КОНЦЕПЦИИ СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ КСЕ новая интегративная

КОНЦЕПЦИИ СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ

КСЕ – новая интегративная учебная дисциплина, введенная в Государственный образовательный стандарт РФ с 1995 г. • Концепция (лат. conceptio – восприятие, понимание): • система взглядов, то или иное понимание явлений, процессов; • совокупность наиболее существенных элементов теории или учения, базовый принцип понимания процессов и явлений окружающего мира; • единый определяющий замысел, ведущая мысль какого-либо произведения, научного труда.

ЕСТЕСТВОЗНАНИЕ • Естествознание – это система наук о Природе, одна из трех основных областей научного знания о Природе, Обществе и Мышлении. • Наука – способ отражения, описания и преобразования систем с целью прогнозирования их поведения в определенных условиях. • Объектом изучения естествознания является Природа – весь материальный, энергетический и информационный мир Вселенной. • Основу системы наук и Природе составляют физика, химия, биология. астрономия, география (и геология).

Развитие науки – овладение будущим Наука сегодня – не отрасль, а сфера, это целый взаимоувязанный мир. А потому не может быть исключений, ‒ развивать надо всё, и денег на это не жалеть…

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ • Естествознание ‒ наука о диалектическом единстве, взаимосвязи и изменчивости активных неживых и живых видов, а также форм существования природных объектов микро-, макро- и мегамира. • Активность – феноменологическое свойство системы, являющееся следствием ее внутренней неустойчивости. • Основные категории естествознания – хаос и порядок, простое и сложное, случайность и необходимость, устойчивость и неустойчивость. • Понятийный аппарат науки содержат термины: система, состояние, структура, симметрия, энтропия, информация, вероятность, распределение, организм, организация. • Основные процессы в естествознании – движение, развитие, эволюция, превращение, самоорганизация, рождение, рост, распад, гибель, игра, творчество.

ПРЕДМЕТ ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ • Предмет естествознания – факты и явления, которые воспринимаются нашими органами чувств. • Задача ученого – обобщить эти факты и создать теоретическую модель, включающую законы, управляющие явлениями природы. • Следует различать факты опыта, эмпирического обобщения и теории, которые формулируют законы науки. • Понятие «наука» буквально означает знание.

МЕТОД ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ • Понятие метод означает определенный путь достижения поставленной цели. • Термин методология определяется как совокупность используемых методов в той или иной области научного знания. • Методология – наука о методах вообще, независимо от конкретной области их применения. • Методология – учение о методах и принципах познания. • Методика обозначает некую последовательность выполняемых действий.

По предмету и методу познания можно выделить науки: • о Природе (естествознание); • Обществе (обществознание) и • Мышлении (логике). • Отдельную группу составляют философские, математические и технические науки.

Введение курса КСЕ преследует три цели: • раскрытие современной естественнонаучной картины мира; • формирование и развитие концептуального мышления; • синтез в системе знаний в единое целое гуманитарной и естественнонаучной культур.

ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНАЯ КАРТИНА МИРА • Естественнонаучная картина мира – это целостная система представлений об общих свойствах и закономерностях природы, которая возникает в результате анализа и синтеза основных естественнонаучных понятий и принципов, отражающих эти объективные закономерности и методологические установки. • Механическая картина мира (МКМ), Электромагнитная картина мира (ЭКМ), Квантовополевая картина мира (КПКМ) и Современная, эволюционная картина мира (СЭКМ).

КОНЦЕПТУАЛЬНОЕ МЫШЛЕНИЕ • В основе концептуального мышления лежат три концепции: 1) системного подхода; 2) эволюции; 3) самоорганизации. • Система – (от греч. целое) совокупность элементов или частей, образующих определенную целостность, в которой в результате взаимодействия элементов системы возникает новое свойство целого.

СИСТЕМНЫЙ ИЛИ СИНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ПОДХОД • Системный подход ориентирует исследователя (субъекта) на системный целостный охват изучаемых процессов и явлений в их взаимосвязи и взаимодействии с другими явлениями и тем самым ограждает его от односторонности и неполноты результатов. • Системный или синергетический подход ориентируется на исследование процессов изменения и развития.

КОНЦЕПЦИЯ ЭВОЛЮЦИИ • Концепция эволюции рассматривает одну из форм развития в Природе и Обществе: эволюцию ‒ непрерывное, постепенное количественное изменение, в отличие от революции – быстрого, коренного, качественного изменения – вносит в познание требование учета непрерывной изменяемости процессов, явлений как в предшествующем историческим развитии (в ретроспективе), так и на будущее (на перспективу).

