Учебно-метод пособие КСЕ стац гум
.pdfУчебно-методическое пособие по курсу
«ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНАЯ КАРТИНА МИРА»
1
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯИ НАУКИ РФ
ФГАОУ ВПО «ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Факультет естествознания
Кафедра общей биологии
Учебно-методическое пособие по курсу
«ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНАЯ КАРТИНА МИРА» для студентов гуманитарных факультетов
Ростов-на-Дону
2012
2
УДК - 50
ББК - 20
М-54 ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНАЯ КАРТИНА МИРА. Учебно-методическое пособие к лекционному курсу, семинарским занятиям и для самостоятельной работы студентов. Ростов–на–Дону. Издательство ЮФУ, 2012. – 124 с.
Печатается по решению редакционно-издательского совета ЮФУ.
Учебное пособие утверждено на заседании кафедры общей биологии
ЮФУ
Составитель: Абакумова Л.В., кандидат биологических наук, доцент.
Рецензент: Буриков А.А., доктор биологических наук, профессор, зав.
кафедрой общей биологии ЮФУ
3
ВВЕДЕНИЕ
В настоящем учебном пособии представлен учебно-методический мате-
риал по организации аудиторных занятий и самостоятельной работы студен-
тов, а также различные виды тестовых заданий по курсу «ЕСТЕСТВЕННО-
НАУЧНАЯ КАРТИНА МИРА» в полном соответствии с ГОС ВПО 2010 г. и
программой этого курса для студентов гуманитарных факультетов Южного федерального университета.
Пособие может быть использовано для подготовки к занятиям, зачету и экзамену, при самостоятельной работе студентов, а также для традиционного,
либо тестового контроля знаний студентов в курсе «ЕСТЕСТВЕННОНАУЧ-
НАЯ КАРТИНА МИРА».
Целью курса «ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНАЯ КАРТИНА МИРА» является обеспечение фундаментальности и целостности высшего образования, что, в
свою очередь, соответствует тенденциям общемирового развития науки и об-
щества в целом.
Задачи курса: ознакомление с историей естествознания, достижениями современного естествознания, овладение понятийным аппаратом естествен-
ных наук, приобретение опыта анализа информации, проникающей в массовое сознание, усвоение основных методов. В результате освоения курса студент:
должен знать основные направления развития естествознания и их главные проблемы, содержание естественнонаучного метода познания и его взаимоотношения со специфическими методами исследования конкретных наук о природе, знать историю естественнонаучной мысли;
должен иметь представление о месте и роли естествознания в системе культуры, об организационном единстве микро-, макро- и мегамиров, единст-
ве фундаментальных законов строения и эволюции мегамира;
должен уметь ориентироваться в новейших достижениях естествозна-
ния, давать научно обоснованное толкование информации, проникающей в массовое сознание.
4
ПРОГРАММА КУРСА
Понятие естествознания. Наука как часть культуры общества. Клас-
сификация наук. Естествознание как система наук. Роль естественных наук в жизни общества на нынешнем этапе развития.
Актуальность синтеза естественнонаучных знаний: существующие под-
ходы и перспективы.
Предмет естествознания. Научные факты, научные методы и научные результаты, их общность и различия.
Фундаментальные и прикладные естественные науки, их взаимосвязь.
Пограничные естественные науки и их роль в интеграции естественнонаучных знаний.
Научные методы естествознания. Роль метода в естественных науках.
Многообразие научных методов. Эмпирические и теоретические методы на-
учного познания. Различие и общность наблюдений и экспериментов. Измере-
ние – основа количественного опыта.
Основные теоретические методы познания, их взаимодополнительность.
Догадка, гипотеза и теория как этапы теоретического осознания явлений. Про-
верка гипотез. Индукция, дедукция и аналогия как виды теоретических умо-
заключений. Синтез, анализ и моделирование как эффективные научно-
теоретические методы. Объективные условия возрастания роли моделирова-
ния в современной науке. Виды научных моделей: идеальные и материальные,
физические и математические модели.
Системный подход в естествознании. Общая теория систем, ее основные положения. Понятие о статических и динамических, открытых и закрытых, де-
терминированных и вероятностных, простых и сложных системах. Понятия подсистемы, элемента, среды, состава, структуры, состояния, процесса. Связи
– основное понятие теории систем. Обратные связи (положительные и отрица-
тельные) и их роль в саморегуляции систем.
5
История естественнонаучной мысли. Античная цивилизация как на-
следница египетской и вавилонской культур. Выдающаяся роль Древней Гре-
ции в общемировом развитии. Зарождение естественных наук в Древней Гре-
ции, основные характеристики этого процесса. Натурфилософский подход к изучению природы, его основные черты.
