Концепции современного естествознания (стр. 1 )

Министерство образования и науки РФ

ФГБОУ ВПО «Красноярский государственный педагогический университет

им. »

Кафедра физической географии и геоэкологии

КОНЦЕПЦИИ СОВРЕМЕННОГО

ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ

Учебная программа дисциплины

Направление 050100.62 «Естественно-научные дисциплины»

профиль: «география», квалификация - бакалавр

Красноярск 2012г.

Рабочая программа составлена к. г.н., доцентом кафедры физической географии и геоэкологии,

Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры физической географии и геоэкологии

«____»_________________2012г.

Заведующий кафедрой

Одобрено учебно-методическим советом

«_____»_______________2012г.

Председатель комиссии ____________________________________________

Пояснительная записка

Настоящая программа составлена в соответствии с “Требованиями (Федеральный компонент) к обязательному минимуму содержания и уровню подготовки дипломированного специалиста по циклу “Общие математические и естественнонаучные дисциплины” в Государственных образовательных стандартах третьего поколения. На изучение дисциплины отводится 108 часов трудоемкости в течение третьего семестра.

Учебная дисциплина “Концепции современного естествознания” (КСЕ) является обязательным компонентом в подготовке специалистов по гуманитарным направлениям. Это общеобразовательная дисциплина из цикла общих математических и естественнонаучных дисциплин. Основное назначение КСЕ – повышение общекультурного статуса через ознакомление с естественнонаучной культурой и уровня эрудиции в области современного естествознания, достижение высокого и устойчивого уровня профессионализма через фундаментализацию естественнонаучного образования.

Общий замысел программы состоит в том, чтобы представить естествознание как феномен мировой культуры. Эта цель подразумевает изложение не только технических и технологических приложений естественных наук, но, прежде всего, представлений о классической и неклассической стратегиях мышления. Эти стратегии исторически формировались благодаря изучению природы, но сейчас их следует рассматривать как достояние единой мировой культуры. Оно состоит в том, что благодаря становлению стратегий естественнонаучного мышления человечество обрело дар понимания природы и одновременного осознания значимости мысленной позиции исследователя для получения того или иного знания.

Данная программа составлена с трансдисциплинарных позиций, позволяющих установить единство естественных наук в целях построения концептуального каркаса целостной естественнонаучной картины мира. Структура программы подчинена изложению некоторых ведущих естественнонаучных идей, в которых отражаются современные представления о природе, не зависящие от области научной специализации естествоиспытателя. Различия между предметами и методами исследования физики, химии и биологии, приводящие к дисциплинарной интерпретации общих естественнонаучных концепций, учитываются в их изложении.

Концепция формирования содержания данной программы дисциплины КСЕ сводится к следующему:

1.  Естествознание рассматривается как самостоятельная наука со своим предметом и методами исследования.

2.  В естествознании существуют сквозные специфически - естественнонаучные идеи и принципы, отличные от общеметодологических и частнодисциплинарных.

3.  Естествознание является одним из центров роста и объединения мировой культуры.

Основной массив содержания программы подразделяется на классическую и неклассическую версии естественнонаучной картины мира. В каждую из них включены ведущие частнодисциплинарные концептуальные представления отдельных естественных наук, упорядоченные в соответствии с общепринятой иерархией уровней фундаментальности данных наук (физика – химия – биология). Определенным препятствием к реализации трансдисциплинарного подхода к построению данной программы является концептуальная и терминологическая несогласованность между естественными науками.

Вместе с тем, не ставя целью систематически излагать содержание естественнонаучных представлений и теорий, его можно преодолеть, если целый ряд вопросов химии и биологии, имеющих бесспорную самостоятельную значимость в этих науках, рассматривать в качестве примеров, иллюстрирующих междисциплинарные отношения между естественными науками. На этом основании особое внимание в содержании программы уделено тем проблемам, в интерпретации которых явно прослеживается влияние фундаментальных концепций физики, сформулированных в настоящее время наиболее определенно.

В отдельный раздел выделено эволюционное естествознание, в котором заметно снижен уровень концептуальности изложения, что вызвано целым рядом причин. Прежде всего, к ним относится отсутствие сегодня общепризнанной универсальной теории эволюции и трудности в последовательном сопряжении моделей эволюции отдельных природных объектов с фундаментальными представлениями теории открытых систем и диссипативных структур. Все они находятся в стадии бурного роста и разрешение подобных проблем, а тем более их включение в образование станет возможно после оформления синергетики в самостоятельную науку. На этом основании применительно к эволюционному разделу принят описательно-объектный стиль изложения.

