Практические занятия. 
Концепции современного естествознания

Общие методические указания

Практические занятия проводятся в форме семинарских занятий: доклады-дискуссии, а так же практических работ натурного и виртуального фронтального естественнонаучного практикума. На итоговом занятии проводится тестовый контроль с помощью структурно-содержательных тестов.

Результаты контроля аудиторной и самостоятельной работы студентов на практических занятиях учитываются лектором при рейтинговом контроле и при приеме экзаменов и дифференцированных зачетов.

• 1 СЕМЕСТР (36 часов)
• 1. Вводное занятие: Концепция измерения в классическом и неклассическом естествознании (2 ч.).
• 2. Практическая работа: Определение времени реакции человека на сигнал (световой и звуковой) (2 ч.).
• 3. Интеллектуальная сфера культуры и её связь с общим естествознанием (2ч)
• 3.1. Предмет кура «Концепции современного естествознания». Цель и задачи курса.
• 3.2. Интеллектуальная сфера культуры и её связь с общим естествознанием.
• 3.3. Научный метод познания.
• 3.4. Модели развития науки.
• 3.5.. Общая периодизация истории естествознания.
• 3.6. История естествознания в контексте трансдисциплинарных стратегий естественнонаучного мышления.
• 4.. Развитие представлений о материи, движении и взаимодействии в контексте развития исследовательских программ и картин мира (4 ч.).
• 4.1. Развитие представлений о материи, движении и взаимодействии в протонаучной картине мира.
• 4.2. Развитие представлений о материи, движении и взаимодействии в классическом естествознании.
• 4.3. Развитие представлений о материи, движении и взаимодействии в неклассическом естествознании.
• 4.4. Развитие представлений о материи, движении и взаимодействии в постнеклассическом естествознании.
• 4.5. Основные идеи и понятия общего естествознания
• 5.. Монофундаментальность физики. Структурные уровни организации материи в рамках современной физики (2ч)
• 5.1. Физика в контексте интеллектуальной культуры. Фундаментальность физики в естествознании.
• 5.2. Общие представления о гипер-, мега-, макро-, микро-, гипомирах.
• 5.3. Фундаментальные взаимодействия. Фундаментальные микрочастицы.
• 5.4. Концепция пространственно-временных отношений. Физический вакуум.
• 5.5 Фундаментальный принцип симметрии. Законы сохранения.
• 6 Концепции квантовой механики. Понятие квантового микросостояния.

. Процессы в микромире. Элементы ядерной физики (2ч.).

• 6.1. Концепция корпускулярно-волнового дуализма материи.
• 6.2. Основополагающие концепции и методологические принципы квантовой механики.
• 6.3. Понятие квантового микросостояния. Физический смысл волновой функции.
• 6.4. Обобщенные в рамках понятия квантовой системы постулаты Н. Бора.
• 6.5. Бозоны и фермионы. Квантовые числа и соответствующие условия квантования.
• 6.6. Радиоактивность. Закон радиоактивного распада.
• 6.7. Состав ядра. Изотопы. Удельная энергия связи ядра.
• 6.8. Общие представления о моделях ядра.
• 6.9. Ядерные реакции в контексте ядерной энергетики на Земле и в Космосе.
• 7. Порядок и беспорядок в природе (2 ч.)
• 7.1. Динамические и статистические закономерности (теории) в познании природы.
• 7.2. Основные характеристики (макропараметры) равновесного теплового макросостояния. Условия теплового равновесия для определенных видов контактов между макрообъектом и термостатом.
• 7.3. Основные начала (законы) равновесной термодинамики.
• 7.4. Обратимые и необратимые тепловые процессы. Термодинамический и статистический смысл энтролии.
• 7.5. Статистические законы макросостояния и их физический смысл.
• 7.6. Элементы неравновесной термодинамики диссипативных систем. Закономерности самоорганизации в природе.
• 8. Практическая работа: Изучение одномерной модели броуновского движения (2 ч.).
• 9. Химические концепции познания мира (2ч.).
• 9.1 Химия в контексте интеллектуальной культуры. Структурные уровни организации материи в рамках современной химии.
• 9.2 Химические системы.
• 9.3 Учение о составе вещества.
• 9.4 Структурная химия.
• 9.5 Проблемы учения о химических процессах
• 9.6 Эволюционная химия.
• 10. Панорама современного естествознания в концепции «стрел времени» (4 ч.).
• 10.1. Общие понятия о космологии. Структура Мегамира
• 10.2. Модель нашей Галактики и Метагалактики
• 10.3. Виды звёзл и их краткие характеристики.
• 10.4. Эволюция звёзд главной последовательности. Строение Солнца и его эволюция.
• 10.5. Модель Солнечной системы. Слабый и сильный антропный принцип.
• 10.6 Основные этапы космологической шкалы («стрелы») времени.
• 10.7. Геохронологическая стрела (шкала) времени.