КОНЦЕПЦИЯ САМООРГАНИЗАЦИИ • Концепция самоорганизации раскрывает внутренние механизмы эволюции. • Принцип самоорганизации позволяет изучать процессы возникновения и формирования новых, более сложно организованных систем, где хаос стал выступать созидательным началом, конструктивным и обязательным механизмом эволюции. • Именно поэтому современная картина мира включает естественнонаучное и гуманитарное знание.

ЧТО ТАКОЕ НАУКА В ЦЕЛОМ? • Наука – [лат. scientia, от scire, «знать» ] – это термин, используемый в самом широком смысле для обозначения обобщаемого и систематизируемого знания в любой области. • Наука – система научных знаний. • Наука – это знание, достигшее оптимальности по критериям обоснованности, достоверности, непротиворечивости, подтверждаемости и эффективности. • Развитие науки ‒ овладение будущим.

Современное понятие науки включает четыре ипостаси этого феномена: • воспроизводство новых знаний; • хранение, систематизацию и «уплотнение» имеющихся знаний; • передачу знаний грядущим поколениям; • актуализацию научных знаний в непосредственную производительную силу.

ЗАРОЖДЕНИЕ НАУКИ. АНТИЧНОСТЬ. • Зарождение науки в контексте всей культуры происходит в Древней Греции в VII─VI вв. до н. э. в форме научных программ. • Первая научная программа – математическая программа – сформулирована Пифагором Самосским (VI в. до н. э. ) и позднее развита в философии и физике – представляет собой набор умозрительных рассуждений о связи строения вещества с геометрическими фигурами. • Вторая научная программа античности – атомизм Демокрита (р. ок. 470 или 460 г. до н. э. ) – идея начала всего сущего в форме неделимых частиц – атомов и пустоты.

АНТИЧНОСТЬ, ВОЗРОЖДЕНИЕ, XVI – XVII вв. • Третья научная программа античности – программа Аристотеля (384 – 322 гг. до н. э. ) – систематизация накопленного научного знания ( «Органон» – трактат по логике). Аристотель предложил четыре причины бытия – формальную, материальную, действующую и целевую. В его «Метафизике» воссоздается мир как целостное, естественно возникшее образование, имеющее причины в самом себе. • Средневековая наука – схоластика. Вера и Разум. • В эпоху Возрождения Разум становится выше откровения. Гелиоцентризм и идея бесконечности Вселенной. Николай Коперник (1473 – 1543), Джордано Бруно (1548 – 1600), Галилео Галилей (1564 – 1642) – разработал динамику, ввел понятие физического закона и т. д. Исаак Ньютон (1643 – 1727): «Математические начала натуральной философии» – три закона движения и закон Всемирного тяготения.

НАУКА НОВОГО ВРЕМЕНИ (XIX–XX вв. ) • Весь XVIII в. в науке проходит под знаком динамики. Механистическое естествознание. • Эволюционные идеи в естествознании – И. Кант, Ж. Б. Ламарк, Ч. Р. Дарвин, М. Фарадей, Д. Менделеев, А. Бутлеров и др. • Крушение механистического естествознания: А. Беккерель, П. и М. Кюри, Д. Томсон, Д. Максвелл. • Современное развитие естествознания: Н. Бор, А. Эйнштейн, Э. Резерфорд, М. Планк, А. Фридман, В. Гейзенберг, Луи де Бройль, П. Дирак, И. Пригожин, Хакен и др. • Эволюция Природы: от простого к сложному, от низших форм жизни к высшим.

Естественнонаучная и гуманитарная части культуры как отражение двух типов мышления – аналитического и образного • Естественные науки – вместе с науками о человеке и обществе (гуманитарными науками), искусством, литературой, религией – являются составными частями общечеловеческой культуры. • Гуманитарная культура – гуманитарное знание о духовом мире человека и человеческом обществе. • Культура – [лат. cultura] – это совокупность материальных и духовных ценностей, созданных человеческим обществом и характеризующих определенный уровень развития общества.

ЭПОХА ИНФОРМАЦИОННОЙ ГЛОБАЛЬНОЙ ЦИВИЛИЗАЦИИ • В условиях перехода человечества в новую – информационную – эпоху интеграции естественнонаучных и гуманитарных культур – наука открывает возможность описания социальных, экономических и т. д. систем языком и понятиями, сложившимися в естествознании. • Наука вплотную подошла к рубежу, на котором станет реальностью фундаментальный уровень описания не только закрытых систем, но и всех происходящих в природе событий, включая жизнь.

