РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ «КОНЦЕПЦИИ СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ»

Направления (специальности) ООП: 0800100 Экономика, 080103 Национальная экономика, 080109 Бухучет, анализ и аудит, 080111 Маркетинг, 080505 Урпавление персоналом, 080507 Менеджмент организации, 100103 Социально-культурный сервис и туризм, 030602 Связь с общественностью, 031202 Перевод и переводоведение, 040101 Социальная работа

Квалификация (степень): бакалавр Количество кредитов Пререквизиты __нет Кореквизиты: Информатика, математика, культурология

Форма обучения: очная, заочная Вид промежуточной аттестации: экзамен Обеспечивающее подразделение: кафедра общей физики ФТИ ТПУ

1. Цели освоения дисциплины

Ц1. Подготовка выпускников к профессиональной деятельности в области экономики и/или социальной сферы с учетом роли человека как активной, преобразующей окружающий мир силы. Ц2. Подготовка выпускников к междисциплинарным научным исследованиям для решения задач, связанных с разработкой теории и практики решения экономических и социальных проблем. Ц7. Подготовка выпускников к самообучению и непрерывному профессиональному самосовершенствованию. Ц8. Формирование социально-личностных качеств выпускников: целеустремленности, организованности, трудолюбия, ответственности, гражданственности, коммуникабельности, толерантности, повышения общей культуры.

2. Место дисциплины в структуре ООП

Дисциплина относится к циклу Б.2 – математической и естественно-научной подготовки. Для её освоения требуются знания в объеме школьных курсов физики, химии, математики и биологии. Кореквизиты – математика, информатика, культурология. Знание содержания дисциплины необходимо для освоения дисциплин циклов Б.3 и Б.4.

3. Результаты освоения дисциплины

В результате освоения дисциплины студент должен/будет:

знать основные составляющие научного метода исследования и преобразования

окружающего мира; ограниченное число фундаментальных законов, определяющих развитие

окружающего мира и техногенной среды обитания человека; основные положения концепции фундаментальных сил и полей в природе; основные этапы эволюции Вселенной, возникновения биосинтеза и неизбежности

появления разумной жизни на Земле; взаимосвязи интуитивно-образного и рационально-логического мышления

человека; тенденции формирования парадигмы современного естествознания.

уметь демонстрировать:

использование фундаментальных законов природы для оценки величин сил взаимодействия и энерговыделения в естественных и техногенных процессах;

использование компьютерной техники для моделирования линейных и нелинейных процессов, анализа полученных результатов и прогноза возможных последствий;

примеры единства естественнонаучной и гуманитарной компонент культуры в повседневной жизни;

грамотное и логичное изложение своих представлений о вещественно-полевых формах окружающего мира.

иметь представления:

о взаимосвязи религиозной, метафизической и научной картин мира в гуманитарной культуре и в естествознании;

о закономерностях чувственного восприятия окружающего мира и его отражении в сознании человека;

об иерархии структурных уровней и форм движения материи;

о связи геометрических свойств пространства-времени (кривизна и кручение) и свойств вещественно-полевых форм материи;

о рециклинге вещества во Вселенной и креативной роли звезд; о принципах и механизмах кодирования информации в биологических системах; о процессах самоорганизации в неживой и живой природе, условиях ее

реализации; о средствах создания и применении виртуальной реальности в науке, технике и

гуманитарной культуре.

В процессе освоения дисциплины у студентов развиваются следующие компетенции:

1. Универсальные (общекультурные) – способность/готовность:

к непрерывному самообразованию и самообучению для повышения эффективности профессиональной деятельности, осмысления личного жизненного опыта, ориентации в социокультурном пространстве, формирования собственной позиции по отношению к событиям окружающего мира;

выбирать соответствующие формы и технологии самообразования и самообучения;

управлять временными, пространственными, профессиональными и социальными факторами, влияющими на процессы самообучения.

2. Профессиональные – способность/готовность:

применять фундаментальные естественнонаучные, социально-экономические и инженерные принципы в качестве основы профессиональной деятельности;

анализировать проблемы и процессы в профессиональной области с применением научных методов;

изучать явления и процессы с применением методов анализа и синтеза; применять математические модели для решения инженерных задач и

интерпретировать физический смысл полученных результатов; приобретать новые фундаментальные математические, естественно-научные,

социально-экономические и инженерные знания с использованием современных информационных технологий.

