4. Основные разделы современного естествознания

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ИНСТИТУТ МАТЕМАТИКИ И КОМПЬЮТЕРНЫХ НАУК
КАФЕДРА МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
А.В. Татосов
КОНЦЕПЦИИ СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ
Учебно-методический комплекс
Рабочая программа для студентов
направления 511800.62 – Математика. Компьютерные науки
Тюменский государственный университет
2011
А.В.
Татосов.
Концепции
современного
естествознания.
Учебно-методический
комплекс. Рабочая учебная программа для студентов направления «Математика.
Компьютерные науки» Института математики и компьютерных наук. Тюмень, 2011,
9 стр.
Рабочая
программа
естествознания
опубликована
[электронный
на
ресурс]
сайте
/
ТюмГУ:
Режим
Концепции
доступа:
современного
http://www.umk.utmn.ru,
свободный.
Рекомендовано к изданию кафедрой математического моделирования. Утверждено
проректором по учебной работе Тюменского государственного университета.
ОТВЕТСТВЕННЫЙ РЕДАКТОР: и.о. зав. кафедрой математического моделирования,
д.ф.-м.н., доцент Татосов А.В.
© ГОУ ВПО Тюменский государственный университет, 2011
1. Цели и задачи курса:
Цель изучения дисциплины «Концепции современного естествознания» состоит в
том, чтобы сформировать достаточно полную и современную систему научных
представлений о законах, которым подчиняются все явления и процессы в окружающей
нас природе, в том числе о законных, действие которых распространяется на экономику,
социальную сферу, повседневную жизнь.
2. Тематический план изучения дисциплины
п/№
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Тема
Лекц
ии,
час.
Модуль 1
Место естественных наук в
6
современной культуре и
цивилизации
Основные разделы современного
6
естествознания
Всего
12
Модуль 2
Симметрия. Причинность.
4
Детерминизм
Устойчивые и неустойчивые
2
процессы
Второе начало термодинамики
2
Информация. Замкнутые и
4
открытые системы
Всего
12
Модуль 3
Диссипативные структуры.
4
Эволюция сложных структур
Эволюция естественнонаучных
6
представлений о структуре материи
Современные представления о
2
происхождении жизни
Всего
12
Итого (часов, баллов):
36
Семина
рские
занятия
, час
Самостоя
тельная и
индивиду
альная
работа,
час
Итог
о
часов
по
теме
Итого
колич
ество
балло
в
6
4
16
0-15
6
4
16
0-15
12
8
32
0-30
4
4
12
0-10
2
4
8
0-5
2
4
4
4
8
12
0-5
0-10
12
16
40
0-30
4
4
12
0-10
6
4
16
0-15
2
6
10
0-15
12
36
14
38
38
110
0-40
0-100
3. Планирование самостоятельной работы студентов
№
Модули и темы
Виды СРС
3
Недел
Объе
Кол-во
1
2
1
Место естественных
наук в современной
культуре и
цивилизации
Основные разделы
современного
естествознания
Всего по модулю 1:
2
3
4
5
6
Симметрия.
Причинность.
Детерминизм
Устойчивые и
неустойчивые
процессы
Второе начало
термодинамики
Информация.
Замкнутые и
открытые системы
Всего по модулю 2:
7
Диссипативные
структуры.
Эволюция сложных
структур
8
Эволюция
естественнонаучных
представлений о
структуре материи
обязательные
дополнительн
ые
3
4
Модуль 1
выполнение
работа с
домашнего
литературой
задания
выполнение
домашнего
задания
работа с
литературой
Модуль 2
выполнение
работа с
домашнего
литературой
задания
я
семес
тра
5
м
часов
баллов
6
7
1-3
4
0-15
4-6
4
0-15
8
0-30
7-8
4
0-10
выполнение
домашнего
задания
работа с
литературой
9
4
0-5
выполнение
домашнего
задания
выполнение
домашнего
задания
работа с
литературой
10
4
0-5
работа с
литературой
11-12
4
0-10
16
0-30
13-14
4
0-10
15-16
4
0-15
Модуль 3
решение
работа с
контрольной
литературой
работы;
выполнение
домашнего
задания
решение
работа с
контрольной
литературой
работы;
выполнение
домашнего
задания
4
1
9
2
Современные
представления о
происхождении
жизни
3
решение
контрольной
работы;
выполнение
домашнего
задания
4
работа с
литературой;
подготовка к
итоговой
контрольной
работе
5
17-18
Всего по модулю 3:
Итого
6
6
7
0-15
14
38
0-40
0-100
3. Содержание программы курса по темам
Тема 1. Место естественных наук в современной культуре и цивилизации.
