4.2. Трудоёмкость модулей и модульных единиц дисциплины

Таблица 2

Трудоемкость модулей и модульных единиц дисциплины

Наименование модулей и модульных единиц дисциплины	Всего часов на модуль	Аудиторная работа		Внеаудиторная работа (СРС)
		Л	ЛПЗ
Модуль 1 Истоки возникновения и этапы развития концептуально-теоретических основ научной агрономии	54	2	6	46
Модульная единица 1 Предистория и ранняя история научной агрономии	15,5	0,5	2	13
Модульная единица 2 История агрономии (19 век)	26,5	0,5	2	24
Модульная единица 3 Исследовательские программы агрономии в 20 веке	12	1	2	9
Модуль 2 Методы системных исследований в агрономии	66	4	10	52
Модульная единица 4 Методы сравнительных исследований	16	1	4	11
Модульная единица 5 Методы сопряженных исследований	28	1	2	23
Модульная единица 6 Геоинформационные методы исследований	10	2	2	7
Модуль 3 Современные проблемы в агрономии и технологии поиска их решения	24	2	8	14
Модульная единица 7 Понятие о научной проблеме и обосновании методов ее решения	5	1	2	2
Модульная единица 8 Основы теории и методологии научно-технического творчества.	7	1	2	4
Модульная единица 9 Выступление с презентациями по планам диссертаций и проектам программ исследований	12		4	8
ИТОГО	144	8	24	112

4.3. Содержание модулей дисциплины

МОДУЛЬ 1 Истоки возникновения и этапы развития концептуально-теоретических основ научной агрономии

Модульная единица 1.1 Предистория и ранняя история научной агрономии

Пред-история научной агрономии (Науки Земледелия). Метод проб и ошибок как основной путь получения донаучных знаний о методах ведения земледелия в древних цивилизациях: (Ирана, Ирака, Египта, Месопотамии, Древней Греции, Древнего Рима). Отсутствие научных знаний - основная причина ослабления и исчезновения аграрных цивилизаций. Королевские ботанические сады и интродукция растений. Монастыри, передовые хозяйства (Болотова, Афонина, Комова, Левшина, Полторацкого) и агрономическое знание. Свободное экономическое общество (организовано по указу Екатерины, существовало до 1915) и его труды.

Возникновение научной агрономии как результат обращения естествознания к проблемам ухудшения продовольственного снабжения растущего городского населения.

Ранняя история (18 век). Период возникновения и становления агрономии под влиянием натурфилософии. Камералисты (придворные ученые -преимущественно общие вопросы сельского хозяйства на уровне государства) и одноименные кафедры (1727-в Галле). Период спекулятивного и феноменологического (опытного созерцания) подхода. Johann Beckman –и его камералистская деятельность в Геттингене.

Успехи зарождающейся научной агрономии по основным вопросам агропроизводства: инженерии (сеялки в Англии, буккер в России, от сохи к косуле и плугу, зерноочистительные и сушильные пункты); фитомедицины (1750 –объяснение болезнетворной природы ржавчины озимой пшеницы); селекции (отбор свеклы по потомкам в созданной в 1774г. во Франции в фирме «Вильмлрен»; растениеводству (обоснование Шубартом эффективности клеверосеяния). 1790 – постановка А. Тэером вопроса о создании комплекса наук о земледельческом производстве. Пропаганда английских достижений. Организация университетов и факультетов. Горы-горецкий институт и первые национальные исследования по агрономии.

Эпоха экономистов –аграриев– предтечей работ по моделированию продуктивности: 1798 – работа Мальтуса «Ессе о законах популяций» об арифметической (продукты) и геометрической (население) динамиках – базы для последующей логарифмической функции продуктивности; формулировка Давидом Риккардо зависимости границы продуктивности земледелия от повышения затрат при одинаковых условиях плодородия; открытие Тюненом (1863) закона снижения падения роста урожайности.

