Гипермаркет знаний>>Естествознание>>Естествознание 11 класс>> Введение. Естествознание

                                                                             ВВЕДЕНИЕ

Исторический  процесс  разделения (дифференциации)  прежде  единой науки  о  природе –  естествознания – можно  проиллюстрировать  следующей схемой.


 
Появление  термина PHYSIS  связывают  с  именем  древнегреческого философа Аристотеля, один из трудов которого так и назывался. «В науке о природе  надо  определить  прежде  всего  то,  что  относится  к  началам» – утверждал  Аристотель [1].  В  соответствии  с  этим  постепенно  выделилась физика - наука о наиболее общих, основных, «начальных» законах движения материи.  Затем  появляются  вполне  самостоятельные  области  физики, имеющие  свои  специфические  объекты  исследования  и  свои  методы исследования.  В  общем  случае  можно  записать  следующую «формулу» выделения отдельных наук:
 
                                                Наука  =  Объекты  +  Методы  исследования.
 
Видный  психиатр  Эрик  Берн [2]  применяет  название «физис»  для обозначения естественной движущей силы развития человеческой личности. В  свете  современной  тенденции  к  объединению  естественнонаучного  и гуманитарного  знания  такое  толкование «физики»  представляется правомерным и далеко идущим. Понимание основных принципов устройства мироздания  и  места  современного  человека  в  нем  представляется  столь же необходимым элементом культуры, как знание мировой литературы, истории или  живописи.  Аристотель  разделял  науки  на  три  группы:  теоретические, практические  и  творческие. В  теоретических  науках  познание  ведется  ради него  самого. Практические  лежат  в  основе  производственной  деятельности человека, а целью творческих наук является достижение Прекрасного.  

Среди  теоретических  наук  Аристотель  выделял  математику,  физику (основу  естествознания)  и  то,  что  позднее  было  названо  метафизикой.  К последней относились те «начала», которые недоступны для органов чувств человека  и  которые  могут  быть  постигнуты  только  интуитивно, умозрительно.  Можно  сказать,  что  физика   стала  в  дальнейшем  основой науки, изучающей воспроизводимые явления в количественных измерениях, тогда  как  метафизика  явилась  обоснованием  для  оккультизма  и  мистики,
веры в сверхъестественные силы и паранормальные явления.

В XIX в. Ф. Энгельс разделял науки на естественные и общественные. (Иронизируя, академик - физик Л.Д. Ландау говорил, что «науки делятся на естественные и неестественные»....).  

В  ХХ  в.  классификация  наук  производилась  на  основании  объектов изучения:  явления  природы,  тела  и  предметы  природы,  неживая  природа, живая  природа.  Наряду  с  появлением  обособленных  областей естествознания,  во  второй половине ХХ  в. появились науки интегративные, которые   не  укладывались  в  рамки  принятой  классификации.  Ярким примером  является  экология,  объектами  которой  являются  как  живая,  так неживая природа, производственная деятельность человека и ее социальные последствия. Другим примером может быть синергетика - наука о явлениях самоорганизации в живой и неживой природе. К числу интегративных наук  следует отнести и современное естествознание.  

Традиционные  школьные  и  многие  вузовские  курсы  физики  не учитывают всевозрастающей роли знаний о живом веществе нашей планеты, открытий в молекулярной генетике, исследований информационных потоков на уровне генома человека. Фрактальный характер окружающего мира и его самоорганизуемость  на  всех  уровнях  структурной  иерархии  материи   не находят в них достойного отражения.

С  учетом  этих  фактов  в  структуру  цикла  общих  естественнонаучных дисциплин  базового  высшего  образования  студентов -  гуманитариев включена  дисциплина «Концепции  современного  естествознания»  с  целью формирования  у  них  целостного  взгляда  на  окружающий  мир.  Она представляет  собой  продукт  междисциплинарного  синтеза  на  основе комплексного  эволюционно-синергетического  и  историко-философского подходов к современному естествознанию. Ее появление в Государственных образовательных  стандартах  обусловлено  тем  фактом,  что  сейчас методология  рационального  естествознания  активно  проникает  и  в гуманитарную сферу, участвуя в формировании сознания общества [3].
 
Согласно  Государственным  образовательным  стандартам  высшего профессионального  образования,  данная  дисциплина  включена  в  обязательный  минимум  содержания  профессиональных  образовательных программ более чем по 20 направлениям  подготовки специалистов. 

