PDF Document 120.9 Kb

методические указания
по общепрофессиональным и специальным
дисциплинам
СП б
2007
Печатается по решению
Методической комиссии факультета журналистики
Санкт-Петербургского государственного университета
Редакторы-составители:
докт. филол. наук, проф. А. Д. Кривоносов
канд. филол. наук, доц. А. Н. Тепляшина
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ОБЩЕПРОФЕССИОНАЛЬНЫМ И
СПЕЦИАЛЬНЫМ ДИСЦИПЛИНАМ для студентов 5 кур­с а отделения «Жур­
налистика». — СПб., 2007. — 103 с.
Пособие призвано обеспечить дистанционное обучение студентов-за­
очников 5 курса отделения «Журналистика» по общепрофессиональным
и специальным дисциплинам. Представлены программы курсов, мето­
дические указания по освоению учебного курса, примерные вопросы к
экзаменам и зачетам, литература и контрольные работы. Объем методи­
чес­к их указаний по отдельным дисциплинам зависит от обеспеченности
курса учебной и методической литературой.
2
Концепции современного естествознания
9-й семестр. Лекции — 2 часа.
10-й семестр. Лекции — 10 часов.
Форма отчетности — зачет: контрольные работы, доклад по составленному плану-конспекту и краткая беседа по всему курсу.
Цель курса — ознакомить студентов с важнейшими естественнонаучными
представлениями об окружающем мире и о формировании научного мышления, а также внести вклад в умение журналиста быстро и правильно ориентироваться в окружающем мире.
Программа курса
I. Вводная лекция. 1. Задачи курса. КСЕ и науки, изучавшиеся в школе:
физика, химия, биология, астрономия. 2. Причины разделения и объединения
наук. КСЕ и философия, история науки, теология. 3. Научное познание. Эксперимент, теория, практика. Модель, теория, гипотеза.
II. Научные революции и новейшие открытия. 1. Основные понятия.
Материя, пространство, время, движение, вещество, поле. 2. Пространство и
время. Классическая механика от древности до Ньютона. Всемирное тяготение.
Симметрия и законы сохранения вещества. Физика и философия теории относительности. 3. Квантовая революция. Волновые явления в механике, электричестве, оптике, микромире. Исследования микромира. Волны и частицы.
Дуализм. 4. Системы многих частиц. Статистические и термодинамические закономерности и их универсальность. Энтропия. Необратимость. 5. Достижения
современной науки. Сверхпроводимость. Лазерное охлаждение. Электронная
микроскопия. Нанотехнологии.
III. Симметрия и ее нарушение. Системы вдали от равновесия. 1. Симметрия в живой и неживой природе. Квазикристаллы и живые организмы.
Принцип Кюри. 2. Фрактальная симметрия. 3. Виды равновесия. Замкнутая и
открытая системы. Нарушение равновесия и превращения. 4. Система вдали
от равновесия. Простейшие проявления самоорганизации. Конвекция Бенара,
реакция Белоусова–Жаботинского, структуры в колониях микроорганизмов.
5. Неравновесные процессы в открытой системе как условие возникновения
жизни. 6. Математические модели. Модель Вольтерра–Лоттки. Модель Ферхюльста. Бифуркации.
IV. Строение Вселенной. 1. Солнечная система. Планеты. 2. Звезды. Черные дыры. Межзвездное вещество. 3. Космология. Модели Вселенной. Большой
взрыв. Множественность миров.
50
Основная литература
Вернадский В. И. Философские мысли натуралиста. М.,1988.
Гарднер М. Теория относительности для миллионов. М., 1979.
Гинзбург В. Л. О физике и астрофизике. М., 1985.
Кемп П., Армс К. Введение в биологию. М., 1986.
Либберт Э. Общая биология. М., 1978.
Моисеев Н. Н. Восхождение к разуму М., 1994.
Николис Г., Пригожин И. Познание сложного. М., 1990
Окунь Л. Б. Элементарное введение в физику элементарных частиц. М.,
1995.
Пехов А. П. Биология и общая генетика. М., 1994.
Пригожин И. Конец определенности. М., 2001.
Пригожин И., Стенгерс И. Время, Хаос и Квант. М., 2001.
Редже Т. Этюды о Вселенной. М., 1985.
Утияма Р. К чему пришла физика. М., 1986.
Фейнман Р. КЭД — странная теория света и вещества. М., 1988.
Фейнман Р. Характер физических законов. М., 1987.
