Get Adobe Flash player
Сайт Анатолия Владимировича Краснянского

Анатолий Владимирович Краснянский, кандидат химических наук, старший научный сотрудник Химического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова. Системный анализ "шедевра" западной педагогической мысли - группы заданий "Озон" международной программы PISA-2000. Дополнение: Обращение Анатолия Краснянского к гражданам России.

1.02.2009 1:03      Просмотров: 6464      Комментариев: 0      Категория: Системный анализ заданий программы PISA

 

Краснянский Анатолий Владимирович, кандидат химических наук,

 старший научный сотрудник Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова

 

  Системный анализ группы заданий  "Озон" международной программы PISA-2000

1. Введение

     В  2000 году  во многих странах мира, включая Россию, был проведен первый тур международного испытания PISA-2000  (Programme for International Student Assessment),  декларированная цель которого – исследование знаний и умений 15-летних школьников и их готовности к взрослой жизни. Эти испытания  организуют каждые три года по трем направлениям – математическая грамотность, естественнонаучная грамотность и грамотность чтения. Концепция и задачи разрабатываются по поручению и покровительством Организации экономического сотрудничества и развития   и пятью институтами,    занимающимися статистикой и оценками в образовании: двумя в США и по одному в Австралии, Нидерландах и Японии.  Страны, проводящие испытание, платят разработчикам.   В исследовании PISA-2000 участвовало 6700 учащихся из 250 образовательных учреждений 46 регионов России. Международный тест включал 37 групп заданий – вопросов по чтению (всего 141 вопрос), 16 групп заданий (задач) по математике (всего 32 вопроса), 14 групп заданий (задач) по естествознанию (всего 35 вопросов).  Каждый ученик должен был письменно за 2 часа ответить на 50 – 60 вопросов (зачем такая гонка? – А.К.) по чтению, математике и естествознанию. [1].    Отметим, что Россия по суммарным показателям естественнонаучной грамотности оказалась на 26–29-м месте среди 32 стран и обогнала только Бразилию, Люксембург и Мексику.   

   В исследовании PISA-2000 принимали участие В.М. Филиппов, В.А. Болотов, А.Ф. Киселев и др. (Министерство образования РФ); Ю.И. Дик, С.Е. Дюкова и др. (Институт общего среднего образования РАО); Г.С. Ковалева, Э.А. Красновский, Л.П. Краснокутская и др. (Центр оценки качества образования ИОСО РАО) – всего 21 человек; кроме того, в этой программе участвовали 46 региональных координаторов.

 Примеры задач PISA 2000 можно найти на сайте http//www.centeroko.ru/public.htm.  Там представлены всего две задачи   из  14 задач, которые использовались для определения «естественнонаучной грамотности» в России.   В данной статье проведен логический анализ и анализ научной информации одной из этих задач  – задачи «Озон». 

 

 

  2. Анализ задачи «Озон»  

     Задача «Озон» состоит из отрывка из статьи об озоновом слое и четырех вопросов.

 

 2.1. Прочитайте следующий отрывок из статьи об озоновом слое.

 

  «Атмосфера – океан воздуха и бесценный природный ресурс для поддержания жизни на Земле. К сожалению, человеческая деятельность, основанная на национальных и личных интересах, наносит вред этому общему ресурсу, что проявляется в истощении тонкого озонового слоя, который действует как защитный экран для жизни на Земле.  Молекулы озона состоят из трех атомов кислорода в отличие от молекул кислорода, которые состоят из двух атомов кислорода. Молекулы озона чрезвычайно редкие: их меньше, чем десять на каждый миллион молекул воздуха. Однако на протяжении почти миллиарда лет их присутствие в атмосфере играло решающую роль в сохранении жизни на Земле. В зависимости от того, где он находится, озон может или защищать, или наносить вред жизни на Земле. Озон в тропосфере (на высоте до 10 км над земной поверхностью) – это «плохой» озон, который может нанести вред тканям легких и растениям.  Но более 90 процентов озона, находящегося в стратосфере (на высоте от 10 до 40 км над земной поверхностью), является «хорошим» озоном, который, поглощая опасное ультрафиолетовое излучение Солнца, выполняет полезную работу. Без этого полезного озонового слоя люди были бы более подвержены заболеваниям, возникающим вследствие облучения ультрафиолетовыми лучами Солнца. В последние десятилетия количество озона уменьшилось. В 1974 году была высказана гипотеза, что причиной этого может быть фреон (CFCs).  До 1987 года научные исследования причинно-следственных связей не давали убедительных подтверждений о причастности фреонов к разрушению озона. Однако в сентябре 1987 года официальные представители разных стран встретились в Монреале (Канада) и договорились ввести строгие ограничения на использование фреонов CFCs».     

 

 

 

2.2.    Анализ отрывка из статьи об озоновом слое

  Анализ суждений № 1 и № 2.  Суждение  № 1:  «Однако на протяжении почти миллиарда лет их присутствие (присутствие молекул озона – А.К.)  в атмосфере играло решающую роль в сохранении жизни на Земле».  Слово «решающий» означает «главный», «важнейший» [2].  Из этого сложного суждения следует простое суждение: «Озоновый слой играет важнейшую роль в сохранении жизни на Земле», или:  «Без озонового  слоя невозможно сохранение жизни на Земле».  Суждение № 2: «Без этого полезного озонового слоя люди были бы более подвержены заболеваниям, возникающим вследствие облучения ультрафиолетовыми лучами Солнца». Из этого суждения следует: «Без озонового слоя жизнь на Земле сохранится, но увеличится число заболеваний».  Между суждениями № 1 и № 2 существует (в неявном виде) логическое противоречие. Это противоречие можно выразить в явном виде:  «Без озонового слоя жизнь невозможна»;  «Без озонового слоя жизнь возможна, только люди будут чаще болеть». Логическое противоречие – это логическая ошибка, связанная с нарушением закона противоречия и означающая, что в рассуждении допускаются в качестве истинных две отрицающие, исключающие друг друга мысли об одном и том же предмете, взятом в одно и то же время и в одном и том же отношении. Две такие мысли сразу вместе не могут быть истинными, и, следовательно, по крайней мере, одна из них непременно ложная.  

 Анализ суждений № 3,  № 4 и № 5.  Суждение № 3: «Атмосфера – океан воздуха и бесценный природный ресурс для поддержания жизни на Земле».  Суждение № 4:  «К сожалению, человеческая деятельность, основанная на национальных и личных интересах, наносит вред этому общему ресурсу, что проявляется в истощении тонкого озонового слоя, который действует как защитный экран для жизни на Земле».  Из этого сложного суждения следует простое суждение:  «Озоновый слой – тонкий слой».  Автор статьи утверждает, что озоновый слой – тонкий, причем из контекста следует, что речь идет об атмосфере.   Суждение № 5:  «Но более 90 процентов озона, находящегося в стратосфере (на высоте от 10 до 40 км над земной поверхностью), является «хорошим» озоном, который, поглощая опасное ультрафиолетовое излучение Солнца, выполняет полезную работу». Из этого суждения следует, что  озоновый слой  составляет 30 км (40 км – 10 км  = 30 км) – в три раза толще тропосферы.  Автор статьи сделал ошибку: «логическое противоречие». Это противоречие в явном виде  можно  сформулировать так: «Озоновый слой – тонкий слой атмосферы»; «Озоновый слой – толстый слой атмосферы (в три раза толще тропосферы)». По-видимому, автор статьи где-то услышал выражение «тонкий озоновый слой», но не выяснил происхождение этого выражения, –  как в русской пословице: «Слышал звон, но не понял, откуда он».  Расчеты показывают, что если бы можно было собрать весь распределенный по высоте озон в сферический слой на поверхности Земли, то толщина этого слоя при нормальных условиях (при давлении 101,3.103Па и температуре 273 К) составила бы всего 3 мм.      

 

   Анализ суждения № 4 и фрагмента вопроса № 4.   Суждение № 4:  «К сожалению, человеческая деятельность, основанная на национальных и личных интересах, наносит вред этому общему ресурсу, что проявляется в истощении тонкого озонового слоя, который действует как защитный экран для жизни на Земле». Из этого сложного суждения следует простое суждение: «Человеческая деятельность приводит к истощению озонового слоя». Фрагмент вопроса № 4: «На этой (Монреальской – А.К.) конференции    обсуждались многие вопросы, касающиеся возможного  истощения озонового слоя».  Из этого суждения следует: «Возможно, что происходит истощение озонового слоя».   Налицо логическое противоречие: «Озоновый слой истощается» (фрагмент статьи);  «Возможно, происходит истощение озонового слоя» (фрагмент вопроса № 4). Это противоречие лучше выразить так: «Истощение озонового слоя – это  факт»;   «Истощение озонового слоя – это не  факт, а предположение».

 Анализ суждения № 5. Суждение № 5:  «Но более 90 процентов озона, находящегося в стратосфере (на высоте от 10 до 40 км над земной поверхностью), является «хорошим» озоном». Это  суждение можно понять так: «Стратосфера содержит и «хороший» (более 90 %) и «плохой» (менее 10 %) озон. При таком понимании суждения возникает  вопрос: «Почему часть озона в стратосфере названа  «плохим»?  Это же суждение можно понять иначе: «В стратосфере находится более 90 %  атмосферного озона;  весь озон, имеющийся в стратосфере –  «хороший».  Вероятно, эту мысль и хотел выразить автор статьи.  В данном случае допущена логическая ошибка – «амфиболия», заключающаяся в том, что грамматическое выражение (совокупность нескольких слов) допускает его двоякое толкование.                  

 Анализ суждения № 6.  Суждение № 6: «Молекулы озона чрезвычайно редкие: их меньше, чем десять на каждый миллион молекул воздуха».  Из отрывка из статьи однозначно следует, что концентрация озона в различных слоях атмосферы неодинакова.  Однако  в статье указывается только одна концентрация озона (суждение № 6). Вопрос: «В каком слое атмосферы или в атмосфере в целом (средняя – А.К.)  концентрация озона меньше, чем десять на каждый миллион молекул воздуха?»   

 2.3. Анализ вопросов

 

 Краткая информация о логической характеристике вопросов.  Вопрос – это мысль, в которой выражается пожелание дополнить имеющуюся информацию с целью устранения или уменьшения познавательной неопределенности. В состав вопроса входит исходное знание (базис или предпосылка вопроса) и требование перехода от незнания (непонимания) к знанию (пониманию). По правильности постановки вопросы делятся на корректные (правильные) и некорректные (неправильные).  Корректный вопрос – это вопрос, предпосылкой которого является истинное и непротиворечивое знание. Некорректный вопрос основан на предпосылке ложного или противоречащего суждений, или суждения, смысл которого не определен. Различают два вида логически некорректных вопросов: тривиально некорректные и нетривиально некорректные.  Вопрос является тривиально некорректным (бессмысленным), если он выражается предложением, содержащим неясные (неопределенные) слова или словосочетания.  В процессе общения могут возникать ситуации, когда задаются вопросы, вообще-то являющиеся корректными, но воспринимаемые в качестве тривиально некорректных из-за того, что в их формулировках содержатся выражения, неизвестные данным лицам или данной аудитории или неправильно понимаемые. В таких случаях нужно или пояснить неизвестные или неправильно понимаемые выражения, или заменить известными.  Вопрос называется нетривиально некорректным, если его предпосылкой является ложное утверждение. На такой вопрос нельзя дать истинного ответа [3,4].  

