Методическая разработка занятия "Миссия на планету Торн" по теме "Проблема загрязнения воды" дополнительной общеобразовательной общеразвивающей программе «ЭКОПатруль»

Муниципальное бюджетное учреждение дополнительного образования

экологический центр «ЭкоСфера» г.Липецка

Методическая разработка занятия

по дополнительной общеобразовательной общеразвивающей программе «ЭКОПатруль» «Миссия на планету Торн»

Тема: «Проблема загрязнения воды»

Автор - составитель:

Кирюхина Элеонора Александровна,

педагог дополнительного образования

МБУ ДО ЭЦ «ЭкоСфера» г.Липецка

г. Липецк, 2023

Аннотация

Данная методическая разработкаобразовательноголабораторно-практического занятия по теме «Проблема загрязнения вод» модуля «Гидросфера» проводится сцельюразвитияэкологическойграмотности и поисково-исследовательских навыкову обучающихся. Данный формат проведения занятия, позволит в свободной и увлекательной форме, систематизировать и актуализировать знания, полученные ранее. Занятие проводится в мини-группах. Возраст 14 – 15 лет (8 – 9 классы). В ходеигрыотрабатываютсяпредставленияо гидросфере как оболочке Земли, проблемы нехватки пресной воды, загрязнение гидросферы деятельностью человека. Продолжительность занятия 1 час 30 минут.

Литература:

Колотилина, Севрук 2015 – Колотилина Л. Н., Севрук Ю. А. Ресур-сосбережение: внеурочные занятия по экологии. 6–11 классы. М.: ВАКО,2015.128 с.

Обуховская 2017 – Обуховская А. С. Удивляемся, восхищаемся и по-знаем.Занимательныехимико-экологическиеопытыдляучениковна-чальной школы в урочное и внеурочное время. Изд. 3-е, перераб. и до-полн.СПб.:Крисмас+,2017.136с.

Юный химик 2017 – Юный химик, или Занимательные опыты с ве-ществами вокруг нас: Иллюстрированное пособие для школьников, из-учающих естествознание, химию, экологию / Авт.-сост.: Н. В. Груздева,В. Н. Лаврова, А. Г. Муравьев, А. А. Мельник. Изд. 4-е, перераб. и дополн.СПб.: Крисмас+, 2017. 136 с.

Цель: развитие практических учебно-познавательных умений и навыков работы с цифровой лабораторией и проведение измерений экологически и биологически важных параметров.

Задачи:

- развивать умение и навыки проведения экспериментальных работ;

- развивать практические учебно-познавательные умения и навыки;

- закрепить умение работать с цифровой лабораторией и проводить измерения с различными USB-датчиками.

Оборудование: дистиллированная вода, 2 стакана 50 мл, мерный цилиндр на 50 мл, образцы воды, USB-датчики: цифровой датчик растворенного в воде кислорода, цифровой датчик хлорид-ионов, цифровой датчик мутности воды (турбидиметр) цифровой лаборатории по экологии «Радуга», цифровой USB-датчик измерения рН воды и цифровой датчик электропроводности набора для экологического мониторинга «Экологический патруль». Чек-листы с заданиями для работы в группах.

1. Актуализация знаний

Обучающиеся просматривают видеофрагмент (видео кейс, продолжительность 5 минут) о загрязнении водных ресурсов.

После просмотра обучающиеся обсуждают ситуацию, изложенную в видео кейсе и делают соответствующие выводы

Этапы работы по заданной проблеме:

– Проанализировать научную информацию по теме;

– описать причины загрязнения водоемов;

– охарактеризовать меры по охране водоемов от загрязнения;

– доказать необходимость бережного отношения к воде.

Выводы:

1. В настоящее время в ряде районов страны сложилась тревожная ситуация, связанная с нехваткой воды или ухудшением ее качества.

2. Необходимо вести постоянную борьбу с загрязнением и истощением вод. Уже сейчас затраты на сохранение и воспроизводство качества воды занимают первое место среди всех расходов человечества на охрану природы, и суммарная стоимость пресной воды намного больше стоимости любого другого вида используемого сырья.

3. Вода — главный материал, из которого построено наше тело. Мы на 80% состоим из воды.

4. Для человека вода незаменима, и является более ценным природным богатством, чем железо, нефть, уголь, газ.

5. Пресной воды существенно меньше и треть населения Земли испытывает в ней острый недостаток.

6. Ограниченные запасы пресной воды еще больше сокращаются из-за их загрязнения.

