Виртуальная экологическая тропа: проектирование и использование в естественно-научном образовании; 9-11 класс

Виртуальная экологическая тропа: проектирование и использование в естественно-научном образовании.

Александрова В.П. , к.б.н., учитель биологии ГБОУ СОШ № 930 г. Москвы,

Фоменко О. Г., учитель математики, директор ГБОУ СОШ № 930 г.Москвы,

Малютина И.С., учитель географии и экологии ГБОУ СОШ №930 г. Москвы.

В настоящее время в Москве наблюдается повышенный интерес к созданию и организации работы экологических троп. Очень популярна у москвичей тропа на «Воробьёвых горах», с участием школьников создана и работает тропа в «Измайлово», «Хамовниках» и т. д.

Но создать такую тропу не просто, так как это сопряжено с большими организационными и финансовыми трудностями, к тому же не всегда ООПТ и экологическая тропа расположена рядом со школой. Используя современные компьютерные технологии, творческий союз учителей, учащихся и родителей ГБОУ СОШ № 930 создали виртуальную модель экологической тропы «Прогулки по Тропарёво».

В работе использовался метод экологического моделирования. На основе современных компьютерных технологий можно создать виртуальную модель экологической тропы, изучить её, апробировать, просчитать целесообразность остановок и финансовые вложения, а затем уже поэтапно переносить все наработанные идеи в природную среду. И даже после создания реальной экологической тропы компьютерная модель « не умрёт», так как она может позволить организовать интересную экологическую работу в течение круглого года. К тому же использование виртуальной модели экологической тропы уменьшит рекреационную нагрузку на природную среду, и даст возможность детям подготовиться к выходу в природу, потому что, к сожалению, не все учащиеся привыкли бережно относиться к природному наследию города. Не секрет, что экологическая тропа на «Воробьёвых горах» ежегодно страдает от вандалов и хулиганов, а некоторые экологические тропы, созданные руками детей, попросту уничтожены.

На первом этапе авторы проекта ученики 11-го класса Серганов А. и Горбов П. вместе с руководителями сформулировали цели, задачи и рабочую гипотезу проекта.

Цели проекта:

1.Изучение и сохранение уникального природного объекта регионального значения.

2.Пропаганда природоохранных и краеведческих знаний с целью просвещения и экологического воспитания школьников и жителей района методом разработки и использования виртуальной модели экологической тропы «Прогулки по «Тропарёво».

Задачи проекта:

1.Изучение истории района «Теплый Стан» и становление ландшафтного заказника «Тропарёво» как ООПТ.

2.Изучение биоразнообразия ландшафтного заказника «Тропарёво».

3.Изучение рекреационной нагрузки на ландшафтный заказник «Тропарёво».

4.Разработка компьютерной модели экологической тропы в различных версиях.

5.Организация мероприятий по уборке и благоустройству территории заказника.

Рабочая гипотеза: Мы хотим создать занимательную и интересную компьютерную игру о родном крае, которая расскажет об истории, биоразнообразии и экологических проблемах «Тропарёво». И очень надеемся, что наша виртуальная экологическая тропа составит серьёзную конкуренцию «страшилкам», «догонялкам» и «убивалкам», которые заполонили компьютерные салоны и магазины. Её можно будет использовать для презентации, обучения в школах нашего региона, организации дистанционного обучения учащихся, в том числе и обучение школьников с ограниченными физическими возможностями.

В результате многолетней работы над проектом в режиме преемственности и сотрудничества авторов (с 2006 по 2011 г.г.) модель экологической тропы создана в нескольких версиях, различающихся по формам, методам и использованию в педагогической практике.

Все версии имеют единую структуру содержания, представленную следующими блоками:

1. Введение.

2. Рекреационная нагрузка.

3. Биоразнообразие .

4. Водоёмы. Их роль в экосистеме.

5. Памятники природы.

6. Памятники истории.

7. Биоиндикация.

8. Характеристика природной и городской среды.

9. Антропогенное воздействие.

10. Заключение.

