Конспект лекций доцента Шабанова М.Ф. по курсу «Естественнонаучная картина мира»

Приложения к лекциям М.Ф. Шабанова. Лекция №1

Введение, назначение курса, государственный стандарт, научные методы, краткая история мировоззрения и естествознания

1.1 Введение, назначение курса, государственный стандарт

Целями освоения дисциплин ЕНКМ и КСЕ являются: формирование у студентов научного мышления и материалистического мировоззрения, целостного представления о материальном мире, его фундаментальных закономерностях и принципах. Формирование ясного представления о естественнонаучной картине мира путем изучения и понимания сущности конечного числа фундаментальных законов природы, к которым сводится множество частных закономерностей физики, химии и биологии, информатики, геологии и других наук. Осознание глобальных проблем современного человека и земной цивилизации в связи с ускоряющимся развитием естественных наук и новых глобальных технологий.

В результате изучения курса студент должен знать важнейшие законы, принципы и формулы, уметь провести простые расчеты по прямому применению формул. Представлять историю развития естествознания и современную естественнонаучную картину мира. Иметь представление о современном состоянии естественных наук и глобальных проблемах современного человека и земной цивилизации на этапе перехода биосферы в ноосферу.

Главной задачей является обеспечение будущему специалисту фундаментальной подготовки, позволяющей самостоятельно анализировать научную и техническую информацию, необходимую для решения профессиональных задач.

Основным содержанием курса должны быть фундаментальные законы естествознания, в их строгой формулировке. Недопустимо сводить курс ЕНКМ к одной из наук, которую хорошо знает преподаватель, и формировать однобокую картину естествознания. Требуются глубокие знания физики для представления механистической, тепловой, электромагнитной, астрономической и современной физической картины мира. Именно физика с ее разделами химфизики, биофизики, геофизики, астрофизики, атомной и ядерной физики, теорией относительности и квантовой механики с физическими основами современных технологий составляют основу курса. Революционные изменения идут в биологии. Генетика и биотехнологии могут существенно изменить условия жизни для населения Земли. Нетрадиционные разделы естествознания – системы и общесистемные законы для них, законы кибернетики для социально-экономических систем, законы синергетики и методы информационного управления человеком и общественными системами имеют важное значение для современного человека. Они должны быть понятно и полно представлены в целостной естественнонаучной картине мира.

Новый стандарт предписывает компетентностную модель образования. По определению ФГОС ВПО компетенция – это способность применять знания, умения и личностные качества для успешной деятельности в определенной области и является новой нормой качества образования. Компонентами данной модели являются знания, умения, навыки, и опыт их использования на практике. Общекультурные компетенции (ОК) различны для каждого направления подготовки, а прфессиональные компетенции (ПК) и специальные (СК) – для каждой специализации. Поэтому для каждой специализации нужно разрабатывать новый курс, формирующий эти компетенции.

Автор совместно с профессором Зеленевым В.М. и доцентом Кустовым А.И. в ВГПУ разработали новые учебные программы по естественнонаучной картине мира (ЕНКМ), и концепции современного естествознания (КСЕ) для естественнонаучных и гуманитарных факультетов по направлению подготовки «Педагогическое образование». По направлению подготовки 050100 Педагогическое образование должны быть сформированы следующие компетенции:

Общекультурные – ОК

ОК-1 – владеет культурой мышления, способен к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей ее достижения ;

ОК-2 – способен анализировать мировоззренческие, социально и личностно значимые философские проблемы ;

ОК-4 – способен использовать знания о современной естественнонаучной картине мира в образовательной и профессиональной деятельности, применять методы математической обработки информации, теоретического и эмпирического исследования.

Профессиональные – ПК

ПК-4 – способен использовать возможности образовательной среды, в том числе информационной, для обеспечения качества учебно-воспитательного процесса. По каждой специальности этого направления добавляться еще специальные компетенции.

Решение выше поставленных задач курса рассчитано на 72 часа аудиторной подготовки и 72 часа самостоятельной работы студента. За 36 аудиторных и 36 часов самостоятельной работы, как отводится в некоторых учебных планах, нельзя сформировать цельную картину естествознания, студент успевает усвоить только мозаику этой картины.

Предлагаемый курс лекций рассчитан на безусловное выполнение стандарта и более полное изучение законов природы в физике, биологии, химии, геофизике, астрономии, кибернетики в информационном управлении человеком и общественными структурами. Коренные отличие данного курса КСЕ состоит в том, что в лекциях широко применяется математический подход к описанию законов и закономерностей. Вместо длинных философских рассуждений о законе мы приводим формулу для него, тщательно разъясняя студентам значение всех переменных в формуле, значения важнейших мировых констант и единиц измерения. Даем словесную формулировку закона и требуем от студента умения сформулировать словесную формулировку по написанной формуле. Учим студента использованию формулы в решении простейших задач по применению изучаемых законов. Такой конструктивный («физикалистский « по меткому определению академика Н.Н.Моисеева) подход требует от преподавателя более глубоких знаний законов естествознания и умения решать задачи по их практическому применения. Курс становится более сложным для освоения студентов гуманитариев, для которых математика и физика всегда казались трудными и непонятными. Им приходится более напряженно работать в семестре, разбираясь в сути законов, а не зубрить готовые словесные определения. Конечно, мы даем законы и формулы, редко выходящие за рамки требований Единого Государственного Экзамена (ЕГЭ) по окончанию средней школы, но более широко и полно, как требуется человеку с высшим гуманитарным образованием. Таким образом, мы повышаем уровень знаний по естественным наукам, для будущих специалистов гуманитариев. Ведь все высшее образование по естествознанию, как правило, заканчивается курсом ЕНКМ. Для студентов естественных факультетов курс ЕНКМ завершает формирование целостной научной картины мира.

