Санкт-Петербургский государственный политехнический университет

УТВЕРЖДАЮ

Декан ФМФ

В.К. Иванов

«_» _ _ г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

Концепции современного естествознания Кафедра-разработчик Биофизика Направление (специальность) подготовки 011200 Физика Наименование ООП Квалификация (степень) выпускника Магистр Образовательный стандарт Федеральный ГОС Форма обучения очная Соответствует ФГОС ВПО.

Утверждена протоколом заседания кафедры Биофизика № 2 от 17.05. Программу в соответствии с ФГОС ВПО разработали:

д.ф-м.н. Ю.Н. Орлов 1. Цели и результаты изучения дисциплины 1.1. Цели изучения дисциплины Основной задачей курса является демонстрация общности явлений, происходящих в окружающем нас мире, выявление взаимосвязи между процессами, изучаемыми различными естественными науками, а также связей между гуманитарными и естественными науками. Вторым важным аспектом является выявление основных принципов научного подхода к изучению явлений окружающего мира. Студент, освоивший этот курс, должен представлять основные уровни организации материи и их взаимосвязь, характерные особенности каждого уровня. Предполагается также не только овладение рядом фактических результатов исследования Природы, но и способом их получения. Умение применять аналитический метод познания, тщательно разработанный в естественных науках, представляется весьма важным для профессиональной деятельности будущих специалистов в любой области знания.

1.2. Результаты обучения (компетенции) выпускника, в формирование которых вносит вклад освоение дисциплины Код Результат обучения (компетенция) выпускника ООП ОК- способностью демонстрировать углубленные знания в области математики и естественных наук ОК- способностью самостоятельно приобретать с помощью информационных технологий и использовать в практической деятельности новые знания и умения, в том числе в новых областях знаний, непосредственно не связанных со сферой деятельности, расширять и углублять свое научное мировоззрение ОК- способностью порождать новые идеи (креативность) ПК- способностью использовать знания современных проблем физики, новейших достижений физики в своей научно-исследовательской деятельности ПК- способностью использовать свободное владение профессиональнопрофилированными знаниями в области информационных технологий, современных компьютерных сетей, программных продуктов и ресурсов Интернет для решения задач профессиональной деятельности, в том числе находящихся за пределами профильной подготовки 1.3. Планируемые результаты освоения дисциплины – знание основных понятий строении и функционировании живых организмов;

– умение применять физические знания для анализа взаимосвязи физических, химических и биологических процессов;

– умение ориентироваться в биологической информации и интерпретировать ее;

– умение представить биофизическую информацию специалистам и неспециалистам;

– учебные умения, позволяющие с высокой степенью самостоятельности осваивать новые биофизические методы и модели, используемые в профессиональной области.

2. Место дисциплины в ООП Согласно ФГОС ВПО направления 011200 «Физика» (квалификация «магистр») дисциплина «Концепции современного естествознания» относится к дисциплинам по выбору общенаучного цикла М.1.

Дисциплину «Концепции современного естествознания» студенты изучают в 10-м семестре (пятый год обучения).

Изучение дисциплины «Концепции современного естествознания» опирается на знания в области физики, химии, биологии, освоенные студентами на предшествующих этапах обучения.

Результаты изучения дисциплины «Концепции современного естествознания»

используются при изучении дисциплин профессионального цикла М.3 и при подготовке магистерской диссертации.

Курс носит междисциплинарный характер и состоит из лекционного материала.

3. Распределение трудомкости освоения дисциплины по видам учебной работы 3.1. Виды учебной работы в том числе творческая проблемно-ориентированная самостоятельная – работа Общая трудоемкость освоения дисциплины в академических часах: 3.2. Формы контроля 4. Содержание и результаты обучения 4.1. Разделы дисциплины и виды учебной работы Естественные науки - науки об окружающей нас природе. Наука и общество.

История развития науки.

Материя, пространство и время - основные понятия естественных наук. Мир Галилея и Ньютона. Развитие представлений об электричестве и магнетизме. Современные представления о пространстве и времени Из чего сделан мир? Мегамир. Системы с большим числом частиц.

Что такое жизнь? Биосфера.

4.2. Содержание разделов и результаты изучения дисциплины 1. Естественные науки - науки об окружающей нас природе. Наука и общество.

История развития науки.

1.1. Раздел1. Классификация и взаимосвязь естественных ионосферы. Понятия биосферы.