 


Вопрос № 1. «В приведенном выше тексте ничего не говорится о том, как формируется озон в атмосфере. В действительности каждый день некоторое количество озона образуется, а некоторое исчезает. Способ образования  озона показывается с помощью следующего комикса (смешного рассказа в рисунках).


 

  Предположим, у вас есть дядюшка, который пытается понять, что изображено на рисунках. Однако он не получил в школе никакого естественнонаучного образования и не понимает объяснения автора рисунков. Он знает, что в атмосфере нет никаких маленьких человечков, но его интересует, что изображают маленькие человечки комикса, что означают эти странные надписи O2 и O3 и какой процесс представлен на рисунках. Он просит объяснить комикс. Предположим, что ваш дядюшка знает: что O – обозначение кислорода и что такое атомы и молекулы. Опишите для своего дяди, что показано на каждом рисунке комикса. В своем объяснении используйте слова «атомы» и «молекулы», так же, как они используются в отрывке из статьи (в оригинале указаны номера строк в статье – А.К.)».
Авторы дают пример правильного ответа: 1. Когда Солнце освещает молекулу O2, она делится на два атома. 2.Эти два атома затем соединяются с другой молекулой O2 .3. При соединении O и  O2 образуется O3 – озон.   (В данной статье не приводятся подробные замечания авторов задачи по поводу каждого элемента ответа).
   Анализ вопроса № 1.   Во-первых, дядюшка не получил никакого естественнонаучного образования, но знает,  что O – обозначение кислорода и что такое атомы и молекулы. Трудно представить, что такой дядюшка знает, а не просто слышал, что есть какие-то атомы и молекулы. Нельзя знать одно или два  понятия из химии, не зная химию и физику хотя бы в объеме 8-го класса российской школы. Если дядюшка знает, что O – обозначение атома кислорода, то он не может не  знать, что такое кислород. А если он знает,  что кислород – один из химических элементов, то, следовательно, он знает, что такое химический элемент. А если он знает,  что химический элемент – это вид атомов с одинаковым зарядом ядра, то он не может не знать, что такое ядро и заряд ядра – и так далее. Во-вторых, дядюшка знает, что O – обозначение кислорода и что такое молекулы, но не знает, что обозначает O2 и O3 В сущности, авторы задачи ставят перед учащимися очень трудную задачу: дядюшке, не имеющего никакого естественнонаучного образования, объяснить механизм фотохимической  реакции. Ведь объяснение предполагает понимание. В-третьих, непонятно, зачем вообще авторы задачи придумали малограмотного дядюшку. Посмотрите на пример правильного ответа.   В этом ответе нет ни одного признака, что он направлен к дядюшке, который «не получил в школе никакого естественнонаучного образования».  Этот ответ не что иное, как  вербальное изложение химических реакций.  Ничего в ответе не изменилось бы, если бы вопрос был сформулирован так: «Объясните (без использования химических уравнений), что показано на каждом рисунке комикса».  Преподавание химии немыслимо без использования  химических уравнений – знаковых моделей реакций.  Например, второй и третий пункт в примере ответа, который дают авторы, можно записать в виде одного уравнения:   O + O2 O3. Использование  химического языка, в данном случае использование знаковых моделей для передачи информации о химической реакции – это более высокий уровень знания, чем использование естественного языка.  В-четвертых, между вопросом и фрагментом статьи существует противоречие. В статье говорится о поглощении УФ света озоном, но ничего не говорится о поглощении УФ света кислородом. И, наоборот, на первом рисунке комикса показано действие света на  кислород, но не показано действие света на озон на третьей картинке. Солнце на втором и третьем рисунке пропало!  Очевидно, что если  в каком-то  слое атмосферы  кислород поглощает солнечный УФ свет, то в этом же слое и озон поглощает УФ свет.  
   Вопрос № 2.  "Озон также образуется во время грозы. Он создает типичный запах после грозы. В отрывке из статьи (в оригинале указаны номера строк – А.К.)  автор объясняет разницу между «плохим» и «хорошим» озоном. Используя термины, приведенные в статьи, ответьте на вопрос: каким является озон, образующийся во время грозы,  – «хорошим» или «плохим»?  Выберите ответ и объяснение, которое подтверждается текстом".

 

Ответ Плохой озон или хороший Объяснение
А Плохой Образуется при плохой погоде
B Плохой Образуется в тропосфере
C Хороший
Образуется в стратосфере
D Хороший
Хорошо пахнет

 


Правильный ответ, по мнению авторов задачи:   B«Плохой. Образуется в тропосфере».

 

   Анализ вопроса № 2.  Во-первых, в статье говорится об озоне, находящемся  в стратосфере и тропосфере, а в вопросе говорится об озоне, который образуется в стратосфере и тропосфере.  В данном случае совершено то, что называется в логике   «подменой понятий»:  понятие «озон, находящийся в том или ином слое атмосферы» заменено на понятие «озон, образующийся в том или ином слое атмосферы».  Наиболее интеллектуальные и внимательные школьники могли заметить подмену понятий и могли предположить, что «плохой» озон может образовываться в тропосфере, но, попадая в стратосферу, становиться «хорошим». И наоборот: озон из стратосферы может попадать в тропосферу. Конечно, специалисты знают, что среднее время жизни молекул озона в тропосфере невелико, а обмен воздуха между   тропосферой и стратосферой затруднен –  но школьники-то этого не знают! Как в этом случае выбрать «правильный» ответ? Следует также обратить внимание на то, что ошибка авторов задачи   могла вызвать трудности при ответе на вопрос именно у лучших учеников.  Во-вторых,   одно из суждений статьи (см. выше) можно  понять следующим образом: не весь озон, находящийся в стратосфере,  «хороший».  Но от школьников требуют однозначного ответа: или «плохой» в тропосфере, или «хороший» в стратосфере.  В-третьих.  Автор статьи пишет: «Озон в тропосфере (на высоте до 10 км над земной поверхностью) – это «плохой» озон, который может нанести вред тканям легких и растениям». Выражение «плохой» озон можно расшифровать  так:  «Озон в тропосфере наносит всему живому (и человеку в том числе) только вред». Это штамп, который  широко распространен в США и Западной Европе. Тот, который первый это придумал,  совершил логическую ошибку – «От сказанного в относительном смысле к сказанному безотносительно». Существо этой ошибки заключается в следующем: положение, являющееся верным при определенных условиях, приводится в качестве утверждения, годного при всех условиях, при всех обстоятельствах. Действительно, при концентрациях озона, значительно превышающих его предельно допустимые концентрации, он   наносит вред животным и растениям. При больших концентрациях – это очень сильный яд.  Опубликованы тысячи работ о его вредном действии на животных и растения при концентрациях, намного превышающих ПДК. Однако в настоящее время имеется очень мало информации о роли озона в тропосфере и биосфере (в состав биосферы входит часть тропосферы) при его средних концентрациях в приземном слое. При этих концентрациях в природе озон, как считают врачи,   положительно воздействует на иммунный потенциал, систему дыхания, состав крови и артериальное давление. Поэтому утверждение:  «Озон в тропосфере наносит всему живому (и человеку в том числе) только вред» в настоящее время является ложным суждением.   

   Вопрос № 3.  "В отрывке из статьи  (в оригинале указаны номера строк – А.К.) говорится: «Без этого полезного озонового слоя люди были бы более подвержены заболеваниям, возникающим вследствие облучения ультрафиолетовыми лучами Солнца». Назовите одно из этих заболеваний, указав, что именно оно поражает". 
   Ответ, который авторы задачи считают правильным: «Указывается на рак кожи или другие заболевания, связанные с солнечным облучением;  варианты правильных ответов: рак кожи и (или)  меланома и (или)  катаракта».
    Анализ вопроса № 3. Базис (предпосылка) этого вопроса содержит ложную информацию: «Без озонового слоя люди были бы более подвержены заболеваниям».   Истинное суждение: «Без озонового слоя все  живое погибло бы, и некому было бы болеть».
Вопрос № 4. В конце текста упоминается о международной конференции в Монреале. На этой конференции обсуждались многие вопросы, касающиеся возможного истощения озонового слоя. Два из этих вопросов приведены ниже в таблице. Могут ли научные исследования дать ответ на приведенные ниже вопросы? Обведите кружком «Да» или «Нет» в каждой строке.

 

 

Вопрос: Можно ли найти ответ с помощью научных исследований? (Вопрос 4.А.)
Могут ли сомнения ученых о влиянии фреонов на озоновый слой быть причиной пассивности властей? (Вопрос  № 4.1.) Ответ на вопрос (4.1. + 4А.):        Да/Нет
Чему была бы равна концентрация фреонов в атмосфере в 2002 году, если бы в атмосферу попало бы то же количество фреонов, что и сейчас? (Вопрос № 4.2.) Ответ на вопрос (4.2. +4А.):        Да/Нет


    Вопрос (4.1.+4.А.):  «Можно ли найти ответ с помощью научных исследований на вопрос: «Могут ли сомнения ученых о влиянии фреонов на озоновый слой быть причиной пассивности властей?» Анализ вопроса (4.1. + 4А.).  Вопрос 4.1.: «Могут ли сомнения ученых о влиянии фреонов на озоновый слой быть причиной пассивности властей?» Как указывают авторы задачи, этот вопрос обсуждался на Монреальской конференции. Участники конференции хорошо знали, что подразумевалось  под словосочетанием «пассивность властей», а именно – бездействие,   нежелание останавливать производство использующихся тогда фреонов  и выделять большие средства, необходимые для разработки новых хладоагентов  (не разрушающих озоновый слой) и новых холодильных агрегатов. В отличие от участников конференции, большинство учащихся не знали,  о  чем спорили ученые,  и что скрывается под выражением «пассивность властей».  Схему  рассуждений школьников, давших правильный ответ, можно представить в виде схемы: «Я не знаю, на чем основаны сомнения ученых, не знаю, в чем конкретно проявляется пассивность каких-то властей, но вопрос 4.1. мало похож на научный; следовательно,  на него нельзя найти ответ с помощью научных исследований».  Какая польза от такого вопроса и такого ответа? Что нового об естественнонаучной грамотности учащихся мы узнали?
   Вопрос (4.2. + 4.А.):  «Можно ли найти ответ с помощью научных исследований на вопрос: Чему была бы равна концентрация фреонов в атмосфере в 2002 году, если бы в атмосферу попало бы то же количество фреонов, что и сейчас?». Анализ вопроса (4.2. +4.А). Вопрос 4.2. вообще нельзя понять и, следовательно, он бессмысленный.  Возможно, это неточный перевод с английского. Попытаемся расшифровать вопрос 4.2. и сделать его не бессмысленным.  Предположим, что авторы под словом  «сейчас» подразумевали или «в 1987 году», или «до1987 года». Но в задаче  используется прошедшее время: «Чему была бы равна концентрация фреонов в 2002 году…».   Попытаемся перевести вопрос 4.2. с непонятного  языка на русский и предположим, что авторы имели в виду следующий вопрос:  «Чему будет равна концентрация фреонов в атмосфере в 2002 году, если  в атмосферу попадет  то же количество фреонов, что и до 1987 года?».  Однако и в таком виде вопрос 4.2. остается непонятным, поскольку неясно,  когда и какими порциями фреон будет поступать в атмосферу.
  Но даже если бы  вопрос (4.2. + 4.А.)  был правильным с точки зрения науки (и логики в том числе), то все равно этот  вопрос, направленный к школьникам, был бы логически некорректным. Почему?  Потому что он основан на ложной посылке, которую (возможно, не сознавая этого), учащиеся используют для выбора «правильного»  ответа: «Наука может ответить на любой научный  вопрос». Во-первых, наука не может ответить на любой вопрос, даже если он правильно сформулирован с точки зрения логики и относится к сфере науки. Во-вторых, школьники не могут отличить научный вопрос от наукообразного – научного только по виду или от псевдонаучного: для этого нужна высокая квалификация в области знания, к которой относится вопрос.  Возможная схема рассуждений школьников: «Я не понял вопрос 4.2., но он похож на научный.  Следовательно, на вопрос (4.2.+4А.) можно найти ответ с помощью научных исследований». Какая польза от такого вопроса и такого ответа? Что нового об естественнонаучной грамотности учащихся мы узнали?  Вопросы  типа (4.1. + 4А) и (4.2.+4А) приучают к поверхностному мышлению и создают дурную привычку   рассуждать о  предметах и явлениях, не разбираясь в них, и верить в правильность своих «умозаключений».   На вопрос (4.2.+4А) есть истинный ответ, который  не предусмотрели авторы задачи, и за который нужно было бы давать максимальный балл: «Я не понял вопрос 4.2. и поэтому отказываюсь отвечать на вопрос 4А». Это позиция ответственного за свои поступки человека.
   В исследовании PISA-2000 в естественнонаучную  грамотность включено  умение выявлять вопросы, на которые может ответить естествознание [1]  (см. также
сайт http://centeroko.ru.pisa/pisa_res.htm ). Однако выявлять или ставить такие вопросы могут только специалисты высокой квалификации. Ведь даже вопрос  (4.2.+4А), который, вероятно, авторы задачи считают эталоном научности, по сути, псевдонаучный вопрос, особенно с современной точки зрения. Очевидно, что тот ученый, который в 1987 году взялся рассчитать концентрацию фреона в атмосфере в 2002 году (через 15 лет!) на основе лишь одной, не доказанной до сих пор,  гипотезы,  не был, ответственным человеком. 

