УДК 377

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ НАУЧНЫХ ПРИНЦИПОВ КАК МЕТОДА ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОГО УСВОЕНИЯ ЗНАНИЙ И АКТИВИЗАЦИИ МЫСЛИТЕЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

В.Н. Быкова, преподаватель,

 факультет среднего профессионального образования

Политехнический институт им. Н.Н. Поликарпова

ФГБОУ ВО «Орловский государственный университет

имени И.С. Тургенева», г.Орел,

e-mail: fspo-gend@rambler.ru

Аннотация. В данной статье рассматриваются некоторые приемы использования научного принципа соответствия для более глубокого понимания и взаимосвязанного изучения естественных наук,способствующегопознанию окружающего мира в его эволюционном развитии.

Научные принципы – это совокупность методов познания, с помощью которых утверждается справедливость умозаключения о соответствии объекта познания его сущности.

Естествознание традиционно подразделяют на физику, химию, биологию, психологию. Следует, однако, иметь в виду условность такого деления. Дело в том, что сама Природа едина, она не знает наук, изобретенных человечеством для ее познания.

Каждая наука создает собственное научное представление о явлении, но каждая из данных наук может «поставлять» лишь часть специальных знаний об изучаемом сложном явлении. Истинное же знание об изучаемом предмете или явлении, как едином целом, может быть получено при объединении этих специальных представлений, поиске точек пересечения разных наук, установлении взаимосвязи между отдельными открытиями и поиске первоначальных причин явления.

Единство объектов исследования приводит к тому, что появляются новые, так называемые междисциплинарные науки – новые науки, стоящие на стыке нескольких традиционных естественных наук. Среди них – биофизика, физическая химия, биохимия, психофизика и т.д.Если окружающий нас мир представляет собой единое и целостное образование, в котором предметы и явления находятся во взаимосвязи и взаимодействии, то адекватное представление о нем должно быть отражено в единстве нашего знания.Синтез знаний предполагает и активность процессов воображения, мысленного моделирования новой системы связей, нового идеального образа изучаемого объекта действительности, которое создается с помощью теоретического мышления учащихся, путем сравнения ранних и поздних научных теорий.

Изучение курса естествознания предполагает развитие интеллектуальных и творческих способностей обучающихся посредством формирования системы научных знаний и опыта учебно-познавательной деятельности. При изучении курса естествознания знания, умения и способы учебной деятельности формируются у обучающихся при изучении явлений, понятий, законов, естественнонаучных методов исследования природы (эксперимента и моделирования). Системообразующими факторами содержания курса естествознания являются: научные теории, элементы современной естественнонаучной картины мира, эмпирические и теоретические методы изучения природы, важнейшие методологические принципы.

Принцип соответствия отражает эволюционный принцип развития любого объекта, явления, процесса мироздания. При этом переход от одной формы сохранения симметрии к другой характеризуется инвариантными преобразованиями.Каким образом законы природы подчиняются принципусоответствия?Соответствия принцип — методологический принцип, характеризующий связь научных теорий в их историческом развитии.

Принцип соответствия в физике был сформулирован Н. Бором, искавшим связи между новыми квантовыми представлениями и классическими теориями в 20-м веке для новой атомной теории.Бор взял за основу модель атома Резерфорда и дополнил ее новыми гипотезами, которые не следуют или даже противоречат классическим представлениям. Эти гипотезы известны как постулаты Бора.

1. Каждый электрон в атоме может совершать устойчивое орбитальное движение по определенной орбите, с определенным значением энергии, не испуская и не поглощая электромагнитного излучения. В этих состояниях атомные системы обладают энергиями, образующими дискретный ряд: Е1, Е2, ..., Еn. Состояния эти характеризуется своей устойчивостью. Всякое изменение энергии в результате поглощения или испускания электромагнитного излучения может происходить только скачком из одного состояния в другое.

 2. Электрон способен переходить с одной стационарной орбиты на другую. Только в этом случае он испускает или поглощает определенную порцию энергии монохроматического излучения определенной частоты. Если при переходе электрона с орбиты на орбиту энергия атома изменяется от Еm до Еn, то испускаемая или поглощаемая частота определяется условием.