К необходимым элементам курса КСЕ помимо изучения теоретического материала при любой форме получения образования относятся семинарские занятия. Их целью является не только активизация материала, но и стимулирование самостоятельных размышлений о происходящем в природе.

Полнота естественнонаучного цикла в соответствии с Требованиями обеспечивается введением дисциплин по выбору студента. В качестве примерного перечня элективных курсов, дополняющих основную дисциплину КСЕ, рекомендуются следующие:

1.  Природа и человек. Природа человека.

2.  Информационный подход к описанию сложных природных систем.

3.  Языки общения с природой.

4.  История естествознания.

5.  Очерки естественнонаучных исследований, удостоенных Нобелевской премии.

6.  Фундаментальные идеи современной физики.

7.  Достижения современной химии.

8.  Биология сегодня: успехи и поиски.

9.  Естествознание и экология.

10.  Вклад естествознания в развитие цивилизации

11.  Естествознание как феномен мировой культуры

Рабочая модульная программа

дисциплины «Концепции современного естествознания»

Направление 050100.62 «Естественно-научные дисциплины»

профиль: «география», квалификация - бакалавр

Введение

Цель изучения дисциплины:

Повышение общего образовательного и культурного уровня студентов, формирование у студентов научного мировоззрения, целостного материалистического взгляда на природные явления на разных иерархических уровнях организации материи, ознакомление с общепринятой естественнонаучной картиной мира.

Конкретизируя эту общую цель государственный образовательный стандарт по курсу КСЕ предусматривает, что в результате изучения этой дисциплины студенты-географы должны иметь четкое представление:

·  об основных этапах развития естествознания, особенностях и тенденциях развития современного естествознания, в том числе о ньютоновской и эволюционной парадигмах;

·  о месте науки в системе культуры, о научных методах;

·  о существующих концепциях пространства и времени;

·  о принципах симметрии и законах сохранения;

·  о корпускулярном и континуальном подходах к описанию природы;

·  о динамических, статистических и эволюционных закономерностях в естествознании;

·  о соотношении порядка и беспорядка в природе, принципе возрастания энтропии, упорядоченности строения физических объектов, переходах из упорядоченных в неупорядоченные состояния и наоборот;

·  о современных достижениях науки о микромире, о строении и свойствах микрообъектов, особенностях их описания;

·  о самоорганизации в живой и неживой природе;

·  об иерархии структурных элементов материи от микро - до макро - и мегамира;

·  о взаимодействии физических, химических и биологических процессов;

·  о современных взглядах на закономерности развития Вселенной;

·  об эволюции Земли и современных концепциях развития геосферных оболочек;

·  о специфике живого, принципах эволюции, воспроизводства, и развития живых систем, их целостности и гомеостазе;

·  об иерархичности, уровнях организации и функциональной асимметрии живых систем;

·  о биологическом многообразии, его роли в сохранении устойчивости биосферы и принципах систематики;

·  о взаимодействии организма и среды, сообществах организмов, экосистемах, принципах охраны природы и рационального природопользования;

·  о принципах универсального эволюционизма, месте человека в эволюции Земли, о ноосфере и парадигме единой культуры.

Задачами изучения дисциплины «Концепции современного естествознания» является формирование следующего набора компетенций, умений и знаний.

Выпускник должен обладать следующими общекультурными компетенциями (ОК):

1.  Владеть культурой мышления, способностью к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей ее достижения (ОК1);

2.  Уметь логически верно, аргументированно и ясно строить устную и письменную речь (ОК2);

3.  Стремлением к саморазвитию, повышению своей квалификации и мастерства (ОК3);

4.  Осознанием социальной значимости своей будущей профессии, обладает высокой мотивацией к выполнению профессиональной деятельности (ОК4);

5.  Уметь использовать основные положения и методы социальных, гуманитарных и экономических наук при решении социальных и профессиональных задач, способностью анализировать социально значимые проблемы и процессы (ОК5);

6.  Владением базовыми представлениями об основах правоведения (ОК7);

7.  Обладанием базовыми знаниями отечественной истории, пониманием причинно-следственных связей в развитии российского общества (ОК8);

8.  Владением базовыми знаниями в области информатики и современных геоинформационных технологий, навыками использования программных средств и работы в компьютерных сетях, умением создавать базы данных и использовать ресурсы сети Интернет, владением ГИС – технологиями (ОК9);

