Le lipsește o înțelegere științifică a modelelor de dezvoltare ale lumii din jurul lor, capacitatea de a aplica în mod cuprinzător cunoștințele pe care le-au primit în timp ce studiau elementele de bază ale Stiintele Naturii la scoala. În depășirea acestor neajunsuri în condițiile sistemului tradițional stabilit de studiere a fundamentelor științelor naturii la școală, un rol important este atribuit conexiunilor interdisciplinare.

În cele mai multe cazuri, profesorii se limitează doar la includerea fragmentară a MPS. Profesorii includ rar elevii în muncă independentă privind aplicarea cunoștințelor și abilităților interdisciplinare în studiul materialului programului, precum și în procesul de transfer independent al cunoștințelor dobândite anterior într-o situație nouă. Consecința este incapacitatea copiilor de a efectua transferul și sinteza de cunoștințe de la materii conexe.

Nu există continuitate în educație. Astfel, profesorii de biologie „aleargă înainte”, introducând elevii în diverse procese fizice și chimice care au loc în organismele vii, fără a se baza pe concepte fizice și chimice.

Rezolvarea problemelor interdisciplinare necesită abilități speciale: de a conecta și generaliza cunoștințele subiectului, de a vedea obiectul în unitatea diverselor proprietăți și relații ale acestuia, de a evalua particularul din punctul de vedere al generalului, ceea ce asigură formarea viziunii științifice asupra lumii a şcolari.

Abilitățile de caracteristici multilaterale complexe ale unui obiect sunt cel mai complex tip de abilități. Aceasta este capacitatea elevilor de a realiza conexiuni interdisciplinare complexe. Specifică pentru ei este acțiunea cognitivă a transferului larg de cunoștințe și abilități ale subiectului în condiții noi pentru aplicarea lor integrată. Astfel de abilități în conținutul lor se bazează pe cunoștințe din diferite materii educaționale și idei generalizate, iar latura lor operațională are o structură complexă de acțiuni de diferite grade de generalizare.

Conexiunile interdisciplinare complică conținutul și procesul activității cognitive a elevilor. Prin urmare, este necesar să se introducă treptat atât elemente problematice, cât și volum și complexitate. comunicări între subiecte. Este important să se asigure creșterea abilităților cognitive și a succesului educațional, întărirea independenței și interesului elevilor pentru a învăța legăturile dintre cunoștințele de la diferite materii. Metodologia de organizare a procesului de învățare se realizează în următoarele etape:

1. MPS unilateral la lecții la discipline conexe bazate pe educație reproductivă și elemente problematice;
2. complicarea sarcinilor cognitive interdisciplinare și întărirea independenței elevilor în căutarea soluției acestora;
3. includerea legăturilor bilaterale și apoi multilaterale între discipline prin coordonarea activităților cadrelor didactice (promovarea problemelor educaționale comune, rezolvarea lor pas cu pas în sistemul de lecții);
4. dezvoltarea unui sistem larg în activitatea cadrelor didactice care implementează MPS atât în ​​conținutul și metodele, cât și în formele de organizare a educației (teme cuprinzătoare, lecții, seminarii, excursii, conferințe), inclusiv activități extracurriculare și extinderea domeniului de aplicare a curriculum.

Pentru acei elevi care nu au un sistem solid de cunoștințe, rezolvarea problemelor interdisciplinare poate fi copleșitoare, iar interesul lor pentru învățare va scădea. Pentru elevii cu nivel inalt cunoștințele la discipline, bazarea pe conexiuni interdisciplinare este o condiție necesară pentru dezvoltarea lor ulterioară în procesul de învățare. Prin urmare, în organizarea activității creative a studenților pe baza MPS, locul de frunte este ocupat de munca educațională care vizează stăpânirea sistemului de cunoaștere a subiectului și stăpânirea metodelor de transfer și generalizare a acestora.

„Învățarea” elevilor se realizează cu ajutorul unui sistem de pregătire a muncii independente care dezvoltă elemente individuale ale aptitudinilor de aplicare integrată a cunoștințelor: recunoașterea MPS în textele educaționale, în extrase din articole științifice, în sursele primare, selecția materialului subiectului faptic pentru confirmare, dovedirea legilor dialecticii, idei științifice generale, concepte; analiza exemplelor specifice (din domeniul biologiei, fizicii, chimiei, istoriei) din punct de vedere al tiparelor generale, categoriilor; conștientizarea naturii interdisciplinare a sarcinilor de învățare cognitivă; formularea (viziunea) independentă a sarcinilor interdisciplinare, probleme bazate pe compararea și analiza faptelor științifice ale subiecților limită (biochimic, fizico-chimic, biofizic etc.); întocmirea unui plan de rezolvare a unei probleme interdisciplinare etc.

