4 Организационно-методические данные дисциплины

Вид работы

Трудоемкость, часов

семестр

семестр

Всего

Общая трудоемкость

Аудиторная работа

Лекции (Л)

Практические занятия (ПЗ)

Самостоятельная работа

Курсовой проект (КП), курсовая работа (КР), расчетно-графическое задание (РГЗ), контрольная работа (К), реферат (Р)^

Самоподготовка (самостоятельное изучение разделов, проработка и повторение лекционного материала и материала учебников и учебных пособий, подготовка к лабораторным и практическим занятиям, коллоквиумам, рубежному контролю и т.д.), (СР)

Вид итогового контроля

№

раздела

Наименование раздела

Содержание раздела

1

2

3

1

Естествознание и окружающий мир

Предмет изучения концепций современного естествознания. Концептуальный подход в изучении явлений и законов природы. Естествознание и современное образование. Роль естествознания в формировании профессиональных знаний. Естественно-науч­ные знания и сфера управления. Фундаментальные и прикладные проблемы естествознания. Естествознание и математика. Разви­тие естествознания. Псевдонаучные тенденции. Естествознание и нравственность. Рациональная и реальная картины мира. Естест­венно-научные и религиозные знания. Рациональные и иррацио­нальные элементы формирования мировоззрения.

2

Естественнонаучное знание окружающего мира

Процесс естественно-научного познания. Правила Декарта научного познания. Достоверность научных знаний. Истина — предмет познания. Основные положения естественно-научного познания. Единство эмпирического и теоретического познания. Чувственные формы познания: ощущения и представления. Науч­ный факт. Наблюдение и эксперимент. Технические средства экс­перимента. Мышление, суждение, умозаключение, обобщение и предвидение. Методы и приемы естественно-научных исследова­ний. Сравнение, анализ и синтез. Абстрагирование и идеализация. Моделирование. Индукция и дедукция. Научное открытие и дока­зательство. Творческое воображение и интуиция. Эксперимент — основа естествознания. Сочетание практических и теоретических знаний. Обработка экспериментальных результатов. Современ­ные средства естественно-научных исследований. Важнейшие достижения современного естествознания.

3

Фундаментальные принципы и законы

Физика — фундаментальная отрасль естествознания. Основ­ные этапы развития физики. Концепция атомизма. Универсаль­ность физических законов. Фундаментальные взаимодействия. Иерархия структур материи. Принцип тождественности. Пробле­ма создания единой фундаментальной теории. Концепции мате­рии, движения, пространства и времени. Закон всемирного тяго­тения. Принцип относительности и инвариантность. Постулаты специальной теории относительности. Свойства пространства, времени и законы сохранения. Фундаментальные законы Ньюто­на. Классическая механика и лапласовский детерминизм. Разви­тие представлений о природе тепловых явлений. Термодинамиче­ские и статистические свойства макросистем. Основные положе­ния молекулярно-кинетических представлений. Термодинамиче­ские законы. Необратимость реальных процессов и концепция энтропии. Хаос, структура и порядок. Электромагнитная концепция. Дискретность и непрерывность материи. Сущность электро­магнитной теории Максвелла. Корпускулярно-волновые свойства света.

4

Атомный и нуклонный уровни строения материи

Развитие представлений о структуре атомов. Модель атома Томсона. Опыты Резерфорда. Постулаты Бора. Корпускулярно-волновые свойства микрочастиц. Принципы неопределенности и дополнительности. Вероятностный характер микропроцес­сов. Принципы причинности и соответствия. Практические ас­пекты квантово-механической концепции. Симметрия волновой функции и принцип Паули. Современные атомные системы: эксимерные молекулы, кластеры, фуллерены и др. Строение атом­ного ядра. Свойства ядерных сил. Дефект массы и энергия связи ядра. Радиоактивность. Закон радиоактивного распада. Цепная реакция деления. Термоядерный синтез. Свойства элементарных частиц. Античастицы. Кварки. Современные ускорители. Пер­спективы развития физики микромира.

5

Концепция развития и эволюция Вселенной

Самоорганизация систем. Две тенденции развития природных систем: деградация и упорядочение. Открытые системы. Объект изучения синергетики. Неустойчивость сложных систем. Точка бифуркации. Основные положения концепции развития. Процесс самоорганизации Вселенной. Основные концепции космологии. Закон Хаббла. Реликтовое излучение. Образование объектов Все­ленной. Галактики и звезды. Пульсары. Средства наблюдения объектов Вселенной. Проблема поиска внеземных цивилизаций. Происхождение и структура Солнечной системы. Солнце. Плане­ты Солнечной системы. Происхождение и строение Земли. Литосферные плиты. Земная кора. Гидросфера и атмосфера Земли.

