Учебно-метод пособие КСЕ стац гум

Учебно-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