Концепции современного естествознания_под ред Михайлова Л.А_Учебник_2008 -336с. Концепции современного естествознания_под ред Михайлова Л.А_Учеб. Учебник для вузов Издательство Питер, 2008 г. 336 стр
 Скачать 2.28 Mb.
|
|
Концепции современного естествознания Под редакцией Л. А. Михайлова  Учебник для вузов Издательство: Питер, 2008 г.; 336 стр. В учебнике, написанном коллективом преподавателей РГПУ им. Герцена под руководством Л.А.Михайлова - декана факультета безопасности жизнедеятельности, Лауреата премии Президента РФ, представлены новейшие концепции всех естественных наук: биологии, генетики, физики, химии, математики, информатики, биохимии, геологии, антропологии и других. В книге раскрываются социальные последствия новых научных открытий, даются современные технологии обучения в области концепций современного естествознания. Учебник полностью соответствует Государственному образовательному стандарту и имеет гриф УМО. Он предназначен для студентов высших учебных заведений гуманитарного, психолого-педагогического, естественнонаучного направлений. Оглавление ВВЕДЕНИЕ Глава 1 ПРЕДМЕТ И СТРУКТУРА ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ 1.1. Наука. Функции науки 1.2. Естествознание – комплекс наук о природе 1.3. Методы естественнонаучных исследований Вопросы для самопроверки Глава 2 ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ПОНЯТИЯ О МАТЕРИИ 2.1. Материя и ее свойства 2.2. Фундаментальные взаимодействия 2.3. Тепловое излучение. Рождение квантовых представлений 2.4. Гипотеза де Бройля о корпускулярно-волновом дуализме свойств частиц 2.5. Опыты Резерфорда. Модель атома Резерфорда 2.6. Теория Бора для атома водорода. Постулаты Бора 2.7. Атом водорода в квантовой механике 2.8. Многоэлектронный атом. Принцип Паули 2.9. Квантово-механическое обоснование Периодического закона Д. И. Менделеева 2.10. Основные понятия ядерной физики 2.11. Радиоактивность Вопросы для самопроверки Глава 3 ПРОСТРАНСТВО, ВРЕМЯ, ПРИНЦИПЫ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ 3.1. Ньютоновская концепция абсолютного пространства и времени. Законы движения 3.2. Законы сохранения 3.3. Принципы современной физики 3.4. Понятие о состоянии системы. Лапласовский детерминизм 3.5. Специальная теория относительности (СТО) 3.6. Начала термодинамики. Представления об энтропии Вопросы для самопроверки Глава 4 ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНЫЕ ЗНАНИЯ О ВЕЩЕСТВЕ 4.1. Химия как наука. Краткая историческая справка. Проблемы и перспективы современной химии 4.2. Химический элемент. Строение атома. Периодический закон 4.3. Химическое соединение, химическая связь 4.4. Химическая реакция, ее скорость, кинетика и катализ, биокатализаторы 4.5. Взаимосвязь химического строения и структуры неорганических и органических соединений 4.6. Эволюционная химия – отбор химических элементов во Вселенной 4.7. Концептуальные системы химических знаний Вопросы для самопроверки Глава 5 НАНОТЕХНОЛОГИИ Вопросы для самопроверки Глава 6 МЕГАМИР И ЕГО СВОЙСТВА 6.1. Общие представления о Вселенной 6.2. Галактики 6.3. Звезды 6.4. Солнечная система Вопросы для самопроверки Глава 7 ПЛАНЕТА ЗЕМЛЯ 7.1. Форма и размеры Земли 7.2. Космические ритмы 7.3. Зональные комплексы 7.4. Комплексные природные зоны 7.5. Понятие о литосфере 7.6. Геологическое летосчисление 7.7. Рельефообразующие процессы 7.8. Основные формы рельефа Земли 7.9. Минеральные ресурсы литосферы 7.10. Гидросфера 7.11. Атмосфера 7.12. Общие представления о географической оболочке Вопросы для самопроверки Глава 8 ЖИВАЯ МАТЕРИЯ 8.1. Электромагнитные взаимодействия как определяющие химический и биологический уровень организации материи 8.2. Симметрия и асимметрия в природе 8.3. Самоорганизация природы (понятие синергетики) 8.4. Основные свойства самоорганизующихся систем 8.5. Представление о жизни в современном естествознании 8.6. Структурные уровни организации живой материи 8.7. Гипотезы происхождения жизни 8.8. Физико-химические предпосылки для зарождения жизни на Земле 8.9. Теории эволюции органического мира 8.10. Основы генетики Вопросы для самопроверки Глава 9 УЧЕНИЕ О БИОСФЕРЕ 9.1. Биосфера, ее структура и функции 9.2. Живое вещество как системообразующий фактор биосферы 9.3. Биосфера – экосистема планетарного масштаба 9.4. Принципы