Главная Случайная страница


Категории:

ДомЗдоровьеЗоологияИнформатикаИскусствоИскусствоКомпьютерыКулинарияМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОбразованиеПедагогикаПитомцыПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРазноеРелигияСоциологияСпортСтатистикаТранспортФизикаФилософияФинансыХимияХоббиЭкологияЭкономикаЭлектроника






Тема 1. ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ И СОВРЕМЕННЫЙ МИР

ОБЩИЕ ВОПРОСЫ

Назначение и задачи курса

 

Курс "ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ" посвящен рассмотрению ряда специальных вопросов и проблем, не входящих в традиционные курсы отдельных естественно-научных дисциплин (математики, физики, химии и др.), но имеющих принципиально важное значение для подготовки высококвалифицированных специалистов и педагогов.

К кругу этих вопросов и проблем относятся: мировоззренческие, методологические, философские и интегративные. Они не принадлежат ни к одной из конкретных естественно-научных дисциплин и не могут быть эффективно разрешены их методами. Однако, такие вопросы играют важную роль в понимании сущности самих естественно-научных методов, их области компетентности и закономерностей внутреннего саморазвития естественных наук. Поэтому, знакомство с современным состоянием в указанной области является необходимым элементом высшего образования, предназначенного для подготовки специалистов и просто культурных и мыслящих людей.

Данный курс согласован с общей концепцией введения интегративной естественно-научной подготовки в высшей школе, реализуемой в рамках реформы высшего образования, а также с требованиями Государственных образовательных стандартов по естественно-научным специальностям.

Курс предполагает усвоение студентами основного содержания дисциплин "Математика", "Физика" и "Общая химия", входящих в цикл ОЕН.

Студент, успешно освоивший курс, должен продемонстрировать:

- умение грамотно сформулировать и изложить сущность проблемы, выделить ее математические, физические, химические (и т.д.) аспекты, определить адекватные подходы к ее решению и необходимые для этого конкретные методы;

- умение правильно подготовить реферат, обзор, лекцию по естественно-научной проблематике;

- понимание роли и значения естественных наук в современной цивилизации и умение пропагандировать естественно-научные знания.

Структура курса

 

В соответствии со своими целями, курс состоит из трех основных разделов, согласованных в рамках единого плана.

I. ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ:

Цели и задачи естественных наук.

Научный метод и область его компетентности.

Научный язык: понятия и термины, теории и модели.

II. ОБЩЕНАУЧНЫЕ МОДЕЛИ И ПОНЯТИЯ:

Обзор универсальных научных понятий и моделей.

Анализ взаимосвязей и системного характера.

Роль и применение в конкретных естественных науках.

III. СМЕЖНЫЕ ПРОБЛЕМЫ:

Естественные науки и другие области мысли.

Наука и общество.

История и перспективы естествознания.

 

ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН КУРСА

ВВЕДЕНИЕ

В данном разделе перечислены основные вопросы, содержащиеся в программе курса. Эти вопросы упорядочены по их взаимосвязям в виде согласованных тем (разделов). Для облегчения восприятия и понимания вопросы сгруппированы по иерархическому принципу: сначала формулируется более общий (и более значимый) вопрос, внутри которого затем выделяются более частные моменты и аспекты.

В конце каждой отдельной темы приведены вопросы для самопроверки. Студент должен тщательно обдумать содержание и смысл этих вопросов и попытаться сформулировать обоснованные ответы на них.

Обзор основных вопросов снабжен подробным списком рекомендуемой литературы. Этот список, естественно, не является исчерпывающим и студент может самостоятельно пополнить его, работая в библиотеке.

Раздел I. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ

Тема 1. ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ И СОВРЕМЕННЫЙ МИР

 

Роль и значение естественных наук в жизни современной цивилизации

Естественные науки как базис для современных технологий:

- ХИМИЯ (вещества и материалы, синтез и модификация).

- ФИЗИКА (конструкции, получение, транспортировка и преобразование энергии, получение и обработка информации).

- МАТЕМАТИКА (оптимизация, прогнозирование, планирование).

Естественно-научное мировоззрение.

Естественные науки как элемент культуры и творчества.

Многообразие форм естественно-научной деятельности

Учебные дисциплины.

Способ мышления.

Сфера профессиональной деятельности.

Область компетентности естественных наук

Естественные науки как продукт исторического развития

Изменчивость представлений о целях и задачах науки.

Эволюция теоретических и экспериментальных методов, критериев оценки результатов..