Задачи курса:  

•  формирование  ясного  представления  о  физической  картине  мира, как основе целостности и многообразия природы;

•  изучение  и  понимание  сущности  ограниченного  числа фундаментальных  законов  природы,  составляющих  каркас  современных
физики,  химии,  биологии,  а  также -  ознакомление  с  принципами моделирования природных явлений;

•  понимание  необходимости  смены  языка  описания  природных процессов по мере их усложнения от макроскопических систем к квантовым, от неживых систем - к живой клетке, организму, биосфере;

•  формирование  представлений  о  принципах  универсального эволюционизма и синергетики;

•  осознание  проблем  экологии  и  общества  в  их  связи  с  основными концепциями и законами естествознания.

Поскольку  все науки и  естествознание  в целом находятся  в  развитии, то термин «современное» имеет относительное значение. Находясь в начале XXI  века,  можно  поставить  следующие  условные  рамки  периодов становления естествознания:

до 1900                       – классическое естествознание,
1900-1960                   – неклассическое (квантовое),
после 1960-70 годов  – постнеклассическое.  
 
Основанием  для  принятия  начала 60-х  гг.  как  рубежа  оформления постнеклассического,  или  современного,  естествознания  служат
расшифровка  структуры  ДНК  и  кодонов,  создание  теории  регуляции активности  генов,  разработка  кварковой  теории  микрочастиц,  выход человека  в  околоземный  космос.  В  этот  период  времени  происходит объединение принципов и методов отдельных наук, поворот к выбору общих объектов  исследования.  Так,  живая  клетка  и  ее  генные  структуры исследуются  методами  радиографии,  химии,  физики,  системного  анализа, кибернетики.  Появились  общие  интересы  у  таких  далеких,  казалось  бы, дисциплин,  как  астрофизика  и  физика  элементарных  частиц.  К  концу  ХХ столетия  наряду  с  изучением  свойств  физического  вакуума  как  формы
существования  и  движения  материи,  изучения  экстремальных  состояний вещества  в центрах  галактик,  все большее развитие получают исследования объектов  живой  природы («умных»  генов,  дефектов  структуры  ДНК  и белков),  процессов  функционирования  мозга  и  нервной  системы, исследования внутреннего мира человека.

В  соответствии  с  происходящими  изменениями  для  современного периода  характерно  формирование  новой  парадигмы  естествознания. Поясним этот и некоторые другие взаимосвязанные термины.

Парадигма:  Рамочная  концепция,  основанная  на  общих  признаках  и принципах  взаимодополняющих  концепций,  позволяющая  определить общий  подход  к  выработке  концепций  и  постановке  новых  проблем  на данном этапе развития человеческого общества.

Концепция:  Совокупность  главных  идей,  методов  исследования  и описания результатов.

Проблема:Постановка  таких вопросов или целей исследований, ответ на  которые  требует  не  только  использования  известных  законов,  но  и получения новых знаний.
 


Проблемы обычно возникают в противоречивых ситуациях в физике и других науках. Появление новых проблем стимулирует формирование новых концепций, что затем приводит к появлению новой парадигмы. Как правило, смена  парадигмы  в  науке  сопровождается  заметными  изменениями  в гуманитарной культуре, экономике, человеческой цивилизации в целом.

Примеры смены парадигмы:

                 Плоская Земля – Земной шар
Геоцентристская система – Гелиоцентристская система

            Механика Ньютона – Квантовая механика

В настоящее время в естествознании все четче проявляется тенденция к смене  парадигмы.  Она  еще  не «выкристаллизовалась»  окончательно,  но основные направления уже вполне проявились.
 
Тенденции  в  формировании  современной  естественнонаучной парадигмы:
 
1. Переход  от дробления наук к их объединению.
2. Учет роли и особенностей  человека   в процессе получения нового знания.  
3. От покорения природы к гармонии и к эволюции с ней!
4. Объединение гуманитарной и естественнонаучной культур.

Как  было  выше  отмечено,  объектом  изучения  в  естествознании является  человек  и  окружающий  его  мир.  Какие  методы  исследования  и описания результатов используются в современном естествознании?  