ВСЕОБЩИЙ ХАРАКТЕР ЗАКОНОВ ПРИРОДЫ • Различные элементы материального мира образуют единую систему, и процессы, протекающие в ней, описываются едиными фундаментальными законами. • Мир един, в нем «все связано со всем» , нет каких-либо изолированных подсистем, в которых текла бы своя, абсолютно автономная «жизнь» . • Законы материального мира обладают единством на фундаментальном уровне.

«СТРЕЛА ВРЕМЕНИ» • В современном естествознании большую роль играет представление о непрерывном и однонаправленном изменении, происходящем в материальном мире, об эволюции Вселенной как целого. • «Стрела времени» – числовая ось, отражающая последовательность событий и этапов в развитии Вселенной, известных науке.

УНИВЕРСУМ • Все этапы, все состояния, закономерно сменяющие друга в ходе развития, связаны между собой общей эволюцией системы мироздания – УНИВЕРСУМА (как часто именуют Вселенную, желая подчеркнуть единство этой системы). • Вселенная развивается, эволюционирует как целое.

КОСМОЛОГИЧЕСКИЙ ПРИНЦИП • Физические процессы, происходящие в отдаленных друг от друга областях космоса, идентичны. • Взаимодействия и законы, их описывающие, оказываются универсальными. • Ближний космос, включающий нашу Галактику, является типичным образцом Вселенной в целом.

МЕТОДОЛОГИЯ СОВРМЕННОГО ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ • Современная наука держится на определенной методологии – совокупности используемых методов и учении о методе • Каждая наука имеет не только свой особый предмет исследования, но и специфический метод, имманентный (внутренне присущий) предмету. • Единство предмета и метода обосновал немецкий философ ГЕГЕЛЬ Георг Вильгельм Фридрих (1770 – 1831).

ЧУВСТВЕННЫЕ ФОРМЫ ПОЗНАНИЯ • Ощущение – это простейшие чувственные образы, отражения, копии или своего рода фотографии отдельных свойств предметов. • Восприятие – целостный образ, отражающий непосредственно воздействующие на органы чувств предметы, их свойства и отношения. • Представление – это образы тех процессов, которые когда-то воздействовали на органы чувств человека, и при отсутствии объектов восстанавливаются по сохранившимся в мозгу следам.

ПАМЯТЬ • Память – способность мозга запечатлевать, сохранять воздействие или сигналы внешней среды и в нужный момент воспроизводить их. • Процессы ощущения и восприятия – начало возникновения сознательного отражения. • Память закрепляет и сохраняет во времени полученную информацию. Так возникает представление. • Представление – психическое явление – субъективное явление – промежуточная ступень при переходе от ощущения к мысли. • Мышление – высшая ступень познания, процесс отражения объективной реальности.

МЫШЛЕНИЕ – РАЦИОНАЛЬНОЕ ПОЗНАНИЕ • Мышление – целенаправленное, опосредованное и обобщенное отражение в мозгу человека существенных свойств, причинных отношений и закономерных связей вещей. • Понятие – это мысль, в которой отражаются общие и существенные свойства объектов и явлений. • Суждение – форма мысли, в которой посредством связи понятий утверждается (или отрицается) что-либо и чемлибо. • Умозаключение – форма рассуждения, в ходе которого из одного или нескольких суждений, называемых предпосылками или посылками, выводится новое суждение (заключение или следствие), логически непосредственно вытекающее из посылок. • Именно на таком опосредованном познании основана вся наука.

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ МЫШЛЕНИЕ • Главная задача теоретического мышления – привести полученные данные в стройную систему и создать из них научную картину мира, лишенную логических противоречий. • Гипотеза – предположение, исходящее из рады фактов и допускающее существование объекта, его свойств, определенных отношений. • Теория – система обобщенного знания, объяснения тех или иных сторон окружающего мира.

РАЗЛИЧИЯ МЕЖДУ МЕТОДОЛОГИЯМИ ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНОГО И ГУМАНИТАРНОГО ПОЗНАНИЯ • В методологии естественных наук обычно не учитывается индивидуальность предмета. • В гуманитарно-научном методе заключается постоянное взаимодействие переживания и понятия. • В современной науке намечается тенденция к сближению естественнонаучной и гуманитарной методологии, но принципиальные различия пока остаются.

СУЩНОСТЬ НАУЧНОГО МЕТОДА • Научный метод позволяет добывать такие знания о явлениях, которые можно проверить, сохранить и передать другому. • Наука оперирует только такими явлениями, которые повторяются. • Основная задача науки – отыскать законы, согласно которым эти явления протекают. • Закон – это устойчивая, повторяющаяся связь явлений.