Un rol important îl joacă prezentarea unui eșantion de îndeplinire a unor astfel de sarcini, desfășurarea unor conversații de instalare care determină logica raționamentului, aducerea la cunoștință a succesiunii acțiunilor efectuate, o abordare diferențiată, ținând cont de interesele și capacitățile cognitive ale elevilor. Sunt necesare etape succesive în formarea abilităților pentru a realiza comunicări interdisciplinare:

1. trezirea interesului cognitiv al elevilor pentru rezolvarea problemelor interdisciplinare, recunoașterea acestora și conștientizarea necesității utilizării cunoștințelor din diferite discipline;
2. dezvoltarea unor moduri individuale de activitate creativă bazate pe conexiuni interdisciplinare;
3. sinteza unor abilități speciale într-o abilitate holistică de aplicare complexă a cunoștințelor în rezolvarea problemelor interdisciplinare. Condiția principală pentru transferul cu succes al cunoștințelor subiectului este asemănarea, asemănarea structurii conținutului și a elementelor procedurale într-o serie de sarcini cognitive interdisciplinare de un anumit tip. În clasă, este necesar să se încurajeze elevii să rezolve în mod independent astfel de probleme cu efectuarea lor de acțiuni conform modelului și asimilarea liniilor directoare generalizate în sinteza cunoștințelor.

Interacțiunea de interese și abilități în procesul de rezolvare a problemelor interdisciplinare.

Dezvoltarea intereselor cognitive depinde de stăpânirea de către studenți a abilităților generalizate ale activității de căutare și de capacitatea de a implementa MPS. Studiul psihologiei gândirii a dovedit că ca stimul intern al activității de căutare, care este asociat cu cunoștințe și metode, există o conștientizare a scopului, o nevoie cognitivă care reglează procesul de căutare, reflectând asupra bogăției sale emoționale. Acceptarea unei sarcini interdisciplinare depinde în mare măsură de orientarea teoretică a intereselor cognitive ale elevului, de dorința acestuia de a cunoaște aspectele filozofice, de viziune asupra lumii în cunoașterea subiectului.

Izolarea conștientă a unei sarcini interdisciplinare, fiind una dintre manifestările acțiunilor creative ale elevilor, contribuie la o strânsă corelare a cunoștințelor și a metodelor de acțiune în structura capacității de a o rezolva. Calculul coeficienților de corelație a arătat o relație strânsă între nivelurile de cunoaștere și metodele de acțiune în munca elevilor care au identificat în mod independent o sarcină cognitivă interdisciplinară.

În procesul de rezolvare a unei sarcini cognitive interdisciplinare, studenții includ abilități de materie, activitatea lor depinde și de motivul interesului pentru disciplinele academice relevante. Există, de asemenea, o relație strânsă între nivelul de interes pentru subiect, amploarea și succesul utilizării cunoștințelor din acesta. Elevii atrag informații noi din surse suplimentare de informații, găsesc modalități originale de a le analiza și se conectează cu materialul programului. Lipsa unor interese și cunoștințe stabile la subiect îl privează pe elev de fundamentul în activitatea „interdisciplinară”, provocând uneori o atitudine negativă față de aceasta.

Conexiunile interdisciplinare la primele etape de includere în activitatea cognitivă modifică corespondența dintre nivelurile de aptitudini și interese ale elevilor la materii. Abilitățile demonstrate în rezolvarea problemelor interdisciplinare încep să depindă mai mult de experiența transferului, stăpânirea metodelor acestuia, decât de interesul stabilit anterior, dar totuși mobil pentru un anumit subiect. Unii elevi, sub influența legăturilor interdisciplinare, își sporesc interesul pentru subiecte care anterior nu îi interesau, iar nivelul de cunoștințe și abilități rămâne în continuare scăzut. În altele, dimpotrivă, abilitățile de transfer interdisciplinar cresc semnificativ, dar nu există schimbări notabile în dezvoltarea intereselor subiectelor. Ei rămân stabili. Acest lucru se explică prin faptul că MPS nu este singurul factor care modelează interesele cognitive ale studenților.

Experiența cognitivă, limitată de limite înguste ale subiectului, face dificilă privirea binecunoscutului într-un aspect nou, neobișnuit, necesar pentru soluționarea creativă a unei probleme interdisciplinare. Discrepanța dintre abilitățile și interesele formate anterior ale elevilor care apare în primele etape ale activității cognitive pe baza conexiunilor interdisciplinare este ulterior nivelată, iar relația dintre aptitudini și interes este întărită pe o bază de conținut generalizat calitativ nou. Inclus sistematic în cunoașterea educațională, MPS schimbă în mod pozitiv amploarea și gama de aplicare a cunoștințelor și abilităților. Contribuie dezvoltare mentalăşcolarii şi formarea unor interese cognitive largi ca unul dintre indicatorii dezvoltării personalităţii. În activitățile bazate pe MPS, apare o dependență stabilă: amploarea intereselor cognitive - percepția conștientă a sarcinilor interdisciplinare - nevoia de cunoaștere a conexiunilor interdisciplinare - creativitate - capacitatea de a gândi sistematic - independența cognitivă a elevului.