Изменение социально-экономических условий развития науки.

Вопросы для самопроверки

1. Как изменилась бы наша жизнь, если бы мы утратили знание законов физики (механизмы, транспортные средства, электрические и электронные устройства, получение теплоты и работы и т.д.)?

2. Как изменилась бы наша жизнь, если бы мы утратили знание законов химии (анализ природных веществ, производство металлов, цемента, удобрений и ядохимикатов, пластмасс, искусственных волокон, пленок, красителей, лекарств, косметики и т.д.)?

3. Какую роль в жизни современного человека играет естественно-научное мировоззрение? Сформулируйте основные отличия мировоззрения представителя современной машинной цивилизации, от мировоззрения древних греков или жителей средневековья.

Тема 2. ЕСТЕСТВЕННО-НАУЧНЫЙ МЕТОД

Тема 3. ЭКСПЕРИМЕНТ В ЕСТЕСТВЕННЫХ НАУКАХ

Научный и ненаучный эксперимент

Виды научного эксперимента

Эксперимент как источник информации:

- наблюдение (протоколы),

- измерение констант и параметров (числа),

- перебор вариантов (прописи).

Эксперимент как метод верификации.

- проверка теоретических предсказаний,

- выбор теоретических моделей.

Методика научного эксперимента

Система (границы системы, контроль граничных условий).

Приборы (измерительные устройства, эталоны и стандарты, измерительные процедуры, фиксация результатов).

Экспериментальные ошибки:

- обнаружение экспериментальных ошибок,

- систематические и случайные ошибки,

- обработка ошибок, статистические процедуры.

Проблема интерпретации и теоретической обработки.

Роль теоретических представлений в экспериментальной деятельности.

Основные задачи теории.

Исправление и обобщение эмпирических данных.

Установление и формулировка закономерностей и общих законов.

Нахождение наиболее эффективных способов рассуждения.

Основные приемы теоретической деятельности:

- классификация и установление иерархических соотношений,

- построение структурных моделей,

- разработка и введение специальных понятий.

Научные понятия.

Назначение и роль научных понятий.

Особенности научных понятий: вербальная форма, определенность, системность, идеальность.

Виды и типы научных понятий: эмпирические и теоретические, операционные и конвенциональные, общие и частные.

Иерархичность научных понятий.

Исторический характер научных понятий.

Понятия и термины. Проблема соотнесения.

Наука как язык.

Существование особого научного языка, его назначение.

Отличия научных языков от естественных в лексике и синтаксисе.

Разнообразие научных языков и их диалектов.

Проблема перевода: с одного научного языка на другой, с научного языка на естественный и обратно.

Статус научных законов.

Границы применимости законов.

Степень точности законов.

Степень надежности законов.

Методологические проблемы.

Вопросы для самопроверки.

1. Приведите конкретные примеры научных законов, в соответствии с их классификацией в п. 2.

2. Чем ограничена применимость естественно-научных законов?

3. Можно ли открыть все научные законы? Являются ли законы природы вечными и неизменными?

Раздел II. ОБЩЕНАУЧНЫЕ ПОНЯТИЯ И МОДЕЛИ.

Тема 8. ПРОСТРАНСТВО.

Тема 9. ВРЕМЯ.

Траекторная модель эволюции.

Механические траектории и их разновидности.

Траектории химических реакций в пространстве составов.

Траекторные карты и их основные свойства.

Методологические проблемы.

Существует ли физическое время?

Проблема "Стрелы времени".

Вопросы для самопроверки.

1. Сформулируйте различия между "пространственной" и "временной" координатами, используемыми для описания процессов эволюции.

2. В чем заключается разница между идеальными механическими системами и релаксационными системами с трением с точки зрения времени? К какому типу относятся химические системы с протекающими в них химическими превращениями?

3. Почему время "течет" только в одну сторону?

Тема 10. ЭНЕРГИЯ.

Сила и работа.

Два типа пространственных конфигураций системы (устойчивые и неустойчивые) и два типа процессов их изменения (вынужденные и самопроизвольные).

Необходимость преодоления сил сопротивления системы в вынужденных процессах, совершение внешней работы.

Физические модели силы: универсальные дальнодействующие и остаточные короткодействующие взаимодействия.

Обратимость работы в механических системах, работа как способ изменения внутренней характеристики - энергии.

Виды работы, их энергетическая эквивалентность, закон сохранения энергии и его универсальность,

Потенциальная энергия системы.