Познакомимся поближе с некоторыми из версий. Видеофильм экологической тропы построен в форме прогулки по лесопарковой зоне Тропарёво и содержит видеофрагменты экскурсий, проводимых учащимися, фотографии, текст. Каждый структурный блок заканчивается вопросами для обсуждения. Общее время трансляции видеофильма составляет 25 минут, оставляя время учителю для вступительного слова и последующего обсуждения.

Скорость восприятия иллюстративной информации многократно превосходит скорость восприятия текста. Это связано с особенностями визуального восприятия информации человеком. Зрительные образы в виде природных или графических объёктов воспринимаются целиком и непосредственно заносятся в долговременную память без промежуточного преобразования в понятия, как это происходит с текстом. В целом использование таких видео-учебников позволяет не только наполнить курс экологии региональным содержанием, но и повысить уровень и скорость усвоение учебного материала.

Во вступлении авторы рассказывают о целях и задачах экскурсии, маршруте, плане работы, истории образования ландшафтного заказника «Тропарёво». Затем выбирают тропинку, по которой они пойдут и, сразу же обращают внимание на густую сеть протоптанных дорожек. В процессе дальнейшего рассказа авторами обсуждаются проблемы влияния уплотнения почвы на рост и развитие растений, жизнедеятельность почвенных беспозвоночных, соотношение процессов нитрификации и денитрификации.

Изучение биоразнообразия ландшафтного заказника «Тропарёво» строится не только на представлении фотографий, видеофрагментов и описаний живых организмов, но и прослушивании голосов птиц, показ фрагментов работы с определителями.

При характеристике водоёмов авторы подробно рассказывают и показывают пруды и реки «Тропарёво». Излюбленным местом отдыха для горожан является разместившийся в центре парка пруд. Он является искусственным сооружением, созданным в результате постройки дамбы в русле реки Очаковки, которая относится к малым рекам. Сейчас в Москве сохранилось 150 малых рек и ручьёв, а когда-то их насчитывалось несколько сотен. В обывательском представлении река – вместилище воды. Но если посмотреть с экологической точки зрения, она тесно связывает две экосистемы – водную и наземную. Во-первых, это водоём с его сложной жизнью, во-вторых – пойма или долина, рельеф, подземные воды, растительность, почвы. Получается система с обратными связями. По зелёному коридору реки Очаковка попадают в заповедник многие зверьки. Например, ондатра. Есть в пойме и горностай. Пока пойма сохраняется как экосистема, как среда обитания ондатры, норки, хорька, то такие переносчики многих болезней, как крысы, будут появляться только временно.

Уникальным памятником природы «Тропарёво» является Родник «Холодный» (Сергия Радонежского). Вода родника привлекает многих. Сюда люди едут издалека. Очередь за водой не прерывается ни на минуту. Люди, которые пьют воду из источника уже не первый год, утверждают, что вода лечебная. В очереди за живой водой они рассказывают немало прелюбопытных историй о врачевании водой из родника.

Родник «Холодный»

Никто не знает, когда появился родник. Однако существует предание, будто шести столетий тому назад в этих местах проходили Благодатный Воспитатель и Заступник Земли Русской Преподобный Сергий Радонежский. Начался сильный дождь, и он укрылся от него под могучим дубом. Вдруг раздался гром, сверкнула молния, она коснулась дерева, обуглила его и расщепила ствол до самого корня. Преподобный остался невредимым, а из расщепленного корня вырвался ключ. Он бьет и поныне. А легенда, передаваемая из уст в уста, тоже сохранились в памяти народной. Учащиеся школы ведут проектно-исследовательскую работу по мониторингу качества воды в роднике и состоянию окружающей среды, ухаживают за родником и территорией, прилегающей к нему.

Через Тропарёвский лесопарк в 1941 году проходил городской оборонительный рубеж. И, прогуливаясь по дорожкам парка можно увидеть конусообразные и прямоугольные ямы. Это следы траншей, разорвавшихся бомб и оснований блиндажей. И было бы несправедливо, если бы тема обороны Москвы не нашла своего отражения в видео версии экологической тропы «Прогулки по Тропарёво».

