Программа элективного курса по естествознанию для 9-х классов "История естествознания"

Пояснительная записка

Программа элективного курса «История естествознания» предназначена для учащихся 9 классов.
Содержание элективного курса позволяет познакомить учащихся с рождением науки и развитие научных идей и формирование систем наук.
Элективный курс состоит из четырех взаимосвязанных частей: введение в историю естествознания, рождение науки, рождение науки, развитие научных идей и формирование систем наук, наука сегодня.
В данном курсе не рассматриваются технические детали на изложении основных идей естествознания, но эта программа строится вокруг нескольких ключевых проблем.
Первая из таких проблем – «Из чего состоит мир?». Ее рассмотрение начинается с идей Фалеса Милетского и атомной гипотезы Демокрита. Затем эта тема развивается при изучении истории химии и истории молекулярно-кинетической теории, открытия элементарных частиц, а также частиц и полей.
Вторая проблема – «В чем причина движения?». Эта проблема, построенная философами античности, позволяет рассмотреть историю механики и открытие закона сохранения энергии.
Третья проблема связанная со строением космоса и вопросами космогонии. Развитие этой темы начинается с изучения представлений древних философов о том, что такое планеты, звезды и созвездия, какое место занимает Земля во Вселенной. Затем рассматриваются: открытия Коперника, работы Галилея и Кеплера, открытие закона всемирного тяготения, космогонические гипотезы Канта и Лапласа и наконец, вопросы современной астрофизики и космогонии.
В данной программе прослеживаются и развитие таких проблемных тем, как биологическая эволюция, наследственность, математика как язык науки, логика.
Таким образом, на примере относительно немногих основных проблем курса показывается, как шел процесс углубления и расширения естественнонаучных знаний.
Изложение истории разных наук в их взаимосвязи помогает воссоздать единую картину единую картину естествознания, определить взаимовлияние научных дисциплин, способствует формированию у школьников представление единой картине мира.
Данный экспериментальный курс, прежде всего должен помочь школьникам увидеть во взаимной связи те факторы и законы естествознания, которые они уже отчасти знают из курсов школьных дисциплин. Он должен показать эти основные факты, законы и идеи естествознания в их историческом развитии, в их взаимосвязи друг с другом и с развитием общества, его мировоззрения, техники, культуры.

Цели курса:

• Через содержание дисциплины сформировать у обучающихся представление об истории естествознания, как о сложной, целостной, постоянно развивающейся системе – совокупном предмете естественных наук.
• Способствовать процессам развития межпредметных связей между учебными предметами естественнонаучного цикла и интеграции между разноуровневыми образовательными программами.

Задачи курса:

• Преподавание элективного курса «История естествознания» направлено на решение следующих задач.
• Ознакомить с содержанием и структурой формирование истории естествознания, закономерностями его развития и общеметодологическими проблемами.
• Обсудить современные методологии познания природных явлений и процессов, выявить мировоззренческие приоритеты в их восприятии человеком.
• Рассмотреть концепции, объясняющие происхождение и эволюцию Вселенной, становление наук в античное время и в современности.

Формы организации и методы обучения учащихся

В виду того, что данный курс обладает потенциальными мировоззренческими возможностями. В качестве основных форм организации обучения выбираются следующие виды деятельности: семинары, дискуссии, конференции, реферирование основной и дополнительной литературы, работу в малых группах, подготовку учащимися докладов и выступлений по интересующим их проблемам.
Программой курса предусматривается самостоятельная работа учащихся. Примерные задания для самостоятельной работы (в форме написания рефератов или докладов) даны после содержательной части программы.
Список литературы (в конце программы) облегчит учащимся поиск необходимой информации для выполнения заданий при самостоятельной работе, подготовке к семинарским занятиям и зачету.
Изучение курса завершается зачетом, вопросы к которому изложены в заключительной части программы.

Учебно-тематический план

Содержание курса

Общее количество часов – 17

Введение (1 ч.)

Чем занимается история естествознания, и какие факторы влияют на развитие науки? Зачем надо знать историю естествознания?

Часть I. Рождение науки

1. Предыстория науки (2 ч.)

Знания о природе в первобытном обществе.
Великие открытия: земледелие, одомашнивание животных, изобретение лука, использование огня. Изобретение колеса. Появление производства керамики и металлургии. Появление языка, искусства и религии.
Естественнонаучные знания на древнем Востоке (Египет, Вавилон, Ассирия).
Появление письменности. Накопление математических, астрономических и медицинских знаний. Мифологическое объяснение мира.

