Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ и науки
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
|
Санкт-Петербургский государственный университет сервиса и экономики |
Кафедра «Прикладная физика»
Концепции современного естествознания
методические указания к контрольной работе для студентов экономических и гуманитарных направлений заочной формы обучения
Санкт-Петербург
2011
ПРЕДИСЛОВИЕ
Настоящие методические указания по дисциплине «Концепции современного естествознания» (КСЕ), подготовлены в соответствии с Федеральным Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования и предназначены для студентов экономических и гуманитарных направлений для всех профилей подготовки в качестве руководства при выполнении ими контрольной работы по дисциплинам «Концепции современного естествознания», «Современные концепции естествознания».
В них приведены программа по дисциплине «Концепции современного естествознания» и тематика контрольных заданий. Для самостоятельного изучения дан список вопросов для самопроверки и список рекомендуемой литературы.
Дисциплина "Концепции современного естествознания" включает в себя историко-научные знания, основные общепризнанные парадигмы науки, представление о современной научной картине мира.
Естествознание – неотъемлемая и очень важная часть общечеловеческой культуры. Знание современных научных концепций, фундаментальных научных положений является необходимым элементом в формировании инновационного мышления. Формирование национальной инновационной системы требует подготовки специалистов инновационного типа, обладающих творческим мышлением, глубокими знаниями, умениями, способных осваивать наукоемкие технологии, разрабатывать, внедрять и распространять новые конкурентоспособные продукты и технологии.
Концептуальное изучение проблем научного познания природы способствует формированию научного мировоззрения и теоретического мышления, развитию способности методологически применять естественнонаучные знания в профессиональной деятельности.
Начиная изучение концепций современного естествознания, важно уяснить себе цели этой дисциплины, ее место среди других учебных дисциплин и связь с ними.
Целью дисциплины «Концепции современного естествознания» является формирование представлений об основных особенностях естественнонаучного мышления; формирование представлений о естественнонаучной картине мира как глобальной модели природы, отражающей целостность и многообразие окружающего мира, о свойствах и строении материи и общих законах её движения; изучение и понимание сущности конечного числа фундаментальных законов природы, определяющих облик современного естествознания, к которым сводится множество частных закономерностей физики, химии и биологии, а также ознакомление с принципами научного моделирования природных явлений.
В процессе изучения дисциплины формируются следующие общекультурные и профессиональные компетенции:
-знание и понимание законов развития природы, общества и мышления и умение оперировать этими знаниями в профессиональной деятельности,
-способность использовать знания в области естественнонаучных дисциплин, базироваться на принципах научного подхода в процессе формирования своих мировоззренческих взглядов, касающихся взаимоотношений человека с окружающей средой и проблем безопасности жизнедеятельности и умение использовать естественнонаучные знания в своей социальной и профессиональной деятельности,
-понимание современных концепций картины мира на основе сформированного мировоззрения, овладения достижениями естественных наук.
Результатом изучения дисциплины должно стать приобретение навыков научного мышления, понимание специфики научного знания и его отличия от других форм сознания и деятельности (философии, религии, искусства), а также умение конструктивно, критически, профессионально оценивать различные научные взгляды, теории, гипотезы, концепции. Важным результатом изучения данной дисциплины может быть умение находить общий язык с людьми другой естественнонаучной культуры, возможность преодоления "чуждости" иного духовного мира, что представляет особую ценность для будущих специалистов в области сервиса.
Программа
дисциплины «Концепции современного естествознания»
Раздел 1. Физика глазами гуманитария
История естествознания
Введение. Естественнонаучная и гуманитарная культуры. Научные методы познания. История естествознания - от Древней Греции до средневековья. Эпоха Возрождения. Борьба за гелиоцентрическую систему мира: Леонардо да Винчи, Коперник, Дж.Бруно, Кеплер, Галилей. Диалектика развития физики. Философия и физическая картина мира. Две закономерности истории развития физики - революционная и эволюционная. Панорама современного естествознания. Тенденции развития.