Formarea orientării viziunii asupra lumii a intereselor cognitive ale elevilor de liceu.

Includerea conexiunilor interdisciplinare în procesul de învățare ca stimul al interesului cognitiv transformă calitativ ceilalți stimuli ai săi. Acest lucru se datorează faptului că procesul de învățământ este un sistem în care toate componentele sunt într-o relație structurală și funcțională și o schimbare a uneia dintre ele încalcă aceste relații și necesită o abordare sistematică a organizării întregului proces. Conexiunile interdisciplinare incluse în conținutul lecției sporesc noutatea acesteia, provoacă reînnoirea materialului deja cunoscut și combină cunoștințele noi și anterioare într-un sistem.

Conexiunile cursurilor conexe vă permit să pătrundeți mai adânc în esența obiectelor, pentru a dezvălui, de exemplu, relații cauzale, fizice și chimice în procesele biologice. Acest lucru face posibilă prezentarea mai completă a istoriei științei, metodelor și realizărilor. stiinta moderna, în care sunt îmbunătățite integrarea cunoștințelor și o abordare sistematică a cunoașterii. Consolidând conținutul stimulant al lecțiilor, conexiunile interdisciplinare activează și procesul de însușire a cunoștințelor, pe baza aplicării lor constante. Necesitatea practică și utilitatea cunoștințelor în toate disciplinele devine clară. Conștientizarea necesității de cunoaștere întărește în mod fiabil interesul pentru aprofundarea și extinderea acestora. Însuși procesul de cunoaștere, îmbogățit cu conexiuni interdisciplinare, care activează procesele de gândire, servește drept sursă de „interes durabil al școlarilor. Legăturile interdisciplinare sporesc caracterul generalizator al conținutului materialului educațional, ceea ce necesită schimbări în metodele de predare.

Conexiunile interdisciplinare activează toți stimulii de interes cognitiv asociați activităților educaționale: introduc elemente problematice, de cercetare și creativitate, diversifică formele de muncă independentă și încurajează stăpânirea de noi abilități. Prin transformarea metodelor de predare, MPS au un impact asupra schimbării și formelor sale organizaționale. Este nevoie de forme colective de organizare a muncii educaționale care să ofere cel mai bine soluționarea problemelor interdisciplinare, creând condiții pentru manifestarea cunoștințelor și intereselor elevilor la alte discipline. În acest caz, succesul este posibil pentru toată lumea.

Succesul activității, după cum știți, este cel mai important stimul al activității și al interesului pentru ea. În formele colective de muncă educațională, activează stimuli de interes cognitiv asociați relației dintre participanți. proces educațional: ton emoțional, încredere în abilitățile cognitive ale elevilor, sprijin reciproc în activități, elemente de competiție, încurajare și altele (G. I. Shchukina).

În procesul de formare a intereselor cognitive ale elevilor, conexiunile interdisciplinare (semnificative, operaționale - activitate, organizaționale - metodologice) îndeplinesc funcții cu mai multe fațete. În primul rând, ele acționează ca un stimulent pentru interesele elevilor la lecții, refractând în toți ceilalți stimuli pozitivi proveniți din conținut, activități și relații. Activități de învățare bazată pe conexiuni interdisciplinare provoacă un interes direct pentru lecţii. Fiind efectuate sistematic, ele devin o condiție pentru formarea unor interese cognitive stabile ale școlarilor. Asemenea abilități se formează pe baza stabilirii de conexiuni interdisciplinare, atunci când profesorul oferă sarcini precum „a critica”, „a dovedi”, „a susține”, „argumente concluzia”, etc. Factorul de evaluare în cunoaștere stimulează interesul și activitatea. a elevilor.

Așadar, predarea pe baza conexiunilor interdisciplinare versatile formează în mod activ interese cognitive stabile și ample de viziune asupra lumii, ceea ce este deosebit de valoros pentru dezvoltarea cuprinzătoare a personalității unui elev de liceu.