2. Античная наука (3 ч.)

Почему мы считаем, что наука появилась в Древней Греции?
Периодизация античной науки. Эпоха классической Греции: возникновение науки в колониях Эллады, Афинский период. Эллинистическая эпоха (или Александрийский период). Наука в Древнем Риме.

Главные проблемы, поставленные греческой наукой, и их развитие в эллинистическую эпоху и в Древнем Риме (появление попытки постановки и решения «вечных проблем»).

– Проблема строения мира. Идея праматери, принимающей разные формы, которые могут переходить друг в друга (школа Фалеса VI в. до н.э.). Идея атомного строения мира. Атомная теория и фатализм; активность человека и рок. Трагедия Эсхила.
– Причина движения. Милетская школа, полет стрелы по Аристотелю.
– Естественная космогония: как возник мир и как он принял современный облик (школа Фалеса).
– Проблема возникновения жизни.
– Проблема эволюции жизни (Анаксимандр, Эмпедокл).

Появление отдельных наук.

– Античная математика и ее особенности. Переход от чисто прикладных задач к теории и идея математических моделей.
– Античная астрономия. Что такое Солнце и звезды? Их отношение с Землей. Устройство Вселенной и Солнечной системы.
– Античная физика. Античная механика. Открытие законов статики: рычаг, закон Архимеда. Построение механики как теоретической дисциплины.
– Античная биология. Роль классификации в развитии биологии; работы Аристотеля; проблемы целесообразности живого мира.
– Античная медицина. В чем причины болезней? Гиппократ и античная медицина. Гален (129 – 199 гг) и развитие медицины в Риме.
– Каким законам подчиняется человеческая мысль? Апории Зенона. Софисты. Создание Аристотелем формальной логики.

Часть II. Развитие научных идей и формирование систем наук

3. Наука средневековья (2 ч.)

Судьба науки в средние века. Алхимия. Античные представления о строении вещества как одна из основ алхимии; развитие идеи «все превращается во все».
Математика как язык; появление алгебры.

4. Естествознание эпохи Возрождения (2 ч.)

Освоение античного населения и возвращение к изучению природы. Гуманизм и свободомыслие. Изобретение книгопечатания.
Экспериментальный метод исследования. Появление научных приборов; микроскоп и телескоп. Эксперимент в искусстве, например у Леонардо да Винчи или в музыке, – найти настоящее искусство, созвучное природе.
Устройство Солнечной системы. Гелиоцентрическая система мира Коперника (1473 – 1543). Работы Кеплера и Галилея.
Практическая работа 1: Сравнение системы мира по Капернику и современную модель Вселенной, найдите черты сходства и различия. Докажите, полученные вами результаты.

5. Наука XVII – XVIII вв. (2 ч.)

Физика Декарта. Все превращается во все.
В чем причина движения? Галилей об инерции. Создание механики Ньютоном.
Как устроена Солнечная система? Закон всемирного тяготения. Предсказательная сила науки: открытие новых планет «на кончике пера».
Новая математика. Синтез геометрии и алгебры. Декарт. Античная математика геометрична; средние века – алгебра. XVII – XVIII вв. – синтез. Появление математического анализа; Ньютон, Лейбниц.
Возникновение теории вероятности.
Возникновение химии. Химические реакции и превращения веществ. Понимание горения и дыхания; Лавуазье.
Физиология и механика. Гарвей и открытие кровообращения. Декарт и понятие рефлекса.
Механическая картина мира. Механика объясняет движение атомов и движение планет, поведение животных и даже общественные явления. Детерминизм Лапласа; опять проблема: человек творец своей судьбы или его судьба предопределена законами механики. Как в античные времена гипотеза атомов, так теперь абсолютизация механики приводит к фатализму.
Линней и проблема классификации.
Энциклопедисты. Век Просвещения.

6. Естествознание XIX в. (3 ч.)