Хакен Г. Синергетика. М., 1980.
Ходж П. Галактики. М., 1992.
Хокинг С. От Большого взрыва до черных дыр. М., 1990.
Хокинг С. Черные дыры и молодые вселенные. 2001.
Хокинг С., Пенроуз Р. Природа пространства и времени. М., 2000.
Хоровиц Н. Поиски жизни в Солнечной системе. М., 1988.
Шафрановский И. И. Симметрия в природе. Л., 1985.
Шредингер Э. Что такое жизнь с точки зрения физики. М., 1972.
Шрейдер Ю. А., Шаров А. А. Система и модели. М., 1982.
Эйнштейн А., Инфельд Л. Эволюция физики. М., 1965.
Соросовский образовательный журнал http://www.issep.rssi.ru/cgi-bin/soros/readdb.pl.
Примерные темы для самостоятельной проработки
В конце семестра каждый студент помимо лекционного курса прорабатывает один вопрос по своему выбору и сдает на проверку краткий план-конспект (как правило, возникает необходимость его доработки). По этому плану
он делает краткое сообщение на зачете. План-конспект следует предъявить
преподавателю до зачета, так как может возникнуть необходимость в его доработке.
План-конспект (объем — 1 страница): 1) название темы; 2) названия пунктов (подпунктов); 3) ключевые слова в каждом предложении, четко отражающие содержание работы; 4) список литературы.
51
Общие темы
(книги В. Вернадского, Р. Фейнмана)
1. Наука как феномен культуры.
2. Наука и технология.
3. Наука в современной периодической печати.
Пространство, время, движение
(книги М. Гарднера, В. Гинзбурга, Р. Фейнмана, С. Хокинга, Р. Утиямы)
1. Пространство и время: от древности до Галилея; от Галилея до Эйнштейна.
2. Пространство и время: взгляды физиков, философов и обывателей.
3. Как создавалась теория относительности: великие эксперименты и теории.
Вселенная
(книги В. Гинзбурга, Т. Редже, Р. Утиямы, Р. Фейнмана, С. Хокинга, Н. Хоровица)
1. Теория относительности: от микромира до Вселенной.
2. Строение Вселенной: от древних мифов до современных представлений.
3. Земля: обыкновенная планета у обыкновенной звезды.
4. Как добывают знания о космосе.
5. Новые открытия: нейтронные звезды, квазары, черные дыры.
Микромир
(книги В. Гинзбурга, Л. Окуня, Р. Утиямы, Р. Фейнмана, С. Хокинга)
1. Луч, волна, частица, квант, эфир… Что же такое свет?
2. Чем гитара похожа на атом?
3. Элементарные частицы и делимость материи: что из чего состоит?
4. Чем заполнен физический вакуум?
Необратимость
(книги Г. Николиса, И. Пригожина, Р. Фейнмана)
1. Вечный двигатель — вековая мечта человечества.
2. Опасен ли демон Максвелла?
3. Грозит ли Вселенной «тепловая смерть»?
4. Почему у «стрелы времени» только одно «острие»?
Жизнь
(книги Н. Хоровица, Э. Шредингера)
1. Вещество оживает: от атома до ДНК.
2. Живой организм как открытая система.
3. Есть ли жизнь на Марсе и других планетах?
52
4. Накопление, сохранение и передача информации живыми организмами.
5. Мозг и компьютер.
Эволюция
(книги Г. Николиса, И. Пригожина)
1. Бифуркации и катастрофы.
2. Самоорганизация в неживых системах.
Симметрия, гармония, равновесие
1. Фракталы вокруг нас.
2. Гармония, структура и порядок в музыке.
3. Прогноз погоды как некорректная задача.
Мир вокруг нас
1. Современное естествознание на даче, на кухне и в самолете.
2. Полет Винни-Пуха на воздушном шаре: научный анализ.
3. Алиса в стране чудес. Взгляд натуралиста.
Примерный список вопросов для контрольных работ
(Эти вопросы могут быть предложены также и на зачете)
Введение
1. Как называется предмет, который мы изучаем?
2. Какие школьные предметы имеют отношение к этому курсу?
3. Что является основным критерием истинности естественнонаучной теории?
4. Является ли математика естественной наукой?
Пространство, время, движение
1. Охарактеризуйте первый закон Ньютона двумя-тремя словами.
2. Какова масса одного ведра воздуха (приблизительно)?
