Концепции современного естествознания учебно-методический комплекс (стр. 1 )

НОУ ВПО ИВЭСЭП НегосударственноЕ образовательное учреждение высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский институт внешнеэкономических связей, экономики и права» КОНЦЕПЦИИ СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС Часть 1 по всем специальностям высшего профессионального образования САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2011

ИВЭСЭП

ББК 20

К 64 Концепции современного естествознания: учебно-методический комплекс: в 3 ч. – Ч. 1 / авт.-сост. . – СПб.: ИВЭСЭП, 2011. – 75 с.

Утвержден на заседании кафедры
математических и естественно-научных дисциплин
протокол от 01.01.2001 г.

Утвержден и рекомендован к опубликованию Научно-методическим Cоветом
протокол от 01.01.2001

Автор-составитель

кандидат технических наук, профессор

Рецензент

доктор технических наук, профессор,
заслуженный деятель науки РФ

Ответственная за выпуск

Компьютерные работы

ã , 2011

ã СПбИВЭСЭП, 2011

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Естествознание – это система наук о природе. Основу этой системы составляют физика, химия и биология. Представления, выработанные естественными науками, интегрированы в современную естественно-научную картину мира, которая непрерывно уточняется и дополняется. Понимание единства и гармонии элементов этой картины составляет основу естественно-научного мировоззрения.

Выполняя задачу построения цельной и логически непротиворечивой естественно-научной картины мира, а также обеспечивая технологический прогресс, современное естествознание стало важнейшим компонентом культуры.

Интегрирование представлений о природе из различных областей знания в единую естественно-научную картину мира осуществляется современным естествознанием на концептуальном уровне. Под термином «концепция» будем подразумевать такую основополагающую идею, которая позволяет осмыслить с единых позиций широкий круг вопросов, относящихся к одной, нескольким или ко всем областям естественно-научных знаний.

Курс «Концепции современного естествознания», или «Современные концепции естествознания» (далее – курс), охватывает широкий круг вопросов и является основополагающим, фундаментальным для современного гуманитарного и экономического образования в нашем институте.

Настоящий учебно-методический комплекс написан в соответствии с требованиями государственных образовательных стандартов высшего профессионального образования второго поколения – 2000 г. и Федерального государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования третьего поколения по направлению подготовки бакалавров 030300 Психология – 2009 г. (далее – ФГОС ВПО) и предназначен для студентов гуманитарных и экономических направлений подготовки бакалавров и специалистов института всех форм обучения.

Цель курса – дать студентам панораму наиболее универсальных методов, законов современного естествознания и научных открытий, которые послужили началом революционных изменений в технологиях, мировоззрении или общественном сознании.

Задачи курса – в результате изучения студент должен знать:

-  основные этапы развития естествознания, особенности современного естествознания, ньютоновской и эволюционной парадигм;

-  концепции пространства и времени;

-  принципы симметрии и законы сохранения;

-  понятие состояния в естествознании;

-  корпускулярные и континуальные традиции в описании природы;

-  динамические и статистические закономерности в естествознании;

-  соотношение порядка и беспорядка в природе, упорядоченность строения физических объектов, переход из упорядоченных в неупорядоченные состояния и наоборот;

-  самоорганизацию в живой и неживой природе;

-  иерархию структурных элементов материи от микро - до макро - и мегамира;

-  взаимодействия между физическими, химическими и биологическими процессами;

-  специфику живого, принципы эволюции, воспроизводства и развития живых систем, их целостности и гомеостазе; иерархичность, уровни организации и функциональной асимметрии живых систем;

-  биологическое многообразие, его роль в сохранении устойчивости биосферы и принципы систематики;

-  физиологические основы психики, социального поведения, экологии и здоровья человека;

-  взаимодействие организма и среды, сообщества организмов, экосистемы, принципы охраны природы и рационального природопользования;

-  место человека в эволюции Земли, иметь понятие о ноосфере и парадигме единой культуры;

-  тенденции развития естествознания в нашей стране и за рубежом.

Курс подготавливает студентов к изучению общепрофессиональных дисциплин и дисциплин специализации по всем специальностям и направлениям, выполнению ими курсовых работ (проектов).

Высокий уровень научности курса обеспечивается использованием для анализа естественно-научной картины мира принципов универсального эволюционизма и самоорганизации при рассмотрении тех или иных явлений и процессов материального мира, а также результатов научно-исследовательской работы преподавателей института.