наук. Концепция ноосферы. Биосфера как открытая система и ее роль в формировании отражение двух типов мышления. Знание облика земли. Граница запретов. Ламарк, Федоров, Мичурин. Гуманитарные и естественные науки как отражение двух типов мышления. Взаимосвязь степени развития общества и уровня естествознания.

Отражение научных идей эпохи в технике.

Преемственность в науке, научные школы.

Научное и ненаучное знание. Лженаука.

История генетики, кибернетики, квантовой механики. Прикладная и «чистая» наука.

Античная Греция -колыбель европейской цивилизации. Антропоцентризм и антропный принцип. Проблема истины.

Галилей- основоположник научного подхода к изучению природы. Математика и естественные науки. Основные этапы развития естествознания.

2. Материя, пространство и время - основные понятия естественных наук. Мир Галилея и Ньютона. Развитие представлений об электричестве и магнетизме.

Современные представления о пространстве и времени 2.1. Раздел 2. Измерение физических величин. Измерение представлений о материи от античности до коротких и длинных временных и пространственных интервалов. Наше место в их связи со свойствами пространства и пространстве и времени. Размерность и направленность пространства и времени.

Может ли наш мир существовать в пространстве с другим числом измерений? естествознания. Знание современных Развитие представлений о материи от античности до наших дней. Мир Галилея и Специальная теория относительности.

Ньютона Движение, масса. Принцип относительности Галилея. Законы сохранения и их связь со свойствами пространства и времени. Ньютоновская космология. Детерминизм Лапласа.

Основные итоги Ньютоновского этапа развития естествознания. Развитие представлений об электричестве и магнетизме Дальнодействие и близкодействие. Электромагнитные волны.

Зрение. Голография. Эффект Доплера.

Измерение скорости света (от Галилея до Ремера). Эксперимент против очевидного:

постоянство скорости света, зависимость массы от скорости. Эквивалентность массы и энергии. Давление света. Современные представления о пространстве и времени Специальная теория относительности.

Преобразования Лоренца. Одновременность событий. Синхронизация часов.

Пространственно-временные графики и понятия «прошлое, настоящее и будущее».

Гравитация в общей теории относительности. Экспериментальные подтверждения кривизны пространства и замедления времени.

3. Из чего сделан мир? Мегамир. Системы с большим числом частиц.

3.1. Раздел 3. Развитие представлений об атомах. Химия и неопределенности. Вероятностное описаниеалхимия. Периодическая система элементов. принципиальная особенность микромира.

Строение атома. Радиоактивность.

Противоречия между свойствами атомных Ядерные реакции. Цепная реакция. История объектов и классической физикой.

Корпускулярно-волновой дуализм. Принцип этапов развития космологии и неопределенности. Вероятностное описание- космогонии.Модели Вселенной (Эйнштейн принципиальная особенность микромира.

Роль прибора при исследовании микрообъектов. Великие ученые начала 20 неравновесной и равновесной века (Эйнштейн, Бор, Резерфорд, Рентген, Планк, Де Бройль). Протоны, нейтроны.

Ядерные силы. Ядерные превращения.

Ядерные реакции. Цепная реакция. История создания атомной бомбы. Ответственность ученых перед обществом. Термоядерные реакции. Токамак. Виртуальные переходы.

Сильные и слабые взаимодействия.

Квантовая хромодинамика. Физический вакуум. Антим. Мегамир. Основные этапы развития космологии и космогонии.

Рождение жизнь и смерть звезд. Галактики.

Модели Вселенной (Эйнштейн и Фридман).

Разбегающаяся Вселенная Хаббла.

Космологический принцип. Возрождение антропного принципа. Гипотеза «Большого Взрыва». Необычные небесные объекты:

квазары, пульсары, черные дыры. Системы с большим числом частиц. Необратимые и обратимые процессы. Открытые и закрытые системы. Энтропия. Стрела времени.

Энтропия в изолированных и неизолированных системах. Равновесные, слабо неравновесные и сильно неравновесные процессы. Нелинейная динамика. Диссипативные системы.

Порядок через флуктуацию. Роль внешних воздействий. Тепловая конвекция - как прототип явлений самоорганизации.

Порядок через флуктуацию в биологии.

Устойчивость. Бифуркации.

4. Что такое жизнь? Биосфера.

4.1. Раздел 4. Определение живого. История развития биологических наук. Теория эволюции Дарвина. Отбор как следствие флуктуационного поведения. Основные гипотезы возникновения жизни на Земле.

Клетка - функциональная единица живого организма. Онтогенез и филогенез.

Наследственность и изменчивость. Мутации.