4. Структура и содержание дисциплины

4.1. Аннотированное содержание дисциплины Введение. Формирование новой парадигмы естествознания. Объекты изучения в современном естествознании. Составляющие научного метода познания. Концепции возникновения, эволюции и преобразования.

Раздел 1. Истоки современного естествознания. Концепции элементов вещества. 1. Концепция классического атомизма. Проблема внутреннего строения атома.

Обоснование планетарной модели строения атома Резерфордом. Достоинства и недостатки классической модели атома. Первичная аксиоматика квантовой физики. Волновые свойства частиц материи. Альтернативные пути познания окружающего мира. Человек, как субъект и часть объективной реальности. Каналы восприятия окружающего мира, роль двух полушарий мозга. Бинарность мышления человека. Проблема адекватного описания микромира.

2. Современные представления о структурных уровнях и формах окружающего Мира. Пространственный аспект иерархии форм и структурных уровней. Мегамир, макромир и микромир.

3. Временной аспект эволюции естественной среды обитания человека. Геосфера, биосфера, ноосфера и их структурные уровни.

Раздел 2. Концепции Пространства–Времени 4. Свойства симметрии пространства и времени. Существование законов сохранения, как

следствие свойств пространства и времени. Описание взаимодействий в классической механике.

5. Релятивистская концепция четырехмерного Пространства-Времени. Постулаты специальной теории относительности. Преобразования координат и их следствия. Разновременность событий, относительность величин интервалов времени и пространства.

6. Описание взаимодействий в СТО. Эквивалентность массы и энергии. Дефект массы. Аннигиляция и рождение элементарных частиц. Парадоксы мира элементарных частиц.

Раздел 3. Концепции фундаментальных полей. 1. Опытные законы гравитационного и электростатического взаимодействий.

Сопоставление свойств массы и заряда. Понятие силового поля. Напряженность, потенциал и их связь.

2. Концепция взаимодействия элементарных частиц посредством полей, как процесс обмена переносчиками фундаментальных сил. Классификация элементарных частиц веществ и полей. Частицы-силы объединенных взаимодействий. Теория электрослабых взаимодействий, перспективы дальнейших объединений. Три поколения элементарных частиц. Супергравитация.

Раздел 4. Естественнонаучные концепции сотворения и развития мира 1. Смена классической концепции мироздания. Движение и столкновение галактик.

Космологическое расширение. Концепция Большого взрыва. Сингулярность пространства-времени-энергии. Этапы распада фундаментальных взаимодействий, реликтовое тепловое излучение. Будущее нашей вселенной. Концепция мультиверсума.

2. Космические циклы преобразования вещества и энергии. Роль процессов в недрах звезд. Энергетика и циклы эволюции звезд. Взрывы сверхновых, нейтронные звезды, черные дыры.

3. Место солнечной системы в Галактике. Гипотезы формирования планетарных систем, поиски инопланетных цивилизаций. Сравнительная планетология. Особенности геологических процессов, геохронология жизни на Земле.

Раздел 5. Концепции возникновения и самоорганизации жизни 1. Гипотезы самозарождения, панспермия и физико-химической эволюции. Структурные

уровни и формы жизни. Фундаментальные свойства живых систем. Пути обмена веществами и преобразование энергии на уровне клетки. Строение и функции мембран. Термодинамические особенности живых организмов как систем, далеких от равновесия.

2. Принципы воспроизводства и развития живых систем. Информационные макромолекулы и их элементы – аминокислоты. Кодирование, считывание и

репликация на молекулярном уровне. Механизмы биосинтеза белков. Роль ДНК и РНК. Мутации, вызванные техногенными и радиационными воздействиями.

3. Неизбежность возникновения разумных существ. Принципы структурной организации. Дифференциация и интеграция функций в организме для поддержания гомеостаза. Индивидуальное и видовое развитие организмов. Направленность к осознанию окружающего мира.

Раздел 6. Человек и его место в биосфере 1. Системная организация человека, роль нервной и эндокринной подсистем. Расход и

расширенное воспроизводство энергии при реакции клетки и организма на внешнее воздействие – основа развития во всех сферах деятельности человека.

