Учебно-Материальное обеспечение
экологически ориентированного практикума и
учебно-исследовательской работы
в химическом образовании

Выступление на третьем Московском
педагогическом марафоне
учебных предметов 8 апреля 2004 г.

Сегодня мы говорим о создании в нашей стране уникального системного учебно-методического комплекса «Экологический практикум», позволяющего проводить разнообразные химико-экологические практические работы. Учебно-методический комплекс в целом и отдельные, входящие в его состав учебные изделия получили высокую оценку специалистов-педагогов – методистов, практиков и ученых. Комплекс «Экологический практикум» рекомендован к широкому применению в системе среднего образования ученым советом по проблемам естественно-научного образования Института содержания и методов обучения Российской академии образования (протокол № 3 от 29 марта 2004 г.). Учебное пособие «Экологический практикум» («Крисмас+», 2003 г.), включающее методический материал для учителя и карты-инструкции для учащихся, имеет гриф «Допущено Министерством образования Российской Федерации». Входящие в состав комплекса «Экологический практикум» учебные комплекты для оценки окружающей среды производства ЗАО «Крисмас+» сертифицированы в системе сертификации «УЧСЕРТ» при Российской академии образования и используются учителями биологии, экологии, химии, географии, а также ОБЖ и технологии для практических работ в соответствующих темах.
Существенно, что представляемый учебно-методический комплекс имеет высокий уровень межпредметной унификации. Такая особенность обусловлена единым технологическим подходом. Методики практической работы с оборудованием, входящим в состав учебно-методического комплекса, реализуются учащимися с 9–11-х классов и ранее на базе уже имеющихся у подростков знаний, умений и навыков. Школьники исследуют экологические проблемы разного масштаба и уровня, изучают окружающую нас среду и разрабатывают меры по ее улучшению или восстановлению. Получаемые знания, умения и навыки имеют универсальное, общечеловеческое применение и касаются каждого молодого человека, его образовательного маршрута и жизненного пути и здоровья.
Технические и методические решения, положенные в основу функционирования наших учебных изделий, предусматривают использование современных подходов к оценке состояния окружающей среды (воды, воздуха, почвы, продуктов питания) по приоритетным показателям, применение относительно простых методов и средств экспресс-оценки. Учтена возможность вариативного применения учебных изделий, а также их использования при различных способах организации учебного процесса, например по модульному принципу.
Оборудование и пособия нашего «Экологического практикума» соответствуют действующим документам – «Перечням учебного оборудования… для образовательных учреждений общего (полного) среднего образования» по биологии и химии, – утвержденным Министерством образования РФ в 2001 г. Оборудование обеспечивает реализацию целей и задач учебного процесса в соответствии с государственными образовательными стандартами и учебными программами по ряду базовых и профильных дисциплин. Существуют планы по дальнейшей корректировке всего комплекта «Перечней оснащения…» школьных естественно-научных кабинетов.
Широкую известность приобрели комплекты-лаборатории серии «Пчелка-У», «НКВ», «Растворенный кислород», «Комплект-практикум по экологии», тест-комплекты и др. Следует отметить, что в настоящее время поставки этого оборудования осуществляются в основном для удовлетворения потребностей учителей экологии. Вместе с тем реализуемые в этих комплектах методы являются химическими (точнее, химико-аналитическими) и позволяют исследовать химический состав воды, воздуха и почвенных вытяжек как в полевых условиях, так и в лабораториях (кабинетах, классах).
Традиционный химический анализ требует технологий, которые неприменимы в современной школе. По этой причине при создании комплектов для школьников специалистами ЗАО «Крисмас+» использованы полевые методы тестового, полуколичественного или количественного химического анализа. Такие методы достаточно надежны и рассчитаны на «неспециалистов» – школьников и учителей.
Оборудование для химико-экологического практикума – тест-системы, тест-комплекты, комплекты-лаборатории – содержит все необходимое для выполнения анализа воздушной среды, воды, почвенных вытяжек. В комплекты входят готовые к применению реактивы и растворы, средства их дозировки, емкости для отбора проб и проведения химического анализа, принадлежности и, конечно, контейнер, куда укладывается содержимое комплекта. Таким образом обеспечивается портативность и транспортабельность комплекта. В состав комплектов входит учебно-методическая литература и инструкции по применению (в некоторые комплекты – руководства по применению), выполненные на современном полиграфическом уровне с множеством иллюстраций, подробным и лаконичным изложением порядка выполнения операций.
Остановимся на оборудовании и пособиях, входящих в состав учебно-методического комплекса «Экологический практикум».