Многолетний опыт чтения курса показал его эффективность. Оказывается, даже студенты с гуманитарным мышлением запоминают формулы лучше, чем словесные формулировки. Особенно если они применяли их для решения практических задач. Ведь формулы короче словесных формулировок и позволяют непосредственно решать задачи. В то время как заученная словесная формулировка не обеспечивает решение простейших задач и быстро забывается. Такой метод открывает многим студента дорогу к естественным наукам, после многолетнего непонимания их в школе. Известное правило изучения естественных наук «Примеры, часто полезнее правил в изучении естественных наук» хорошо подтверждается нашим курсом.

1.2 Определения и термины для научных методов

Концепция от латинского (conception) – система принципов, взглядов, понимания процессов и явлений окружающего мира.

- единый определяющий замысел, ведущая мысль художественного произведения или научного труда.

Естествознание – система знаний о природе, отрасли наук изучающих окружающий мир как он есть, в его естественном состоянии. К естественным наукам относятся; физика, химия, биология, астрономия, науки о Земле, психология, технические и технологические науки. Математика является языком естественных наук, многие ее разделы созданы для описания проблем, задач и целых отраслей естествознания. В последние годы, благодаря появлению и повсеместному использованию компьютеров, математика также активно используется в гуманитарных науках.

Концепция естествознания – Результаты научных исследований, выраженные в виде научных теорий, законов, моделей, гипотез и эмпирических обобщений.

Культура – исторически определенный уровень развития человека и общества, выраженный в формах организации жизни и деятельности людей, в созданных материальных и духовных ценностях, уровень развития науки, техники и технологий.

Гуманитарные науки – обращены к человеческой личности, к правам и интересам человека, изучают общество. Это философия, история, экономика, юриспруденция, этика, искусствоведение, литературоведение, филология, социальные науки.

Метод (от греческого methods – путь исследования или познания) – совокупность приемов, действий, призванных помочь достижению желаемого результата.

Научный метод – это совокупность приемов и операций практического и теоретического познавания действительности.

В основе методов естествознания лежит единство его эмпирических и теоретических сторон, которые взаимосвязаны и взаимообусловлены.

Эмпиризм (от греческого слова imperia – опыт) – философское учение, признающее человеческий опыт единственным источником знания; эмпирический – основанный на опыте.

Теория (от греческого theory – наблюдение, исследование) означает в науке:

1. обобщение опыта, общественной практики, отражающее объективные закономерности развития природы и общества;

2. совокупность обобщенных положений, образующих какую-либо науку или раздел ее.

К эмпирическим методам в естествознании относят: эксперимент, измерение, наблюдение, описание, сравнение.

Научные методы теоретического уровня исследований следующие:

1. формализация – построение абстрактно-математических моделей, раскрывающих сущность изучаемых процессов действительности;

2. аксиоматизация – построение теории на основе аксиом, т.е. утверждений, не требующих доказательств;

3. гипотетико-дедуктивный метод – создание системы дедуктивно связанных между собой гипотез, из которых выводятся утверждения об эмпирических фактах.

Методы естествознания могут быть подразделены на следующие группы:

1. всеобщие методы, которые применяются во всех областях науки, других сферах человеческой деятельности;

2. конкретно-научные методы, применяемые в отдельных разделах науки.

Всеобщие методы:

1. анализ – разделение целостного предмета, явления на составные части: стороны, признаки, свойства или отношения с целью их всестороннего изучения;

2. синтез – соединение ранее выделенных частей предмета явления в единое целое;

3. абстрагирование – отвлечение от ряда несущественных для данного исследования свойств или отношений с одновременным выделением интересующих нас свойств и отношений изучаемого объекта для их детального исследования

4. обобщение – прием мышления, в результате которого устанавливаются общие свойства и признаки объектов;

5. индукция – метод исследования и способ рассуждения, в котором общий вывод строится на основе частных посылок;

6. дедукция – способ рассуждения, посредством которого из общих посылок с необходимостью следует заключение частного характера;

7. аналогия – прием познания, при котором на основе сходства объектов в одних признаках заключают об их сходстве и в других признаках;

8. моделирование – изучение объекта (оригинала) путем создания и исследования его копии (модели), заменяющей оригинал в наших исследованиях, по свойствам, важным для исследования;

9. классификация – разделение всех изучаемых предметов на отдельные группы в соответствие с каким-либо важным для исследования признаком;

10. исторический метод – воспроизводится история изучаемого объекта с учетом всех мельчайших деталей и случайностей;