Основы учения о природе представителей милетской школы натурфило-
софов (Фалес, Анаксимандр, Анаксимен), его обогащение в трудах Гераклита,
Эмпедокла, Левкиппа, Демокрита. Выдающаяся роль Аристотеля в система-
тизации и развитии естественнонаучных знаний древнегреческого мира, его основные научные достижения.
Анализ натурфилософского подхода в изучении природы. Выдающиеся достижения и недостатки натурфилософии. Значение натурфилософии как ба-
зы последующего прогресса естественнонаучной мысли.
Особенности эллинистического этапа естественнонаучного развития в Древней Греции, его главные достижения и выдающиеся представители (Ари-
старх, Евклид, Эпикур, Архимед). Естественнонаучные воззрения в Древнем Риме как отражение преемственности в развитии античной культуры.
Общая характеристика естественнонаучного развития в эпоху средневе-
ковья. Господство религиозной схоластики и искоренение научных достиже-
ний античности в V-ХII в.в. н.э. Роль алхимии в развитии естествознания и ее достижения в эпоху средневековья.
Арабская линия в средневековой науке, ее общие черты и отличия от ев-
ропейской линии. Возрождение и развитие античных естественнонаучных достижений в работах выдающихся арабских ученых (Хорезми, Бируни, Ави-
ценны, Омара Хайяма, Улугбека).
Естественнонаучное развитие в эпоху Возрождения. Постепенный отход от натурфилософии и зарождение элементов современной науки. Взаимосвязь развития естествознания и техники как материальной базы новой науки. Лео-
нардо да Винчи – универсальный гений эпохи Возрождения, его заслуги перед естествознанием.
6
Развитие астрономической метрологии и необходимость пересмотра системы мира Птолемея. Учение Н.Коперника об устройстве Вселенной. Пер-
вая научная революция в естествознании.
Зарождение специальных естественных наук – анатомии (А.Везалий),
физиологии и эмбриологии (У.Гарвей). Зарождение новой физики и выдаю-
щаяся роль в ней Г. Галилея.
Формирование новой научной методологии, ее основные положения.
Выдающийся вклад в методологию Ф.Бэкона и Р. Декарта.
Развитие достижений Н.Коперника в работах И. Кеплера. Завершение подготовительного этапа формирования механики как единой науки о движе-
нии земных и небесных тел.
Естественнонаучное развитие в новое время (эпоха капитализма). Вы-
дающаяся роль И.Ньютона как создателя классической механики – первой за-
конченной научной теории. Влияние классической механики на научное ми-
ровоззрение эпохи капитализма. Формирование первой физической картины мира и ее воздействие на развитие специальных наук. Вторая научная револю-
ция. Механистическая картина мира (Г. Галилей, И. Кеплер, И. Ньютон). Ос-
новные положения механической картины мира.
Основные достижения специальных наук в ХVII-ХVIII вв., базирую-
щиеся на механистическом подходе к явлениям природы: физики жидкости
(Э.Торричелли, Б.Паскаль), газа (Р.Бойль, Э.Мариотт), твердого тела (Р.Гук),
электричества и магнетизма (Кулон, Гальвани, Вольта, Ом), химии (А. Бойль,
А. Лавуазье, А. Авогадро), физиологии.
Возрождение античного системноэволюционного подхода к изучению биологических объектов (Ж.Кювье, К. Линней, Ж. Ламарк).
Естественнонаучное развитие в ХIХ веке и его характерные особенно-
сти. Третья революция в естествознании. Открытие закона сохранения и пре-
вращения энергии и его значение для естествознания (Ю. Майер, Д. Джо-
уль).Вклад химиков в диалектизацию естествознания (Ф. Велер, Ш. Жерар, Д.
И. Менделеев).
7
Открытие полевой формы материи и его значение для естествознания
(М.Фарадей, Д.Максвелл). Принципиальное отличие полевого подхода в изу-
чении взаимодействия тел от неполевого (дальнодействие и близкодействие).
Уравнение Максвелла как теоретическое обоснование единой природы элек-
тричества и магнетизма.
Замена физической механистической картины мира электромагнитной,
ее основные положения. Преимущества электромагнитной картины мира в объяснении явлений и объектов природы.
Четвертая научная революция в естествознании. Проникновение вглубь материи. Доказательства дискретности строения вещества: открытие электро-
на (Д. Томсон) и радиоактивности атома (А. Беккерель, П. и М. Кюри). Мо-
дель атома Резерфорда-Бора.