Механическая картина мира
И.Ньютон и становление механической картины мира. Взаимодействие дискретных объектов - физика частиц. Корпускулярная концепция описания природы. Законы динамики и детерминизм Лапласа. Концепция дальнодействия и близкодействия. Импульс, момент импульса и энергия - как меры движения. Законы сохранения. Законы сохранения энергии в макроскопических процессах. Пространство, время, движение как абсолютные категории. Принципы симметрии. Единство и универсальная взаимосвязь явлений природы.
Строение вещества. Основы молекулярной физики
Успехи механической картины природы в описании тепловых явлений. Молекулярно-кинетическая теория. Теплота как форма энергии. Первое начало термодинамики. Температура. Микроскопическая теория теплоты. Идеальный газ и его законы. Кинетическая теория газов. Распределение Максвелла. Второе начало термодинамики. Порядок и беспорядок в природе. Хаос. Энтропия. Принцип возрастания энтропии. Динамические и статистические закономерности в природе. Абсолютизация механической картины мира и ее крушение.
Электромагнитная картина мира
Электростатическое взаимодействие. Закон Кулона. Принцип суперпозиции. Электрический ток и его законы. Магнитное поле тока. Движение заряженных частиц в магнитных полях. Явление электромагнитной индукции. М.Фарадей и концепция близкодействия. Д. Максвелл и становление электромагнитной картины мира. Мир непрерывных объектов - физика полей. Континуальная концепция описания природы. Электромагнитное поле и электромагнитные волны. Уравнения Максвелла. Электромагнитная природа света. Явление интерференции, дифракции, поляризации света. Идея голографии. Принципы относительности. А.Эйнштейн и относительность пространства и времени. Основы специальной теории относительности. Второй этап в развитии электромагнитной картины мира. Абсолютизация электромагнитной картины мира.
Становление квантово-полевой картины мира
Физика возможного. Недостаточность классического описания природы. Макс Планк и квантовый характер теплового излучения. Фотоэффект и его объяснение Эйнштейном. Эффект Комптона. Строение атома и теория Н. Бора. гипотеза де-Бройля и формирование квантовой механики Шредингера-Гейзенберга-Дирака. Физические величины, состояния, средние значения, флуктуации. Принципы неопределенности и дополнительности. Квантовые переходы и излучения. Квантовая физика вокруг нас: лазеры, транзисторы, сверхпроводимость. Квантовая физика - ключ к субатомному миру: кварки, адроны, ядра атомов.
Вероятностная форма закономерности и причинности в квантово-полевой картине мира. Относительность понятий "часть" и "целое". Структурность и целостность в природе. От двойственного мира классической физики к двойственному описанию целостной природы в неклассической физике.
Физика как целое
Структурные уровни организации материи. Иерархия структур природы. Мега-, макро- и микромиры. На пути в глубины материи: идеи структурности материи от Демокрита до наших дней. Критерий относительности элементарности: " лестница" Вайскопфа. Элементарные частицы и фундаментальные взаимодействия. Эволюция Вселенной. От архаичных мифов космогенеза к единым теориям всего сущего. Этапы эволюции горячей Вселенной, неоднозначность сценария и антропный принцип.
От физики существующего к физике возникающего. Устойчивость современных физических теорий. Принципиальная незавершенность современной физической картины мира. Истоки нового взгляда на объективность познания природы. Потребность в универсальной теории эволюции. Проблема времени и будущее физики.
Диалектика и проблемы развития химической формы движения материи
Объект химии. Химические системы. Энергетика химических процессов. Основные внутренние противоречия развития химии. От химического элемента к химии высокомолекулярных соединений и биоорганической химии. Прогресс химии неорганических соединений. Классификация химических соединений. Структурная теория. Диалектика химических процессов и периодический закон. Реакционная способность веществ. Единство структуры и процессов в химии. Квантовая химия - основа теории строения вещества. Проблема эволюции вещества в природе.