3. Какие законы наиболее ярко проявляются при полете Винни-Пуха за медом?
4. Какие законы наиболее ярко проявляются при падении Винни-Пуха с
дерева?
5. В каком пространстве бывают треугольники, у которых все углы прямые?
6. Назовите ученых, заложивших основу для создания теории относительности.
53
7. Что такое эфир (не медицинский и не телевизионный)?
8. Когда (примерно) сделаны важнейшие опыты по поиску эфира? Каков
был их результат?
9. С какой скоростью движутся фотоны (приблизительно)?
10. Во сколько примерно раз свет быстрее звука (10, 1000, 1 млн., 1 млрд. …)?
Кванты. Элементарные частицы
1. Напишите разумную фразу со словами: «электрон», «волна», «частица».
2. Чьими именами названы важнейшие уравнения квантовой механики?
3. Приведите пример опыта, в котором убедительно проявляется волновая
природа микрочастиц.
4. Откуда берутся основные уравнения квантовой механики?
Термодинамика
1. Какие вы знаете виды равновесия?
2. Что такое флуктуация?
3. В чем разница между замкнутой и открытой системами?
4. В чем смысл нулевого начала термодинамики?
5. Какой закон выражает первое начало термодинамики?
6. Грозит ли Вселенной тепловая смерть?
7. Подчиняются ли живые организмы законам термодинамики?
8. Каким законам природы противоречат вечные двигатели?
9. В чем разница между вечным двигателем и вечным движением?
Симметрия и самоорганизация
1. В чем суть принципа Кюри?
2. Каким словом можно заменить слово «фрактальный»?
3. Какая симметрия часто встречается в неживой природе и редко — в живой?
4. Приведите примеры нарушения симметрии в живой природе.
5. Приведите примеры нарушения симметрии в технике.
6. Приведите примеры самоподобных структур в окружающем мире.
7. При каких общих условиях возможна конвекция Бенара?
8. Чем принципиально различаются обычный маятник и «химический маятник»?
9. Что такое бифуркация?
10. Что такое динамический хаос?
11. Может ли биологическая система быть замкнутой?
54
Тесты
Одной из форм проверки усвоения курса является тестирование: предлагается выбрать правильные ответы из числа предложенных. Правильных ответов может быть несколько. Список вопросов и варианты ответов постоянно
изменяются в связи с развитием курса.
1. Законы Ньютона лежат в основе:
1) электродинамики; 2) квантовой хромодинамики; 3) классической механики; 4) теории относительности.
2. Ячейки Бенара удобнее всего наблюдать, если налить в чашку:
1) горячее какао; 2) горячий растворимый кофе; 3) пчелиный мед; 4) жидкий азот; 5) холодную воду.
3. Почему вопреки второму началу термодинамики биологические системы способны к самоорганизации?
1) Они не являются замкнутыми, к ним не применимо второе начало; 2) изза способности биологических систем к размножению; 3) биологические объекты могут не подчиняться законам физики; 4) ответ на поставленный вопрос
естествознанием до сих пор не найден; 5) вопрос некорректен: биологические
объекты не способны к самоорганизации.
4. В каких системах возможна самоорганизация?
1) В открытых; 2) только в биологических; 3) в замкнутых; 4) в сложных;
5) в неравновесных.
5. Почему невозможен вечный двигатель первого рода?
1) Это есть следствие закона сохранения энергии; 2) вследствие неизбежного существования сил трения; 3) вечный двигатель возможен, но маловероятен; 4) вопрос некорректен: вечные двигатели существуют, но маломощны;
5) это — один из опытных фактов, приводящих к закону сохранения энергии.
6. Почему неработоспособен демон Максвелла?
1) Демонов в природе не существует; 2) молекулы — квантовые объекты
с неточно определяемыми скоростями; 3) демон постепенно нагреется и потеряет работоспособность; 4) его существование противоречит первому началу
термодинамики; 5) вопрос некорректен: существует множество эквивалентных
систем.
7. Выражение «инертная масса равна гравитационной» означает:
1) Половина массы любого тела — инертная, и половина — гравитационная;
2) это — разные проявления одного и того же свойства тел — массивности; 3) это
случайное совпадение; 4) это соглашение, принятое для удобства вычислений.
8. В чем состоит смысл первого начала термодинамики?
1) Это одна из формулировок закона сохранения энергии; 2) это утверждение о невозможности вечного двигателя первого рода; 3) это утверждение о
невозможности отрицательной абсолютной температуры; 4) это утверждение о
невозможности достижения абсолютного нуля температур.
