Общие вопросы естествознания (стр. 4 )

Модуль 1

Тема 1.1. Естественные науки и современный мир. Роль и значение естественных наук в жизни современной цивилизации: Естественные науки как базис современных технологий, естественнонаучное мировоззрение, естественные науки как элемент культуры и творчества. Многообразие форм естественнонаучной деятельности: способ мышления, сфера профессиональной деятельности, учебные дисциплины. Область компетентности естественных наук. Естественные науки как предмет исторического развития.

Тема 1.2. Естественнонаучный метод. Эксперимент и теория в естественных науках. Познание как основная задача естественнонаучного метода. Познавательная деятельность и ее особенности. Цели познавательной деятельности. Характер познавательной деятельности. Отличия в характере научного знания (истинность, системность, объективность). Критерии научности знания.

Сущность метода естественных наук. Мышление как источник знания. Проблема постановки вопросов и формулировки ответов. Эксперимент как источник знания. Проблема теоретической интерпретации экспериментальных результатов.

Методологические проблемы естественных наук. Критерии объективности, надежности и эффективности. Область компетентности естественных наук. Исторические и социальные проблемы естествознания.

Виды эксперимента: научный и ненаучный эксперимент, эксперимент как источник информации (наблюдение явлений, измерение констант и параметров, перебор вариантов), эксперимент как метод верификации (проверка теоретических заключений, выбор между различными моделями).

Методика естественнонаучного эксперимента: системы и граничные условия, приборы, эталоны, процедуры измерения, числовое выражение результата измерения, размерность, системы единиц, экспериментальные ошибки, проблема их обнаружения, учета и исправления, протоколирование результатов, проблема интерпретации и теоретической обработки. Методы планирования и постановки эксперимента. Роль теоретических представлений в экспериментальной деятельности.

Ключевые эксперименты в естественных науках.

Роль и основные задачи теоретической деятельности в естественных науках: постановка и планирование эксперимента, исправление и обобщение эмпирических данных, классификация, установление иерархических соотношений, построение структурных моделей, установление закономерностей и формулировка общих законов, нахождение наиболее эффективных способов рассуждения.

Модельный характер естественнонаучной теории: сущность моделирования, типы моделей (математические и физические, дискретные и континуальные, детерминистические и статистические, стационарные и эволюционные), множественность моделей, проблема выбора и редукции, изоморфизм моделей. иерархичность теоретических моделей, уровни и масштабы.

Проблема верификации теоретических конструкций: экспериментальная проверка, ее значимость, принцип непротиворечивости, принципы системности и редукции (согласованность с другими теориями), принцип эстетичности (красоты), принципы верифицируемости и фальсифицируемости.

Тема 1.3. Естественнонаучные понятия и научный язык. Законы в естественных науках. Научные понятия: назначение и смысл научных понятий, виды и типы научных понятий (эмпирические и теоретические, операционные и конвенциональные, общие и частные), системность научных понятий, исторический характер научных понятий, понятия и термины, соотношение между ними.

Наука как язык: понятия и термины как лексика языка, синтаксис научного языка (правила употребления понятий, составление непротиворечивых высказываний), разновидности научных языков (механический, физический, химический, биологический и др.), проблема перевода и интерпретации высказываний.

Математика как универсальный язык естественных наук: особая роль математики и причины этого, соотношения между математическими и естественнонаучными высказываниями.

Типы общих высказываний в естественных науках: обобщения эмпирических данных, постулаты, конвенции и определения, гипотезы, законы.

Виды естественнонаучных законов: частные, общие и универсальные, эмпирические и конвенциональные, качественные, количественные и структурные, способы формулировки законов (уравнения и формулы, классификационные схемы, законы сохранения и симметрии, запреты и правила отбора, экстремальные принципы и т. д.).

Статус научных законов: границы применимости законов, степень точности и универсальности законов, проблема существования эволюции законов природы. Методологические проблемы.

Модуль 2

Тема 2.1. Общность естествознания. Единство материального мира как предмета естественных наук. Общность целей и задач естественных наук. Единство метода естественных наук: экспериментальная основа, принципы построения теоретических конструкций Необходимость общих и универсальных понятий и методов.

Тема 2.2. Пространство. Время. Энергия. Экспериментальные основания модели пространства. Универсальное понятие "состояния" системы (объекта): характеристики системы как наблюдаемые величины, численное выражение наблюдаемых, взаимосвязь численных значений наблюдаемых в виде уравнений состояния.

Пространство состояний: состояние как вектор математического пространства, взаимосвязь состояний, модель пространства состояний, универсальность модели пространства состояний. Примеры конкретных пространств состояний: физическое пространство (длины и расстояния, координатные системы, конфигурации, конфигурационное пространство механической системы, механические связи и ограничения, допустимые состояния), химическое пространство (количества веществ-компонентов, концентрации, химический состав, пространство составов химической системы, стехиометрические связи и ограничения, допустимые состояния).