. 10.8. Структурные уровни материи в рамках геосфер Земли.

• 10.9. Что такое жизнь? Основные признаки живого.
• 10.10 Основные гипотезы («теории») происхождения жизни.
• 11. Практическая работа виртуального практикума: Определение средней плотности Земли. Модели геосферы. (2ч.).
• 12. Эволюционная концепция биологического уровня организации материи (4 ч.).
• 12.1 Биология в контексте интеллектуальной культуры. Классификационные системы в биологии.
• 12.2 Структурные уровни биологической организации материи.
• 12.3 Основные понятия и законы генетики.
• 12.4. Генетика на молекулярно-генетическом уровне. Структуры ДНК и РНК. Генетический код.
• 12.5 Основные аксиомы биологии.
• 12.6 Основные положения эволюционных идей Ж. Б. Ламарка и Ч. Дарвина.
• 12.7 Основные положения синтетической теории биологической эволюции (СТЭ). Макрои микроэволюция.
• 12.8 Основные факторы и направления эволюционного процесс СТЭ.
• 13. Биосфера и человек (4ч.).
• 13.1 Человек как особый уровень организации живой материи.
• 13.2 Феномен человека «как существа трёхстороннего — биосоциокультурного» .
• 13.3 Концепции биосферы.
• 13.4 Концепции ноосферы.
• 13.5 Концепции экологии.
• 13.6 Коэволюционная синергетическая парадигма современного естествознания.
• 14. Тестовый контроль знаний (2ч.)

При выполнении практических работ используется учебные пособия: а) Акименко С. Б., Яворук О. А. Физика и естествознание. Практические работы: Учеб. пособие — М.: РИОР: ИНФРА — М, 2013. — 52 с.- (Высшее образование: Бакалавриат) Кудря А. П. Учебное пособие (ч. 2) «Физический эксперимент на компьютере» -Ростов н/Д ДГТУ, 2005. Кудря А. П., Смолянинов А. В., Лаврентьев А. А. М/у к виртуальной лабораторной работе «Определение средней плотности Земли" — Ростов н/Д ДГТУ, 2003.

Самостоятельная работа (36 часов): Самостоятельная подготовка ко всем семинарским занятиям, а так же к тестовому контролю на итоговом занятии по учебному пособию Наследников Ю. М., Шполянский А. Я. :Концепции современного естествознания: структурно-содержательные тесты, «- Ростов н/Д ДГТУ, 2010 — 87 с.

Контрольные задания

Напомним, что выполнение контрольной работы предусматривается в форме реферата. Выбор темы контрольной работы осуществляется в соответствии с последними двумя цифрами зачётной книжки.

Темы рефератов указаны после таблицы вариантов.