Раздел 2: Жизнь. Живые системы и человек
Живые системы
Неорганические и органические соединения и их многообразие. Макромолекулы, гиперцикл и зарождение жизни. Жизнь во Вселенной. Особенности биологического уровня организации материи. Молекулы живых систем. Белки: ферменты и живые машины. Матричный синтез. Информационные молекулы.
Биологические структуры. Уровни организации живых систем. Принципы эволюции, воспроизводства и развития живых систем. Клеточное строение организмов. Жизненный цикл клетки. Единство и многообразие клеточных типов. Дифференциация и интеграция функций в организмов. Многообразие живых организмов - основа организации и устойчивости биосферы.
Эволюционное и индивидуальное развитие. Роль живых организмов в эволюции Земли. Генетика и эволюция. Жизненные циклы. Биологическое время. Смерть и ее биологический смысл.
Человек: организм и личность
Особенности физиологии основных систем организма. Организм как целое, его системная организация. Эндокринная система. Мозг и высшая нервная деятельность. Здоровье, эмоции, творчество, работоспособность. Биосоциальные основы поведения. Стресс и тренировка. Здоровье и патологическое потомство. Биологический возраст. Биоэтика. Экология и здоровье. Человек, биосфера и космические циклы.
Биосфера и цивилизация
Популяция, сообщества, экосистемы. Принципы их организации. Формы биологических отношений в сообществах. Круговороты вещества и энергии. Биосфера, ее эволюция, ресурсы, пределы устойчивости. Биопродуктивность. Антропогенное воздействие на биосферу, экологический кризис и пути его преодоления. Принципы рационального природопользования. Охрана природы.
Экология человека и социальная экология. Принципы взаимодействия организма и среды обитания. Факторы экологического риска и здоровья человека. Ресурсы биосферы и демографические проблемы. Экологическое право.
Перспективы биологии
Законы генетики в жизни человека и в сельскохозяйственном производстве. Методы и возможности селекции. Биотехнология. Борьба с болезнями, продление жизни.
Раздел 3: Эволюционно-синергетическая парадигма:
от целостного естествознания к целостной культуре
Формирование эволюционного естествознания
Формирование нестабильности от Пуанкаре и до наших дней. Диалектика и теория катастроф: структурная устойчивость, универсальность, признаки и предсказуемость катастроф.. Наследственность, изменчивость, отбор в естествознании, роль флуктуаций. Бифуркационное дерево как модель эволюции природы, человека, общества. Необратимость времени.
Динамический хаос - фундаментальное свойство реальности
Универсальные сценарии перехода к хаосу. Стохастические структуры. Хаос, квант и проблема времени. Гармония в хаосе. Самоорганизация в живой и неживой природе.. Происхождение Галактики и Солнечной системы. Внутреннее строение и история геологического развития Земли. Современные концепции развития геосферных оболочек. Литосфера как абиотическая основа жизни. Экологические функции литосферы: ресурсная, геодинамическая, геофизико-геохимическая. Географическая оболочка Земли. Климат. Роль океанов.
Информационные аспекты синергетики. Антиэнтропийные механизмы. Активные среды, клеточные автоматы. Мозг как синергетический компьютер. Распознавание образов. Механизмы языка. Гуманитарные приложения синергетики. Циклические биосферные и социокультурные процессы. Ноосфера - человек и эволюция Земли.
Заключение.
Современное естествознание и проблемы социума. Техногенное общество. Роль современного естествознания в преодолении энергетического, экологического и информационного кризисов. Конвергенция естественнонаучного и гуманитарного знания. Наука, философия, религия - новые возможности диалога. Принципы универсального эволюционизма. Путь к единой культуре. Целостность, широта, разносторонность и фундаментальность образования и формирование гармоничной личности.
Вопросы для самопроверки (по темам)
История естествознания.