Взаимосвязь потенциальной энергии с координатами изображающей точки системы в пространстве состояний, модель поверхности потенциальной энергии (ППЭ).

Свойства ППЭ: сила как градиент, эквипотенциальные кривые.

Связь между формой ППЭ и формой реальной траектории системы. Динамические законы.

Применения модели ППЭ в механике и химии молекул.

4. Теплота:

"Системы с трением", несохранение работоспособности, тепловая форма энергии и обобщенный закон сохранения энергии,

Теплообмен как альтернативный способ изменения энергии.

Проблема преобразования работы и теплоты друг в друга.

Термодинамика как обобщение механики.

Равновесные состояния.

Критерии равновесия в механике и термодинамике.

Способы описания равновесного состояния и расчета его параметров.

Способы смещения равновесия за счет внешних воздействий, принципы Ле-Шателье - Брауна, Ленца и др.

Неравновесные состояния.

Критерии неравновесности состояний и систем.

Способы описания степени удаленности от равновесия.

Релаксационные процессы, их направление и скорость.

Тема 11. СОСТАВ И СТРОЕНИЕ.

1. Унитарные и составные системы:

Процедуры разделения, их обратимость.

Понятие "частицы". Состав системы и способы его описания.

2. Межчастичные взаимодействия и образование структур.

Природа и типы взаимодействий (гравитационные, электромагнитные, цветовые, ядерные, химические, ван-дер-ваальсовы и др.), их основные особенности.

Типы структурирования (топологическое, пространственное, временное, пространственно-временное и т.д.),

Способы описания структур. Физические и математические структурные модели.

Диссипативные структуры.

Причины самоорганизации открытых систем с потоками.

Типы диссипативных структур (пространственные, временные, пространственно-временные) и их основные свойства. .

Устойчивость и взаимные превращения диссипативных структур.

Вопросы для самопроверки.

1. Каков критерий, отличающий унитарные и аддитивные системы? Каков смысл понятий структуры и частицы?

2. В чем причина принципиальных различий между фундаментальными и остаточными взаимодействиями?

2. Приведите примеры математических структурных моделей. Почему математические структуры могут адекватно отражать структуру реальных систем?

3. Имеются ли принципиальные различия в структурных представлениях различных естественных наук: физики, химии, биологии и др. ? В чем заключаются эти различия?

Тема 12. СИММЕТРИЯ.

Проблема происхождения жизни.

Естественно-научные представления: самозарождение и прогрессирующая эволюция, гипотеза панспермии.

Альтернативные (не естественно-научные) гипотезы.

Математические модели ("Жизнь" и другие клеточные автоматы).

4. Проблема мышления:

Природа и механизмы мышления.

Возможен ли искусственный интеллект?

Вопросы для самопроверки.

1. Есть ли принципиальные противоречия между фундаментальными физическими законами (например, вторым законом термодинамики) и существованием жизни?

2. В чем отличие между химическими реакциями, протекающими in vitro и in vivo ? Действуют ли в живых организмах законы химической термодинамики и химической кинетики?

3. Что является источником свободной энергии для существования жизни на Земле?

4. Как отличить "искусственный" интеллект от "настоящего"? Можно ли считать шахматный компьютер, победивший чемпиона мира, умнее человека, хотя бы в узкой области шахматных задач?

Тема 17. ИСТОРИЧЕСКИЙ ОЧЕРК.

1. Естественные науки как продукт исторического развития:

Изменчивость представлений о целях и задачах научного познания.

Эволюция экспериментальных и теоретических методов.

Изменение социально-экономических условий.

2. Методы исторического анализа:

Историография событий и результатов ("внешняя" история), история мыслей и намерений естествоиспытателей ("внутренняя" история).

Понятие "парадигмы" и "научной революции".

3. Основные этапы развития естествознания:

Античность и средние века.

Классический период.

Современный период.

Ближайшие прогнозируемые перспективы.

4. Дальние перспективы естествознания:

Исчерпается ли предмет естественных наук?

Исчерпаются ли возможности естественно-научного метода?

Произойдет ли переориентация на иные методы и формы познания?

Вопросы для самопроверки.

1. Каковы основные различия между древними и современными естественными науками?

2. Какова сущность научных революций 17-го и 20-го веков? Каковы их причины и предпосылки?

3. Будут ли роль и значение естественных наук возрастать в ближайшем и отдаленном будущем?

4. Какие изменения могут произойти в характере естественно-научной деятельности и ее методах?

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА.

