Элективный курс «Химия в сельском хозяйстве»

 

Н.В.Горбенко, ГОУ ДПО «Нижегородский институт образования»

 

Пояснительная записка

 

  

Данный элективный курс предназначен для учащихся 11 классов в рамках естественно-математического профиля и рассчитан на 68 часов учебного времени. Программой предусмотрено изучение теоретических вопросов, проведение практических, семинарских и зачетных занятий.

Этот курс нацелен на поддержку профильных общеобразовательных предметов, представленных в  естественно-математическом профиле, - химии и биологии, и способствует  определению общей направленности соответствующего профиля.

Основная цель разработки данного курса – приблизить содержание обучения химии к повседневным потребностям работников сельского хозяйства и всех сельских жителей, способствовать формированию у учащихся интереса не только к химии как учебному предмету, но и к научным основам сельского хозяйства, развития у них творческого отношения к любым видам деятельности, умения анализировать явления и процессы окружающей действительности с точки зрения естественных наук.

Кроме того, в последнее десятилетие была практически разрушена система подготовки школьников к сельскохозяйственному труду, и уже несколько поколений выпускников сельских школ не получают даже минимального объема знаний о сельском хозяйстве. Данный курс позволяет ознакомить школьников с основами сельскохозяйственных технологий, сформировать сельскохозяйственную грамотность как обязательный элемент функциональной грамотности выпускника сельской школы.

Функциональная грамотность выпускника сельской школы предполагает не только знание  технологий производства основных видов сельскохозяйственной  продукции, но и умение свободно ориентироваться в многообразии химических веществ, применяемых в современном сельском хозяйстве (удобрения, стимуляторы роста, пестициды, кормовые добавки, присадки к топливу и маслам), грамотно и эффективно пользоваться ими, не причиняя ущерба своему здоровью, окружающей среде и качеству производимой сельскохозяйственной продукции.

Программа предусматривает также раскрытие сущности химических процессов, связанных с питанием растений и кормлением животных, получением сельскохозяйственной продукции, ее хранением и переработкой, контролем качества, заготовкой кормов и подготовкой их к скармливанию и другим технологическим процессам сельскохозяйственного производства.

Знания, приобретенные учащимися в процессе изучения данного элективного курса, в последствии могут быть использованы при поступлении в сельскохозяйственные ВУЗы и способствовать развитию интереса к дальнейшей научной работе.

 

Основные задачи курса

 

·                   повторить, обобщить, закрепить основные теории, законы и понятия химии

·                   познакомить с предметом исследования биохимии, ее значением для сельского хозяйства; с важнейшими агрохимическими понятиями, с основами сельскохозяйственных технологий

·                   раскрыть сущность химических процессов, связанных с питанием растений и кормлением животных, получением сельскохозяйственной продукции, ее хранением и переработкой, контролем качества, заготовкой кормов и подготовкой их к скармливанию и другим технологическим процессам сельскохозяйственного производства

·                   сформировать умение свободно ориентироваться в многообразии химических веществ, применяемых в современном сельском хозяйстве (удобрения, стимуляторы роста, пестициды, кормовые добавки, присадки к топливу и маслам), грамотно и эффективно пользоваться ими, не причиняя ущерба своему здоровью, окружающей среде и качеству производимой сельскохозяйственной продукции.

·                   способствовать овладению умениями  наблюдать химические явления  и проводить химический эксперимент

·                   расширить познавательные интересы и интеллектуальные способности  школьников в процессе проведения химического эксперимента, самостоятельность приобретения знаний в соответствии с возникающими жизненными потребностями

·                   развивать у них  учебно-коммуникативные умения, а так же творческое отношение к любым видам деятельности, умение анализировать явления и процессы окружающей действительности с точки зрения естественных наук

·                   совершенствовать умения работы с литературой и средствами мультимедиа.

 

Требования к уровню подготовки выпускников

 

Требования к усвоению теоретического учебного материала.