1. Как соотносятся наука и культура?
2. Поясните понятия теоретического и эмпирического уровней естествознания.
3. Кто впервые предложил геоцентрическую систему строения мира?
4. Как называют в науке фундаментальную теорию, которая применяется для объяснения широкого круга явлений, относящихся к соответствующей области исследования?
5. Кто первым высказал мысль о бесконечности Вселенной и возможности внеземных цивилизаций?
Механическая картина мира.
1. Какая картина мира создана трудами И.Кеплера и И.Ньютона?
2. Кто впервые предложил гелиоцентрическую систему мира?
3.Что изучает механика? Чем различаются классическая, релятивистская и квантовая механики?
4. Какие системы отсчета называют инерциальными? Почему систему отсчета, связанную с Землёй, можно считать инерциальной при движении автомобиля и нельзя – при запуске космического корабля?
5. Сформулируйте второй закон Ньютона.
6. Одинаково ли течёт время в различных инерциальных системах в релятивистском случае? Одинаков ли промежуток времени?
Строение вещества. Основы молекулярной физики.
1. Как изменяется температура вещества от начала процесса кристаллизации до его конца?
2. Какой из законов термодинамики выражает направление протекания тепловых процессов?
3. Каким способом можно изменить внутреннюю энергию тела?
4. Какие термодинамические параметры состояния вам известны? Единицы измерения термодинамических параметров в СИ
5. Сформулируйте второе начало термодинамики.
6. Является ли Вселенная замкнутой системой?
7. Каков физический смысл третьего начала термодинамики?
Электромагнитная картина мира.
1. Какие два типа электрических зарядов существуют в природе? Единица измерения заряда в СИ?
2. Какими свойствами обладают электрические заряды? Каков наименьший заряд?
3. Сформулируйте и поясните принцип суперпозиции полей.
4. Что такое электрический ток?
5. Есть ли магнитное поле у Земли?
6. Какой магнитный полюс расположен вблизи северного географического полюса Земли (в
7 Каков механизм рассеяния света в мутной и чистой среде?
8. Как объяснить голубой цвет неба?
9. Что такое голография?
Становление квантово-полевой картины мира.
1. Чем была вызвана необходимость создания квантовомеханического подхода для описания поведения микрочастиц? Чем он отличается от подхода классической механики?
2. Какую гипотезу выдвинул де-Бройль, и какие опыты подтвердили её справедливость?
3. В чём смысл постулатов Бора? Как с их помощью объяснить линейчатый спектр атома? Что смогла объяснить теория Бора, а что не смогла?
4. Какие частицы входят в состав ядра? Каков размер ядер и их характеристики? Какие ядра называют изотопами, изотонами, изобарами, изомерами?
Физика как целое. Структурные уровни организации материи.
1. Какое определение наиболее точно характеризует вакуум?
2. Чем характеризуются изотопы?
3. Что входит в состав микромира?
Диалектика и проблемы развития химической формы движения материи.
1. Что определяет место химических элементов в периодической системе в соответствии с идеей Д.И.Менделеева?
2. Химический процесс сопровождается …..
3. Как называются вещества, имеющие одинаковый состав, но различные свойства?
Живые системы.
1. Что является элементарной структурой, с которой начинается эволюция живого в современной теории?
2. Какие первые органические вещества возникли по теории Опарина в водах первичного океана?
3. В чем сходство человека с млекопитающими?
Биосфера и цивилизация.
1. В чем состоит основная роль биосферы?
2. Какое содержание вкладывается в понятие “природа”?
3. Кем была предложена концепция ноосферы?
Динамический хаос - фундаментальное свойство реальности.
1. Как образовалась Солнечная система?
2. Как изменяются периоды обращения планет с удалением от Солнца?
3. Какие глобальные эффекты влияют на климат Земли?
4. Что такое синергетика?
5. Каковы возможности использования нанотехнологий?