Специфика данного курса заключается в том, что отсутствуют традиции его преподавания и, следовательно, отсутствуют и сложившиеся учебники или учебные пособия. Кроме того, сама природа курса требует не просто "изучения материала", а самостоятельных и систематических размышлений над проблемами, которые не имеют окончательного или единственно правильного решения. Поэтому, при изучении данного курса студенту целесообразно ознакомиться с как можно большим разнообразием литературных источников, большинство из которых не имеют формы учебников, а относятся к монографическому типу сочинений. Именно поэтому ниже приведен довольно обширный список рекомендуемой литературы, который может быть значительно расширен.

Учебные пособия:

Дубнищева Т.Я. Концепции современного естествознания. Новосибирск, ООО "Изд-во ЮКЭА". 1997. 832 с.

Карпенков С.Х. Концепции современного естествознания. М.: Физкультура и спорт. ЮНИТИ. 1997. 520 с.

Карпенков С.Х. Основные концепции естествознания. М.: Физкультура и спорт. ЮНИТИ. 1998. 208 с.

Общие и методологические проблемы естественных наук на доступном уровне обсуждаются в следующих книгах:

Пуанкаре А. О науке. М.: Наука, 1983.

БУДУЩЕЕ НАУКИ: Международный ежегодник. М.: Знание.

Кузнецов Б.Г. Современная наука и философия. М.: Политиздат, 1981.

Семенов Н.Н. Наука и общество. М.: Наука, 1981.

Фейнберг Е.Л. ДВЕ КУЛЬТУРЫ. Интуиция и логика в искусстве и науке. М.: Наука, 1992.

Клайн М. Математика. Поиск истины. М.: Мир, 1988.

Тема 1.

Вигнер Е. Этюды о симметрии. М.: Мир, 1971.

Капица П.Л. Эксперимент, теория, практика. М.: 1974.

Мэрион Дж.Б. Физика и физический мир. М.: Мир, 1975.

Томсон Д. Дух науки. М.: Знание, 1970.

Швырев В.С. Научное познание как деятельность. М.: Политиздат, 1984.

Тема 2.

Демидов В. Как мы видим то, что видим. М.: Знание, 1979.

Липсон Г. Великие эксперименты в физике. М.: Мир, 1972.

Тригг Дж. Физика ХХ века. Ключевые эксперименты. М.: Мир, 1978.

Темы 3-5.

Бонди Г. Гипотезы и мифы в физической теории. М.: Мир, 1972.

Бунге М. Философия физики. М.: Прогресс, 1975.

Вигнер Е. Этюды о симметрии. М.: Мир, 1971.

Клайн М. Математика. Поиск истины. М.: Мир, 1988.

Мякишев Г.Я. Динамические и статистические закономерности в физике. М.: 1973.

Пайерлс Р. Законы природы. М.: Физматгиз, 1959.

Рузавин Г.И. Математизация научного знания. М.: Мысль, 1984.

Фейнман Р. Характер физических законов. М.: Мир, 1968.

ФИЗИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ (сб.ст., под ред. И.А.Акчурина). М.: Наука, 1980.

Темы 8-10.

Бом Д. Специальная теория относительности. М.: Мир, 1967.

ВРЕМЯ И СОВРЕМЕННАЯ ФИЗИКА (Сб. статей под ред. Д.А. Франк-Каменецкого). М.: Мир, 1970.

Григорьев В., Мякишев Г. Силы в природе. М.: Наука, 1983.

Девис П. Пространство и время в современной картине Вселенной. М.: Мир, 1979.

Девис П. Суперсила. М.: Мир, 1989.

Молчанов Ю.Б. Четыре концепции времени в философии и физике. М.: Наука, 1977.

Смородинский Я.А. Температура. М.: Наука, 1987.

Тарасов Л. Этот удивительно симметричный мир. М.: Просвещение, 1982.

Фен Дж. Машины, энергия, энтропия. М.: Мир, 1986.

Шмутцер Э. Теория относительности. Современное представление. М.: Мир, 1981.

Эткинс П. Порядок и беспорядок в природе. М.: Мир, 1987.

Эфрос А.Л. Физика и геометрия беспорядка. М.: Наука, 1982.

Тема 11.

Вайнберг С. Открытие субатомных частиц. М.: Мир, 1986.

Гегузин Я.Е. Живой кристалл. М.: Наука, 1987.

Гордон Дж. Почему мы не проваливаемся сквозь пол. М.: Мир, 1971.

