Концепции современного естествознания
| Вид материала | Документы |
- В. М. Найдыш Концепции современного естествознания, 8133.34kb.
- Учебно-методический комплекс дисциплины концепции современного естествознания Специальность, 187.08kb.
- Концепции Современного Естествознания, 274.86kb.
- Программа курса «Концепции современного естествознания», 168.05kb.
- Программа дисциплины Концепции современного естествознания Специальность/направление, 456.85kb.
- Г. И. Рузавин Концепции современного естествознания Рекомендовано Министерством общего, 3030.69kb.
- Введение Наука "Концепции современного естествознания", 48.81kb.
- Высшее профессиональное образование т. Я. Дубнищева концепции современного естествознания, 9919.17kb.
- Программа дисциплины концепции современного естествознания для студентов 3 курса очной, 191.37kb.
- Программа дисциплины «концепции современного естествознания» «050706 Педагогика и психология», 169.4kb.
Концепции современного естествознания
Кафедра нелинейного анализа и оптимизации
Факультет естественных и физико-математических наук
Обязательный курс
Объем учебной нагрузки: 36 час. - лекции, 18 час. – семинары
Цель курса
Основной целью курса является ознакомление студентов, обучающихся по математическим направлениям, с неотъемлемым компонентом культуры –естествознанием - и формирование у студентов научной системы взглядов на проблемы современного естествознания.
Для реализации поставленной цели в процессе преподавания курса решаются задачи получения студентами представления:
- об особенностях современного естествознания;
- о концепциях пространства и времени;
- о динамических и статистических закономерностях в естествознании;
- о самоорганизации в живой и неживой природе;
- о взаимодействиях физических, химических и биологических процессов;
- о специфике живого, принципах эволюции, воспроизводства и развития живых систем, их целостности и гомеостазе;
- о роли биологического многообразия в устойчивости биосферы;
- о сообществах организмов, экосистемах, о месте человека в эволюции Земли, о ноосфере и парадигме единой культуры.
^
Содержание курса
Тема 1. Задачи естествознания.
Классификации направлений естествознания. Принцип преемственности в естествознании. Величайшие научные загадки современного естествознания. Происхождение Вселенной.
^ Тема 2. Современные представления о пространстве и времени.
Измерение и наблюдение. Измерения пространства. Геометрия пространства. Прошлое и будущее с точки зрения естествознания. Обратимые и необратимые процессы. Время в теории относительности Эйнштейна.
^ Тема 3. Законы сохранения и превращения энергии.
Законы сохранения и принципы симметрии. Законы сохранения и их связь со свойствами пространства и времени. Замкнутые и открытые системы. Первое и второе начала термодинамики. Энтропия. Негэнтропия.
^ Тема 4. Развитие представлений о строении вещества.
Закон сохранения массы. Закон постоянства состава. Закон кратных отношений. Возникновение представлений об атомарном строении вещества. Развитие представлений о строении атома. Понятие кванта. Корпускулярно-волновой дуализм. Принцип неопределенности. Принцип дополнительности. Принцип причинности. Принцип тождественности.
^ Тема 5. Равновесные и неравновесные процессы.
Самоорганизация в неравновесных системах. Порядок и беспорядок в больших системах. Самоорганизация и представления о теории катастроф.
^ Тема 6. Современные представления о Вселенной.
Единицы измерения в астрономии. Структура галактик. Галактика. Модели образования Вселенной. "Большой взрыв". Химический состав вещества во Вселенной Расширяющаяся Вселенная. Красное смещение. Эволюции звезд.
^ Тема 7. Солнце.
Представления об эволюции Солнца. Строение Солнца. Ядро. Фотосфера. Хромосфера. Вспышки. Солнечные пятна. Солнечная активность. Влияние активности Солнца на процессы на Земле. Планеты Солнечной системы. Кометы, астероиды, метеоры и метеориты. Проблема астероидной опасности.
^ Тема 8. Земля.
Движение Земли. Магнитное поле Земли. Строение Земли. Геохронология. Кора. Мантия. Ядро. Литосфера. Атмосфера. Гидросфера. Глобальный перенос энергии атмосферой и океаном. Климат. Озоновая дыра. Парниковый эффект.