9.  Наличием навыков работы с информацией из различных источников для решения профессиональных и социальных задач (ОК10);

10.  Владением основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации, наличием навыков работы с компьютером как средством управления информацией (ОК16);

Выпускник должен обладать следующими профессиональными компетенциями (ПК):

Общенаучными компетенциями:

4.  Владением базовыми знаниями в области фундаментальных разделов математики в объеме, необходимом для владения математическим аппаратом в географических науках, для обработки информации и анализа географических данных (ПК1);

5.  Владением базовыми знаниями фундаментальных разделов физики, биологии, экологии, химии в объеме, необходимом для усвоения физических, химических и биологических основ в общей, физической и социально-экономической географии (ПК2);

6.  Наличием профессионально профилированных знаний и практических навыков в области фундаментальных разделов общей геологии и способностью их использовать в области общей и физической географии (ПК3);

Общепрофессиональными компетенциями:

1.  Владением базовыми общепрофессиональными теоретическими знаниями о географии, географической оболочке, геоморфологии с основами геологии, климатологии с основами метеорологии, гидрологии, биогеографии, географии почв с основами почвоведения, ландшафтоведения (ПК4);

2.  Знанием теоретических основ экономической и социальной географии, географии населения с основами демографии, геоурбанистики и умением их использовать в географических исследованиях (ПК5);

3.  Знанием основы картографии, умением применять картографический метод в географических исследованиях (ПК6);

4.  Владением знаниями общих и теоретических основ физической географии и ландшафтов России, материков и океанов (ПК7);

Компетенциями в области «Общая география»:

1.владением теоретическими и научно-практическими знаниями основ природопользования (ПК13);

2. умением применять методы географических исследований для обработки, анализа, синтеза географической информации: картографические, аэрокосмические, комплексные географические, методы географического районирования и прогнозирования (ПК14).

3. Место курса в профессиональной подготовке выпускника

Курс в объеме 127 часов общей трудоемкости предполагает знание основных дисциплин естественно-географического цикла, а также важнейших курсов экологической, экономической, социальной и информационной направленности. Освоение содержания курса предполагает формирование у слушателей представления о современных проблемах устойчивого развития и навыки содержательного обсуждения этих проблем.

4. Требования к уровню освоения материала

Промежуточный контроль освоения материала проводится в форме устных и письменных тестов, рефератов. Итоговая оценка по курсу формируется на основе результатов этих тестов, активности студентов во время семинарских занятий, а также проверки знаний на зачете и итоговом экзамене.

Место дисциплины в учебном плане

Дисциплина изучается в третьем семестре в соответствии с Рабочим учебным планом. Она является федеральным компонентом цикла «Общие математические и естественнонаучные дисциплины». В процессе ее изучения используются знания студентов, полученные ими в школьных курсах физики, химии, биологии, географии, математики. В свою очередь курс «Концепции современного естествознания» обеспечивает необходимый уровень изучения материала специальных дисциплин, предусмотренных учебным планом специальности.

Объем дисциплины по видам учебной работы и формы контроля

Виды занятий и формы контроля	Семестр (3)
Лекции	20
Семинары	20
Самостоятельная работа	60
Экзамены, шт./сем.	27
Всего	127

Общая трудоемкость дисциплины составляет 127 ч.

Выписка

из государственного образовательного стандарта

высшего профессионального образования

Гуманитарных профилей педагогических направлений бакалавриата

Педагогических специальностей гуманитарного профиля

утвержденного заместителем Министра образования и науки Российской Свинаренко 31 января 2005 г.,

номер государственной регистрации № 000 пед/бак (новый)

ЕН. Ф.07

Концепции современного естествознания Естествознание и культура. Методология науки. Структура и строение мегамира и методы их определения. Пространство, время, движение в классической механике и теории относительности. Законы сохранения. Элементарные частицы. Типы взаимодействий. Кулоновская природа химических и механических свойств веществ. Мировые константы в физике. Эволюционная концепция. Проблемы самоорганизации в природе. Живые системы против энтропии.

127 ч.

Содержание теоретического курса

дисциплины «Концепции современного естествознания

Направление 050100.62 «Естественно-научные дисциплины»

профиль: «география», квалификация - бакалавр

Базовый модуль №1

1.  Естествознание в контексте культуры. Особенности научного познания
Иерархия уровней культуры. Определение, эволюция и место науки в системе человеческой культуры. Естественные, гуманитарные и технические науки, их структура и проблематика. Характерные черты науки. Критерии научности. Методология науки. Цель и конечный продукт научной деятельности. Эмпирический и теоретический уровни научного исследования. Основные методы получения и обработки научной информации. Динамика науки (основные модели).