Гроссберг А.Ю., Хохлов А.Р. Физика в мире полимеров. М.: Наука, 1987.

Дмитриев И.С. Электрон глазами химика. Л.: Химия, 1983.

Дмитриев И.С. Молекулы без химических связей. Л.: Химия, 1980.

Каганов М.И., Лифшиц И.М. Квазичастицы. М.: Наука, 1989.

Кузнецов В.И. Общая химия. М.: ВШ, 1989.

Намбу Е. Кварки. М.: Мир, 1984.

Николис Г., Пригожин И. Самоорганизация в неравновесных системах. М.: Мир, 1979.

Николис Г., Пригожин И. Познание сложного. М.: Мир, 1990.

Полак Л.С., Михайлов А.С. Самоорганизация неравновесных физико-химических систем. М.: Наука, 1983.

Пригожин И. От существующего к возникающему. М.: Наука, 1985.

Пригожин И., Стенгерс И. Порядок из хаоса. М.: Мир, 1986.

Пикин С.А., Блинов Л.М. Жидкие кристаллы. М.: Наука, 1987.

Фейнберг Дж. Из чего сделан мир? Атомы, лептоны, кварки и другие загадочные частицы. М.: Мир, 1981.

Хакен Г. Синергетика. М.: Мир, 1980.

Холден А. Что такое ФТТ. М.: Мир, 1971.

Тема 12.

Вигнер Е. Этюды о симметрии. М.: Мир, 1971.

Компанеец А.С. Симметрия в микро- и макромире. М.: Наука, 1978.

Харгиттаи И., Харгиттаи М. Симметрия глазами химика. М.: Мир, 1989.

Тема 13.

Бернал Дж. Возникновение жизни. М.: Мир, 1969.

Беркинблит М.Б., Глаголева Е.Г. Электричество в живых организмах. М.: Наука, 1988.

Бергельсон Л.Д. Мембраны, молекулы, клетки. М.: Наука,1982.

Глазер Р. Биология в новом свете. М.: Мир, 1978.

Гриффин Д., Новик Эл. Живой организм. М.: Мир, 1973.

Жерарден Л. Бионика. М.: Мир, 1971.

Кемп П., Армс К. Введение в биологию. М.: Мир, 1986.

Медавар П., Медавар Дж. Наука о живом. Современные концепции в биологии. М.: Мир, 1983.

Николов Н., Нешев Г. Загадка тысячелетий. Что мы знаем о памяти. М.: Мир, 1988.

Спрингер С., Дейч Г. Левый мозг, правый мозг. М.: Мир, 1983.

Франк-Каменецкий М.Д. Самая главная молекула. М.: Наука, 1983.

Хоровиц Н. Поиски жизни в Солнечной системе. М.: Мир,1988.

Шмидт-Нильсен К. Как работает организм животного. М.: Мир, 1976.

Шредингер Э. ЧТО ТАКОЕ ЖИЗНЬ? С точки зрения физика. М.: Атомиздат, 1972.

Эйген М., Шустер П. ГИПЕРЦИКЛ. Принципы самоорганизации макромолекул. М.: Мир, 1982.

Эйген М., Винклер Р. Игра жизни. М.: Наука, 1979.

Эндрю А. Искусственный интеллект. М.: Мир, 1985.

КИБЕРНЕТИКА. Перспективы развития. М.: Наука, 1981.

КИБЕРНЕТИКА ЖИВОГО. Биология и информация. М.: Наука, 1984.

КИБЕРНЕТИКА ЖИВОГО. Человек в разных аспектах. М.: Наука, 1985.

Тема 14.

Вайнберг С. Первые три минуты. Современный взгляд на происхождение Вселенной. М.: Энергоиздат, 1981.

Войткевич Г.В. Химическая эволюция Солнечной системы. М.: Наука, 1979.

Дарвин Ч. Происхождение видов путем естественного отбора. М.: Просвещение, 1987.

Девис П. Случайная вселенная. М.: Мир, 1985.

Зигель Ф.Ю. Вещество Вселенной. М.: Химия, 1982.

Кальвин М. ХИМИЧЕСКАЯ ЭВОЛЮЦИЯ. Молекулярная эволюция, ведущая к возникновению живых систем на Земле и на других планетах. М.: Мир, 1971.

Нарликар Дж. Неистовая вселенная. М.: Мир, 1985.

Орлова А.В. Подвижная мозаика планеты. М.: Недра, 1981.

Яблоков А.В., Юсуфов А.Г. Эволюционное учение. М.: ВШ,1988.