Разделение единой культуры, гуманитарная и техногенная ветви культуры.
История развития науки. Наука и религия, наука и паранаука. Роль естественнонаучной
культуры в современном мире. Синтез культур и проблема выживания человечества.
Тема 2. Основные разделы современного естествознания.
Фундаментальные законы природы и основные законы отдельных областей знания,
связь различных разделов естествознания. Иерархический принцип организации сложных
систем. Иерархии в неорганической и органической природе, в экономике и социологии, в
системах
управления. Подобие различных
уровней иерархии, роль подобия в
человеческой деятельности, ограниченность подобия. Моделирование, абстрактные
модели.
Тема 3. Симметрия. Причинность. Детерминизм.
Симметрия в природе, технике и искусстве. Корреляция и связь явлений, виды
связи. Причинность, динамические модели развития. Детерминизм, его ограниченность.
Тема 4. Устойчивые и неустойчивые процессы.
Устойчивые и неустойчивые процессы. Спусковые механизмы и их роль.
Случайность, характеристики случайных явлений. Массовые явления, основные свойства
массовых явлений.
Тема 5. Второе начало термодинамики.
Второе начало термодинамики - основной закон массовых явлений. Беспорядок и
его мера.
Тема 6. Информация. Замкнутые и открытые системы.
Информация, её основные свойства, роль в природе и обществе. Современная
информационная революция, порождаемые ей проблемы. Замкнутые и открытые системы,
необходимость обмена для активных систем любой природы. Экологические проблемы,
ресурсы и развитие.
5
Тема 7. Диссипативные структуры. Эволюция сложных структур.
Диссипативные
Самоорганизация
системами.
и
структуры
в
интенсивность
Эволюция
сложных
природе,
обмена,
структур
экономике,
использование
путем
социальной
ресурсов
самоорганизации.
жизни.
активными
Образование
иерархических структур. Синергетическая картина мира.
Тема 8. Эволюция естественнонаучных представлений о структуре материи.
Эволюция естественнонаучных представлений о структуре материи, элементарный
уровень в различных областях естественных наук. Физические поля, псевдонаучные
спекуляции понятием поля. Поля и частицы на атомном и внутриатомном уровнях,
принцип соответствия в современной науке. Современные представления о структуре
материи. Современные представления об эволюции Вселенной.
Тема 9. Современные представления о происхождении жизни.
Современные представления о происхождении жизни, о функционировании живых
организмов.
5. Планы практических занятий
1. Место естественных наук в современной культуре и цивилизации (6 час.):
1) разделение единой культуры, гуманитарная и техногенная ветви культуры;
2) история развития науки;
3) наука и религия, наука и паранаука;
4) роль естественнонаучной культуры в современном мире;
5) синтез культур и проблема выживания человечества.
2. Основные разделы современного естествознания (6 час.):
1) фундаментальные законы природы и основные законы отдельных областей
знания, связь различных разделов естествознания;
2) иерархический принцип организации сложных систем;
3) иерархии в неорганической и органической природе, в экономике и социологии,
в системах управления;
4) подобие различных уровней иерархии, роль подобия в человеческой
деятельности, ограниченность подобия;
5) моделирование, абстрактные модели.
3. Симметрия. Причинность. Детерминизм (4 час.):
1) симметрия в природе, технике и искусстве;
2) корреляция и связь явлений, виды связи;
3) причинность, динамические модели развития;
6
4) детерминизм, его ограниченность.
4. Устойчивые и неустойчивые процессы (2 час.):
1) устойчивые и неустойчивые процессы;
2) спусковые механизмы и их роль;
3) случайность, характеристики случайных явлений;
4) массовые явления, основные свойства массовых явлений.
5. Второе начало термодинамики (2 час.):
1) второе начало термодинамики - основной закон массовых явлений;
2) беспорядок и его мера.
6. Информация. Замкнутые и открытые системы (4 час.):
1) информация, её основные свойства, роль в природе и обществе;
2) современная информационная революция, порождаемые ей проблемы;
3) Замкнутые и открытые системы, необходимость обмена для активных систем
любой природы;
4) экологические проблемы, ресурсы и развитие.
7. Диссипативные структуры. Эволюция сложных структур (4 час.):
1) диссипативные структуры в природе, экономике, социальной жизни;
2) самоорганизация и интенсивность обмена, использование ресурсов активными
системами;
3) эволюция сложных структур путем самоорганизации;
4) образование иерархических структур;
5) синергетическая картина мира.