^ Тема 9. Живая материя.
Важные для жизни химические элементы. Роль воды в живой материи. Гипотезы возникновения жизни. Современные представления об эволюции. Экологические проблемы.
^ Тема 10. Биосфера как геологическая оболочка Земли.
Биосфера как экологическая система. Круговорот вещества на Земле. Биогеохимический цикл. Надорганизменные структуры жизни. Популяция. Биоценоз. Биогеоценоз. Наследственный аппарат и генная инженерия. Человек и глобальная экология. Ноосфера – сфера разума.
Тематика курсовых работ (проектов)
- Тайна строения Вселенной и материи.
- Каковы биологические основы сознания. Современные концепции.
- Что происходит в недрах Земли. Гипотезы и проблемы.
- Проблема разнообразия видов: почему в одних местах обитают сотни животных и растений, а в других – единицы.
- Теоретические пределы возможностей компьютера.
- Чем грозит глобальное потепление.
- Энергетика будущего – чем человечество заменит нефть.
- Рост населения Земли и ограниченность ресурсов: как достичь всеобщего благосостояния, не опустошив планету.
^
Темы рефератов
1. Наука как часть культуры.
2. Научный метод познания мира. Роль гипотез в естествознании.
3. Эволюция естественнонаучных представлений в античной науке.
4. История развития естествознания.
5. Современная физика и восточный мистицизм.
6. Пространство, время и материя в контексте естественнонаучной и гуманитарной культур.
7. Понятие бесконечности в науке и в искусстве.
8. Современный естественнонаучный взгляд на возникновение Вселенной.
9. Галактики. Их строение и эволюция.
10. Эволюция звезд.
11. Черные дыры и пространственно-временные парадоксы.
12. Естественнонаучные взгляды на образование Солнечной системы.
13. Пространство и время в классической и релятивистской механике.
14. Законы сохранения в макро- и микромире.
15. Понятие энтропии и его приложения.
16. Хаос, порядок и самоорганизация систем.
17. Развитие идеи симметрии в естествознании.
18. Химия и ее роль в обществе.
19. Эволюционная химия и проблемы происхождения жизни.
20. Проблема происхождения и сущности жизни в истории науки, философии, религии.
21. Проблема внеземной жизни и ее отражение в научной фантастике.
22. Антропный принцип в современной науке и философии.
23. Обоснования современной теории эволюции.
24. Геном человека и окружающая среда.
25. Возможности, перспективы и этические проблемы генной инженерии.
26. Современные теории старения живого организма.
27. Биологические (циркадные) ритмы.
28. Механизмы управления в живой природе и в обществе. Гомеостазис.
29. Биотехнология. Перспективы развития.
30. Ресурсы биосферы и демографические проблемы.
31. Глобальные экологические проблемы.
32. Теория катастроф как одно из направлений науки о самоорганизации систем.
Литература
Обязательная
- Богданкевич О.В. Лекции по экологии. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2002. – 208 с.
- Хокинг С. Краткая история времени. От большого взрыва до черных дыр.
- Гриб А.А. Концепции современного естествознания. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2003. - 311 с.
Дополнительная
Петров А. А., Краснощеков П. С. Принципы построения моделей. Изд. 2-е, пересмотр. и дополнен. М.: ФАЗИС: ВЦ РАН (Математическое моделирование. Вып.1), 2000. – 412 с.
Моисеев Н.Н. Избранные произведения. В 2 т. - М.: Тайдекс Ко, 2003. Т.1 Гидродинамика и механика. Оптимизация, исследование операций и теория управления. - 375 с. Т. 2 : Междисциплинарные исследования глобальных проблем. Публицистика и общественные проблемы. - 263 с.
Дулов В.Г. и др. Математическое моделирование в глобальных проблемах естествознания. – Новосибирск, 2005. – 248 с.
Программа составлена
Оленёв Николай Николаевич,
к.ф.-м.н., доцент,
кафедра нелинейного анализа и оптимизации,
факультет естественных и физико-математических наук