  Дополнение. Гипотеза  о решающем влиянии техногенного фреона на озоновый слой уже много лет подвергается критике, и для этого есть основания. Примеры: 1.  Установлено, что вулканы  являются источником фреонов; причем не исключено, что они выбрасывают в атмосферу гораздо больше фреонов, чем производится человечеством.  2. Фреоны нашли в пузырьках воздуха в антарктическом льду возрастом  две тысячи лет. Фреон CFCl3  был  обнаружен в воде, извлеченной в с глубины более 4 тысяч метров в экваториальной части Атлантического океана, у дна Алеутской впадины и на глубине 4500 м у берегов Антарктиды. Следовательно, фреоны были  в атмосфере и тогда,  когда техногенного фреона и в помине не было! 3. Показано, что кроме фреона, к разрушению озона могут приводить  фотохимические реакции с участием метана, водорода и оксидов азота.

3.    Заключение

         Как уже говорилось, корректный вопрос – это вопрос, предпосылкой которого является истинное и непротиворечивое знание.  Следовательно,  до постановки вопросов (проблем) необходимо провести  анализ всей имеющейся (доступной) информации о том или ином предмете или явлении. Это необходимо для того, чтобы выявить ложную, неточную и противоречивую информацию. Только после этого целесообразно формулировать вопросы. Авторы задачи «Озон» не провели анализ представленной в ней информации и своими ошибками наглядно доказали,    что ставить вопросы и конструировать ответы на основе неточной, ложной и противоречивой информации – это умножать ложное знание.
    Ответ должен опираться на закон достаточного основания, согласно которому всякая истинная мысль должна быть обоснована другими мыслями, истинность которых доказана. Российские учащиеся привыкли давать обоснованные ответы на логически корректные вопросы – и это, вероятно, основная причина низких баллов в испытаниях программы PISA-2000.
    О логически некорректных вопросах остроумно высказался немецкий философ И. Кант:  «Умение ставить разумные вопросы есть уже важный и необходимый  признак ума и проницательности. Если вопрос сам по себе бессмыслен и требует бесполезных ответов, то кроме стыда для спрашивающего, он имеет иногда тот недостаток, что побуждает неосторожного слушателя к нелепым ответам и создает смешное зрелище: один (по выражению древних) козла доит, а другой держит под ним решето» [4].  

 

4.    Выводы

 1. Задача «Озон» международной программы PISA-2000 содержит три  ошибки «логическое противоречие», одну ошибку  «подмена понятия» и одну ошибку «амфиболия».

 2. Три из четырех вопросов задачи «Озон» логически некорректны: базисы вопросов № 2 и № 3 содержат ложную  информацию;  базис  вопроса № 4 содержит неясное выражение (бессмысленный вопрос).

  3. Следствие из пунктов 1 и 2: Необходимо получить доступ ко всем задачам программы «PISA-2000» и провести системный анализ этих задач с целью выяснения вопроса: «Имеют ли какое-либо научное значение результаты исследований программы PISA-2000 по определению  естественнонаучной грамотности российских учащихся?» 

  4. Задача «Озон» может использоваться для определения логической и естественнонаучной грамотности школьников и студентов, обучающихся по естественнонаучным специальностям, в следующей формулировке: «Укажите и назовите логические ошибки, логически некорректные вопросы и неточную и ложную естественнонаучную информацию в задаче «Озон» международной программы PISA-2000».

  5. С целью повышения логической грамотности учащихся необходимо ввести логику в российские школы в качестве обязательной дисциплины, а также в высшие учебные заведения по специальностям, связанным с анализом и систематизацией большого объема информации.  

 

Литература

  1. Г.С.Ковалева, Э.А. Красновский и др. Основные результаты международного исследования образовательных достижений учащихся PISA-2000. Школьные технологии. 2003. №  5. С. 85-96.

2. С.И. Ожегов. Словарь русского языка. Издание 5-е, стереотипное. Москва. Государственное изд-во иностранных и национальных словарей. 1963.

3. Ю.В. Ивлев. Логика. Издание 3-е. Москва. «Проспект». 2004. 

4. И.Д.  Демидов, Б.И. Каверин. Логика.  Вопросы и ответы. Издание 2-е. Москва. «Юриспруденция». 2002.

  Первый вариант статьи  опубликован в журнале "Педагогические науки".   № 1.  2009. 

 Статья не закончена!

 

   Дополнение № 1.

  Комикс в задаче -  это проявление дурной моды. По сути, комикс противоречит здравому смыслу.   В комиксе Солнце злое, но оно злое для человечков, выдуманных составителями задачи, причем оно есть только на первой картинке. Луч злого Солнца разделяет парочку, и каждый человечек в слезах  бежит к другой парочке и объединяется с ней.   Эти человечки, объединившись по трое,  радуются.  Но они объединились по трое благодаря злому Солнцу. Где здравый смыл?  Солнце дает всему живому на Земле тепло, свет, пресную воду  и все другое, необходимое для жизни. Нельзя создавать образ злого Солнца - это противоречит действительности. Комикс находится также в противоречии с информацией, содержащейся в задаче.   Озоновый слой - необходимое условие для существования жизни на Земле. Но первой стадией в образовании озона является распад молекул кислорода под воздействием УФ-света. Почему же Солнце - злое? Солнце излучает губительный для жизни УФ-свет и оно же создает необходимый для жизни озоновый слой. 

 

   Остается предположить, что комикс придумали с одной целью - чтобы показать, что задача позволяет "демонстрировать коммуникативные умения" (см. на сайте задачу "Озон").

  Дополнение № 2.

Только что доказано, группа заданий "Озон" содержит  пять логических ошибок, а три из четырех вопросов логически некорректны. Напомню, что на логически некорректные вопросы нет истинных ответов; могут быть только "правильные" и "неправильные" ответы с точки зрения сочинителей вопросов. Эта задача и задача "Дневник Семмельвайса" - всего две опубликованные  из 14 задач, которые использовались для определения естественнонаучной грамотности российских учащихся. В статье "Системный анализ международной программы PISA. Часть 2" (см. сайт) установлено, что первый  вопрос группы заданий "Дневник Семмельвайса" содержит логическую ошибку  "подмена одного понятия другим" и основан на ложном суждении (логически некорректный вопрос). Я не знаю, какого качества остальные 12 задач, но думаю, что опубликованы были самые лучшие (по мнению составителей) задачи.  Напомню, что Россия по суммарным показателям естественнонаучной грамотности оказалась на 26-29 месте среди 32 стран и обогнала только Бразилию, Люксембург и Мексику. Анализ заданий "Озон" и "Дневник Семмельвайса" и другие пизовских заданий дает основания утверждать, что исследования программы PISA-2000 по определению естественнонаучной грамотности не имеют никакой научной ценности.

 

Дополнение 3

 

О логически некорректных вопросах остроумно высказался немецкий философ И. Кант:  «Умение ставить разумные вопросы есть уже важный и необходимый  признак ума и проницательности. Если вопрос сам по себе бессмыслен и требует бесполезных ответов, то кроме стыда для спрашивающего, он имеет иногда тот недостаток, что побуждает неосторожного слушателя к нелепым ответам и создает смешное зрелище: один (по выражению древних) козла доит, а другой держит под ним решето». 

Анализ  заданий международной программы PISA  позволяет уточнить выражение древних мудрецов  применительно к современности: «Одни козлов доят, других заставляют держать под козлами решето, и весь мир обсуждает результаты этого доения».   


 Дополнение № 4.  Я прошу  посетителей сайта сделать все возможное, чтобы добиться от властей публикации остальных 12 задач и установить, действительно ли наши школьники плохо знают естествознание, или они просто не смогли ответить на некорректные вопросы, на которые нет истинных ответов.  Это очень важно!  За  эти задачи ответственны три организации:   РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ ОБРАЗОВАНИЯ, ИНСТИТУТ ОБЩЕГО СРЕДНЕГО ОБРАЗОВАНИЯ, ЦЕНТР ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА ОБРАЗОВАНИЯ и составители заданий: к.п.н. Ковалева Г.С, к.п.н. Красновский Э.А, к.ф.-м.н. Краснокутская Л.П. и к.п.н.Краснянская К.А. Кроме того, в программе PISA-2000 участвовали В.М. Филиппов, В.А. Болотов, А.Ф. Киселев, Ю.И. Дик, С.Е. Дюкова и др. Эти задания , вероятно, были утверждены пятью зарубежными институтами, участвующими в программе PISA.

 

   Дополнение №  5.   Я прошу  посетителей сайта сделать все возможное, чтобы добиться от властей экспертизы 25 - 30 % задач программ PISA-2000, PISA-2003, PISA-2006 и PISA-2009, использующихся в России. Этого требует здравый смысл.  Это разрешает Конституция Российской Федерации: Статья 29. 4.: "Каждый имеет право свободно искать, получать, передавать, производить информацию любым законным способом. Перечень сведений, составляющих государственную тайну, определяется федеральным законом." Большая часть заданий программы PISA, использующихся в России, является секретной. Но на основании этих задач даются общие выводы относительно уровня образования в России. Эти выводы затрагивают коренные интересы  россиян.   Граждане России имеют право знать, на основании каких задач делаются выводы о состоянии российского образования!