Темы 15-16.

Вигнер Е. Пределы науки. В кн.: Этюды о симметрии. М.: Мир, 1971.

Гинзбург В.Л. О физике и астрофизике. М.: Наука, 1974.

Готт В.С. Философские вопросы современной физики. М.: ВШ, 1972.

Кузнецов Б.Г. Современная наука и философия. М.: Политиздат, 1981.

Семенов Н.Н. Наука и общество. М.: Наука, 1981.

Фейнберг Е.Л. Две культуры. Интуиция и логика в искусстве и науке. М.: Наука, 1992.

ФИЛОСОФСКИЕ ПРОБЛЕМЫ СОВРЕМЕННОЙ ХИМИИ. (Сб. статей под ред. Ю.И. Соловьева). М.: Прогресс, 1971.

Тема 17.

Азимов А. Краткая история химии. М.: Мир, 1983.

де Бройль Л. Революция в физике. Новая физика и кванты. М.: Атомиздат, 1963.

Гельфер Я.М. История и методология термодинамики и статистической физики. М.: ВШ, 1981.

Кузнецов Б.Г. Пути физической мысли. М.: Наука, 1968.

Коллингвуд Р.Дж. Идея истории. М.: Наука, 1980.

Кун Т. Структура научных революций. М.: Прогресс, 1975.

Паули В. Физические очерки. М.: Наука, 1975.

Поллер З. Химия на пути в третье тысячелетие. М.: Мир, 1982.

Чолаков В. Нобелевские премии. М.: Мир, 1986.

Франкфурт У.И., Френк А.М. У истоков квантовой теории. М.:Наука,1975.

Эйнштейн А., Инфельд Л. Эволюция физики. М.: Мол. гвардия, 1966.

Методические указания к подготовке реферата.

Подготовка и написание реферата является необходимой составной частью учебного процесса. Этот этап позволяет студенту самостоятельно ознакомиться с литературой, более глубоко вникнуть в проблематику курса, провести анализ и обсуждение некоторых аспектов проблемы.

Реферат не является изложением или конспектом. Он должен иметь исследовательский или аналитический характер, отражающий собственную точку зрения студента.

Реферат должен содержать следующие разделы:

· постановка и формулировка проблемы (обоснование темы),

· краткий исторический обзор проблемы или вопроса,

· основное содержание проблемы, методы ее решения,

· связь исследуемой проблемы со смежными проблемами,

· практическое значение проблемы, ее применения,

· перспективы и выводы,

· список использованной и цитируемой литературы.

ПРИМЕРНАЯ ТЕМАТИКА РЕФЕРАТОВ

История естествознания (исторический анализ процесса или этапа развития, внутренние логические причины, влияние социально-экономических факторов, связь с современностью).

Естественные науки как продукт исторического развития.

Научные парадигмы и научные революции.

Естественные науки в Древнем Мире.

Картезианская революция в естествознании.

Классический механицизм.

Кризис механицизма конца 19 - начала 20 века.

Появление теории относительности.

Появление квантовой механики.

Развитие эволюционных представлений в естественных науках.

Естественно-научный эксперимент на примере выдающихся экспериментальных открытий (возникновение причины постановки эксперимента, методика его выполнения, интерпретация результатов, роль в развитии соответствующей дисциплины и всего естествознания).

Открытие законов механики (Кеплер, Галилей, Ньютон).

Открытие закона сохранения массы (Ломоносов, Лавуазье).

Открытие закона сохранения энергии (Майер, Джоуль, Гельмгольц).

Спектроскоп и открытие химического состава небесных тел (Кирхгоф, Бунзен).

Измерение скорости света (от Ремера до Физо).

Опыт Майкельсона-Морли.

Открытие электромагнитной индукции (Фарадей).

Открытие электромагнитных волн и радиосвязи (Герц, Попов).

Открытие радиоактивности (Беккерель).

Открытие атомных ядер (Резерфорд).

Измерение зарядов атомных ядер (Мозли).

Открытие дифракции рентгеновских лучей на кристаллической решетке (Лауэ, У.Л.Брэгг, У.Х.Брэгг).

Открытие изотопов (Томсон, Содди, Астон).

Открытие сверхпроводимости (Каммерлинг-Оннес).

Открытие элементарных частиц (электрон, протон, нейтрон, нейтрино, мезоны, кварки и др.).

Экспериментальные подтверждения общей теории относительности.

Открытие эффекта ядерного гамма-резонанса (Мессбауэр).