2.  Этапы развития естествознания
Современный подход к периодизации естествознания. Зарождения рационального мышления в Древней Греции. Естествознание эпохи средневековья. Предпосылки развития науки. Появление научной методологии. Становление и развитие классического естествознания от Коперника до Эйнштейна. Механистическая научная картина мира. Неклассический этап развития естествознания. Особенности современного естествознания. История естествознания как смена научных парадигм. Ньютоновская и эволюционная парадигмы.

3.  Концепция детерминизма в классическом естествознании
Классическая механика как фундамент концепции детерминизма. Идеализации ньютоновской механики. Ограниченность механистического подхода к описанию природных явлений. Связь законов сохранения в механике с фундаментальной симметрией пространства и времени.

Модуль№2

4.  Корпускулярные и континуальные подходы в естествознании
Концепции дальнодействия и близкодействия. Понятие материального поля. Классические представления о природе света. Спектр электромагнитного излучения. Непрерывность и дискретность в описании структуры материи. Современные представления о формах существования материи. Кулоновская природа химических и механических свойств веществ. Мировые константы в физике.

5.  Развитие представлений о пространстве и времени в естествознании
Субстанциональная и реляционная концепции пространства и времени. Пространство, время, движение в классической механике. Ограниченность классических представлений о пространстве и времени. Единое четырехмерное пространство-время в специальной теории относительности. «Парадоксы» релятивистской кинематики. Релятивистская динамика. Связь между массой и энергией. Концепция искривленного (неэвклидова) четырехмерного пространства-времени в общей теории относительности А. Эйнштейна. Пространство и время в ведущих физических теориях.

6.  Статистические закономерности в природе
Развитие представлений о природе тепловых явлений. Начала термодинамики. Обратимые и необратимые процессы. Проблема необратимости в естествознании и ее статистическое решение. Особенности описания состояний в статистических теориях. Энтропия и вероятность. Статистический смысл II начала термодинамики. Хаос и порядок. Энтропия как мера хаотичности. Проблема «тепловой смерти» Вселенной и ее современное решение. Законы сохранения.

7.  Современные концепции в науке о микромире
1) Природа микромира и особенности его описания. . Структура и строение мегамира и методы их определения. Зарождение и развитие квантовых представлений в естествознании. Квантовая механика как статистическая теория. Особенности описания состояния микрообъектов. Принцип дополнительности и его проявления в микромире. Строение и свойства атомов. Природа и типы химических связей в молекулах. Квантово-механический подход к объяснению свойств реальных макроскопических объектов. Становление субатомной физики. Современные представления о классификации элементарных частиц. Квантовый механизм взаимодействия элементарных частиц. Фундаментальные взаимодействия в природе, их характеристика и перспективы объединения.

8.  Эволюционные процессы в мегамире
1) Эволюция Вселенной. Классические представления об эволюции Вселенной. Эволюционные космологические модели А. Фридмана на основе общей теории относительности. Современная космология о начале Вселенной. Концепция Большого Взрыва и ее экспериментальное подтверждение. Современные представления о ранних этапах развития Вселенной. Структура современной Вселенной и ее будущее. «Тонкая подстройка» Вселенной. Антропологический принцип космологии.

2) Эволюция звезд. Элементы спектральной астрономии. Рождение, жизнь и смерть звезд (возможные сценарии: белые карлики, нейтронные звезды, черные дыры). Закономерности развития планетных систем.

3) Эволюция Земли. Гипотезы происхождения Земли и их обоснование. Эволюция Земли и основные характеристики ее оболочек. Роль биологического фактора в эволюции Земли. Электрические, магнитные и тепловые процессы в геосферах. Климат Земли и причины его изменения.

Модуль №3

9.  Фундаментальные свойства живой материи
1) Концепции жизни в современном естествознании. Современные представления о сущности жизни. Специфика живого. Иерархия уровней организации живой материи. Молекулярные механизмы наследственности и изменчивости. Молекулярная генетика как основа биотехнологии, генной инженерии.

2) Происхождение жизни на Земле и эволюция ее форм. Различные подходы к происхождению жизни на Земле. Современные представления о принципах и факторах эволюции живых организмов. Биологическое многообразие живых организмов и его роль в организации и сохранении устойчивости биосферы. Современные концепции биосферы, ее структура, свойства и функционирование.