2. Основная часть занятия

Легенда:Мы живет в 2123 году. Запасы пресной воды на Земле иссякли. Пропадает растительность, изчезают животные. На грани исчезновения и человеческий род. Человечество принимает решение отправится на неизведанную землеподобную планету Торн (МИР) всозвездииВодолея. По данным спутников-разведчиков, на данной планете имеются огромные запасы воды. Вы являетесь сотрудниками экологическойлаборатории Института водных ресурсов и внастоящий момент участвуют в миссии по изучению свойств и качества воды данной планеты. Соответствует ли она всем нормам и можно ли ее пить…

На Торн был отправлен космический корабль (школа) с командой (дети) для взятия проб и образцов воды, а также проведение лабораторных работ, чтобы определить качество воды.

1 этап «Подготовительный»

Задачи1этапа:

1.Разбитьсянамини-группы по 4 человека.

2. Придуматьназваниегруппы.

3. Распределитьроли:

Руководительисследовательскойгруппы— осуществляет общееруководство,принятиерешений.

Специалисты-исследователи—сборианализматериалов.

Фотографгруппы—фотоивидеофиксацияобъектов,процесса работы иучастников.

2 этап «Работа в исследовательских группах»

Задача2этапа:получитьзадание, провести экспериментальную работу в исследовательских группах.

Задание для 1 группы:

1. Определить визуально цвет и запах имеющегося образца воды.

2. С помощью цифровой лаборатории для проведения экологического мониторинга «Экологический патруль» определить рН имеющегося образца воды.

3. С помощью цифровой лаборатории для проведения экологического мониторинга «Экологический патруль» определить электропроводность имеющегося образца воды.

Задание для 2 группы:

1. С помощью цифровой лаборатории по экологии «Радуга» определить мутность имеющегося образца воды.

2. С помощью цифровой лаборатории по экологии «Радуга» определить наличие солей в имеющемся образце воды.

3. С помощью цифровой лаборатории по экологии «Радуга» определить наличие кислорода в имеющемся образце воды.

На столе у каждой группы лежат чек-листы с заданиями и алгоритмом выполнения этих заданий. Также, на столе у каждой группы находится образец воды, который необходимо исследовать по разным параметрам.

Алгоритм выполнения заданий для 1 группы

1. Определить визуально цвет и запах имеющегося образца воды.

Определение запаха. Берется 100 мл исследуемой воды в чистую колбу с широким горлом, закрывается пробкой, встряхивается. В открытом сосуде определяется обонянием характер и интенсивность запаха, руководствуясь 6-балльной шкалой.

Оценка интенсивности запаха воды

Запах воды не должен превышать 2 балла.

Оценка цветности воды

Цветность воды определяют следующим образом. В пробирку из бесцветного стекла наливаем 8-10 мл исследуемой воды и сравнивают с аналогичным столбиком дистиллированной воды. Цветность выражают в градусах по таблице.

Цветность питьевой воды не должна превышать 20 градусов.

2.С помощью цифровой лаборатории для проведения экологического мониторинга «Экологический патруль» определить рН имеющегося образца воды.

При проведении измерений необходимо соблюдать следующий порядок действий:

1. Включите ноутбук и с помощью ярлыка программы «Практикум» на рабочем столе запустите программу.

2. После запуска программы откроется окно, информирующее вас о том, что датчики не подключены. Во всплывающем окне нажмите «ОК».

3. С помощью USB-шнура, подключите цифровой датчик рН. Запустите процесс измерений.

4. Снимите защитный колпачок с нижней части измерителя. Опустите цифровой измеритель рН в стакан с водой на глубину 3 см.

5. Проводить измерения необходимо до того момента, как значения рН перестанут меняться до второго знака после запятой. На это потребуется от трех до пяти минут.

6. Для окончания измерений нажмите на кнопку «Остановить измерения».

7. Не забудьте после измерений промыть электрод дистиллированной водой, аккуратно промокнуть фильтровальной бумагой и надеть защитный колпачок.

8. Для экспорта данных нажмите кнопку «Экспортировать данные» в внешний файл. Выберете место для сохранения файла (например, создайте папку «исследование воды») и назовите файл так, чтобы было понятно какой параметр измерен, где и какого числа). Также можно сохранит график в виде рисунка или результаты в виде таблицы.

9. Сделайте соответствующие выводы (см. Приложение 1).

3.С помощью цифровой лаборатории для проведения экологического мониторинга «Экологический патруль» определить электропроводность имеющегося образца воды.

При проведении измерений необходимо соблюдать следующий порядок действий:

1. Включите ноутбук и с помощью ярлыка программы «Практикум» на рабочем столе запустите программу.

2. После запуска программы откроется окно, информирующее вас о том, что датчики не подключены. Во всплывающем окне нажмите «ОК».

3. С помощью USB-шнура, подключите цифровой датчик электропроводности. Запустите процесс измерений.

4. Опустите цифровой измеритель электропроводности в стакан с водой на глубину 3 см.

5. Проводить измерения необходимо в течении не менее двух минут.

6. Для окончания измерений нажмите на кнопку «Остановить измерения».

