Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Технологический институт сервиса (филиал)

федерального государственного бюджетного образовательного учреждения

высшего образования

«Донской государственный технический университет»

в г. Ставрополе Ставропольского края

(ТИС (филиал) ДГТУ)

Естественно научные основы сервиса

Рабочая тетрадь для практических занятий

для бакалавров направлений 43.03.01 «Сервис»

ФИО студента: Саматоев И.С.

2024



ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ 1

Естественнонаучная и гуманитарная культуры(анализ)

Цель занятия заключается в формировании компетенций в соответствии с рабочей программой

Вопросы

1. Какие ресурсы могут быть использованы при создании сервисного продукта? Приведите примеры.

Ресурсы -- это исходные данные для производственного процесса предприятия, такие как финансы, оборудование, умения индивидуальных сотрудников, патенты и талантливые менеджеры. Ресурсы могут быть разделены на три категории: физический капитал, людской капитал и организационный капитал. С экономической точки зрения ресурсы -- денежные средства, запасы, имущество, кадры, компетенции и другие возможности осуществления бизнес -- деятельности.

2. Какую роль играет дисциплина «Естественнонаучные основы сервиса» в профессиональной подготовке специалиста сервиса?

Целью изучения дисциплины является теоретическое освоение обучающимися основных всеобщих методов познания, основ теории моделей, получение представления о моделировании как особом способе познания, применяемом в решении профессиональных задач и научно-исследовательской деятельности, выработка комплекса знаний и умений, необходимых для решения задач, связанных с будущей профессиональной деятельностью.

3.Предмет и задачи естествознания. Какие науки можно отнести к естественным?

Задачей естествознания является познание объективных законов природы и содействие их практическому использованию в интересах человека. Естественнонаучное знание создается в результате обобщения наблюдений, получаемых и накапливаемых в процессе практической деятельности людей, и само является теоретической основой их деятельности.

Естествознание - это ряд наук от природе, природных явлениях, вселенной и её законах. Основные предметы, которые можно отнести к естествознанию, это биология, химия, физика, география, астрономия, геология. Астрономия Биология Биофизика Биохимия Генетика География Геология Радиобиология Радиохимия Физическая химия Химия Психология. Включает в себя биологию, химию, физику.

4. Охарактеризуйте понятия фундаментальные и прикладные науки. Приведите примеры.

Прикладными обычно считают проблемы, которые ставятся перед учеными практикой, извне науки. Соответственно прикладные науки нацелены на получение знания, нужного для решения практических задач.

Проблемы, возникающие внутри самой науки, называются фундаментальными. Соответственно фундаментальными принято считать науки, направленные на получение знания о мире как таковом. Именно фундаментальные науки связаны с решением мировых загадок.

К фундаментальным наукам относятся: математические, естественные (астрономия, физика, химия, биология, антропология и др.), социальные (экономика, социология, политология, право и др.) и гуманитарные науки (филология, психология, философия, культурология и др.).

К прикладным наукам относятся технические науки, агрономия, медицина, педагогика и др.

5. Дайте определение понятию «технология». Приведите примеры.

В широком смысле технология -- это совокупность приёмов и способов получения, обработки или переработки сырья, материалов, полуфабрикатов или изделий, осуществляемых в процессе производства продукции.

В узком смысле технология -- это комплекс организационных мер, операций и приёмов, направленных на изготовление, обслуживание, ремонт и/или эксплуатацию изделия с номинальным качеством и оптимальными затратами.

Понятие «технология» обычно рассматривается в связи с конкретной отраслью производства.

Различают технологии:

· машиностроительные,

· информационные,

· телекоммуникационные,

· инновационные,

· социальные,

· педагогические,

· строительные,

· химические и другие.

6. Перечислите общенаучные методы исследования. Охарактеризуйте каждый из этих методов.

Общенаучными методами исследования являются:

1. Анализ -- метод, основанный на разделении изучаемого объекта на составные части с целью их изучения.

2. Синтез -- противоположный анализу метод, заключающийся в объединении ранее выделенных составных частей в единое целое.

3. Дедукция -- метод, основанный на переходе от общего знания к частному.

4. Индукция -- метод, основанный на переходе от частного знания к общему.

5. Аналогия -- метод, с помощью которого на основе сходства объектов по некоторым признакам, свойствам и отношениям выдвигается гипотеза об их сходстве и в других отношениях.

6. Моделирование -- метод, с помощью которого характеристики исследуемого объекта воспроизводятся на другой, специально созданной модели.

7. Абстрагирование -- метод мысленного выделения отдельных признаков, свойств и отношений конкретного предмета или явления и одновременное отвлечение от других свойств, признаков и отношений, которые ученый считает несущественными.

8. Идеализация -- метод, с помощью которого учёный мысленно создает абстрактные объекты, не существующие в действительности.

7. Перечислите эмпирические методы научного познания. Охарактеризуйте каждый из этих методов.

Эмпирические методы научного познания направлены на выявление объективных фактов, как правило, со стороны их очевидных связей.

К таким методам относятся:

1. Наблюдение. Исследователь изучает объект в его естественной среде без влияния на происходящие процессы.

2. Измерение. Исследователь получает численные характеристики объекта и сравнивает его свойства с образцовыми значениями.

3. Эксперимент. Исследователь намеренно создаёт особые условия и далее изучает объект, который помещает в них.

4. Классификация. Исследователь объединяет изучаемые объекты в группы по одинаковым свойствам.

5. Систематизация. Исследователь объединяет накопленные знания в систему, в которой обозначены взаимосвязи и закономерности.

6. Описание. Исследователь фиксирует сведения об объектах и данные наблюдения с помощью естественного или искусственного языка.

7. Сравнение. Исследователь сопоставляет свойства объекта, который изучает, со свойствами других объектов.

8. Перечислите теоретические методы научного познания. Охарактеризуйте каждый из этих методов.

