Nedostaje im naučno razumevanje obrazaca razvoja sveta oko sebe, sposobnost da sveobuhvatno primene znanja koja su stekli tokom proučavanja osnova prirodne nauke u školi. U prevazilaženju ovih nedostataka u uslovima tradicionalno uspostavljenog sistema izučavanja osnova prirodnih nauka u školi, velika uloga se pridaje interdisciplinarnom povezivanju.

U većini slučajeva, nastavnici se ograničavaju samo na fragmentarno uključivanje MPŠ-a. Nastavnici rijetko uključuju učenike samostalan rad o primjeni interdisciplinarnih znanja i vještina u proučavanju programskog materijala, kao iu procesu samostalnog prenošenja ranije stečenih znanja u novu situaciju. Posljedica je nesposobnost djece da izvrše transfer i sintezu znanja iz srodnih predmeta.

Ne postoji kontinuitet u obrazovanju. Tako nastavnici biologije kontinuirano „jure naprijed“, upoznajući učenike sa različitim fizičko-hemijskim procesima koji se dešavaju u živim organizmima, ne oslanjajući se na fizičko-hemijske pojmove.

Rješavanje interdisciplinarnih problema zahtijeva posebne vještine: povezivanje i uopštavanje predmetnog znanja, sagledavanje objekta u jedinstvu njegovih raznovrsnih svojstava i odnosa, vrednovanje posebnog sa stanovišta opšteg, što osigurava formiranje naučnog pogleda na svijet. školska djeca.

Vještine složenih multilateralnih karakteristika objekta su najkompleksniji tip vještina. To je sposobnost studenata da ostvare složene interdisciplinarne veze. Za njih je specifično kognitivno djelovanje širokog prenošenja predmetnih znanja i vještina u nove uslove za njihovu integriranu primjenu. Takve veštine po svom sadržaju su zasnovane na znanjima iz različitih obrazovnih predmeta i generalizovanim idejama, a njihova operativna strana ima složenu strukturu radnji različitog stepena generalizacije.

Interdisciplinarne veze komplikuju sadržaj i proces kognitivna aktivnost studenti. Stoga je potrebno postepeno uvoditi kako problematične elemente tako i volumen i složenost. međupredmetne komunikacije. Važno je osigurati rast kognitivnih vještina i obrazovnog uspjeha, jačanje samostalnosti i interesa učenika za učenje veza između znanja iz različitih predmeta. Metodologija za organizaciju procesa učenja provodi se u sljedećim fazama:

1. jednostrano MPS u nastavi iz srodnih predmeta na osnovu reproduktivnog obrazovanja i problematičnih elemenata;
2. usložnjavanje interdisciplinarnih kognitivnih zadataka i jačanje samostalnosti učenika u traženju njihovog rješenja;
3. uključivanje bilateralnih, a potom i multilateralnih veza između predmeta kroz koordinaciju aktivnosti nastavnika (promovisanje zajedničkih obrazovnih problema, njihovo postupno rješavanje u sistemu nastave);
4. razvoj širokog sistema u radu nastavnika koji implementiraju MPS kako u sadržaju i metodi, tako iu oblicima organizacije obrazovanja (sveobuhvatni domaći zadaci, časovi, seminari, ekskurzije, konferencije), uključujući i vannastavne aktivnosti i proširenje obima nastave. nastavni plan i program.

Za one učenike koji nemaju solidan sistem znanja, rješavanje interdisciplinarnih problema može biti neodoljivo, a njihov interes za učenje će se smanjiti. Za studente sa visoki nivo znanja iz predmeta, oslanjanje na interdisciplinarna povezanost je neophodan uslov za njihov dalji razvoj u procesu učenja. Stoga, u organizaciji kreativne aktivnosti učenika na bazi MPS-a, vodeće mjesto zauzima vaspitno-obrazovni rad usmjeren na savladavanje sistema predmetnih znanja i ovladavanje metodama njihovog prenošenja i generalizacije.

„Učenje“ učenika ostvaruje se uz pomoć sistema osposobljavanja samostalnog rada kojim se razvijaju pojedinačni elementi vještina integrirane primjene znanja: prepoznavanje MPS u nastavnim tekstovima, u izvodima iz naučni članci, u primarnim izvorima, izbor činjeničnog predmetnog materijala za potvrdu, dokazivanje zakona dijalektike, opštih naučnih ideja, koncepata; analiza konkretnih primera (iz oblasti biologije, fizike, hemije, istorije) sa stanovišta opštih obrazaca, kategorija; svijest o interdisciplinarnoj prirodi zadataka kognitivnog učenja; samostalno formulisanje (viziju) interdisciplinarnih zadataka, problema na osnovu poređenja i analize naučnih činjenica graničnih predmeta (biohemijskih, fizičko-hemijskih, biofizičkih itd.); izrada plana za rješavanje interdisciplinarnog problema i sl.

Važnu ulogu ima pokazivanje uzorka izvođenja ovakvih zadataka, vođenje instalacionih razgovora koji određuju logiku zaključivanja, osvještavanje redoslijeda izvršenih radnji, diferenciran pristup, uzimajući u obzir kognitivne interese i mogućnosti učenika. U formiranju vještina za provođenje interdisciplinarnih komunikacija potrebne su uzastopne faze:

1. buđenje kognitivnog interesovanja učenika za rješavanje interdisciplinarnih problema, njihovo prepoznavanje i svijest o potrebi korištenja znanja iz različitih disciplina;
2. razvoj individualnih načina kreativnog djelovanja na osnovu interdisciplinarnog povezivanja;
3. sinteza pojedinih vještina u holističku vještinu kompleksne primjene znanja u rješavanju interdisciplinarnih problema. Glavni uslov za uspješan prijenos predmeta znanja je sličnost, sličnost strukture sadržaja i proceduralnih elemenata u nizu interdisciplinarnih kognitivnih zadataka određenog tipa. U nastavi je potrebno podsticati učenike da samostalno rješavaju ovakve probleme svojim izvođenjem radnji po modelu i usvajanjem generalizovanih smjernica u sintezi znanja.

Interakcija interesa i vještina u procesu rješavanja interdisciplinarnih problema.

Razvoj kognitivnih interesovanja zavisi od ovladavanja učenika generalizovanim veštinama aktivnosti pretraživanja i sposobnosti implementacije MPS. Proučavanjem psihologije mišljenja dokazano je da kao unutrašnji motivator aktivnosti pretraživanja, koji je povezan sa znanjem i metodama, postoji svijest o cilju, kognitivna potreba koja regulira proces traženja, odražavajući se na njegovo emocionalno bogatstvo. Prihvaćanje interdisciplinarnog zadatka umnogome zavisi od teorijske orijentacije kognitivnih interesovanja učenika, njegove želje za poznavanjem filozofskih, svjetonazorskih aspekata u predmetnom znanju.

Svesna izolacija interdisciplinarnog zadatka, kao jedna od manifestacija kreativnog delovanja učenika, doprinosi bliskoj korelaciji znanja i metoda delovanja u strukturi sposobnosti njegovog rešavanja. Proračun koeficijenata korelacije pokazao je blisku vezu između nivoa znanja i metoda djelovanja u radu učenika koji su samostalno identificirali interdisciplinarni kognitivni zadatak.

U proces rješavanja interdisciplinarnog kognitivnog zadatka učenici uključuju predmetne vještine, a njihova aktivnost zavisi i od motiva interesovanja za relevantne akademske discipline. Takođe postoji bliska veza između nivoa interesovanja za predmet, širine i uspešnosti korišćenja znanja iz njega. Učenici privlače nove informacije iz dodatnih izvora informacija, pronalaze originalne načine da ih analiziraju i povezuju sa programskim materijalom. Nedostatak stabilnih predmetnih interesovanja i znanja lišava studenta osnove u "interdisciplinarnoj" aktivnosti, ponekad izazivajući negativan stav prema njoj.

Interdisciplinarno povezivanje u prvim fazama uključivanja u kognitivnu aktivnost mijenja korespondenciju između nivoa vještina i interesovanja učenika u predmetima. Vještine koje se pokazuju u rješavanju interdisciplinarnih problema počinju više ovisiti o iskustvu transfera, ovladavanju njegovim metodama, nego o prethodno utvrđenom, ali ipak pokretljivom zanimanju za određeni predmet. Neki učenici, pod uticajem interdisciplinarnog povezivanja, povećavaju interesovanje za predmete koji ih ranije nisu interesovali, a nivo znanja i veština i dalje je nizak. Kod drugih se, naprotiv, značajno povećavaju vještine interdisciplinarnog transfera, ali nema primjetnih promjena u razvoju predmetnih interesovanja. Oni ostaju stabilni. Ovo se objašnjava činjenicom da MPS nije jedini faktor koji oblikuje kognitivna interesovanja učenika.

Kognitivno iskustvo, ograničeno uskim predmetnim granicama, otežava sagledavanje poznatog u novom, neobičnom aspektu, neophodnom za kreativno rješavanje interdisciplinarnog problema. Nesklad između prethodno formiranih vještina i interesovanja učenika koji nastaje u prvim fazama kognitivne aktivnosti na osnovu interdisciplinarnih veza naknadno se izravnava, a odnos između vještina i interesovanja jača na kvalitativno novoj generalizovanoj sadržajnoj osnovi. Sistematski uključeni u obrazovnu kogniciju, MPS pozitivno menjaju širinu i opseg primene znanja i veština. To doprinosi mentalni razvojškolaraca i formiranje širokih kognitivnih interesovanja kao jednog od pokazatelja razvoja ličnosti. U aktivnostima zasnovanim na MPS-u javlja se stabilna zavisnost: širina kognitivnih interesovanja - svjesna percepcija interdisciplinarnih zadataka - potreba za poznavanjem interdisciplinarnih veza - kreativnost - sposobnost sistematskog mišljenja - kognitivna samostalnost učenika.

Formiranje svjetonazorske orijentacije kognitivnih interesovanja srednjoškolaca.

Uključivanje interdisciplinarnih veza u proces učenja kao stimulansa kognitivnog interesovanja kvalitativno transformiše njegove druge stimuluse. To je zbog činjenice da je obrazovni proces sistem u kojem su sve komponente u strukturnom i funkcionalnom odnosu i promjena jedne od njih narušava te odnose i zahtijeva sistematski pristup organizaciji cjelokupnog procesa. Interdisciplinarne veze sadržane u sadržaju lekcije pojačavaju njegovu novinu, obnavljaju već poznato gradivo i spajaju nova i prethodna znanja u sistem.

