Концепции современного естествознания: Учебная программа и методические указания

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РФ

УДК 5 ББК 20р30 В751

ОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Рекомендована к изданию учебно-методической комиссией экономического факультета ОмГУ 16.04.2004, протокол № 11

В751

КОНЦЕПЦИИ СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ Учебная программа и методические указания

Концепции современного естествознания: Учебная программа и методические указания / Сост. В.С. Воробьев. – Омск: Омский гос. ун-т, 2004. – 28 с. Определяет содержание, объем, порядок изучения учебной дисциплины «Концепции современного естествознания». Содержит список рекомендуемой литературы, перечень контрольных вопросов по каждой теме. Указаны темы рефератов, вопросы к зачету. Для студентов I курса экономического факультета всех специальностей и форм обучения.

Составитель: канд. техн. наук, доцент В.С. Воробьев

Издание ОмГУ

© Омский госуниверситет, 2004

Омск 2004 2

ВВЕДЕНИЕ Настоящая программа составлена в соответствии с государственными образовательными стандартами высшего профессионального образования и требованиями к обязательному минимуму по циклу естественнонаучных дисциплин, предназначенных для подготовки специалистов по экономическому профилю. Современное естествознание – неотъемлемая и важная часть духовной культуры человечества. Знание фундаментальных положений, мировоззренческих и методологических выводов естествознания необходимо для формирования специалиста в любой области человеческой деятельности. Изучение отдельных естественных, технических, экономических, политических и других гуманитарных наук не создает целостной картины природы и общества. Курс «Концепции современного естествознания» дает представление о естественнонаучной картине мира, интегрирует в единое целое наиболее принципиальные и характерные достижения ведущих наук о природе. И дифференциация, и интеграция – закономерные, необходимые тенденции развития как естественных, так и гуманитарных наук. Задачи естествознания: определять сущность явлений природы, их законы и предсказывать или создавать новые явления; раскрывать возможности использования на практике познанных законов, сил и веществ природы. Данный курс преследует цель ознакомления студентов с неотъемлемым компонентом единой культуры – естествознанием – и формированиz целостного взгляда на окружающий мир. В ходе достижения этой цели решаются следующие задачи: – Междисциплинарное динамичное описание основных явлений и законов природы и тех научных открытий, которые послужили началом революционных изменений в технологиях, мировоззрении или общественном сознании. (Для этого отбираются основные научные факты, представляющие каждую из естественных наук.) 3

– Определение специфики гуманитарного и естественнонаучного компонентов культуры, ее связи с особенностями мышления, природы отчуждения и необходимости их воссоединения на основе целостного взгляда на окружающий мир. – Установление сущности конечного числа фундаментальных законов природы, определяющих облик современного естествознания, к которым сводится множество частных закономерностей физики, химии и биологии, ознакомление с принципами научного моделирования природных явлений. Курс общим объемом 36 часов изучается в течение одного семестра и завершается зачетом. В течение семестра студенты готовят рефераты.

4

ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН КУРСА «КОНЦЕПЦИИ СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ» № п/п 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Наименование тем лекций

Естественнонаучная и гуманитарная культуры Научный метод, формы познания История естествознания Физические картины мира и естествознание Пространство и время Принципы относительности Типы взаимодействий Законы сохранения и принципы симметрии Химические системы Особенности биологического уровня организации материи 11 Биосфера, космические циклы, ноосфера, цивилизация 12 Самоорганизация в живой и неживой природе (синергетика) Итого:

Кол-во часов 2 2 2 2 2 4 4 4 4 4 2 4 36

СОДЕРЖАНИЕ КУРСА Тема 1. Естественнонаучная и гуманитарная культуры. Наука как форма знания и основа практической деятельности. Донаучное, вненаучное и научное естествознание. Определение естествознания как науки о природе, об её основных подсистемах, структурах, законах. Природа – познавательный объект естествознания, его отражение. Основные принципы познания природы: «познание ради знания», «познание ради удовлетворения потребностей человека». Понятие культуры, взаимосвязь материальной и духовной культуры. Место естествознания в духовной культуре. Естественнонаучная и гуманитарная культура. Специфика естественных и гуманитарных наук по целям и задачам, объекту, предмету и методам познания. Взаимосвязь естествознания с мифологией, религией, искусством, философией. Проблема культур в науке: от конфронтации к сотрудничеству. Фундаментальные и прикладные науки. Интуиция и логика. Этика науки. Единство наук. Тема 2. Научный метод, формы познания. Научный метод. Методология, научное познание. Основные методы познания: наблюдение, эксперимент, индукция, дедукция, анализ, синтез, моделирование и др. Уровни и формы познания. Научный факт и закон. Теория – высшая цель познания. Типы теорий. Методологические установки познания – система представлений об общих свойствах объекта. Научная картина мира. Понятие способа познания. Эволюционные и революционные периоды развития науки. Тема 3. История естествознания. Предпосылки возникновения элементов научного знания. Зарождение отдельных наук: зарождение счета, астрономических, географических знаний. Становление цивилизации. Неолитическая революция и переход от присваивающей экономики к производящей, возникновение регулярного избыточного продукта. Освоение

5

6

металлургии – революция в технической вооруженности. Переход от Мифа к Логосу (науке). Формирование естествознания в процессе разрешения противоречий между мифологией и рациональным знанием. Географические, биологические, медицинские и химические знания. Астрономические и математические знания. Категория субстанции, проблема первоначала и толкование этого такими учеными древности, как Фалес Милетский, Гераклит и др. Пифагорейский союз (VI в. до н.э.), утверждение категорий количества и качества. Материализм Демокрита, атомизм, принцип детерминизма (причинности). Гиппократ и уход от религии, магии и мистицизма. Выдающиеся ученые Греции Сократ и Платон. Роль Аристотеля в разработке первой естественнонаучной картины мира, континуальная картина. Крупнейшие ученые древности: Евклид, Архимед, Аристарх, Эпикур. Тема 4. Физические картины мира и естествознание. Создание физической картины мира. Физика и математика, уравнение Лапласа. Механика и наука о теплоте; электродинамика Максвелла и оптика Гамильтона; акустика и оптика; теория равновесия для различных агрегатных состояний вещества Клаузиуса; термодинамика, электромагнетизм. Аррениус и теория электролитической диссоциации. Модель атома Резерфорда и Бора. Взаимосвязь химии и физики, химии и биологии, физики и биологии. Микро-, макро- и мегамир с позиций В.И. Вернадского. Тема 5. Пространство и время. Пространство – физическая сущность. Пространство по Евклиду и Р. Декарту. Модель пространства, предложенная И. Ньютоном и опровергнутая А.А. Майкельсоном. Теория пространства и времени А. Эйнштейна в специальной и общей теории относительности. Искривление пространства. Определение 1 метра в метрической системе. Понятие времени. Абсолютное время. Пространственно-временной континуум. Единица времени – секунда, её измерение, оптические часы.

7

Структура пространства. Неевклидова геометрия. Конечность и бесконечность пространства и времени. Масштабы расстояний во Вселенной, их измерение – визирование, геодезическая съемка и др. Метод радиоактивного распада для измерения больших временных диапазонов. Тема 6. Принципы относительности. Создание специальной теории относительности (СТО). Классическая физика и механика и их пространственно-временные представления. Естественнонаучные предпосылки создания СТО: изучение электромагнитного поля, неевклидовой геометрии Лобачевского и Римана. Принципы относительности Галилея и Эйнштейна. Основные положения СТО. Основной смысл общей теории относительности (ОТО). Развитие в обеих теориях фундаментальных представлений о материи, движении, пространстве и времени. Тема 7. Типы взаимодействий. Гравитация. Закон всемирного тяготения по Ньютону. Сила взаимодействия. Универсальность гравитации. Дальнодействие. Роль гравитации во Вселенной. Электромагнетизм, отличие его от гравитационного взаимодействия. Дальнодействие, проявление электромагнитного взаимодействия на всех уровнях материи – в мегамире, макро- и микромире. Роль электромагнетизма в структуре атомов и большинстве физических и химических явлениях. Слабое взаимодействие, его ответственность за распады частиц. Открытие нейтрино. Сильное взаимодействие – источник огромной энергии (Солнце). Радиус действия. Объяснение сильного взаимодействия с помощью кварковой модели. Тема 8. Законы сохранения и принципы симметрии. Сохранение импульса. Понятие инертной массы, импульса. Закон сохранения живых сил Лейбница. Понятие количества движения и кинетической энергии. Потенциальная энергия гравитации.