Для достижения требуемого уровня знаний предусматривается:

-  привитие навыков использования принципов универсального эволюционизма и самоорганизации при рассмотрении тех или иных явлений и процессов материального мира;

-  овладение естественнонаучными методами исследования, используемыми отечественными и зарубежными учеными;

-  привитие навыков эффективной работы с естественнонаучной литературой, информационными базами Internet и другими информационными источниками.

В интересах интенсификации обучения на практических видах занятий предполагается комплексное, педагогически целесообразное использование современных технических средств обучения, в том числе персональных компьютеров.

Индивидуализация обучения обеспечивается многовариантностью решаемых на практических видах занятий тестов и обеспечением каждого студента персональным заданием.

ВИДЫ ЗАНЯТИЙ И МЕТОДИКИ ОБУЧЕНИЯ

Теоретические занятия (лекции) организуются по потокам. Общий объем лекционного курса – 18–40 час. На лекциях применяются компьютер, мультимедийный проектор, интерактивная доска.

Практические (семинарские) занятия проводятся по группам. Общий объем занятий – 11–19 час. Используются следующие виды занятий: сообщения, дискуссии, ролевые игры, коллоквиумы, тестирование знаний студентов по тестам, представленным в настоящем учебно-методическом комплексе, а также на сайте Федерального интернет-экзамена в сфере профессионального образования (далее – ФЭПО) – http://www. *****/. Применяются следующие методики и методы обучения: компьютерное тестирование знаний по тестам ФЭПО, опрос, круглый стол.

Для обеспечения наглядности обучения на практических занятиях применяются следующие технические средства: компьютер, мультимедийный проектор; компьютерный класс с программным обеспечением соответствующих видов занятий; ресурсы Internet; оборудование Санкт-Петербургского планетария, интерактивная доска, отечественные и зарубежные кино - и видеофильмы по современному естествознанию.

Особенностями изучения курса являются: применение единой эволюционно-синергетической парадигмы, способной объединить естественнонаучную и гуманитарную культуры; изучение материала от общего к частному и наоборот, проблемность при изложении вопросов, соблюдение логической последовательности рассмотрения материала.

Самостоятельная работа проводится каждым студентом в ходе изучения и осмысления содержания основных дидактических единиц курса, изложенных на лекциях, семинарских занятиях, в рекомендуемой литературе и регулярной сдаче тестов ФЭПО по курсу.

Руководство самостоятельной работой студентов включает:

-  своевременную и четкую постановку задач на изучение курса по месяцам, неделям;

-  повседневный контроль текущей успеваемости каждого(-ой) студента(-ки) и оперативное реагирование на случаи неуспеваемости и нерадивого отношения к учебе.

К методам контроля знаний студентов относятся:

Оперативный контроль проводится с целью определения качества усвоения лекционного материала. Наиболее эффективным является его фронтальное проведение в письменной форме и компьютерное тестирование. Для получения достоверных результатов достаточно анализа ответов на 3–6 вопросов (тестовых заданий), сформулированных по тематике лекции.

Результаты статистической обработки поступают в распоряжение лектора за время, достаточное для их анализа, принятия решений и корректировки содержания следующего лекционного занятия.

Рубежный контроль проводится по результатам изучения всех тем учебной дисциплины на практических занятиях. В ходе последнего практического занятия по соответствующим темам студенты самостоятельно находят ответы на контрольные вопросы и тестовые задания.

Кроме того, студентами заочной формы выполняется контрольная работа по курсу на избранную тему.

Выполнение рубежного контроля по темам курса и представление контрольной работы – необходимые условия для допуска к сдаче экзамена (зачета).

Итоговый контроль. Теоретические знания, практические навыки и умения по курсу проверяются на экзамене (для студентов юридического факультета)/зачете (для студентов остальных факультетов).

Экзамен/зачет проводится по окончанию изучения курса в устной или письменной форме по билетам либо по компьютерным тестам ФЭПО. Настойчиво готовьтесь к сдаче тестов, представленных в настоящем учебно-методическом комплексе, а также на сайте Федерального интернет-экзамена в сфере профессионального образования (далее – ФЭПО) – http://www. *****/. Учиться и тренироваться!!! Только после успешной (не менее 85% правильных ответов на тесты ФЭПО студент допускается к сдаче экзамена/зачёта по экзаменационным/зачётным билетам. В противном случае студенту(-ке) выставляется неудовлетворительная оценка.