Veze srodnih kurseva omogućavaju vam da prodrete dublje u suštinu objekata, da otkrijete, na primer, uzročne, fizičke i hemijske odnose u biološkim procesima. To omogućava da se potpunije prikaže istorija nauke, metode i dostignuća. moderna nauka, u kojem se unapređuje integracija znanja i sistematski pristup spoznaji. Jačanjem stimulativnog sadržaja nastave, interdisciplinarnim povezivanjem se aktivira i proces ovladavanja znanja, na osnovu njihove stalne primjene. Postaje jasna praktična neophodnost i korisnost znanja iz svih predmeta. Svijest o potrebi za znanjem pouzdano jača interes za njihovo produbljivanje i širenje. Sam proces spoznaje, obogaćen interdisciplinarnim vezama, aktivirajući misaone procese, služi kao izvor održivog „interesa školaraca. Interdisciplinarno povezivanje pojačava generalizirajuću prirodu sadržaja nastavnog materijala, što zahtijeva promjenu nastavnih metoda.

Interdisciplinarne veze aktiviraju sve poticaje kognitivnog interesa povezane s obrazovnim aktivnostima: unose problematičnost, elemente istraživanja i kreativnosti, diverzificiraju oblike samostalnog rada i podstiču ovladavanje novim vještinama. Transformacijom nastavnih metoda, MPU utiču na promenu i svoje organizacione forme. Postoji potreba za kolektivnim oblicima organizacije obrazovno-vaspitnog rada koji na najbolji način omogućavaju rješavanje interdisciplinarnih problema, stvarajući uslove za ispoljavanje znanja i interesovanja učenika iz drugih predmeta. U ovom slučaju uspjeh je moguć svima.

Uspješnost aktivnosti, kao što znate, najvažniji je poticaj aktivnosti i interesa za nju. U kolektivnim oblicima vaspitno-obrazovnog rada aktivno deluju podsticaji kognitivnog interesa koji se vezuju za odnos između učesnika. obrazovni proces: emocionalni ton, povjerenje u kognitivne sposobnosti učenika, međusobna podrška u aktivnostima, elementi takmičenja, ohrabrenje i drugo (G. I. Shchukina).

U procesu formiranja kognitivnih interesovanja učenika, interdisciplinarne veze (smislene, operativno-aktivne, organizaciono-metodičke) vrše višestruke funkcije. Prije svega, djeluju kao stimulans interesovanja učenika za nastavu, prelamajući se na sve druge pozitivne stimuluse koji dolaze iz sadržaja, aktivnosti i odnosa. Aktivnosti učenja na osnovu interdisciplinarnog povezivanja izaziva direktno interesovanje za nastavu. Sprovedeni sistematski, oni postaju uslov za formiranje stabilnih kognitivnih interesovanja školaraca. Takve vještine se formiraju na osnovu uspostavljanja interdisciplinarnih veza, kada nastavnik nudi zadatke kao što su „dati kritiku“, „dokazati“, „potkrepiti“, „argumentirati zaključak“ itd. Faktor evaluacije u spoznaji podstiče interesovanje i aktivnost. studenata.

Dakle, nastava na bazi svestranih interdisciplinarnih veza aktivno formira stabilne široke svjetonazorske spoznajne interese, što je posebno vrijedno za sveobuhvatan razvoj ličnosti srednjoškolca.

Ideološka usmjerenost kognitivnih interesovanja je stalna želja učenika da razumije i potkrijepi bitne veze koje objašnjavaju odnos "ličnost i društvo", "priroda i društvo", "čovek i rad". Proces formiranja svjetonazorske orijentacije kognitivnih interesa uključuje sljedeće korake:

1. buđenje interesa i želje za oslanjanjem na interdisciplinarne veze u asimilaciji opštih predmetnih svjetonazorskih ideja uz pomoć problematičnih elemenata;
2. razvoj i širenje interesa za asimilaciju svjetonazorskih ideja, formiranje kognitivne samostalnosti u rješavanju interdisciplinarnih problema;
3. jačanje i produbljivanje interesovanja za svjetonazorske probleme u procesu stalnog razvoja aktivnosti i samostalne aktivnosti učenika (sistem kreativnog rada i vannastavnog rada interdisciplinarnog sadržaja).

Razvoj kognitivne samostalnosti srednjoškolaca u aktivnostima na osnovu interdisciplinarnih veza odvija se u bliskoj vezi sa formiranjem pogleda na svet, vrednosnih orijentacija pojedinca, koji regulišu njegovu društvenu aktivnost.

Načini implementacije interdisciplinarnih veza mogu biti različiti:

• pitanja interdisciplinarnog sadržaja: usmjeravanje aktivnosti školaraca na reprodukciju prethodno naučenog u drugim obuke i teme znanja i njihova primjena u usvajanju novog gradiva.
• interdisciplinarni zadaci koji zahtijevaju povezivanje znanja iz različitih predmeta ili su sastavljeni na materijalu jednog predmeta, ali se koriste u specifične kognitivne svrhe u nastavi jednog drugog predmeta. Oni doprinose dubljoj i sadržajnijoj asimilaciji programskog materijala, unapređenju vještina utvrđivanja uzročno-posljedičnih veza među pojavama.
• domaći zadaci interdisciplinarnog karaktera - postavljanje pitanja za razmišljanje, pripremanje poruka, sažetaka, izrada vizuelnih pomagala, sastavljanje tabela, dijagrama, ukrštenih reči koje zahtevaju poznavanje interdisciplinarnog karaktera.
• interdisciplinarna vizuelna pomagala - sumirajuće tabele, dijagrami, dijagrami, posteri. Omogućavaju studentima da vizuelno sagledaju ukupnost znanja iz različitih predmeta, otkrivajući probleme interdisciplinarnog sadržaja.
• hemijski eksperiment - ako su mu predmet biološki objekti i hemijske pojave koje se u njima dešavaju.

Upotreba interdisciplinarnih veza izazvala je pojavu novih oblika organizacije obrazovnog procesa: čas sa interdisciplinarnim vezama, kompleksni seminar, kompleksna ekskurzija, interdisciplinarna ekskurzija itd.

Časovi sa interdisciplinarnim sadržajem mogu biti sljedećih tipova: čas-predavanje; lekcija-seminar; lekcija-konferencija; lekcija igranja uloga; lekcija-konsultacije itd.

Neosporna je potreba za interdisciplinarnim povezivanjem u nastavi. Njihovo dosljedno i sistematično sprovođenje značajno povećava efikasnost obrazovnog procesa, formira dijalektički način mišljenja učenika. Osim toga, interdisciplinarna povezanost je neophodan didaktički uslov za razvoj njihovog interesovanja za poznavanje osnova nauka, uključujući i prirodne.

LITERATURA

1. Danilyuk D.Ya. Predmet kao integrisani sistem / D.Ya. Danilyuk // Pedagogija. - 1997. - br. 4. - S. 24 - 28.
2. Ilchenko V. R. Raskršće fizike, hemije i biologije. - M.: Prosvjeta, 1986.
3. Maksimova V. N. Međupredmetne komunikacije i unapređenje procesa učenja. - M.: Prosvjeta, 1984. -143s.
4. Maksimova V. N. Interdisciplinarne veze u obrazovnom procesu srednja škola. - M.: Prosvjeta, 1986.

Novikova Irina Petrovna
nastavnik hemije
MOU Sovkhoznaya sosh
Tambov region

U antičkom svijetu nauke o prirodi nazivale su se na grčkom fizis, pa otuda i savremeni naziv fundamentalne prirodne nauke – fizika. Fizis se shvatao kao čovekovo znanje o svetu oko sebe. U Evropi se naučna saznanja zvala prirodna filozofija jer su nastali u eri kada se filozofija smatrala glavnom naukom; u Nemačkoj 19. veka. Prirodna filozofija je naziv za sve prirodne nauke uopšte.

U savremenom svetu, prirodna nauka se podrazumeva ili kao: a) ujedinjena nauka o prirodi kao celini; b) sveukupnost nauka o prirodi. U svakom slučaju, predmet proučavanja prirodnih nauka je priroda, shvaćena kao svijet oko čovjeka, uključujući i samog čovjeka.

Prirodne nauke su fizika, hemija, biologija, kosmologija, astronomija, geografija, geologija, psihologija (ne u potpunosti) i tzv. zajedničke nauke - astrofizika, biofizika, biohemija itd. i primenjene nauke - geografija, geohemija, paleontologija itd.

U početku je prirodna nauka bila suočena sa zadatkom poznavanja okolnog svijeta i njegovih objektivnih zakona. Ovim su se u antičko doba bavile matematika i filozofija, kasnije - matematika, hemija i fizika, a nakon podjele naučnih saznanja na uže nauke - sve gore navedene i uže od onih koje nisu navedene.

Relativno govoreći, prirodna nauka je bila pozvana da riješi niz misterija ili takozvanih vječnih pitanja: o nastanku svijeta i čovjeka, o nivoima strukture svijeta, o pretvaranju mrtvih u žive i , naprotiv, o vektoru pravca vremena, o mogućnosti ultradugog putovanja u svemiru itd. U svakoj fazi razvoja znanja pokazalo se da su zadaci samo djelimično riješeni. I svaki novi stupanj saznanja približavao je rješenje, ali nije mogao riješiti probleme.

U savremenoj prirodnoj nauci, skup zadataka se shvata kao poznavanje objektivnih zakona prirode i unapređenje njihove praktične upotrebe u interesu čoveka, dok je praktična vrednost stečenog znanja odlučujući faktor koji određuje pitanja finansiranja: perspektivne grane nauke dobijaju dobro finansiranje, one koje ne obećavaju sporije se razvijaju zbog lošeg finansiranja .

2. Odnos prirodnih nauka

Svi fenomeni u svijetu povezani su jedni s drugima, stoga su bliske veze između nauka o prirodi prirodne. Svaki živi i neživi predmet okolnog svijeta može se opisati matematički (veličina, težina, zapremina, odnos između ovih kategorija), fizički (svojstva tvari, tekućine, plina od kojih se sastoji), kemijski (svojstva hemijskih procesa koji se u njemu odvijaju i reakcija supstance predmeta) itd.

Drugim riječima, objekti okolnog svijeta, bili oni živi ili neživi, ​​pokoravaju se zakonima postojanja ovog svijeta koje je otkrio čovjek – fizičkim, matematičkim, hemijskim, biološkim itd. Dugo vremena je postojao pojednostavljen Sagledavajući složene žive objekte i pojave, pokušali su primijeniti iste zakone koji postoje u neživoj prirodi, budući da su naučnici mogli razumjeti i opisati procese u živim organizmima samo sa mehaničke tačke gledišta.

Bio je to pojednostavljen, iako prilično naučni pogled za ono vrijeme; zovemo ga smanjenje.