Модульная единица 1.2 История (19 век). Обособление и начало дифференциации научной агрономии. Классическое естествознание как методологическая матрица научной агрономии первой половины 19века. Конец феноменологического подхода. Позитивизм – как максима конкретного агрономического исследования. Редукция агрономических программ к принципам механицизма. Ключевые для агрономии успехи естественных наук: в области физиологии растений (открытие Теодором Сессюром (1804) факта усвоение листьями СО2 , корнями - минеральные соли, выделение листьями - О 2); выявление Ж. Буссенго возможности получения растениями азота из навоза через соли; открытие Карлом Шпренгелем (1826) эмпирического базиза теории минерального питания растений (гумус используется растениями для питания растений через соли).

Эпоха А. Тэера. Первая опытная станция (1802) и первая академия (1804) в Моглине. Лекции в Гумбольдт университете (1810). Популярность и забвение теории гумусового питания. Начало институционализации науки: организация кафедр по сельскому хозяйству в университетах, сельскохозяйственных академий, опытных станций. Агрономические общества и их деятельность : выставки; состязания пахарей; музеи и демонстрационные опыты.

Исследовательские программы эпохи открытия и признания первых «законов земледелия». Философско-теоретический базис и методология программ. Состояние и совершенствование метода вегетационного эксперимента. Рождение агрономической химии: открытие К. Шпренгелем (1828) закона минимума; публикация Ю. Либихом (1840) теории минерального питания; Промышленное производство химических удобрений и закладка Лавельсом в Бротболке (1843) опыта по изучению влияния на урожайность озимой пшеницы РК и магния.

Исследовательские программы классической агрономии. Однофакторный эксперимент и его познавательные возможности. Полевой однофакторный эксперимент как основной критерий истинности агрономических знаний. Разработка Теодором Райхардом теоретических и практических основ полевого эксперимента. Начало использование статистических методов оценки результатов.

Дальнейшая дифференциация научной агрономии. Селекция. Методы классической селекции. Промышленная селекция. Система институтов агрономической науки: исследовательские станции, университеты, факультеты кафедры. Системы передачи агрономических знаний: система агрономического образования, консультационные службы. Общественные организации по агрономии.

Успехи на базе микроскопии: фитомедицины – раскрытие биологии ржавчинных грибов (1853); описание Антоном де Бари (1861 и др. исследователями) причин болезней кукурузы, зерновых, картофеля; микробиологии: открытие Г. Гельригелем (1886) симбиоза бобовых с клубеньковыми бактериями.

Применение парижской зелени против колорадского жука (1885) как первые успехи и признаки рождения химических средств защиты растений. Бордосская жидкость (1885) как первый фунгицид (против мильдью винограда).

Отечественные работы по системам земледелия. Философско-теоретический базис работ Энгельгарда, А.В. Советова, А.С. Ермолова.

Критика минимального фактора по Либиху и открытие Э. Вольни (1877) и формулирование Либшером (Libscher) в 1895 закона оптимума.

Рождение генетики и успехи селекции. Открытие Г. Менделем (1860 ) и переоткрытие Де Фризом (1900) законов наследственности. Организация и методология селекционных исследований и успехи зарубежных (Свалевской) и отечественных) Шатиловской-1896, Петровской -1903) селекционных опытных станций.

Модульная единица 1.3 Исследовательские программы и успехи агрономии первой половины 20в.

Успехи и неуспехи классической агрономии в рамках редукционизма. Расцвет периода обоснования знания и пик борьбы с грубым эмпиризмом. Методологические основы исследовательской программы А.Г. Дояренко. Ведущие методы эмпирического познания в агрономии начала 20века. Успехи и развитие исследований на основе механистической познавательной модели в рамках линейной научной парадигмы. Митчерлих и первые эмпирические модели управления агрофизическими параметрами плодородия.

Открытие Фрицем Хабером (1919 реакция синтеза аммиака) как революционная предпосылка промышленного производства азотных удобрений. Роль Д.Н. Прянишникова в организации исследований, производства и пропаганды применения азотных удобрений.

Герман Родевальд и новый математический тренд в агрономии –моделирование продуктивности. Первое уравнение урожайности в форме математической модели ученика Родевальда – Митчерлиха. Формулирование В. Спиллманом (1921) закона « падения роста урожайности» и первые аналогичные Митчерлиху функциональные структурные модели уравнения на хлопчатнике.