Orientarea ideologică a intereselor cognitive este dorința constantă a elevului de a înțelege și fundamenta conexiunile esențiale care explică relația „personalitate și societate”, „natura și societatea”, „omul și munca”. Procesul de formare a orientării viziunii asupra lumii a intereselor cognitive include următorii pași:

1. trezirea interesului și a dorinței de a se baza pe conexiuni interdisciplinare în asimilarea ideilor generale de viziune asupra lumii subiectului cu ajutorul elementelor problematice;
2. dezvoltarea și extinderea interesului pentru asimilarea ideilor de viziune asupra lumii, formarea independenței cognitive în rezolvarea problemelor interdisciplinare;
3. întărirea și aprofundarea interesului pentru problemele de viziune asupra lumii în procesul de dezvoltare constantă a activității și a activității independente a elevilor (un sistem de muncă creativă și muncă extracurriculară cu conținut interdisciplinar).

Dezvoltarea independenței cognitive a elevilor de liceu în activități pe baza unor conexiuni interdisciplinare are loc în strânsă relație cu formarea viziunii asupra lumii, a orientărilor valorice ale individului, care îi reglementează activitatea socială.

Mijloacele de implementare a legăturilor interdisciplinare pot fi diferite:

• probleme de conținut interdisciplinar: direcționarea activităților școlarilor spre reproducerea cunoștințelor studiate anterior la alte cursuri și teme și aplicarea lor în asimilarea de material nou.
• sarcini interdisciplinare care necesită conectarea cunoștințelor de la diferite materii sau sunt compilate pe materialul unei discipline, dar utilizate într-un scop cognitiv specific în predarea unei alte discipline. Ele contribuie la o asimilare mai profundă și mai semnificativă a materialului programului, la îmbunătățirea abilităților de identificare a relațiilor cauză-efect între fenomene.
• teme de natură interdisciplinară - formularea de întrebări pentru reflecție, pregătirea mesajelor, rezumatele, realizarea de ajutoare vizuale, alcătuirea de tabele, diagrame, cuvinte încrucișate care necesită cunoștințe de natură interdisciplinară.
• ajutoare vizuale interdisciplinare - tabele rezumative, diagrame, diagrame, postere. Ele permit elevilor să vadă vizual totalitatea cunoștințelor din diferite materii, dezvăluind probleme de conținut interdisciplinar.
• experiment chimic – dacă subiectul său este obiectele biologice și fenomenele chimice care au loc în ele.

Utilizarea conexiunilor interdisciplinare a determinat apariția unor noi forme de organizare a procesului de învățământ: o lecție cu conexiuni interdisciplinare, un seminar complex, o excursie complexă, o excursie interdisciplinară etc.

Lecţiile cu conţinut interdisciplinar pot fi de următoarele tipuri: lecţie-prelecţie; lecție-seminar; lectie-conferinta; lecție-joc de rol; lectie-consultare etc.

Necesitatea unor conexiuni interdisciplinare în predare este incontestabilă. Implementarea lor consecventă și sistematică sporește semnificativ eficacitatea procesului educațional, formează un mod dialectic de gândire a elevilor. În plus, conexiunile interdisciplinare sunt o condiție didactică indispensabilă pentru dezvoltarea interesului lor pentru cunoașterea fundamentelor științelor, inclusiv a celor naturale.

LITERATURĂ

1. Danilyuk D.Ya. Subiect academic ca sistem integrat / D.Ya. Danilyuk // Pedagogie. - 1997. - Nr. 4. - S. 24 - 28.
2. Ilchenko V. R. Răscruce de fizică, chimie și biologie. - M.: Iluminismul, 1986.
3. Maksimova V. N. Comunicări intersubiecte și îmbunătățirea procesului de învățare. - M.: Iluminismul, 1984. -143s.
4. Maksimova V. N. Legături interdisciplinare în procesul educaţional liceu. - M.: Iluminismul, 1986.

Novikova Irina Petrovna
profesor de chimie
MOU Sovkhoznaya sosh
Regiunea Tambov

În lumea antică, științele naturii erau numite în greacă physis, de unde și denumirea modernă a științei fundamentale a naturii - fizica. Physis a fost înțeles ca cunoașterea unei persoane despre lumea din jurul său. În Europa se numea cunoașterea științifică filozofia naturală pentru că s-au format într-o epocă în care filosofia era considerată principala știință; în Germania secolului al XIX-lea. Filosofia naturii era numele dat tuturor științelor naturii în general.

În lumea modernă, știința naturii este înțeleasă fie ca: a) o știință unificată a naturii în ansamblu; b) totalitatea ştiinţelor naturii. În orice caz, subiectul de studiu al științelor naturii este natura, înțeleasă ca lumea din jurul omului, inclusiv omul însuși.

Științele naturii sunt fizică, chimie, biologie, cosmologie, astronomie, geografie, geologie, psihologie (nu complet) și așa-numitele științe cap - astrofizică, biofizică, biochimie etc. și științe aplicate - geografie, geochimie, paleontologie etc.