2. Составные элементы биосферы: популяции, биоценозы, экосистемы. Принципы построения биоценозов. Адаптационные процессы на молекулярном уровне, взаимоотношения «хищник-жертва», адаптация к условиям кризисов.

3. Концепции эволюции Ламарка и Дарвина. Геобиологические циклы. Случайна ли эволюция? Эволюционные процессы в науке и искусстве.

Раздел 7. Общие аспекты структурирования, взаимосвязи, эволюционно-бифуркационного развития неорганического мира и живой природы 1. Нелинейные системы, их устойчивость и возникновение динамического хаоса.

Детерминированный хаос как фундаментальное свойство природы. 2. Диссипативные структуры и автоволновые процессы в системах, далеких от

равновесия. Живые системы против энтропии. Фрактальные структуры в природе. Сложное поведение простых систем. Системный подход к процессам эволюции.

3. Проявление черт самоорганизации на различных структурных уровнях природы и человеческого общества. Циклические процессы в космосе, биосфере, экономике. Конвергенция естественнонаучного и гуманитарного знания – путь развития интеллекта и формирования гармонической личности.

4.2. Структура дисциплины по разделам и формам организации обучения

Название раздела/темы

Аудиторная работа (час) СРС (час)

Колл, контр.

р. Ито

го

Лекции

Практ./сем.

занятия Лаб. зан.

1.Введение. Методология современной науки

2 4 2 8 16

2.Истоки современного естествознания. Концепции элементов вещества.

4 4 8 16

3. Концепции Пространства–Времени

4 6 8 2 20

4. Концепции сотворения и развития мира

4 2 6 12 24

5. Концепции возникновения и самоорганизации жизни

4 2 6 12

6. Человек и его место в биосфере

2 2 4 8

7.Общие аспекты структурирования, эволюционного и бифуркационного развития неорганического мира и живой природы

4 4 4 12 24

Итого 24 18 18 58 2 120

Целью лабораторно-практических занятий является знакомство с научными методами моделирования и анализа на примере компьютерного моделирования линейных, нелинейных и бифуркационных процессов и контроль освоения содержания дисциплины путем применения компьютерных форм аттестационных педагогических измерительных материалов. Нелинейные процессы рассматриваются на моделях осцилляторов с одним и двумя положениями равновесия. Бифуркации и появление динамического хаоса представлены моделью изолированной популяции.

5. Образовательные технологии

В преподавании дисциплины используются формы организации обучения, приведенные в таблице.

Методы и формы организации обучения (ФОО)

ФОО

Методы Лекц.

Лаб. раб.

Пр. зан/ сем.,

Тр.*, Мк**

СРС К. пр.

IT-методы + + + + Работа в команде Case-study Игра Методы проблемного обучения

+ +

Обучение на основе опыта

+

Опережающая самостоятельная работа

+ + +

Проектный метод Поисковый метод Исследовательский метод

+

6. Организация и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов 6.1. Текущая самостоятельная работа студентов планируется по следующим

направлениям: – изучение тем, вынесенных на самостоятельную проработку;

– подготовка к лабораторным работам, к практическим занятиям; – работа с лекционным материалом, использование электронных источников (ресурсов Интернет и сайта преподавателя); – выполнения домашних заданий; – подготовки к письменной контрольной работе, к защтие результатов лабораторных работ, к экзамену в конце семестра.

6.2.Контроль самостоятельной работы студентов производится на практических занятиях, при допуске к лабораторным работам, самоконтроль реализуется по контрольно-измерительным материалам, представленным на сайте преподавателя.

6.4. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов. Изучение тем, вынесенных на самостоятельную проработку производится по материалам опубликованного учебника [1], материалам персонального сайта преподавателя http://portal.tpu.ru/SHARED/s/STARODUBTSEV_V_A, ресурсов Интернет, ссылки на которые размещены на персональном сайте преподавателя: http://www.limm.mgimo.ru/science/main.html, http://aleho.narod.ru/Timkin/index.html и другие. Подготовка к лабораторным работам ведется по изданному практикуму [2], доступному также в электронной форме с сайта преподавателя http://portal.tpu.ru:7777/SHARED/s/STARODUBTSEV_V_A/Tab3/ComputernoeModelir.pdf. Для самоконтроля освоения дисциплины используются контрольно-измерительные материалы раздела Тестирования сайта преподавателя: http://portal.tpu.ru:7777/SHARED/s/STARODUBTSEV_V_A/Tab6.