Эпоха Р. Фишера. Разработка Фишером теории планирования экспериментов на основе дисперсионной модели. Первые модели и планы многофакторных экспериментов.

Эпоха Н.И. Вавилова. Закон гомологических рядов. Создание мировой коллекции растений и открытие 1930 ВИР.

Научно-теоретический и практический вклад в агрономию И.В. Мичурина.

1932 книга Peter –Boysen-jensen Фотопериодизм-математические модели.

Рождение биотехнологии. Р. Готре – метод культивирования тканей 1932).

Н. Вернадский и его влияние на агрономию.

Сессия ВАСХНИЛ 1948г. и отрицательный результат идеологизации науки.

Исследовательские программы второй половины 20 века. Развитие агрономии на основе технократической идеологии. Золотой век сравнительной экспериментальной агрономии. Развитие исследований на основе балансовой познавательной модели.

Многофакторные эксперименты и их статистическое и техническое обеспечение. Создание национальных и международных сетей стационарных полевых опытов. Унификация и специфика программ исследований многолетних и длительных полевых опытов. Новые подходы к разработке и испытанию гербицидов, синтетических регуляторов, гибридов. Новые методы генетики и селекции. Зеленая революция. Успехи и проблемы. Становление биотехнологии и создание генно-модифицированных растений.

Синтез гербицидов и фунгицидов. Гибридная селекция. Открытие фитогормонов – цитокининов (1955) и начало синтеза регуляторов роста растений. Интернациональные центры агрономических исследований.

От сравнительного к идентификационному эксперименту. Начало удаления агрономии от фактологии классического полевого эксперимента. Новый эффективный путь – от эксперимента к гипотезе. От гипотезы к математической модели. Моделирование продуктивности и показателей плодородия почвы в рамках нелинейной линейной научной парадигмы.

Разработка 1950 японскими ботаниками Masami, Mansi (1950) на основе работ Бузена теории и математических связей фотосинтеза - начало математического динамического моделирования продукционного процесса и систем возделывания.

Теория систем Берталанфи (1958) (холистически всеобъемлющее описание зависимости между компонентами систем) как база для нового тренда в агромоделировании – построение интегрированных моделей.

1960 модели фотосинтеза с изменением угла (Лумис и Вильямс) Первые модели обмена с массой, теплом, и засухи. Динам модель FECROS –первая модель фотосинтеза посева.

Эпоха де Витта и его Школы. Использование математического моделирования для логически взаимоувязанного оформления всех накопленных количественных знаний. Де Витт и функциональные модели (1965), Линденмайер и структурные модели (1968). Микроклиматические методы измерений и включение в модель (1971) описания микроклимата. Упрощение модели – и семейство моделей (WOFOS, MaCROS, INTERCOM, CERES –для зерновых, позволяющих выбор сорта, густоты посева, начальные свойства почвы). Построение кривых адаптации. Развитие системы моделей DSSAT(Decision Support System for Agricultural Tehnolgi Transfer). Создание (1980) математического аппарата Rubisco-Kinetiken и стохиометрика цикла фотосинтеза. Функционально-структурные модели роста : зерновых (1997); кукурузы (1998); яровая пшеницы (2006). Графические симуляционные модели.

Биотехнологическая революция 1975 и методы генной инженерии. Работы фирмы Монсанто по получению генно-модифицированных растений.

Возникшие трудности классической экспериментальной агрономии в сравнительном изучении объектов с высокой хаотичной и регулярной пространственной неоднородностью. Использование непараметрической статистики и геостатистики в сравнительных исследованиях и описании пространственно-неоднородных объектов. Попытки перехода от сравнительного к идентификационному эксперименту.

Компьютерная революция 1960-2000 годов и информатика как основа резкого повышения эффективности исследовательских программ в агрономии. Появление Интернет и его использование в передаче агрономических знаний. Создание точных технологий исследования проблем агрономии. Новые методы и средства закладки и проведения агротехнологических опытов: спутниковые системы, системы отбора проб, электронные карты и топоориентированные технологии возделывания и учета в экспериментах. Современное оборудование и машины для точных опытов и приборы для дистанционных и мониторинговых исследований. Экспресс-методы и приборы для определения показателей состояния растений и условий их произрастания. Новые концептуальные подходы инновационной деятельности в области научных исследований.