Из чего состоит мир? Кроме вещества существуют поля: тяготения, электромагнитные. Фарадей получил электричество магнетизм и намагнитил свет. Максвелл и открытие Герцем электромагнитных волн. Как Декарт связал вместе геометрию и алгебру, так и в физике электричество, магнетизм и оптика стали единой областью.
Открытие элементов. Периодическая система Менделеева. Молекулярно – кинетическая теория. Максвелл, Больцман. Объяснение броуновского движения и других явлений.
В чем причина движения? Открытие закона сохранения энергии. Майер, Джоуль, Гельмгольц.
Неевклидовы геометрии: Лобачевский и Больяи.
Ламарк. Развитие палеонтологии. Теория эволюции Дарвина.
Открытие клеток Гуком; создание клеточной теории Шванном.
Медицина и клеточная теория. Микробы – причина болезней. Кох, Пастер. Мечников и клеточный иммунитет.
Проблемы наследственности. Открытие Менделя.
Возникновение экологии как науки.
Идея изменений, превращений, эволюции как характерная идея эпохи. Идея общественного и культурного прогресса, связанная с идеей прогресса органического мира. Оптимизм, вера в силу науки и в предназначение человека и человечества.
Проникновение науки в литературу. Появление таких жанров, как научно – популярная литература и научная фантастика. Успехи физиологии и «физиология общества» в «Человеческой комедии» Бальзака.
Наука и техника. Век пара и электричества.

Часть III. Наука сегодня

7. Естествознание XX в. (2 ч.)

Как устроен атом? Необычные законы атомного мира. Открытие элементарных частиц. Вероятностные законы их движения; дуализм «частица – волна». Классификация элементарных частиц. Кварки.
Открытие радиоактивности. Превращение элементарных частиц друг в друга и в свет. Овладение атомной энергией.
Развитие механики Ньютона. Специальная и общая теория относительности. Тяготение как искривление пространства.
Космогония XX в. Источники энергии звезд. Эволюция звезд. Белые карлики и черные дыры. В какой кухне варятся химические элементы? Расширяющаяся Вселенная; Фридман и Хаббл. Большой взрыв и реликтовое излучение.
Современное представление о происхождении жизни.
Синтетическая теория эволюции. Как геометрия объединилась с алгеброй, так теория эволюции – с генетикой.
Современные представления о происхождении жизни.
Аксиоматический метод; Гильберт. Проблема континуума. Теорема Геделя о неполноте аксиоматических систем.
Появление математической логики. Возникновение теории информации. Компьютерная революция. Машины и мышления.
Генетика в XX в. История генетики в России. Н.И, Вавилов и Т.Д. Лысенко. Генетика и «зеленая» революция; медицинская генетика.
Синтез физики, химии и биологии – возникновение молекулярной биологии. Молекулярное строение гена, генетический код. Молекулярные механизмы нервного возбуждения и мышления сокращения.
Экология как наука и как мировоззрение. В.И. Вернадский.
Антисциентистские тенденции. Утопии Г. Уэллса. Осознание ядерной и экологической опасности.

Заключение (1 ч.)

Примерные темы рефератов и докладов

1. Как представляли себе мир древние люди?
2. Биографии древних мыслителей (Пифагор, Аристотель, Платон, Фалес, Гераклит и др.).
3. Современные загадки мироздания.
4. Строение Солнечной системы Аристотеля.
5. Космические тела.
6. Модели Солнечной системы.
7. Биографии иностранных и русских физиков.
8. История механики.
9. История открытия законов электричества.
10. история открытия строения атома.
11. Влияние силы тяжести и невесомости на живые организмы.
12. Приспособленность живых организмов к обитанию в различных температурах.
13. Электрические явления в живых организмах.
14. Звук – средство общения живых организмов.
15. Архимед и античная математика.
16.  История алхимии.
17. История открытия закона сохранения массы вещества.
18. Симметрия в мире молекул.
19. Симметрия в мире кристаллов.
20. Геоцентрическая система мира.

Литература:

• Воронов В.К., Гречнева М.В., Сагдеев Р.З. Основы современного естествознания. – М., 1999.
• Голованов Я. Этюды об ученых. – М., 1970.
• Гордиенко В.А. Концепции современного естествознания и техники. – М., 2000.
• Данин Д.С. Вероятностный мир. – М., 1981.
• История естествознания. – М., 1981
• Кузнецов В.И., Идлис Г.М., Гутина В.Н. Естествознание. – М., 1996.
• Пахомов Ю.В. Логика естествознания. – М., 1994.
• Харченко Л.Н. Современная концепция естествознания. – Ставрополь, 1994.
• Харченко Л.Н. Естествознание. 10 – 11 кл.: учеб. пособие для профильных классов общеобразовательных учереждений. – М.: Дрофа, 2006.
• Холличер В. Природа в научной картине мира. – М., 1966.