Класс-комплект-лаборатория «ЭХБ»
(«экология – химия – биология») для экологических
исследований воды, воздуха, почвы.

Комплект предназначен для лабораторного (фронтального) экологического практикума в средней школе по предметам естественно-научного цикла (химия, биология, экология, естествознание) на базе типового школьного кабинета. Он включает 36 опытов и практических работ по темам «Воздух», «Вода», «Почва», «Окружающая среда и здоровье». Применяется для общеобразовательного и естественно-научного (углубленного) профилей. Имеется модификация для малокомлектных школ.
Класс-комплект-лаборатория «ЭХБ» – лауреат международных выставок «Школа» и «Современная образовательная среда на рубеже ХХI века» (2001 и 2002 гг.), победитель конкурса изделий Межгосударственной ассоциации разработчиков и производителей учебной техники (МАРПУТ) (2002).

Состав класс-комплекта «ЭХБ»:

набор для учителя – 1 шт. (материалы и принадлежности, реактивы и растворы, тест-система – раздаточный материал для учащихся);
методическое руководство для учителя с комплектом карт-инструкций для обучающихся (экологический практикум);
наборы для учащихся – 14 шт. (посуда, принадлежности для работы, флаконы для реактивов и растворов, дидактический материал – карты-инструкции);
штатное оборудование для проведения некоторых опытов, которым оснащены школьные кабинеты химии, биологии, естествознания.
Сертификат № RU.ИОСО.00110.

Комплект-практикум экологический «КПЭ»

Комплект предназначен для углубленных практических работ и опытов (повышенный уровень) при демонстрационных работах, а также для работ в малых группах. Он содержит 11 модулей-комплектов для самостоятельного применения. Может эффективно дополнять комплект «ЭХБ».
Практические занятия проводятся на основе учебного издания «Экологический практикум» («Крисмас+», 2003 г.).
Комплект-практикум «КПЭ» ориентирован на учащихся 9–11-х классов общеобразовательных школ и учреждений дополнительного образования. Он охватывает предусмотренные «Экологическим практикумом» работы по следующим направлениям:

Комплект-практикум экологический «КПЭ»

оценка экологического состояния и загрязненности водных объектов (воды) с помощью тест-комплектов и тест-систем, определяемые компоненты – органолептические показатели, кислотность (рН), минеральный состав (сульфаты, карбонаты, гидрокарбонаты, хлориды), растворенный кислород, биогенные элементы (нитраты, нитриты), общая жесткость (кальций и магний), металлы (железо общее, хроматы, медь, калий и натрий), активный хлор и др.;
оценка экологического состояния и загрязненности воздушной среды, содержание в воздухе СО₂, SO₂, NO₂ (методом индикаторных трубок), анализ пыли, биоиндикация кислотных загрязнений воздуха;
оценка экологического состояния и загрязненности почвы, приготовление почвенных вытяжек, определение кислотности почвы (рН солевой вытяжки) и ее засоленности (содержание солей в водной вытяжке), определение механического состава почвы и др.;
моделирование химических загрязнений воздушной и водной сред и их экспресс-анализ с помощью индикаторных трубок и тест-систем;
оценка содержания нитратов в овощах, фруктах, соках, воде и др.
«КПЭ» представляет собой модульный комплект оборудования, предназначенный для оценки состояния окружающей среды по различным показателям качества воды, воздуха, почвы, продуктов питания.