7. Для экспорта данных нажмите кнопку «Экспортировать данные» в внешний файл. Выберете место для сохранения файла (например, создайте папку «исследование воды») и назовите файл так, чтобы было понятно какой параметр измерен, где и какого числа). Также можно сохранит график в виде рисунка или результаты в виде таблицы.

8. Сделайте соответствующие выводы (см. Приложение 2).

Алгоритм выполнения заданий для 2 группы

1. С помощью цифровой лаборатории по экологии «Радуга» определить мутность имеющегося образца воды.

При проведении измерений необходимо соблюдать следующий порядок действий:

1. Включите ноутбук и с помощью ярлыка программы «Цифровая лаборатория» на рабочем столе запустите программу.

2. С помощью USB-шнура, подключите цифровой Р-датчик турбидиметр.

3. Поместите датчик в стакан с водопроводной водой и начните измерения, нажав экранную кнопку «СТАРТ». Помните, что для выхода на рабочий режим датчику потребуется некоторое время. Дождитесь установления стабильных показателей и проведите измерение мутности образца воды.

4. Обсудите полученные результаты, сделайте вывод о пригодности воды для поддержания жизни человека, растений и животных (см. Приложение 3).

2. С помощью цифровой лаборатории по экологии «Радуга» определить наличие солей в имеющемся образце воды.

1. Включите ноутбук и с помощью ярлыка программы «Цифровая лаборатория» на рабочем столе запустите программу.

2. С помощью USB-шнура, подключите цифровой «датчик концентрации хлорид-ионов».

3. Поместите датчик в стакан с водопроводной водой и начните измерения, нажав экранную кнопку «СТАРТ». Помните, что для выхода на рабочий режим датчику потребуется некоторое время. Дождитесь установления стабильных показателей и проведите измерение уровня концентрации хлорид-ионов в пробе воды.

4. Обсудите полученные результаты, сделайте вывод о пригодности воды для поддержания жизни водных животных, использования данной воды в качестве питья (см. Приложение 4).

3. С помощью цифровой лаборатории по экологии «Радуга» определить наличие кислорода в имеющемся образце воды.

1. Включите ноутбук и с помощью ярлыка программы «Цифровая лаборатория» на рабочем столе запустите программу.

2. С помощью USB-шнура, подключите цифровой «датчик содержания в воде растворенного кислорода».

3. Поместите датчик в стакан с водопроводной водой и начните измерения, нажав экранную кнопку «СТАРТ». Помните, что для выхода на рабочий режим датчику потребуется некоторое время. Дождитесь установления стабильных показателей и проведите измерение уровня содержания растворенного кислорода.

4. Обсудите полученные результаты, сделайте вывод о пригодности воды для поддержания жизни водных животных (см. Приложение 5).

3 этап «Обсуждение результатов»

Задачи 3 этапа: работа с полученным материалом, анализ,выводы. Оформлениерезультатов работы.

Оформляются карты у каждой группы. Выявляютсяаргументывпользуценностиизученнойпробы водыиеепригодностирастений, животных и человека.

4 этап «Подведение итогов»

Задачи4этапа:защитарезультатовнамини-конференции(отчитываются обегруппы).

Принятиеколлегиальногорешенияобиспользовании воды планеты «Торн».

Приложение 1

Активная реакция воды (рН). Активная реакция воды характеризуется показателем концентрации в ней водородных ионов (рН). При нейтральной реакции рН=7; при кислой реакции. рН<7, при щелочной реакции рН>7. Согласно ГОСТ 2874—73, значение рН должно быть в пределах 6,5—9,5. Для вод большинства природных источников значение рН не выходит из указанных пределов. Для правильной оценки качества воды необходимо знать значение рН воды источника в различные периоды года. 

Приложение 2

Показатели качества воды. Минерализация. Минерализация природных вод, определяющая их удельную электропроводность, изменяется в широких пределах. Большинство рек имеет минерализацию от нескольких десятков миллиграммов в литре до нескольких сотен. Их удельная электропроводность варьирует от 30 мкСм/см до 1500 мкСм/см.Многие производства, сельское хозяйство, предприятия питьевого водоснабжения предъявляют определенные требования к качеству вод, в частности, к минерализации, так как воды, содержащие большое количество солей, отрицательно влияют на растительные и животные организмы, технологию производства и качество продукции, засоление почв.

Удельная электропроводность питьевой воды может находится в широких пределах. Водопроводная вода, приятная на вкус, имеет электропроводность 0,3 …0,7 мСм/см .