U savremenim naučnim saznanjima, naprotiv, postoji drugačiji pristup - holistički ili holistički. U složenim objektima i pojavama djeluju svi zakoni prirode poznati čovjeku, ali ne djeluju odvojeno, već u sintezi, stoga ih nema smisla razmatrati odvojeno jedan od drugog. smanjenje pristup je odredio primjenu analitičke metode, odnosno pretpostavio je dekompoziciju složenog objekta na najmanje komponente, holistički uključuje proučavanje objekta kao skupa svih njegovih komponenti, što zahtijeva proučavanje na mnogo složenijem nivou svih postojećih odnosa. Pokazalo se da čak ni za proučavanje nežive materije nije dovoljno osloniti se na poznate zakone fizike i hemije, već je potrebno stvoriti nove teorije koje takve objekte razmatraju sa nove tačke gledišta. Kao rezultat toga, poznati zakoni nisu ukinuti, a nove teorije otvorile su nove horizonte znanja i doprinijele rađanju novih grana prirodnih nauka (na primjer, kvantna fizika).

3. Podjela prirodnih nauka na fundamentalne i primijenjene

Prirodne nauke se mogu podijeliti na fundamentalne i primijenjene. Applied Science rješavaju određeni društveni poredak, odnosno njihovo postojanje je usmjereno na ispunjavanje zadatka od društva koji je tražen u datoj fazi njegovog razvoja. Osnovne nauke oni ne ispunjavaju nikakav nalog, oni su zauzeti sticanjem znanja o svijetu, budući da je stjecanje takvog znanja njihova direktna dužnost.

Nazivaju se fundamentalnim jer su temelj na kojem se grade primijenjene nauke i naučno-tehnička istraživanja (ili tehnologije). U društvu da fundamentalno istraživanje uvijek postoji skeptičan stav, i to je razumljivo: ne donose potrebne dividende odmah, jer su ispred razvoja primijenjenih nauka koje postoje u društvu, a to kašnjenje u „korisnosti“ obično se izražava decenijama, a ponekad i vekovima. Keplerovo otkriće zakona odnosa između orbite kosmičkih tijela i njihove mase nije donijelo nikakvu korist modernoj nauci, ali s razvojem astronomije, a potom i svemirskih istraživanja, postalo je relevantno.

Fundamentalna otkrića vremenom postaju osnova za stvaranje novih nauka ili grana postojećih nauka i doprinose naučnom i tehnološkom napretku čovečanstva. Primijenjene nauke su snažno povezane sa napretkom takvog znanja, one uzrokuju brzi razvoj novih tehnologija.

Pod tehnologijama u užem smislu uobičajeno je podrazumijevati ukupnost znanja o metodama i sredstvima izvođenja proizvodnih procesa, kao i samim tehnološkim procesima u kojima dolazi do kvalitativne promjene u obrađenom objektu; u širem smislu, to su metode postizanja ciljeva koje postavlja društvo, determinisani stanjem znanja i društvenom efikasnošću.

U svakodnevnom životu tehnologije se shvaćaju kao tehnički uređaji (još užem smislu riječi). Ali u svakom smislu, tehnologija je podržana primenjenim naukama, a primenjene nauke su podržane fundamentalnim naukama. I moguće je izgraditi trostepenu šemu međusobne povezanosti: fundamentalne nauke će zauzeti komandne visine, primenjene nauke će se podići sprat niže, tehnologije koje ne mogu postojati bez nauka biće na dnu.

4. Prirodne nauke i humanitarna kultura

Prvobitno znanje o svijetu nije bilo podijeljeno na prirodnu nauku i umjetnost; u Grčkoj je prirodna filozofija proučavala svijet u kompleksu, ne pokušavajući da odvoji materijalno od duhovnog ili duhovno od materijalnog. Ovaj proces cepanja znanja na dva dela odvijao se u srednjovekovnoj Evropi (iako sporo) i dostigao vrhunac u modernoj eri, kada su društvene revolucije koje su se dešavale dovele do industrijskih revolucija i kada je vrednost naučnog znanja porasla, jer ono i samo ono doprinijelo napretku.

Duhovna kultura (umjetnost, književnost, religija, moral, mitologija) nije mogla doprinijeti materijalnom napretku. Finanseri tehnologije nisu bili zainteresovani za to. Drugi razlog je bio taj što je humanitarna kultura bila zasićena religijom i nije pomogla razvoju prirodnonaučnog znanja (više ometala). Naglo se razvijajući, prirodne nauke su vrlo brzo počele da izoluju u sebi sve više novih grana, postajući samostalne nauke. Filozofija je bila jedina veza koja ih je spriječila da se raspadnu u izolirane i samostalne nauke.

Filozofija je po definiciji bila nauka o humanističkim naukama, ali osnovna za prirodne discipline. Vremenom je bilo sve manje filozofije u naukama, a sve više proračuna i primenjenih elemenata. Ako su se u srednjem vijeku zakoni svemira proučavali s globalnim ciljem - upoznati svjetski poredak koji je ljudima dao Bog kako bi se osoba poboljšala za život u svijetu koji je Bog izgradio, onda u više kasno vrijeme humanitarna komponenta je napustila prirodne nauke, bavili su se izvlačenjem "čistog" znanja i otkrivanjem "čistih" zakona, na osnovu dva principa: odgovoriti na pitanje "kako to funkcioniše" i dati savet "kako to koristiti za napredak čovečanstva."

Došlo je do podjele mislećeg dijela čovječanstva na humanističke i naučnike. Naučnici su počeli da preziru humanističke nauke zbog njihove nesposobnosti da ih koriste matematički aparat, a humanističke nauke su na naučnike počele da gledaju kao na "krekere" u kojima nije ostalo ništa ljudsko. Proces je dostigao vrhunac u drugoj polovini 20. veka. Ali tada je postalo jasno da je čovječanstvo ušlo u ekološku krizu, a humanitarno znanje je neophodno kao element za normalno funkcioniranje prirodnih znanosti.

5. Faze prirodnonaučnog poznavanja prirode

Istorija razvoja naučnog znanja je dug i složen proces koji se uslovno može podeliti u nekoliko faza.

Prva faza pokriva period od rađanje prirodne filozofije do 15. veka. U ovom periodu naučna saznanja razvija se sinkretički, odnosno nediferencirano. Naturfilozofija je predstavljala svet u celini, filozofija je bila kraljica nauka. Glavne metode prirodne filozofije bile su posmatranje i nagađanje. Postepeno, oko 13. veka, iz prirodne filozofije počele su da nastaju visoko specijalizovane oblasti znanja - matematika, fizika, hemija itd. Do 15. veka. ove oblasti znanja su se oblikovale u specifičnim naukama.

Druga faza - od 15. do 18. vijeka. Analiza je došla do izražaja u metodama nauka, pokušaj da se svijet podijeli na sve manje sastavne dijelove i proučava ih. Glavni problem Ovo vrijeme je bila potraga za ontološkom osnovom svijeta, strukturiranom iz primitivnog haosa. Sve finija podjela svijeta na dijelove uzrokovala je i finiju podjelu prirodne filozofije na zasebne nauke, a one na još manje. (Iz jedne filozofske alhemije nastala je nauka o hemiji, koja se potom razišla na neorgansku i organsku, fizičku i analitičku, itd.)

U drugoj fazi pojavio se novi metod nauke - eksperiment. Znanja su sticana uglavnom empirijski, odnosno eksperimentalno. Ali pažnja nije bila usmjerena na pojave, već na objekte (predmete), zbog kojih se priroda percipira u statičnoj, a ne u promjeni.

Treća faza obuhvata XIX-XX vijek. Bio je to period brzog rasta naučnih saznanja, brzog i kratkog naučni napredak. Tokom ovog perioda, čovečanstvo je dobilo više znanja nego u čitavoj istoriji postojanja nauke. Ovaj period se obično naziva sintetičkim, jer je glavni princip ovog vremena sinteza.

Od kraja 20. vijeka nauka je krenula dalje integralno-diferencijalni stepen . Ovo objašnjava pojavu univerzalnih teorija koje kombinuju podatke iz različitih nauka sa veoma snažnom humanitarnom komponentom. Glavna metoda je kombinacija sinteze i eksperimenta.

6. Formiranje naučne slike svijeta

Naučni pogled na svijet, kao i sama nauka, prošao je kroz nekoliko faza razvoja. U početku dominirao mehanička slika sveta, vodeći se pravilom: ako na svijetu ima fizički zakoni, onda se mogu primijeniti na bilo koji predmet svijeta i bilo koji njegov fenomen. U ovoj slici svijeta nije moglo biti slučajnosti, svijet je čvrsto stajao na principima klasične mehanike i poštovao zakone klasične mehanike.

Mehanistički pogled na svijet formirao se u eri prisutnosti religiozne svijesti čak i među samim naučnicima: oni su našli osnovu svijeta u Bogu, zakoni mehanike su doživljavani kao zakoni Stvoritelja, svijet se smatrao samo kao makrokosmos, kretanje - kao mehaničko kretanje, svi mehanički procesi su bili zbog principa kompleksnog determinizma, koji se u nauci shvata kao tačna i nedvosmislena definicija stanja svakog mehaničkog sistema.

Slika svijeta u to doba izgledala je kao savršen i precizan mehanizam, kao sat. U ovoj slici sveta nije bilo slobodne volje, bilo je sudbine, nije bilo slobode izbora, bilo je determinizma. Bio je to Laplaceov svijet.

Ova slika svijeta se promijenila elektromagnetna, koji se nije zasnivao na makrokosmosu, već samo na polju i svojstvima otvorio čovek polja - magnetna, električna, gravitaciona. Bio je to svijet Maxwella i Faradeya. On je zamijenjen sliku kvantnog sveta, koji je smatrao najmanje komponente - mikrosvijet sa brzinama čestica blizu brzine svjetlosti, i džinovske svemirske objekte - megasvijet sa ogromnim masama. Ova slika je bila pokorna relativističkoj teoriji. Bio je to svijet Ajnštajna, Hajzenberga, Bora. Od kraja 20. vijeka pojavila se moderna slika sveta - informativni, sinergijski, izgrađen na bazi samoorganizirajućih sistema (i žive i nežive prirode) i teorije vjerovatnoće. Ovo je svijet Stephena Hawkinga i Billa Gatesa, svijet nabora svemira i umjetna inteligencija. Tehnologija i informacije u ovom svijetu su sve.

7. Globalne prirodne nauke

Posebnost razvoja prirodne nauke je u tome što se, koja se dugo razvijala u okviru prirodne filozofije, razvijala kroz oštre revolucionarne promjene – prirodne nauke. Odlikuju ih sljedeće karakteristike: 1) razotkrivanje i odbacivanje starih ideja koje ometaju napredak; 2) poboljšanje tehnička baza brzim širenjem znanja o svijetu i pojavom novih ideja; 3) pojava novih teorija, koncepata, principa, zakona nauke (koji mogu da objasne činjenice koje su neobjašnjive sa stanovišta starih teorija) i njihovo brzo prepoznavanje kao fundamentalnih. Revolucionarne posljedice može proizvesti kako aktivnost jednog naučnika, tako i aktivnost tima naučnika ili čitavog društva u cjelini.