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА № 1

Таблица № 2

ТЕМЫ РЕФЕРАТОВ К КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЕ № 1

• 1.1 Предмет и задачи учебного курса «Концепции современного естествознания».
• 1.2 Интеллектуальная сфера культуры и её связь с современным естествознанием.
• 1.3 Научный метод.
• 1.4 Модели науки. Физические исследовательские программы.
• 1.5 Математическая научная программа античности.
• 1.6 Корпускулярная (атомистическая) научная программа античной натурфилософии.
• 1.7 Континуалистская научная программа античной натурфилософии.
• 1.8 Геоцентрическая картина мира античной натурфилософии.
• 1.9 Средневековая схоластика и её роль в становлении абстрактно-модельного образа мышления аналитического естествознания.
• 1.10 Концепция натуральной магии раннего Ренессанса.
• 1.11 Развитие представлений о материи, движении и взаимодействии в протонаучной картине мира.
• 1.12 Коперниковская революция и становление гелиоцентрической картины мира.
• 1.13 Становление рационального мышления аналитического естествознания.
• 1.14 И. Ньютон как основатель классической механики.
• 1.15 Становление учения о составе в классической химии в трудах Р. Бойля, М. В. Ломоносова и А. Лавуазье.
• 1.16 К. Линней и его роль в становлении классической (натуралистской) биологии.
• 1.17 О роли Г. Кавендиша и Ш. Кулона в установлении закона электрического взаимодействия.
• 1.18 О роли Л. Эйлера, Д. Бернулли, Ж. Лангранжа и П. Лапласа в построении здания аналитической и небесной механики. Лапласовский детерминизм. Механистическая картина мира.
• 1.19 О роли Дж. Дальтона и Й. Берцелиуса в становлении химической атомистики и атомно-молекулярной модели вещества.
• 1.20 Теории катастроф и геологического эволюционизма
• (Ж. Кювье и Ч. Лайель).
• 1.21 Теория эволюции живой материи (Ж. Ламарк, Ч. Дарвин). Парадигма эволюции Ч. Дарвина.
• 1.22 Становление структурной химии (А.М. Бутлеров, Я. Вант-Гофф)
• 1.23 Становление феноменологических начал (законов) равновесной термодинамики (Ю. Майер, Г. Гельмгольц, У. Томсон (Кельвин), C. Карно, Р. Клаузиус, Л. Больцман).
• 1.24 Периодический закон химических элементов Д. И. Менделеева (исторический обзор).
• 1.25 Становление и развитие классической электродинамики (М. Фарадей, Д. Максвелл, Г. Герц). Электродинамическая картина мира.
• 1.26 Развитие представлений о материи, движении и взаимодействии в классическом естествознании.
• 1.27 Открытие рентгеновского и радиоактивного излучений. Естественная и искусственная радиоактивность.
• 1.28 Квантовая гипотеза и квантовая (квазиклассическая) теория атома (М. Планк, А. Эйнштейн, Э. Резерфорд, Н. Бор).
• 1.29 Химическая термодинамика и статистическая физика в трудах Дж. Гиббса, Л. Больцмана и Д. Максвелла.
• 1.30 Классическая, неклассическая и постнеклассическая стратегии естественнонаучного мышления.
• 1.31 Развитие представлений о материи, движении и взаимодействии в неклассическом естествознании.
• 1.32 От корпускулярной и континуальной концепций описания природы к корпускулярно-волновому дуализму микрочастиц и квантово-полевой физической исследовательской программе.
• 1.33 Структурные уровни материи в рамках современной физики: гипермир, мегамир, макромир, микромир, гипомир.
• 1.34 Фундаментальные взаимодействия и основные идеи их объединения в современной физической исследовательской программе — единой теории поля.
• 1.35 Концепция пространственно-временных отношений в механистической физической исследовательской программе.
• 1.36 Концепция пространственно-временных отношений в релятивистской физической исследовательской программе.
• 1.37 Принцип симметрии. Теорема А. Нетер о связи принципа глобальной симметрии с фундаментальными законами сохранения.
• 1.38 Дисимметрия, творящая явление в рамках взаимодействия, и, в частности, расширяющая не только принципы относительности, но и фундаментальные законы сохранения.
• 1.39 Основные идеи, лежащие в основе квантовой механики и квантово-полевой картины мира. Соотношения неопределённостей В. Гейзенберга.
• 1.40 Статистический характер волновой функции (функции микросостояния) и волнового уравнения Шредингера. Постулаты Бора.
• 1.41 Задание микросостояния частицы с помощью квантовых чисел. Принцип тождественности одинаковых квантовых частиц. Квантовые статистики.
• 1.42 Принцип суперпозиции в классической и квантовой физиках.