Экзаменационный/зачетный билет содержит 3–4 вопроса. Оценка «отлично» («зачтено») выставляется студенту, который дал исчерпывающие и полные ответы на все вопросы билета. Оценка «неудовлетворительно» («незачтено») выставляется студенту, который не сумел правильно ответить хотя бы на один из основных вопросов билета.

Примерные варианты экзаменационных (зачетных) тестов представлены в настоящем учебно-методическом комплексе.

Оценка на экзамене (зачете) является итоговой по курсу и проставляется в экзаменационную/зачетную ведомость, зачетную книжку и в приложение к диплому.

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО ИЗУЧЕНИЮ ДИСЦИПЛИНЫ

Советы по планированию и организация времени, необходимого для изучения дисциплины:

-  прорабатывайте материал рекомендуемой литературы основательно в день лекции, обращайте особое внимание на выводы, слушайте рекомендуемые аудиокниги по дороге из дома в институт и обратно;

-  сначала посмотрите выводы (если они кажутся правильными, то, вы уже многое поняли), затем возвратитесь к систематическому тексту, к его логике по обоснованию ранее прочитанных вами выводов;

-  отводите рекомендуемое настоящим учебно-методическим комплексом время на изучение каждой темы курса, используя, один из рекомендуемых учебников. В первую очередь прочитайте не менее 3-5 раз все 8 изданий списка литературы – Вспомогательная. Учебники и учебные пособия. Особое внимание обратите на учебное пособие ;

-  тренируйтесь еженедельно в сдаче репетиционных тестов ФЭПО по курсу, представленных на сайте http://www. *****/ – добейтесь 100% правильных ответов на все варианты предложенных тестовых задания ФЭПО;

-  руководствуйтесь рекомендованными учебными пособиями при разработке контрольной работы на избранную тему, смотрите рекомендуемые документальные видеофильмы.

Описание последовательности действий, или «сценарий изучения дисциплины»:

-  внимательно прослушайте лекцию и запишите основные ее положения в тетради, поймите и осмыслите ее содержание;

-  найдите самостоятельно ответы на возникающие вопросы и запишите их в конспект или в свой персональный компьютер (ноутбук, нетбук, специализированный коммуникатор, электронную книгу);

-  получите дополнительную информацию, используя ресурсы Internet;

-  сформулируйте ответы на контрольные вопросы по теме с использованием всех источников информации и запишите их на любой удобный для вас носитель;

-  прочитайте выводы по каждому вопросу лекции, а затем прочитайте полностью (более 3-х раз) основное содержание вопросов лекции и запишите на бумаге основные тезисы изученного фрагмента курса;

-  трудные вопросы выясняйте самостоятельно, используя рекомендуемую литературу;

-  тренируйтесь еженедельно в сдаче репетиционных тестов ФЭПО по курсу, представленных на сайте http://www. *****/ – добивайтесь 100% правильных ответов на все варианты предложенных тестовых задания ФЭПО;

-  формируйте командный дух в Вашей группе – дух победителей – при тестировании знаний студентов Вашей группы во время аккредитации института и/или иных плановых проверках соответствия Вашей обученности по курсу требованиям ФГОС ВПО; успех и победа сопутствует только той группе, все студенты которой освоят все дидактические единицы курса (более – 51% от списочного количества студентов в группе). Боритесь и побеждайте! Равняйтесь на результаты лучших! (см. ниже выписку – рейтинг-листы – из результатов тестирования остаточных знаний группы студентов 3-го курса юридического факультета филиала ИВЭСЭП в г. Гатчине Ленинградская обл." href="/text/category/leningradskaya_obl_/" rel="bookmark">Ленинградской области)

РЕЙТИНГ-ЛИСТЫ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ПРОВЕДЁННОГО ТЕСТИРОВАНИЯ

030501.65 – Юриспруденция. Дисциплина: Концепции современного естествознания. Количество заданий в АПИМ: 28. Количество ДЕ в АПИМ: 6.

Время, отведенное для выполнения заданий АПИМ: 60 мин. Группа: 3 курс.

