для специальности 080502

Министерство образования и науки РФ
Федеральное агентство по образованию
Рыбинская государственная авиационная технологическая академия
им. П.А. Соловьёва
Социально-экономический факультет
Кафедра Физики
УТВЕРЖДАЮ
Декан факультета ФОЗ
__________ С.П. Серебряков
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
По дисциплине
«Концепции современного естествознания»
для специальности
080502 Экономика и управление на предприятии
Форма обучения
Лекции
Практические занятия
Лабораторные занятия
Индивидуальные занятия
Самостоятельная работа в т.ч.
расчетно-графическая работа
Всего часов
Форма контроля
очная
Очно-заочная
20
4
4
заочная
188
216
экзамен
Рабочую программу составил
В.В. Шувалов
Рабочая программа рассмотрена и утверждена на заседании кафедры Физики,
протокол № 7 от 15 февраля 2005 г.
Заведующий кафедрой физики
Ш.А. Пиралишвили
СОГЛАСОВАНО:
Заведующий кафедрой Экономики
А.П. Денисов
Рыбинск 2005
Введение
Настоящая программа составлена в соответствии с Государственным
образовательным стандартом высшего профессионального образования и
учебным планом подготовки специалиста по специальности 080502
«Экономика и управление на предприятии».
Цель изучения дисциплины заключается: формирование у студентов
целостного представления в единой физической картине мира как
философской категории; знакомство с современными научными методами
познания природы и выделение универсальных компонентов научного
знания, которые могут быть использованы специалистами направления в
дальнейшей работе; знакомство со стереотипами современного научного
мышления и их роли в постановке и решении задач конкретного содержания.
Основные задачи дисциплины:
Сформировать представление о естествознании как части единого
духовного пространства человека.
Приобретение знаний и умения использовать понятия и законы
естественных наук для углубленного понимания и анализа процессов и
явлений, происходящих в неживой и живой природе, в сфере материального
производства.
Рассмотрение ключевых проблем естествознания, отражающих общие
законы диалектики: единства устойчивости и изменчивости, отношений
дискретного и непрерывного, необходимого и случайного, абсолютного и
относительного, количества – качества, конкретного – абстрактного и т.д.
Формирование представлений об универсальности поведения
нелинейных систем (в том числе экологических, социально-экономических).
Формирование знаний в области основ синергетики и общей
космологии.
Формирование знаний о природе человека, о мире живой и неживой
природы, о единстве человека и природы, проблемах природы и
рационального природоиспользования.
Формирование навыков проблемного анализа состояний и динамики
систем и разрешения проблемных ситуаций.
1. Содержание дисциплины
Введение. Цели и задачи курса. Рекомендации к изучению
дисциплины. Роль и функции концептуальных идей в развитии
естествознания.
1.1. Естествознание как феномен культуры.
Естественно-научная и гуманитарная культуры. Целостность духовного
пространства человека. Неразрывность гуманитарной и естественно-научной
традиций. Специфика естествознания. Научный метод. Естественно-научная
культуры как целостная система представлений о природе и человеке,
характеризующая уровень развития общества.
1.2.Основные этапы развития естествознания.
Античная натурфилософия, её основные принципы. Средние века и
Возрождение. Новое время. Н. Кузанский, Н. Коперник, А. Везалий, Декарт,
Фр. Бэкон. И. Ньютон – творец классической физики. Развитие
ньютоновских традиций в XVIII – XIX веках. Становление
материалистических школ. Гольбах, Бюффон. Ключевые открытия XIX веков
и его истоки. Панорама современного естествознания и тенденции его
развития.
1.3. Основные концептуальные понятия и мировоззренческие основы
современного естествознания.
1.3.1. Материальное единство мира.
Материя как категориальное понятие философии и естествознания.
Вещество и поле. Корпускулярная и континуальная традиции описания
природы. Диалектика прерывного и непрерывного. Корпускулярно-волновой
дуализм. Физический вакуум. Неисчерпаемость материи.
1.3.2. Материя, движение, пространство и время.
Движение, пространство, время как формы существования материи.
Принципы относительности. Пространство, время и движение в
классическом и современном естествознании.
1.3.3. Концепция универсальности взаимодействия.