Траекторная модель: последовательности состояний как траектории в пространстве состояний (механические траектории в конфигурационном пространстве, стехиометрические траектории в пространстве составов), проблема математического описания формы траекторий, метрические, дифференциальные и интегральные характеристики траекторий как средство для формулировки законов.

Экспериментальные основания понятия времени: эволюционирующие системы, проблема описания эволюции, циклические системы, измерение времени.

Кинематографический принцип и уравнения эволюции.

Кинетика эволюционных процессов. Кинетические кривые и кинетические уравнения: интегральные, дифференциальные, операторные. Два типа систем и процессов эволюции: динамические системы и их основные особенности (кинетическая и потенциальная энергия, фазовая траектория, базисные движения, эквивалентность пространства и времени). релаксационные системы и их основные особенности (гистерезис, свободная и связанная энергия, модель элементарных релаксаторов и времена релаксации неэквивалентность пространства и времени). Особые случаи эволюции: эволюция в квантовой и статистической механике, динамический хаос.

Методологические проблемы. Существует ли физическое время? Проблема "стрелы времени".

Экспериментальные основания для введения понятия энергии.

Сила и работа. Два типа пространственных конфигураций системы (устойчивые и неустойчивые) и два типа процессов их изменения (вынужденные и самопроизвольные). Необходимость преодоления сил сопротивления системы в вынужденных процессах, совершение внешней работы. Физические модели силы: универсальные дальнодействующие и остаточные короткодействующие взаимодействия. Обратимость работы в механических системах, работа как способ изменения внутренней характеристики - энергии. Виды работы, их энергетическая эквивалентность, закон сохранения энергии и его универсальность,

Потенциальная энергия системы. Взаимосвязь потенциальной энергии с координатами изображающей точки системы в пространстве состояний, модель поверхности потенциальной энергии (ППЭ). Свойства ППЭ: сила как градиент, эквипотенциальные кривые. Связь между формой ППЭ и формой реальной траектории системы. Динамические законы. Применения модели ППЭ в механике и химии молекул.

Теплота. "Системы с трением", несохранение работоспособности, тепловая форма энергии и обобщенный закон сохранения энергии. Теплообмен как альтернативный способ изменения энергии. Проблема преобразования работы и теплоты друг в друга. Термодинамика как обобщение механики.

Равновесные и неравновесные состояния. Критерии равновесия в механике и термодинамике. Способы описания равновесного состояния и расчета его параметров. Способы смещения равновесия за счет внешних воздействий, принципы Ле-Шателье – Брауна, Ленца и др. Неравновесные состояния. Критерии неравновесности состояний и систем. Способы описания степени удаленности от равновесия. Релаксационные процессы, их направление и скорость.

Взаимосвязь пространства, времени и энергии. Принцип относительности. Специальная и общая теории относительности, их общенаучное значение. Квантовая механика как свидетельство ограниченности пространственно-временных представлений в микроскопических масштабах.

Тема 2.3. Состав и строение. Унитарные и составные системы: процедуры разделения, их обратимость, понятие "частицы", состав системы и способы его описания. Межчастичные взаимодействия: природа и типы взаимодействий (гравитационные, электромагнитные, цветовые, ядерные, химические, ван-дер-ваальсовы и др.), их основные особенности. Структурированные системы: упорядоченность систем с взаимодействиями, структурообразование, типы структурирования (топологическое, пространственное, временное, пространственно-временное и т. д.), способы описания структур, физические и математические структурные модели. Диссипативные структуры: причины самоорганизации открытых систем с потоками, типы диссипативных структур, устойчивость и взаимные превращения диссипативных структур.

Тема 2.4. Симметрия. Явление симметрии и проблема его описания. Виды симметрии (пространственная, перестановочная и др.). Математическое описание симметрии: операции симметрии и их групповые свойства. Группы симметрии, их типы. Симметрия физических свойств системы. Типы симметрии (неприводимые представления групп симметрии), их использование для описания симметричных систем. Связь симметрии с естественнонаучными законами. Законы сохранения энергии, импульса и момента импульса, их связь с пространственно-временной симметрией, типы систем, в которых сохраняются указанные величины. Правила отбора в физике и химии, их связь с симметрией состояний и выражающих эти состояния волновых функций. Основные направления применения теории симметрии в естественных науках.

Модуль 3

Тема 3.1. Проблема жизни с естественнонаучной точки зрения. Многообразие аспектов проблемы жизни (естественнонаучный, перцептуальный, мыслительный, духовный, социально-исторический). Естественнонаучный аспект проблемы жизни.