8

Законы сохранения и их связь со свойствами пространства – времени. Аналитическая механика и её распространение на теорию поля и квантовую механику. Свойства симметрии пространства и времени. Гармония – синоним симметрии. Симметрия в природе. Элементарные частицы и законы сохранения: четностей (пространственной, зарядовой), зарядов (лептонного, барионного и др.), внутренних симметрий. Нарушение симметрии. Принцип неопределенностей Гейзенберга и принцип дополнительности Бора. Законы сохранения и превращения энергии. Первое начало термодинамики. Материя и энергия – различные меры одной и той же физической сущности. Второй закон термодинамики. Понятие энтропии по Клаузиусу. Интерпретации энтропии Больцманом. Гипотеза «тепловой смерти» Вселенной. Тема 9. Химические системы. Физическая природа химической связи. Ионная, ковалентная и водородная связи. Энергия связи. Развитие квантовой химии. Химические реакции и энтропия. Скорости химических реакций, химическая кинетика. Равновесие химических реакций. Управление химическими реакциями. Каталитические процессы, сущность катализа, катализаторы. Биокатализаторы. Каталитические процессы в природе и промышленности.

Принципы эволюции, воспроизводства и развития живых систем. Законы генетики. Современные представления об эволюции, направленная эволюция. Человек: физиология, здоровье, эмоции, творчество, работоспособность. Экология и здоровье. Соотношение биологических (наследственных, возрастных, иммунологических и др.) и социальных (социально-экологических, урбанистических, демографических, социально-психологических и др.) факторов в их воздействии на здоровье населения. Тема 11. Биосфера, космические циклы, ноосфера, цивилизация. Биосфера как продукт взаимодействия живого и косного вещества, их взаимопроникновение и перерождение в круговоротах вещества и энергии. Биотический круговорот. Биоэтика. Функциональная целостность биосферы. Ноосфера, антропосфера, техносфера, социосфера. Основные понятия и законы экологии. Популяции, сообщества, экосистемы и биосфера. Эволюция биосферы и космические циклы. Ресурсы и условия среды, необходимые для жизни человека. Критерии кризиса и катастрофы. Принципы рационального использования природных ресурсов и охраны природы. Пути развития экономики, не разрушающей природу. Концепция устойчивого развития.

Тема 10. Особенности биологического уровня организации материи. Разнообразие жизни на Земле. Биомы, биосфера, признаки биологических систем. Уровни организации живой материи: организменный, клеточный, субклеточный и молекулярный. Клетки как основа единства живых организмов. Клетки, белки, аминокислоты, генетический код. Основные функции клеточных мембран, ядра и других компонентов клетки. Молекулярные основы внутриклеточной и межклеточной связей.

Тема 12. Самоорганизация в живой и неживой природе (синергетика). Теория самоорганизации. Моделирование простых и сложных систем. Основные категории и принципы синергетики: хаос, самоорганизация, активность, открытые и закрытые системы, нелинейность, диссипативность. Закономерности самоорганизации, бифуркации. Значение синергетического подхода для решения актуальных проблем современного научного познания. Синергетический подход в экономике. Глобальный эволюционизм. Наука и будущее человечества. Естествознание как революционизирующая сила цивилизации.

9

10

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА 1. 2. 3. 4. 5. 6.

7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15.