Торжество дискретно-атомистического подхода в химии и биологии ХIХ в. Труды Д.Менделеева, А.М. Бутлерова в области химии.
Создание клеточной теории и ее значение в биологии (М.Шлейден,
Т.Шванн, Р.Вирхов).
Открытие Ч.Дарвином основных закономерностей биологической эво-
люции и их общенаучное значение. Открытие Г.Менделем основных законов биологической наследственности, общенаучное значение этого достижения.
Взаимоотношения открытий Ч.Дарвина и Г.Менделя на начальном этапе эво-
люционного учения и в дальнейшем.
Естествознание в конце ХIХ – первой половине ХХ вв. как отражение качественного скачка познания природы. Взаимоотношения классической и релятивистской механики. Общая теория относительности А.Эйнштейна и от-
носительность пространства и времени.
Новейшая революция в естествознании и замена электромагнитной кар-
тины мира квантовополевой, ее основные положения.
Проявление новейшей естественнонаучной революции в области биоло-
гии, становление и развитие молекулярной биологии (Ф. Крик, Д. Уотсон, Т.
Морган, Л. Полинг, Ф. Сенгер). Значение молекулярной биологии для биоло-
8
гических наук и естествознания в целом.
Панорама современного естествознания. Основные направления раз-
вития современного естествознания (в области физики, химии, биологии) и их главные научные проблемы.
Современная научно-техническая революция (НТР) и ее характерные особенности. Влияние НТР на развитие естествознания и общественный про-
гресс. Основные направления развития НТР (освоение новых источников энергии, создание материалов с заданными свойствами, разработка информа-
ционных технологий и т.д.).
Основные категории естествознания: материя, движение, простран-
ство, время, организация. Материя как объективная реальность. Антипод материи – идеальное. Материализм и идеализм как два альтернативных мето-
дологических подхода к происхождению мира. Формы материи: вещество, по-
ле и вакуум. Их взаимопревращение и основные закономерности таких про-
цессов. Общность и различие вещественной и полевой форм материи. Корпус-
кулярно-волновой дуализм.
Движение – неотъемлемое свойство материи. Формы движения материи,
их иерархия. Естествознание как общая наука о природных формах движения материи.
Пространство – как основная категория естествознания. Абсолютное и относительно, однородное и неоднородное, дискретное и непрерывное про-
странства, их отличия. Евклидова и неевклидовы геометрии пространства, их особенности.
Время как форма существования материи. Абсолютное и относительное,
однородное и неоднородное, дискретное и непрерывное время, их отличия.
Направленность («стрела») времени.
Понятие о 4-х мерном пространстве-времени (Г.И. Минковский). Интер-
вал между событиями и его инвариантность. Проблема «путешествий во вре-
мени и пространстве».
Организация – важнейшее свойство движущейся материи. Организация -
9
как мера упорядоченности системы. Виды организации: структура и ритм. Их различие и диалектическое единство. Основные количественные характери-
стики организации: неопределенность, энтропия, информация.
Вероятность и организация. Единицы измерения информации – бит и байт. Передача информации по каналам связи. Способы борьбы с помехами:
избыточное кодирование, фильтрация. Применение информационного подхо-
да в естествознании (информационная емкость молекул, уровень организации биосистем, пропускная способность рецептивных каналов, кодирование и фильтрация информации в органах чувств и др.)
Понятие о самоорганизации.
Схема структурной организации материи и ее основные свойства
(древовидность, самозамкнутость, иерархичность).
Уровни структурной организации фундаментальной материи. Эле-
ментарные частицы как низший уровень материальных структур. Классифи-
кация элементарных частиц по различным критериям (массе, электрическому заряду, времени жизни и др.) Гипотеза кварков и ее значение для объяснения многообразия элементарных частиц, кварковая модель адронов.
Фундаментальные взаимодействия (силы природы) – решающий фактор движения и организации материи. Виды фундаментальных взаимодействий и их основные характеристики (радиус действия, относительная величина, час-
тицы – переносчики). Современные научные представления о единстве фун-
даментальных взаимодействий. Перспективы теоретического объединения всех сил.
Объединение элементарных частиц в атомные ядра, основные законо-
мерности этого процесса. Ядерные реакции синтеза и расщепления. Объеди-
нение атомов в молекулы. Виды химической связи и ее фундаментальная при-
рода. Объединение молекул в простые вещества. Основные агрегатные со-
стояния вещества. Плазма – особое состояние вещества. Отличия низкотемпе-
ратурной и высокотемпературной плазмы. Основные свойства плазмы.
Уровни структурной организации геологической ветви материи:
10