Генетика с точки зрения физики. Биосфера.

Многообразие живых организмов- основа устойчивости биосферы. Роль живых организмов в формировании современного облика Земли. Особое место человека в биосфере. Проблемы экологии и устойчивого развития.

5. Образовательные технологии В преподавании дисциплины «Концепции современного естествознания» используются преимущественно традиционные образовательные технологии - лекции.

Семинары по дисциплине «Концепции современного естествознания»

осуществляются в рамках общей программы дисциплины «Иностранный язык в сфере профессиональной коммуникации» (9-й, 10-й и 11-й семестр).

Объм лекционных занятий составляет 100% общего объма аудиторных занятий.

Превышение предельного норматива, установленного ФГОС ВПО для ООП, компенсируется уменьшенной долей лекционных занятий по другим дисциплинам в рамках ООП и в целом по ООП норматив выполнен.

Занятия в активной и интерактивной формах Интерактивные лекции консультации по разделу "Наука и общество. История развития науки".

Интерактивные лекции консультации по разделу "Что такое жизнь? Биосфера". 6. Лабораторный практикум Не предусмотрен.

7. Практические занятия Семинары по дисциплине «Концепции современного естествознания»

осуществляются в рамках общей программы дисциплины «Иностранный язык в сфере профессиональной коммуникации» (9-й, 10-й и 11-й семестр).

8. Организация и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов Самостоятельная работа студентов направлена на закрепление и углубление освоения учебного материала, развитие практических умений. Самостоятельная работа студентов в рамках дисциплины «Концепции современного естествознания» включает следующие виды самостоятельной работы:

- работу с лекционным материалом и с рекомендованной учебной литературой;

- подготовку к экзамену;

Творческая проблемно-ориентированная самостоятельная работа в рамках дисциплины «Концепции современного естествознания» включает в себя:

- поиск, обработку и презентацию информации по печатным изданиям и электронным источникам информации по заданной проблеме в рамках общей программы дисциплины «Иностранный язык в сфере профессиональной коммуникации» (10-й семестр);

- выступление на указанном выше семинаре.

Примерное распределение времени самостоятельной работы студентов работа с лекционным материалом, с учебной литературой подготовка к контрольным работам, коллоквиумам, зачтам Творческая проблемно-ориентированная СРС 9. Учебно-методическое обеспечение дисциплины 9.1. Адрес сайта курса РПД размещается по адресу http://biophysics.spbstu.ru/399_01w.html.

9.2. Рекомендуемая литература Основная литература М.: Мир, О.Д. — М. : Гардарики, Дополнительная литература 1. Концепции современного естествознания / Карпенков, С.Х. — Москва :

Академический проект, 2. Концепции современного естествознания / М.А. Бабаева, Н.П. Ильин, Н.М.

Кожевников и др — Санкт-Петербург : Нестор, Ресурсы Интернета 1. Коротких, М.Т. Концепции современного естествознания : конспект лекций / М.Т.

Коротких ; СПбГПУ, СПб, 2004 /.

9.3. Технические средства обеспечения дисциплины Не предусмотрены.

10. Материально-техническое обеспечение дисциплины Аудиторный класс, наличие проектора для демонстрации наглядных пособий и экрана.

11. Критерии оценивания и оценочные средства 11.1. Критерии оценивания Качество освоения дисциплины "Концепции современного естествознания" оценивается при проведении экзамена.

Итоговая отметка на экзамене выставляется по результатам устного ответа на вопросы экзаменационного билета (примеры экзаменационных билетов приведены в разделе 11.2).

В отдельных случаях на экзамене студентам предлагается письменное тестирования по материалам всего курса дисциплины.

При выставлении итоговой отметки принимается во внимание активность студента на семинарских занятиях и на занятиях, проводимых в интерактивной форме, учитывается качество выполненной в рамках семинарских занятий курсовой работы и качество представления данных в виде доклада на семинаре.

11.2. Оценочные средства Примеры экзаменационных билетов Билет № 1. Концепция ноосферы.

2. Экпериментальные подтверждения кривизны пространства и времени.

Билет № 1. Антропоцентризм и антропный принцип.

2. Корпускулярно-волновой дуализм. Принцип неопределенности.

Билет № 1. Законы сохранения и их связь со свойствами пространства и времени.

Ньютоновская космология.

2. Основные гипотезы возникновения жизни на Земле. Клетка - функциональная единица живого организма.

12. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины Дополнительные методические рекомендации отсутствуют