Вопросы биоиндикации рассматриваются на примере лихеноиндикации и альгоиндикации. Хочется отметить, что при подготовке материалов для экскурсий учащиеся использовали проекты, разработанные участниками школьного научного общества. Вот некоторые примеры:

«Родник холодный. История и современность» (Научные руководители: Александрова В.П., Гуревичева Н.Т., авторы: Рябова Елена, Костикова Анна).

• Лауреат XII Московской городской научно-практической конференции учащихся «Постижение истории» (2004г.);

• Диплом третьей степени на XII Всероссийской конференции туристко-краеведческого движения «Отечество» (2004г.);

«Использование биоиндикации в экологическом мониторинге и моделировании города будущего» (научный руководитель Александрова В.П., автор: Бурцева Мария).

• Золотая медаль и первое место на Окружной Олимпиаде экологических проектов (1999г.);

• Бронзовая медаль и третье место на Городской Олимпиаде экологических проектов (1999г.);

• Диплом первой степени в конкурсе «Шаг в будущее Москва» (2000г.).

«Тёплый Стан в жизни в творчестве Ф.И. Тютчева» (Научный руководитель Теплякова Н.П., автор Гайдукова О.);

• Диплом 1 степени городской конференции «Отечество» в рамках IX фестиваля «Юные таланты Московии»(2006 г);

Не прошли, конечно же, молодые исследователи мимо проблем антропогенного воздействия на ландшафтный заказник. Повторяя правила поведения в лесу, ребята показали примеры мусорных свалок, кострищ, эрозии почвы, появившейся по вине человека.

При определении характеристик природной и городской среды использованы видеофрагменты автомобильных дорог, новостроек, рынков, прилегающих к природному комплексу, а также видеофрагменты и звуки природы, иллюстрированные музыкой П.И. Чайковского «Времена года» и стихами Ф.И. Тютчева:

Не то, что мните вы, природа:

Не слепок, не бездушный лик -

В ней есть душа, в ней есть свобода,

В ней есть любовь, в ней есть язык...

В заключение видеорассказа авторы подвели итог, показав изменения, произошедшие в природе Подмосковья под воздействием человека с момента появления первых поселений до настоящего времени.

• - Площадь лесов и болот в Подмосковье сократилась с 98% до 40%; на их месте появились поля, луга, населённые пункты.

• - Произошло загрязнение атмосферы, вод и почв.

• - Многие реки обмелели, изменился их гидрорежим, снизился уровень грунтовых вод.

• - Изменилась структура экосистем: устойчивые и многовидовые сообщества первичных лесов сменились на маловидовые, подверженные резким колебаниям численности видов вторичные леса, поля, вырубки, города.

• - Исчезли некоторые виды животных и растений, в основном лесные и вводно-болотные; появились новые для Подмосковья виды, связанные с поселением людей (синантропные виды), полями, лугами.

В отличие от видеофильма мультимедийный тест «Пройди по экологической тропе» содержит вопросы и задания, давая возможность учителю оценить полученные знания. Вот некоторые из заданий:

Рекреационная нагрузка.

В почве «трудится» громадное количество бактерий, которые переводят свободный азот и азот органических соединений в минеральные формы, доступные для поглощения растениями. Этот процесс называется нитрификацией. Нитрифицирующие бактерии (Nitrosomonas europaea, Nitrobacter winogradskii и др.) являются аэробами. Поэтому рыхление почвы способствует минерализации азота и улучшению питания растений. Уплотнение же почвы вызывает обратный процесс – перевод азота из минеральной в газообразную форму, который протекает в анаэробных условиях (денитрификацию). Такое уплотнение ведёт не только к уменьшению количества кислорода в почве, но и потерю азота из-за преобладания процессов денитрификации.

Какая стадия в цепи превращений химических веществ соответствует процессу денитрификации:

1 2 3 4 5

N2 – NO – NO2 – HNO3 – KNO3 – N2

Ответ: 5.

Биоразнообразие экосистемы.

Какое из перечисленных растений раньше всех зацветает в Подмосковье?

1.Мать-и-мачеха.

2.Хохлатка плотная.

3.Ландыш майский.

4.Вероника дубравная.

5.Фиалка удивительная.