Действие и взаимодействие в классическом естествознании. Концепции
дальнодействия и близкодействия. Концепция «голой» частицы.
Современная концепция взаимодействия как основы движения и развития.
Принцип развития в свете ньютоновской и эволюционно-синергетической
парадигмы.
1.3.4. Принципы симметрии и законы сохранения.
Геометрические симметрии и общее определение симметрии.
Симметрии в макромире: однородность пространства, однородность
времени, эквивалентность инерциальных систем отсчета. Законы сохранения,
обусловленные симметрией пространства-времени. Аспекты временной
симметрии. Математические симметрии в физике. Принцип соответствия как
выражение симметрии. Симметрия в химии. Понятие о стереохимии.
Симметрии в биологии. Филотаксис. Симметрия в микромире. С-, СР-, СРТсимметрии. Симметрия ядерных сил.
1.3.5. Корпускулярная и континуальная традиция в естествознании.
Математическое понимание континуальности. Апории Зенона.
Ситуации в филосифии и естествознании. Проблема делимости пространства
и времени. Проблема делимости материи. Связь проблемы делимости
материи с проблемой размерности пространства. Корпускулярно-волновой
дуализм излучения и частиц материи и его экспериментальные
подтверждения. Принцип неопределенности Гейзенберга. Принцип
дополнительности Бора. Уравнение Шредингера. Квантование в микромире.
Симметричные и антисимметричные волновые функции. Тождественность
микрочастиц как выражение симметрии. Виртуальные процессы и
виртуальные частицы. Физический вакуум. Квантовые эффекты в макромире.
1.3.6. Системы и состояния в естествознании.
Общая типология систем. Динамические системы: системы с
сосредоточенными параметрами (дискретные системы), системы с
рассредоточенными параметрами.
Дискретные динамические системы и проблемы описания их
состояний. Обобщенные координаты. Обобщенные импульсы. Интегралы
движения. Системы голономные и неголономные. Общие принципы
исследования состояний. Методы аналогий, подобия, топологическая
однородность. Математический эксперимент и проблема его объективности.
Модель Ферми-Паста-Улама. Математическое моделирование движений и
проблема устойчивости.
Системы с рассредоточенными параметрами. Процессы и явления в
средах. Волновые движения. Волны и передача информации. Явления
переноса в физических, биологических и других системах.
Кибернетические системы и их общая характеристика.
Информационные системы и их общая характеристика.
1.3.7. Статические закономерности в природе.
Античные и классические представления об уникальности
причинности. Необходимость и случайность как форма реализации
причинно-следственных связей. Случайность как философская категория.
Случайные события. Понятие вероятности случайного события.
Статистические закономерности. Примеры статистических закономерностей.
Приложение статистических закономерностей к анализу ситуаций. Энтропия
и информация. Принцип возрастания энтропии.
1.3.8. Диалектика
единства
«порядок-беспорядок».
Элементы
синергетики.
Формирование понятий о порядке и беспорядке в современном
естествознании.
Равновесный
и
неравновесный
порядок.
Недетерминированный и детерминированный хаос. Стохастические системы.
Переход нелинейной системы от динамического поведения к сложному на
примере одномерного отображения. Странный аттрактор. Критерий
Фейгенбаума и универсальность в поведении нелинейных систем. Системы
со свойствами динамического хаоса: солитоны, лазеры, турбулентность,
реакции Белоусова-Жаботинского, морфогенез. Самоорганизация в системах.
1.4. Принцип системной организации.
Структурные уровни организации: микро-, макро- и мегамиры.
1.4.1. Атом как основа мира. Сложное строение атома и атомного ядра.
Элементарные частицы и их классификация. Границы соприкосновения
физики и химии. Химические процессы, реакционная способность.
Эволюционная химия как современный этап развития химической науки.
1.4.2. Земля – колыбель человечества.
Общая характеристика Земли как планеты Солнечной системы.
Современные концепции развития геосферных оболочек и их общая
характеристика. Литосфера как абиотическая основа жизни. Экологические
функции литосферы: ресурсная, геодинамическая, геофизико-геохимическая.
Географическая оболочка Земли. Типы географической Среды. Климат и его
динамика.
1.4.3. Элементы космологии.
Солнце и солнечная система. Звезды Галактики. Метагалактика как
единое целое.