Философское понимание принципа соответствия было дано И. В. Кузнецовым. “Теории, справедливость которых экспериментально установлена для той или иной области физических явлений, с появлением новых более общих теорий не устраняются как нечто ложное, но сохраняют свое значение для прежней области явлений, как предельная форма и частный случай новых теорий.Математический аппарат новой теории, содержащий некий характеристический параметр, значения которого различны в старой и новой области явлений, при надлежащем значении параметра переходит в математический аппарат старой теории” (Кузнецов И. В. Принцип соответствия в современной физике и его философское значение.М., 1948, с. 56).

Обобщенная формулировка принципа соответствия, может быть выражена как утверждение, согласно которому, новая теория, которая претендует на более широкую область применимости по сравнению со старой, должна включать в себя последнюю как частный случай.

Принцип соответствия показывает, в каком соотношении находятся более ранние теории к более, поздним теориям.

Схема соотношения:Тс → Т¹н

Тс(р) → Тн(р¹)р – параметр при данных условиях

ǁǁ              ↓

Т(хo) → Т(х)

В молекулярной физике, в физической и коллоидной химии термодинамические параметры характеристики идеального газа связаны между собой законом Менделеева – Клапейрона, который содержит в качестве частных случаев газовые законы: Бойля – Мариотта (Т-const), закон Гей - Люссака(p- const, V/T – const), закон Шарля (при V-const, p/T –const) по принципу соответствия.

Закон Бойля-МариотаP=K/V; P -давление газа

V- объем газа; K – коэффициент пропорциональности

Закон Менделеева – Клапейрона выражается более общей формулой: P/V=m/MRT; где  m – масса; M – молярная масса;

R – универсальная газовая постоянная; Т – температура.

Преобразуя формулу Менделеева – Клапейрона получим:

PV=m/MRT  как,  P=m/(M) RT))/V); а при постоянной массе m и температуре Т, выражение: (m/(M))RT= K, то получим первоначальную формулу закона Бойля-МариотаP=K/V. В законе Бойля-Мариота параметры m и T фиксированные. В законе Менделеева – Клапейрона – нет. Только тогда, когда переменные представляют константы, получается частный случай более общего закона. Составление схем соответствия позволяет использовать отдельные знания физических параметров, свойств систем и применять их в зависимости от изменения условий не только в физике но и в химии и биологии.

В химии при изучении темы «Периодический закон», «Электронное строение атома», на основе принципа соответствия рассматривается периодическое изменение свойств химических элементов и их соединений. Учащимся более понятны изменения, внесенные в формулировку периодического закона, данную Менделеевым на основе развития науки в области физики и химии.В свете выдающихся открытий конца XIX в., которые революционизировали физику, одной из ключевых стала проблема строения атомов. Еще в 1889 г. в так называемойФарадеевской лекции Д.И. Менделеев отмечал, что в результате выявления специфической периодичности химических свойств элементов, расположенных по возрастающим атомным весам, центральной проблемой физики становится проблема строения атома.

1.«Свойства простых тел, а также состав и свойства сложных тел, ими образуемых, находятся в периодической зависимости от их атомных масс».

2.«Свойства химических элементов, а также состав и свойства их соединений, находятся в периодической зависимости от заряда ядра их атомов».

3.«Свойства элементов и соединений находятся в периодической зависимости от периодически повторяющегося строения внешних электронных слоев атома.

Последняя формулировка в большей степени побуждает современных учащихся к дальнейшему познанию электронного строения атома, для того, чтобы узнать, почему вещества сходны или различны по свойствам. Это позволяет сместить акцент с различных стандартизированных упражнений и активизировать мыслительную деятельность учащихся для формирования понятий валентность, степень окисления, химическая связь, умений составлять химические формулы различных веществ постоянного состава.

При изучении законов постоянства состава и кратных отношений, вытекающих из атомно-молекулярного учения, наблюдается несоответствие.