Основные теоретические методы научного исследования:

1. Индукция -- движение мысли от частного к общему. Зная отдельные факты, можно прийти к закону, лежащему в их основе. Полученные сведения, как правило, носят вероятностный характер.

2. Дедукция -- частное вытекает из общего. Эта цепочка умозаключений логична, её звенья приводят к неопровержимому выводу.

3. Аксиоматический метод. В начале процесса задаётся набор базовых положений, которые не требуют доказательств и принимаются за явные.

4. Анализ. Мысленное разложение предмета на части, которые его составляют.

5. Синтез. Объединение умозаключений, полученных в ходе предыдущего метода исследования, в единое целое.

9. Опишите процесс научного познания.

Процесс научного познания проходит следующие основные этапы:

1. Постановка проблемы. Учёный осознаёт, что есть некая ещё нерешённая или непознанная ситуация, и предпринимает действия для её решения.

2. Выдвижение гипотезы. На основе полученных фактов учёный формулирует предположения, затем их проверяет и перепроверяет.

3. Формулирование теории. Проверенные факты связываются в логичную систему.

4. Выявление законов. Научный закон -- это знание о наиболее общих, существенных явлениях и связях, существующих в природе или обществе.

10. Каким, по вашему мнению, должно быть образование: «всё знать, всё уметь», «немного обо всём и всё по узкой специальности», «знать только то, что приносит доход»?

Всё знать, всё уметь

Задание 1. Укажите отличия естествознания от иных форм мировоззрения, используя понятия, приведенные ниже таблицы.



	Религия	Философия	Естествознание
Объект познания	Сверхъестественный мир	Общие закономерности бытия	Эмпирическая природа
Отношение к разуму	Догматическое, некритическое, нерациональное неэмпирическое	Систематическое, самокритичное, рациональное, неэмпирическое	Систематическое, самокритичное, рациональное, эмпирическое;
Объективность	Корпоративное	Субъективное	Объективное
Причинно-следственная зависимость	Вера в существование независимой первопричины, которой является Бог;	Непрерывность причинной цепи, каждый член которой является и причиной и следствием. Причина - это «компонента» явления, следствие - его «результирующая»;	При действии причины следствие происходит в будущем. Причина - это событие, которое вызывает изучаемое и обязательно ему предшествует
Цель	Спасение души	Объяснение мира	Изменение мира
Ценности	Имеет четкую ценностную структуру	Ценности спекулятивны	Нейтрально к ценностям

Задание 2. Охарактеризуйте объект, методы исследования, признаки, функции, ценности, идеологию гуманитарных и естественных наук, используя понятия, приведенные ниже таблицы. Приведите примеры гуманитарных и естественных наук.

Основания	Гуманитарные науки	Естественные науки
Объект	Общественное сознание - идеальный, изменчивый объект;	Физическая природа - материальный, устойчивый объект
Методы	Истолкование, понимание	Объяснение, доказательство
Признаки	Историчность, субъективность	Математичность, объективность, однозначность и строгость языка
Функции	Нейтральны	Нагружены
Ценности	Существенны	Малозаметны
Идеология	Логический слой оснований	Теоретический слой оснований Эмпирический слой оснований
Примеры	Психология Философия Этнография Лингвистика и т.п.	Математика Физика Химия Биология и т.п.



ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ 2

Роль практики в развитии естествознания (анализ практической ситуации)

Цель занятия заключается в формировании компетенций в соответствии с рабочей программой

Задание:

Изобразите причины, от которых зависит развитие науки в виде схемы.

Дайте оценку роли практики в развитии естествознания. Приведите примеры (не менее 5).

Роль практики в развитии естествознания велика.

Вот несколько примеров, когда практические потребности привели к развитию той или иной области естествознания:

1. Необходимость руководить земледелием, определять время начала земледельческих работ, потребности мореплавания, связанные с ориентацией ночью в длительных морских путешествиях, требовали измерения времени. Это способствовало развитию астрономии.

2. Строительство жилищ ставило перед геометрией практические задачи.

3. Человека и животных одолевали различные болезни, с которыми нужно было бороться. Это положило начало развитию медицины и ветеринарии.

4. Для развития ремесел требовалась наука, которая исследовала бы свойства тел и формы проявления сил природы. Практические потребности стимулировали возникновение и развитие физики.

5. Техника производства часов требовала развития теории равномерного движения. Решение проблемы колебаний маятника было найдено X. Гюйгенсом и положило начало развитию теории колебаний.

В чем находит выражение относительная самостоятельность в развитии науки. Приведите пример.

Относительная самостоятельность развития естествознания проявляется в том, что сам процесс познания совершается от явлений -- к сущности и от менее глубокой сущности -- к более глубокой.

В науке одни научные идеи вытекают из других. Так, например, раз физики начали“ ковыряться” в атомном ядре, это непременно привело бы к созданию атомной бомбы, что и наблюдалось в действительности

В чем находит выражение преемственность в развитии идей и принципов естествознания. Приведите пример.

Помимо относительной самостоятельности развития науки существует проблема преемственности научных знаний. Наука -- продукт деятельности многих поколений людей, она отражает преемственность в развитии

материальной культуры. При этом содержание прежних знаний о природе получает дальнейшее развитие и обобщение.

Так, например, одно из основных положений молекулярно-кинетической теории во времена М. Ломоносова гласило: «Все вещества состоят из молекул и атомов». В дальнейшем ученые установили, что молекулы и атомы, в свою очередь, состоят из более мелких элементарных частиц и этот процесс деления все больше углубляется. То есть открытые в конце XIX -- начале XX в. такие составные части атома, как электрон, протон, нейтрон, многими физиками рассматривались как абсолютно простые бесструктурные точечные образования, но дальнейшее развитие физики показало чрезвычайную сложность элементарных частиц.