Дата проведения тестирования: 16.12.2010

Статус: тестирование завершено (получено 15 результатов из 15)

СТУДЕНТЫ, ЗАВЕРШИВШИЕ ТЕСТИРОВАНИЕ

№ сту­дента	Логин	Кол-во заданий, на которые даны ответы	Кол-во правильно выполненных заданий	Процент правильно выполненных заданий	Кол-во освоенных ДЕ	Освоение ДЕ
1	f94s875604	28 из 28	28	100%	6 из 6	111111
2	f94s875606	28 из 28	28	100%	6 из 6	111111
3	f94s875607	28 из 28	28	100%	6 из 6	111111
4	f94s875608	28 из 28	28	100%	6 из 6	111111
5	f94s875609	28 из 28	28	100%	6 из 6	111111
6	f94s875610	28 из 28	28	100%	6 из 6	111111
7	f94s875612	28 из 28	28	100%	6 из 6	111111
8	f94s875617	28 из 28	28	100%	6 из 6	111111
9	f94s875611	28 из 28	27	96%	6 из 6	111111
10	f94s875614	28 из 28	27	96%	6 из 6	111111
11	f94s875618	28 из 28	27	96%	6 из 6	111111
12	f94s875613	28 из 28	26	92%	6 из 6	111111
13	f94s875615	28 из 28	25	89%	6 из 6	111111
14	f94s875616	28 из 28	25	89%	6 из 6	111111
15	f94s875605	28 из 28	24	85%	6 из 6	111111
			Среднее	96%

Процент студентов, освоивших все ДЕ дисциплины: 100% (15 из 15)

№	Дидактическая единица	Процент студентов, освоивших ДЕ
1	Эволюция научного метода и естественнонаучной картинь мира	100
2	Пространство, время, симметрия	100
3	Структурные уровни и системная организация материи	100
4	Порядок и беспорядок в природе	100
5	Панорама современного естествознания	100
6	Биосфера и человек	100

Рекомендации по работе с литературой. Главное внимание уделите изучению рекомендуемых учебников и учебных пособий – основных, дополнительных, вспомогательных, а самое главное – первых 8 в списке вспомогательных учебников и учебных пособий.

Главная задача – на основе освоения основного учебного материала курса (всех дидактических единиц), изложенного в первых 8 в списке вспомогательных учебников и учебных пособий, научиться правильно решать тесты Федерального интернет-экзамена в сфере профессионального образования (далее – ФЭПО) – http://www. *****/, научиться правильно отвечать на 85% (не менее 85%!) предлагаемых тестовых заданий и более.

Осваивайте и используйте основные рекомендации по рациональным методам и приемам ускоренного конспектирования материалов прослушанных лекций, эффективной работы с рекомендованной литературой, современным способам разработки контрольных работ, а также подготовки и успешной сдачи экзамена (зачета).

Расширяйте свой естественнонаучных кругозор – читайте научно-популярные журналы: «В мире науки» – http://www. *****; «Знание – сила» – http://www. *****; «Химия и жизнь» – http://www. *****/.

Советы по подготовке к экзамену (зачету). Изучайте рекомендуемую литературу. В первую очередь прочитайте не менее 3-5 раз первые 8 изданий списка литературы – Вспомогательная. Учебники и учебные пособия. Особое внимание обратите на учебное пособие Настойчиво готовьтесь к сдаче тестов, представленных в настоящем учебно-методическом комплексе, а также на сайте Федерального интернет-экзамена в сфере профессионального образования (далее – ФЭПО) – http://www. *****/. Учиться и тренироваться, многократно самостоятельно решать тесты и настойчиво искать правильные ответы на предлагаемые тестовые задания путём настойчивых многократных прочтений рекомендуемых книг. Ищите и найдёте правильные ответы на предлагаемые тестовые задания. Только после успешной (не менее 85% правильных ответов на тесты ФЭПО) сдачи указанных тестов может идти речь об успешной сдаче экзамена/зачёта. Только тот студент, который сдаст тесты ФЭПО не хуже 85%, получит зачёт или положительную оценку на экзамене. Худшие результаты тестирования влекут за собой выставление неудовлетворительной оценки на экзамене либо отрицательной оценки на зачёте.