6

Естественно-научные знания о веществе

История развития знаний о веществе. Фундаментальные законы о составе и свойствах вещества. Периодический закон химических элементов. Масштабы химической индустрии. Современные средства управления химическими процессами. Синтез органических и неорганических соединений. Селективный и фотохимический синтез. Биосинтез. Современный катализ. Основные виды катализа. Образование земных и внеземных веществ. Запасы и потребление природного сырья. Металлы, неметаллическое сырье, углерод. Вторичное сырье. Органическое сырье: нефть, уголь, природный газ, биомасса, древесина и др. Новые химические элементы. Радиоактивные изотопы. Плазмохимические процессы. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез. Химические реакции при высоких давлениях. Синтез алмазов. Синтети­ческие материалы. Современные пластмассы. Эластомеры. Синтетические ткани. Традиционные материалы с новыми свойствами. Средства сохранения материалов. Замена материалов. Перспективные материалы.

7

Биосферный уровень организации материи

Зарождение живой материи. Основополагающие жизненные системы. Хиральность молекул живых организмов. Носитель ге­нетической информации. Нуклеиновые кислоты. Состав и структура молекул ДНК и РНК. Принцип комплементарности Геном организма. Свойства генетического кода. Репликация ДНК. Генетические свойства организма. Структура и свойства белков. Био­синтез белков. Строение и разновидности клеток. Прокариоты и эукариоты. Деление клеток. Современное представление о происхождении жизни. Химическая эволюция. Органогены. Биохими­ческая стадия развития жизни. Эволюция организмов. Многооб­разие форм жизни. Зарождение эволюционной идеи. Идея эволюции Ламарка. История возникновения эволюционной идеи Дарвина. Основные факторы эволюции. Наследственность. Опыты Менделя. Искусственный и естественный отбор. Целенаправлен­ное поведение и естественный отбор. Тонкая подстройка Вселенной. Антропный принцип. Геологические эры и эволюция жизни. Разновидности живых организмов. Особенности растительного и животного мира. Адаптация живых организмов. Взаимозависимость живых организмов. Человек — феномен природы. Физиологические особенности человека. Мозг человека — материальный носитель разума. Психология человека. Социологические аспекты. Эстетическое восприятие и красота природы. Жизнеобеспечение человека. Перспективы увеличения продовольственных ресурсов. Средства сохранения здоровья. Продление жизни организма. Механизм старения и продолжительность жизни. Поиск средств против старения. Формирование ноосферы.

8

Естественнонаучные аспекты технологий

Современные технологии и естествознание. Унификация ин­формационных технологий. История развития вычислительных средств. Персональный компьютер. Суперкомпьютеры. Интернет. Электронная почта. Применение вычислительных средств. Рост объема информации. Память человека и память ЭВМ. Техно­логические возможности реализации высокой информационной плотности. Голографическая память. Нейронные сети. Альтернативные компьютеры: квантовый и фотонный компьютеры, биокомпьютеры. Мультимедийные системы и виртуальный мир. Микро- и наноэлектронные технологии. Развитие твердотельной электроники. Истоки современной микроэлектронной технологии. Интегральные схемы. Развитие нанотехнологии. Лазерные технологии. Особенности лазерного излучения и разновидности лазеров. Волоконно-оптическая связь. Перспективы развития ла­зерных технологий. Голография и распознание образов. Ракетно-космические технологии. Современные биотехнологии. Генные технологии. Проблема клонирования.

9

Естественнонаучные проблемы энергетики

Естественно-научное понимание энергии. Энергия — источник благосостояния. Способы преобразования энергии. Эффек­тивность производства и потребления энергии. Тепловые электростанции. Способы повышения эффективности энергосистем. Парогазовые установки. Проблемы прямого преобразования энергии. Водородные двигатели. Гидроэлектростанции. Приливные электростанции. Геотермальные источники энергии. Перспективы развития гелиоэнергетики. Современная ветроэнергетика. Развитие атомной энергетики. Различные модификации атомных реакторов. Ядерное топливо. Особенности развития отечественной энергетики. Энергетика будущего.

10

Естественнонаучные аспекты экологии

Глобальные катастрофы и эволюция жизни. Космическое и внутрипланетарное воздействие на биосферу. Преодоление эко­логической катастрофы. Метрологические наблюдения. Климат в прошлом. Долгосрочные прогнозы. Равновесие климата. Парни­ковый эффект и погода. Кислотные осадки. Разрушение озонового слоя и проблемы его сохранения. Водные ресурсы. Способы со­хранения водных ресурсов. Потребление энергии и среда нашего обитания. Радиоактивное воздействие на биосферу. Воздействие излучения на организмы. Защита от облучения. Жизненно необходимая радиация. Естественно-научные проблемы защиты окружающей среды.

11

Гармония природы и человека

Человек и природа. Гармония деятельности человека и природы. Примеры сохранения природных ресурсов. Обновление энер­госистем. Повышение эффективности потребления энергии. Сохранение тепла и сбережение энергии. Экономия электроэнергии. Экономия материальных ресурсов. Экономия ресурсов на транспорте. Экономичный автомобиль. Автотранспорт и окружающая среда. Преобразование транспортных услуг. Экологическая проблема городов. Особенности мегаполисов. Решение проблем утилизации. Утилизация диоксида углерода. Утилизация бытовых отходов. Перспективные технологии и окружающая среда. Глобализация биосферных процессов.