 

   После экспертизы  задач можно будет ответить на вопрос: "Имеет ли какое-либо научное значение результаты проверки знаний и умений российских школьников по программам PISA?".  Ведь на основании результатов программы PISA часть нашей педагогической "элиты" собирается провести очередную модернизацию образования, то есть окончательно его разрушить.

Адрес Администрации Президента: Улица Ильинка, дом 23, 103132, Москва, Россия.

 

 Приложение 1

 

    Предисловие А.В. Краснянского. Читателю будет полезно прочитать очень интересный реферат Анастасии Борисенко. Она из тех способных  и толковых учащихся, которым очень трудно отвечать на логически некорректные вопросы международной программы PISA, но уверен, что именно такие, как Настя, будут определять будущее России. Очевидно также, что Ольга Николаевна Ястребова - хороший учитель, поскольку только   хорошие учителя могут  воспитать толковых учащихся.

   В реферате, к сожалению, есть ошибки. Но есть ошибка,  которую нельзя не назвать.  Эта ошибка - в названии реферата.  Существование озоновых дыр -   областей стратосферы с пониженной концентрацией озона (начиная с 30 %) - это не миф, а научный факт.  Наукообразными мифами можно называть малообоснованные гипотезы о причинах возникновения озоновых дыр. 

 

Озоновые дыры.

 

Правда или миф?

Код работы  02064

Автор:
Борисенко Анастасия, 10 класс, ГОУ СОШ № 1861

Руководитель:
 Ястребова Ольга Николаевна, учитель химии ГОУ СОШ № 1861

Москва
2007г

 

 

Содержание

1.    Введение
2.    Характеристика озона.
3.    Гипотеза № 1
4.    Гипотеза №2
5.    Гипотеза № 3.
6.    Гипотеза № 4
7.    Гипотеза № 5
8.    Гипотеза № 6
9.    Гипотеза № 7
10.    Гипотеза № 8
11.    Гипотеза № 9
12.    Гипотеза № 10
13.    Гипотеза № 11
14.    Гипотеза № 12
15.    Гипотеза № 13
16.    Экономическая сторона вопроса
17.    Вывод
18.    Список литературы



1. Введение
    Тема моей работы определилась на основании того, что я участвовала в чемпионате московских школ по дебатам « Зона риска». Тема одной игры, в которой участвовала наша команда, была « Вред озоновых дыр – это миф». Наша команда утверждала, что это действительно так. После игры, я  решила изучить эту проблему более подробно, рассмотреть все гипотезы

2. Характеристика озона

    Озон О3  - аллотропное видоизменение кислорода. Молекула озона отличается от обычной молекулы кислорода тем, что состоит не из двух, а из трех атомов кислорода, соединенных друг с другом. В переводе с греческого «озон» означает «пахнущий». Озон это неустойчивый газ голубого цвета с резким «металлическим запахом» (Д.И. Менделеев сравнивал его с запахом раков) в полтора раза тяжелее воздуха. Озон растворим в воде примерно в 10 раз лучше, чем кислород. При температуре  -112 оC озон конденсируется в тёмно синюю жидкость, а при -119 оC кристаллизуется. Твёрдый озон представляет собой сине-фиолетовые кристаллы.
    В природе озон образуется в верхних слоях атмосферы (на высоте 15-30 км) из кислорода под воздействием УФ- излучения Солнца, а также, при сварке, при работе электрических трансформаторов, ксероксов, при ударе молнии. Приятное ощущение свежести в лесу после грозы создаёт не сам озон, а продукты окисления им смолы и эфирных масел, содержащихся в хвое.
    Озон сильно ядовит. Предельно допустимая его концентрация в воздухе составляет 0,1 мкг/л. В атмосфере озон сконцентрирован в так называемом озоновом слое, на высоте стратосферы. Озоновый слой это озоносфера, озоновый экран – слой атмосферы, лежащий между 7-8 км над полюсами, 17-18 км на экваторе и 50 км (с наибольшей плотностью озона – О3 на высотах 20-22 км) над поверхностью планеты и отличающийся повышенной концентрацией молекул озона, отражающих жесткое ультрафиолетовое излучение, гибельное для живого. В этом слое происходит поглощение ультрафиолетовых лучей, испускаемых Солнцем, - иначе солнечная радиация могла бы нанести большой вред жизни на поверхности Земли. Поэтому любая угроза озоновому слою заслуживает самого серьезного отношения. Образование озона из кислорода воздуха имело принципиальное значение в эволюции биосферы, позволив живым организмам заселить сначала мелководья, а затем выйти на сушу.
    В 1985 году британские ученые, работавшие на Южном полюсе, обнаружили, что во время антарктической весны уровень озона в атмосфере там значительно ниже нормы. Наблюдения, в течении нескольких, лет показали, что ежегодно, в одно и то же время, количество озона уменьшалось - иногда в большей степени, иногда в меньшей. Подобные, но не столь ярко выраженные озоновые дыры появлялись также над Северным полюсом - во время арктической весны. Что же такое озоновая дыра? 
    Озоновая дыра – разрыв озоносферы (диаметром свыше 1000 км), возникший над Антарктидой и перемещающийся в населенные районы Австралии. Ясно, что если озоновый экран станет тоньше, то облучение растений и всего живого превысит норму, и начнутся неконтролируемые последствия.
 Что же  происходит в атмосфере?

3. Гипотеза № 1

   В последующие годы ученые выяснили, отчего появляется озоновая дыра. Когда солнце прячется и начинается долгая полярная ночь, происходит резкое падение температуры, и образуются высокие стратосферные облака, содержащие кристаллики льда. Появление этих кристалликов вызывает серию сложных химических реакций, приводящих к накоплению молекулярного хлора Cl2. Когда появляется солнце и начинается антарктическая весна, под действием ультрафиолетовых лучей происходит разрыв внутримолекулярных связей, и в атмосферу устремляется поток атомов хлора.
Cl2  —> Cl + Cl
Эти атомы выступают в роли катализаторов реакций, превращения озона в кислород, протекающих по следующей двойной схеме:
Cl + O3 —> ClO + O2
ClO + O —> Cl + O2
    В результате этих реакций молекулы озона O3 превращаются в молекулы кислорода O2, причем исходные атомы хлора остаются в свободном состоянии и снова участвуют в этом процессе. Каждая молекула хлора разрушает миллион молекул озона до того, как они удалятся из атмосферы под действием других химических реакций. Вследствие этой цепочки превращений озон начинает исчезать из атмосферы над Антарктидой, образуя озоновую дыру. Однако вскоре, с потеплением, антарктические вихри разрушаются, воздух, содержащий новый озон, устремляется в этот район, и дыра исчезает.
 
4. Гипотеза № 2

    Ученые Института гидродинамики СО РАН, Юрий Николаев и Павел Фомин, выдвинули свою гипотезу истончения озонового слоя, и создали модель, главную роль в которой играет не солнечное излучение, а горение водорода в атмосфере. По их мнению, высокоэнергетичная солнечная радиация раскалывает молекулярный кислород на атомарный, который, соединяясь вновь с молекулярным кислородом, и образует озон. А затем под воздействием умеренной радиации озон распадается на атомарный и молекулярный кислород. Они вновь соединяются и вновь образуют озон. Этот цикличный процесс "съедает" опасный ультрафиолет, губительный в больших дозах для всего живого. Отсюда следует, что чем выше уровень солнечной радиации, тем больше атомарного кислорода, а значит и озона больше. Поэтому в тропиках озонный слой должен быть куда мощнее, чем в зонах с умеренным климатом. Но в реальности все совсем наоборот. В своей математической модели ученые исключили солнечное излучение, а к системе обычно рассматриваемых химических реакций добавили две ранее никем не учитываемых. В результате первой реакции при горении водорода в термосфере образуется атомарный кислород, а вторая реакция - это гибель озона при взаимодействии с молекулярным водородом в стратосфере. Такова их точка зрения.
     Влияние этих реакций на поверхности земли ничтожно, но они могут представлять интерес на больших высотах, где давление на несколько порядков ниже. Если на высоте выше ста километров горение водорода способствует образованию озонного слоя, то ниже, в стратосфере, оно же является причиной гибели последнего. Ночами, полярными, горение водорода может стать решающим фактором в образовании озонного слоя. Исследования по этой гипотезе подтвердили, что при горении водорода озона выделяется ровно столько, сколько его присутствует в атмосфере. И если собрать весь озон, находящийся в столбе атмосферы от нижней до верхней границы, и опустить эти собранные молекулы на земную поверхность, то при нормальных температуре и давлении, толщина этого слоя составит всего 3 миллиметра. Но реальное количество озона зависит от времени года, от широты и долготы и многого другого.
    Откуда берется водород в атмосфере? Основные источники водорода - океаны, вулканы, лесные пожары, жизнедеятельность бактерий и животных, заболоченные местности, рисовые поля, а также сжигание топлива, автомобильные и промышленные выбросы. В таком случае становится понятным, почему долгоживущие озоновые дыры появляются в Антарктиде - там просто начисто отсутствуют источники водорода. То же относится и к другим малонаселенным районам с общим обледенением поверхности и к зонам вечной мерзлоты.
    В России состояние озонового слоя на сегодняшний день не вызывает никакой тревоги, хотя начиная с 1995 года, дефицит озона наблюдали надо всей территорией России. Зато проплешины появились в районе экватора, где раньше колебания не превышали и 6 процентов. В тропиках происходят иные процессы. В тропиках, где очень жарко, взаимодействие водорода с озоном приводит к существенному уменьшению толщины озонного слоя. Водород,  не только источник озона, но и главный его разрушитель, причем тем более интенсивный, чем выше температура воздуха у поверхности земли.
Такова точка зрения ученых. Они убеждены, что влиянием фреонов на озонный слой можно пренебречь, поскольку их концентрация в атмосфере на много порядков меньше, чем водорода.
    Эта гипотеза доказывает, что озоновые дыры всегда были и будут существовать, не нанося никакого вреда нашей планете.