Учащиеся должны знать:

·        основы биохимии как науки, изучающей химические процессы, протекающие в живых организмах,  важнейшие агрохимические понятия

·         иметь представление: о  сущности химических процессов, связанных с питанием растений и кормлением животных, получением сельскохозяйственной продукции, ее хранением и переработкой, контролем качества, заготовкой кормов, о веществах-загрязнителях и последствиях их действия на  живые организмы

На основе полученных теоретических знаний

·        уметь устанавливать причинно-следственные связи между хозяйственной деятельностью человека и последствиями, которые она за собой влечёт

·        ориентироваться в многообразии химических веществ, применяемых в современном сельском хозяйстве

·        грамотно и эффективно пользоваться ими, не причиняя ущерба своему здоровью, окружающей среде и качеству производимой сельскохозяйственной продукции.

·         прогнозировать и выдвигать гипотезы путей выхода из сложившихся экологических ситуаций.

 

Требования к выполнению химического эксперимента.

·        уметь грамотно проводить химические эксперименты

·         наблюдать, анализировать и обобщать полученные данные

·         знать правила техники безопасности при работе в химической лаборатории.

 

Требования к решению расчетных задач.

·        грамотно проанализировав текст задачи, предложить  различные варианты её решения

·         уметь решать расчётные комбинированные задачи различных типов и уровней сложности.

 

Содержание учебной программы

 

Тема 1. Основы биохимии растений. 12 часов. Понятие о биохимии как науке. Предмет исследования биохимии. Воздушное питание растений. Связь интенсивности фотосинтеза с условиями жизни растений. Пигменты растений (хлорофилл, каратиноиды).

Химия корневого питания растений. Механизм поглощения питательных веществ через корни, их передвижение по растению; закономерности накопления в отдельных органах. Влияние условий внешней среды и почвенных микроорганизмов  на поглощение питательных веществ растениями. Отношение растений к условиям питания в разные периоды роста.

 Химические процессы при дыхании растений и прорастании семян. Химия созревания и хранения продуктивных органов растений. Влияние на эти процессы внешних условий и управление ими.

Тема 2. Агрохимические свойства почвы. 8 часов. Поглотительная способность почвы. Почвенный поглощающий комплекс. Диссоциация воды и понятие о рН, рН почвенного раствора. Реакция почвенного раствора и буферная способность почвы.

Классификация почв по величине рН. Агрохимическая оценка плодородия почвы. Чтение данных анализа почвы. Агрохимические картограммы. Агрохимическая характеристика почв своего региона. Способы определения доз извести и удобрений по данным агрохимического анализа.

Практические работы.

1. Определение рН раствора водной и солевой вытяжки образцов почв школьного учебно-опытного участка, приусадебных участков.

Тема 3. Химия в технологиях животноводства. 9 часов. Основы биохимии сельскохозяйственных животных. Обмен веществ, его связь с продуктивностью животных. Химический состав тела животных. Химический состав кормов. Превращения питательных веществ в организме животных. Баланс азота и углерода. Влияние химического состава кормов на количество и качество продукции, получаемой от животных. Химический состав и биологическая ценность продукции животноводства.

Химические способы подготовки кормов к скармливанию. Расширение кормовой базы животноводства (химическая обработка отходов переработки древесины, получение белково-витаминных добавок, кормовых дрожжей). Химия рубцового пищеварения. Использование небелковых азотистых добавок.

Состав воздуха в животноводческих помещениях, его влияние на здоровье и продуктивность животных, способы определения. Химические способы улучшения микроклимата животноводческих помещений. Дезинфицирующие препараты в животноводстве, правила их применения.

Практические работы.

1.     Определение содержания каротина в силосе.

2.     Определение содержания крахмала в клубнях картофеля.

Тема 4. Химические средства защиты растений. 8 часов. Понятие о пестицидах. Классификация пестицидов. Неорганические пестициды. Органические пестициды. Химические свойства основных ядохимикатов. Сроки и продукты разложения, превращения в почве, водоемах; возможности накопления в продуктивных органах растений. Влияние на организм человека, ПДК. Правила использования с учетом требований охраны окружающей среды и здоровья человека. Пестициды и окружающая среда. Перспективы применения пестицидов.