Основная Гайденко П.П. Эволюция понятия науки (ХVII–ХVIII вв). – М.: Наука, 1987. Горелов А.А. Концепции современного естествознания. – М.: Центр, 1997. Горелов А.А. Экология: Учебное пособие. – М.: Центр, 2000. Дубнищева Т.Я. Концепции современного естествознания. – М.: ЮКЭЛ, 2001. Карпенков С.Х. Основные концепции естествознания. – М.: Культура и спорт: ЮНИТИ, 1998. Концепции современного естествознания / Под ред. В.Н. Лавриненко, В.П. Ратникова. – М.: Культура и спорт: ЮНИТИ, 1997. Концепции современного естествознания / Под ред. С.И. Самыгина. – Ростов н/Д.: Феникс, 1997. Кохановский В.П. Философия и методология науки: Учебник для студентов вузов. – Ростов н/Д.: Феникс, 1999. Найдыш В.М. Концепции современного естествознания. – М.: Гардарики,1999. Рузавин Г.И. Концепции современного естествознания. – М.: Культура и спорт: ЮНИТИ, 1997. Солопов Е.Ф. Концепции современного естествознания. – М.: ВЛАДОС, 1998. Степин В.С., Кузнецова Л.И. Современная научная картина мира. – М.: Наука, 1997. Суханов А.Д., Голубева О.Н. Концепция современного естествознания для гуманитариев. – Ч. 1. – Н. Новгород: НГУ, 1998. Хорошавина С.Г. Курс лекций «Концепции современного естествознания». – Ростов н/Д.: Феникс, 2000. Юлов В.Ф. Концепции современного естествознания: Учебное пособие. – Киров: ВГПУ, 1997. 11

1. 2. 3.

4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13.

14.

15. 16. 17. 18. 19.

Дополнительная Агафонова Н.В. Прогресс и традиции в науке. – М., 1991. Афанасьев В.Г. Мир живого: системность, эволюция и управление. – М., 1986. Буданов В.Г. «Эволюционно-синергетическая концепция естественнонаучного образования гуманитариев» // Высш. шк. России. – 1994. – № 4. Буданов В.Г. Трансдисциплинарное образование и принципы синергетики. – М.: Прогрес-Традиция, 2000. Буданов В.Г., Мелехова О.П. Концепции современного естествознания. – М.: МГТУГА, 1998. Вернадский В.И. Научная мысль как планетное явление. – М., 1997. Вильвовская А.В. Человек и космос. – М., 1994. Гиренок Ф.И. Экология. Цивилизация. Ноосфера. – М., 1987. Дубинин Н.П. Генетика и человек. – М., 1978. Капица С.П., Курдюмов С.П., Малинецкий Г.Г. Синергетика и прогнозы будущего. – М.: Наука, 1997. Концепции самоорганизации: становление нового образа научного мышления. – М.: Наука, 1994. Курдюмов С.П., Князева Е.Н. Законы эволюции и самоорганизации сложных систем. – М.: Наука, 1994. Мелехова О.П. Биология в фундаментальном образовании гуманитариев. Биология, гуманитарные науки и образование. – М.: МГУ, 1997. Мелехова О.П. Синергетика как общая методология современного образования в области наук о жизни. Синергетика. – Т. 2. – М.: МГУ, 1999. Николис Г., Пригожин И. Познание сложного. – М.: Мир, 1990. Новиков И.Д. Эволюция Вселенной. – М., 1990. Пахомов Б.Я. Становление современной физической картины мира. – М., 1985. Поппер К. Логика научного открытия. – М., 1994. Пригожин И., Стенгерс И. Порядок из хаоса. – М.: Мир, 1990. 12

20. Самоорганизация и наука: опыт философского осмысления. – М., 1994. 21. Силк Дж. Большой взрыв: рождение и эволюция Вселенной. – М., 1982. 22. Удуман Н.К. Концепция самоорганизации и проблемы молекулярной эволюции. – М., 1994. 23. Хакен Г. Синергетика. – М.: Мир, 1980. – Гл. 1. 24. Шелер М. Положение человека в космосе // Шелер М. Избр. произвед. – М., 1994. 25. Яблоков А.В. Популяционная биология. – М., 1987.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ Представленные ниже вопросы и задания позволят студентам оценить качество знаний, полученных в ходе освоения курса. 1. 2. 3. 4. 5.