3) Антропогенез и этногенез. Естественнонаучные гипотезы происхождения человека. Эволюционизм и креационизм. Концепция антропосоциогенеза. Человек как объект естествознания: физико-химические основы восприятия внешнего мира, физиология памяти, биохимия человеческих эмоций, природа боли, действие лекарств. Взаимодействие человека и среды. Понятие о ноосфере.

10.Самоорганизация в живой и неживой природе
Особенности эволюционных процессов в природе, их отличие от динамических и статистических закономерностей. Концепция глобального эволюционизма. Основы теории самоорганизации открытых неравновесных систем. Основные свойства систем, способных к самоорганизации. Динамический хаос. Бифуркации и катастрофы. Аттракторы. Фракталы. Открытые диссипативные системы в физике, химии, биологии. Синергетика, ее генезис, предмет и метод. Живые системы против энтропии.

Лист внесения изменений

Дисциплина

«Концепции современного естествознания»

Направление 050100.62 «Естественно-научные дисциплины»

профиль: «география», квалификация - бакалавр

Дополнения и изменения в рабочей программе на 2012 – 2013 уч. год

В рабочую программу вносятся следующие изменения:

1.

2.

3.

4.

5.

6.

Рабочая программа пересмотрена и одобрена на заседании кафедры

«____»_________2012г.

Внесение изменений утверждаю

Заведующий кафедрой

Декан

«_____»___________20____г.

Технологическая карта обучения дисциплине

«Концепции современного естествознания»

Направление 050100.62 «Естественно-научные дисциплины», профиль: «география», квалификация - бакалавр

Модули. Наименование разделов и тем	Всего часов	Аудиторных часов	Самостоятельная работа, часы	Результаты обучения и воспитания	Формы и методы контроля
Всего	Лекций	Семина-ров	Лабора-торных работ	Знания, умения, навыки	Компетенции
Базов. модуль1 1.Естествознание в контексте культуры. Осо-бенности научного познания. 2.Этапы развития естествознания 3.Концепция детерминизма в классическом естествознании	32		6 2 2 2	6 2 2 2		20 10 5 5	1. Владение культурой мышления, анализа. 2. Умение логически верно и ясно строить речь. 3. Навыки работы с различными источниками информации	ОК1,ОК2,Ок3, ОК4, ОК5, ОК9,ОК10, ОК15, ОК16, ПК1, ПК2,ПК3, ПК4,ПК7, ПК8, ПК9, ПК13, ПК14	Проверка на семинарских занятиях (доклады, тесты, проверочные, контрольные работы)

Модули. Наименова-ние разделов и тем	Всего часов	Аудиторных часов	Самостоят. работа	Результаты обучения и воспитания	Формы и методы контроля
Всего	Лекций	Семинаров	Лабора-торных работ	Знания, умения, навыки	Компетенции
Модуль2 1.Корпускулярные и континуальные подходы в естествознании. 2. Развитие представлений о пространстве и времени в естествознании 3.Статистические закономерности в природе Современные концепции в науке о микромире 4.Эволюционные процессы в мегамире	36	8 8 6 8	8 2 2 2 2	8 2 2 2 2		20 4 8 4 4	1.Понимание причинно-следственных связей в развитии российского общества. 2. Навыки использования теоретических знаний на практике 3. Навыки работы с различными источниками информации	ОК1,ОК2,Ок3, ОК4, ОК9,ОК10, ОК15, ОК16, ПК1, ПК2,ПК3, ПК4,ПК7, ПК8, ПК9, ПК13, ПК14	Проверка на семинарских занятиях (доклады, тесты, проверочные, контрольные работы)
Модуль №3 1. Фундаментальные свойства живой материи 2.Происхождение жизни на Земле и эволюция ее форм. 3.Самоорганизация в живой и неживой природе	32	8 8 8	6 2 2 2	6 2 2 2		20 10 5 5	Владение базовыми общепрофессиональными теоретическими знаниями о географии, географической оболочке, геоморфологии, гидрологии, биогеографии	ОК1,ОК2,Ок3, ОК4, ОК9,ОК10, ОК15, ОК16, ПК1, ПК2,ПК3, ПК4,ПК7, ПК8, ПК9, ПК13, ПК14	Проверка на семинарских занятиях (доклады, тесты, проверочные, контрольные работы)

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА РЕЙТИНГА УЧЕБНЫХ ДОСТИЖЕНИЙ СТУДЕНТОВ