Биологические структуры как особый вид структурированной материи: химический состав, физическое строение, тип структуры, условия существования. Регуляторные системы в живых организмах: биокатализ, кибернетические системы управления, иммунные системы. Способность к самовоспроизведению: информационная матрица (ДНК, РНК, репликационные механизмы, синтез белков, ферментов и других химических веществ), врожденные программы (питание, размножение, поведение, морфогенез). Способность к получению информации из окружающей среды: рецепторы и органы чувств, средства обработки информации, память и обучение. Тесная взаимосвязанность биоструктур в биосистемы: пищевые цепи, половое размножение, симбиоз и паразитизм, социальные и экономические структуры, информационные структуры. Проблема происхождения жизни. Естественнонаучные представления: самозарождение и прогрессирующая эволюция, гипотеза панспермии. Альтернативные (не естественнонаучные) гипотезы. Математические модели ("Жизнь" и другие клеточные автоматы).

Проблема мышления. Природа и механизмы мышления. Возможен ли искусственный интеллект?

Тема 3.2. Эволюционные представления в естествознании. Сущность эволюции и ее разновидности. Виды эволюции: изменение состава, изменение пространственно-временных характеристик, изменение степени и характера структурированности. Направление эволюции: прогрессивное, регрессивное и нейтральное. Причины и движущие силы эволюции, скорость эволюции.

Эволюционные картины мира. ФИЗИКА: кинематика и динамика, физическая кинетика, космологические проблемы, модель "большого взрыва", эволюция универсальных постоянных и физических законов. ХИМИЯ: химическая кинетика и химические равновесия, проблема происхождения химических элементов, химическая эволюция природных систем, круговорот химических веществ в природе, месторождения полезных ископаемых и их образование. БИОЛОГИЯ: происхождение жизни, происхождение видов и теория естественного отбора, проблема морфогенеза, развития, старения и смерти индивидуального организма.

Тема 3.3. Естествознание и другие формы мысли. Философия и история. Искусство. Религия и вера. Паранаука и псевдонаука. Социальные науки.

Тема 3.4. Естествознание как социальное явление. Познание как деятельность. Естествоиспытатели, их типы: любители и профессионалы, профаны и знатоки, теоретики и практики, универсалы и узкие специалисты, ученые и администраторы, прагматики и эстеты, учителя и ученики, основоположники, классики и авторитеты, технические и методические работники. Сообщество естествоиспытателей и его социальные законы: типы организаций, иерархия и отличительные признаки, премии, степени и звания, обмен информацией. Этические и моральные проблемы в естественнонаучной деятельности. Этика ученого. Экономические и правовые проблемы естественнонаучной деятельности. Роль государства и бизнеса в функционировании науки.

Тема 3.5. Исторический очерк развития естествознания. Естественные науки как продукт исторического развития. Изменчивость представлений о целях и задачах научного познания. Эволюция экспериментальных и теоретических методов. Изменение социально-экономических условий. Методы исторического анализа. Историография событий и результатов ("внешняя" история), история мыслей и намерений естествоиспытателей ("внутренняя" история). Понятие "парадигмы" и "научной революции". Основные этапы развития естествознания. Античность и средние века. Классический период. Современный период. Ближайшие перспективы. Дальние перспективы естествознания. Исчерпается ли предмет естественных наук? Исчерпаются ли возможности естественнонаучного метода? Произойдет ли переориентация на иные методы и формы познания?

6.  Планы семинарских занятий.

Семинарские занятия учебным планом не предусмотрены

7.  Темы лабораторных работ (Лабораторный практикум).

Лабораторный практикум учебным планом не предусмотрен.

8.  Примерная тематика курсовых работ.

Курсовые работы учебным планом не предусмотрены.

9.  Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины (модуля).

Основным принципом организации СРС является комплексный подход, направленный на стимулирование у студентов следующих видов деятельности по получению компетенций:

–  репродуктивной – выполнение заданий по образцу с целью закрепления теоретических знаний, формирования умений и навыков (прочтение, просмотр, конспектирование, прослушивание, запоминание; ответы на вопросы для самопроверки; повторение учебного материала, решение типовых задач);

–  реконструктивной – выполнение заданий с обязательным преобразованием информации (подготовка к аудиторным занятиям, тематическим дискуссиям; подготовка сообщений, докладов и выступлений на семинарских занятиях; подбор литературы; выполнение контрольных работ; решение практических задач);

–  творческой – отбор и критический анализ информации (написание рефератов, докладов; участие в научно-исследовательской работе, выполнение специальных творческих заданий; подготовка проектов и слайдовых презентаций).

Виды СРС	Формы контроля СРС
Работа с учебной и методической литературой, электронными источниками данных (списки рекомендованной литературы в разделе 11)	Проверка и анализ конспектов лекций и учебной литературы Письменные опросы (тесты) Письменные контрольные работы
Подготовка к лекциям и обсуждениям	Заслушивание и обсуждение устных, докладов, сообщений, выступлений
Выполнение домашних заданий	Проверка и анализ решений

Вопросы для самостоятельной работы

Тема 1.1

1. Как изменилась бы наша жизнь, если бы мы утратили знание законов физики (механизмы, транспортные средства, электрические и электронные устройства, получение теплоты и работы и т. д.)?