Revolucije u prirodnim naukama mogu se odnositi na jednu od tri vrste:

1) globalno- ne utiču na jednu posebnu pojavu ili oblast znanja, već na sva naša znanja o svetu u celini, formirajući ili nove grane nauke ili nove nauke, a ponekad i potpuno preokrećući ideju društva o strukturi svijet i stvaranje drugačijeg načina razmišljanja i drugih smjernica;

2) lokalni- utiču na jednu oblast znanja, jednu fundamentalnu nauku, gde se temeljna ideja radikalno menja, preokrećući osnovna znanja ove industrije, ali pritom ne utičući ne samo na temelje, već i na činjenice u susedstvu polje znanja (na primjer, Darwinova teorija je izbrisala aksiom biologije o nepromjenjivosti vrsta živih bića, ali ni na koji način nije utjecala na fiziku, hemiju ili matematiku);

3) privatni- odnose se na pojedinačne neodržive, ali raširene teorije i koncepte u nekom području znanja - urušavaju se pod pritiskom činjenica, ali stare teorije koje nisu u suprotnosti s novim činjenicama ostaju i plodno se razvijaju. Iz novih ideja se mogu roditi ne samo nova teorija ali i nova grana nauke. Temeljna ideja u njoj ne odbacuje stare utemeljene teorije, već stvara jednu toliko revolucionarnu da ne nalazi mjesto pored starih i postaje osnova za novu naučnu granu.

8. Kosmologija i prirodne nauke revolucije

Rušenje stare vizije svijeta u prirodnim naukama uvijek je bilo usko povezano sa kosmološkim i astronomskim saznanjima. Kosmologija, zaokupljena pitanjima postanka svijeta i čovjeka u njemu, zasnivala se na postojećim mitovima i vjerskih uvjerenja ljudi. Nebo je u njihovom svjetonazoru zauzimalo vodeće mjesto, jer su ga sve religije proglasile mjestom na kojem žive bogovi, a vidljive zvijezde smatrane su inkarnacijama ovih bogova. Kosmologija i astronomija su i dalje usko povezane, iako su se naučna saznanja oslobodila bogova i prestala da posmatraju svemir kao svoje stanište.

Prvi ljudski kosmološki sistem je bio tocentrično, odnosno koji je naselje smatrao glavnim mjestom nastanka života, gdje se rodio mit o nastanku života, čovjeka i nekog lokalnog boga. Topocentrični sistem je postavio centar nastanka života na planeti. Svijet je bio ravan.

Sa širenjem kulturnih i komercijalnih veza, bilo je previše mjesta i bogova da bi postojala topocentrična shema. Pojavio se geocentrično sistem (Anaksimandar, Aristotel i Ptolomej), koji je razmatrao pitanje nastanka života u globalnom, planetarnom volumenu i postavio Zemlju u centar poznato čoveku planetarni sistemi. Kao rezultat Aristotelovska revolucija svijet je postao sferičan, a sunce se okretalo oko zemlje.

Geocentrični zamijenjen heliocentrična sistem u kojem je Zemlji dodijeljeno obično mjesto među ostalim planetama, a Sunce, smješteno u centru, proglašeno je izvorom života Solarni sistem. Bilo je Kopernikanska revolucija. Kopernikove ideje doprinijele su oslobađanju od dogmatizma religije i nastanku nauke u njenom modernom obliku (klasična mehanika, naučni radovi Keplera, Galilea, Newtona).

Kopernikov savremenik, J. Bruno, izneo je ideju koja u njegovo vreme nije bila cenjena policentrizam- odnosno pluralitet svetova. Nekoliko stoljeća kasnije, ova ideja je utjelovljena u radovima Einsteina i relativističke teorije (teorije relativnosti), pojavio se kosmološki model homogenog i izotropnog svemira i kvantna fizika.

Svijet je na rubu nove globalne revolucije u prirodnim naukama, mora se roditi teorija koja povezuje opću teoriju relativnosti sa strukturom materije.

9. Nivoi naučnog znanja

Savremena prirodna nauka funkcioniše na dva nivoa naučnog znanja – empirijskom i teorijskom.

Empirijski nivo znanja znači eksperimentalno dobijanje činjeničnog materijala. Empirijska znanja obuhvataju čulno-vizuelne metode i metode saznanja (sistematsko posmatranje, poređenje, analogija i sl.), koje donose mnoštvo činjenica koje zahtevaju obradu i sistematizaciju (generalizaciju). U fazi empirijskog saznanja, činjenice se bilježe, detaljno opisuju i sistematiziraju. Da bi se dobile činjenice, eksperimenti se izvode pomoću instrumenata za snimanje.

Iako posmatranje uključuje korištenje osobe sa njenih pet čula, naučnici ne vjeruju direktnim osjećajima i senzacijama osobe i, radi preciznosti, koriste instrumente koji ne mogu pogriješiti. Ali osoba je i dalje prisutna kao posmatrač, objektivnost empirijskog nivoa nije u stanju da isključi subjektivni faktor – posmatrača. Eksperimente karakteriziraju metode provjere i ponovne provjere podataka.

Teorijski nivo znanja znači obrada empirijskih rezultata i stvaranje teorija koje mogu objasniti podatke. Na tom nivou se odvija formulacija zakonitosti i zakonitosti koje su otkrili naučnici, a ne samo ponavljanje nizova ili disparatnih svojstava nekih pojava ili objekata. Zadatak naučnika je da pronađe, objasni i naučno potkrijepi obrasce u materijalu dobijenom empirijskim putem i da na osnovu toga stvori jasan i harmoničan sistem svjetskog poretka. Teorijski nivo znanja ima dvije varijante: apstraktne fundamentalne teorije (koje su po strani od postojeće stvarnosti) i teorije usmjerene na određena područja praktičnog znanja.

Empirijska i teorijska znanja su međusobno povezana i jedno bez drugog ne postoji: eksperimenti se prave na osnovu postojećih teorija; teorije se grade na osnovu dobijenog eksperimentalnog materijala. Ako ne odgovara postojećim teorijama, onda je ili netočna ili je potrebno kreirati novu teoriju.

10. Opšte naučne metode spoznaje: analiza, sinteza, generalizacija, apstrakcija, indukcija, dedukcija

Opštenaučne metode spoznaje uključuju analizu, sintezu, generalizaciju, apstrakciju, indukciju, dedukciju, analogiju, modeliranje, historijsku metodu, klasifikaciju.

Analiza- mentalno ili stvarno razlaganje predmeta na njegove najsitnije dijelove. Sinteza - spajanje elemenata proučavanih kao rezultat analize u jedinstvenu cjelinu. Analiza i sinteza se koriste kao komplementarne metode. U središtu ovog načina saznanja je želja da se nešto rastavi kako bi se razumjelo zašto i kako funkcionira, te da se ponovo spoji kako bi se uvjerilo da funkcionira upravo zato što ima proučenu strukturu.

Generalizacija- proces mišljenja, koji se sastoji u prelasku sa pojedinačnog na cjelinu, sa posebnog na opšte (u principima formalne logike: Kai je čovjek, svi ljudi su smrtni, Kai je smrtan).

apstrakcija - proces mišljenja, koji se sastoji u dodavanju određenih promjena predmetu koji se proučava ili isključivanju iz razmatranja nekih svojstava predmeta koja se ne smatraju bitnim. Apstrakcije su stvari poput

(u fizici) materijalna tačka koja ima masu, ali je lišena drugih kvaliteta, beskonačna prava linija (u matematici), itd. Indukcija- proces mišljenja, koji se sastoji u izvođenju opšteg stava iz uočavanja određenog broja pojedinačnih činjenica. Indukcija može biti potpuna ili nepotpuna. Potpuna indukcija omogućava promatranje čitavog skupa objekata, iz čega slijede opći zaključci, ali se u eksperimentima koristi nepotpuna indukcija, koji na osnovu proučavanja jednog dela objekata donosi zaključak o ukupnosti objekata. Nepotpuna indukcija pretpostavlja da slični objekti izvučeni iz zagrada eksperimenta imaju ista svojstva kao proučavani, što omogućava korištenje eksperimentalnih podataka za teorijsku opravdanost. Nepotpuna indukcija se naziva naučnim. Odbitak- proces mišljenja koji se sastoji u provođenju analitičkog zaključivanja od opšteg ka posebnom. Dedukcija se zasniva na generalizaciji, ali se sprovodi od nekih početnih opštih odredbi, koje se smatraju neospornim, do konkretnog slučaja kako bi se dobio istinski ispravan zaključak. Deduktivna metoda se najviše koristi u matematici.

Cijeli raznolik svijet oko nas jeste stvar koji se pojavljuje u dva oblika: tvari i polja. Supstanca sastoji se od čestica koje imaju svoju masu. Polje- oblik postojanja materije, koji karakteriše energija.

Svojstvo materije je saobraćaja. Oblici kretanja materije proučavaju različite prirodne nauke: fizika, hemija, biologija itd.

Ne treba pretpostaviti da postoji nedvosmislena striktna korespondencija između nauka s jedne strane i oblika kretanja materije s druge strane. Mora se imati na umu da općenito ne postoji takav oblik kretanja materije koji bi postojao u svom čistom obliku, odvojeno od drugih oblika. Sve ovo naglašava teškoću klasifikacije nauka.

X imyu može se definisati kao nauka koja proučava hemijski oblik kretanja materije, koji se shvata kao kvalitativna promena u supstancama: Hemija proučava strukturu, svojstva i transformacije supstanci.

To hemijske pojave odnosi se na pojave u kojima se jedna supstanca pretvara u drugu. Hemijske pojave su inače poznate kao hemijske reakcije. Fizičke pojave ne prati transformacija jedne supstance u drugu.

U srcu svake nauke je neki skup prethodnih vjerovanja, fundamentalnih filozofija i odgovora na pitanje o prirodi stvarnosti i ljudskog znanja. Ovaj skup vjerovanja, vrijednosti koje dijele članovi određene naučne zajednice naziva se paradigmama.

Glavne paradigme moderne hemije:

1. Atomska i molekularna struktura materije

2. Zakon održanja materije

3. Elektronska priroda hemijske veze

4. Nedvosmislen odnos između strukture materije i njenih hemijskih svojstava (periodični zakon)

Hemija, fizika, biologija samo na prvi pogled mogu izgledati kao nauke daleko jedna od druge. Iako su laboratorije fizičara, hemičara i biologa veoma različite, svi ovi istraživači se bave prirodnim (prirodnim) objektima. To razlikuje prirodne nauke od matematike, istorije, ekonomije i mnogih drugih nauka koje proučavaju ono što nije stvorila priroda, već prvenstveno sam čovek.