Пределы рационализма в изучении систем земледелия через исследование свойств ее отдельных элементов (редукционизм) и начало конца периода классической науки. Безуспешные попытки редукции к биогеохимическому –––––––круговороту систем земледелия. Нарастающий скепсис математического моделирования в связи с чрезмерной размерностью.

Усиление практики как критерия истинности знаний. Расширение исследований в производственных условиях. Появление «Фермерской науки». Новые агрономические познавательные модели. Обращение к энергетической оценке агротехнологий.

Конец 20 века. Становление неклассического естествознания и доминирующий стиль агрономического мышления конца 20 века. Конференция в Рио –де Жанейро (Декларация РИО (1992) и новая концепция устойчивого земледелия. Книга Х. И Д. Медоуз “За пределами роста” и требования к расширению экологических функций сельскохозяйственного производства.

Усиление холистических основ и расширение трансдисциплинарных исследований. Коэволюционные познавательные модели и экологизация исследований. Осознание реальной угрозы изменения климата и окружающей среды. Новая кризисная ситуация в агрономии. Время пересмотра принципов и создания новой системы теоретического (агроэкологического) знания. Давление социальной экологии (влияние производственной деятельности на состав и свойства среды) на агрономию. Выявление пределов устойчивого интенсивного развития земледелия на основе технократической идеологии. Критика идеологии техногенной интенсификации. Овладение целостным естественно-научным мировозрением. Критика предпосылок механицизма и возвращение к интегративным схемам познания.

Новый тренд систем биологических методов. Экологическое земледелие. Требования к качеству продуктов питания и приоритеты исследований. Частичный отказ от редукции и принятие многообразия теоретических конструктов в агрономии. Отказ от абсолютного обоснования знания и начало периода господства проверки на истинность. Отказ от догматических принципов севооборотов и обработки почвы в связи с логической увязкой с социально-экономическими законами. Первые попытки синтеза синтезированных агрономических наук. Борьба за достоверность экспериментального агрономического знания. Первые операциональные определения.

Начало 21 века.

Новые проблемы и возможности наук : генетика: резистентность к биотическим и толерантность к абиотическим стрессам (засоленности, температуре, засухе) электроника, микро и нанотехнологии. Новые продукты: функциональная пища, фитотерапия и новые задачи агрономии. Энергия и энергетические растения. Новые стандарты деятельности агрономии.

Предполагаемое будущее агрономии. Дальнейшее удаление агрономии от фактов полевого эксперимента. Компьютерные и виртуальные эксперименты и агрометаэкспериментология. Диатропическая познавательная модель как синтез предшествующих познавательных моделей.

Интегративный инструментарий (теория систем, моделирование) интегрирующие функции. Использование фрактального анализа для познания структур с дробной размерностью. Генетический уровень. Новые ландшафты и новые (интеллектуальные) продукционные системы.

МОДУЛЬ 2 Методы системных исследований в агрономии

Логические основы научной деятельности (на примере исследования объектов агрономии). Ключевые понятия, их обозначение и смысл. Примеры ошибочных определений. Ознакомление с логическими категориями и принципами правильного мышления. Индуктивные и дедуктивные заключения.

Философские (мировоззренческие) основы современной научной агрономии.

Понятие и методах и уровнях исследований. Теоретические и эмпирические методы исследований. Экспериментальный и теоретико-экспериментальный уровни в агрономических исследованиях.

Понятие исследований в статике и динамике. Общего и общецелостного, общего и отдельного. Соотношение детерминированного и вероятностного в агрономических познавательных системах.

Объект и предмет исследований. Требования и способы достижения адекватности статистических моделей и систем отбора проб объекту исследований. Модель частотного распределения как базовая характеристика для статистического описания объекта сравнительных исследований. Интерпретация эмпирических распределений. Примеры ассиметричных распределений с отрицательной областью доверительного интервала. Использование гамма-распределения для аппроксимации объектов с асимметрией.