УЧЕБНО-ТЕМАТИЧЕСКИЙ План

№ п/п	Наименование раздела – дидактической единицы (ДЕ)	Количество часов–трудоёмкость курса
лекции	практич. занятия	самост. раб.	всего
1	Введение. Эволюция научного метода и естественнонаучной картины мира	6	2	8	16
2	Пространство, время, симметрия	6	4	8	18
3	Структурные уровни и системная организация материи	6	2	8	16
4	Порядок и беспорядок в природе	6	2	8	16
5	Эволюционное естествознание. Панорама современного естествознания	6	4	8	18
6	Биосфера и человек. Заключение	6	2	8	16
	Итог	36	16	48	100

СОДЕРЖАНИЕ КУРСА

Введение: общие сведения о курсе

Определение курса, краткая историческая справка о развитии современного естествознания и роли российских ученых в его становлении; цели и задачи курса, его роль в общей системе обучения в институте и место по отношению к смежным дисциплинам; метод изучения курса, распределение времени по видам обучения и по семестрам, рекомендуемая основная, дополнительная и вспомогательная учебная литература; особенности самостоятельной работы студентов над освоением курса и формы участия в научно-исследовательской работе; краткая характеристика авторского учебно-методического комплекса по курсу и особенности его использования; формы и виды и отчетности.

ЭВОЛЮЦИЯ НАУЧНОГО МЕТОДА И ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНОЙ КАРТИНЫ МИРА (ПЕРВАЯ ДИДАКТИЧЕСКАЯ ЕДИНИЦА)

Тема 1.1. Научный метод

Научный метод познания. Уровни научного познания: эмпирический, теоретический. Гипотеза. Проверяемость научных гипотез. Научная теория. Теорема Критерии научного знания: объективность, достоверность, точность, системность. Методы научного познания: наблюдение; эксперимент; индукция; дедукция; анализ; синтез; моделирование; абстрагирование. Принцип верификации. Принцип фальсификации. Функции науки: объяснительная, описательная, прогностическая, мировоззренческая, систематизирующая, производственно-практическая. Принцип соответствия. Область применимости теории. Соотношение абсолютной и относительной истин.

Тема 1.2. Естествознание и его роль в культуре

Естествознание. Естественные науки: физика, химия, биология, геология, астрономия, экология. Дифференциация наук. Интеграция наук. Математика как язык естествознания. Гуманитарные науки. Историчность знания. Естественнонаучная культура. Гуманитарная культура. Две культуры и взаимосвязь между ними.

Тема 1.3. Этика научных исследований. Псевдонаука

Этические принципы научных исследований: самоценность истины; исходный критицизм; свобода научного творчества; новизна научного знания; равенство ученых перед лицом истины; общедоступность истины. Псевдонаука. Псевдонауки: астрология; парапсихология; уфология; биоэнергетика; девиантная наука. Отличительные признаки псевдонауки: фрагментарность; некритический подход к исходным данным; невосприимчивость к критике; несоответствие фактам; отсутствие законов; нарушение этических норм. Биоэтика

Тема 1.4. Формирование научных программ (математическая, атомистическая, континуальная)

Научная исследовательская программа и научная картина мира. Идеи Милетской школа (Фалес): проблема поиска первоначала. Идея безостановочной изменчивости вещей. Идеи мыслителей Элейской школы (Ксенофан, Парменид, Зенон): дуализм познания. Апории Зенона: постановка вопроса о движении и о природе континуума. Идеи Пифагорейский школы: мир, гармония, число. Пифагорейско-платоновская исследовательская программа. Появление принципа причинности. Пустота и атомы (Левкипп, Демокрит). Континуальная программа Аристотеля. Аристотелевская научная программа: единая первостихия, отсутствие пустоты в природе, континуальная программа. Развитие космологических представлений Аристотеля: разделение мира на подлунный и небесный. Геоцентрическая система мира Птолемея («Альмагест»). Развитие континуальной исследовательской программы: принцип близкодействия и понятие физического поля (Фарадей, Максвелл, Герц). Развитие атомистической исследовательской программы (Бойль, Ньютон, Резерфорд, Бор). Развитие космологических представлений пифагорейцев (Аристарх). Гелиоцентрическая система мира Коперника. Развитие математической программы (Ньютон, Максвелл, Эйнштейн, Шредингер). Принцип дальнодействия и корпускулы Ньютона. Фотоны – кванты света. Понятие квантового поля

Тема 1.5. Естественно-научные картины мира

Научная (естественнонаучная) картина мира как образно-философское обобщение достижений естественных наук. Научные картины мира: механическая, электромагнитная, неклассическая (1-я половина XX в.), современная эволюционная. Формы материи: вещество, поле, физический вакуум. Дискретность. Континуальность. Волна как распространяющееся возмущение поля. Виртуальные частицы. Формы движения. Механическое перемещение. Эволюция как форма движения. Детерминизм. Механический детерминизм. Случайность. Вероятность. Неопределенность. Космологическая модель Фридмана. Эволюционирующая Вселенная. Полевой механизм передачи взаимодействий. Квантово-полевой механизм передачи взаимодействий. Принцип причинности

Тема 1.6. Развитие представлений о материи

Материя. Формы материи: вещество, поле, физический вакуум. Дискретность. Поле физическое. Континуальность. Волна как распространяющееся возмущение поля. Физический вакуум. Виртуальные частицы. Элементарные частицы. Атомно-молекулярное учение. Учение о составе. Учение о строении вещества.