Ekologija je bliska prirodnim naukama. Ne treba misliti da je ekologija "dobra" hemija, za razliku od klasične "loše" hemije koja zagađuje životnu sredinu. Nema "loše" hemije ili "loše" nuklearne fizike - postoji naučno-tehnološki napredak ili njegov nedostatak u nekoj oblasti delovanja. Zadatak ekologa je da koristi nova dostignuća prirodnih nauka kako bi se smanjio rizik od narušavanja staništa živih bića uz maksimalnu korist. Ravnoteža "rizik-korist" je predmet proučavanja ekologa.

Ne postoje stroge granice između prirodnih nauka. Na primjer, otkrivanje i proučavanje svojstava novih vrsta atoma nekada se smatralo zadatkom kemičara. Međutim, pokazalo se da su od trenutno poznatih vrsta atoma neke otkrili kemičari, a neke - fizičari. Ovo je samo jedan od mnogih primjera "otvorenih granica" između fizike i hemije.

Život je složen lanac hemijskih transformacija. Svi živi organizmi apsorbuju okruženje neke supstance i oslobađaju druge. To znači da ozbiljan biolog (botaničar, zoolog, doktor) ne može bez znanja iz hemije.

Kasnije ćemo vidjeti da ne postoji apsolutno precizna granica između fizičkih i kemijskih transformacija. Priroda je jedna, pa uvijek moramo imati na umu da je nemoguće razumjeti strukturu svijeta oko nas, zadubljujući se samo u jedno od područja ljudskog znanja.

Disciplina "Hemija" je interdisciplinarnim vezama povezana sa ostalim prirodno-naučnim disciplinama: prethodnim - sa matematikom, fizikom, biologijom, geologijom i drugim disciplinama.

Savremena hemija je razgranati sistem mnogih nauka: neorganske, organske, fizičke, analitičke hemije, elektrohemije, biohemije, koje studenti savladavaju u narednim predmetima.

Poznavanje kursa hemije neophodno je za uspešno izučavanje drugih opštih naučnih i specijalnih disciplina.

Slika 1.2.1 - Mjesto hemije u sistemu prirodnih nauka

Unapređenje istraživačkih metoda, prvenstveno eksperimentalne tehnologije, dovelo je do podjele nauke na sve uža područja. Kao rezultat toga, kvantitet i "kvalitet", tj. povećana je pouzdanost informacija. Međutim, nemogućnost da jedna osoba ima puno znanječak i za srodne naučne oblasti stvorile su nove probleme. Kako unutra vojnu strategiju najslabije tačke odbrane i ofanzive su na spoju frontova, u nauci su najmanje razvijene oblasti koje se ne mogu jednoznačno klasifikovati. Između ostalih razloga, može se istaći i teškoća u sticanju odgovarajućeg nivoa kvalifikacije (akademskog stepena) za naučnike koji rade u oblastima „spojnice nauka“. Ali glavna otkrića našeg vremena se takođe dešavaju tamo.

Čovjekov uspjeh u rješavanju problema opstanka velikih i malih uvelike je rezultat razvoja hemije. Uspjeh mnogih grana ljudske stvarnosti, poput energetike, metalurgije, mašinstva, lake i prehrambene industrije i drugih, u velikoj mjeri zavisi od stanja i razvoja hemije. Hemija je od velikog značaja za uspješno poslovanje poljoprivredne proizvodnje, farmaceutske industrije i obezbjeđivanje života ljudi. Hemijska industrija proizvodi desetine hiljada naziva proizvoda, od kojih se mnogi uspješno nadmeću s tradicionalnim materijalima u pogledu tehnoloških i ekonomskih karakteristika, a neki su jedinstveni po svojim parametrima. Hemija daje materijale sa unaprijed određenim svojstvima, uključujući i ona koja se ne javljaju u prirodi.

Hemija ne samo da osigurava proizvodnju mnogih potrebnih proizvoda i materijala. U mnogim industrijama široko se koriste takve metode hemijske obrade: beljenje, bojenje, štampa, što je dovelo do intenziviranja procesa poboljšanja kvaliteta.

Kemizacija je omogućila čovjeku da riješi mnoge tehničke, ekonomske i društvene probleme, ali razmjeri ovog procesa utjecali su na sve komponente okoliša: zemljište, atmosferu, vodu svjetskog oceana - uveden je u prirodne cikluse tvari. Kao rezultat toga, poremećena je ravnoteža prirodnih procesa na planeti, hemizacija je počela primjetno utjecati na zdravlje same osobe. S tim u vezi nastala je samostalna grana ekološke nauke - hemijska ekologija.

Osnove moderne hemije

Temeljne osnove hemije bile su kvantna mehanika, atomska fizika, termodinamika, statička fizika i fizička kinetika. Teorijska hemija se gradi na bazi fizike. Na hemijskom nivou imamo posla sa veoma velikim brojem čestica uključenih u kvantnomehaničke procese razmene elektrona (hemijske reakcije).

Osnovni koncept hemije - valencija - je makroskopski, hemijski odraz kvantnomehaničkih interakcija.

Pokazalo se da su razvoj moderne hemije, njeni osnovni pojmovi usko povezani ne samo sa fizikom, već i sa drugim prirodnim naukama, posebno biologijom.

Savremena faza u razvoju hemije povezana je sa upotrebom principa hemije žive prirode u njoj.

Koncept "hemijskog elementa" i "hemijskog jedinjenja" sa stanovišta savremenosti

Hemijski element je "cigla" supstance. Periodični zakon D.I. Mendeljejev je formulisao zavisnost svojstava hemijski elementi od atomske mase, znak elementa je njegovo mjesto u periodnom sistemu, određeno atomskom masom. Fizika je pomogla da se formira ideja o atomu kao složenom kvantnomehaničkom sistemu, otkrila je značenje periodičnog zakona zasnovanog na strukturi elektronskih orbita svih elemenata.

Moderna definicija hemijskog elementa je vrsta atoma sa istim nuklearnim nabojem, tj. skup izotopa.

A hemijsko jedinjenje je supstanca čiji se atomi, zbog hemijskih veza, kombinuju u molekule, makromolekule, monokristale ili druge kvantnomehaničke sisteme, tj. glavna stvar je bila fizička priroda sila koje spajaju atome u molekule, zbog valnih svojstava valentnih elektrona.

Doktrina hemijskih procesa

Doktrina o hemijskim procesima je područje dubokog prožimanja fizike, hemije i biologije. Ova doktrina se zasniva na hemijskoj termodinamici i kinetici, koji se podjednako odnose na hemiju i fiziku.

Predmet proučavanja su uslovi za nastanak hemijskih reakcija, kao što su faktori kao što su temperatura, pritisak itd.

Živa ćelija koju proučava biološka nauka je mikroskopski hemijski reaktor u kojem se odvijaju transformacije koje proučava hemija.

Proučavanjem ovih procesa, moderna hemija usvaja iz žive prirode iskustvo neophodno za dobijanje novih supstanci i materijala.

Osnova hemije živih bića su katalitičke hemijske reakcije.

Većina modernih hemijskih tehnologija implementira se pomoću katalizatora - tvari koje povećavaju brzinu reakcije, a da se u njoj ne troše.

U modernoj hemiji razvijen je pravac čiji je princip energetska aktivacija reagensa (tj. opskrba energijom izvana) do stanja potpunog kidanja izvornih veza. to hemija ekstremnih stanja, koristeći visoke temperature, visoke pritiske, zračenje sa velikom količinom kvantne energije.

Na primjer, hemija plazme - hemija bazirana na plazma stanju reagensa, aelion tehnologije - aktivacija procesa se postiže usmjerenim snopovima elektrona ili jona.

Efikasnost tehnologije zasnovane na hemiji eksperimentalnih stanja je veoma visoka. Odlikuju ih ušteda energije, visoka produktivnost, visoka automatizacija i laka kontrola procesa, kao i mala veličina procesnog postrojenja.

Hemija kao nauka usko je povezana sa hemijom kao proizvodnjom. Osnovni cilj savremene hemije, oko kojeg se gradi sav istraživački rad, jeste proučavanje geneze (porekla) svojstava supstanci i na osnovu toga razvijanje metoda za dobijanje supstanci sa unapred određenim osobinama.

Neosporna je potreba za interdisciplinarnim povezivanjem u nastavi. Njihovo dosljedno i sistematično sprovođenje značajno povećava efikasnost obrazovnog procesa, formira dijalektički način mišljenja učenika. Osim toga, interdisciplinarna povezanost je neophodan didaktički uslov za razvijanje interesovanja učenika za poznavanje osnova nauka, uključujući i prirodne.

To je ono što je pokazala analiza nastave fizike, hemije i biologije: nastavnici su u većini slučajeva ograničeni samo na fragmentarno uključivanje interdisciplinarnih veza (ILC). Drugim riječima, oni samo liče na činjenice, pojave ili obrasce iz srodnih tema.

Nastavnici rijetko uključuju studente u samostalan rad na primjeni interdisciplinarnih znanja i vještina u proučavanju programskog materijala, kao iu procesu samostalnog prenošenja ranije stečenog znanja u novu situaciju. Posljedica je nesposobnost djece da izvrše transfer i sintezu znanja iz srodnih predmeta. Ne postoji kontinuitet u obrazovanju. Tako nastavnici biologije kontinuirano „jure naprijed“, upoznajući učenike sa različitim fizičkim i hemijskim procesima koji se dešavaju u živim organizmima, ne oslanjajući se na fizičke i hemijske pojmove, što malo doprinosi svjesnom ovladavanju biološkim znanjima.

Opšta analiza udžbenika nam omogućava da primetimo da se u njima mnogostruko izlažu mnoge činjenice i koncepti u različitim disciplinama, a njihovo ponovljeno izlaganje praktično malo doprinosi znanju učenika. Štaviše, često se isti koncept različito tumači od strane različitih autora, što otežava proces njihove asimilacije. Često se u udžbenicima koriste pojmovi koji su učenicima malo poznati, a malo je zadataka interdisciplinarne prirode. Mnogi autori gotovo da i ne pominju da su neke pojave, pojmovi već izučavani u predmetima srodnih predmeta, ne ukazuju na to da će se ovi pojmovi detaljnije razmatrati prilikom proučavanja nekog drugog predmeta. Analiza postojećih programa iz prirodnih disciplina omogućava nam da zaključimo da se interdisciplinarnim vezama ne pridaje dužna pažnja. Samo u programima opšte biologije za 10-11 razred (V.B. Zakharov); “Čovjek” (V.I. Sivoglazov) ima posebne rubrike “Međupredmetne komunikacije” sa naznakom fizičkih i hemijskih koncepata, zakona i teorija koje su temelj za formiranje bioloških koncepata. U nastavnim planovima i programima fizike i hemije nema takvih odjeljaka, a nastavnici sami moraju postaviti potreban MPS. A ovo je težak zadatak - uskladiti materijal srodnih predmeta na način da se osigura jedinstvo u tumačenju pojmova.