2. Как изменилась бы наша жизнь, если бы мы утратили знание законов химии (анализ природных веществ, производство металлов, цемента, удобрений и ядохимикатов, пластмасс, искусственных волокон, пленок, красителей, лекарств, косметики и т. д.)?

3. Какую роль в жизни современного человека играет естественнонаучное мировоззрение? Сформулируйте основные отличия мировоззрения представителя современной машинной цивилизации, от мировоззрения древних греков или жителей Средневековья.

Тема 1.2

1. Всякая ли информация является научным знанием? Сформулируйте главные признаки научного знания.

2. Что является источником научного знания? Можно ли ограничить научную деятельность только экспериментом или только теорией?

3. На всякий ли вопрос можно дать научно обоснованный ответ? Сформулируйте требования к правильно поставленному научному вопросу.

4. Как в исторической перспективе изменялись подходы к формулировке научных вопросов и получению ответов на них?

5. Сформулируйте основные отличия научного эксперимента от ненаучного.

6. Приведите исторические примеры научных экспериментов, специально спланированных для верификации теоретических конструкций.

7. Какую методологическую роль играет применение измерительных устройств (приборов) в естественных науках?

8. Можно ли, в принципе, выполнить безошибочное измерение?

9. Почему экспериментальные данные всегда требуют теоретической обработки и исправления?

10. Какие требования предъявляются к согласованию различных теоретических моделей внутри естественнонаучных дисциплин и в естествознании в целом?

11. Каким образом происходит смена научных теорий в историческом аспекте — путем замещения или включения?

12. Каким образом следует разрешать противоречие между теорией и экспериментом — усовершенствованием теории или эксперимента?

Тема 1.3

1. Почему научные понятия не могут иметь самостоятельного значения и могут применяться только в связи с другими?

2. Можно ли адекватно сформулировать химическую проблему на физическом языке?

3. Почему математический язык является более универсальным, чем языки конкретных естественнонаучных дисциплин?

4. Приведите конкретные примеры научных законов, в соответствии с их классификацией в п. 2.

5. Чем ограничена применимость естественнонаучных законов?

6. Можно ли открыть все научные законы? Являются ли законы природы вечными и неизменными?

Тема 2.1

1. Сформулируйте основные особенности, отличающие различные естественнонаучные дисциплины друг от друга.

2. Сформулируйте общие методологические принципы, лежащие в основе экспериментальной и теоретической деятельности в рамках отдельных естественнонаучных дисциплин.

Тема 2.2

1. В чем разница между математическим пространством и его реальными прообразами?

2. Сформулируйте требования к системе, для описания которой допустимо использование модели пространства.

3. Сформулируйте принцип суперпозиции. Каким образом с помощью этого принципа можно решать задачи анализа и синтеза состояний.

4. Одинаково ли устроены пространства состояний в различных науках?

5. Сформулируйте различия между "пространственной" и "временной" координатами, используемыми для описания процессов эволюции.

6. В чем заключается разница между идеальными механическими системами и релаксационными системами с трением с точки зрения времени? К какому типу относятся химические системы с протекающими в них химическими превращениями?

7. Почему время "течет" только в одну сторону?

8. Перечислите возможные способы изменения энергии системы. Все ли они приводят к эквивалентным результатам?

9. Сформулируйте основные принципы динамики, связывающие характер эволюции системы с ее движущими силами.

10. Сформулируйте принципиальные отличия между обратимыми и релаксационными (необратимыми) системами с энергетической точки зрения.

11. Укажите применения модели ППЭ в химии. Каким образом эта модель, основанная на классических механических понятиях, может эффективно применяться для описания химических превращений, имеющих релаксационную природу?

12. Может ли работоспособность (свободная энергия) системы превышать запас ее внутренней энергии? Если да, то для каких типов систем это возможно и почему? Не нарушается ли при этом закон сохранения энергии?

Тема 2.3

1. Каков критерий, отличающий унитарные и аддитивные системы? Каков смысл понятий структуры и частицы?

2. В чем причина принципиальных различий между фундаментальными и остаточными взаимодействиями?

3. Приведите примеры математических структурных моделей. Почему математические структуры могут адекватно отражать структуру реальных систем?

4. Имеются ли принципиальные различия в структурных представлениях различных естественных наук: физики, химии, биологии и др.? В чем заключаются эти различия?

Тема 2.4

1. Приведите примеры химических проблем и задач, решение которых требует учета симметрии системы.

2. Сформулируйте принцип Паули. Укажите его связь с симметрией электронных структур. Какова роль принципа Паули в своеобразии химических явлений?

3. Почему некоторые химические превращения являются "запрещенными по симметрии"? Каким образом можно снять этот запрет и провести соответствующую реакцию?