комплект-лаборатория «Пчелка-У» с комплектом тест-систем;
тест-комплекты «рН», «Растворенный кислород – БПК», «Общая жесткость», «Карбонаты», «Сульфаты», «Хлориды», «Нитраты» и др. (всего 11 модулей).

Модульное использование комплекта-практикума в виде входящих в его состав тест-комплектов, тест-систем и индикаторных трубок создает благоприятные возможности для проведения экспедиционных работ, полевых и выездных практик. При использовании комплекта-практикума совместно с такими приборами, как микроскоп, шумомер, люксметр, радиодозиметр, психрометр и другие, школьники и студенты могут выполнять работы по комплексной экологической оценке состояния окружающей среды.
Сертификат № RU.ИОСО.П00199.

Комплекты-лаборатории серии «Пчелка-У»

Эти комплекты предназначены для комплексных учебных экологических исследований. Они содержат широкий круг средств экспресс-контроля объектов окружающей среды – воздуха, воды, почвы, продуктов питания. Рассчитаны на проведение практических работ и опытов ознакомительного (начального), среднего и повышенного уровней, в зависимости от модификации. Комплекты применяют при демонстрационных экспериментах, фронтальной работе в малых группах обучаемых, полевой практике. Компоненты комплектов можно применять по отдельным темам и при фронтальной работе в классах с нормальной наполняемостью.

Комплекты позволяют провести первичное экологическое обследование объектов окружающей среды и на практике ознакомить учащихся с современными методами такого обследования средствами экспресс-контроля.

Модификации.

· «Пчелка-У» (базовая модификация серии) – универсальный комплект, сочетающий наиболее широкий круг средств контроля окружающей среды. Комплект рассчитан на проведение практических работ ознакомительного (начального), среднего и повышенного уровней.
· «Пчелка-У/хим» – комплект, предназначенный для занятий химико-экологической направленности среднего и повышенного уровней.
· «Пчелка-У/почва» – комплект, предназначенный специально для оценки экологического состояния почвы.
Комплекты серии «Пчелка-У» могут применяться как самостоятельно, так и быть эффективным дополнением класс-комплект-лаборатории «ЭХБ» для экологических исследований воды, воздуха, почвы.
Состав комплектов серии «Пчелка-У» определяется следующими направлениями практических работ:
оценка содержания в воздухе химических веществ-загрязнителей (CO₂, SO₂, NO₂) с помощью индикаторных трубок и насоса-пробоотборника (все модификации);
оценка экологического состояния почвы по кислотности солевой вытяжки и солевому составу водной вытяжки (модификации «Пчелка-У/хим», «Пчелка-У/почва»);
определение основных показателей качества воды (модификация «Пчелка-У/хим»);
моделирование химических загрязнений в водах и экспресс-анализ загрязненности воды с помощью тест-систем;
оценка содержания нитратов в овощах, фруктах, соках и др.

Состав комплектов:

индикаторные трубки, экспресс-тест на пары аммиака, тесты для контроля загрязненности воды и водных вытяжек (модельных растворов), насос-пробоотборник воздуха НП-3М, мутномер и готовые к применению тест-растворы, химикаты и емкость для создания модельных воздушных смесей, принадлежности – ножницы, пинцет, вскрыватель и другие средства техники безопасности – очки, перчатки и др.

Учебно-методическое обеспечение. Комплекты снабжены следующей технической документацией и учебно-методической литературой:

руководством по применению, включающим рекомендации по учебному моделированию загрязнений воздушной среды и применению комплекта в ходе практических занятий по экологической оценке состояния окружающей среды (все модификации);
руководством по определению показателей качества воды полевыми методами (модификации «Пчелка-У/хим», «Пчелка-У/почва»);
руководством по определению экологического состояния почвы (модификация «Пчелка-У/почва»).
Сертификат № RU.ИОСО.П00198.