8. Эволюция естественнонаучных представлений о структуре материи (6 час.):
1)
эволюция
естественнонаучных
представлений
о
структуре
материи,
элементарный уровень в различных областях естественных наук;
2) физические поля, псевдонаучные спекуляции понятием поля;
3) поля и частицы на атомном и внутриатомном уровнях, принцип соответствия в
современной науке;
4) современные представления о структуре материи;
5) современные представления об эволюции Вселенной.
Тема 9. Современные представления о происхождении жизни (2 час.):
1) современные представления о происхождении жизни;
2) современные представления о функционировании живых организмов.
7
6. Темы рефератов
1.
Модель спроса-предложения
2.
Динамика популяций
3.
Модель конкуренции двух популяций
4.
Гармонический осциллятор
5.
Статистический анализ конструкций
6.
Самоорганизация и структуры в нелинейных средах
7.
Нелинейные волны в сплошных средах
8.
Структурные модели
9.
Моделирование в условиях неопределенности
10.
Имитационные модели
7. Контрольные вопросы к экзамену
1. Место естественных наук в современной культуре и цивилизации. Разделение
единой культуры, гуманитарная и техногенная ветви культуры.
2. История развития науки. Наука и религия, наука и паранаука,
3. Роль естественнонаучной культуры в современном мире. Синтез культур и
проблема выживания человечества.
4. Основные разделы современного естествознания. Фундаментальные законы
природы и основные законы отдельных областей знания, связь различных разделов
естествознания.
5.
Иерархический
принцип
организации
сложных
систем.
Иерархии
в
неорганической и органической природе, в экономике и социологии, в системах
управления.
6. Подобие различных уровней иерархии, роль подобия в человеческой
деятельности, ограниченность подобия. Моделирование, абстрактные модели.
7. Симметрия в природе, технике и искусстве.
8. Корреляция и связь явлений, виды связи. Причинность, динамические модели
развития. Детерминизм, его ограниченность.
9. Устойчивые и неустойчивые процессы. Спусковые механизмы и их роль.
10. Случайность, характеристики случайных явлений. Массовые явления, основные
свойства массовых явлений.
11. Второе начало термодинамики - основной закон массовых явлений. Беспорядок
и его мера.
8
12. Информация, её основные свойства, роль в природе и обществе. Современная
информационная революция, порождаемые ей проблемы.
13. Замкнутые и открытые системы, необходимость обмена для активных систем
любой природы. Экологические проблемы, ресурсы и развитие.
14. Диссипативные структуры в природе, экономике, социальной жизни.
Самоорганизация
и
интенсивность
обмена,
использование
ресурсов
активными
системами.
15.
Эволюция
сложных
структур
путем
самоорганизации.
Образование
иерархических структур. Синергетическая картина мира.
16.
Эволюция
естественнонаучных
представлений
о
структуре
материи,
элементарный уровень в различных областях естественных наук.
17. Физические поля, псевдонаучные спекуляции понятием поля. Поля и частицы
на атомном и внутриатомном уровнях, принцип соответствия в современной науке.
18. Современные представления о структуре материи. Современные представления
о эволюции Вселенной.
19. Современные представления о происхождении жизни, о функционировании
живых организмов.
8. Литература
1. Аринштейн Э.А. Мир вокруг нас. - Тюмень: Изд-во ТюмГУ. 1997. – 68 с.
2. Концепции современного естествознания: учеб. для студ. вузов/ под ред. В. Н.
Лавриненко, В. П. Ратникова. – М.: ЮНИТИ, 2003 .-317 c.
3. Дубнищева Т.Я. Концепции современного естествознания. -Новосибирск: ЮКЭА,
1997 .-832 c.)
4. Пригожин И. От существующего к возникающему. – М.: URSS, 2006 .-296 c.
5. Пригожин И., Стенгерс И. Порядок из хаоса. М.: ЛКИ, 2008 .-296 с.
6. Волькенштейн М.В. Энтропия и информация. – М.: Наука, 1986. -190 с.
7. Шредингер Э. Что такое жизнь? - Ижевск: Регулярная и хаотическая динамика,
1999 .-96 c.
8. Девис П. Суперсила. - М.: Мир 1989. – 271 с.
9. Дыбов А.М., Иванов В.А. Концепции современного естествознания. - Ижевск,
«Удмуртский университет». 1999. – 320 с.
9