1.5. Человек и Вселенная.
1.5.1. Атрибутивные свойства живого и разума. Неравновесность,
полифункциональность, специфика биофизических и биохимических
процессов. Мезоморфное состояние как материальная основа живого.
Соотношение биологического и социального в человеке.
1.5.2. Биосфера.
Концепция биосферы в работах Зюсса, Леруа, Вернадского. Функции
биосферы. Свойства биосферы и её динамика. Проблема соотношения жизни
и смерти в динамике биосферы.
1.5.3. Концепция В.И. Вернадского о ноосфере.
Место человека в эволюции Земли и Солнечной системы. Взаимосвязь
космических факторов с процессами на Земле и с жизнедеятельностью
человека. Научное и народно-хозяйственное значение космических
исследований. Общие представления о космических программах. Проблема
аномальных явлений природы. Понятие о работах К.Э. Циолковского, А.Л.
Чижевского. Человек как активная творческая сила, преобразующая космос.
Концепция единой культуры. Концепция В.И. Вернадского о ноосфере как
вершина философии русского космизма.
2. ПЕРЕЧЕНЬ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
Лаборатория физических основ механики
2.1. Знакомство с методами измерения физических величин и методикой
оценки погрешностей.
2.2. Изучение законов вращательного движения на маятнике Обербека.
2.3. Изучение гироскопического эффекта.
2.4. Определение времени удара и энергии удара.
2.5. Изучение законов движения тел по наклонной плоскости.
2.6. Моделирование распределения Гаусса.
Лаборатория молекулярной физики
2.7. Определение коэффициента поверхностного натяжения жидкостей.
2.8. Определение коэффициента вязкости жидкости методом Стокса.
2.9. Изучение процесса плавления и кристаллизации металлов.
2.10. Определение коэффициента линейного расширения твердых тел.
2.11. Определение отношения Ср/Сv методом адиабатического расширения.
Лаборатория электричества
2.12. Определение удельного сопротивления проводника нихромовой
проволоки.
2.13. Изучение зависимости полезной мощности и КПД источника тока от
нагрузки.
2.14. Определение диэлектрической проницаемости диэлектрика.
2.15. Исследование электрических полей.
2.16. Изучение законов Кирхгофа для электрических и магнитных цепей.
Лаборатория колебаний и волновых процессов
2.17. Определение границ видимого света.
2.18. Изучение нормальной дисперсии.
2.19. Определение показателя преломления жидких сред с помощью
рефрактометра.
2.20. Определение концентрации оптически активных растворов с помощью
кругового поляриметра.
Лаборатория физики твердого тела
2.21. Изучение законов фотоэффекта.
2.22. Изучение спектра излучения атома водорода.
2.23. Изучение молекулярных спектров поглощения растворов.
2.24. Определение энергии активации примесной проводимости
полупроводника.
2.25. Изучение свойств р-n перехода.
2.26. Определение диэлектрической проницаемости вещества.
3. ПЕРЕЧЕНЬ ТЕМ КОНТРОЛЬНЫХ ЗАДАНИЙ
3.1. Основные
черты
развития
и
концепции
античной
натурфилософии.
3.2. Основные особенности развития естествознания в средние века.
3.3. Основные особенности развития естествознания в начале эпохи
Нового времени.
3.4. Общая характеристика естествознания 18 века.
3.5. Общая характеристика естествознания 19 века.
3.6. Общая характеристика естествознания 20 века.
3.7. Концепция материального единства мира.
3.8. Концепция наличия у материи атрибутивных свойств.
3.9. Концепция универсальности взаимодействия и формы её
проявления.
3.10. Концепция системной организации всего сущего.
3.11. Симметрии пространства и времени.
3.12.
3.13.
3.14.
3.15.
3.16.
3.17.
3.18.
3.19.
3.20.
3.21.
3.22.
3.23.
3.24.
3.25.
3.26.
3.27.
3.28.
Симметрии в мире живого.
Диалектика единства дискретного и континуального.
Диалектика единства «порядок-беспорядок».
Соотношение абсолютного и относительного в физике.
Общая характеристика Солнечной системы.
Общая характеристика нашей Галактики.
Строение и функции геосфер.
Термодинамические закономерности функционирования живого
организма.