55
9. Что являлось причиной наблюдавшегося Броуном хаотического движения частиц цветочной пыльцы?
1) Макроскопические потоки в жидкости, возникающие из-за ее разогрева; 2) удары хаотически движущихся молекул жидкости о частицы пыльцы;
3) тепловое движение молекул, составляющих частицы пыльцы; 4) биологическая природа изучавшихся Броуном объектов; 5) зрительные иллюзии, связанные с плохим самочувствием Броуна; 6) оптические эффекты, связанные с
несовершенством микроскопа.
10. Что является окончательным критерием истинности любой естественнонаучной теории?
1) Логическая непротиворечивость; 2) математизированность теории;
3) признание теории ведущими авторитетами в науке; 4) соответствие выводам
предшествующих теорий; 5) соответствие выводов теории результатам экспериментов и наблюдений; 6) простота теории.
11. Укажите самую массивную планету Солнечной системы:
1) Солнце; 2) Меркурий; 3) Земля; 4) Юпитер; 5) Сатурн.
12. Что заставляет Юпитер (гигантский шар из жидкого газа) быть
круглым?
1) Силы поверхностного натяжения; 2) электростатические силы; 3) гравитационные силы; 4) центробежные силы.
13. Что случится при прохождении Земли сквозь хвост кометы?
1) Ничего примечательного; 2) резкое кратковременное похолодание;
3) вымрут некоторые виды животных; 4) гибель всего живого; 5) глобальное
разрушение земной коры.
14. Ячейки Бенара — это:
1) реакция; 2) конвекция; 3) аберрация; 4) бифуркация; 5) флуктуация.
15. Падение Винни-Пуха с дерева есть акт проявления:
1) закона всемирного тяготения; 2) первого закона Кеплера; 3) закона Паскаля; 4) закона Архимеда.
16. Во сколько примерно раз свет быстрее звука?
1) В тысячу; 2) в миллион; 3) в миллиард; 4) вопрос некорректен: звук распространяется быстрее света.
17. Океанские волны, обходя скалу, демонстрируют явление:
1) интерференции; 2) дифракции; 3) аннигиляции; 4) перколяции.
18. Какое из перечисленных явлений имеет квантовую природу?
1) Радуга; 2) разноцветные блики на лазерном диске; 3) рассеяние пучка
нейтронов на кристалле; 4) никакое из названных.
19. Какова приблизительно масса одного кубометра воздуха при нормальных условиях?
1) 1 миллиграмм; 2) 1 грамм; 3) 1 килограмм; 4) 1 тонна.
20. Главный источник естественнонаучных знаний о космосе — это:
56
1) эксперимент; 2) наблюдение; 3) теория; 4) гипотеза; 5) вычисления.
21. Как называется явление, когда синий свет от далекой галактики становится зеленым?
1) Голубой огонек; 2) зеленый луч; 3) красное смещение; 4) черная дыра;
5) белая горячка.
22. Одиноки ли мы во Вселенной?
1) Да; 2) нет; 3) может быть; 4) не знаю.
23. Броуновское движение было открыто с помощью:
1) телескопа; 2) микроскопа; 3) стробоскопа; 4) перископа; 5) стетоскопа.
24. У каких планет есть кольца?
1) Марс; 2) Юпитер; 3) Уран; 4) Меркурий.
25. Есть ли планеты вблизи других звезд, кроме Солнца?
1) Да, они недавно обнаружены; 2) да, они известны с глубокой древности;
3) возможно, но еще не обнаружены; 4) доказано, что их нет и не может быть.
26. Ядро кометы больше всего похоже на:
1) кусок льда; 2) обломок скалы; 3) снежный ком; 4) огромную каплю жидкого метана.
27. Орбита планеты Нептун — это (с хорошей точностью):
1) эллипс; 2) парабола; 3) гипербола; 4) брахистохрона.
28. Причина того, что Земля немного сплюснутая, — это:
1) силы поверхностного натяжения; 2) электростатические силы; 3) гравитационные силы; 4) центробежные силы; 5) дрейф материков.
29. Как называется явление, благодаря которому призма разлагает белый свет в спектр?
1) Депрессия; 2) дисперсия; 3) диффузия; 4) диспропорция; 5) дифферент.
С о с т а в и т е л ь канд. физ.-мат. наук, ст. преп. Д. А. Лисаченко
57