Практические работы.

1. Приготовление медно-мыльного препарата для борьбы с мучнистой росой.

2. Обнаружение в почве хлорорганических пестицидов.

Тема 5. Химические процессы при эксплуатации сельскохозяйственной техники и автомобилей. 7 часов. Химические свойства основных горюче-смазочных материалов. Химия процесса их сгорания, состав и свойства продуктов сгорания, зависимость их от режима работы двигателя. Пути снижения токсичности выбросов.

Охлаждение жидкости, присадки к топливу и маслам, их влияние на работу двигателя.

Коррозия сельскохозяйственной техники и автомобилей. Химические процессы коррозии. Способы и средства защиты от коррозии.

Практические работы.

1. Определение примеси воды в бензине.

Тема 6. Химические процессы при хранении и переработке сельскохозяйственного сырья. 9 часов. Способы консервирования плодов и овощей. Химическая сущность процессов, протекающих при этом. Выбор способов консервирования в зависимости от химического состава консервируемого продукта. Влияние кислотности. Химические соединения  - консерванты. Ферментативные процессы. Использование молочнокислого брожения, химические процессы и условия их протекания. Спиртовое брожение.

Практические работы.

1. Полуколичественное содержание липидов в пищевых продуктах.

Тема 7. Химические основы получения экологически чистой сельскохозяйственной продукции и охраны окружающей среды. 15 часов. Природные токсиканты и загрязнители, попадающие в сельскохозяйственную продукцию из окружающей среды, их физиологическое действие, предельно допустимое содержание в пищевых продуктах, предотвращение попадания этих веществ в организм человека. Пути получения экологически чистой сельскохозяйственной продукции. Понятие о пищевой аллергии.

Сельское хозяйство и перерабатывающая промышленность как источники загрязнения окружающей среды. Основные виды загрязнений (удобрения, ядохимикаты, стоки животноводческих ферм), борьба с ними. Основные мероприятия по охране окружающей среды.

Практические работы.

1.     Определение нитратов в растениях.

 

Учебно-тематический план

 

Тема 1. Основы биохимии растений. 12 часов.

1.     1.Биохимия как наука.

2.     2.Химия воздушного питания растений.

3.     3.Связь интенсивности фотосинтеза с условиями жизни растений.

4.     4. Растительные пигменты (хлорофилл, каротины).

5.     5. Химия корневого  питания растений.

6.     6. отношение  растений к условиям питания в разные периоды роста.

7.     7. Химические процессы при дыхании растений.

8.     8. Химические процессы при прорастании семян.

9.     9. Ауксины – регуляторы роста растений.

10. 10. Химия созревания и хранения продуктивных органов растений.

11. 11. Влияние на эти процессы внешних условий и управление ими.

12.  12. Семинар по теме «Основы биохимии растений».

Тема 2. Агрохимические свойства почвы. 8 часов.

13. 1. Поглотительная способность почвы.

14.  2. Диссоциация воды и понятие о рН, рН почвенного раствора.

15.  3. Кислотность почвы.

16. 4. Классификация почв по величине рН.

17. 5. Практическая работа № 1. Определение рН раствора водной и солевой вытяжки образцов почв школьного учебно-опытного участка, приусадебных участков.

18.  6. Агрохимическая оценка плодородия почвы.

1.      7. Агрохимическая характеристика почв своего региона.

2.      8.Способы определения доз извести и удобрений по данным агрохимического анализа.

Тема 3. Химия в технологиях животноводства. 9 часов.

3.     1. Основы биохимии сельскохозяйственных животных.

4.      2. Химический состав кормов.

5.      3. Превращения питательных веществ в организме животных. Баланс азота и углерода.

6.      4.  Практическая работа №2. Определение содержания каротина в силосе.

7.      5.Практическая работа № 3. Определение содержания крахмала в клубнях картофеля.

8.      6. Химические способы подготовки кормов к скармливанию.

9.      7. Химия рубцового пищеварения.

10.  8. Химические способы улучшения микроклимата животноводческих помещений.