5. Гипотеза № 3

    Многие ученые считают что, выбросы в атмосферу промышленных фреоновых газов, которые используются в холодильной промышленности, в кондиционерах, в аэрозольных баллончиках и разрушают озоновый слой, приводя к его истощению.  Капица указывает на то, что фреоны действительно могут наносить вред озоновому слою, но  они в гораздо больших количествах извергаются вулканами, чем человеком. Камчатские вулканы, вулканы Индонезии беспрерывно выбрасывают в атмосферу такие природные газы, как фреон-11, фреон-12, фреон-111.
     Озоновый слой реставрируется теми же солнечными лучами, которые его создали. Свет раскалывает молекулы кислорода, и этот процесс все время поддерживает количество озона в атмосфере. Разумеется, есть причины (и причины вполне естественные, а не искусственные), способствующие утончению озонового слоя, но ничего необратимого не происходит, и главное здесь - динамика, периодические колебательные движения. Об этом убедительно говорят спутниковые наблюдения. Дорогу сложным организмам проложили бактериальные формы, защищенные от ультрафиолета озоновым слоем. Впервые об озоновой дыре заговорили в 1957 году, во время так называемого международного геофизического года, когда английские ученые провели измерения количество озона над Антарктидой и обнаружили значительные колебания толщины озонового слоя. Действительно, в конце полярной зимы и в начале полярной весны количество озона сокращается на десяток, два десятка, а то, бывает, и три десятка процентов, но потом, по мере наступления полярного лета, количество озона увеличивается и снова выходит на прежнюю норму. То есть происходит колебательный процесс. Сейчас мы знаем, что в течение двух месяце наблюдается утончение слоя, и в эти месяцы возрастает количество ультрафиолетового света, вредного для всего живого, потому что этот свет уничтожает бактериальную форму существования, а ведь жизнь на суше стала возможной 800 миллионов лет назад, во время палеозоя, только благодаря появлению озонового слоя. Возник же озоновый слой в результате облучения солнцем народившейся атмосферы. Постепенно он стал щитом, оберегающим поверхность континентов, и жизнь из океана вышла на сушу

6.  Гипотеза № 4

    О том, что решение проблемы с озоновыми дырами не может быть однозначным, свидетельствует и высказанная недавно на страницах журнала «New Scientist» точка зрения ряда американских ученых. Они утверждают, что затягивание поврежденных участков озонового слоя - чем сейчас пытаются заниматься ученые многих стран мира - приведет к блокированию ультрафиолетовых лучей, необходимых для образования гидроксила - натурального очистителя, который нейтрализует большинство токсичных веществ.
    А уменьшение уровня гидроксила может привести к тому, что астма станет основной причиной смертности среди молодежи, Япония будет страдать от критического загрязнения воздуха, а на российских землях будет неурожай. В качестве подтверждения прямой связи между количеством гидроксила в атмосфере и ультрафиолетовым излучением американские исследователи приводят тот факт, что гидроксил почти полностью отсутствует над полюсами (где, в свою очередь, присутствуют озоновые дыры), тогда как в теплом тропическом воздухе наблюдается его высокая концентрация.
    По мнению редактора журнала «New Scientist» Джерми Вебба, в настоящее время человечество стоит перед дилеммой: залатать озоновую дыру и задыхаться в смоге или оставить озоновый слой поврежденным и тем самым позволить гидроксилу очистить атмосферу. К сожалению, оба пути несут для жителей нашей планеты определенную опасность.
    И еще об одном, на этот раз бытовом, мифе, связанном с озоновыми дырами.
Так, дождливое лето 2000 года некоторые «спецы» из народа объясняют следующим образом: «"Озоновая дыра" — чего ж вы хотите!».
    В действительности же к дождям озоновая дыра отношения не имеет. Озон, как уже отмечалось выше, находится на высоте 19—35 километров, тогда как дождевые облака располагаются намного ниже.

7. Гипотеза № 5

     «Нас убеждают, что озоновый слой толщиной всего в 4 миллиметра поглощает огромную солнечную энергию. Однако, как оказалось, надежных экспериментальных подтверждений нет, но предположим, что это так. Куда же тратится вся энергия, если слой не нагревается, не разрушается? Выходит, не выполняется закон сохранения энергии? И почему именно озон «глотает» весь ультрафиолет, а кислород, которого в 10 тысяч раз больше, ведет себя как сторонний наблюдатель? Так вот, оказывается, что именно кислород поглощает почти весь ультрафиолет, энергия которого идет на разрушение газа. В результате чего и возникает озон. Становится понятно появление весной над Арктикой, а осенью над Антарктикой озоновых дыр. Просто в эти сезоны полюса Земли находятся как бы в "тени" планеты, и атмосфера практически не подвергается воздействию ультрафиолета Солнца. Нет энергии для возникновения из кислорода озона".
В том, что надежных доказательств разрушительного действия фреона нет, с российским ученым Николаем Чугуновым солидарны и другие ученые, в частности Сергей Капица. Он говорит, что действительно в конце полярной зимы и в начале полярной весны количество озона сокращается на десяток, два десятка, а то, бывает, и три десятка процентов, но потом, по мере наступления полярного лета, количество озона увеличивается и снова выходит на прежнюю норму. То есть происходит колебательный процесс. Утверждать, что за последние десятилетия озоновый щит планеты в целом стал тоньше, нельзя.

8. Гипотеза № 6


     Однако не все так просто: недавно группа Владивостокских и Московских ученых совершила экспедицию в районы Северного Ледовитого и Тихого океанов. Измеряя величину таяния вечной мерзлоты, ученые пришли к интересному выводу: "озоновые дыры" создаются газами, возникающими в результате таяния льдов. Они поднимаются и разрушают озоновый слой над Арктикой и Антарктидой. Так что не в одних только аэрозолях дело...

9. Гипотеза № 7.

    По мнению автора гипотезы разрушения озона, озоноразрушающие вещества это долгоживущие, весьма устойчивые вещества, которые  поднимаются с поверхности Земли и попадают в стратосферу, где по воздействием ультрафиолетового излучения Солнца отщепляют атом хлора, реагирующий с молекулой озона, превращая ее в кислород, не защищающий атмосферу от жесткого космического излучения. Поскольку срок жизни этих веществ в атмосфере достигает 75, 111 и даже 380 лет, то за это время только один атом хлора, как показывают расчеты, способен превратить в кислород до 100 тыс. молекул озона. По сравнению с хлором следующий по активности разрушитель озона – оксиды азота – почти безопасен: одна молекула оксида азота разлагает в среднем всего 10 молекул озона. Опасность оксидов азота в том, что их содержание в воздухе намного выше, чем хлора. Озон могут разрушать и другие вещества: оксид углерода(II), водород, оксид серы(IV) - но они связывают озон в отношении 1:1 и, по сравнению с хлором и оксидами азота, могут считаться безвредными.
    Ещё одно озоноразрушающие вещество - это нитрозилхлорид также вносит свой вклад в исчезновение озона. Поскольку хлорнитрат фотохимически относительно устойчиво, только высокостоящее солнце может расщепить эту молекулу  на разрушающие озон радикалы – монооксид азота и хлор:

NOCl --> NO + Cl

   Это происходит поздней весной,  когда солнце снова появляется над полярными районами и растапливает ледяные стратосферные облака. Если нитрозилхлорид из полярных районов переносится в умеренные широты, то он и там превращает озон в кислород.
Кроме того, полагали, что накопление фторхлоруглеводородов может сопровождаться так называемым парниковым эффектом, подобный тому,  который оказывает углекислый газ.
    К озоноразрушающим веществам относят фторхлорсодержащие углеводороды (ФХУ), водородсодержащие (ВФХУ), бромфторуглеводороды (галоны), а также такие хлорорганические растворители, как 1,1,1-трихлорэтан и тетрахлорметан; сюда же относится и бромметан.
Соединения, в молекулах которых содержатся и атомы водорода, и двойная связь, например CHCl=CCl2 , относительно нестабильны и распадаются уже в нижних слоях атмосферы.
Способность вещества разрушать озоновый слой принято характеризировать их озоноразрушающим потенциалом (ОРП), за основу для расчета которого берут время жизни вещества в атмосфере: чем больше значение ОРП, тем опаснее это вещество для озонового слоя (за 1,0 принят ОРП фтортрихлорметан – фреона-11).

10. Гипотеза № 8
 
    Еще одним из антропогенных факторов разрушения озонового слоя являются выбросы сверхзвуковых самолетов и космических аппаратов. Впервые гипотезу о значительном воздействии выхлопных газов авиационных двигателей на атмосферу была высказана в 1971 г. американским химиком Г. Джонстоном. Он предположил, что оксиды азота, содержащиеся в выбросах большого количества сверхзвуковых транспортных самолетов могут вызвать уменьшение содержания озона в атмосфере. Это было подтверждено исследованиями последних лет. В частности, в нижней стратосфере (на высотах 20-35 км), где располагается зона полетов сверхзвуковой авиации, озон действительно разрушается в результате увеличения концентрации оксидов азота. Тем более что в конце 20 века объем пассажирских перевозок в мире ежегодно возрастал на 5 %, и, следовательно, увеличивались выбросы продуктов сгорания в атмосферу на 3,5-4,5 %. Такие темпы роста ожидаются и в первые десятилетия 21 века. Подсчитано, что двигатель сверхзвукового самолета производит около 50 г оксидов азота на 1 кг использованного топлива. В продуктах сгорания авиационных двигателей, кроме оксидов азота и углерода, содержится значительное количество азотной кислоты, сернистых соединений и частиц сажи, также оказывающих разрушительное воздействие на озоновый слой. Положение усугубляется еще и тем, что сверхзвуковые самолеты движутся на высотах, где концентрация стратосферного озона максимальна.
    Помимо сверхзвуковых самолетов, оказывающих негативное воздействие на озоновый слой нашей планеты, имеют существенное значение космические аппараты (сейчас в мире более 400 действующих спутников). Установлено, что в продуктах выбросов жидкостных («Протон», Россия) и твердотопливных («Шаттл», США) спутников содержится хлор, разрушающий стратосферный озон. Так, один запуск американского космического корабля типа «Шаттл» приводит к гашению 10 млн. т озона. Ракета «Энергия» при 12-залповом пуске через 24 дня уменьшает содержание озона да 7 % в пределах вертикального столба атмосферы (диаметром 550 км). Поэтому в США интенсивно ведутся разработки нового экологически чистого ракетного топлива, в состав которого входит перекись водорода (H2O2) и спирт (катализатор), в результате распада первого компонента на воду и атомарный кислород выделяется энергия.
Итак, приведенные данные показывают, что с каждым годом увеличивается количество антропогенных факторов (фреоны, метилбромид, сверхзвуковые самолеты, космические аппараты и др.), способствующих разрушению озонового слоя Земли. Однако одновременно имеются интересные дополнения и к естественным причинам, способствующим истощению слоя озона и возникновению озоновых дыр в околополярных пространствах.

11. Гипотеза № 9

    В 1995 г. ученые химики Шервуд Роуланд и Марио Молина из Калифорнийского университета в Беркли (США) и Поль Крутцен из Германии были удостоены Нобелевской премии за научную гипотезу, выдвинутую ими еще два десятилетия назад – в 1974г. Ученые сделали открытие в области химии атмосферы, в частности процессов образования и разрушения» озонового слоя». Они пришли к выводу, что под действием солнечных лучей синтетические углеводороды (ХФУ, галлоны и др.) разлагаются с выделением атомарного хлора, брома, разрушающего озон в атмосфере.
    Фреоны (хлорфторуглероды) – высоколетучие, химически инертные у земной поверхности вещества (синтезированы в 1930-ых гг.), с 1960-ых гг. стали широко применяться в качестве хладагентов (холодильники, кондиционеры, рефрижераторы), пенообразователей аэрозолей и др. Фреоны, поднимаясь в верхние слоя атмосферы, подвергаются фотохимическому разложению, образуют окись хлора, интенсивно разрушающую озон. Продолжительность пребывания фреонов в атмосфере составляет в среднем 50-200 лет. В настоящее время в мире производится более 1,4 млн. т фреонов, в том числе на страны ЕЭС приходится 40 %, США — 35 %, Японию – 12 % и Россию – 8 %.
    Другая группа химических веществ, разрушающих озоновый слой, имеет название галоны, включающие фтор, хлор и йод, причем во многих странах они используются в качестве пожаротушения.
В России максимум производства озоноразрушающих веществ (ОРВ) приходится на 1990г. – 197,5 тыс. т, причем 59 % из них использованы внутри страны. А уже в 1996 г. этот показатель составил 32,4 % (или 15,4 тыс. т).
    Подсчитано, что разовая заправка всего парка действующего в нашей стране холодильного оборудования, требует 30-35 тыс. т фреонов.
Разрушению озона в стратосфере помимо ХФУ и галлонов способствуют и другие химические соединения, такие как тетрахлорметан, метилхлорформ, метилбромид и др. Причем особую опасность представляет метилбромид, который в атмосфере разрушает озона в 60 раз больше, чем хлорсодержащие фреоны. В последние годы промышленно развитые страны стали широко применять метилбромид в сельском хозяйстве для борьбы с почвенными нематодами. При обработке овощей и плодов (Испания, Греция, Италия), в составе средств пожаротушения, добавок к средствам дезинфекции и др. Ежегодно увеличивается производство метилбромида на 5-6 %, причем более 80 % дают страны ЕЭС, США. Это токсичное химическое вещество не только существенно разрушает озоновый слой, но и является весьма вредным для здоровья человека (мутагенное и канцерогенное воздействие). Так, в Нидерландах запретили использование метилбромида из-за отравления людей питьевой водой, в которую этот компонент попал по сточным трубам.