Пути взаимодействия естественных наук. Приведите примеры (не менее 2).

Вот несколько примеров взаимодействия биологии с другими науками:

1. Медицина. Исследования в биологии помогают в разработке новых лекарств и методов лечения.

2. Химия. Изучение биохимических процессов в живых организмах и использование биохимических реакций в производстве лекарств и биотехнологических продуктов.

3. Физика. Изучение механизмов движения молекул и клеток, а также исследование биофизических свойств биологических материалов.

4. Информатика. Обработка и анализ большого объёма данных, полученных в биологических исследованиях, а также разработка биоинформатических методов и инструментов для изучения живых организмов.

5. География. Изучение биоразнообразия и его взаимосвязи с географическими факторами, а также исследование воздействия человека на биосферу.

В чем проявляются процессы дифференциации естественных наук. Приведите пример.

Дифференциация науки -- это процесс выделения отдельных частей из единого целого, разделения на различающиеся элементы.

Дифференциация науки проявилась в выделении отдельных научных дисциплин со своим предметом изучения и особыми методами. В первую очередь начали оформляться естественные и точные науки, затем в XIX веке выделились социальные и гуманитарные.

В каждой науке находилось всё больше различных объектов исследования, появлялись новые отрасли. Дифференциация помогла углубить знания об отдельных объектах, усложнить систему научного знания.

В чем проявляются процессы интеграции естественных наук. Приведите пример.

Процессы интеграции естественных наук проявляются в следующем:

1. Повышение уровня знаний учащихся по предмету. Это происходит за счёт многогранной интерпретации понятий и закономерностей с использованием сведений интегрируемых наук.

2. Изменение уровня интеллектуальной деятельности. Учебный материал рассматривается с позиции ведущих идей, устанавливаются естественные взаимосвязи между изучаемыми проблемами.

3. Рост познавательного интереса учащихся. Он проявляется в желании активно и самостоятельно работать на уроке и во внеурочное время.

4. Включение учащихся в творческую деятельность. Результатом могут быть собственные стихотворения, фотографии, опыты, которые отражают личностное отношение к тем или иным явлениям и процессам.

В чем заключается социальной функции естествознания. Приведите пример.

Естественные науки играют огромную роль в развитии современного общества. Например, физические концепции и принципы лежат в основе современной естественнонаучной картины мира и оказывают влияние на все стороны человеческой жизни: промышленность, культуру, политику.

Знание и понимание современных теорий и концепций естествознания формирует адекватное отношение к окружающему миру, научный метод мышления.

В чем заключается социальная ответственность ученого. Приведите пример.

Социальная ответственность учёного заключается в том, что процесс реализации общественного долга подразумевает учёт интересов не только организаций, которые принимают решения, но и интересов социальных групп, а также социума в целом.

Вот некоторые примеры проявления социальной ответственности учёного:

1. Максимально широкое и гласное компетентное обсуждение конкретных технических и научных направлений.

2. Стремление предвидеть и своевременно и доступно оповестить общественность о нежелательных последствиях проведённых исследований, а также о возможности их ликвидации или частичной минимизации.



ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ 3

Панорама и тенденции развития естествознания. Фундаментальные физические законы (анализ практической ситуации)

Цель занятия заключается в формировании компетенций в соответствии с рабочей программой

Вариант 5

1. Идеи атомистического материализма в учениях Левкиппа.

Левкипп (V-IV века до н. э.) -- представитель античной философии, создатель атомистического материализма.

Основные идеи:

1. Мир состоит из атомов и пустоты.

2. Атомы являются причиной вещей.

3. Вещи возникают и разрушаются в результате соединения и разъединения атомов.

4. Атомы наполнены изнутри, они представляют собой концентрированную материю.

5. Главный атрибут атомов -- это движение.

6. Пустота необходима для существования движения.

Атомы представлялись Левкиппу как мельчайшие, неизменные, вечные и неделимые частицы сущего, число которых бесконечно. Однако будучи однородными атомы различны между собой: они отличаются по форме, протяжённости, массе и своим свойствам, которые во многом определяются характером пустоты, окружающей их. Движение является внутренним свойством атомов и не нуждается в каких-либо внешних воздействиях или силах для своего осуществления.

Мир, согласно воззрениям Левкиппа, возник благодаря движению атомов в пустоте. Сталкиваясь между собой и притягиваясь, атомы стали образовывать вихри, каждый из которых стал собственным, отдельным миром.

2. Суть учения о природе Эпикура.

Учение Эпикура о природе во многом демокритическое: Вселенная (др.-греч. р?н) представляет собой результат столкновения и разъединения атомов (греч. ?фпмб), помимо которых не существует ничего, кроме пустого пространства (др.-греч. кеньн). Тем не менее, в противовес жёсткому детерминисту Демокриту, Эпикур считал атомы способными произвольно отклоняться от закономерных траекторий.

3. Отличительноя черта мировоззрения эпохи Возрождения.

Отличительная черта эпохи Возрождения -- это светский характер культуры и гуманистическое мировоззрение (признание ценности человеческой личности, его творческой самостоятельности, духовного и физического совершенства). Появляется интерес к античной культуре, происходит своего рода её «возрождение» -- так и появился термин, который впервые употребил итальянский архитектор и историк искусства Джорджо Вазари в 1550 г. естествознание левкипп рабочая программа

4. Какой вклад в развитие естествознания внесен И. Кантом?

Именно Кант первым сформулировал гипотезу о возникновении небесных тел из изначального космического газа под воздействием сил притяжения и отталкивания. Кроме того, он справедливо предположил, что за Сатурном должны быть другие планеты, а также заложил основы сейсмологии, одним из первых в мире стал преподавать курс физической географии, объяснил природу муссонов и пассатов.

5. Охарактеризуйте третий этап новейшей революции в физике.