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 1. 2. 3. 4. 13

Тема 1. Что такое культура? Как соотносятся между собой естественнонаучная и гуманитарная культуры? Почему можно (или нельзя) проводить жесткое разграничение естественнонаучной и гуманитарной культур? Каково значение науки в материальной, социальной и духовной культуре? В чем заключается специфика естественных наук по целям и задачам, объекту, предмету и методам познания? Почему на рубеже XX–XXI вв. повысилась актуальность этики науки? Что включается в ее содержание? Тема 2. Почему наука возникает только в VI–IV вв. до н. э., а не раньше? Каковы отличительные особенности научного знания? В чем суть принципа фальсификации? Каковы критерии различения теоретического и эмпирического уровней научного познания? Сравните понятия «метод», «методика» и «методология». Что такое научный факт, закон, теория? Назовите типы теорий. Каково содержание гипотетико-дедуктивной модели построения научного знания? Чем и почему язык науки отличается от обычного языка? Тема 3. Каковы предпосылки возникновения научного знания? Какова роль неолитической революции в становлении цивилизации? Каковы основные достижения пифагорейского союза? Каковы основные положения атомистической теории Демокрита? 14

5. 6. 7. 8.

Роль Платона и Сократа в истории науки. Укажите вклад Аристотеля в науку. Каков вклад в науку Архимеда? Соответствуют ли магия, алхимия, астрология критериям научного знания?

Тема 4. Покажите этапы создания физической картины мира. Дайте краткую характеристику существовавших и существующих научных картин мира. 3. Раскройте взаимосвязь микро-, макро- и мегамиров. 4. Какие представления о веществе и поле как видах материи были выработаны в рамках классической физики? 5. Что означает понятие «корпускулярно-волновой дуализм»? 6. Каково отличие в структуре атома Резерфорда, Бора и современного представления? 7. Какое содержание вкладывается в понятие «элементарная частица» в современной физике? Дайте характеристику свойствам элементарных частиц. 8. Какова связь химии, физики и биологии между собой? 9. Какие модели Вселенной разработаны в современной космологии? 10. Дайте характеристику основным этапам эволюции Вселенной с точки зрения современной науки. 1. 2.

1. 2. 3. 4. 5.

Тема 5. Какие представления о пространстве и времени существовали в доньютоновский период? Как изменились представления о пространстве и времени с созданием гелиоцентрической картины мира? Как трактовал И. Ньютон пространство и время? Какие представления о пространстве и времени стали определяющими в теории относительности А. Эйнштейна? Что такое пространственно-временной континуум?

15

6.

Раскройте современные метрические и топологические свойства пространства и времени. 7. Что такое биологическое пространство и время? 8. Какие особенности характерны для психологического пространства и времени? 9. Раскройте характеристики социального пространства и времени. 10. Поясните понятия конечности и бесконечности пространства и времени. 11. Приведите примеры масштабов расстояний во Вселенной и методы их измерения. Тема 6. Является ли специальная теория относительности (СТО) по отношению к ньютоновской физике отрицанием? 2. При рассмотрении каких объектов необходимо использовать специальную теорию относительности? 3. Какими экспериментами, проведенными в пределах данной системы отсчета, можно установить, находится ли она в состоянии покоя или в состоянии равномерного прямолинейного движения? 4. Что понимается под релятивизмом? 5. Сформулируйте принципы относительности Галилея и Эйнштейна. 6. Какое исходное положение приводит к радикальному отличию преобразований Лоренца от преобразований Галилея? 7. Что происходит с преобразованиями Лоренца при подстановке в них скорости, превышающей скорость света в вакууме? 8. Возможно ли движение со скоростью, превышающей скорость света? 9. Как течет время при скоростях, сравнимых со скоростью света? 10. Может ли событие, являющееся следствием другого события, произойти в другой системе раньше своей причины? 11. Как скорость движения частицы связана с ее массой покоя? 12. На какие составляющие разделяют полную энергию частицы в СТО? в ньютоновской физике? 1.