Mnogo češće i efikasnije bi se mogle uspostavljati interdisciplinarne veze fizike, hemije i biologije. Proučavanje procesa koji se odvijaju na molekularnom nivou moguće je samo ako je uključeno poznavanje molekularne biofizike, biohemije, biološke termodinamike, elemenata kibernetike koji se međusobno nadopunjuju. Ove informacije su rasprostranjene kroz kurseve fizike i hemije, ali tek u okviru biologije postaje moguće razmatrati pitanja koja su studentima teška, koristeći interdisciplinarne veze. Osim toga, postaje moguće razraditi koncepte zajedničke za ciklus prirodnih disciplina, kao što su materija, interakcija, energija, diskretnost, itd.

Prilikom izučavanja osnova citologije uspostavljaju se interdisciplinarne veze sa elementima znanja biofizike, biohemije i biokibernetike. Tako se, na primjer, ćelija može predstaviti kao mehanički sistem, a u ovom slučaju se razmatraju njeni mehanički parametri: gustina, elastičnost, viskoznost itd. Fizičko-hemijske karakteristike ćelije nam omogućavaju da je posmatramo kao dispergovani sistem, skup elektrolita, polupropusne membrane. Bez kombinovanja "takvih slika" teško da je moguće formirati koncept ćelije kao složenog biološkog sistema. U odeljku "Osnove genetike i oplemenjivanja" uspostavlja se MPS između organske hemije (proteini, nukleinske kiseline) i fizike (osnovi molekularno-kinetičke teorije, diskretnost električnog naboja, itd.).

Nastavnik mora unaprijed planirati mogućnost realizacije kako prethodnih tako i budućih veza biologije sa odgovarajućim granama fizike. Podaci o mehanici (osobine tkiva, kretanje, elastična svojstva krvnih sudova i srca, itd.) omogućavaju razmatranje fizioloških procesa; o elektromagnetnom polju biosfere – objasniti fiziološke funkcije organizama. Mnoga pitanja biohemije su od istog značaja. Proučavanje složenih bioloških sistema (biogeocenoza, biosfera) povezano je sa potrebom sticanja znanja o načinima razmjene informacija između jedinki (hemijskih, optičkih, zvučnih), ali je za to, opet, potrebno koristiti znanja iz fizike i hemija.

Upotreba interdisciplinarnih veza jedan je od najtežih metodičkih zadataka nastavnika hemije. Zahtijeva poznavanje sadržaja programa i udžbenika iz drugih predmeta. Realizacija interdisciplinarnog povezivanja u nastavnoj praksi podrazumeva saradnju nastavnika hemije sa nastavnicima drugih predmeta.

Nastavnik hemije razvija individualni plan ostvarivanje interdisciplinarnih veza u predmetu hemije. Metoda kreativnog rada nastavnika u tom pogledu prolazi kroz sljedeće faze:

• 1. Izučavanje programa iz hemije, njegovog odsjeka "Međupredmetne komunikacije", programa i udžbenika iz drugih predmeta, dodatne naučne, naučnopopularne i metodičke literature;
• 2. Planiranje nastave interdisciplinarnog povezivanja korištenjem nastavnih i tematskih planova;
• 3. Izrada sredstava i metoda za realizaciju interdisciplinarnog povezivanja u konkretnim časovima (formulisanje interdisciplinarnih kognitivnih zadataka, domaćih zadataka, izbor dodatne literature za učenike, priprema potrebnih udžbenika i vizuelnih pomagala iz drugih predmeta, razvoj metodološke tehnike njihova upotreba);
• 4. Izrada metodologije za pripremu i izvođenje složenih oblika organizacije obrazovanja (generalizacija nastave sa interdisciplinarnim povezivanjem, kompleksni seminari, ekskurzije, krugovi, izborni predmeti interdisciplinarnih tema i dr.);
• 5. Razvoj metoda praćenja i vrednovanja rezultata realizacije interdisciplinarnog povezivanja u obrazovanju (pitanja i zadaci za utvrđivanje sposobnosti učenika za uspostavljanje interdisciplinarnih veza).

Planiranje interdisciplinarnog povezivanja omogućava nastavniku da uspješno realizuje svoje metodičke, obrazovne, razvojne, vaspitne i konstruktivne funkcije; obezbijediti svu raznolikost njihovih vrsta u učionici, kod kuće i vannastavne aktivnosti studenti.

Za uspostavljanje interdisciplinarnih veza potrebno je odabrati materijale, odnosno identifikovati one teme iz hemije koje su usko isprepletene sa temama iz drugih predmeta.

Planiranje kursa uključuje kratka analiza sadržaj svake obrazovne teme predmeta, uzimajući u obzir unutarpredmetne i međupredmetne komunikacije.

Za uspješnu realizaciju interdisciplinarnog povezivanja nastavnik hemije, biologije i fizike mora znati i biti u stanju:

kognitivna komponenta

• sadržaj i struktura srodnih kurseva;
• · na vrijeme koordinirati izučavanje srodnih predmeta;
• · teorijske osnove problemi MJU-a (vrste klasifikacija MJU-a, metode za njihovu implementaciju, funkcije MJU-a, glavne komponente MJU-a, itd.);
• osigurati kontinuitet u formiranju opšti koncepti, proučavanje zakona i teorija; koristiti opšti pristupi na formiranje vještina i sposobnosti vaspitno-obrazovnog rada kod učenika, kontinuitet u njihovom razvoju;
• otkriti odnos pojava različite prirode, koje proučavaju srodni subjekti;
• · da formuliše konkretne nastavno-obrazovne zadatke na osnovu ciljeva MPŠ fizike, hemije, biologije;
• analiza obrazovne informacije srodne discipline; stepen formiranosti interdisciplinarnih znanja i vještina učenika; efikasnost primenjenih nastavnih metoda, oblika nastave, nastavnih sredstava zasnovanih na MPS.

strukturna komponenta

• · formiranje sistema ciljeva i zadataka koji doprinose implementaciji MJU;
• · planira nastavni i vaspitno-obrazovni rad u cilju realizacije MPU; identifikovati obrazovne i razvojne mogućnosti MJS-a;
• · osmišljavanje sadržaja interdisciplinarnih i integrativnih časova, sveobuhvatnih seminara itd. Predvidjeti poteškoće i greške na koje učenici mogu naići u formiranju interdisciplinarnih znanja i vještina;
• · osmisliti metodičku opremu nastave, izabrati najracionalnije oblike i metode nastave na bazi MPS;
• planirati različite oblike organizacije obrazovnih i kognitivnih aktivnosti; dizajnirati didaktičku opremu za treninge. Organizaciona komponenta
• organizuju obrazovno-saznajne aktivnosti učenika u zavisnosti od ciljeva i zadataka, od njihovih individualnih karakteristika;
• · formirati kognitivni interes učenika za predmete prirodnog ciklusa na bazi MPS;
• organizuje i rukovodi radom međupredmetnih krugova i izbornih predmeta; ovladati vještinama NE; metode upravljanja aktivnostima učenika.

Komunikativna komponenta

• Psihologija komunikacije psihološke i pedagoške osnove za formiranje interdisciplinarnih znanja i vještina; psihološke karakteristike studenti;
• snalaženje u psihološkim situacijama u studentskom timu; uspostaviti međuljudske odnose u učionici;
• · uspostaviti međuljudske odnose sa nastavnicima srodnih disciplina u zajedničkoj implementaciji MPS-a.

Orientation Component

• · teorijske osnove djelovanja na uspostavljanju MPS-a pri izučavanju predmeta prirodnog ciklusa;
• · snalaženje u obrazovnom materijalu srodnih disciplina; u sistemu metoda i oblika obuke koji doprinose uspješnoj implementaciji MPS-a.

Mobilizacijska komponenta

• · prilagoditi pedagoške tehnologije za implementaciju MPS fizike, hemije, biologije; ponuditi autorsku ili izabrati najprikladniju metodologiju za formiranje interdisciplinarnih znanja i vještina u procesu nastave fizike, hemije, biologije;
• · razvijaju autorske ili prilagođavaju tradicionalne metode rješavanja problema interdisciplinarnog sadržaja;
• · ovladati metodologijom izvođenja složenih oblika treninga; biti sposoban da organizuje samoobrazovne aktivnosti za savladavanje tehnologije implementacije MPS u nastavi fizike, hemije i biologije.

Istraživačka komponenta

• · da analiziraju i sumiraju iskustvo svog rada na implementaciji MJS; generalizuju i implementiraju iskustva svojih kolega; provesti pedagoški eksperiment, analizirati njihove rezultate;
• organizovati rad za metodološka tema MPS.

Ovaj profesiogram se može smatrati i osnovom za izgradnju procesa pripreme nastavnika fizike, hemije i biologije za implementaciju MPS-a, ali i kriterijum za ocjenu kvaliteta njihove obuke.

Korišćenje interdisciplinarnih veza na studijama hemije omogućava studentima da se od prve godine upoznaju sa predmetima koje će izučavati na višim kursevima: elektrotehnika, menadžment, ekonomija, nauka o materijalima, mašinski delovi, industrijska ekologija itd. Ukazivanjem na časovima hemije zašto i u kojim predmetima će učenicima trebati ovo ili ono znanje, nastavnik motiviše pamćenje gradiva ne samo za jedan čas, radi dobijanja ocene, već menja i lična interesovanja učenika nehemijskog smera. specijaliteti.

Odnos hemije i fizike

Uporedo sa procesima diferencijacije same hemijske nauke, hemija trenutno prolazi kroz procese integracije sa drugim granama prirodnih nauka. Posebno se intenzivno razvijaju odnosi između fizike i hemije. Ovaj proces je praćen pojavom sve više srodnih fizičkih i hemijskih grana znanja.

Čitava istorija interakcije hemije i fizike puna je primera razmene ideja, predmeta i metoda istraživanja. U različitim fazama svog razvoja, fizika je snabdijevala hemiju pojmovima i teorijskim konceptima koji su imali snažan uticaj na razvoj hemije. Istovremeno, što su hemijska istraživanja postajala sve komplikovanija, to su oprema i računske metode fizike sve više prodirali u hemiju. Potreba za mjerenjem termičkih efekata reakcije, razvoj spektralne i rendgenske difrakcijske analize, proučavanje izotopa i radioaktivnih hemijskih elemenata, kristalne rešetke materije, molekularne strukture zahtijevale su stvaranje i dovele do upotrebe najviše složeni fizički instrumenti - spektroskopi, maseni spektrografi, difrakcione rešetke, elektronski mikroskopi itd.