Характерная особенность третьего этапа развития физики - современного этапа - заключается в том, что наряду с классическими широко внедряются квантовые представления, на основании которых объясняются многие микропроцессы, происходящие в пределах атома, ядра и элементарных частиц, и в связи с которыми возникли новые отрасли современной физики: квантовая электродинамика, квантовая теория твердого тела, квантовая оптика и многие другие.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ 4

Структурные уровни организации материи. Микро-, макро- и мегамиры

Цель занятия заключается в формировании компетенций в соответствии с рабочей программой

Задание: используя вопросы для самоподготовки, конспект лекций, специальную литературу подготовиться к семинарскому занятию по теме.

Контрольные вопросы

1.Почему в классической науке статистические законы не признавали подлинными законами? В результате каких открытий принципиально изменилось отношение к статистическим законам?

В классической науке статистические законы не считались подлинными законами, так как ученые XIX века предполагали, что за ними должны стоять такие же универсальные законы, как закон всемирного тяготения Ньютона. Статистические же законы признавались в качестве удобных вспомогательных средств исследования.

Отношение к статистическим законам принципиально изменилось после открытия законов квантовой механики, предсказания которых имеют существенно вероятностный характер. Попытка найти некие скрытые параметры, с помощью которых можно было бы свести статистические законы к строго детерминистским, подобным законам классической механики, не увенчались успехом.

2.Дайте определение понятию «детерминизм», поясните его суть.

ДЕТЕРМИНИЗМ (от латинского determino - определяю), философское учение об объективной закономерной взаимосвязи и причинной обусловленности всех явлений. Евразийская мудрость от А до Я. ДЕТЕРМИНИЗМ - научный принцип, согласно которому «одни и те же причины производят одни и те же действия». Идея детерминизма - это идея незыблемого и постоянного порядка в отношениях между феноменами.

ДЕТЕРМИНИЗМ (от лат. determino - определяю) - общее учение о взаимосвязи и взаимообусловленности явлений и процессов реальности. Представления о детерминизме входят в структуру научного метода - они нацеливают исследование на анализ и раскрытие условий, причин и закономерностей, любых изменений в природе, обществе и мышлении.

3.Дайте определение понятию «динамические законы», приведите примеры.

Динамический закон -- это физический закон, отображающий объективную закономерность в форме однозначной связи физических величин, выражаемых количественно.

Примеры динамических теорий:

· классическая (ньютоновская) механика;

· релятивистская механика;

· классическая теория излучения.

4.Сформулируйте законы сохранения физических величин. Поясните их суть.

Законы сохранения -- это фундаментальные физические законы, согласно которым при определённых условиях некоторые измеримые физические величины, характеризующие замкнутую физическую систему, не изменяются с течением времени.

Вот некоторые из законов сохранения:

1. Закон сохранения энергии - энергия не возникает и не исчезает: она может передаваться от одного тела к другому, а также один вид энергии может превращаться в другой

2. Закон сохранения импульса - в замкнутой изолированной системе (то есть в той, в которой тела взаимодействуют только друг с другом) векторная сумма импульсов тел постоянна.

3. Закон сохранения момента импульса - физический закон, согласно которому сумма моментов импульса всех тел механической системы остаётся постоянной, пока воздействующие на данную систему моменты внешних сил скомпенсированы

4. Закон сохранения электрического заряда - в электрически замкнутой системе полный заряд сохраняется

5. Закон сохранения движения центра масс - если сумма внешних сил, действующих на систему, равна нулю, то центр масс такой системы движется с постоянной скоростью, т. е. равномерно и прямолинейно.

С точки зрения диалектического материализма, законы сохранения показывают неуничтожимость и несотворимость движущейся материи со всеми её свойствами в процессах её перехода из одной формы в другую.

5.Дайте определение понятию «энтропия». Поясните его суть.

Энтропия -- это мера вероятностей распределения энергии между молекулами. Энтропия -- переменная состояния, которая описывает физическое состояние системы -- вроде давления, температуры и объема. Энтропию можно объяснить следующей математической формулой: S=k B lnЩ, где S -- энтропия, k B -- постоянная Больцмана, Щ -- мера вероятности.

Энтропимя (от др.-греч. ?н «в» + фспрЮ «обращение; превращение») -- широко используемый в естественных и точных науках термин (впервые введён в рамках термодинамики как функция состояния термодинамической системы), обозначающий меру необратимого рассеивания энергии или бесполезности энергии (потому что не всю энергию системы можно использовать для превращения в какую-нибудь полезную работу). Для понятия энтропии в данном разделе физики используют название термодинамическая энтропия; термодинамическая энтропия обычно применяется для описания равновесных (обратимых) процессов.

6.Особенности описания состояний в статистических теориях. Характерные черты статистических законов и теорий.

В статистической механике состояние системы определяется вероятностями того, что та или иная частица имеет координаты и импульсы в определенном диапазоне возможных значений. Пусть в результате многократного измерения координаты x некоторой частицы получено N значений, в общем случае отличающихся друг от друга,

Чтобы наглядно представить эти значения, строят ступенчатый график, который называется гистограммой (рис. 6.2). Для этого интервал [xmin, x max] на оси абсцисс, в который попадают все значения серии (6. 1), разбивают на k одинаковых по ширине интервалов x i, (i =1, 2 ..., k) и на каждом из них строят прямоугольник, высота которого равна относительному числу Ni/N значений из (6.1), попавших в соответствующий интервал, деленному на ширину интервала x. Тогда при достаточно больших Ni и N площадь каждого прямоугольника будет равна вероятности Pi = Ni / N попадания результатов измерения (6. 1) в соответствующий интервал x i. Если теперь устремить N к бесконечности и одновременно ширину интервалов x - к нулю, то ступенчатый график - гистограмма - перейдет в плавную кривую r (x) (рис. 6.2), которая называется плотностью вероятности (или функцией распределения) случайной величины x. Смысл этой функции остается прежним: ее значение в той или иной точке x определяет вероятность dP того, что измеренное значение случайной величины x попадет в малый интервал [x, x + x]: dP=r(x)dx. Эволюция состояния в фундаментальных статистических теориях определяется уравнениями движения, так же как и в динамических теориях. статистическая механика позволяет адекватно описать необратимое поведение системы, состоящей из большого числа частиц.