НАУЧНЫЙ МЕТОД • Научный метод – это способ организации средств познания (приборов, инструментов, приемов, предметных и теоретических операций и др. ) для достижения научной истины. • Истина – характеристика содержания знаний, соответствующих объективной действительности. • Научный метод подразделяется на методы, используемые на каждом уровне исследования. • Выделяются эмпирические и теоретические методы.

ЭМПИРИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ: • Наблюдение – целенаправленное восприятие явлений объективной действительности. • Описание – фиксация средствами естественного или искусственного языка сведений об объектах. • Измерение – сравнение объектов по каким-либо сходным свойствам или сторонам. • Эксперимент – наблюдение в специально создаваемых и контролируемых условиях, что позволяет восстановить ход явления при повторении условий.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ: • Формализация – построение абстрактноматематических моделей, раскрывающих сущность раскрываемых процессов действительности. • Аксиоматизация – построение теорий на основе аксиом (утверждений, не требующих доказательства истинности). • Гипотетико-дедуктивный метод – создание системы дедуктивно связанных между собой гипотез, из которых выводятся утверждения об эмпирических фактах.

РЕНЕ ДЕКАРТ (1596 – 1650): ПРАВИЛА НАУЧНОГО ПОЗНАНИЯ • ничего не принимать за истинное, что не представляется ясным и отчетливым; • трудные вопросы делить на несколько частей, сколько нужно для их разрешения; начинать исследование с самых простых и удобных для познания вещей и восходить постепенно в познанию трудных и сложных; • останавливаться на всех подробностях, на все обращать внимание, чтобы быть уверенным, что ничего не упущено.

ИСТИНА – ПРЕДМЕТ ПОЗННИЯ • Что означает открыть естественнонаучную истину в современном понимании? – установить причинно-следственную связь явлений и свойств объектов природы; – подтвердить экспериментом, опытом истинность полученных теоретических утверждений; – определить относительность естественнонаучных знаний.

ПРИЧИННО–СЛЕДСТВЕННАЯ СВЯЗЬ: ПРИЧИНА – ОБЪЕКТ – СЛЕДСТВИЕ • Количественное описание такой связи – основа научной теории, которая характеризуется четкой логической структурой и состоит из набора аксиом и теорем со всеми возможными выводами. • По такой схеме строится любая математическая теория. При этом создается специальный научный язык, терминология, система научных понятий, имеющая однозначный смысл и связанная между собой строгими законами логики. • Так достигается математическая истина.

ДОСТОВЕРНОСТЬ НАУЧНЫХ ЗНАНИЙ • Научная продукция на своем пути к истине преисполнена ошибочными результатами. • Для проверки качества научной продукции производится ее контроль: экспертиза, рецензирование и оппонирование. • Внутренние механизмы самоочищения: интересные, полезные и важные результаты многократно повторяются. • Приближение к научной истине – сложный и трудоемкий процесс, требующий усилий многих ученых в течение длительного времени.

ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНАЯ ИСТИНА • Естественнонаучная истина принципиально отличается от математической истины. • Для объяснения наблюдаемых явлений или свойств теоретические утверждения или выдвинутые гипотезы нужно подтвердить экспериментом, опытом и связать их с «действительным ходом вещей» . • Завершающая стадия естественнонаучного познания – устанавливаются границы истинности полученных экспериментальных результатов или границы применимости законов, теорий или отдельных научных утверждений.

ТРИ ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНОГО ПОЗНАНИЯ: 1) в основе естественнонаучного познания лежит причинно-следственная связь; 2) истинность естественнонаучных знаний подтверждается экспериментом; 3) любое естественнонаучное знание относительно. • Научная теория и эксперимент или в обобщенном представлении, наука и практика – вот два кита, на которых держится ветвистое дерево познания.

ТРИ СТАДИИ ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНОГО ПОЗНАНИЯ • Первая стадия: устанавливается причинно-следственная связь в соответствии с принципом причинности. В современном понимании причинность означает связь между отдельными состояниями видов и форм материи в процессе ее движения и развития. • Вторая стадия: проведение эксперимента и опыта. Критерий естественнонаучной истины – эксперимент, опыт. • Любые естественнонаучные знания (понятия, идеи, концепции, модели, теории, экспериментальные результаты и т. п. ) ограничены и относительны. ) • Третья стадия: установление границ соответствия или интервала адекватности.

МЕТОДЫ НАУЧНОГО ПОЗНАНИЯ • Понятие метод в научной терминологии является центральным и обозначает определенный путь достижения поставленной цели. • Метод (греч. – путь) – совокупность определенных правил, приемов, норм познания и действия. • Всеобщие методы. Общенаучные методы. Конкретные научные методы. Методы эмпирического и теоретического исследования.