Системы предварительного исследования как необходимый этап исследования объектов с повышенной пространственной неоднородностью. Априорная и апостеорная информация об объекте. Требования к предварительному этапу исследований. Примеры организации предварительных исследований по агрофизике, агрохимии и агрофитоценологии в условиях хаотично-нормализованной и направленно ориентированной неоднородности. Ознакомление с геостатистическими методами исследования и геоинформационными технологиями. Понятие о полувариограммах. Методы организации исследований на базе технологии GPS.

Методология сравнительных исследований. Объяснительные сравнительные исследования. Сравнительные исследования на частотном уровне. Сравнение развернутое и локальное. Понятие о самосравнении.

Методология агроэкономической и агроэкологической экспертизы исследовательских программ. Методы агроэкономического и агроэкологического исследования при экспертизе научных программ и оценке результатов исследований.

Исследовательские программы на основе моделирования. Моделирование и идентификационный эксперимент. Понятие о компьютерном экспериментировании. Потребности и способы согласования схем опытов при создании динамических моделей агроэкосистем.

Теория систем Берталанфи и описание зависимости между компонентами систем. Понятие о системном методе (подходе) исследований. Холизм как философская основа системного метода. Примеры решения агрономических проблем с использованием системного метода. Методы исследования в статике: по одному, множеству признаков. Исследования в разных масштабных пространственных уровнях.

Исследования в динамике: по одному, множеству признаков. Исследования в разных масштабных пространственных уровнях.

Сопряженные исследования. Описание сопряженности линейными и нелинейными регрессиями. Многомерные зависимости и их оценивание.

МОДУЛЬ 3 Современные проблемы в агрономии и основные направления поиска их решения

Модульная единица 3.1. Понятие о научной проблеме и обосновании методов ее решения. Современные научные проблемы земледелия. Гипотетико-дедуктивный метод исследований. Формулирование научной (рабочей) гипотезы исследования. Понятие плана и программы исследований. Структурные особенности планов магистерской диссертации. Планирование затрат на научное исследование. Методологические особенности расчета эффективности проведенных исследований.

Модульная единица 3.2. Основы теории и методологии научно-технического творчества. Понятие изобретения и оформление заявки на изобретение. Необходимость инновационно-ориентированного усиления научно-технического творчества в агрономии.

Нелинейная научная парадигма, ее концептуальное содержание и условия принятия. Разработка методов компьютерной верификации и возрастание роли компьютерного эксперимента в агрономических исследованиях. Комплексные исследовательские программы междисциплинарного характера и моделирование. Новые подходы и инструментальные средства к организации измерений. Использование роботов в экспериментальной работе. Нанотехнологии и приборы (технологическая компонента), политическая и социокультурная сферы организации исследований.

Новые проблемы в земледелии. Объяснительные возможности и границы применимости методология эволюционизма к современности. Опасность опоры на методологию эволюционизма при проектировании и прогнозировании эффективности и устойчивости систем земледелия в нестабильных политических и экономических условиях. Возможности решения проблем на основе философии нестабильности и нелинейного мышления.

Глобальные и локальные проблемы и их связь с эффективностью земледелия. Необходимость и методы трансформации исследовательских программ в связи с проблемой парникового эффекта и глобального потепления. Мультидисциплинарные исследования и возникновение транснациональных центров. Информационные системы и их требования к организации сбора и обработки данных агрономических экспериментов. Наукограды и их место в решении фундаментальных проблем земледелия.

Экологические исследования как результат коэволюционной стратегии– синтеза эволюционных и экологических идей. Адаптивно-ландшафтные системы земледелия – как концептуальный пример реализованной агроэкологической идеи.

Методологические принципы эффективного контроля за возможными негативными последствиями использования инновационных агротехнологий. Особенности и требования к научным методам при экспертизе технологий. Особенности агромониторинговых исследований.

Современные исследовательские программы по агрономии: севооборотам; технологиям возделывания культур, селекции и семеноводству.