Тема 3.1

1. Есть ли принципиальные противоречия между фундаментальными физическими законами (например, вторым законом термодинамики) и существованием жизни?

2. В чем отличие между химическими реакциями, протекающими in vitro и in vivo ? Действуют ли в живых организмах законы химической термодинамики и химической кинетики?

3. Что является источником свободной энергии для существования жизни на Земле?

4. Как отличить "искусственный" интеллект от "настоящего"? Можно ли считать шахматный компьютер, победивший чемпиона мира, умнее человека, хотя бы в узкой области шахматных задач?

Тема 3.2

1. Всякие ли изменения системы или объекта можно рассматривать как эволюцию? Приведите основные признаки эволюционных процессов.

2. Каковы отличия в эволюционных представлениях различных естественнонаучных дисциплин: физики, химии, биологии, геологии и др.?

Тема 3.3

1. Сформулируйте основные различия между "естественными", "неестественными" и "сверхъестественными" науками. Какие критерии можно применять для сравнительного анализа этих способов мыслительной деятельности?

2. В чем отличие между обычной наукой, паранаукой и псевдонаукой?

Тема 3.4

1. Зачем ученым необходима социальная деятельность. Почему ученый должен быть не одиночкой-мыслителем, а членом некоторого научного сообщества?

2. Каковы отношения между научным сообществом и государством?

Тема 3.5

1. Каковы основные различия между древними и современными естественными науками?

2. Какова сущность научных революций 17-го и 20-го веков? Каковы их причины и предпосылки?

3. Будут ли роль и значение естественных наук возрастать в ближайшем и отдаленном будущем?

4. Какие изменения могут произойти в характере естественнонаучной деятельности и ее методах?

Вопросы к экзамену

1.  Роль и значение естественных наук в жизни современной цивилизации.

2.  Многообразие форм естественнонаучной деятельности

3.  Познавательная деятельность и ее особенности. Цели и характер познавательной деятельности. Отличия в характере научного знания. Критерии научности знания.

4.  Сущность метода естественных наук. Мышление как источник знания. Проблема постановки вопросов и формулировки ответов. Эксперимент как источник знания. Проблема теоретической интерпретации экспериментальных результатов.

5.  Методологические проблемы естественных наук. Критерии объективности, надежности и эффективности. Область компетентности естественных наук.

6.  Виды эксперимента: научный и ненаучный эксперимент, эксперимент как источник информации, эксперимент как метод верификации.

7.  Методика естественнонаучного эксперимента: системы и граничные условия, приборы, эталоны, процедуры измерения, числовое выражение результата измерения, размерность, системы единиц, экспериментальные ошибки, проблема их обнаружения, учета и исправления, протоколирование результатов, проблема интерпретации и теоретической обработки. Методы планирования и постановки эксперимента. Роль теоретических представлений в экспериментальной деятельности.

8.  Роль и основные задачи теоретической деятельности в естественных науках: постановка и планирование эксперимента, исправление и обобщение эмпирических данных, классификация, установление иерархических соотношений, построение структурных моделей, установление закономерностей и формулировка общих законов, нахождение наиболее эффективных способов рассуждения.

9.  Научные понятия: назначение и смысл научных понятий, виды и типы научных понятий (эмпирические и теоретические, операционные и конвенциональные, общие и частные), системность научных понятий, исторический характер научных понятий, понятия и термины, соотношение между ними.

10.  Наука как язык: понятия и термины как лексика языка, синтаксис научного языка. Проблема перевода и интерпретации высказываний. Математика как универсальный язык.

11.  Типы общих высказываний в естественных науках: обобщения эмпирических данных, постулаты, конвенции и определения, гипотезы, законы.

12.  Виды естественнонаучных законов: частные, общие и универсальные, эмпирические и конвенциональные, качественные, количественные и структурные, способы формулировки законов (уравнения и формулы, классификационные схемы, законы сохранения и симметрии, запреты и правила отбора, экстремальные принципы и т. д.).

13.  Статус научных законов: границы применимости законов, степень точности и универсальности законов, проблема существования эволюции законов природы. Методологические проблемы.

14.  Модель пространства состояний: примеры. Траекторная модель: последовательности состояний как траектории в пространстве состояний.

15.  Кинематографический принцип и уравнения эволюции. Кинетика эволюционных процессов. Кинетические кривые и кинетические уравнения. Динамические и релаксационные системы и их основные особенности.

16.  Сила и работа. Работа как способ изменения внутренней характеристики — энергии. Виды работы, их энергетическая эквивалентность, закон сохранения энергии и его универсальность. Потенциальная и термическая энергия. Равновесные и неравновесные состояния.

17.  Унитарные и составные системы, состав системы и способы его описания. Межчастичные взаимодействия, их природа и типы.

18.  Структурированные системы: упорядоченность систем с взаимодействиями, структурообразование, типы структурирования (топологическое, пространственное, временное, пространственно-временное и т. д.), способы описания структур. Равновесные и диссипативные структуры: сходство и различия.