Комплекты-лаборатории серии «НКВ»
для определения показателей качества воды
полевыми методами

Комплекты-лаборатории серии «НКВ» предназначены для исследования качества воды и почвенных вытяжек по основным показателям (до 25 гидрохимических показателей) в полевых и лабораторных условиях. Они полностью автономны и применяются как в лабораторных, так и в полевых условиях. Имеются ранцевые модификации специально для экспедиционных условий, например для определения показателей качества воды полевыми методами при оценке экологического состояния водных объектов. Комплект позволяет выполнять анализ загрязненных природных вод, а также сточных вод и образцов почв.

При анализах количественно определяются:
массовая концентрация катионов – аммония, кальция, магния, натрия, суммы металлов;
массовая концентрация анионов – гидрокарбоната, карбоната, нитрита, нитрата, сульфата, хлорида, фторида;
водородный показатель (рН);
сухой остаток;
общая и карбонатная жесткость.
Соответствующие показатели определяются в почвенных вытяжках (водной, солевой).
Комплект также позволяет определять температуру и органолептические показатели анализируемых образцов воды (вытяжек). Комплект «НКВ» является оборудованием, желательным для оснащения любого кабинета химии, экологии, лаборатории окружающей среды и т.п.
Сертификат № RU.ИОСО.П00200.

Набор химико-экологической направленности
«Юный химик»

Набор незаменим для школьников 5–9-х классов, интересующихся естествознанием, химией, экологией и желающих заниматься постановкой опытов в школе и дома. Он будет полезен детям, вынужденным или желающим учиться экстерном, т.к. создает пропедевтическую основу для дальнейшего обучения.
Набор является модернизированным аналогом известного набора «Юный химик», выпускавшегося промышленностью СССР. При этом в наборе предусмотрены новые опыты, в том числе экологической направленности. В наборе учтены все современные эстетические и эргономические (антропометрические, физиологические, психологические) требования к средствам обучения, создано современное дидактическое обеспечение.

химическая посуда, лабораторные принадлежности, неопасные сухие химические реактивы и материалы для самостоятельного выполнения обучающимися 200 простых химических опытов, тест-система для определения нитратов в овощах, фруктах, зелени. К набору прилагается иллюстрированное пособие для школьников «Занимательные опыты с веществами вокруг нас» (руководство по использованию набора).
Рекомендовано Российской академией образования (решение Ученого совета по проблемам ЕНО ИОСО РАО, протокол № 7 от 29.10.2001 г.).

Учебное пособие «Экологический практикум»*
с комплектом карт-инструкций

Настоящее издание представляет собой методическое пособие по проведению экологического практикума в курсах химии, биологии, экологии средней общеобразовательной школы, лицеев и гимназий, учреждений начального и среднего профессионального образования. Практикум проводится по унифицированным методикам на учебно-материальной базе соответствующих школьных кабинетов и учебных лабораторий. Пособие включает 36 опытов и практических работ по темам «Воздух», «Вода», «Почва», «Окружающая среда и здоровье». Многие из описанных работ могут выполняться в полевых условиях с применением портативных тест-комплектов. Описания опытов и работ выполнены в виде карт-инструкций, иллюстрированных рисунками. В книге имеется обширный вспомогательный материал, включающий общие правила проведения практикума, описание оборудования и операций, проводимых с ним, информационно-справочный материал и др.
Пособие адресовано учителям, специалистам дополнительного среднего образования и системы повышения квалификации, преподавателям системы профессионального образования. Пособие рекомендуется также учащимся школ, лицеев, гимназий, учреждений дополнительного образования, начального и среднего профессионального образования.
Допущено Министерством образования Российской Федерации (письмо Минобразования
исх. № 13-58-290/77 от 05.03.2003 г.).