Razvoj moderne nauke potvrdio je duboku vezu između fizike i hemije. Ova veza je genetske prirode, odnosno formiranje atoma hemijskih elemenata, njihovo spajanje u molekule materije dogodilo se u određenoj fazi razvoja neorganskog svijeta. Takođe, ovaj odnos se zasniva na zajedništvu strukture određenih vrsta materije, uključujući molekule supstanci, koje se na kraju sastoje od istih hemijskih elemenata, atoma i elementarne čestice. Pojava hemijskog oblika kretanja u prirodi izazvala je dalji razvoj ideja o elektromagnetnoj interakciji koju proučava fizika. Na osnovu periodičnog zakona napreduje se sada ne samo u hemiji, već iu nuklearnoj fizici, na čijoj su granici nastale takve miješane fizičko-hemijske teorije kao što su hemija izotopa i hemija zračenja.

Hemija i fizika proučavaju gotovo iste objekte, ali samo svaki od njih u tim objektima vidi svoju stranu, svoj predmet proučavanja. Dakle, molekul je predmet proučavanja ne samo hemije, već i molekularne fizike. Ako ga prvi proučava sa stanovišta zakona nastajanja, sastava, hemijskih svojstava, veza, uslova za njegovu disocijaciju na sastavne atome, onda drugi statistički proučava ponašanje masa molekula, što određuje termičke pojave, razne agregacionih stanja, prelaza iz gasovite u tečnu i čvrstu fazu i obrnuto, pojave koje nisu povezane sa promenom sastava molekula i njihove unutrašnje hemijske strukture. Praćenje svake kemijske reakcije mehaničkim kretanjem masa molekula reaktanta, oslobađanje ili apsorpcija topline uslijed prekida ili stvaranja veza u novim molekulima uvjerljivo ukazuju zatvoriti vezu hemijske i fizičke pojave. Dakle, energija hemijskih procesa je usko povezana sa zakonima termodinamike. Hemijske reakcije koje oslobađaju energiju, obično u obliku topline i svjetlosti, nazivaju se egzotermnim. Postoje i endotermne reakcije koje apsorbuju energiju. Sve navedeno nije u suprotnosti sa zakonima termodinamike: u slučaju sagorijevanja, energija se oslobađa istovremeno sa smanjenjem unutrašnje energije sistema. U endotermnim reakcijama, unutrašnja energija sistema se povećava zbog priliva toplote. Mjerenjem količine energije koja se oslobađa tokom reakcije (toplotni efekat hemijske reakcije), može se suditi o promeni unutrašnje energije sistema. Mjeri se u kilodžulima po molu (kJ/mol).

Još jedan primjer. Hesov zakon je poseban slučaj prvog zakona termodinamike. U njemu se navodi da toplotni efekat reakcije zavisi samo od početnog i konačnog stanja supstanci i ne zavisi od međufaza procesa. Hesov zakon omogućava izračunavanje toplotnog efekta reakcije u slučajevima kada je njeno direktno merenje iz nekog razloga nemoguće.

Pojavom teorije relativnosti, kvantne mehanike i teorije elementarnih čestica otkrivene su još dublje veze između fizike i hemije. Pokazalo se da ključ za objašnjenje suštine svojstava kemijskih spojeva, samog mehanizma transformacije tvari leži u strukturi atoma, u kvantnim mehaničkim procesima njegovih elementarnih čestica i posebno elektrona vanjske ljuske. molekule organskih i neorganskih jedinjenja itd.

Na polju dodira fizike i hemije nastao je i uspješno se razvija tako relativno mlad odsjek glavnih odjela hemije kao što je fizička hemija, koji se formirao krajem 19. stoljeća. kao rezultat uspješnih pokušaja kvantitativnog proučavanja fizičkih svojstava hemijske supstance i mješavine, teorijsko objašnjenje molekularnih struktura. Eksperimentalna i teorijska osnova za to bio je rad D.I. Mendeljejev (otkriće periodičnog zakona), Vant Hof (termodinamika hemijskih procesa), S. Arrhenius (teorija elektrolitičke disocijacije) itd. Predmet njenog proučavanja bila su opšta teorijska pitanja koja se tiču ​​strukture i svojstava molekula hemijskih jedinjenja, procesa transformacije supstanci u vezi sa međusobnom zavisnošću njihovih fizička svojstva, proučavanje uslova za tok hemijskih reakcija i fizičkih pojava koje se u ovom slučaju dešavaju. Sada je fizička hemija raznovrsna nauka koja usko povezuje fiziku i hemiju.

U samoj fizičkoj hemiji do sada su se izdvojile i u potpunosti razvile kao samostalne sekcije elektrohemija, proučavanje rastvora, fotohemija i kristalohemija sa svojim posebnim metodama i predmetima proučavanja. Početkom XX veka. Kao samostalna nauka izdvojila se i koloidna hemija, koja je izrasla u dubinama fizičke hemije. Od druge polovine XX veka. U vezi sa intenzivnim razvojem problema nuklearne energije, nastale su i dobile veliki razvoj najnovije grane fizičke hemije - visokoenergetska hemija, hemija zračenja (predmet njenog proučavanja su reakcije koje nastaju pod dejstvom jonizujućeg zračenja) i izotopska hemija.

Fizička hemija se danas smatra najširom opštom teorijskom osnovom čitave hemijske nauke. Mnoga njena učenja i teorije imaju veliki značaj za razvoj neorganskih i posebno organska hemija. Pojavom fizičke kemije, proučavanje materije počelo se provoditi ne samo tradicionalnim kemijskim metodama istraživanja, ne samo sa stanovišta njenog sastava i svojstava, već i sa strane strukture, termodinamike i kinetike. hemijskog procesa, kao i sa strane povezanosti i zavisnosti potonjeg od uticaja pojava svojstvenih drugim oblicima kretanja (izloženost svetlosti i zračenju, izlaganje svetlosti i toploti itd.).

Važno je napomenuti da je u prvoj polovini XX veka. postojala je granica između hemije i novih grana fizike (kvantna mehanika, elektronska teorija atoma i molekula) nauke, koja je kasnije postala poznata kao hemijska fizika. Široko je primjenjivala teorijske i eksperimentalne metode najnovije fizike u proučavanju strukture kemijskih elemenata i spojeva, a posebno mehanizma reakcija. Hemijska fizika proučava međusobnu povezanost i međusobnu tranziciju hemijskih i subatomskih oblika kretanja materije.

U hijerarhiji osnovnih nauka koju je dao F. Engels, hemija je direktno uz fiziku. Ovo susjedstvo je omogućilo brzinu i dubinu kojom su mnoge grane fizike plodno uklesale u hemiju. Hemija se graniči, s jedne strane, sa makroskopskom fizikom - termodinamikom, fizikom kontinualnih medija, as druge - sa mikrofizikom - statičkom fizikom, kvantnom mehanikom.

Dobro je poznato koliko su ti kontakti bili plodni za hemiju. Termodinamika je dovela do hemijske termodinamike - proučavanja hemijske ravnoteže. Statička fizika činila je osnovu hemijske kinetike – proučavanje brzina hemijskih transformacija. Kvantna mehanika je otkrila suštinu Mendeljejevljevog periodičnog zakona. Moderna teorija hemijske strukture i reaktivnosti je kvantna hemija, tj. primjena principa kvantne mehanike na proučavanje molekula i "X transformacija".

Još jedan dokaz plodnog uticaja fizike na hemijsku nauku je sve veća upotreba fizičkih metoda u hemijskim istraživanjima. Zapanjujući napredak u ovoj oblasti posebno se jasno vidi na primjeru spektroskopskih metoda. U novije vreme, od beskonačnog opsega elektromagnetnog zračenja, hemičari su koristili samo usko područje vidljivih i susednih područja infracrvenog i ultraljubičastog opsega. Otkriće fizičara fenomena apsorpcije magnetne rezonancije dovelo je do pojave spektroskopije nuklearne magnetne rezonance, najinformativnije moderne analitičke metode i metode za proučavanje elektronske strukture molekula, i spektroskopije elektronske paramagnetne rezonance, jedinstvene metode za proučavanje nestabilnog međumedija. čestice - slobodni radikali. U području kratkotalasne dužine elektromagnetnog zračenja nastala je rendgenska i gama-rezonantna spektroskopija, koja svoj izgled duguje otkriću Mössbauera. Razvoj sinhrotronskog zračenja otvorio je nove izglede za razvoj ove visokoenergetske grane spektroskopije.

Čini se da je čitav elektromagnetski opseg savladan i teško je očekivati ​​dalji napredak u ovoj oblasti. Međutim, pojavili su se laseri – izvori jedinstveni po svom spektralnom intenzitetu – a zajedno s njima i fundamentalno nove analitičke mogućnosti. Među njima su i laser magnetna rezonanca- brzo razvijajuća visoko osjetljiva metoda za detekciju radikala u plinu. Još jedna zaista fantastična mogućnost je komadna registracija atoma laserom - tehnika zasnovana na selektivnoj ekscitaciji, koja omogućava registraciju samo nekoliko atoma strane nečistoće u ćeliji. Upečatljive mogućnosti za proučavanje mehanizama radikalnih reakcija pružilo je otkriće fenomena hemijske polarizacije jezgara.

Sada je teško imenovati oblast moderne fizike koja ne bi direktno ili indirektno uticala na hemiju. Uzmimo, na primjer, fiziku nestabilnih elementarnih čestica, koja je daleko od svijeta molekula izgrađenih od jezgara i elektrona. Može izgledati iznenađujuće da se na specijalnim međunarodnim konferencijama raspravlja o hemijskom ponašanju atoma koji sadrže pozitron ili mion, koji u principu ne mogu dati stabilna jedinjenja. Međutim, jedinstvene informacije o ultrabrzim reakcijama, koje takvi atomi dopuštaju da dobiju, u potpunosti opravdavaju ovaj interes.

Osvrćući se na istoriju odnosa između fizike i hemije, vidimo da je fizika igrala važnu, ponekad odlučujuću ulogu u razvoju teorijski koncepti i metode istraživanja u hemiji. Stepen prepoznavanja ove uloge može se procijeniti gledanjem, na primjer, liste laureata nobelova nagrada u hemiji. Ne manje od trećine ove liste su autori najvećih dostignuća u oblasti fizičke hemije. Među njima su i oni koji su otkrili radioaktivnost i izotope (Rutherford, M. Curie, Soddy, Aston, Joliot-Curie itd.), postavili temelje kvantne hemije (Pauling i Mulliken) i moderne hemijske kinetike (Hinshelwood i Semenov), razvili nove fizičke metode (Debye, Geyerovsky, Eigen, Norrish i Porter, Herzberg).