11.  9. Обобщение  знаний.

Тема 4. Химические средства защиты растений. 8 часов.

12. 1. Понятие о пестицидах.

13.  2. Классификация пестицидов.

14.  3. Неорганические пестициды.

15.  4.Практическая работа № 4. Приготовление медно-мыльного препарата для борьбы с мучнистой росой.

16.  5. Органические пестициды.

17. 6. Практическая работа №5. Обнаружение в почве хлорорганических пестицидов.

18.  7. Влияние пестицидов  на организм человека, ПДК.

19.  8. Конференция. Пестициды и окружающая среда. Перспективы применения пестицидов.

Тема 5. Химические процессы при эксплуатации сельскохозяйственной техники и автомобилей. 7 часов.

20. 1. Химические свойства основных горюче-смазочных материалов.

21.  2. Химия процесса их сгорания, состав и свойства продуктов сгорания, зависимость их от режима работы двигателя.

22.  3. Практическая работа № 6. Определение примеси воды в бензине.

23.  4. Присадки к топливу и маслам.

24.  5. Коррозия сельскохозяйственной техники и автомобилей.

25.  6. Способы и средства защиты от коррозии.

26.  7. Решение задач.

Тема 6. Химические процессы при хранении и переработке сельскохозяйственного сырья. 9 часов.

27. 1. Способы консервирования плодов и овощей.

28.  2. Химическая сущность процессов, протекающих при этом.

29.  3. Выбор способов консервирования в зависимости от химического состава консервируемого продукта.

30.  4. Практическая работа № 7. Полуколичественное содержание липидов в пищевых продуктах.

31.  5. Химические соединения  - консерванты.

32.  6. Решение задач.

33.  7. Использование молочнокислого брожения.

34.  8. Спиртовое брожение.

35.   9. Научно-практическая конференция.

Тема 7. Химические основы получения экологически чистой сельскохозяйственной продукции и охраны окружающей среды. 15 часов.

36. 1. Источники загрязнения сельскохозяйственной продукции.

37.  2. Природные токсиканты.

38.  3. Химические соединения, присутствие которых обусловлено применением удобрений и ядохимикатов.

39.  4. Понятие о пищевой аллергии.

40.  5. Нитраты – наиболее распространенные загрязнители сельскохозяйственной продукции.

41.  6. Практическая работа № 8. Определение нитратов в растениях.

42. 7. Получение  экологически чистой сельскохозяйственной продукции.

43. 8. Минеральные удобрения как источник загрязнения окружающей среды.

44.  9. Последствия попадания биогенных элементов в водоемы.

45.  10. Органические удобрения как источник загрязнения окружающей среды.

46.  11. Влияние  продуктов разложения навоза на состояние водной и воздушной среды.

47.  12. Экскурсия на животноводческий комплекс.

48.  13. Перерабатывающая промышленность как источник загрязнения окружающей среды.

49.  14. Решение задач с экологическим содержанием.

50. 15. Итоговое тестирование.

 

 

 

 

Формы контроля уровня достижений учащихся и критерии оценки

 

В данном курсе промежуточный контроль достижений является инструментом положительной мотивации и своевременной коррекции работы учащихся и учителя.

В качестве форм промежуточного контроля рекомендуется использовать рефераты, тестовые задания, комбинированные  расчетные задачи, творческие  и исследовательские работы, экспертные оценки педагогов по другим предметам.

 

 

Литература

 

1.     «Внеклассная работа по химии в сельской школе». М.: Просвещение, 1983.

2.     Дурновцева Т., Филинова И.П. «Нитраты и нитриты: методика определения сельскохозяйственной продукции».// Химия №27, 28. 2004.

3.     Пичугина Г.В. «Химия в технологиях сельского хозяйства. 8-11 классы». Методическое пособие. М.: ВЛАДОС, 2003.

4.     Пичугина Г.В. «Химия в технологиях сельского хозяйства. 8-11 классы». Учебное пособие для учащихся 8-11 классов общеобразовательных учреждений. М.: ВЛАДОС, 2003.