Серия практических руководств
(для учителей и учащихся)

Практические руководства предназначены для оценки состояния воды, воздуха, почвы, продуктов питания, биоты.
Оценка экологического состояния природно-антропогенного комплекса.
Руководство по определению показателей качества воды полевыми методами.
Оценка экологического состояния почвы. Практическое руководство.
Комплексная экологическая практика школьников и студентов. Программы, методики, оснащение.
Практическое руководство по оценке экологического состояния малых рек.
Мультимедийное пособие-путеводитель на компакт-диске для учителей и учащихся (ознакомление с оборудованием и учебными пособиями, быстрый выбор средств оснащения, изучение современных средств и методов оценки состояния окружающей среды в интерактивных формах, ознакомление с учебными изданиями).
Сертификаты № RU.ИОСО.П00032, RU.ИОСО.П00033, RU.ИОСО.П00034, RU.ИОСО.П00038.

Тест-комплекты для полевых анализов воды
и почвенных вытяжек

Тест-комплект – набор химических расходных материалов, принадлежностей и документации, отличающийся простотой в использовании и достаточный для выполнения количественных и полуколичественных анализов в полевых, а также в лабораторных и производственных условиях. Тест-комплекты предназначены для количественного или полуколичественного экспрессного определения концентрации компонентов в воде и почвенных вытяжках. Используемые при анализах методы соответствуют принятым в практике санитарно-химического контроля и обеспечивают достоверность результатов при простоте и минимальной продолжительности анализа.

Тест-комплекты для учебных экологических исследований

Тест-комплектами определяются: активный хлор, аммоний, железо, кальций, карбонаты и гидрокарбонаты, растворенные в воде кислород и углекислый газ, нитраты, нитриты, общая жесткость, окисляемость (перманганатная), ортофосфаты, рН (водородный показатель), сульфаты, хлориды, щелочность, кислотность и др.
Сертификаты № RU.ИОСО.П00028, RU.ИОСО.П00029, RU.ИОСО.П00030, RU.ИОСО.П00031.

Тест-системы

Тест-системы – наиболее простые средства сигнального или полуколичественного химического анализа. Они представляют собой товарную форму продукции с комплексом потребительских свойств, сочетающих максимальную экспрессность анализа, простоту применения, наглядность результата, доходчивость и лаконичность инструкции. Тест-системы применяются как самостоятельно, так и в составе более сложных портативных и лабораторных средств (тест-комплектов, комплектов-лабораторий, измерительных комплектов).

Тест-системы для анализа воды имеют гидрофильную тканевую или бумажную основу, содержащую сухую рецептуру. В большинстве тест-систем основа и рецептура защищены прозрачным полимерным покрытием. С помощью тест-систем можно выполнять полуколичественные анализы, а также качественные (индикационные) оценки, причем время анализа составляет не более 3–5 мин.
ЗАО «Крисмас+» выпускает тест-системы для определения рН, железа общего, железа(II) и железа(III) в соединениях, нитратов, сульфидов, а также солей меди(II), никеля, хрома и др. Особо следует отметить тест-систему «Нитрат-тест», позволяющую анализировать овощи и фрукты и оценивать содержание в них нитратов. Такая оценка является косвенной характеристикой условий выращивания и хранения продуктов.

Тест-системы комплектуются инструкцией, водозащитной контрольной цветной шкалой для полуколичественной оценки концентрации соответствующего компонента.

* * *

Подробнее информацию о технических и методических характеристиках изделий, входящих в состав учебно-методического комплекса «Экологический практикум», можно получить на интернет-сайте http://www.christmas-plus.ru либо запросив ее, связавшись с представителями фирмы «Крисмас+»:
191119, Санкт-Петербург, ул. Константина Заслонова, д. 6;
109316, Москва, Остаповский проезд, д. 13, стр. 1, офис 102.

А.Г.МУРАВЬЕВ,
зам. генерального директора
научно-производственного
объединения ЗАО «Крисмас+»,
канд. хим. наук;
Н.А.ОСАДЧАЯ,
ассистент-методист учебного центра
ЗАО «Крисмас+»
(Санкт-Петербург)