• 1.43 Общенаучный смысл принципов неопределённости, дополнительности и соответствия, сформировавшихся в квантово-полевой картине мира.
• 1.44 Соотношение статистических и динамических закономерностей (теорий) в природе.
• 1.45 Основные условия и характеристики (макропараметры) равновесного теплового макросостояния.
• 1.46 Термодинамическое описание на основе начал (законов) равновесной термодинамики.
• 1.47 Статистические законы макросостояния. Броуновское движение. Энтропия как мера беспорядка.
• 1.48 Общие представления о неравновесной тенмодинамике.
• 1.49 Синергетика как теория самоорганизации неравновесных открытых систем
• 1.50 Развитие представлений о материи, движении и взаимодействии в постнеклассическом естествознании
• 1.51 Структурные уровни материи в рамках современной химии. Классификация веществ и их основных химических моделей.
• 1.52 Учение о составе вещества. Проблема химического элемента. Проблема химического соединения.
• 1.53 Периодическая система химических элементов в электронной модели атома.
• 1.54 Основные типы химических связей.
• 1.55 История и проблемы структурной химии.
• 1.56 Учение о химических процессах. Принцип Ле-Шателье. Закон действующих масс. Правило Вант-Гоффа. Закон Аррениуса.
• 1.57 Общие представления о физической химии и значение теории цепных химических реакций Н. Н. Семёнова в её становлении.
• 1.58 Катализ как неконтролируемое воздействия окружения. Ферментный катализ. Автокатализ.
• 1.59 Эволюционная химия. Субстратный и функциональный подходы.
• 1.60 Структура Мегамира. Модель нашей Галактики и Метагалактики.
• 1.61 Виды и характеристики звезд.
• 1.62 Эволюция звезд главной последовательности. Модель солнечной системы.
• 1.63 Основные этапы космологической шкалы (стрелы) времени.
• 1.64 Геохронологическая шкала (стрела) времени.
• 1.65 Основные модели геосфер Земли в рамках атмосферы и гидросферы.
• 1.66 Основные модели геосфер Земли в рамках литосферы и баросферы. Их химический состав и геофизические характеристики.
• 1.67 Экзогенные и эндогенные геодинамические процессы и их роль в экологических кризисах и катастрофах.
• 1.68 Натуралистский (классический) образ биологии.
• 1.69 Неклассический (физико-химический) образ биологии.
• 1.70 Эволюционный образ биологии.
• 1.71 Разнообразие живого на Земле. Прокариоты и эукариоты. Автотрофы и гетеротрофы.
• 1.72 Структурные уровни материи в рамках современной биологии.
• 1.73 Законы наследственности по Менделю.
• 1.74 Закон сцепления неаллельных генов Т. Моргана. Генетика пола.
• 1.75 О роли Д. Уотсона и Ф. Крика в создании модели строения молекулы ДНК.
• 1.76 О роли М. Ниренберга и Х. Корана в открытии структуры генетического кода.
• 1.77 Генетика и эволюция. Основные аксиомы биологии.
• 1.78 Достижения и проблемы «генной инженерии».
• 1.79 Основные теории происхождения жизни на Земле.
• 1.80 Теория биохимической эволюции на молекулярно-генетическом и онтогенетическом уровнях.
• 1.81 Теория биохимической эволюции на популяционно-видовом и биогеоценотическом уровнях.
• 1.82 Синтетическая теория эволюции. Микроэволюция. Макроэволюция.
• 1.83 Системные управления в биологии на уровне тканей — эндокринная и нервная системы.
• 1.84 Системы управления в биологии на уровне клетки.
• 1.85 Здоровье человека и способы его сохранения.
• 1.86 Биоритмы и их связь с генетикой биологических часов и ритмами солнечной активности и биосферы.
• 1.87 Целостность организмов. Биохимическое единство живой природы. Проблема синхронизации часов на клеточном уровне.
• 1.88 Концепция биосферы.
• 1.89 О роли В. И. Вернадского в становлении учения о биосфере и ноосфере.
• 1.90 Концепция ноосферы.
• 1.91 Концепция экологии. Экологический императив развития биосферы.
• 1.92 Взаимоотношение природы и общества. Законы экологии Б. Коммонера.
• 1.93 Экология и здоровье человека.
• 1.94 Человек как трёхстороннее существо — биосоциокультурное.
• 1.95 Неклассическая модель рациональности действия в интеллектуальной культуре «неустранимой» личности.
• 1.96 Здоровье как «состояние полного физического, духовного и социального благополучия». Валеология.
• 1.97 Взаимодействие биоэтики и социальной этики в деятельном подходе к культуре.
• 1.98 Взаимодействие сознания и подсознания в творческой деятельности человека.
• 1.99 Коэволюция природы и человека. Корпускулярно-волновая модель человека. Человек как голограмма Вселенной.
• 1.100 Коэволюционная синергетическая парадигма современного естествознания.