Роль и функции мезоморфных состояний в живом.
Концепции происхождения жизни разума.
Концепция эволюции в неживой и живой природе.
Особенности поведения и развития нелинейных систем.
Сравнительная характеристика ньютоновской и эволюционносинергетической парадигмы.
Концепция Вернадского о биосфере.
Концепция Вернадского о ноосфере.
Атрибутивные свойства живого.
Атрибутивные свойства разумной жизни.
4. Список литературы и перечень программного обеспечения.
4.1. Ш.А. Пиралишвили, В.В. Шувалов. Концепции современного
естествознания. Учебное пособие. Часть 1. Основы единой
физической картины мира.- Рыбинск: РГАТА, 2000.- 94 с.
4.2. Ш.А. Пиралишвили, В.В. Шувалов. Концепции современного
естествознания. Часть 2. Человек и космос: Учебное пособие.Рыбинск: РГАТА, 2993.- 91 с.
Дополнительный:
4.3.
4.4.
4.5.
4.6.
Современное естествознание в системе науки и практики/Под
ред. Ю.В. Сачкова, Т.А.Торолевич./ Минск: Наука и техника.1990.- 180 с.
Фокс Р. Энергия и эволюция жизни на Земле.- М.: Мир, 1992.216 с.
Карпенков С.Х. Основные концепции естествознания.- М.:
Культура и спорт, ЮНИТИ, 1998.- 403 с.
Концепции современного естествознания/ Под ред. В.Н.
Лавриненко, В.П. Ратникова.- М.: ЮНИТИ, 2002.- 450 с.
5. Методические указания по изучению дисциплины.
Изучение дисциплины базируется на остаточных знаниях по физике,
химии, биологии, истории, а также на полученных в процессе обучения в
вузе знаниях по математике и культурологи.
Изучение дисциплины осуществляется в течение учебных занятий.
Особо важное значение приобретает лабораторный практикум. В процессе
практической работы студент должен понять роль и функции эксперимента в
системе естественно-научных знаний, понять специфику эксперимента как
формы познания явлений природы. Изучение дисциплины требует навыков
выполнения элементарных математических расчетов и понимания
статистической природы полученных в процессе эксперимента результатов.
При изучении курса студенту важно отследить динамику основных
концептуальных идей естествознания, т.к. современный культурный человек
именно на их основе и формирует свою жизнеутверждающую философию.
Курс призван сформировать знания студентов в сфере наиболее общих,
имеющих ключевое значение для человеческих идей, направлений научного
познания и практики. Сюда входят концепции К.Э. Циолковского о
человечестве как активной творческой силе, преобразующей космос, переход
человечества на качественно новый уровень развития – информационный,
концепция глобализма и коэволюции, концепция В.В. Вернадского о
ноосфере, антропный принцип и его аспекты. Необходимо отразить также
основные принципы синергетики и достижения революционного характера в
комплексе наук о живом – генетике, молекулярной биологии, генной
инженерии, биофизике, биохимии.
Содержание теоретического курса строится таким образом, чтобы
данные конкретных наук составляли фон факторов, раскрывающих общие
идеи курса.
При чтении курса предполагается исключить идеологическую
предвзятость.
6. Перечень зачетных вопросов.
1. Перечислите основные функции биосферы и дайте их краткую
характеристику.
2. Укажите основные отличительные черты симметрии в живом.
3. В чем состоит сущность корпускулярно-волнового дуализма
излучения.
4. В чем заключается физическая сущность корпускулярно-волнового
дуализма частиц материи.
5. Основные черты ньютоновской научной парадигмы.
6. Основные черты эволюционно-синергетической парадигмы.
7. Атрибутивные свойства живой материи.
8. Атрибутивные свойства разума.
9. Уравнения Вольтера-Лоттки как пример взаимодействия двух
популяций.
10. Универсальность в поведении нелинейных систем.
11. Типы аттракторов в динамических системах.
12. Строение солнечной системы.
13. Строение и функции геосфер.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.
26.
27.
28.
29.
30.
31.
32.
33.
34.
35.
Строение нашей Галактики.
Системы с динамическим хаосом.
Необходимость и случайность как формы выражения причинности.
Законы термодинамики и функционирование живого организма.