12. Гипотеза № 10

Горение водорода - ясная причина и многих других интересных физических явлений в атмосфере. Известно, что зависимость температуры воздуха от высоты носит немонотонный характер. На небольших высотах, в тропосфере, температура падает с высотой. Выше, в стратосфере, она наоборот, растет. Еще выше, в мезосфере, температура воздуха снова уменьшается, достигая своего минимума на высоте порядка восьмидесяти километров в так называемой мезопаузе. Выше мезопаузы, в термосфере, начинается быстрый рост температуры. Уже на высотах около ста пятидесяти километров атмосфера нагрета до температуры порядка тысячи градусов! Возникает вопрос: что является причиной нагрева воздуха в термосфере? Традиционно в качестве главного фактора существования термосферы рассматривалось поглощение атмосферой солнечного излучения. Однако расчеты показывают, что солнечная радиация не может нагреть воздух до столь высоких температур. Из наших расчетов следует, что нагрев воздуха в термосфере обеспечивается за счет тепловыделения при сгорании водорода.
 К числу интересных атмосферных явлений относятся так называемые серебристые облака. Появляются они на высотах мезопаузы, то есть много выше других облаков (кучевых, перистых и т.п.). Днем они невидимы, но в сумерках могут быть хорошо различимы в лучах заходящего Солнца. Возникают они нерегулярно, в основном в средних широтах. До сих пор не было однозначного ответа на причины их появления. Существующие теории в качестве таких причин рассматривали корпускулярные околоземные потоки или перенос воды из нижних слоев атмосферы и не могли удовлетворительно описать рассматриваемое явление. Ученые считают, что и серебристые облака - следствие горения водорода в верхних слоях атмосферы, порождающего поток водяного пара сверху вниз. Такое объяснение наличия воды в мезосфере - принципиально новое. Конденсация водяного пара происходит при флуктуационных понижениях температуры в мезопаузе, причем, как показали наши расчеты, количества водяного пара достаточно для появления видимых в сумерках серебристых облаков.
 Пока это лишь гипотезы, хотя и подкрепленные математическими оценками. Чтобы их доказать, нужны время и средства для детального численного анализа.

13. Гипотеза № 11

    Из наблюдений профессора Бекмана И.Н.(Химический факультет МГУ) во время экспедиции на вулкан Мутновский. «В Петропавловске, когда грузили вахтовку, я обратил внимание на листы стекла, завернутые в рогожу. Зачем их тащить в горы? Тем более - по таким дорогам. Все перебьем и сами порежемся. Когда прибыли на Дачное, я понял, в чем дело. По склонам горы лепятся вагончики. По виду - это цистерны, но в них устроены комнатки со стеклами. Стекла были абсолютно матовыми, сквозь них не то что пейзажа, света божьего не видать. Вставили новые. Так вот, когда я через месяц уезжал, и они стали матовыми.
Как известно, стекло разъедает фтористый водород. Какова же должна быть концентрация фторидов в атмосфере долины (дышать на Дачном, кстати, нечем), чтобы достигнуть такого эффективного травления? Мои оценки показывают, что только вулкан Мутновский выделяет в атмосферу Земли фторидов, в десять миллионов раз больше, чем человечество наработало фтора (да и других галогенов) за всю свою историю. А сколько таких вулканов?»
    Бекман считает, что фреоны (аэрозоли, хладагенты и др.) никакого отношения к истощению озонового слоя не имеют. Более того – галоген содержащие вещества также невиновны. Слой атмосферного озона миллионы лет изменяется как по толщине, так и по сплошности, завися от изменений общего состояния атмосферы. Наблюдения за озоном только начались. Профессор считает что, все само собой восстановится. В озоновом слое происходит поглощение ультрафиолетовых лучей, испускаемых Солнцем, - иначе солнечная радиация могла бы нанести большой вред жизни на поверхности Земли. Но озон является газом, который отрицательно воздействует на все живое. Это тяжелый газ - он стелется вдоль поверхности земли, образуя так называемый пригрунтовый слой озона. Будучи намного более сильным окислителем, чем кислород, он "сжигает" все на своем пути. Образуется он практически при работе любого электрического устройства (ксерокса, например) и транспортного средства. Для городов озон является типичным токсином. «С ним бороться надо, а не лелеять из-за мифических дырок!» - считает профессор. С этой целью была даже организована специальная общеевропейская Программа для школьников по пригрунтовому озону. Всем учащимся рассылали пакетики семян табака. Те выращивали растения в горшочках и выставляли их на подоконниках. Через некоторое время на листьях табака появлялись пятна. Любой школьник мог их сосчитать - число пятен пропорционально концентрации озона в атмосфере. Просто и надежно. Данные школьник пересылал в Норвегию. Совокупность результатов обрабатывали на компьютере и составляли общую карту распространения озона по Европе. Имея такие карты за несколько лет, можно было проследить динамику изменения озонового слоя. 


14. Гипотеза № 12


    Сотрудник геологического факультета МГУ Владимир Сывороткин считает, что источники веществ, разрушающих озон, надо искать не в технологических производствах, а непосредственно в природе. Ведь помимо фреонов существует множество других озоноразрушающих веществ, в первую очередь водород и метан. А недра Земли из всех газов как раз сильнее всего обогащены водородом. Главным каналом, по которому газы выходят в атмосферу, являются рифтовые зоны – грандиозные расколы литосферы. Максимальная озоновая дыра находится над Антарктидой, а именно там и сближаются все глубинные разломы.
    По модели Сывороткина, надо искать озоновые дыры над областями литосферных разломов. На территории России самая западная из них совпадает с местоположением Беломоро-Балтийской системы разломов (которая повлияла на теплую погоду осени в Европе в 2004 и 2005 годах). Также существуют и дают о себе знать Уральско-Каспийская, Байкальско-Мирнинская и Индигиро-Сахалинская системы разломов. Огромное количество озоноразрушающих газов выделяется также во время извержений вулканов. Так что на деле все намного проще – не человечество разрушает озон, а сама Земля благодаря своей активной геологической деятельности.
    Ученый считает, что человеку не справиться с задачей устранения озоновых дыр. Здесь все решает наша планета. Наблюдаемое в последние десятилетия уменьшение концентрации озона можно связать только с повышением геоактивности Земли. Единственное, что может сделать наука, это прогнозировать и предупреждать население об образовании озоновых дыр в различных областях

15. Гипотеза № 13


    В последние годы ученые разных стран с изумлением отмечают новое и действительно опасное явление: у поверхности земли концентрация природного озона заметно увеличивается. А вот его-то действие на организм изучено очень хорошо: озон в два счета разрушает органы дыхания. Не случайно его относят к наивысшему классу опасных веществ. Если концентрирование природного озона продолжится, именно он, а не озон стратосферы, может стать для человечества проблемой номер один.
    Все более или менее серьезные и не ангажированные ученые, изучив колоссальный массив данных, пришли в последнее время к двум основополагающим выводам. Первый: нет никаких убедительных доказательств того, что фреоны или продукты их разложения сокращают озоновый слой. Это фундаментальное обобщение подтвердили авторитетнейший международный симпозиум, который прошел в сентябре 1996 года в Италии, и прошлогодняя сессия Отделения океанологии, физики атмосферы и географии РАН. Второй вывод не столь утешителен: за последние десять лет озоновый слой над планетой стал тоньше на 2 -- 3%. Причем истончается он не над экватором, а вблизи полюсов. Правда, как раз над умеренными широтами озоновый слой намного толще, чем над тропиками. Кроме того, солнечные лучи падают на нас под большим углом и потому не обжигают. Ученые утверждают, что даже через тысячу лет россияне не будут получать ультрафиолета столько, сколько его получают сейчас жители Южной Америки или Франции.