16

13. Как движение планет подтверждает общую теорию относительности (ОТО)? 14. Из каких двух выводов специальной и общей теории относительности следует факт замедления времени в гравитационном поле? 15. Дайте основные положения СТО и ОТО. Тема 7. 1. Какие виды взаимодействий в природе вам известны? 2. Что относится к дально- и близкодействию? 3. На примерах покажите такое свойство гравитации, как универсальность. 4. Охарактеризуйте природу электромагнетизма. 5. Есть ли связь между электромагнетизмом и силами упругости, трения, поверхностного натяжения? 6. Когда и где проявляется слабое взаимодействие? 7. Как можно объяснить сильное взаимодействие? 8. Что является переносчиком взаимодействий? 9. Что собой представляет кварковая модель? 10. Цель Великого объединения в физике. Тема 8. Что такое инертная и гравитационная массы? Что такое гемпульс? 2. Сформулируйте закон сохранения живых сил Лейбница. 3. Чем отличается кинетическая и потенциальная энергии? 4. Какие вы знаете законы сохранения? 5. Как законы сохранения связаны со свойствами пространства – времени? 6. Каковы законы сохранения у элементарных частиц? 7. Что такое симметрия? 8. Каким операциям симметрии подчиняется пространство? 9. Как связан с симметрией принцип относительности? 10. Каким симметричным преобразованиям подчиняются элементарные частицы? 1.

17

11. Расшифруйте понятие энтропии. Тема 9. Какие виды химических связей вам известны? Как они могут быть объяснены с точки зрения атомов? 2. Какие формы записи химических формул вам известны и какие из них наиболее удобны для записи химических реакций в органической и неорганической химии? 3. Что называется энергией связи? 4. В чем состоят особенности металлической связи? 5. Поясните преобразования энтропии и энергии в химических реакциях. 6. Поясните понятия химического равновесия, обратимой и необратимой реакций. Приведите примеры. 7. С помощью каких параметров можно управлять ходом химических реакций? 8. Что изучает химическая кинетика? 9. Объясните сущность каталитических процессов. 10. Какие химические элементы необходимы для появления жизни? 11. Приведите примеры использования катализаторов в промышленности. 1.

1. 2. 3. 4. 5. 6.

7.

Тема 10. Перечислите исторические вехи в развитии биологии. Что принято считать характерными чертами жизни? Из каких частей состоят живые клетки? Возможно ли в современных условиях самопроизвольное возникновение живой клетки из неживого вещества? Чем осуществляются преобразования энергии в живых организмах и каким образом они происходят? Поясните роль воды в существовании жизни. Какую роль играют полярность, большая теплоемкость и поверхностное натяжение? Что собой представляют ферменты? Какова их роль? 18

8.

Сущность эволюционной теории. Чем обусловлена устойчивость видов? 9. Какие аминокислоты вы знаете, как они образуются и какую роль играют в жизненных процессах? 10. Как формируется последовательность аминокислот в белковых молекулах? Какие еще макромолекулы имеются в живых клетках? 11. Как происходит передача информации из ядра клетки к месту синтеза белка? 12. Что изучает генетика? Охарактеризуйте структуру и функции генов. Каково значение генетики для практики? 1. 2. 3. 4. 5. 6.

7. 8. 9. 1. 2.

3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

Приведите примеры самоорганизующихся систем в физике, химии, биологии, геологии, экологии. Приведите примеры самоорганизации в экономике. Дайте характеристики таким свойствам самоорганизующихся систем, как открытость, нелинейность, диссипативность. Раскройте основные закономерности самоорганизации. В чем суть принципа глобального эволюционизма? Как он проявляется? Поддается ли математическому моделированию переход от хаоса к порядку? Что означают точки бифуркации?

Тема 11. Чем различаются понятия «живое вещество», «биосфера», «биоценоз», «биогеоценоз»? Каков характер эволюции и развития биосферы? В чем сущность учения В.И. Вернадского о биосфере и ноосфере? В чем сущность концепций географического детерминизма? Что в них рационально, а что преувеличено? Что такое техносфера? Какова ее роль в эволюции биосферы? В чем выражается взаимовлияние космоса и Земли? Каково содержание и в чем причина глобальных экологических проблем современности? Каковы пути их решения? Назовите и охарактеризуйте особенности экологической проблемы в современной России? Что, по вашему мнению, составляет сущность концепции устойчивого развития? В чем опасность парникового эффекта, чем он стимулируется? Роль лесов в сохранении биосферы. Тема 12. Опишите основные идеи синергетики. В чем заключается новизна синергетического подхода? Что можно моделировать методами синергетики?