устройства биосферы 9.5. Превращение биосферы в ноосферу Вопросы для самопроверки Глава 10 ЧЕЛОВЕК КАК ПРЕДМЕТ СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ 10.1. Происхождение человека 10.2. Сходство и отличие человека и животных 10.3. Стадии эволюции человека 10.4. Соотношение биологического и социального в человеке 10.5. Здоровье человека. Демографические проблемы 10.6. Работоспособность и творчество Вопросы для самопроверки Глава 11 ОСНОВЫ ЭКОЛОГИИ 11.1. Задачи, методы экологии как науки 11.2. Среды жизни, экологические факторы 11.3. Современные экологические проблемы 11.4. Загрязнение окружающей среды 11.5. Влияние неблагоприятных экологических факторов на состояние здоровья человека 11.6. Международное сотрудничество в области охраны окружающей среды 11.7. Экологическое образование Вопросы для самопроверки ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПРИЛОЖЕНИЕ ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ К главе 1 «Предмет и структура естествознания» К главе 2 «Фундаментальные понятия о материи» К главе 3 «Пространство, время, принципы относительности» К главе 4 «Естественнонаучные знания о веществе» К главе 5 «Нанотехнологии» К главе 6 «Мегамир и его свойства» К главе 7 «Планета Земля» К главе 8 «Живая материя» К главам 9 «Учение о биосфере» и 10 «Человек как предмет современного естествознания» К главе 11 «Основы экологии» ОТВЕТЫ НА ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ К главе 1 К главе 2 К главе 3 К главе 4 К главе 5 К главе 6 К главе 7 К главе 8 К главам 9 и10 К главе 11 ЛИТЕРАТУРА ВВЕДЕНИЕ Естествознание – наука о явлениях и законах природы. На современном этапе развития естествознание включает множество отраслей: физику, химию, биологию, биохимию, геохимию, астрономию, генетику, экологию и др. Естествознание охватывает широкий спектр вопросов о разнообразных свойствах объектов и явлений природы, которую можно рассматривать как целостную систему. Успехи естествознания, особенно с XVII–XVIII вв., надолго сделали принципы естествознания эталоном рациональности. Изучение природы было естественным стремлением человека познать окружающий мир и стало основой практической деятельности. Основные понятия, само представление о закономерностях изменения явлений, способы применения законов природы были порождены ее исследованием. Отношение к природе, понимание ее места в мироздании, представление о явлениях, происходящих в ней, были основой научных и философских систем в различных цивилизациях. В настоящее время естественнонаучные знания являются сферой активных действий и основанные на них современные технологии формируют новый образ жизни человека. Основные мировоззренческие и методологические принципы современного естествознания, ведущие направления их развития и положение в общекультурной картине мира предлагаются для изучения в курсе «Концепции современного естествознания». Однако подробное изложение естественнонаучных знаний, накопленных во всех отраслях естествознания, – необходимый, но сложный процесс, для решения которого в данном учебнике используется принцип концептуальности изложения научного материала. Понятие «концепция» включает в себя основополагающие идеи, принципы, что позволяет студентам получить фундаментальные знания о природе и на их основе более детально изучить специализированные дисциплины профильной подготовки. Концептуальное мышление и восприятие естествознания необходимо для студентов естественных, технических и гуманитарных факультетов, так как оно показывает роль естествознания в современной жизни, приложимость его принципов и законов к разнообразным сферам теоретической и практической деятельности человека. Учебник «Концепции современного естествознания» подготовлен в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования. Цель учебника заключается в том, чтобы сделать доступным для студентов понимание проблем и результатов исследований в области естественных наук, познакомить студентов на уровне общих представлений с наиболее важными положениями, концепциями наук о природе в их взаимосвязи, развитии. Реализация этой цели предполагает решение следующих задач: ♦ дать представление об основополагающих концепциях различных естественных наук, направлениях их развития в историческом аспекте; ♦ сформировать систему