16.  Экономическая сторона вопроса

    В общем, скорее всего "озоновая истерия" действительно была спровоцирована несколькими крупными западными компаниями. Между прочим, американские исследователи Р.Мадуро и Р.Шауэрхаммер считают, что запрет на применение фреонов будет стоить жизни 20-40 миллионам человек ежегодно, потому что их заменители, изобретенные "Дюпоном", крайне вредны для здоровья. И, кроме того, это "высосет из мировой экономики от 3 до 5 триллионов долларов к 2005 году.
Итак, миф об угрозе озоновых дыр не только до полусмерти напугал обывателей, но и принес вполне реальные блага его авторам: в декабре 1995 года Молина и Роуленд были удостоены Нобелевской премии, американская фирма "Дюпон" и компании, производящие якобы безопасные "холодильники нового типа", получили колоссальную прибыль.
     Фирмы, пытающиеся выбросить на рынок не содержащие фтор аэрозоли (дорогие и мало эффективные они не пользовались спросом), первыми сообразили, что пришел их час и можно озолотиться. Так кто виноват? Разумеется фтор- или хлорсодержащие хладоны - фреоны. Галогены ведь реагируют с озоном, разрушая его. Ну, значит они и виноваты в истощении озонового слоя. Нужно не только сократить производство применение в быту фторсодержащих веществ, но и вообще прекратить. Средства массовой информации с энтузиазмом подхватили идею. Тем более - хорошо заплатили конкуренты, выпускающие хладоны без галогенов.
Естественно, что, несмотря на уверения современных ученых о том, что колебания уровня озона обусловлены процессами в системе Земля – Солнце и человек влиять на них не может, байка о фреонах и их пагубном воздействии на озоновый слой будет по-прежнему внедряться в умы пугливых граждан.
Многие ученые по-прежнему продолжают считать, что разговоры об "озоновых дырах" - буря в чашке воды, затеянная несколькими крупными западными компаниями, во главе которых стоит знаменитый "Дюпон". Вся эта история сильно смахивает на околонаучную экономическую игру, победители которой захватили монополию, а проигравшие были вынуждены полностью сменить производство.
     Во всем мире уже затрачено около ста миллиардов долларов только на то, чтобы не дать озоновому слою прохудиться окончательно. Но несмотря на это, расчеты ученых показывают, что озоновый слой будет восстановлен только через пару веков, и не раньше, потому что фреоны, выброшенные в атмосферу, живут десятки лет
Смена фреонов приносит громадные доходы крупным химическим компаниям, которые выпускают так называемые более здоровые фреоны. Смена холодильников и кондиционеров в США в прошлом году обошлась потребителю в 220 млрд. долларов.
     В тех случаях, когда общепринятая научная теория оказывается для кого-то очень выгодна (а она, несомненно, выгодна западным химическим концернам и, в первую очередь, корпорации Дюпонов, получающей фантастические прибыли — смена холодильников и кондиционеров в США в 2000 году обошлась потребителю в 220 миллиардов долларов — а также многим научным центрам), то возникают сомнения в ее достоверности. Тем более, что ряд ученых  уже много лет обращает внимание на то, что все теории глобального потепления и озоновых дыр научно необоснованны и являются, по сути, антинаучными. 17 тысяч американских ученых подписали петицию, обращенную к правительству США, в которой выражена тревога по поводу международных соглашений в Киото в 1997 году. По их мнению, именно эти соглашения (а не мифические «глобальное потепление» и «озоновые дыры») представляют собой подлинную угрозу человечеству и тяжелый удар по его будущему.) Ученые считают эту теорию околонаучным мифом.  К тому же, как недавно было установлено, озоновые дыры стали затягиваться, и это не может быть объяснено природоохранной деятельностью.
     Но опять же, большинство ученых придерживается теории, которая утверждает,  что деятельность человека привела к истончению озонного слоя. Подозревать их всех в том, что они куплены Дюпонами, конечно же, не стоит. Тем более, что они приводят достаточно веские доказательства. Вот мнение доктора физико-математических наук, профессора, заведующего лабораторией Института энергетических проблем химической физики Российской Академии Наук и члена Межведомственной комиссии по охране озонового слоя Игоря Ларина: «Если считать, что фреоны ни при чем, то это действительно ничего не даст. Но роль фреонов однозначно установлена. У противников этой истины ничего нет за душой. Никаких сколько-нибудь веских аргументов.
   В настоящее время разрабатываются различные мероприятия по восстановлению озоносферы.
   Чтобы начать глобальное восстановление нужно уменьшить доступ в атмосферу всех веществ, которые  очень быстро уничтожают озон и долго там хранятся.
Для восстановления озонового слоя сначала предполагалось создать несколько наземных озоновых фабрик и на грузовых самолетах «забрасывать» озон в верхние слои атмосферы. Однако этот проект (вероятно, он был первым) не осуществлен.
Иной  путь предлагает российский консорциум «интерозон»: производить озон непосредственно в атмосфере. Уже в ближайшее время совместно с немецкой фирмой «Даза» планируется поднять на высоту 15 км аэростаты с инфракрасными лазерами, с помощью которых получать озон из двухатомного кислорода.
Если этот эксперимент окажется удачным, в дальнейшем предполагается использовать опыт российской орбитальной станции «Мир» и создать на высоте 400 км несколько космических платформ с источниками энергии и лазерами. Лучи лазеров будут направлены в центральную часть озонового слоя и станут постоянно подпитывать его. Источником энергии могут быть солнечные батареи. Космонавты на этих платформах потребуются лишь для периодических осмотров и ремонтов.
Осуществится ли грандиозный мировой проект, покажет время.

17. Вывод


    Итак, существуют разные научные мнения. Часть специалистов считает, что вины человека в образовании и расширении этих самых озоновых дыр нет. Или, во всяком случае, она ничтожна мала. Озоновые дыры существовали над нами и тогда, когда первобытные охотники или древние греки даже не подозревали об их наличии. Для вредного воздействия на озоновый слой вполне достаточно испарений Мирового океана, вулканических выбросов и других природных явлений. Но некоторые ученые полагают, что, если не возникновение, то разрастание озоновых дыр происходит под влиянием поступающих в атмосферу продуктов неполного сгорания топлива сверхзвуковых самолетов и космических ракет, а также применения землянами различных аэрозолей и газов типа фреона, используемого в холодильниках.
    Кто из специалистов прав — пока не ясно. Думается, что преувеличение опасности тут так же вредно, как и ее недооценка. Человек не может жить без благ цивилизации. Не обойтись нам без самолетов, ракет, холодильников!
    На основании приведенных гипотез можно утверждать следующее: хотя влияния человека на изменение озонового слоя полностью отрицать нельзя,  все – таки озоновые дыры всегда были, и будут существовать, не нанося никакого вреда нашей планете.

 


18. Список литературы

1.    А.Д. Данилов, И. В. Кароль. Атмосферный озон – сенсации и реальность. Л. Гидрометиоиздат 1991.
2.    Ф. С. Ортенберг, Ю. М. Трифонов. Озон: взгляд из космоса.9/90 М.          Знание 1990.
3.    Ш. Роун. Озоновый кризис. Пятнадцатилетняя эволюция неожиданной глобальной опасности. М. «Мир» 1993
4.    Э. Александров, Ю. А. Израэль,  И. А. Кароль,  А. Х. Хргиан. Озоновый щит Земли и его изменения. СПб. Гидрометиоиздат 1992.
5.    А. Д. Стрижевский. Свет. Природа и человек 4/92.
6.    Г. Фелленберг. Загрязнение природной среды. М. «Мир» 1997.
7.    Журнал «Новости космонавтики» 12/2006
8.    География. Москва, «Аванта+»  2003.
9.    Экология. Москва, «Аванта+»  2001.
10.    Бекман И.Н. « Профессорские байки»
11.    Джонатан Молдаванов «Глобальное потепление и озоновые дыры – наукообразные мифы  (Беседа с профессором А.П.Капицей)


 

Приложение 2

Задачи по применению математических знаний в различных сферах деятельности

(Задачи на определение математической грамотности)

Предисловие А.В. Краснянского

  Под математической грамотностью в программе PISA понимают способность учащихся: 1) распознавать проблемы, возникающие в окружающей действительности, которые могут быть решены средствами математики; 2) формулировать эти проблемы на языке математики; 3) решать эти проблемы, используя математические факты и методы; 4) анализировать использованные методы решения; 5) интерпретировать полученные результаты с учетом поставленной проблемы [1]. Естественно предположить, что   задания программы PISA  должны содержать примеры реальных проблем,  решение которых возможно только  с помощью математики. Однако эти задания, как правило,  простые (на уровне нетрудных задач для 3 - 7 классов российской школы) и  не представляют интереса  ни с практической точки зрения , ни с точки зрения  математики. В этом легко убедиться, если ознакомиться с заданиями по математике программы PISA-2003 [2].  На  решение большей части  задач  [2] дается 2 - 4 минуты. Разве серьезную проблему и интересную математическую задачу можно решить за 2 - 4 минуты?  

   Деятели программы PISA придумали и используют новые термины: "математическая грамотность", "естественнонаучная грамотность", "грамотность  чтения", но  возникновение этих терминов не связано с открытием нового знания в педагогике. В советских и российских учебниках (были) и есть толковые  задачи на применение математических знаний в быту и в профессиональной деятельности. Некоторые задания (для пятнадцатилетних учащихся - 9 и 10 класс!)  международной программы PISA решаются в одно  (!) действие. Поэтому здесь представлены задачи также и для 5 класса, часть которых решаются в два-три действия. Так что в советской и российской школе давно и успешно обучали  и обучают "математической грамотности".  

  
[1]  Основные результаты международного исследования образовательных достижений учащихся  ПИЗА-2003. Москва.  РАО. Институт содержания и методов обучения. Центр оценки качества образования. 2004. Интернет:  http://window.edu.ru/window/library?p_rid=60349

[2]   Международная оценка образовательных достижений учащихся.  (Programme for International Student Assessment – PISA). Примеры заданий по математике.
Составители: Г.С. Ковалева, К.А. Краснянская. Российская академия образования. Институт содержания и методов обучения. Центр оценки качества образования.  Москва. 2006.
  Интернет: http://window.edu.ru/window_catalog/pdf2txt?p_id=30231

 

 

1.1. Задачи  для 5 класса

 

Источник информации: Э.Р. Нурк, А.Э. Тельгмаа. Математика. Учебник для 5 класса. Утверждено Государственным комитетом СССР по народному образованию. 2-е издание. Москва. «Просвещение». 1990

494.  Длина одной стороны земельного участка прямоугольной формы 125 м и площадь его 105000 м2. Вычисли периметр этого участка.
668. Участок прямоугольной формы нужно обнести забором. Через каждые 2 м забора будет врыт столб. Сколько всего столбов впонадобится, если  длина одной стороны участка 80 м, а длина другой на 40 м больше. (Редакция А.К.)
683. В двухкомнатной квартире ширина каждой комнаты 4 м, а их длина 7 м и 5 м. Сколько квадратных метров коврового покрытия потребуется, чтобы полностью застлать полы в комнатах?
686. Прямоугольные плиты для застилки дорожки имеют размеры 180 см и 50 см. Сколько потребуется плит, чтобы застелить дорожку длиной 450 м и шириной 180 см?
687. Два земельных участка прямоугольной формы имеют общую площадь 1728 м2. Стороны одного участка 24 м и 16 м, длина второго участка 42 м. Вычисли ширину второго участка. Ответ: 32 м.
1306.  Приготовили два ящика промышленных отходов. Один в форме прямоугольного параллелепипеда с измерениями 2,6 м, 1,4 м и 0,8 м, а другой в форме куба с ребром 13 дм. В какой из ящиков поместится больше отходов?
1338.  хранилище автомобильного масла имеет форму прямоугольного параллелепипеда, измерения которого 2,5 м, 1,6 м и 0,8 м. Сколько литров масла вмещает хранилище?
1339. 1 дм3 железа имеет массу 7,8 кг. Какова масса двухметрового железного бруса, если его сечение – квадрат со стороной 5 см.
1454. Требуется обнести проволочной сеткой высотой 1,2 м сад четырехугольной формы, стороны которого 27 м, 33 м, 22 м и 19 м. Сколько потребуется квадратных метров сетки?
1457. Сторона квадратного жестяного листа равна 1,5 м. Лист нужно разрезать на куски прямоугольной формы с измерениями 1 м и 0,2 м. Выясни с помощью чертежа, как получить наибольшее количество прямоугольников.
1459. Измерения прямоугольного параллелепипеда, сделанного из ясеня, 8 см, 6 см и 4 см. Ребро куба, сделанного из бальзового дерева, 12 см. Масса 1 см3 ясеня 0,75 г, а 1 см3 бальзового дерева 0,25 г. Сравни объемы и массы прямоугольного параллелепипеда и куба.

1.2. Задачи  для 9 класса

 

Источник информации:  В.А. Гусев, А.И. Медяник. Задачи по геометрии для 9 класса. Дидактические материалы. Пособие для учителя. 2-е издание. Москва. «Просвещение». 1990.