19.  Виды симметрии (пространственная, перестановочная и др.). Математическое описание симметрии: операции симметрии и их групповые свойства. Группы симметрии, их типы. Симметрия физических свойств системы. Типы симметрии (неприводимые представления групп симметрии), их использование для описания симметричных систем.

20.  Проблема жизни с естественнонаучной точки зрения. Многообразие аспектов проблемы жизни (естественнонаучный, перцептуальный, мыслительный, духовный, социально-исторический).

21.  Биологические структуры как особый вид структурированной материи: химический состав, физическое строение, тип структуры, условия существования. Регуляторные системы в живых организмах: биокатализ, кибернетические системы управления, иммунные системы. Способность к самовоспроизведению: информационная матрица (ДНК, РНК, репликационные механизмы, синтез белков, ферментов и других химических веществ), врожденные программы (питание, размножение, поведение, морфогенез). Проблема происхождения жизни.

22.  Проблема мышления. Природа и механизмы мышления. Возможен ли искусственный интеллект?

23.  Эволюционные представления в естествознании. Виды эволюции: изменение состава, изменение пространственно-временных характеристик, изменение степени и характера структурированности. Направление эволюции: прогрессивное, регрессивное и нейтральное. Причины и движущие силы эволюции, скорость эволюции.

24.  Эволюционные картины мира в физике, химии и биологии.

25.  Естествознание и другие формы мысли. Философия и история. Искусство. Религия и вера. Паранаука и псевдонаука. Социальные науки.

26.  Естествознание как социальное явление. Сообщество естествоиспытателей и его социальные законы. Этика ученого. Экономические и правовые проблемы естественнонаучной деятельности. Роль государства и бизнеса в функционировании науки.

27.  Естественные науки как продукт исторического развития. Изменчивость представлений о целях и задачах научного познания.

28.  Эволюция экспериментальных и теоретических методов. Изменение социально-экономических условий.

29.  Понятие "парадигмы" и "научной революции".

30.  Основные этапы развития естествознания. Античность и средние века. Классический период. Современный период. Ближайшие и дальние перспективы естествознания.

Примерная тематика рефератов

История естествознания (исторический анализ процесса или этапа развития, внутренние логические причины, влияние социально-экономических факторов, связь с современностью).

Естественные науки как продукт исторического развития.

Научные парадигмы и научные революции.

Естественные науки в Древнем Мире.

Картезианская революция в естествознании.

Классический механицизм.

Кризис механицизма конца 19 - начала 20 века.

Появление теории относительности.

Появление квантовой механики.

Развитие эволюционных представлений в естественных науках.

Естественнонаучный эксперимент на примере выдающихся экспериментальных открытий (возникновение причины постановки эксперимента, методика его выполнения, интерпретация результатов, роль в развитии соответствующей дисциплины и всего естествознания).

Открытие законов механики (Кеплер, Галилей, Ньютон).

Открытие закона сохранения массы (Ломоносов, Лавуазье).

Открытие закона сохранения энергии (Майер, Джоуль, Гельмгольц).

Спектроскоп и открытие химического состава небесных тел (Кирхгоф, Бунзен).

Измерение скорости света (от Ремера до Физо).

Опыт Майкельсона-Морли.

Открытие электромагнитной индукции (Фарадей).

Открытие электромагнитных волн и радиосвязи (Герц, Попов).

Открытие радиоактивности (Беккерель).

Открытие атомных ядер (Резерфорд).

Измерение зарядов атомных ядер (Мозли).

Открытие дифракции рентгеновских лучей на кристаллической решетке (Лауэ, , ).

Открытие изотопов (Томсон, Содди, Астон).

Открытие сверхпроводимости (Каммерлинг-Оннес).

Открытие элементарных частиц (электрон, протон, нейтрон, нейтрино, мезоны, кварки и др.).

Экспериментальные подтверждения общей теории относительности.

Открытие эффекта ядерного гамма-резонанса (Мессбауэр).

Открытие несохранения четности (Ли, Янг, Ву).

Изобретение квантовых генераторов (Таунс).

Открытие реликтового излучения (Пензиас, Вильсон).

Химические синтезы биологических веществ (от Вёлера до Вудворда).

Открытие цепных реакций (Семенов).

Открытие колебательных реакций (Брей, Белоусов).

Каталитический синтез аммиака (Бош, Габер).

Синтез стереорегулярных полимеров (Циглер, Натта).

Синтез трансурановых элементов (Сиборг, Флеров).

Методологические принципы в естественных науках (историческое происхождение принципа, его методологическая роль и значение, область применимости, современное содержание, взаимосвязь с другими аналогичными принципами).

Детерминизм.

Редукционизм.

Изоморфизм.

Принципы верифицируемости и фальсифицируемости.