19

20

ВОПРОСЫ К ЗАЧЕТУ 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28. 29.

Естествознание в системе научных знаний. Естественнонаучная и гуманитарная культуры. Взаимосвязь естествознания с мифологией, религией, искусством, философией. Научный метод, методология, методы познания. Естественнонаучные революции. Логика научного исследования. Значение неолитической революции. Пифагорейский союз. Материализм Демокрита, атомизм, принцип детерминизма. Выдающиеся ученые Греции: Сократ, Платон, Аристотель и др. Архимед и его достижения в механике, математике, гидростатике. Геоцентрическая и гелиоцентрическая системы мира. Вклад Н. Коперника, Д. Бруно, Г. Галилея в науку. Создание физической картины мира. Масштабы расстояний и диапазоны временных интервалов во Вселенной. Модели строения Вселенной. Модель Большого взрыва. Строение нашей галактики, виды галактик. Строение и эволюция звезд. Роль элементарных частиц в происхождении Вселенной. Понятия пространства и времени в классической механике. Пространство и время в теории относительности. Типы взаимодействий. Закон сохранения и превращения энергии. Первое и второе начало термодинамики. Понятие энтропии. Гипотеза «тепловой смерти» Вселенной. Принцип симметрии. Свойства элементарных частиц. Квантовая природа света. 21

30. Модели атома Резерфорда и Бора. Кварковые модели. 31. Корпускулярно-волновой дуализм. 32. Принцип неопределенности Гейзенберга и дополнительности Бора. 33. Химические связи, энергия связи. 34. Химические реакции и энтропия. 35. Химическая кинетика. Управление химическими реакциями. 36. Уровни организации живой материи. 37. Разнообразие жизни на Земле. 38. Популяции, сообщества, экосистемы. 39. Клеточное строение организмов. 40. Белки, ферменты, нуклеиновые кислоты. 41. Становление и развитие генетики. 42. Генная инженерия. 43. Хромосомы. 44. Строение клетки. 45. Современные представления об эволюции. 46. Биосфера, биотический круговорот. 47. Биоэтика. 48. Ресурсы биосферы. 49. Эволюционное развитие. 50. Экологический кризис и пути его преодоления. 51. Теория самоорганизации. 52. Моделирование простых и сложных систем. 53. Характеристика самоорганизующихся систем. 54. Открытость, нелинейность, диссипативность. 55. Закономерности самоорганизации. 56. В чем заключается признаки информационной цивилизации? 57. Сущность информационной картины мира. 58. Энтропия и информация. 59. Принцип универсального эволюционизма. 60. Наука и будущее человечества.

22

ТЕМЫ РЕФЕРАТОВ 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28. 29.

Значение науки в истории общества. Естественные и общественные науки: противостояние или сотрудничество? Наука в Древнем Риме. Наука в Древнем Египте. Взгляды на природу в Древней Греции. Вавилонская астрономия и астрология. Физика и механика на Древнем Востоке. Системы счисления и техника счета в Древнем мире. История календаря. Проблема двух культур. Виды псевдонаучного познания: миф, здравый смысл, паранаука. Наука в эпоху Возрождения. Научное мировоззрение и религия. Научные революции в истории общества. Универсальные теории естествознания. Роль философии в научном естествознании. Промышленная революция конца XVIII в. Источники противоречий естественнонаучной и гуманитарной культур. Наука в Европе в период Средневековья. Геоцентрическая и гелиоцентрическая системы мира. Коперниканская революция. Роль математики в деятельности пифагорейского союза. Арабская математика, астрономия, медицина и др. науки. Интуитивное и рациональное в процессе познания. Развитие оптики в XVII в. Происхождение жизни. Геология Земли. Радиоизотопные хронологические методы. Эволюционная теория Дарвина. От атома Демокрита к кваркам. Развитие идей атомизма. 23

30. 31. 32. 33. 34. 35. 36. 37. 38. 39. 40. 41. 42. 43. 44. 45. 46. 47. 48. 49. 50. 51. 52. 53. 54. 55. 56. 57. 58. 59. 60. 61. 62. 63.