Статистические законы и теории имеют следующие характерные черты.

1. В статистических теориях любое состояние представля ет собой вероятностную характеристику системы. Это озна чает, что состояние в статистических теориях определяется не значениями физических величин, а статистическими (вероят ностными) распределениями этих величин. Это принципи ально иная характеристика состояния, чем в динамических теориях, где состояние задается значениями самих физиче ских величин.

2. В статистических теориях по известному начальному со стоянию в качестве результата однозначно определяются не сами значения физических величин, а вероятности этих значе ний внутри заданных интервалов. Тем самым однозначно оп ределяются средние значения физических величин. Эти средние значения в статистических теориях играют ту же роль, что исами физические величины в динамических теориях. Нахожде ние средних значений физических величин - главная задача статистических теорий.

7.Как взаимосвязаны статистические и динамические законы?

В физике возникла проблема существования статистических закономерностей и их соотношения с динамическими законами. Исследователи пытались выяснить, как статистическая механика относится к законам ньютона, исходя из их однозначных связей между значениями величин. Начально статистические законы были сформулированы на основе динамических уравнений классической механики. Однако с развитием квантовой теории было обнаружено статистическое поведение элементарных частиц, и не было обнаружено динамических законов, описывающих это поведение. Была выдвинута теория "равноправия" статистических и динамических законов, считая их равноправными, но применимыми в различных явлениях. Но сегодня статистические законы рассматриваются как более глубокая и общая форма описания всех физических закономерностей. Нет основания делать вывод об индетерминизме в природе, так как статистические закономерности являются объективными и отражают взаимосвязь явлений материального мира.

До появления квантовой механики считалось, что поведение индивидуальных объектов подчиняется динамическим законам, а поведение совокупности объектов - статистическим. Однако с развитием квантовой механики стало ясно, что и "низшие" и "высшие" формы движения материи могут описываться как динамическими, так и статистическими законами. Смена динамических теорий на статистические не означает отрицание первых, а представляет собой более глубокое понимание физических явлений. Статистические теории лучше согласуются с экспериментальными данными и могут охватывать более широкий круг явлений. Статистические законы отображают реальные физические процессы глубже, чем динамические, и позволяют увидеть связь между необходимыми и случайными явлениями. Таким образом, динамические законы представляют собой частный случай вероятностной причинности.



ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ 5

Вещества и их свойства

Цель занятия заключается в формировании компетенций в соответствии с рабочей программой

Заполните таблицу 5.1, отражающую эволюцию физической картины мира.

Таблица 5.1 - Эволюция физической картины мира

	Корпускулярная картина мира	Полевая картина мира	Квантово-полевая
1	2	3	4
1.Мыслители и ученые	Пьер Гассенди, Исаак Ньютон,	М. Фарадей	Макс Планк, Нильс Бор, Луи де Бройль, Эрвин Шрёдингер, Поль Дирак, Вернер Гейзенберг
2. Материя	свет состоит из мелких частиц («корпускул»), испускаемых светящимися телами. Эти частицы движутся по прямой линии с конечной скоростью, обладают массой и импульсом.	Материя, по Фарадею, занимает все пространство. Ее основными характеристиками являются силы притяжения и отталкивания.	квантовое волновое поле, которое является наиболее фундаментальной и универсальной формой материи, лежащей в основе всех ее проявлений, как волновых, так и корпускулярных.
5.1 Время и пространство	Существует две концепции пространства и времени: 1. Субстанциональная концепция. Рассматривает пространство и время как самостоятельные сущности, природа которых неизменна, а свойства не зависят от физических процессов. 2. Реляционная концепция. Рассматривает пространство и время как особые формы организации, свойства которых определяются отношениями между объектами.	Пустое, бесконечно большое пространство, служащее проводником для атомов	В квантово-полевой картине мира утверждаются предположения об относительности пространства и времени, а также их зависимости от материи. Согласно теории относительности, время и пространство не являются независимыми друг от друга и соединяются в четырёхмерном пространственно-временном континууме.
1	2	3	4
4. Взаимодействие	материальные микроскопические объекты могут при одних условиях проявлять свойства классических волн, а при других -- свойства классических частиц.	обменный характер взаимодействия	обменный характер взаимодействия
1	2	3	4
5. Движение	Отдельные невидимые атомы двигаются в пустоте и иногда образуют более-менее устойчивые соединения.	В полях движение однородно, между полями движение невозможно	Отдельные невидимые атомы двигаются в пустоте и иногда образуют более-менее устойчивые соединения.
1	2	3	4
6. Методология	Корпускулярная концепция - это концепция утверждающая, что материя состоит из большого количества отдельных элементов и имеет прерывистую структуру. Данная концепция была разработана философами древнего мира. Ее основным сторонником был Демокрит. Она ориентирована на описание природного мира и основ его устройства. В основу концепции положены следующие положения: Все состоит из мелких частиц - атомов.	Квантово-полевая картина мира основывается на следующих принципах: 1. Квантово-полевые представления о материи: каждый элемент материи имеет свойства волны и частицы и в зависимости от условий проявляет то волновые свойства, то корпускулярные. 2. Картина реальности в квантовой механике двупланова: с одной стороны в неё входят характеристики исследуемого объекта, с другой -- условия наблюдения. 3. Закономерности и причинность -- вероятности, подчиняющиеся статистическим законам. 4. Принцип дополнительности (и принцип неопределённости как его частный случай).



ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ 6

Ноосферный гуманизм и проблемы экологии

Цель занятия заключается в формировании компетенций в соответствии с рабочей программой

Задание: используя вопросы для самоподготовки, конспект лекций, специальную литературу подготовиться к семинарскому занятию по теме.

Контрольные вопросы

1.Какие формы движения материи Вы знаете?

Ф. Энгельс в «Диалектике природы» отмечал наличие пяти основных форм движения материи.

Механическое движение, связанное с перемещением тел в пространстве

Физическое (по существу тепловое) движение, как движение молекул

Химическое движение - движение атомов внутри молекул

Органическое или биологическое движение, связанное с развитием белковой формы жизни

Социальное движение (все изменения в обществе)

2.Сформулируйте основной закон природы - закон вечности материи и ее движения.

Закон вечности материи и её движения гласит:

1. Ни один вид материи и ни одна форма движения не могут быть получены из ничего и превращены в ничто.

2. Материя и её движение неуничтожимы и несотворимы -- вечно изменяясь, они вечно существуют.

Материя не может существовать вне движения, она всегда находится в состоянии движения, изменения и развития. При уничтожении движения объект прекращает своё существование, переходит в другие объекты.

3.Какой вид материи называется веществом? Приведите примеры.

В современной физике выделяют три основных вида материи:

вещество (состоит из частиц, которые образуют атомы и молекулы, обладает массой)

поле в классическом понимании (электромагнитные, гравитационные, квантовые поля)

материальные объекты невыясненной природы (темная материя и темная энергия)

Все то, из чего состоят физические тела, то есть окружающие нас предметы, называется веществом. Железо, медь, резина, вода - все это различные вещества.

Вода - вещество, капля воды - физическое тело, алюминий - вещество, алюминиевая кружка - физическое тело.

Можно измерить удельный вес и плотность исследуемого вещества, его упругость и твёрдость, электропроводность и магнитные свойства, прозрачность, теплоёмкость и т.д.

4.Когда одно из веществ находится в смеси в преобладающем количестве, какое название обычно носит вся смесь?

Смесь -- система, состоящая из двух или более веществ (компонентов смеси). Однородную смесь называют раствором (газовым, жидким или твёрдым), а неоднородную -- механической смесью. Любую смесь можно разделить на компоненты физическими методами; изменения состава компонентов смеси при этом не происходит.

5.Какие смеси называются однородными?

Однородными (гомогенными) называют такие смеси, в которых даже при помощи микроскопа нельзя обнаружить частицы других веществ.

Состав и физические свойства во всех частях такой смеси одинаковы, поскольку между отдельными её составными частями отсутствуют поверхности раздела.

6.Какие специальные обозначения существуют для указания степени чистоты химических продуктов?

Существуют следующие степени чистоты химических реактивов:

Особо чистые (с пометкой «о. ч.»).

Химически чистые («х. ч.»).

Чистые для анализа («ч. д. а.»).

Чистые («ч.»).

Очищенные («очищ.»).

Технические продукты, расфасованные в мелкую тару («технич.»).

Чистота химических реактивов в России регламентируется государственными стандартами (ГОСТ) и техническими условиями (ТУ).

7.Какие химические реакции относятся к экзотермическим? Приведите примеры.

Реакции протекающие с выделением энергии называются ЭКЗОТЕРМИЧЕСКИМИ (от латинского "экзо" - наружу). Например, горение метана: CH 4 + 2O 2 = CO 2 + 2H 2 O + Q. Реакции протекающие с поглощением энергии называются ЭНДОТЕРМИЧЕСКИМИ (от латинского "эндо" - внутрь). Примером является образование оксида углерода (II) CO и водорода H 2 из угля и воды, которое происходит только при нагревании. C + H 2 O = CO + H 2 - Q.

8.Какие химические реакции относятся к эндотермическим? Приведите примеры.

Эндотермическая реакция (от эндо ... и греч. th rme -- тепло, жар), химическая реакция, сопровождающаяся поглощением теплоты. К эндотермическим реакциям относятся диссоциация (в частности, разложение молекул на свободные атомы), восстановление металлов из руд, фотосинтез в растениях, образование некоторых соединений из простых веществ. Эндотермическим реакциям противоположны экзотермические реакции.

9.От каких факторов зависит скорость химической реакции. Каким образом влияет каждый фактор на скорость химической реакции?

На скорость химической реакции влияют следующие факторы:

Природа реагирующих веществ. Например, натрий и калий с водой реагируют с различными скоростями.

Концентрация исходных веществ. Чем больше концентрация веществ, тем больше вероятность столкновения реагирующих веществ, поэтому тем больше скорость реакции.

Температура. Многие химические процессы ускоряются с ростом температуры.

Давление. Давление оказывает влияние на скорость реакции тогда, когда реакция протекает с участием газообразных веществ. С повышением давления скорость реакции возрастает.

Площадь поверхности соприкосновения исходных веществ. Чем больше степень измельчения твердого вещества, тем больше площадь соприкосновения вещества с раствором.

Присутствие катализатора. Скорость химических реакций может зависеть от присутствия некоторых веществ.

10.Какие химические вещества относят к катализаторам? Приведите примеры.

Катализаторы -- это вещества, которые провоцируют начало химической реакции или интенсифицируют её. Они не изменяются сами, но приводят к запуску и пролонгации эффектов.

В различных реакциях в роли катализаторов могут применяться:

газы и ионные комплексы;

металлы и их оксиды;

органические вещества;

синтетические полимеры;

вода и другие жидкости.

Катализаторы используются в производстве, например, для синтеза серной кислоты и аммиака, а также при переработке нефтепродуктов.

11.Какие химические вещества относят ферментам? Приведите примеры.

Ферменты -- это молекулы белковой природы, которые взаимодействуют с различными веществами, ускоряя их химическое превращение по определённому пути.