141. Из листа фанеры размером 220 см x 80 см для цветочных ящиков требуется вырезать равнобокие трапеции с основаниями 30 см и 10 см и острым углом 45°, причем сделать разметку требуется наиболее рациональным способом. Сколько таких трапеций можно вырезать?  Ответ: 83 трапеции.
142. Требуется выстелить пол комнаты размером 6 м x 4 м плитками правильной шестиугольной формы. Определите, сколько таких плиток требуется, если сторона плитки 20 см. На запас добавляется 5% от общего количества плиток. Ответ: Всего потребуется 243 плитки.  
143. Некоторая площадь покрыта равными правильными шестиугольными плитками. Какую площадь можно покрыть тем же числом равных правильных треугольных плиток, если сторона треугольной плитки равна меньшей диагонали шестиугольной плитки? Ответ: S6:S3 = 2:1.
144.  Вода течет по двум трубам с одинаковой скоростью. Первая труба имеет диаметр d1 =20 см, а вторая d2=15 см. Во сколько раз подача воды в первой трубе больше, чем во второй? Ответ:  Больше приблизительно в 1,8 раза.
145. Токарь должен обточить вал диаметром 142 мм так, чтобы площадь его поперечного сечения уменьшилась в 1,5 раза. На сколько уменьшится диаметр? Ответ: Диаметр уменьшился на 26 мм.
146. Найдите предельную нагрузку, которую может выдержать латунная проволока, если диаметр ее поперечного сечения 2,5 мм, а предельная нагрузка для латуни при растяжении составляет 637 ньютон на 1 мм2. Ответ:  3.125x103 Н. (Редакция А.К.)
147. На прямоугольном заводском дворе размером 150 м x 110 м, загруженном строениями, хотят разбить круглый газон радиусом 5 м. Там стоят 10 складов, размеры которых 20x20 м, 4 цеха раз¬мером 40м x 10 м и круглое бензохранилище радиуса 10 м. Докажите, что можно разбить этот газон вне зависимости от расположения строений.



1.3. Задачи для 9 – 10 классов

 


Источник информации: А.В. Погорелов. Геометрия. Учебное пособие для 6 – 10 классов средней школы. Допущено Министерством просвещения СССР. 5 издание. Москва. «Просвещение». 1986.


Параграф 20

 


1. Три латунных куба с ребрами 3 см, 1 см и 5 см переплавлены в один куб. Какую длину имеет ребро этого куба? Ответ: 6 см.
2. Металлический куб имеет внешнее ребро 10,2 см и массу 514,15 г. Толщина стенок равна 0,1 см. Найдите плотность металла, из которого сделан куб. Ответ: 8,4 г/см3
5.  Кирпич размером 25 х 12 х 6,5 см имеет массу 3,51 кг. Найдите его плотность. Ответ: 1,8 г/см3.
6. Требуется установить резервуар для воды емкостью 10 м3 на прямоугольной площадке размером 2,5 х 1,75 м, служащей для него дном. Найдите высоту резервуара. Ответ: 2,29 м.
16. Деревянная плита в форме правильного восьмиугольника со стороной 3,2 см и толщиной 0,7 см имеет массу 17,3 г. Найдите плотность дерева. Ответ: 0,5 г/см3.
17. Чугунная труба имеет квадратное сечение, ее внешняя ширина 25 см, толщина стенок 3 см. Какова масса 1 погонного метра трубы (плотность чугуна 7,3 г/см3)? Ответ: 192,72 кг.
23. Вычислите пропускную способность (в кубических метрах за 1 час) водосточной трубы, сечение которой имеет вид равнобедренного треугольника с основанием 1,4 м и высотой 1,2 м. Скорость течения 2 м/с. Ответ: 6048 м3/час
24. Сечение железнодорожной насыпи имеет вид трапеции с нижним основанием 14 м, верхним 8 м и высотой 3,2 м. Найдите, сколько кубических метров земли прихо¬дится на 1 км насыпи. Ответ: 35200 м3.
50. 25 метров медной проволоки имеют массу 100,7 г. Найдите диаметр проволок» (плотность меди 8,94 г/см3). Ответ: 0,75 мм.
51. Насос, подающий воду в паровой котел, имеет два водяных цилиндра. Диаметры цилиндров 80 км, а ход поршня 150 мм. Чему равна часовая производительность насоса, если каждый поршень делает 50 рабочих ходов в минуту? Ответ: 4500 л.
55. Свинцовая труба (плотность свинца 11,4 г/см3) с толщиной стенок 4 мм имеет внутренний диаметр 13 мм. Какова масса 25 м этой трубы? Ответ: 61 кг.
57. Сосновое бревно длиной 15,5 м имеет  форму усеченного конуса. Диаметры концов 42 см и 25 см. Какую ошибку (в процентах) совершают, вычисляя объем бревна умножением площади его среднего поперечного сечения на длину? Ответ: 2 %. (Редакция А.К.)
62. Куча щебня имеет коническую форму, радиус основания которой 2 м, а образующая 3,5 м. Найдите объем кучи щебня. Ответ: 12 м3.
66.  Стог сена имеет форму цилиндра с коническим верхом. Радиус его основания 2,5 м,  высота 4 м, причем цилиндрическая часть стога имеет высоту 2,2 м. Плотность сена 0,03   г/см3. Определите массу стога сена. Ответ: 1,6 т.
67. Жидкость, налитая в конический сосуд 0,18 м высоты и 0,24 м в диаметре основания, переливается в цилин¬дрический сосуд, диаметр основания которого 0,1 м. Как высоко будет стоять уровень жидкости в сосуде? Ответ: 0,67 м.   
70. Чугунный шар регулятора имеет массу 10 кг. Найдите диаметр шара (плотность чугуна 7,2 г/см3). Ответ: 14 см.
71. Требуется переплавить в один шар два чугунных шара с диаметрами 25 см и 35 см. Найдите диаметр нового шара. Ответ: 39 см.
72. Имеется кусок свинца массой 1 кг. Сколько шариков диаметром 1 см можно отлить из куска? (Плотность свинца 11,4 г/см3). Ответ: 167.
73. Из деревянного цилиндра, высота которого равна диаметру  основания,  выточен  наибольший  шар.  Сколько процентов материала сточено? Ответ: 33,3(3) %.
74. Внешний диаметр полого шара 18 см. Толщина стенок 3 см. Найдите объем материала, из которого изготовлен шар. Ответ: 2148 см3
75. Сосуд имеет форму полушара радиуса R, дополненного цилиндром. Какой высоты должна быть цилиндрическая часть, чтобы сосуд имел объем V. Ответ: V/πR2 – 2R/3.


Параграф 21

 

3. Цилиндрическая дымовая труба с диаметром 65 см име¬ет высоту 18 м. Сколько жести нужно для ее изготовления, если на заклепку уходит 10% материала? Ответ: приблизительно 40,4 м2.
4.  Полуцилиндрический свод подвала имеет 6 м длины и 5,8 м в диаметре. Найдите полную поверхность под¬вала. Ответ: приблизительно 116 м2.
5. Из круглого листа металла выштампован цилиндри¬ческий стакан  диаметром 25 см и высотой 50 см. Предполагая, что площадь листа при штамповке не изме¬нилась, найдите диаметр листа. Ответ: 75 см.
7. Конусообразная палатка высотой 3,5 м с диаметром основания 4 м покрыта парусиной. Сколько квадратных метров парусины пошло на палатку? Ответ: приблизительно 25,3 м2.
8. Крыша силосной башни имеет форму конуса. Высота крыши 2 м, диаметр башни б м. Найдите поверхность крыши. Ответ: приблизительно 34 м2.
13. Сколько квадратных метров латунного листа потребуется, чтобы сделать рупор, у которого диаметр одного конца 0,43 м, другого конца 0,036 м и образующая 1,42 м? Ответ: 1,04 м2.
14. Сколько олифы (кг)  потребуется для окраски внешней по¬верхности 100 ведер конической формы, если диаметры ведер 25 см и 30 см, образующая 27,5 см и если на 1 м2 требуется 150 г олифы? Ответ: приблизительно 4,3 кг.




1.4. Задачи для 9 – 10 классов

 


Источник информации: В.М. Клопский, З.А. Скопец, М.И. Ягодовский. Геометрия. Учебное пособие для 9 и 10 классов средней школы. Под редакцией З.А. Скопеца. Допущено Министерством просвещения СССР. 7 издание. Москва. «Просвещение». 1981.


Глава V

 

80. Сколько кусков обоев потребуется для оклейки комнаты размером 6 м х 5 м х 3 м, если размеры одного куска 0,5 м х 7 м и на обрезки достаточно иметь запас, равный площади окон и двери. Ответ: 19.
93. Крыша имеет форму пирамиды с квадратным основанием 4,5 м х 4,5 м и углом наклона грани к основанию в 45о. Сколько листов железа размером 70 см х 140 см нужно для покрытия крыши, если на отходы нужно добавить 10 % площади крыши? Ответ: 33.
112. Строительный кирпич имеет размеры 25 см х 12 см х 6 см. Найдите объем стены, выложенной из 10 000 кирпичей. Учтите, что строительный раствор увеличивает объем на 15 %. Ответ: 21 м3.
121. На изготовление закрытого ящика с квадратным основанием расходуется S м2 фанеры. Найдите линейные размеры ящика, при которых его объем имеет наибольшее значение.  Ответ: Ящик кубической формы с ребром = корень квадратный из S/6.
136. Одно из самых грандиозных сооружений древности – пирамида Хеопса – имеет форму правильной четырехугольной пирамиды с высотой 150 м и боковым ребром 220 м. Найдите объем и площадь боковой поверхности этой пирамиды. Ответ: 2,6 млн. м3, 85 тыс. м2.
138. Один из алмазов, добытых в Якутии, весит 42 карата и имеет форму правильного октаэдра. Найдите ребро этого октаэдра. (Плотность алмаза 3,5 г/см3, 1 карат = 0,2 г.) Ответ: 1,7 см.
147. Для перекрытия русла реки при строительстве гидроэлектростанции изготовляют из бетона правильные треугольные усеченные пирамида массой по 10 т. Высота и стороны оснований такой пирамиды пропорциональны числам 5,2,6. Рассчитайте линейные размеры этой пирамиды. (Плотность бетона 2,2 г/см3.) Высота: 2,5 м, стороны оснований: 1,0 м и 3,0 м.
175. Железнодорожная насыпь высотой 2,8 м имеет ширину в верхней части 10,1 м, углы откоса 34о. Найдите объем насыпи на прямолинейном участке пути длиной 1 км.

Глава VI

 

236. Стальная болванка имеет форму правильной четырехугольной призмы со стороной основания 0,40 м и высотой 1,00 м. Сколько метров проволоки диаметром 5,00 мм можно изготовить из этой болванки вытягиванием? Ответ: 8,2 км.
237. Кабель диаметром 42 мм заключается в свинцовую оболочку толщиной 2,0 мм. На изготовление оболочки израсходован свинец массой 1 т. Какова длина кабеля? (Плотность свинца 11,4 г/см3.) Ответ: 320 м.
238. Стальной вал, имеющий 97 см в длину и 8,4 см в диаметре, обтачивается так, что его диаметр уменьшается на 0,2 см. Насколько уменьшится масса вала в результате обточки? (Плотность стали 7,4 г/см3) Ответ: 1,9 кг.
243. 1) Коническая куча зерна имеет высоту 2,4 м, а окружность основания 20 м. Сколько тонн зерна в куче, если масса 1 м3 зерна равна 750 кг? Ответ: 19 т.
2) Щебень укладывается в кучу, имеющую форму конуса с углом откоса 33о. Какой высоты должна быть куча, чтобы ее объем был равен 10 м3? Ответ: 1,6 м.
 

 

 

 

Ещё статьи:
Комментарии:
Нет комментариев

Оставить комментарий
Ваше имя
Комментарий
Код защиты

Copyright 2009-2015
При копировании материалов,
ссылка на сайт обязательна