Структура современного естествознания

Требования к уровню освоения содержания дисциплины.

Согласно Государственному образовательному стандарту в результате изучения дисциплины КСЕ студенты должны приобрести знания:

о методологии науки;

о научных концепциях, общепринятых в современной науке;

об истории основных естественнонаучных открытий и новейших открытиях в этой отрасли науки;

об использовании естественнонаучных достижений в современной технике и технологии;

о фундаментальном единстве всех естественных наук и роли естествознания в современной культуре.

В ходе изучения дисциплины КСЕ у студента должны быть сформированы умения использовать:

фундаментальные понятия, законы и модели классической и современной науки для интерпретации явлений природы в различных масштабах;

методы теоретического и экспериментального исследований;

методы оценки достоверности результатов и точности измерений;

приемы оценки численных порядков величин, характерных для естествознания.

Для освоения дисциплины КСЕ будет прочитано 17 лекций и проведено 17 практических занятий. Кроме этого будут проведены аудиторные и домашние контрольные работы, а по ряду тем выполнены рефераты и проведено тестирование.

Принцип формирования рейтинговой оценки. Он традиционен.

Для оценки аудиторной и самостоятельной работы студентов в семестре установлены три контрольных срока. Они объявлены деканатом.

Общее количество баллов, которые может набрать студент – 100 баллов.

Посещение лекций и практических занятий – 34 балла. Отсутствие на лекции или практическом занятии – минус 2 балла. Каждая контрольная работа и тест будут иметь свое количество баллов, которые определяет преподаватель.

Для допуска до экзамена или дифференцированного зачета студент должен в семестре набрать не менее 50 баллов. Студенты, набравшие более 60 баллов и выполнившие все необходимые контрольные работы, и сдавшие тесты на положительные оценки могут рассчитывать на оценку автоматом. При этом устанавливается следующее соотношение между баллами и оценками: более 86 баллов – отлично (86 баллов пограничное количество баллов – оценка на усмотрение преподавателя); 71 – 85 баллов – хорошо; 60-70 баллов – удовлетворительно.

На первой лекции предполагается дать определение терминов (глоссарий), а затем расшифровывать эти понятия. Начнем с естествознания.

Естествознание – система наук о природе, включающая естественную, техногенную и информационную среду. При этом созданная в ходе развития цивилизации среда называется техногенной.

Возникло понятие «наука». Наука – составляющая культуры, система знаний, сформированная на рациональной методологической основе.

Основу структуры современного естествознания составляют пять естественнонаучных отраслей, изучающих природу на качественно различных уровнях ее организации. Отрасль представляет собой систему наук – фундаментальных и прикладных, исследующих определенные формы движения материи. При этом фундаментальные науки имеют основной целью получение знаний, а прикладные – возможности применения знаний.

Под формой движения подразумевается специфический способ существования материального объекта – субстрата (носителя) этой формы. Каждая форма охватывает достаточно широкую область явлений, которые обладают качественным единством и подчиняются общим законам.

Первый самый низкий уровень организации природы – физические системы, т.е. физические объекты разного масштаба от элементарных частиц до Вселенной. Они являются субстратами физической формы движения материи. Отрасль, изучающая материю на этом уровне, – физика. В нее входят фундаментальные (механика, квантовая механика, термодинамика, электродинамика, оптика, кристаллофизика, астрофизика, космология и др.) и прикладные (прикладная механика, электротехника, теплотехника, гидравлика, астронавтика и др.) науки.

Второй уровень организации – химические системы, т.е. системы молекул разной сложности (от простых неорганических соединений до сложнейших по составу и структуре органических полимеров и биополимеров). На этом уровне реализуется химическая форма движения материи. Соответствующая отрасль наук – химия. Она также включает фундаментальные (неорганическая, органическая химия и др.) и прикладные (аналитическая, коллоидная химия и др.) науки. Кроме этого, имеются науки, объединяющие физические и химические формы движения материи (физическая химия, химическая физика и др.).

Третий уровень – геологические системы, планета Земля. Форма движения – геологическая. Отрасль наук – геология. Здесь также имеют место фундаментальные науки (тектоника, геодинамика) и прикладные (геокриология, разведка месторождений полезных ископаемых и др.).

Четвертый уровень – живые биологические системы. Форма движения – биологическая. Отрасль наук – биология. Примеры фундаментальных наук в этой отрасли – ботаника, зоология, анатомия, цитология, физиология; прикладные – медицинская биология, ветеринария и др. Имеются смежные науки: биофизика, биохимия, рудная микробиология и др.

Пятый уровень – разумные или психологические системы, организация высшей нервной деятельности. Форма движения материи – психологическая. Отрасль естествознания – психология. Это молодая отрасль, формирование которой началось в конце XIХ века.

Вне сферы естественнонаучных отраслей находится самый высокий уровень организации – социальный. Ему соответствует социальная форма движения материи. Она реализуется в социальных системах, включающих в себя не только собственно общество, но и геобиологическую среду, в которой оно развивается. Следовательно, граница между естественнонаучной и социальной гуманитарной научной сферой условна. Поэтому естествознание открытая система, связанная с другой открытой системой – гуманитарными науками (социологией, историей, теоретической экономикой и др.).

Отрасли естествознания связаны разветвленной сетью смежных наук: фундаментальных (физхимия, биофизика, биохимия. Геофизика, геохимия, биогеохимия и др.) и прикладных (почвоведение, агрономия, материаловедение и др.).

Все науки, входящие в естествознание, излагаются на «языках науки», которые также являются отраслями наук: логика, математика, информатика.

В настоящее время формируются науки, изучающие системы и системность на любом уровне организации природы, при любой форме движения материи – от физической до социальной. Это кибернетика, термодинамика сильно неравновесных систем, синергетика. Синергетика – наука о сложных самоорганизующихся системах, например, экосистема, геотехническая система и т.д.