Ответ: 1.

За последнее тысячелетие с территории Подмосковья по вине человека исчезло 10 видов рыб, 13 видов птиц и 1 вид млекопитающих, многие виды находятся на грани исчезновения; в Красную книгу Московской области занесено более 700 видов растений, животных и грибов. Назовите основную причину исчезновения видов:

1. Загрязнение окружающей среды.

2. Увеличение прямого уничтожения.

3. Исчезновение и деградация естественных мест обитания.

4. Усиление фактора беспокойства.

Ответ: 3.

Красная книга Москвы, как и все другие, не ставит задачу принятия специальных мер по сохранению на территории города чуждых местной природе видов растений и животных, которые были интродуцированы сюда намеренно или случайно. Такая позиция в отношении чужеродных видов обусловлена тем, что их внедрение в состав местной флоры и фауны влечёт за собой нарушение естественных процессов функционирования и развития природных сообществ и может привести к их деградации. Наглядным примером может служить прочно обосновавшийся в Москве представитель кавказской флоры борщевик Сосновского, подавляющий естественную луговую растительность. Выберите вид рыб, интродуцированных в Москву и приносящий большой вред водным экосистемам города:

1. Лещ.

2. Окунь.

3. Ротан-головешка.

4. Плотва.

Ответ: 3.

Водоёмы. Их роль в экосистеме.

Совершая прогулки около водоёма в разные времена года, вы, наверное, заметили, что зимой вблизи водоёма теплее, а летом прохладнее. Почему? Летом, вода нагревается и забирает тепло из окружающей среды, вызывая охлаждение окружающего воздуха. Зимой же вода кристаллизуется (замерзает) и выделяет тепло.

Рассчитайте количество тепла поглощаемого из окружающей среды водоёмом, если количество воды в нём 1500 т, а вода нагрелась на 2 градуса.

Ответ: Q = cmt; (Q = 3 000 000 000 Дж ).

Памятники истории.

В какой период 1941 года произошёл перелом в битве за Москву.

1. Октябрь - декабрь.

2. Июнь - август

3. Февраль - март

4. Апрель - май

Ответ: 4.

Характеристика природной и городской среды.

Познакомьтесь с историческим фактом:

За проект высотного жилого комплекса в Сент-Луисе архитектор Миноури Яисаки получил в 1951 г. Премию Американского института архитектуры.

В 1972 г. 15 июля в 15 часов 32 минуты в Сент-Луисе (штат Миссури) этот огромный жилой комплекс из стекла и металла был снесен с лица земли как очаг преступности и причина распада социальных связей.

Найдите признаки агрессивной среды:

Здание Федерального резервного банка в Ричмонде (проект М. Яисаки)

1. извилистые формы и образы.

2. зелёный и голубой цвета.

3. часто повторяющиеся прямоугольные формы.

4. вид текущей воды.

Ответ: 3.

Антропогенное воздействие.

Какой вид антропогенного воздействия является наиболее разрушительным для экосистемы леса:

1. вытаптывание почвы.

2. замусоривание бытовыми отходами.

3. шум.

4. разведение костров.

5. вырубка деревьев.

Ответ: 5.

Версия Маршрут представляет собой реальный маршрут, определённый на карте с остановками для экскурсантов. Название остановки – это гиперссылка на информацию о месте пребывания виртуальных посетителей тропы и интересных фактах, представленных в виде текстов и фотографий. Работа над проектом продолжается, и сейчас учащиеся 5-6-х классов разрабатывают версию для мобильно телефона.

Результатом многолетней работы над этим проектом явилась не только разработка нескольких виртуальных версий экологической тропы «Прогулки по «Тропарёво», а, прежде всего, изучение краеведческой литературы, развитие у детей исследовательских навыков, умений находить и структурировать информацию, представлять и защищать свой проект, формирование готовности к природоохранной деятельности.

Литература.

1. П.Д. Алексеев, Н.М. Губарь. Тёплый Стан. Муниципальное образование в городе Москве. История и современность. М.,2006.

2. Л.С. Выготский. Психология развития человека. М.,2005.

3. Красная книга города Москвы. М.,2001.