Inițial, știința naturii s-a confruntat cu sarcina de a cunoaște lumea înconjurătoare și legile sale obiective. În cele mai vechi timpuri, matematica și filosofia s-au ocupat de asta, mai târziu - matematică, chimie și fizică, iar după împărțirea cunoștințelor științifice în științe mai restrânse - toate cele de mai sus și mai restrânse dintre cele care nu sunt enumerate.

Relativ vorbind, știința naturii a fost chemată să rezolve o serie de mistere sau așa-numite întrebări eterne: despre originea lumii și a omului, despre nivelurile structurii lumii, despre transformarea morților în vii și , dimpotrivă, despre vectorul direcției timpului, despre posibilitatea unei călătorii ultra-lungi în spațiu etc. La fiecare etapă a dezvoltării cunoștințelor, s-a dovedit că sarcinile au fost rezolvate doar parțial. Și fiecare nouă etapă de cunoaștere aducea soluția mai aproape, dar nu putea rezolva problemele.

În știința naturii moderne, un set de sarcini este înțeles ca cunoașterea legilor obiective ale naturii și promovarea utilizării lor practice în interesul omului, în timp ce valoarea practică a cunoștințelor dobândite este un factor decisiv care determină problemele de finanțare: ramurile promițătoare ale științei primesc finanțare bună, cele nepromițătoare se dezvoltă mai lent din cauza finanțării slabe.

2. Relaţia ştiinţelor naturii

Toate fenomenele din lume sunt legate între ele, prin urmare, legăturile strânse între științele naturii sunt naturale. Orice obiect viu și neviu al lumii înconjurătoare poate fi descris matematic (dimensiune, greutate, volum, raport între aceste categorii), fizic (proprietăți ale substanței, lichid, gaz din care constă), chimic (proprietăți ale substanței chimice). procesele care au loc în el și reacțiile substanței obiectului ) etc.

Cu alte cuvinte, obiectele lumii înconjurătoare, fie că sunt vii sau neînsuflețite, respectă legile existenței acestei lumi descoperite de om – fizice, matematice, chimice, biologice etc. Multă vreme a existat o simplificare. Privind obiectele și fenomenele vii complexe, ei au încercat să aplice aceleași legi care există în natura neînsuflețită, deoarece oamenii de știință puteau înțelege și descrie procesele din organismele vii doar din punct de vedere mecanicist.

Era o viziune simplificată, deși destul de științifică pentru acea vreme; îl numim reducere.

În cunoștințele științifice moderne, dimpotrivă, există o abordare diferită - holistic sau holistic. În obiectele și fenomenele complexe funcționează toate legile naturii cunoscute de om, dar nu acționează separat, ci în sinteză, de aceea nu are sens să le considerăm izolate unele de altele. reducere abordarea a determinat aplicarea metodei analitice, adică a presupus descompunerea unui obiect complex în cele mai mici componente, holistică presupune studiul unui obiect ca ansamblu al tuturor componentelor sale, ceea ce presupune studierea la un nivel mult mai complex a tuturor relatiilor existente. S-a dovedit că, chiar și pentru studiul materiei neînsuflețite, nu este suficient să te bazezi pe legile cunoscute ale fizicii și chimiei, ci este necesară crearea de noi teorii care să ia în considerare astfel de obiecte dintr-un nou punct de vedere. Drept urmare, legile cunoscute nu au fost abrogate, iar noile teorii au deschis noi orizonturi de cunoaștere și au contribuit la nașterea unor noi ramuri ale științelor naturale (de exemplu, fizica cuantică).

3. Împărțirea științelor naturii în fundamentale și aplicate

Științele naturii pot fi împărțite în fundamentale și aplicate. Știință aplicată rezolva o anumită ordine socială, adică existența lor vizează îndeplinirea unei sarcini din partea societății care este solicitată într-un anumit stadiu al dezvoltării sale. Științe de bază nu îndeplinesc nicio ordine, sunt ocupați să obțină cunoștințe despre lume, deoarece obținerea unor astfel de cunoștințe este datoria lor directă.

Ele sunt numite fundamentale pentru că sunt fundamentul pe care se construiesc științele aplicate și cercetarea (sau tehnologiile) științifice și tehnice. În societate să cercetare fundamentală există întotdeauna o atitudine sceptică, iar acest lucru este de înțeles: nu aduc imediat dividendele necesare, deoarece sunt înaintea dezvoltării științelor aplicate existente în societate, iar această întârziere a „utilității” se exprimă de obicei în decenii și uneori secole. Descoperirea de către Kepler a legilor relației dintre orbita corpurilor cosmice și masa lor nu a adus niciun beneficiu științei moderne, dar odată cu dezvoltarea astronomiei și apoi a cercetării spațiale, a devenit relevantă.