общих знаний о живой и неживой природе и законах ее существования; ♦ развить способность использования системного подхода в оценке развития направлений современного естествознания; ♦ научить анализировать основное содержание конкретных научных теорий и основополагающих концепций; ♦ познакомить студентов с важнейшими достижениями современного естествознания; ♦ охарактеризовать задачи рационального природопользования, а также роль, место и значение человека в эволюции не только Земли, но и Космоса. В соответствии с Государственным образовательным стандартом в данном учебнике рассматриваются следующие вопросы: ♦ предмет, структура и методы естествознания (глава 1); ♦ физическая картина мира и ее структура (главы 2–3); ♦ основы современной химии (глава 4); ♦ современные представления о мегамире: Вселенной, Солнечной системе, звездах (глава 6), а также о Земле – планете Солнечной системы (глава 7); ♦ современные теории происхождения, развития жизни, биосферы, человека (главы 8-10); ♦ концепции естественнонаучных основ современных технологий и экологии (главы 5, 11). В конце каждой главы представлены вопросы для самопроверки студентов. В учебнике дается список литературы, использовавшейся при написании пособия и рекомендуемой студентам при подготовке к практическим занятиям, а также тестовые задания. Помимо помощи студентам в освоении дисциплины данное учебное пособие решает задачу ознакомления с основами современного естествознания всех интересующихся проблемами в этой области науки. Авторы учебника: Баленко Ю. К., кандидат технических наук, профессор (гл. 2: § 2.32.11; гл. 3); Беспамятных Т. Б., кандидат педагогических наук, доцент (гл. 11); Киселева Э. М., кандидат педагогических наук (гл. 8: § 8.10; гл. 9, гл. 10); Королъкова С. В., кандидат биологических наук (гл. 4, гл. 5); Костецкая Г. Б., кандидат педагогических наук (гл. 1: § 1.1, 1.2; гл. 6: § 6.1–6.3; гл. 7: § 7.9, 7.10); Михайлов Л. Б., доктор педагогических наук, профессор, лауреат премии Президента РФ (заключение); Попова Р. И., кандидат педагогических наук, доцент (гл. 1: § 1.3; гл. 2: § 2.1, 2.2); Силакова О. В., кандидат педагогических наук (гл. 6: § 6.4; гл. 7: § 7.1–7.8, 7.11); Соломин В. П., доктор педагогических наук, профессор, заслуженный работник высшей школы РФ, действительный член МАНЭБ (введение); Царенко В. П., доктор сельскохозяйственных наук, профессор (гл. 8: § 8.1–8.9). Глава 1 ПРЕДМЕТ И СТРУКТУРА ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ Термин «естествознание» происходит от соединения слов «естество», то есть природа, и «знание». Таким образом, дословное толкование термина – знание о природе. ► Естествознание в современном понимании – наука, представляющая собой комплекс наук о природе, взятых в их взаимосвязи. При этом под природой понимается все сущее, весь мир в многообразии его форм. 1.1. Наука. Функции науки ► Наука – это особый рациональный способ познания мира, основанный на эмпирической проверке или математическом доказательстве. Науку рассматривают как сферу исследовательской деятельности, направленную на производство новых знаний о природе, обществе и человеке, включающую в себя все условия этого производства: ученых с их знаниями и способностями, научные учреждения и специальное оборудование, методы научно-исследовательской работы, систему научной информации. Возникнув в Европе после философии и религии, в современном виде наука сформировалась в XVI–XVIII вв. Причина возникновения науки – соединение в своеобразном типе европейской культуры восточной чувственности с греческой рациональностью. Активно развиваясь, к началу XVIII в. наука заняла доминирующее место в культуре человеческой деятельности. С тех пор значение науки неуклонно возрастает. Если в начале XIX в. развитие науки зависело от развития производства, то к концу столетия ситуация изменилась: развитие науки стало предшествовать развитию производства. В ХХ в. объем научной информации удваивался каждые 10–15 лет. В настоящее время наука охватывает около 15 тыс. дисциплин, которые разделяются на фундаментальные и прикладные, естественные и общественные. Изменился и статус ученого. До конца XIX в. научные исследования велись в университетах, где ученый добывал средства к жизни преподавательской работой. В настоящее время ученый – это особая профессия. С разделением науки на фундаментальную и прикладную, произошедшим в ХХ столетии, теоретические исследования стали непосредственно влиять на производство. Наука превратилась в важную производительную силу общества. Выделяют три основные ипостаси науки: отрасль культуры, способ познания мира, социальный институт. Наука как отрасль культуры Термин «культура» (от лат. cultura – возделывание, воспитание, развитие, почитание) вошел в обиходевропейской социальной мысли во второй половине XVIII в. Первоначально понятие «культура» подразумевало целенаправленное воздействие человека на природу, а также воспитание и обучение самого человека. Современная трактовка понятия «культура» отражает как общее отличие человеческой жизнедеятельности от биологических форм жизни, так и качественное своеобразие конкретных исторических форм этой жизнедеятельности. ► Культура – специфический способ организации и развития человеческой жизнедеятельности, представленный в продуктах материального и духовного труда, в системе социальных норм и учреждений, в духовных ценностях, в совокупности отношений людей к природе, между собой и к самим себе. Содержание понятия «культура» и его структура находятся в постоянном развитии и зависят от конкретной исторической эпохи, общественно-экономической формации, национальных особенностей. Культуру подразделяют на материальную и духовную. Материальная культура охватывает всю сферу материальной деятельности и ее результаты – орудия труда, жилище, одежду и т. д. Духовная культура включает в себя сферу сознания, духовного производства – нравственность, воспитание, этику, эстетику, религию, искусство, науку. Науку как составляющую общечеловеческой культуры от других отраслей культуры отличает целый рядпризнаков. В отличие от техники целью науки является познание мира, а не использование полученных знаний о мире для его преобразования. От искусства наука отличается рациональностью. От философии науку отличает то, что ее выводы требуют эмпирической проверки. В отличие от идеологии научные истины общезначимы и не зависят от интересов определенных слоев общества. От религии наука отличается тем, что опирается не на веру, а на чувственную реальность. Наука решает частные проблемы и дает относительные ответы на частные вопросы, которые подтверждаются опытом. При этом в науке никогда не имеется достаточных оснований для уверенности в том, что достигнута истина. Как сфера человеческой деятельности наука имеет специфические черты. Универсалъностъ – сообщает знания, истинные для тех условий, при которых они получены. Обезличенностъ – конечные результаты научного познания не зависят от национальности ученого, от места его проживания или индивидуальных особенностей. Систематичностъ – наука имеет определенную взаимосвязанную структуру, а не является бессвязным набором частей. Фрагментарностъ – наука делится на отдельные дисциплины, поскольку изучает не бытие в целом, а различные фрагменты реальности и ее параметры. Общезначимостъ – научные знания могут быть использованы всеми людьми. Наука оперирует единым языком терминов и понятий. Незавершенностъ – процесс научного познания бесконечен, так как научное знание не может достичь абсолютной истины. Преемственностъ – новые знания определенным образом соотносятся со старыми знаниями. Критичностъ – всякое знание относительно, любые результаты могут быть поставлены подсомнение и пересмотрены. Достоверностъ – любые научные выводы основаны на результатах, прошедших разностороннюю проверку. Внеморалъностъ – научные истины нейтральны в морально-этическом плане. Нравственные оценки могут относиться либо к деятельности по получению знания, либо к деятельности по его использованию. Рационалъностъ – разработка теорий, выходящих за рамки эмпирического уровня, на основе законов логики. Чувственность – научные результаты признаются достоверными только после того, как они эмпирически проверены с использованием чувственного восприятия. Кроме того, для науки характерны свои методы исследований, использование приборов и оборудования, особый язык. Таким образом, специфика науки как отрасли культуры заключается в следующем: ♦ наука познает реальность посредством изучения отдельных ее частей; ♦ результаты науки требуют эмпирической проверки. |