Методические указания по выполнению контрольной работы
Контрольное задание выполняется студентами в первом семестре. Студент выполняет контрольное задание самостоятельно до вызова на сессию. Защита работы предусматривается при сдаче зачета.
Контрольная работа состоит из четырех вопросов по четырем обобщенным разделам курса КСЕ. Номер вопроса из каждого раздела определяется суммой двух последних цифр шифра зачетной книжки студента. Например, две последние цифры шифра это 35. Их сумма равна 8, следовательно, для выполнения контрольной работы студент выбирает вопрос №8 из каждого обобщенного раздела. Если две последние цифры «00», то студент выбирает вопрос №20.
Ответ на каждый вопрос должен представлять собой оригинальное небольшое научное исследование по литературным и другим источникам, в котором изложена история проблемы, анализ, выводы и рекомендации Желательно внести в работу элемент самостоятельного творчества, показать умение анализировать изученный материал темы, обобщать результаты, делая правильные и обоснованные выводы. Рекомендуется иллюстрировать контрольное задание схемами, рисунками, образцами материалов, фотографиями (можно в цвете). Примерный объем контрольной работы 15 печатных страниц. Работа должна быть оформлена на листах формата А4 в соответствии с требованиями стандарта к оформлению текстовых работ. Работа должна начинаться с титульного листа и перечня вопросов варианта контрольного задания. На последней странице следует указать перечень использованных источников.
Вопросы для контрольной работы
Физическая картина мира
Химическая картина мира.
1. Лавуазье: революция в химии.
2. Состав вещества и химические системы.
3. Структура вещества и химические системы.
4. Химические процессы. Реакционная способность вещества.
5. Типы химических связей и строение молекул.
6. Основные законы и принципы химии.
7. Победа атомно-молекулярного учения.
8. Периодический закон и периодическая система элементов Д.И.Менделеева.
9. Теории атомного строения.
10. Квантово-механическая модель атома.
11. Принцип Паули и состояние электронов в атомах.
12. Зависимость свойств элементов от строения их атомов.
13. Теория химического строения органических соединений А.М.Бутлерова.
14. Энергетика химических систем.
15. Катализ и катализаторы, их роль в эволюции Земли.
16. Химическая кинетика и химическое равновесие.
17. Вода и ее роль в существовании жизни на Земле.
18. Растворы. Растворимость веществ.
19. Химические компоненты живой материи.
20. Основные органические вещества клетки.
Биологическая картина мира.
1. Сущность живого и его основные признаки.
2. Биологические уровни организации материи.
3. Развитие представлений о происхождении жизни.
4. Теория эволюции Ч.Дарвина.
5. Факторы и движущие силы эволюционного процесса в биологии.
6. Клетка, как структурная единица живого мира.
7. Обмен веществ и энергии в живом организме.
8. ДНК – основной генетический материал. Структура ДНК.
9. Мутации и генная инженерия.
10. Современная синтетическая теория эволюции.
11. Принципы воспроизводства и развития живых систем.
12. Фотосинтез – основа жизнедеятельности живых организмов.
13. Микро- и макроэволюции.
14. Учение В.И.Вернадского о биосфере. Понятие ноосферы.
15. Коэволюция человека и биосферы.
16. Движущие силы антропогенеза.
17. Человек и биосфера.
18. Биоэтика и поведение человека.
19. Солнечная активность и ее влияние на живые системы.
20. Социобиология и человек.
Космологическая картина мира
Рекомендуемый список литературы
Основная
1. Дубнищева Т.Я. Концепции современного естествознания. – М.: Академия, 2006, 2009.
2. Найдыш В.М. Концепции современного естествознания. – М.: Альфа-М, Инфра-М, 2004, 2007.
3. Рузавин Г.И. Концепции современного естествознания.- М.: Юнити-Дана, 2005, М.: Гардарики, 2007.
Дополнительная
Интернет-ресурсы