Descoperirile fundamentale devin de-a lungul timpului baza pentru crearea de noi științe sau ramuri ale științelor existente și contribuie la progresul științific și tehnologic umanitatea. Științele aplicate sunt puternic asociate cu progresul unor astfel de cunoștințe, determinând dezvoltarea rapidă a noilor tehnologii.

Sub tehnologii în sens restrâns, se obișnuiește să se înțeleagă totalitatea cunoștințelor despre metodele și mijloacele de desfășurare a proceselor de producție, precum și procesele tehnologice în sine, în care are loc o schimbare calitativă a obiectului prelucrat; în sens larg, acestea sunt metode de realizare a scopurilor stabilite de societate, determinate de starea cunoașterii și de eficiență socială.

În viața de zi cu zi, tehnologiile sunt înțelese ca dispozitive tehnice (un sens și mai restrâns al cuvântului). Dar, în orice sens, tehnologia este susținută de științele aplicate, iar științele aplicate sunt susținute de științele fundamentale. Și este posibil să se construiască o schemă de interconexiuni pe trei niveluri: științele fundamentale vor ocupa înălțimile comandante, științele aplicate se vor ridica cu un etaj mai jos, tehnologiile care nu pot exista fără științe vor fi în partea de jos.

4. Științe naturale și cultură umanitară

Cunoașterea inițială a lumii nu a fost împărțită în științe naturale și artă; în Grecia, filosofia naturală a studiat lumea într-un complex, fără a încerca să separe materialul de spiritual sau spiritualul de material. Acest proces de împărțire a cunoștințelor în două părți a început în Europa medievală (deși încet) și a atins apogeul în epoca modernă, când revoluții sociale a dus la revoluții industriale și valoarea cunoștințelor științifice a crescut, deoarece ea și numai ea a contribuit la progres.

Cultura spirituală (artă, literatură, religie, morală, mitologie) nu putea contribui la progresul material. Finanțatorii tehnologiei nu erau interesați de asta. Un alt motiv a fost că cultura umanitară a fost saturată de religie și nu a ajutat la dezvoltarea cunoștințelor științelor naturale (mai degrabă împiedicată). Dezvoltându-se rapid, științele naturii au început foarte repede să izoleze în sine din ce în ce mai multe ramuri noi, devenind științe independente. Filosofia a fost singura legătură care i-a împiedicat să se dezintegreze în științe izolate și de sine stătătoare.

Filosofia a fost o știință a științelor umaniste prin definiție, dar de bază pentru disciplinele naturale. De-a lungul timpului, a existat din ce în ce mai puțină filozofie în științe și tot mai multe calcule și elemente aplicate. Dacă în Evul Mediu legile universului erau studiate cu un scop global - să cunoască ordinea mondială dată oamenilor de către Dumnezeu pentru a îmbunătăți o persoană pentru viață într-o lume construită de Dumnezeu, atunci într-un timp târziu componenta umanitară a părăsit științele naturii, s-au angajat în extragerea cunoștințelor „pure” și în descoperirea unor legi „pure”, bazate pe două principii: să răspundă la întrebarea „cum funcționează” și să dea sfaturi „cum să le folosești”. pentru progresul omenirii”.

A existat o împărțire a părții gânditoare a umanității în științe umaniste și oameni de știință. Oamenii de știință au început să disprețuiască științele umaniste pentru incapacitatea lor de a folosi aparatul matematic, iar umaniștii au început să-i vadă pe oamenii de știință ca pe niște „crackeri” în care nu mai era nimic uman. Procesul a atins apogeul în a doua jumătate a secolului XX. Dar apoi a devenit clar că umanitatea a intrat într-o criză ecologică, iar cunoștințele umanitare sunt necesare ca element pentru funcționarea normală a științelor naturii.

5. Etape ale cunoașterii științelor naturale a naturii

Istoria dezvoltării cunoștințelor științifice este un proces lung și complex care poate fi împărțit condiționat în mai multe etape.

Primul stagiu acoperă perioada de la naşterea filosofiei naturale până în secolul al XV-lea. În această perioadă, cunoștințele științifice s-au dezvoltat sincretic, adică nediferențiat. Naturphilosophy a reprezentat lumea ca un întreg, filosofia a fost regina științelor. Principalele metode ale filosofiei naturale au fost observația și conjectura. Treptat, în jurul secolului al XIII-lea, din filosofia naturii au început să apară domenii de cunoaștere foarte specializate - matematică, fizică, chimie etc. În secolul al XV-lea. aceste domenii de cunoaștere s-au conturat în științe specifice.