Открытие несохранения четности (Ли, Янг, Ву).

Изобретение квантовых генераторов (Таунс).

Открытие реликтового излучения (Пензиас, Вильсон).

Химические синтезы биологических веществ (от Вёлера до Вудворда).

Открытие цепных реакций (Семенов).

Открытие колебательных реакций (Брей, Белоусов).

Каталитический синтез аммиака (Бош, Габер).

Синтез стереорегулярных полимеров (Циглер, Натта).

Синтез трансурановых элементов (Сиборг, Флеров).

Методологические принципы в естественных науках (историческое происхождение принципа, его методологическая роль и значение, область применимости, современное содержание, взаимосвязь с другими аналогичными принципами).

Детерминизм.

Редукционизм.

Изоморфизм.

Принципы верифицируемости и фальсифицируемости.

Кинематографический принцип.

Корпускулярно волновой дуализм.

Принцип дополнительности (Н.Бор).

Экспериментальные методы естествознания (назначение соответствующих измерительных процедур, их роль и значение в современном естествознании, история развития метода, используемая аппаратура и методика, точность и надежность результатов).

Типы приборов и измерительных процедур в естественных науках.

Дискриминаторы и спектральные анализаторы.

Детекторы частиц и событий.

Ускорители элементарных частиц.

Измерение длин и расстояний.

Измерение времени и скоростей.

Измерение массы.

Измерение цвета (колориметрия и спектрофотометрия).

Измерение температуры и тепловых эффектов.

Универсальные постоянные, их роль и измерение (теоретические конструкции и модели, содержащие универсальную постоянную, роль численного значения постоянной, история измерений постоянной, измерительные процедуры).

Заряд электрона.

Атомная единица массы.

Гравитационная постоянная.

Диэлектрическая постоянная.

Скорость света.

Постоянная Планка.

Число Авогадро.

Постоянная Больцмана.

Системы физических единиц (взаимосвязь и системный характер физических величин, необходимость систем единиц, способы согласования единиц измерения, типы систем, история возникновения данной системы, ее отличия от других систем, область применения).

Система СИ.

Системы МКС и МКСА.

Система СГС.

Системы электрических единиц (Гауссова, СГСМ, СГСЭ).

Математические модели в естественных науках (роль математических моделей в естественных науках, содержание математической модели, область применимости и ограничения).

Действительные и комплексные числа, кватернионы.

Скаляры, векторы и тензоры.

Функции.

Матрицы и операторы.

Квантовые числа.

Группы и их представления.

Линейные векторные пространства.

Графы.

Физические взаимодействия (роль, отводимая физическим взаимодействиям в структурных моделях, природа данного типа взаимодействий, характерные отличия и особенности, математическое описание, возможности экспериментального исследования, область действия в реальных системах).

Фундаментальные: цветовые, электромагнитные, гравитационные,

Остаточные: ядерные силы, Ван-дер-ваальсовы силы, химическая связь, водородная связь, гидрофобные взаимодействия, капиллярные силы.

Экстремальные и другие принципы (сущность экстремальных принципов, их роль в формализме естественных наук, история возникновения принципа, современная формулировка, связь с другими аналогичными принципами, методологическое значение).

Принцип наименьшего действия (Мопертюи, Лагранж, Якоби).

Принцип Ферма.

Принцип максимума энтропии (Клаузиус, Больцман, Гиббс).

Принцип наименьшего рассеяния энергии (Онзагер).

Принцип максимального производства энтропии (Пригожин).

Принцип неопределенности (Гейзенберг).

Принцип запрета (Паули).

Модели пространства в механике (сущность модели пространства, ее роль в формализме механики, типы решаемых проблем и задач, специфика данного пространства, элементы пространства и способ их взаимосвязи, область применимости и существующие ограничения).

Пространства классической механики: конфигурационное, фазовое и Галилеево.

Пространство Минковского в специальной теории относительности.

Гильбертово пространство квантовой механики.

Основные физические модели (сущность физического моделирования, содержание и специфика конкретной модели, ее реальные прообразы, область применимости и ограничения, необходимый математический аппарат).

Частица и трансляционное движение.

Осциллятор и колебательное движение.

Ротатор и вращательное движение.

Волна и волновое движение.

Потенциальная яма.

Солитон.

Траектория.

Фазовый портрет.

Основные химические модели (сущность химического моделирования, содержание и специфика конкретной модели, ее реальные прообразы, область применимости и ограничения, история возникновения понятия или модели).