Konačno, treba imati na umu odlučujuću važnost koju produktivnost rada naučnika počinje da igra u razvoju nauke. Fizičke metode su igrale i igraju revolucionarnu ulogu u hemiji u tom pogledu. Dovoljno je uporediti, na primjer, vrijeme koje je organski hemičar potrošio na uspostavljanje strukture sintetizovanog jedinjenja hemijskim putem i koje provodi sada, posjedujući arsenal fizičkih metoda. Bez sumnje, ova rezerva primjene dostignuća fizike je daleko od toga da se dovoljno koristi.

Hajde da sumiramo neke rezultate. Vidimo da fizika u sve većem obimu i sve plodnije zadire u hemiju. Fizika otkriva suštinu kvalitativnih hemijskih pravilnosti, snabdeva hemiju savršenim istraživačkim alatima. Relativni obim fizičke hemije raste, a ne postoje razlozi koji mogu usporiti taj rast.

Odnos hemije i biologije

Poznato je da su hemija i biologija dugo vremena išle svojim putem, iako je stari san hemičara bio da stvaraju u laboratorijskim uslovimaživi organizam.

Do oštrog jačanja odnosa između hemije i biologije došlo je kao rezultat stvaranja A.M. Butlerovljeva teorija hemijske strukture organskih jedinjenja. Vođeni ovom teorijom, organski hemičari su ušli u takmičenje s prirodom. Naredne generacije hemičara pokazale su veliku domišljatost, rad, maštu i kreativnu potragu za usmerenom sintezom materije. Njihova namjera nije bila samo da imitiraju prirodu, htjeli su je i nadmašiti. I danas možemo sa sigurnošću tvrditi da je u mnogim slučajevima to i postignuto.

Progresivni razvoj nauke u 19. veku, koji je doveo do otkrića strukture atoma i detaljnog poznavanja strukture i sastava ćelije, otvorio je praktične mogućnosti hemičarima i biolozima da rade zajedno na hemijskim problemima doktrina ćelije, o pitanjima o prirodi hemijskih procesa u živim tkivima, o uslovljenosti biološke funkcije hemijske reakcije.

Ako posmatrate metabolizam u tijelu sa čisto hemijske tačke gledišta, kao što je A.I. Oparin, videćemo totalitet veliki broj Relativno jednostavne i monotone hemijske reakcije, koje se međusobno kombinuju u vremenu, ne odvijaju se nasumično, već u strogom nizu, što rezultira formiranjem dugih lanaca reakcija. I taj poredak je prirodno usmjeren ka stalnom samoodržanju i samoreproduciranju cjelokupnog živog sistema u cjelini u datim uslovima sredine.

Jednom riječju, takva specifična svojstva živih bića kao što su rast, reprodukcija, pokretljivost, ekscitabilnost, sposobnost reagiranja na promjene u vanjskom okruženju, povezana su s određenim kompleksima kemijskih transformacija.

Značaj hemije među naukama koje proučavaju život je izuzetno velik. Hemija je bila ta koja je otkrila suštinsku ulogu hlorofil kao hemijska osnova fotosinteze, hemoglobin kao osnova procesa disanja, utvrđena je hemijska priroda prenosa nervnog pobuđenja, utvrđena struktura nukleinske kiseline itd. Ali glavna stvar je da, objektivno, hemijski mehanizmi leže u samoj osnovi bioloških procesa, funkcija živih bića. Sve funkcije i procesi koji se odvijaju u živom organizmu mogu se izraziti jezikom hemije, u obliku specifičnih hemijskih procesa.

Naravno, bilo bi pogrešno svesti fenomene života na hemijske procese. Ovo bi bilo grubo mehaničko pojednostavljenje. A jasan dokaz za to je specifičnost hemijskih procesa u živim sistemima u poređenju sa neživim. Proučavanje ove specifičnosti otkriva jedinstvo i međusobnu povezanost hemijskih i bioloških oblika kretanja materije. O istom govore i druge nauke koje su nastale na razmeđu biologije, hemije i fizike: biohemija je nauka o metabolizmu i hemijskim procesima u živim organizmima; bioorganska hemija - nauka o strukturi, funkcijama i načinima sinteze spojeva koji čine žive organizme; fizičko-hemijska biologija kao nauka o funkcionisanju složeni sistemi prenos informacija i regulacija bioloških procesa na molekularnom nivou, kao i biofizika, biofizička hemija i biologija zračenja.

Glavna dostignuća ovog procesa su određivanje hemijskih produkata ćelijskog metabolizma (metabolizam u biljkama, životinjama, mikroorganizmima), uspostavljanje bioloških puteva i ciklusa biosinteze ovih proizvoda; sprovedena je njihova veštačka sinteza, otkrivene materijalne osnove regulatornog i naslednog molekularnog mehanizma, a u velikoj meri je razjašnjen značaj hemijskih procesa u energetskim procesima ćelije i živih organizama uopšte.

U današnje vrijeme za hemiju postaje posebno važna primjena bioloških principa u kojoj je koncentrisano iskustvo prilagođavanja živih organizama uslovima Zemlje tokom mnogo miliona godina, iskustvo stvaranja najnaprednijih mehanizama i procesa. Na tom putu već postoje određena dostignuća.

Pre više od jednog veka naučnici su shvatili da je osnova izuzetne efikasnosti bioloških procesa biokataliza. Stoga su kemičari sebi postavili cilj da stvore novu hemiju zasnovanu na katalitičkom iskustvu žive prirode. U njemu će se pojaviti nova kontrola hemijskih procesa, gde će se primenjivati ​​principi sinteze sličnih molekula, stvaraće se katalizatori tako raznovrsnih kvaliteta na principu enzima koji će daleko nadmašiti one koji postoje u našoj industriji.

Iako enzimi imaju zajednička svojstva, svojstveni svim katalizatorima, međutim, oni nisu identični potonjim, budući da funkcionišu unutar živih sistema. Stoga se svi pokušaji da se iskustvo žive prirode iskoristi za ubrzanje hemijskih procesa u neorganskom svijetu suočavaju sa ozbiljnim ograničenjima. Do sada se može govoriti samo o modeliranju nekih funkcija enzima i korišćenju ovih modela za teorijsku analizu aktivnosti živih sistema, kao i o delimičnoj praktičnoj primeni izolovanih enzima za ubrzavanje nekih hemijskih reakcija.

Ovdje je, očito, najperspektivniji smjer istraživanja usmjerena na primjenu principa biokatalize u hemiji i hemijskoj tehnologiji, za koje je potrebno proučiti cjelokupno katalitičko iskustvo žive prirode, uključujući i iskustvo stvaranja enzima. sebe, ćeliju, pa čak i organizam.

Teorija samorazvoja elementarnih otvorenih katalitičkih sistema, koju je u najopštijem obliku izneo profesor A.P. Rudenko iz 1964. je opća teorija kemijske evolucije i biogeneze. Rješava pitanja o pokretačkim snagama i mehanizmima evolucijskog procesa, odnosno o zakonima kemijske evolucije, o izboru elemenata i struktura i njihovoj kauzalnosti, o visini hemijske organizacije i hijerarhije. hemijski sistemi kao posledica evolucije.

Teorijska srž ove teorije je stav da je hemijska evolucija samorazvoj katalitičkih sistema i da su katalizatori supstanca koja se razvija. U toku reakcije dolazi do prirodne selekcije onih katalitičkih centara koji imaju najveću aktivnost. Samorazvoj, samoorganizacija i samokomplikovanje katalitičkih sistema nastaje usled stalnog priliva transformabilne energije. A pošto je glavni izvor energije osnovna reakcija, katalitički sistemi koji se razvijaju na bazi egzotermnih reakcija dobijaju maksimalne evolucione prednosti. Dakle, osnovna reakcija nije samo izvor energije, već i alat za odabir najprogresivnijih evolucijskih promjena u katalizatorima.

Razvijajući ove stavove, A.P. Rudenko je formulirao osnovni zakon kemijske evolucije, prema kojem se s najvećom brzinom i vjerojatnošću formiraju oni putevi evolucijskih promjena katalizatora, na kojima dolazi do maksimalnog povećanja njegove apsolutne aktivnosti.

Praktična posljedica teorije samorazvoja otvorenih katalitičkih sistema je takozvana „nestacionarna tehnologija“, odnosno tehnologija sa promjenjivim reakcionim uvjetima. Istraživači sada dolaze do zaključka da stacionarni način rada, čija se pouzdana stabilizacija činila ključnom za visoku efikasnost industrijskog procesa, samo je poseban slučaj nestacionarnog režima. Istovremeno su pronađeni mnogi nestacionarni režimi koji doprinose intenziviranju reakcije.

Trenutno su već vidljivi izgledi za nastanak i razvoj nove hemije, na osnovu koje će se stvoriti niskootpadne, bezotpadne i štedljive industrijske tehnologije.

Danas su hemičari došli do zaključka da će, koristeći iste principe na kojima je izgrađena hemija organizama, u budućnosti (bez potpunog ponavljanja prirode) biti moguće izgraditi fundamentalno novu hemiju, novu kontrolu hemijskih procesa, gdje će se primjenjivati ​​principi sinteze sličnih molekula. Predviđeno je stvaranje pretvarača koji sa velikom efikasnošću koriste sunčevu svetlost, pretvarajući je u hemijsku i električnu energiju, kao i hemijsku energiju u svetlost velikog intenziteta.

Zaključak

Modernu hemiju predstavlja mnogo različitih pravaca u razvoju znanja o prirodi materije i metodama njene transformacije. Istovremeno, hemija nije samo zbir znanja o supstancama, već visoko uređen, stalno evoluirajući sistem znanja koji ima svoje mjesto među ostalim prirodnim naukama.

Hemija proučava kvalitativnu raznolikost materijalnih nosača hemijske pojave, hemijski oblik kretanja materije. Iako se strukturno ukršta u određenim oblastima sa fizikom, biologijom i drugim prirodnim naukama, zadržava svoju specifičnost.

Jedna od najznačajnijih objektivnih osnova za izdvajanje hemije kao samostalne prirodno-naučne discipline jeste prepoznavanje specifičnosti hemije odnosa supstanci, koja se manifestuje prvenstveno u kompleksu sila i razne vrste interakcije koje određuju postojanje dva i poliatomska jedinjenja. Ovaj kompleks se obično karakteriše kao hemijska veza, nastaju ili prekidaju tokom interakcije čestica atomskog nivoa organizacije materije. Pojavu hemijske veze karakteriše značajna preraspodela elektronske gustine u poređenju sa jednostavnim položajem elektronske gustine nevezanih atoma ili atomskih fragmenata koji su blizu udaljenosti veze. Ova karakteristika najpreciznije odvaja hemijsku vezu od različitih manifestacija međumolekularnih interakcija.

Kontinuirano stalno povećanje uloge hemije kao nauke u prirodnim naukama praćeno je brz razvoj fundamentalna, kompleksna i primenjena istraživanja, ubrzani razvoj novih materijala sa željenim svojstvima i novih procesa u oblasti tehnologije proizvodnje i prerade supstanci.