Основные типы пищеварительных ферментов:

протеазы -- расщепляют белки;

липазы -- расщепляют жиры;

амилазы -- действуют на крахмал пищи.

В зависимости от роли в химических реакциях различают следующие классы ферментов:

оксиредуктазы -- окисляют субстраты, перенося электроны или атомы водорода;

трансферазы -- участвуют в переносе химических групп из одного вещества в другое;

гидролазы -- расщепляют крупные молекулы на более мелкие, добавляя к ним молекулы воды;

лиазы -- катализируют расщепление молекулярных связей без процесса гидролиза;

изомеразы -- активируют перестановку атомов в молекуле;

лигазы (синтетазы) -- образуют связи с атомами углерода, используя энергию АТФ.

12.Сформулируйте принцип Ле Шателье.

Принцип Ле Шателье -- Брауна гласит, что если на систему, находящуюся в устойчивом равновесии, воздействовать извне, изменяя какое-либо из условий равновесия (температура, давление, концентрация, внешнее электромагнитное поле), то в системе усиливаются процессы, направленные в сторону противодействия изменениям.

Анри Ле Шателье (Франция) сформулировал этот термодинамический принцип подвижного равновесия, позже обобщённый Карлом Брауном.

Принцип применим к равновесию любой природы: механическому, тепловому, химическому, электрическому.

13.Перечислите характерные черты химических реакций.

Химические реакции - изменение исходных веществ путем превращения в другие (продукты реакции) без изменений ядер атомов. Основные признаки: выделение тепла (экзотермические реакции), поглощение тепла (эндотермические), выпадение осадка в растворе, выделение газа, изменение окрашивания раствора.



ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ 7

Биосфера как живая самоорганизующаяся система

Цель занятия заключается в формировании компетенций в соответствии с рабочей программой

Задание: используя вопросы для самоподготовки, конспект лекций, специальную литературу подготовиться к семинарскому занятию по теме.

Контрольные вопросы

1.Как отражена проблема изучения роли живого вещества в эволюции земной оболочки и биосфер в работах В.И. Вернадского?

В. И. Вернадский изучал состав и эволюцию земной коры и пришёл к заключению, что в формировании биосферы важнейшую роль сыграли живые организмы.

С момента возникновения живое вещество постепенно усложняется и всё больше влияет на окружающую среду, изменяя её. Следовательно, эволюция биосферы протекает параллельно с эволюцией жизни.

В. И. Вернадский дал представление об основных биогеохимических функциях живого вещества:

Энергетическая.

Газовая.

Концентрационная.

Окислительно-восстановительная.

Деструктивная.

Транспортная.

Средообразующая.

2.В чем состоит суть учения о биосфере.

Основное понятие учения о биосфере, на основании научной деятельности Вернадского Владимира Ивановича, заключается в принятии уникальной роли "живого вещества", изменяющего внешний вид планеты Земля, и в понимании биосферы, как уникальной планетарной оболочки Земли, в организации которой проявляется согласованное воздействие друг на друга всех живых и неживых элементов.

3.Роль учения В.И. Вернадского в выборе общественной стратегии взаимодействия человека с биосферой.

Выбор общественной стратегии взаимодействия человека с биосферой, формулирующейся сейчас как «модель устойчивого развития», -- это и есть ноосфера В.И. Вернадского

В основу модели устойчивой мировой системы положены следующие принципы:

1. Переход от принципов беспредельного примитивного накопления материальных богатств за счет разрушения к принципу возвышения сферы Разума и духа при сдержанном, лишь необходимом достатке, т.е. от господства капитала -- к господству Разума и духа.

2. Возвращение биосферы в устойчивое состояние.

3. Придание всей оставшейся девственной природе заповедного статуса.

4. Крайне экономное и эффективное использование ресурсов Земли.

5. Применение лишь экологически чистых, замкнутых технологий.

6. Стабилизация численности населения.

7. Отказ от революций, контрреволюций, войн, применения силы.

8. Равноправие государств и народов и запрещение идеологии господства одной группы государств или народов над миром.

9. Сохранение и развитие самобытных культур народов мира.

4.Дайте определение понятию «биосфера». Как определил это понятие В.И. Вернадский.

Под биосферой Вернадский понимал тонкую оболочку Земли, в которой все процессы протекают под прямым воздействием живых организмов.

5.Назовите составные части биосферы. Дайте им краткую характеристику.

В состав биосферы входят следующие компоненты:

1. Живое вещество -- все живые организмы, населяющие Землю.

2. Биогенное вещество -- все вещества, созданные в процессе жизнедеятельности живых организмов (известняки, торф, каменный уголь, нефть).

3. Косное (неживое) вещество -- минералы и горные породы, образованные без участия живых организмов (алмаз, изумруд, кварц, мрамор, гранит и т. п.).

4. Биокосное вещество -- продукт взаимодействия живых организмов с неживой (косной) природой (почва, ил).

6.Назовите три этапа развития биосферы. Охарактеризуйте их.

И. Вернадский выделил три этапа развития биосферы:

1. Возникновение жизни и первичной биосферы. Ведущими факторами здесь являются геохимические и климатические изменения на Земле.

2. Усложнение структуры биосферы в результате появления многочисленных и разнообразных эукариотных организмов -- как одноклеточных, так и многоклеточных. Движущим фактором является биологическая эволюция.

3. Возникновение человека, человеческого общества и постепенное превращение биосферы в ноосферу.

7.Как определил В.И. Вернадский понятие «живое вещество»

Живое вещество -- это совокупность живых организмов в биосфере вне зависимости от их систематической принадлежности, а также процесс общей жизнедеятельности всех организмов.

В 1916 году В. И. Вернадский определил живое вещество Земли по суммарному весу, химическому составу и заключённой в нём энергии.

В «биоморфной» картине мира Вернадского «живое вещество» выступает как основополагающая планетарно-космическая сила.