Химическое вещество и смесь.

Химический состав и химическая формула.

Химический элемент.

Дальтониды и бертоллиды.

Симплексные и комплексные соединения.

Цепь химического действия.

Изомеры.

Атом, молекула, макромолекула, надмолекулярная структура.

Радикал и функция.

Кислота, основание, соль.

Окислитель и восстановитель.

Нуклеофил, радикал, электрофил.

Катализ и катализаторы.

Химическая реакция и ее уравнение.

Механизм реакции.

Химическое равновесие.

Элементарный акт химического превращения.

Активированный комплекс и переходное состояние.

Поверхность потенциальной энергии.

Законы сохранения (возникновение понятия, его роль в системе физических понятий, способы измерения и количественного выражения, экспериментальные основы для формулировки закона сохранения, условия выполнения закона, связь закона сохранения с симметрией системы или объекта).

Закон сохранения энергии.

Закон сохранения массы.

Закон сохранения механического момента.

Закон сохранения импульса.

Закон сохранения электрического заряда.

Закон сохранения барионного и лептонного заряда.

Закон сохранения четности.

Законы сохранения и правила отбора (в квантовых переходах и в химических реакциях).

Симметрия (смысл понятия симметрии вообще и ее частных случаев, способы математического описания симметрии, специфика симметричных систем или ситуаций, роль и значение методов симметрии в решении физических или химических задач, методологическое значение симметрийных представлений и подходов).

Проявления симметрии в неорганической и органической природе.

Проявления симметрии в физических явлениях и моделях.

Проявления симметрии в химических явлениях и моделях.

Энергия (смысл понятия энергии, способы ее измерения и количественного выражения, способы изменения энергии системы, источники энергии и их практическая роль, способы преобразования данного вида энергии в другие).

Механическая энергия и ее разновидности.

Тепловая энергия. Превращение теплоты в работу.

Химическая энергия и ее разновидности.

Электрическая энергия.

Ядерная энергия.

Энтропия (смысл понятия энтропии, взаимосвязь с другими физико-химическими понятиями, роль энтропии в характере протекающих процессов, область применимости понятия энтропии, взаимосвязь различных способов выражения энтропии).

Энтропия в классической термодинамике.

Энтропия в статистической механике.

Энтропия в химических превращениях.

Энтропия и информация.

Состояние (смысл понятия, его роль в системе естественно-научных понятий, способы математического выражения, способы экспериментального исследования, методологическая роль понятия в естественных науках).

Состояние в классической механике.

Состояние в статистической механике.

Состояние в квантовой механике.

Состояние в химии.

Строение и структура (смысл понятия структуры, составные части структуры, способы структурирования, способы описания структур, экспериментальные процедуры разложения и сборки структур, взаимосвязь структур в рамках структурных уровней, методологическая роль структурных моделей в естественных науках).

Понятие структуры в математике.

Понятие строения в физических науках.

Понятие строения в химических науках.

Самоорганизация в природных и искусственных системах.

Физические и химические основы жизнедеятельности

Биомеханика.

Энергия и жизнь.

Ферменты и ферментативные процессы в организмах.

Кибернетические системы в живых организмах.

Гомеостаз.

Иммунные системы.

Электричество в живых организмах.

Бионика.

Проблема происхождения жизни.

Эволюционные теории.

Наследственность и мутации.

Искусственный интеллект.

Смежные проблемы (общность и различия видов мыслительной деятельности, принципиальные отличия от естественно-научного способа мышления, специфика областей применимости и решаемых задач, роль в построении естественно-научного мировоззрения, история взаимоотношений).

Наука, пара-наука и псевдо-наука.

Естественные и гуманитарные науки.

Наука и вера.

Наука и культура.

Наука и искусство.

Социальная жизнь ученых.

Научные общества и их роль в развитии науки и образования.

Типы ученых.

Научные премии.

Естественные науки и государство.

Естественные науки и бизнес.

Естественные науки и военное дело.

 

ОБЩИЕ ВОПРОСЫ

Назначение и задачи курса

 

Курс "ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ" посвящен рассмотрению ряда специальных вопросов и проблем, не входящих в традиционные курсы отдельных естественно-научных дисциплин (математики, физики, химии и др.), но имеющих принципиально важное значение для подготовки высококвалифицированных специалистов и педагогов.

Последнее изменение этой страницы: 2016-07-22

lectmania.ru. Все права принадлежат авторам данных материалов. В случае нарушения авторского права напишите нам сюда...