Основные положения эволюционного учения И. Дарвина.
Концепции происхождения жизни на Земле.
Парадигма единой культуры.
Концепция Вернадского о ноосфере.
Вклад А. Эйнштейна в формирование единой физической картины
мира.
Диалектики единства симметрии и асимметрии.
Общая характеристика современного состояния естествознания.
Вклад И. Ньютона в науку.
Значение космических исследований в современном мире.
Проблема соотношения биологического и социального в человеке.
Учение Н. Коперника как революционный переворот в науке.
Симметрии пространства и времени.
Движение и развитие в классическом и современном естествознании.
Диалектика прерывного и непрерывного в естествознании.
Вклад античной натурфилософии в развитие естествознания.
Особенности развития физики в начале 20 века.
Приоритетные направления в развитии естествознания во 2-й
половине 20 века.
Основные открытия 19 века и их общая характеристика.
7. Контрольные задачи для самопроверки.
Сформулируйте закон Р. Гесса.
Нарисуйте схему превращения энергии в организме человека.
Приведите к каноническому виду систему.
Приведите основные характеристики нормально распределенной
случайной величины.
5. Выведите уравнения Вольтера-Лоттки.
6. Стандартное отклонение нормально распределенной величины
составляет 0,03 и результат измерений представлен в виде 27,01  0,03.
Какой будет доверительная вероятность, если результат записать в
виде 27,01  0,06.
7. Покажите, что человеческий организм функционирует не по закону
тепловой машины.
8. С какой вероятностью Ваш первый ребенок – мальчик, если считать,
что в среднем на каждые 106 мальчиков рождается 100 девочек.
9. С какой вероятностью Ваш первый ребенок – девочка, если считать, то
в среднем на каждые 100 девочек рождается 106 мальчиков.
10. Сформулируйте теорему И. Пригожина.
1.
2.
3.
4.
11. Напишите уравнение динамики неперекрещивающихся поколений в
популяции и определите его неподвижные точки.
12. В чем заключается принципиальное отличие голономных и
неголономных систем?
13. Прокомментируйте слова П. Ланжевена: «Мир не может быть подобен
миру вставных матрешек»,
14. Приведите типологию аттракторов динамических систем.
15. Приведите примеры проблемных ситуаций типа антиномии (из
естествознания).
16.Составьте таблицу наследования признаков у детей супругов: она –
ведущий признак обусловлен рецессивным геном, он – ведущий
соответственный признак обусловлен доминантным геном.
17.Сформулируйте принцип М. Фейгенбаума.
18. Назовите основные показатели содержания воды в организме и
органах человеческого тела.
19. Закон сохранения импульса. Дайте положительную и отрицательную
его формулировки.
20. Закон сохранения энергии. Положительная и отрицательная
формулировки.
21. Сколько кодонов может быть сформировано на основе четырех
нуклеиновых оснований.
22. Какой основной принцип реализуется при процессе воспроизводства
живого в природе.
23. Какую роль выполняет механизм половой рекомбинации в живом?
24. Чем отличаются условия устойчивости живого и неживого?
25. Напишите соотношение Эйнштейна для масштабов.
26. Напишите соотношение Эйнштейна для промежутков времени.
27. В чем состоит задача о «золотом сечении»?
28. Напишите первые 10 чисел ряда Фибоначчи.
29. В чем состоит филлотаксис?
30. Приведите примеры самоорганизации.
СПИСОК
учебных пособий, подготовленных преподавателями кафедры Физики
РГАТА для специальности 351400
ФИО авторов
Название учебного
пособия
Выходные
данные
Пиралишвили Ш.А.
Шувалов В.В.
Концепции
современного
естествознания.
Часть 1.
Учебное
пособие
Концепции
современного
естествознания.
Часть 2.
Учебное
пособие
Концепции
современного
естествознания.
Программа
дисциплины и
методические
указания.
Рыбинск РГАТА 2000
5,7
500
Рыбинск РГАТА 2003
5,7
600
Рыбинск РГАТА 2003
1,2
50
Пиралишвили Ш.А.
Шувалов В.В.
Пиралишвили Ш.А.
Шувалов В.В.
Зав. кафедрой физики
Гриф
Год
изд.
Объем Тираж
п.л.
Ш.А. Пиралишвили