Закон постоянства состава вещества был открыт и сформулирован на основе представлений, что все вещества состоят из молекул.Дальнейшие исследования показали, что большинство неорганических веществ имеет немолекулярное строение. В кристаллах этихвеществ молекул нет. Так исследования оксида титана (ɪv) показали, что его состав не следует изображать химической формулой TiO_2. Более точной была бы запись TiO_1,9.-TiO_2. В свою очередь оксид ванадия (ɪɪ) в зависимости отусловий получения может иметь состав от VO_0,9 до VO_1,3 . Отклонения от закона постоянства состава незначительны и при составлении химических формул они, как правило, не учитываются. Эти отклонения были обнаружены советским ученым Н. С. Курнаковым. По его предложению, вещества, которые подчиняются закону постоянства состава, названы дальтонидами, в честь английского ученого Дальтона, а вещества немолекулярного строения – бертоллидами, в честь французского химика Бертолле. Конечно, формулы такого рода указывают не состав молекулы, а атомную структуру, и лишь отражают границы состава вещества. Существование веществ переменного состава обуславливается природой соединяющихся атомов, в проявлении их валентных возможностей, в основном это d-элементы.Пределы возможного изменения состава у различных соединений различны и изменяются с изменением температуры. Если два элемента образуют друг с другом несколько соединений переменного состава, то в этом случае будет неприменим и закон кратных отношений. Не соблюдается закон кратных отношений и в случае веществ, молекулы которых состоят из большого числа атомов. Например, известны углеводороды С₂₀ Н₄₂  и С₂₁ Н_44. Числа единиц массы водорода, приходящихся в этих и подобных им соединениях на одну единицу массы углерода, относятся друг к другу как целые числа, но назвать эти числа небольшими нельзя. Из закона постоянства состава не следует, что при данном элементном составе существует только одно вещество. Вещества одинакового состава, но разного строения молекул называются изомеры.

В органической химии принцип соответствия прослеживается в теории химического строения органических соединений А. М. Бутлерова.

Если рассматривать природу как организованную форму существования, вобщем виде можно выделить следующие структурные уровни материи:

1. Элементарные частицы и поля.

2. Атомно-молекулярный уровень.

3. Все макротела, жидкости и газы.

4. Космические объекты: галактики, звездные ассоциации, туманности и т.д.

5. Биологический уровень, живую природу.

6. Социальный уровень - общество.

Каждый структурный уровень материи в своем движении, развитии подчиняется своим специфическим законам. Всякий более высокий уровень материи включает более низкие ее уровни. Однако материальные образования на более высоком уровне не являются просто механической суммой элементов низшего уровня. Это качественно новые материальные образования, основанные на принципе соответствия, что и находит свое выражение в специфике законов, описывающих их.

То, что организмы передают признаки и свойства своим потомкам, люди на интуитивном уровне знали давно и использовали в сельском хозяйстве. Основные закономерности наследования признаков экспериментально установил Г. Мендель. Исследуя закономерности наследования признаков, Г. Мендель использовал метод эксперимента, а при обработке полученных данных количественные методы. На основы полученных данных, сформулировал закон единообразия гибридов первого поколения, закон расщепления, закон чистоты гамет. С 1900 года, когда были заново открыты установленные Г. Менделем в1865 году закономерности наследования признаков, начались широкие исследования, в ходе которых были сформулированы представления о мутациях, популяциях и чистых линиях организмов, хромосомная теория наследственности, открыт закон гомологических рядов наследственной изменчивости. Третий закон Менделя: при скрещивании двух гомозиготных особей, отличающихся друг от друга по двум и более парам альтернативных признаков, гены и соответствующие им признаки наследуются независимо друг от друга и комбинируются во всех возможных сочетаниях, является более общим и включает в себя как частный случай закон доминирования и закон расщепления. На законах Менделя основан анализ расщепления и в более сложных случаях – при различиях особей по множеству пар признаков. Признаки определяются многочисленными и сложными биохимическими процессами, каждый из которых обусловлен белком – ферментом, синтез которого зависит от ДНК.

Применение принципа соответствия при изучении различных дисциплин  способствует повышению качества знаний учащихся, развитию диалектического мышления, научного понимания закономерностей развития окружающего мира, умению применять знания в зависимости от условий, целей и задач. Принципы соответствия имеют свое значение и в профессиональной деятельности, например, в практике управления современной организацией, создании и организации технологического процесса, какого либо производства.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Новая философская энциклопедия: В 4 тт. Под редакцией В. С. Стёпина. М.: Мысль, 2001

2. https://studopedia.ru/12_65883_printsipi-sootvetstviya-i-dopolnitelnosti-v-fizicheskih-teoriyah.html

           3. Ивин, А. А. Искусство правильно мыслить / А. А. Ивин. М., Просвещение, 1990. -240с.