В  первую  очередь  это  традиционные  общенаучные  методы: наблюдение, измерение, эксперимент, анализ и синтез, индукция и дедукция, формализация  и  идеализация,  аналогия  и  моделирование.  Среди  них  все большую  роль  играет  компьютерное  моделирование.  С  его  помощью исследованы  глобальные  последствия  военных  конфликтов  с  применением ядерного  оружия,  обнаружена  стадия  образования  протозвезд  при формировании новых звезд, разрабатываются новые биологически активные
и  лекарственные  вещества.  Появилось  понятие  виртуальной  реальности. Первоначально  под  этим  понимали  отражение  информации,  получаемой  с помощью  компьютерной  модели  объекта  или  процесса,  в  чувственно воспринимаемой  человеком  форме,  как  правило -  в  визуальной  форме трехмерных  изображений. Широкие  возможности  компьютерной  обработки изображений  и  компьютерная  анимация  были  очень  быстро  осознаны  и востребованы в гуманитарной культуре. В кино и на телевидении появились
произведения,  совмещающие  как  реальные  события (например  фильмы З. Рыбчинского «Манхэттен»  или «Вашингтон»),  так  и  реальных  актеров, эстрадных  исполнителей,  ведущих  телешоу  с   персонажами,  созданными компьютерными  программами.  Так  в  повседневности  проявилось  влияние современной науки на современную культуру. С другой стороны, появляется и  проблема  взаимоотношения  человека  с  этой  новой  искусственной реальностью. По  некоторым  прогнозам  эта  проблема,  наряду  с  проблемами внутреннего мира человека, будет  входить  в круг интересов  естествознания ХХI века.  

Еще  одной  мощной  концептуальной  установкой  в  современном естествознании является антропный принцип. Если постараться выразить его в форме лозунга,  то (по нашему мнению) он должен  звучать  так: «Творцом Человека  является  Вселенная!».  В  альтернативном  варианте  высказывания антропный  принцип  обычно  формулируют  в  виде  утверждения «Вселенная такова,  какая  она  есть,  потому  что  в  ней  существует  Человек».  Созвучно этому, современные философы призывают изучать и ставить целью будущих исследований коэволюцию (совместную эволюцию) Человека и Природы [4]. Таким  образом,  вырисовывается  все большая «вовлеченность» человека  как предмета интересов и объекта исследований в современное естествознание.  
 
В  данном  учебном  пособии  мы  рассмотрим  в  общих  чертах  путь, пройденный  естествознанием,  в  область  микромира,  а  также -  концепцию эволюции Вселенной и  ее  структурных  составляющих. Это необходимо для того, чтобы яснее представить себе причины и пространственно - временные рамки  образования  солнечной  системы,  появления  живых  организмов  на Земле  и  неизбежность  эволюции  к  Человеку  Разумному (Homo Sapiens). Тогда  будет  понятен  смысл  вышеприведенного  лозунга.  Общая  опорная
схема пособия приведена на рис. 2.

Попутно мы сможем рассмотреть еще одну особенность современного естествознания –  тенденцию  к  интеграции  и  взаимодействию  прежде дифференцированных  областей  естествознания.  В  частности,  показать общность интересов физики элементарных частиц и космологии в изучении начальных  условий,  существовавших  при  образовании Вселенной,  показать правомерность  использования  классического  уравнения  состояния идеального  газа  в  астрофизике,  не  говоря  уж  о  применении  здесь  выводов специальной  и  общей  теории  относительности,  ядерной  физики  или квантовой  механики.  С  другой  стороны,  многие  нелинейные  процессы  в  физике и химии описываются бифуркационной моделью, разработанной для изолированной популяции насекомых.  

Учитывая  то  обстоятельство,  что  данное  пособие  предназначено  в первую  очередь  для  студентов  гуманитарных  направлений  обучения, рассмотрение многих естественнонаучных проблем будет вестись на уровне выделения  главных  идей,  схем  и  образов  без  углубленной  математической проработки.  

Концепции современного естествознания. Стародубцев В.А., 2-е изд., доп. — Томск.: Том. политех. ун-т, 2002. — 184 с.

Содержание урока
 конспект урока
 опорный каркас  
 презентация урока
 акселеративные методы 
 интерактивные технологии 

Практика
 задачи и упражнения 
 самопроверка
 практикумы, тренинги, кейсы, квесты
 домашние задания
 дискуссионные вопросы
 риторические вопросы от учеников

Иллюстрации
 аудио-, видеоклипы и мультимедиа 
 фотографии, картинки 
 графики, таблицы, схемы
 юмор, анекдоты, приколы, комиксы
 притчи, поговорки, кроссворды, цитаты

Дополнения
 рефераты
 статьи 
 фишки для любознательных 
 шпаргалки 
 учебники основные и дополнительные
 словарь терминов                          
 прочие 

Совершенствование учебников и уроков
 исправление ошибок в учебнике
 обновление фрагмента в учебнике 
 элементы новаторства на уроке 
 замена устаревших знаний новыми 

Только для учителей
 идеальные уроки 
 календарный план на год  
 методические рекомендации  
 программы
 обсуждения


Интегрированные уроки

Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку, напишите нам.

Если вы хотите увидеть другие корректировки и пожелания к урокам, смотрите здесь - Образовательный форум.