ВАЖНЕЙШИЕ ДОСТИЖЕНИЯ СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ: • • • Высокотемпературная проводимость. Энергосберегающие технологии. Химические лазеры. Атомный лазер. Молекулярные пучки. Нанотехнологии – технологии атомных размеров. • Геном человека. • И многое, многое другое.

СМЕНА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ПАРАДИГМ ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ • Парадигма (гр. paradigma – пример, образец) обозначает некую общепринятую и достаточно устойчивую организацию научного знания, исторически сложившуюся и действующую в течение длительного периода времени в качестве трафарета проведения подавляющего большинства научных исследований на определенном этапе развития общества.

ПАРАДИГМА НАУЧНОГО ЗНАНИЯ – НАУЧНАЯ КАРТИНА МИРА • Естественнонаучная картина мира – упорядоченная целостность систематизированных знаний о Вселенной и человеке, формирующаяся на базе фундаментальных открытий и достижений, прежде всего естествознания (астрономии, физики, химии, биологии и др. ). • Любая парадигма представляет собой весьма устойчивую, крайне инерционную и активно противодействующую попыткам её изменения систему научных взглядов в общественном сознании.

ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНАЯ РЕВОЛЮЦИЯ • Замена одной парадигмы на другую, связанная с коренной ломкой устоявшихся научных представлений и всей естественнонаучной картины мира, в целом происходит в науке достаточно редко, характеризуясь, как естественнонаучная революция. • В истории естествознания обычно выделяют три такого рода научных революции, определивших основные направления развития науки. и три основных этапа развития всей науки.

ТРИ ОСНОВНЫХ ЭТАПА РАЗВИТИЯ ВСЕЙ НАУКИ: • Первая из них относится к VI–IV вв. до н. э. и связана с формированием основ научного знания, принципов науки в целом, а также с созданием теории геоцентризма • Вторая естественнонаучная революция относится к XVI–XVII вв. и характеризуется переходом к теории гелиоцентризма, внедрением в науку экспериментального метода, а также построением классической теории механики. • Третья естественнонаучная революция относится к концу XIX – началу ХХ вв. и связана с формированием специальной и общей теории относительности, а также с открытием основных принципов квантовой механики.

ДИНАМИКА НАУКИ, ПРЕДСТАВЛЕННАЯ Т. С. КУНОМ (1922 – 1996) Старая парадигма → нормальная стадия развития науки → революция в науке → новая парадигма.

РАЗНООБРАЗИЕ ОБЪЕКТОВ МАТЕРИАЛЬНОГО МИРА. СТРУКТУРНЫЕ УРОВНИ МАТЕРИИ • Структурные уровни материи – на каждом из таких уровней собраны материальные объекты (и явления с их участием), близкие по своим фундаментальным свойствам, по сложности и по внешним проявлениям. • Структурирование материи делает процесс познания природы более простым. • Всю совокупность природных объектов можно условно представить тремя областями: микро-, макро и мегамир.

ФУНДАМЕНТАЛЬНОЕ ЕДИНСТВО МАТЕРИАЛЬНОГО МИРА • Все, что окружает человека, есть материя в самых разных формах его проявления. • Совокупность проявлений материи образует единую систему – Вселенную. • Вселенная состоит из огромного числа подобных другу систем. • В глобальном масштабе структура Вселенной есть совокупность галактик, а ее микроструктура – совокупность элементарных частиц и атомов. • В недрах материи Вселенная представляет собой набор квантовых полей. • Галактики имеют сходную между собой структуру, составной частью которых являются звезды; многие из них похожи на наше Солнце. • «Земной» атом неотличим от атома в любой другой части Вселенной.

МАТЕРИЯ И ДВИЖЕНИЕ • Материя – это все то, что прямо или косвенно действует на органы чувств человека и другие объекты. • Движение материи – любые изменения, происходящие с материальными объектами в результате из взаимодействия.

ВИДЫ МАТЕРИИ: ВЕЩЕСТВО, ФИЗИЧЕСКОЕ ПОЛЕ, ФИЗИЧЕСКИЙ ВАКУУМ • Вещество – основной вид материи, обладающий массой покоя. • Физическое поле – особый вид материи, обеспечивающий физическое взаимодействие материальных объектов и их систем. • Физический вакуум – низшее энергетическое состояние квантового поля.

ПРОСТРАНСТВО И ВРЕМЯ • Пространство – объективная реальность, форма существования материи, характеризующая её протяженность и объем; сосуществование и взаимодействие материальных объектов и процессов; совокупность отношений координации и расположения объектов друг относительно друга. • Время выражает порядок смены физических состояний и является объективной характеристикой любого процесса или явления.