Происхождение Вселенной. Происхождение и эволюция звезд. Сверхновые звезды. Солнечная система – наш дом. Становление генетики. Биологическая форма организации материи. Клеточное строение организмов. Биологические виды, популяции и сообщества. Естественный отбор. Принципы биологической эволюции. Принципы симметрии в науке. Законы сохранения. Концепция Большого взрыва. Динамический хаос. Постулаты Бора. Вероятность и неопределенность в физике микромира. Симметрия в природе. Квантовая концепция в физике. Гравитация. Античастицы и антиматерия. Загадки нейтрино. Сингулярность. Симметрия пространства – времени. Корпускулярно-волновой дуализм. Пространство – время в специальной теории относительности. Принцип соответствия в естествознании. Четыре типа взаимодействия в теории всеобщего объединения. Основные положения волновой механики. Электромагнитные волны. «Вечный двигатель». Термодинамические принципы самоорганизации. Законы термодинамики. Упорядоченные структуры. Самоорганизация в неживых системах. 24

64. 65. 66. 67. 68. 69. 70. 71. 72. 73. 74. 75. 76. 77. 78. 79. 80. 81. 82. 83. 84. 85. 86. 87. 88. 89. 90. 91. 92. 93. 94.

Принципы организации открытых систем. Системный подход в научных исследованиях. Биокатализ в химической технологии. Перспективы энергетики. Искусственный интеллект. Ресурсы биосферы. Эволюция представлений об информации. Современные информационные технологии. Теория катастроф. Хромосомы. Микроэволюция. Закономерности макроэволюционных процессов. Элементарные частицы – «кирпичики» Вселенной. Планета Марс – в фантастической литературе и в реальности. Тунгусский метеорит. Рождение, жизнь и смерть звезд. Черные дыры, нейтронные звезды и квазары – экзотические объекты Вселенной. Наша Галактика – Млечный Путь. Одиноки ли мы во Вселенной? НЛО – вымысел или реальность? Основные идеи общей теории относительности (теории гравитации). Проблемы клонирования. Озоновые дыры. Парниковый эффект. Энтропия – мера хаоса. Энтропия – мера утилизации энергии. Энтропия в химии, физике, механике. Энтропия в экономике. Энтропия и информация. Неравновесные системы и синергетика. Основные проблемы естествознания. 25

МАТЕРИАЛЫ, УСТАНАВЛИВАЮЩИЕ СОДЕРЖАНИЕ И ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ ПРОМЕЖУТОЧНЫХ И ИТОГОВЫХ АТТЕСТАЦИЙ В качестве промежуточной аттестации рекомендуется проведение промежуточных тестирований, написание рефератов, контроль активности. Итоговой аттестацией является зачет. Зачетные и аттестационные материалы включают теоретические и научно-методические вопросы, исторические аспекты, знание терминов, хронологии, персоналий.

26

СО ДЕРЖАН И Е

Учебное издание

ВВЕДЕНИЕ............................................................................................................... 3 ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН КУРСА «КОНЦЕПЦИИ СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ» .............................................................................................. 5 СОДЕРЖАНИЕ КУРСА ........................................................................................... 6 РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА ......................................................................11 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ..................................................................................14 ВОПРОСЫ К ЗАЧЕТУ.............................................................................................21

Составитель: Валерий Семенович Воробьев

КОНЦЕПЦИИ СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ Учебная программа и методические указания

ТЕМЫ РЕФЕРАТОВ................................................................................................23 МАТЕРИАЛЫ, УСТАНАВЛИВАЮЩИЕ СОДЕРЖАНИЕ И ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ ПРОМЕЖУТОЧНЫХ И ИТОГОВЫХ АТТЕСТАЦИЙ................26

Технический редактор М.В. Быкова Редактор Е.В. Коськина Подписано в печать 29.04.04. Формат бумаги 60х84 1/16. Печ. л. 1,75. Уч.-изд. л. 1,5. Тираж 100 экз. Заказ 253. Издательско-полиграфический отдел ОмГУ 644077, г. Омск-77, пр. Мира, 55а, госуниверситет

27

28