Кинематографический принцип.

Корпускулярно волновой дуализм.

Принцип дополнительности (Н. Бор).

Экспериментальные методы естествознания (назначение соответствующих измерительных процедур, их роль и значение в современном естествознании, история развития метода, используемая аппаратура и методика, точность и надежность результатов).

Типы приборов и измерительных процедур в естественных науках.

Дискриминаторы и спектральные анализаторы.

Детекторы частиц и событий.

Ускорители элементарных частиц.

Измерение длин и расстояний.

Измерение времени и скоростей.

Измерение массы.

Измерение цвета (колориметрия и спектрофотометрия).

Измерение температуры и тепловых эффектов.

Универсальные постоянные, их роль и измерение (теоретические конструкции и модели, содержащие универсальную постоянную, роль численного значения постоянной, история измерений постоянной, измерительные процедуры).

Заряд электрона.

Атомная единица массы.

Гравитационная постоянная.

Диэлектрическая постоянная.

Скорость света.

Постоянная Планка.

Число Авогадро.

Постоянная Больцмана.

Системы физических единиц (взаимосвязь и системный характер физических величин, необходимость систем единиц, способы согласования единиц измерения, типы систем, история возникновения данной системы, ее отличия от других систем, область применения).

Система СИ.

Системы МКС и МКСА.

Система СГС.

Системы электрических единиц (Гауссова, СГСМ, СГСЭ).

Математические модели в естественных науках (роль математических моделей в естественных науках, содержание математической модели, область применимости и ограничения).

Действительные и комплексные числа, кватернионы.

Скаляры, векторы и тензоры.

Функции.

Матрицы и операторы.

Квантовые числа.

Группы и их представления.

Линейные векторные пространства.

Графы.

Физические взаимодействия (роль, отводимая физическим взаимодействиям в структурных моделях, природа данного типа взаимодействий, характерные отличия и особенности, математическое описание, возможности экспериментального исследования, область действия в реальных системах).

Фундаментальные: цветовые, электромагнитные, гравитационные,

Остаточные: ядерные силы, Ван-дер-ваальсовы силы, химическая связь, водородная связь, гидрофобные взаимодействия, капиллярные силы.

Экстремальные и другие принципы (сущность экстремальных принципов, их роль в формализме естественных наук, история возникновения принципа, современная формулировка, связь с другими аналогичными принципами, методологическое значение).

Принцип наименьшего действия (Мопертюи, Лагранж, Якоби).

Принцип Ферма.

Принцип максимума энтропии (Клаузиус, Больцман, Гиббс).

Принцип наименьшего рассеяния энергии (Онзагер).

Принцип максимального производства энтропии (Пригожин).

Принцип неопределенности (Гейзенберг).

Принцип запрета (Паули).

Модели пространства в механике (сущность модели пространства, ее роль в формализме механики, типы решаемых проблем и задач, специфика данного пространства, элементы пространства и способ их взаимосвязи, область применимости и существующие ограничения).

Пространства классической механики: конфигурационное, фазовое, Галилеево.

Пространство Минковского в специальной теории относительности.

Гильбертово пространство квантовой механики.

Основные физические модели (сущность физического моделирования, содержание и специфика конкретной модели, ее реальные прообразы, область применимости и ограничения, необходимый математический аппарат).

Частица и трансляционное движение.

Осциллятор и колебательное движение.

Ротатор и вращательное движение.

Волна и волновое движение.

Потенциальная яма.

Солитон.

Траектория.

Фазовый портрет.

Основные химические модели (сущность химического моделирования, содержание и специфика конкретной модели, ее реальные прообразы, область применимости и ограничения, история возникновения понятия или модели).

Химическое вещество и смесь.

Химический состав и химическая формула.

Химический элемент.

Дальтониды и бертоллиды.

Симплексные и комплексные соединения.

Цепь химического действия.

Изомеры.

Атом, молекула, макромолекула, надмолекулярная структура.

Радикал и функция.

Кислота, основание, соль.

Окислитель и восстановитель.

Нуклеофил, радикал, электрофил.

Катализ и катализаторы.

Химическая реакция и ее уравнение.

Механизм реакции.

Химическое равновесие.

Элементарный акт химического превращения.

Активированный комплекс и переходное состояние.

Поверхность потенциальной энергии.

Законы сохранения (возникновение понятия, его роль в системе физических понятий, способы измерения и количественного выражения, экспериментальные основы для формулировки закона сохранения, условия выполнения закона, связь закона сохранения с симметрией системы или объекта).

Закон сохранения энергии.

Закон сохранения массы.

Закон сохранения механического момента.

Закон сохранения импульса.

Закон сохранения электрического заряда.

Закон сохранения барионного и лептонного заряда.

Закон сохранения четности.

Законы сохранения и правила отбора (в квантовых переходах и в химических реакциях).