8.Два биохимических принципа по В.И. Вернадскому. Охарактеризуйте их.

Биогеохимические принципы Вернадского -- это фундаментальные законы (принципы), управляющие геохимической деятельностью живых организмов в биосфере.

Они сводятся к следующему:

1. Биогенная миграция атомов химических элементов в биосфере всегда стремится к максимальному своему проявлению.

2. Эволюция видов в ходе геологического времени, приводящая к созданию устойчивых в биосфере форм жизни, идёт в направлении, увеличивающем биогенную миграцию атомов биосферы.

Эти два постулата Вернадского легли в основу создания новой науки -- биосферологии.

свойства микроорганизмов, позволяющих им играть важную роль в круговороте веществ.

1. Переработка растительных и животных остатков. Благодаря этому на планете не накапливаются остатки мёртвых животных и растений.

2. Разложение биомассы растений и животных. Микроорганизмы способны утилизировать целлюлозу, пентозы, крахмал, лигнин, пектиновые вещества и в конечном итоге оставляют только углекислый газ и воду. Углекислый газ требуется в процессе фотосинтеза.

3. Участие в круговороте азота. Азот выступает питательными веществами для роста растений.

10.Два круговорота веществ на Земле. Охарактеризуйте их.

Выделяют два типа круговорота веществ:

1. Геологический (большой круговорот). Движущей силой являются внешние (солнечная радиация, гравитация) и внутренние (энергия недр Земли, температура, давление) геологические процессы.

2. Биологический (малый круговорот). Происходит при участии живых организмов, которые преобразуют и передают энергию по пищевой цепочке.

Также выделяют два типа круговорота в зависимости от расположения веществ в природе:

1. Газовый. Происходит в гидросфере и атмосфере (кислород, азот, углерод).

2. Осадочный. Происходит в земной коре (кальций, железо, фосфор).



ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ 8

Принципы эволюции, воспроизводства и развития живых систем

Цель занятия заключается в формировании компетенций в соответствии с рабочей программой

Задание: используя вопросы для самоподготовки, конспект лекций, специальную литературу подготовиться к семинарскому занятию по теме

Контрольные вопросы

1.Назовите основные этапы истории идеи развития в биологии.

В исторической хронологии развития эволюционных идей в биологии можно выделить четыре этапа:

1. От Древнего мира до эпохи Средневековья. Появляются предпосылки к становлению эволюционной биологии, выделяются основные направления изучения эволюции. Основные мыслители того времени -- Аристотель, Демокрит, Эмпедокл.

2. Эпоха Средневековья. На первый план выходит теория божественного сотворения мира. Все иные теории становятся недопустимыми, начинаются гонения на учёных.

3. Эпоха Возрождения и Новое время. Начинается классификация живых организмов, выдвигаются глобальные теории эволюции организмов, открываются новые законы. Основные мыслители этого времени -- Ламарк, Кювье, Бюффон, Линней, Дарвин, Мендель.

4. Двадцатый век. Продолжается развитие идей, выдвинутых учёными эпохи Возрождения и Нового времени. Открываются новые законы в области генетики, развивается и переосмысляется теория дарвинизма.

2.Охарактеризуйте концепцию самопроизвольного происхождения жизни.

Сущность гипотезы самозарождения заключается в том, что живые предметы непрерывно и самопроизвольно возникают из неживой материи, скажем из грязи, росы или гниющего органического вещества. Она же рассматривает случаи, когда одна форма жизни трансформируется непосредственно в другую, например зерно превращается в мышь.

3.Опыты Пастера, доказывающие происхождение живого от живого.

Опыт Пастера, доказывающий происхождение живого от живого, заключался в следующем:

1. Пастер прокипятил питательный бульон в стеклянном сосуде, но использовал не обычный сосуд, а стеклянную колбу в виде S-образной трубки.

2. В колбу не мог проникнуть воздух, а соответственно, и жизненная сила.

3. Но при этом пыль и присутствующие в ней микроорганизмы оседали в нижней части трубки, и бульон, находящийся в колбе, оставался полностью стерильным.

4. Однако если горло колбы ломалось или стерильный бульон попадал в нижнюю часть S-образной трубки, бульон начинал мутнеть, что говорит о появлении в нем микроорганизмов.

Таким образом, Луи Пастер доказал несостоятельность теории самопроизвольного зарождения жизни, и в научном обществе была принята теория биогенеза, согласно которой все живое происходит от живого.

4.Охарактеризуйте концепцию занесения живых существ на Землю из космоса.

Панспермия -- гипотеза занесения живых существ на Землю из космоса, выдвинутая немецким учёным Г. Рихтером в 1865 году и поддержанная Г. Гельмгольцем и С. Аррениусом.

Согласно этой гипотезе, живые зародыши были занесены на Землю из космического пространства метеоритами или под влиянием давления света.

Однако, как выяснилось позднее, они должны были бы погибнуть под действием ультрафиолетовых и космических лучей. Поэтому перенос живых зародышей через космическое пространство следует считать маловероятным.

Кроме того, гипотеза панспермии несостоятельна и в методологическом отношении, так как не отвечает на вопрос о происхождении жизни.

5.Охарактеризуйте теорию Опарина.

Теория Опарина-Холдейна, идея о том, что органические молекулы могли образовываться из абиогенных материалов в присутствии внешнего источника энергии -- например, ультрафиолетового излучения -- и что примитивная атмосфера Земли была восстановительной (с очень низким содержанием свободного кислорода) и содержала аммиак и водяной пар, среди других газов.

6.Охарактеризуйте современные концепции происхождения жизни.

Существует несколько гипотез о происхождении жизни на Земле. Вот некоторые из них:

1. Гипотеза креационизма (или божественного вмешательства). Согласно этой религиозно-философской концепции, Вселенная, Земля и всё живое, включая человека, были созданы Богом (или богами) посредством акта творения.

...