Приложение 3

Мутность (турбидность) воды – визуальный органолептический показатель её безопасности и качества. Зависит от присутствия в ней тонкодисперсных взвешенных частиц, не обладающих способностью к полноценному растворению. Между понятиями «мутность» и «прозрачность» существует тесная взаимосвязь: чем выше первый показатель, тем ниже второй. Мутность воды обусловливается наличием в ней различного рода механических примесей, находящихся во взвешенном состоянии: частиц песка, глины, илистых частиц органического происхождения и др. Мутность обычно свойственна воде поверхностных источников и главным образом рек. От характера грунта дна и берегов рек и от скорости течения воды зависит степень вымывания частиц грунта, увлекаемых водой. В озерах и искусственных водохранилищах мутность, как правило, незначительна и обусловливается поступлением мутной воды из рек, питающих данные водоемы, а также поверхностных стоков с их берегов. В больших водоемах замутнение воды происходит в результате взмучивания осадков со дна при волнении в ветреную погоду. Мутность некоторых рек достигает весьма значительной величины (до нескольких тысяч мг/л).

Мутность питьевой воды нормируется в основном из-за того, что мутная вода защищает микроорганизмы при ультрафиолетовом обеззараживании и способствует росту бактерий, а также из эстетических соображений. ВОЗ мутность с точки зрения влияния на здоровье не нормирует, с точки зрения внешнего вида рекомендует мутность не выше 5 NTU, а с точки зрения обеззараживания – не выше 1 NTU.

Мутность воды можно определить с помощью датчика мутности воды (турбидиметра) цифровой лаборатории по экологии «Радуга». Мутность воды здесь измеряется в единицахFNU. Большинство единиц измерения легко пересчитываются одна в другую: 1 FNU = 1 NTU = 1 FTU = 1 EMФ.

Приложение 4

Содержание хлорид-ионов в воде.

Хлориды - соединения хлора с другими элементами. Хлориды обладают высокой растворимостью и поэтому присутствуют во всех природных водах в основном в виде кальциевых, натриевых и магниевых солей. Их попаданию в воду способствует вымывание поваренной соли и прочих хлористых соединений из пластов пород вулканического происхождения. Огромное число хлоридов содержится в морях и океанах. Посредством атмосферного круговорота воды, осадков и с подземными течениями соли попадают во все остальные водоёмы. Однако немало хлоридов поступает в воду с промышленными и хозяйственно-бытовыми стоками.

Чем вредны хлориды? Перенасыщенная хлоридами вода способна вызвать поражение слизистых оболочек, глаз, кожи и дыхательных путей. После употребления такой воды нарушается водно-солевой баланс и работа пищеварительного тракта, появляются отёки и склонность к заболеваниям мочеполовой системы. Избыток солей приводит к изменениям в кровеносных сосудах, перегружает работу сердца и почек, повышает артериальное давление и может заметно усугубить течение сердечно-сосудистых заболеваний.

Вода с повышенным содержанием хлоридов вредна не только для человека. Такой раствор негативно влияет на здоровье домашних и сельскохозяйственных животных, на рост и развитие аграрных культур и растений.

В быту и на производстве слишком солёная вода агрессивно воздействует на металлические поверхности, заметно увеличивая интенсивность их коррозии. От такой воды на поверхности нагревательных элементов со временем образуется накипь. Это снижает их теплопроводность, увеличивает расход энергии и приводит к необратимым поломкам оборудования.

По требованиям СанПин концентрация хлоридов в воде не должна превышать 350 мг/л. Чтобы определить их количество необходимо провести химический анализ воды. А для устранения избытка солей хлора используют фильтры на основе обратного осмоса, которые бывают бытового, коммерческого и промышленного назначения.

Приложение 5

Содержание растворенного в воде кислорода. Кислород постоянно присутствует в растворенном виде в поверхностных водах. Содержание растворенного кислорода (РК) в воде характеризует кислородный режим водоема и имеет важнейшее значение для оценки его экологического и санитарного состояния. Кислород должен содержаться в воде в достаточном количестве, обеспечивая условия для дыхания гидробионтов. Он также необходим для самоочищения водоемов, т.к. участвует в процессах окисления органических и других примесей, разложения отмерших организмов. Снижение концентрации РК свидетельствует об изменении биологических процессов в водоеме, о загрязнении водоема биохимическими интенсивно окисляющимися веществами (в первую очередь органическими).

Источниками поступления растворённого кислорода в поверхностные воды являются абсорбция его из атмосферы и продуцирование в результате фотосинтетической деятельности водных организмов. Кислород также поступает в водные объекты с дождевыми и снеговыми водами.

В природных водах концентрация растворённого кислорода может изменяться от 0 до 15 мг/дм³. В поверхностных водах массовая концентрация растворённого кислорода подвержена значительным сезонным и суточным колебаниям. В сильно загрязнённых органическими соединениями водных объектах, а также в конце длительного подлёдного периода может иметь место значительный дефицит кислорода. Уменьшение массовой концентрации растворённого кислорода до 2 мг/дм³ вызывает массовую гибель рыб и других гидробионтов.