАО, 1992 г.- С. 40-42

2. Виды излучений' и их влияние на живую природу. /Учебные материалы. М., 1994 г.. стр.40 .

3. Экологические аспекты стандарта физического образования / Тезисы докладов и выступлений Всероссийского совещания - семинара. Рязань, 1993 Г., стр. 27-28.

4. О проблемах изучения вопросов радиационной безопасности в курсе физики основной школы. / В печати, включен в программу Конгресса "Экологическая инициатива", шифр доклада 0-87, секция Экологическое образование (в соавторстве).