Faza a doua - din secolele XV-XVIII. Analiza a venit în prim-plan în metodele științelor, o încercare de a împărți lumea în părți constitutive tot mai mici și de a le studia. Problema principală a acestui timp a fost căutarea bazei ontologice a lumii, structurată din haosul primitiv. Împărțirea tot mai fină a lumii în părți a provocat, de asemenea, o împărțire mai fină a filosofiei naturale în științe separate, iar acelea în altele și mai mici. (Dintr-o singură alchimie filozofică s-a format știința chimiei, care apoi s-a despărțit în anorganică și organică, fizică și analitică etc.)

În a doua etapă, a apărut o nouă metodă de știință - experiment. Cunoștințele au fost dobândite mai ales empiric, adică experimental. Dar atenția a fost îndreptată nu asupra fenomenelor, ci asupra obiectelor (obiectelor), datorită cărora natura era percepută în statică, și nu în schimbare.

A treia etapă acoperă secolele XIX-XX. A fost o perioadă de creștere rapidă a cunoștințelor științifice, de progres științific rapid și scurt. În această perioadă, omenirea a primit mai multe cunoștințe decât în ​​întreaga istorie a existenței științei. Această perioadă este de obicei numită sintetică, deoarece principiul principal al acestui timp este sinteză.

De la sfârşitul secolului al XX-lea știința a mers mai departe etapă integral-diferențială . Așa se explică apariția teoriilor universale care combină date din diverse științe cu o componentă umanitară foarte puternică. Metoda principală este combinație de sinteză și experiment.

6. Formarea unui tablou științific al lumii

Viziunea științifică asupra lumii, ca și știința însăși, a trecut prin mai multe etape de dezvoltare. La început dominat imagine mecanică a lumii, călăuzit de regulă: dacă în lume există legi fizice, atunci ele pot fi aplicate oricărui obiect al lumii și oricărui fenomen al acesteia. Nu puteau fi accidente în această imagine a lumii, lumea a stat ferm pe principiile mecanicii clasice și a respectat legile mecanicii clasice.

Viziunea mecanicistă asupra lumii a luat forma în epoca prezenței conștiinței religioase chiar și printre oamenii de știință înșiși: ei au găsit baza lumii în Dumnezeu, legile mecanicii au fost percepute ca legile Creatorului, lumea a fost considerată. numai ca macrocosmos, mișcarea - ca mișcare mecanică, toate procesele mecanice s-au datorat principiului determinismului complex, care în știință este înțeles ca o definiție exactă și lipsită de ambiguitate a stării oricărui sistem mecanic.

Imaginea lumii în acea epocă arăta ca un mecanism perfect și precis, ca un ceas. În această imagine a lumii nu exista liber arbitru, exista soartă, nu exista libertate de alegere, exista determinism. Era lumea lui Laplace.

Această imagine a lumii s-a schimbat electromagnetic, care se baza nu pe macrocosmos, ci pe câmpul și proprietățile câmpurilor tocmai descoperite de om - magnetice, electrice, gravitaționale. Era lumea lui Maxwell și Faraday. El a fost înlocuit imaginea lumii cuantice, care a considerat cele mai mici componente - microlumea cu viteze ale particulelor apropiate de viteza luminii și obiectele spațiale gigantice - megalumea cu mase uriașe. Această imagine s-a supus teoriei relativiste. Era lumea lui Einstein, Heisenberg, Bohr. De la sfârşitul secolului al XX-lea a apărut o imagine modernă a lumii - informațional, sinergetic, construit pe baza sistemelor de auto-organizare (atât natura vie, cât și a naturii neînsuflețite) și a teoriei probabilităților. Aceasta este lumea lui Stephen Hawking și Bill Gates, lumea faldurilor spațiului și inteligență artificială. Tehnologia și informația în această lume sunt totul.

7. Revoluții globale ale științelor naturale

O trăsătură distinctivă a dezvoltării științei naturii este aceea că, după ce a evoluat mult timp în cadrul filosofiei naturale, s-a dezvoltat apoi prin schimbări revoluționare abrupte - revoluțiile științelor naturale. Ele se caracterizează prin următoarele trăsături: 1) dezmințirea și eliminarea ideilor vechi care împiedică progresul; 2) îmbunătățire baza tehnica cu extinderea rapidă a cunoștințelor despre lume și apariția de noi idei; 3) apariția unor noi teorii, concepte, principii, legi ale științei (care pot explica fapte inexplicabile din punctul de vedere al vechilor teorii) și recunoașterea lor rapidă ca fundamentale. Consecințele revoluționare pot fi produse atât de activitatea unui om de știință, cât și de activitatea unei echipe de oameni de știință sau a întregii societăți în ansamblu.