7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины

№ Автор Заглавие

Основная литература 1 Стародубцев В.А. Концепции современного естествознания:

Учебник. – Томск: Изд-во ТПУ, 2009. – 333 с. 2 Стародубцев В.А.,

Заусаева Н.Н. Компьютерное моделирование процессов движения: Учебное пособие. – Томск: Изд.-во ТПУ, 2008. – 80 с.

3 Канке В.А. Концепции современного естествознания: Учебник для вузов. – М.: Логос, 2001. – 368 с.

Дополнительная литература 4 Горелов А.А. Концепции современного естествознания:

Структурированный учебник. – М.: Юнити–Дана, 2003. – 239 с.

5 Дубнищева Т. Я. Концепции современного естествознания. Учебник под ред.акад. РАЕ М.Ф. Жукова. – Новосибирск: Изд.-во ЮКЭА, 1997. – 832 с.

Интернет-ресурсы

1. Стародубцев В.А. Концепции современного естествознания http://portal.tpu.ru/SHARED/s/STARODUBTSEV_V_A

2. Иванов-Шиц А.К. Концепции современного образования http://www.limm.mgimo.ru/science/main.html

3. Тимкин С.Л. История естествознания http://aleho.narod.ru/Timkin/index.html 4. Стародубцев В.А. Концепции современного естествознания: электронный

конспект лекций-презентаций http://www.lib.tpu/fulltext2/m/2006/mk10.ppt. 5. Стародубцев В.А. Краткий видеокурс по КСЕ (180 минут) – НТБ ТПУ, 2006.

Приложение 1

Образцы материалов для текущего контроля

Рубежное тестирование по дисциплине

Примечание. В процессе тестирования студенты выполняют, как правило, 40

заданий, оцениваемых по 0,1 баллу. Плановая норма составляет при этом 3 балла из .

Приложение 2 Вопросы для подготовки к экзамену:

1. Дайте сопоставление религиозной, физической и научной картины мира.

2. Дайте характеристику эмпирическим и теоретическим методам познания.

3. Дайте характеристику составляющих микро-, макро- и мегамира.

4. Дайте характеристику рационального и эмоционального мышления.

5. Сравните положения субстанциональной и реляционной концепций времени.

6. Расскажите об основных выводах специальной теории относительности.

7. Расскажите об основных выводах общей теории относительности.

8. Приведите экспериментальные результаты, подтверждающие СТО

9. Основные положения теории Бора, ее недостатки.

10. Идея Дебройля о волновом описании движения частиц.

11. Смысл соотношения неопределенностей Гейзенберга.

12. Основные положения теории кварков. Фундаментальные семейства элементарных частиц.

13. Общие характеристики гравитационного и электростатического полей в концепции дальнодействия.

14. Основные положения концепции близкодействия. Частицы – переносчики взаимодействий.

15. Дайте сравнение классической и современной концепций вселенной.

16. Характеристики и роль Черных дыр во вселенной.

17. Энергетика Солнца и солнечно-земные связи.

18. Сравните два типа рециклинга вещества во вселенной.

19. Открытие закона Хаббла и его следствия для настоящего вселенной. Гипотеза будущего вселенной.

20. Концепция Большого взрыва и экспериментальные данные, подтверждающие ее.

21. Эволюция теплового излучения Большого взрыва.

22. Гипотезы самозарождения, панспермия и физико-химической эволюции.

23. Принципы воспроизводства и развития живых систем.

24. Сопоставьте роль ДНК и РНК в биосинтезе белков в клетке.

25. Сравните концепции эволюции Ламарка и Дарвина.

26. Приведите примеры фрактальных структур в природе.

Приложение 3

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 1 по дисциплине

«Концепции современного естествознания»

курс 1 семестр 1

1. Поясните идею Дебройля о волновом описании движения частиц.