Тема 1.7. Развитие представлений о движении

Формы движения материи: механическая, физическая, химическая, биологическая Взаимосвязь форм движения и их несводимость друг к другу. Понятие состояния. Движение как изменение состояния. Механическое движение, его основные характеристики: материальная точка, траектория, скорость, ускорение, путь, импульс тела, момент импульса. Механическая работа. Первый и второй законы Ньютона. Характеристики волн: скорость, длина волны, частота. Свойства волн: дифракция, интерференция, поляризация. Химический процесс как химическая форма движения материи. Процессы жизнедеятельности, эволюция живой природы как биологическая форма движения материи.

Тема 1.08. Развитие представлений о взаимодействии

Фундаментальные взаимодействия: гравитационное, слабое, электромагнитное, сильное. Характеристики фундаментальных взаимодействий. Третий закон Ньютона. Сила как характеристика взаимодействия. Дальнодействие. Близкодействие. Полевой механизм передачи взаимодействий. Квантово-полевой механизм передачи взаимодействий. Принцип суперпозиции.

ПРОСТРАНСТВО, ВРЕМЯ, СИММЕТРИЯ
(ВТОРАЯ ДИДАКТИЧЕСКАЯ ЕДИНИЦА)

Тема 2.1. Принципы симметрии, законы сохранения

Понятие симметрии в естествознании. Изотропность. Анизотропия. Инвариантность. Однородность. Простейшие симметрии (асимметрии) пространства и времени и связанные с ними законы сохранения (несохранения). Теорема Нетер. Симметрии природных объектов. Виды симметрий: геометрические, динамические, калибровочные. Эволюция как цепочка нарушений симметрии. Симметрия и асимметрия живого.

Тема 2.2. Эволюция представлений о пространстве и времени

Пространство и время Аристотеля (пространство как категория места, время как мера движения). Абсолютное и относительное пространство Ньютона. Абсолютное и относительное время Ньютона. Мировой эфир. Опыт Майкельсона–Морли. Инвариантность скорости света. Единство пространства и времени как формы существования движущейся материи в современной научной картине мира.

Тема 2.3. Специальная теория относительности

Динамические симметрии пространства и времени. Специальная теория относительности (СТО). Принцип относительности Галилея. Принципы СТО: принцип относительности, инвариантность скорости света. Следствия СТО: относительность одновременности; релятивистское сокращение длин и промежутков времени; увеличение инертной массы в движущейся системе координат относительно неподвижной системы отсчета; пространственно-временной интервал между событиями, его инвариантность; причинно-следственные связи между событиями, причинность; единство пространства и времени, пространственно-временной континуум; эквивалентность массы и энергии. Ограничение применимости принципа постоянства скорости света.

Тема 2.04. Общая теория относительности

Общая теория относительности (ОТО): распространение принципа относительности на неинерциальные системы отсчета. Принцип эквивалентности гравитационного поля и сил инерции. Эмпирические доказательства ОТО: отклонение луча в поле тяготения Солнца; изменение частоты электромагнитной волны в поле тяготения; смещение перигелия орбиты Меркурия. Понятие гравитационного радиуса. Гравитационный коллапс. Черные дыры.