Симметрия (смысл понятия симметрии вообще и ее частных случаев, способы математического описания симметрии, специфика симметричных систем или ситуаций, роль и значение методов симметрии в решении физических или химических задач, методологическое значение симметрийных представлений и подходов).

Проявления симметрии в неорганической и органической природе.

Проявления симметрии в физических явлениях и моделях.

Проявления симметрии в химических явлениях и моделях.

Энергия (смысл понятия энергии, способы ее измерения и количественного выражения, способы изменения энергии системы, источники энергии и их практическая роль, способы преобразования данного вида энергии в другие).

Механическая энергия и ее разновидности.

Тепловая энергия. Превращение теплоты в работу.

Химическая энергия и ее разновидности.

Электрическая энергия.

Ядерная энергия.

Энтропия (смысл понятия энтропии, взаимосвязь с другими физико-химическими понятиями, роль энтропии в характере протекающих процессов, область применимости понятия энтропии, взаимосвязь различных способов выражения энтропии).

Энтропия в классической термодинамике.

Энтропия в статистической механике.

Энтропия в химических превращениях.

Энтропия и информация.

Состояние (смысл понятия, его роль в системе естественнонаучных понятий, способы математического выражения, способы экспериментального исследования, методологическая роль понятия в естественных науках).

Состояние в классической механике.

Состояние в статистической механике.

Состояние в квантовой механике.

Состояние в химии.

Строение и структура (смысл понятия структуры, составные части структуры, способы структурирования, способы описания структур, экспериментальные процедуры разложения и сборки структур, взаимосвязь структур в рамках структурных уровней, методологическая роль структурных моделей в естественных науках).

Понятие структуры в математике.

Понятие строения в физических науках.

Понятие строения в химических науках.

Самоорганизация в природных и искусственных системах.

Физические и химические основы жизнедеятельности

Биомеханика.

Энергия и жизнь.

Ферменты и ферментативные процессы в организмах.

Кибернетические системы в живых организмах.

Гомеостаз.

Иммунные системы.

Электричество в живых организмах.

Бионика.

Проблема происхождения жизни.

Эволюционные теории.

Наследственность и мутации.

Искусственный интеллект.

Смежные проблемы (общность и различия видов мыслительной деятельности, принципиальные отличия от естественнонаучного способа мышления, специфика областей применимости и решаемых задач, роль в построении естественнонаучного мировоззрения, история взаимоотношений).

Наука, паранаука и псевдонаука.

Естественные и гуманитарные науки.

Наука и вера.

Наука и культура.

Наука и искусство.

Социальная жизнь ученых.

Научные общества и их роль в развитии науки и образования.

Типы ученых.

Научные премии.

Естественные науки и государство.

Естественные науки и бизнес.

Естественные науки и военное дело.

10.  Образовательные технологии.

Виды учебной работы	Образовательные технологии
Аудиторные занятия	а) Чтение лекций (мультимедийные и видео-демонстрации, письменное тестирование по пройденному материалу (6 тестов по 10 вопросов в каждом). б) Проведение обсуждений на лекциях (решение типовых задач, групповое обсуждение и анализ проблем, мультимедийные демонстрации, заслушивание и обсуждение устных докладов, сообщений, выступлений, встречи с преподавателями других дисциплин). в) Интерактивные технологии (групповые дискуссии, разбор конкретных ситуаций). г) Модульно-рейтинговая технология контроля успеваемости.
Самостоятельная работа	а) Изучение учебной и методической литературы, т. ч. поиск информации в электронных сетях и базах данных, подготовка презентаций. б) Выполнение домашних заданий

11.  Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины (модуля).

11.1. Основная литература:

1.  Дубнищева современного естествознания. М.: ИЦ «Академия». 2006.

2.  Рузавин современного естествознания. М. Н Инфра-М. 2011.

3.  Паничев вопросы естествознания. Программа и методические указания для студентов химического факультета. Тюмень: Изд-во ТюмГУ, 1998.

11.2. Дополнительная литература:

1.  Объективное знание. Эволюционный подход. М.: УРСС, 2002.

2.  . Логика и рост научного знания. М.: Прогресс, 1983.

3.  О науке. М.: Наука, 1983.

4.  Швырев познание как деятельность. М.: Политиздат. 1984.

5.  На пути к теории научного знания. М.: 1984.

11.3. Программное обеспечение и Интернет – ресурсы:

http://*****

http://limm. *****/science/

http://ugatu. *****/ddo/KSE/01/0101/ks010100.htm

http://*****/view. aspx? id=433042

http://*****

http://e.

12.  Технические средства и материально-техническое обеспечение дисциплины (модуля).

Все лекции обеспечены мультимедийными презентациями и видеофильмами. Для чтения лекций необходимо наличие аудитории, оснащенной мультимедийной техникой (компьютер, проектор и др.).

Для самостоятельной работы студентов необходим доступ в компьютерный класс, имеющий выход в Интернет.