Модуль 1. Естествознание в контексте культуры. Предмет и метод.
Естественнонаучная и гуманитарная культуры как отражение двух типов мышления. Формы познания: наука, обыденный опыт, практическое знание. Основные этапы культурного развития человечества.
Научный метод и его роль в познании мира. Структура научного знания. Гипотеза, концепция, теория.
Исторические этапы познания природы. Натурфилософия, аналитическое естествознание, синтетическое естествознание, интегральное естествознание. Парадигма. Революции в естествознании.
Системный подход в современном естествознании. Система, целое, эмерджентность, системные свойства. Структурные уровни организации материи. Мегауровень, макроуровень и микроуровень.
Эволюционно-синергетическая парадигма как генеральная концепция современного естествознания
Модуль 2. Природа микромира. I. Элементарные частицы и фундаментальные взаимодействия.
Вещество и поле, концепция спина. Концепции дально- и близкодействия. Понятие и свойства физического вакуума. Принцип неопределенности. Классификация элементарных частиц. Фундаментальные фермионы и бозоны. Принцип Паули. Фундаментальные взаимодействия в природе: гравитационное, электромагнитное, сильное и слабое. Адроны: состав, структура. Квантовая хромодинамика. Рождение, исчезновение и взаимопревращение частиц. Законы сохранения. Явные и скрытые симметрии, неточные законы сохранения.
Модуль 3. Природа микромира. II. Атом, молекула, вещество.
Исторические вехи в познании атома. Строение атома. Модель Резерфорда. Модель Бора.
Корпускулярно-волновой дуализм. Волны де Бройля. Принцип дополнительности. Квантовые числа: главное, орбитальное, магнитное, спиновое. Уравнение Шредингера. Правила заполнения электронных оболочек электронами. Периодическая система элементов Менделеева. Квантовомеханическая модель атома.
Структура ядра атома. Модели ядра. Энергия связи. Радиоактивность. Виды распада Закон радиоактивного распада. Активность. Деление ядер. Термоядерный синтез.
Классификация сил связи. Химические и физические связи.
Модуль 4. Современные концепции естествознания в области мегамира.
Современная космология. Концепции материи, движения, пространства и времени. Законы сохранения. Свойства пространства, времени и законы сохранения. Специальная теория относительности. Общая теория относительности.
Космологические модели Вселенной. Закон Хаббла. Концепция Большого взрыва. Этапы эволюции материи. Антропный принцип. Происхождение крупномасштабной структуры Вселенной. Метагалактика, галактики. Классификация галактик.
Рождение и эволюция звезд. Основные этапы эволюции звезд. Ядерные источники звезд, нуклеосинтез. Сценарии будущего Вселенной.
Основные наблюдательные характеристики звезд. Спектры звезд. Гарвардская классификация. Диаграмма состава звездного населения (Гецшпрунга — Рессела).
Солнечная система. Концепции образования Солнечной системы. Природа и состав Солнца. Внутренние и внешние планеты Солнечной системы. Земля. Спутники планет. Астероиды.
Модуль 5. Макромир неживой природы. Самоорганизация в живой и неживой природе.
Классическая динамика. Детерминизм Лапласа. Ограниченность динамического метода.
Статистический и термодинамический методы описания сложных систем. Тепловое равновесие и флуктуации. Начала термодинамики. Энтропия, порядок и беспорядок в природе, принцип Больцмана. Необратимость времени, второе начало термодинамики как динамический принцип.
Ближний и дальний порядок. Фазовые переходы и симметрия.
Открытые системы. Негэнтропия. Диссипативные структуры и условия их образования.
Моделирование диссипативных структур. Активные среды. Клеточные автоматы. Обработка информации распределенными динамическими системами (мозг как синергетический компьютер). Распознавание образов.
Самоорганизация в геологии: происхождение и динамика геосфер. Климатология и теория катастроф.Бифуркации и теория катастроф. Бифуркационная диаграмма как модель эволюции сложных систем: природа, человек, общество.
Самоорганизация в биологии. Энтропия и информация. Приложения теории катастроф: экология, психология, социология.
Модуль 6. Возникновение и эволюция жизни на Земле.
Живое вещество: критерии жизни и уровни организации. Основные концепции возникновения жизни на Земле.
Эволюция химических соединений на Земле. Образование биологических мономеров и полимеров. Формирование мембранных структур и протобионтов.
Развитие жизни на Земле. Образование животной и растительной клеток. Прокариоты и эукариоты. Эволюция одноклеточных организмов. Эволюция многоклеточных организмов. Геохронология.
Модуль 7. Биологические системы.
Химический состав живых организмов: липиды (жиры), углеводы, белки, нуклеиновые кислоты, их состав, структура, свойства и функции. Генетическая информация. Гены и их структура. Генетический код. Свойства генетического кода. Репликация, транскрипция и трансляция. Вода и неорганические вещества.
Клеточное строение живых организмов. Эукариотические и прокариотические клетки. Поверхностный аппарат клетки. Цитоплазма клетки. Органоиды клетки и их функции. Ядро клетки.
Хромосомы. Геном.
Жизненный цикл клетки. Способы деления клеток: митоз, мейоз, прямое бинарное деление, амитоз. Интеграция и дифференциация клеток в многоклеточном организме. Неклеточные формы жизни.
Основные концепции генетики: основные понятия и определения. Закономерности наследования признаков. Законы Г. Менделя. Хромосомная теория наследственности. Генетика пола. Изменчивость и ее виды.
Эволюционное учение Ч. Дарвина. Синтетическая теория эволюции.
Модуль 8. Человек и окружающий мир.
Человек как предмет естественнонаучного познания. Физиология. Здоровье.
Мозг и высшая нервная деятельность. Сознание и бессознательное. Эмоции, творчество, работоспособность.
Экология. Экосистемы, биосфера и ее элементы. Популяции. Сообщества. Закономерности функционирования экосистем. Пределы устойчивости биосферы. Энергетический и биологический кризис.
Ноосфера. Учение Вернадского о ноосфере. Переход биосферы в ноосферу. Космические циклы и их влияние на природные и социальные процессы и здоровье человека.
Литература и учебно-методические материалы
- Дубнищева Т.Я. Концепции современного естествознания.- М.: ИВЦ «Маркетинг», 2009.- 832 с.
- Лобачев А.И. Концепции современного естествознания.- М.: Юнити, 2009.- 239 с.
- Мотылева Л.С., Скоробогатов В.А., Судариков А.М. Концепции современного естествознания.- СПб: Издательство Союз, 2007.- 320 с.
- Т.Г. Грушевицкая, А.П. Садохин Концепции современного естествознанияю: Учеб. Пособие – М.: Высш. шк., 2008. – 383 с.
- Воронов В.К., Гречнева М.В., Сагдеев Р.З. Основы современного естествознания: Учеб. пособие – Волгоград., 2009. – 228 с.
- Иванов А.И., Токарева С.Б., Хоперсков А.В. Основы современного естествознания: Учеб. Пособие для вузов – М.: Высш. шк., 2009. – 247 с.
- Трофимова Т.И. Курс физики. Учебник для вузов.
- Глинка Н.Л. Общая химия. Учебник для вузов.
- Рувинский О.А., Высоцкая Л.В., Глаголев С.М. и др. Общая биология: Учебн. Для 10−11 кл. с углубл. изуч. биологии.- М.: Просвещение, 2003.-544 с.
ст. преподаватель кафедры ЕиСА Куклина Е.А.