СТРУКТУРНЫЕ УРОВНИ И СИСТЕМНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ МАТЕРИИ
(ТРЕТЬЯ ДИДАКТИЧЕСКАЯ ЕДИНИЦА)

Тема 3.1. Микро-, макро-, мегамиры

Структуры мегамира: звезды, планетные системы, галактики. Критерии деления на микромир, макромир и мегамир. Пространственные масштабы Вселенной. Единицы измерения расстояний в мегамире: астрономическая единица, световой год, парсек. Временные масштабы Вселенной. Явления, позволившие оценить время существования Вселенной: эффект Доплера, закон Хаббла. Характеристики звезд, определяемые из наблюдений: светимость (мощность излучения), масса, радиус, спектральный состав излучения. Спектр электромагнитных излучений (радиоволны, инфракрасный, видимый ультрафиолетовый диапазоны, рентгеновское и гамма-излучение). Вселенная, Метагалактика. Крупномасштабная структура Вселенной. Однородность и изотропность Вселенной на очень больших масштабах (150–200 Мпк). Скопления и сверхскопления галактик. Квазары. Млечный Путь – наша Галактика. Состав Солнечной системы: планеты, спутники планет, астероиды, кометы, метеороиды, магнитные поля, пылевая материя, солнечный ветер и космические лучи. Планета земной группы: Меркурий, Венера, Земля, Марс. Планеты-гиганты: Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун. Пояс астероидов. Облако Орта. Пояс Койпера. Созвездия – участки звездного неба с группами звезд, выделенные для ориентировки Звезды. Источники энергии звезд: термоядерный синтез и энергия гравитационного сжатия. Планетарные туманности. Гиганты и сверхгиганты. Черные дыры. Пульсар – нейтронная звезда. Сверхновые звезды. Движения Солнца в Галактике. Солнце – нормальная звезда.

Тема 3.02. Взаимосвязь структурных уровней организации материи

Целостность природы. Системность природы. Многообразие систем. Иерархичность природы и систем. Аддитивные свойства (аддитивность). Интегративные свойства (интегративность). Витализм. Редукционизм. Взаимосвязь уровней организации материи: физического, химического, биологического. Галактики. Уровень Метагалактики. Биологический уровень организации: клеточный (органеллы клеток, живые клетки), органный, тканевый, организменный, видовой, популяционный, биогеоценотический, биосферный. Уровень геологических объектов, планет. Физический уровень: субатомный уровень (кварки, лептоны), ядерный уровень (нуклоны, ядра атомов). Атомный уровень. Молекулярный уровень. Макромолекулярный уровень полимеров и комплексов молекул.

Тема 3.03. Организация материи на физическом уровне

Фундаментальные элементарные частицы. Основные характеристики элементарных частиц: масса, заряд, спин, время жизни. Классификация элементарных частиц: по массе покоя (фотоны, лептоны, мезоны, барионы); по времени жизни: стабильные (протон, электрон, нейтрино и их античастицы) и нестабильные (свободный нейтрон, резонансы). Переносчики фундаментальных взаимодействий (фотоны, гравитоны, глюоны, мезоны). Способность элементарных частиц к взаимным превращениям, не нарушающим законов сохранения. Физическое поле как совокупность виртуальных частиц. Тождественность частиц. Вакуум как состояние поля с наименьшей энергией, состоящее из виртуальных частиц.

Тема 3.04. Процессы на физическом уровне организации материи

Явление естественной радиоактивности. Закон радиоактивного распада как статистический закон. Состав излучения при радиоактивности. Выделение энергии при радиоактивном распаде. Превращения элементов при радиоактивном распаде. Ядерные реакции расщепления ядер атомов под действием нейтронов. Методы получение искусственных радиоактивных элементов. Открытие атомного ядра, измерение его размеров, массы и заряда. Энергия связи нуклонов ядер атомов (дефект массы). Реакция цепного деления урана. Реакции синтеза легких атомных ядер и выделение энергии. Типы термоядерных реакций в звездах и эволюция звезд.

Тема 3.5. Организация материи на химическом уровне

Химический элемент. Атом. Изотопы. Эволюция представлений о строении атома. Квантовомеханическая модель строения атома. Молекула как квантово-химическая система. Вещество. Катализаторы. Биокатализаторы (ферменты). Полимеры. Мономеры. Периодическая система. Периодический закон .

Тема 3.6. Процессы на химическом уровне организации материи

Химический процесс. Тепловые эффекты процессов (экзо-, эндотермические). Понятие о химической кинетике. Факторы, влияющие на реакционную способность веществ: влияние концентрации – закон действующих масс. Факторы, влияющие на реакционную способность веществ: влияние температуры – правило Вант-Гоффа. Энергия активации (энергетический барьер реакции). Факторы, влияющие на реакционную способность веществ: катализ. Понятие об автокатализе. Катализ ферментативный. Эволюционная химия. Динамическое равновесие (химическое и фазовое). Принцип Ле Шателье.