2. Укажите суждения, которые являются верными:

Все фундаментальные законы являются абсолютно точным отражением действительности

Все закономерности природы являются строго динамиескими

Фундаментальные законы соответствуют объективным закономерностям природы

Статистическая теория описывает более широкий круг явлений, полнее и глубже, чем динамический аналог

3. Следствием изотропности пространства является закон сохранения:

Энергии Импульса

Массы Заряда

4. Выберите верные суждения о гравитационном взаимодействии:

Гравитация определяет движение планет в звездных системах и управляет эволюцией вселенной

Гравитационное взаимодействие в макромире не проявляется

В гравитационном взаимодействии участвуют только тела, обладающие большой массой

Общепринятой теорией гравитационного взаимодействия является общая теория относительности

5. Уравнение Шредингера позволяет найти:

точное положение электрона в атоме

возможные значения энергии электронов в атоме

распределение электронной плотности в атоме

вероятность вылета электрона из атома

6. Метод познания, который основан на сознательном отвлечении от ряда свойств и отношений изучаемого явления с одновременным выделением интересующих исследователя свойств и связей называется:

Синтез Абстрагирование

Анализ Формализация

Составил ________________ /Стародубцев В.А./

Утверждаю: Зав. кафедрой ОФ _________________ / Чернов И.П./ «___»____________ 2010 г.

Примечание. Максимальная оценка за ответ на теоретический вопрос составляет 10 баллов. Шкала оценивания ответов студентов: – 10-8 баллов – ответ полный, студент активно владеет материалом, дана правильная трактовка основных терминов, изложение логично, студент в состоянии ответить на дополнительные вопросы, в рамках тематики указанной в вопросе; – 8-6 баллов – ответ неполный, так как студент не владеет свободно терминологией, допущены ошибки в изложении материала, изложение сбивчивое, студент затрудняется ответить на дополнительные вопросы, в рамках тематики указанной в вопросе; – 6-3 баллов – ответ неполный, студент не владеет терминологией, в изложении материала допущены существенные ошибки, студент не в состоянии ответить на дополнительные вопросы, в рамках тематики указанной в вопросе; 3- 0 баллов – студент не ответил на вопрос, указанный в билете. Не владеет информацией.

Программа составлена на основе Стандарта ООП ТПУ в соответствии с требованиями ФГОС по направлению и профилю подготовки _____________________________________________________________ Программа одобрена на заседании кафедры общей физики Физико-технического института ТПУ (протокол № __ от «___» _____ 2010 г.). Автор ___________________ В.А. Стародубцев Рецензент ________________ В.В. Ларионов

Home

PgUp

PgDn

Alt F4+

Нажатие клавиши «Home» на клавиатуре вызывает переходк титульной странице документа.С титульной страницы можно осуществить переход к оглавлению(в локальной версии курса).

Панель управления – содержит перечень разделов, а также кнопкинавигации, управления программойпросмотра и вызова функциипоиска по тексту.

Просматриваемый в данный момент раздел.

Доступные разделы.

В зависимости от текущего активного раздела в перечне могут присутствовать подразделыэтого раздела.

Кнопки последовательного перехода к предыдущей и следующей страницам.

Кнопка возврата к предыдущему виду. Используйте еёдля обратного перехода из глоссария.

Кнопка перехода к справочной странице.(этой)

Кнопка завершения работы.

Кнопка вызова функции поиска по тексту.

Кнопка переключения между полноэкранными оконным режимом просмотра.

Нажатие клавиши «PgUp» («PageUp») или показанных клавишсо стрелками на клавиатуре вызывает переход к просмотрупредыдущей страницы относительно просматриваемойв настоящий момент согласно порядку их расположенияв документе.

Нажатие комбинации клавиш «Alt»+«F4» на клавиатуре вызывает завершение работы программы просмотра документа(в локальной версии курса).

Нажатие левой клавиши «мыши» или вращение колёсика в направлении «от себя» вызывает переход к просмотру следующей страницы относительно просматриваемой в настоящий момент согласно порядку их расположения в документе.

Нажатие правой клавиши «мыши» или вращение колёсика в направлении «к себе» вызывает переход к просмотру предыдущейстраницы относительно просматриваемой в настоящий моментсогласно порядку их расположения в документе.

Нажатие клавиши «PgDn» («PageDown») или показанных клавиш со стрелками на клавиатуре вызывает переход к просмотруследующей страницы относительно просматриваемойв настоящий момент согласно порядку их расположенияв документе.

Возвратиз справки