Revoluțiile din științele naturii se pot referi la unul dintre trei tipuri:

1) global- nu afectează un anumit fenomen sau domeniu de cunoaștere, ci toate cunoștințele noastre despre lume în ansamblu, formând fie noi ramuri ale științei, fie noi științe și, uneori, transformând complet ideea societății asupra structurii științei; lume și crearea unui mod diferit de gândire și a altor linii directoare;

2) local- afectează un domeniu al cunoașterii, o știință fundamentală, unde ideea fundamentală este schimbată radical, răsturnând cunoștințele de bază ale acestei industrii, dar în același timp neafectând nu doar fundamentele, ci și faptele din domeniul vecin al cunoștințe (de exemplu, teoria lui Darwin a șters axioma biologiei despre imuabilitatea speciilor de ființe vii, dar nu a afectat în niciun fel fizica, chimia sau matematica);

3) privat- se referă la teorii și concepte individuale neviabile, dar răspândite într-un anumit domeniu al cunoașterii - se prăbușesc sub presiunea faptelor, dar vechile teorii care nu intră în conflict cu faptele noi rămân și se dezvoltă fructuos. Din idei noi se pot naște nu numai noua teorie dar şi o nouă ramură a ştiinţei. Ideea fundamentală din ea nu respinge vechile teorii întemeiate, ci creează una atât de revoluționară încât nu își găsește un loc lângă cele vechi și devine baza unei noi ramuri științifice.

8. Cosmologie și revoluții ale științelor naturale

Demolarea vechii viziuni asupra lumii în știința naturii a fost întotdeauna strâns legată de cunoștințele cosmologice și astronomice. Cosmologia, ocupată cu întrebări despre originea lumii și a omului în ea, se baza pe mituri și credinta religioasa al oamenilor. Cerul în viziunea lor asupra lumii a ocupat un loc de frunte, deoarece toate religiile l-au declarat locul în care trăiesc zeii, iar stelele vizibile erau considerate încarnările acestor zei. Cosmologia și astronomia sunt încă strâns legate, deși cunoștințele științifice au scăpat de zei și au încetat să mai considere spațiul habitatul lor.

Primul sistem cosmologic uman a fost topocentric, adică cine a considerat așezarea drept principalul loc de origine al vieții, unde s-a născut mitul despre originea vieții, a omului și a vreunui zeu local. Sistemul topocentric a plasat centrul de origine al vieții pe planetă. Lumea era plată.

Odată cu extinderea legăturilor culturale și comerciale, au existat prea multe locuri și zei pentru a exista o schemă topocentrică. A apărut geocentric sistem (Anaximandru, Aristotel și Ptolemeu), care a luat în considerare problema originii vieții într-un volum global, planetar și a plasat Pământul în centrul sistemului de planete cunoscut omului. Ca urmare revoluție aristotelică lumea a devenit sferică, iar soarele s-a învârtit în jurul pământului.

Geocentric înlocuit heliocentric un sistem în care Pământului i s-a atribuit un loc obișnuit printre alte planete, iar Soarele, situat în centru, a fost declarat sursa vieții sistem solar. A fost revoluția copernicană. Ideile lui Copernic au contribuit la scăparea de dogmatismul religiei și la apariția științei în forma sa modernă (mecanica clasică, lucrările științifice ale lui Kepler, Galileo, Newton).

Un contemporan al lui Copernic, J. Bruno, a prezentat o idee care nu era apreciată la vremea lui policentrism- adică pluralitatea lumilor. Câteva secole mai târziu, această idee a fost întruchipată în lucrările lui Einstein și a apărut teoria relativistă (teoria relativității), un model cosmologic al unui Univers omogen și izotrop și fizica cuantică.

Lumea este în pragul unei noi revoluții globale în științele naturii, trebuie să se nască o teorie care să lege teoria generală a relativității de structura materiei.

9. Niveluri de cunoștințe științifice

Știința naturală modernă operează pe două niveluri de cunoaștere științifică - empiric și teoretic.

Nivelul empiric de cunoaștere înseamnă obţinerea experimentală a materialului faptic. Cunoștințele empirice includ metode senzorio-vizuale și metode de cunoaștere (observare sistematică, comparație, analogie etc.), care aduc o mulțime de fapte care necesită prelucrare și sistematizare (generalizare). În stadiul cunoașterii empirice, faptele sunt înregistrate, descrise în detaliu și sistematizate. Pentru a obține fapte, experimentele sunt efectuate folosind instrumente de înregistrare.

Deși observația implică utilizarea celor cinci simțuri ale unei persoane, oamenii de știință nu au încredere în sentimentele și senzațiile directe ale unei persoane și, pentru acuratețe, folosesc instrumente care sunt incapabile de eroare. Dar o persoană este încă prezentă ca observator, obiectivitatea nivelului empiric nu este capabilă să dezactiveze factorul subiectiv - observatorul. Experimentele sunt caracterizate prin metode de verificare și reverificare a datelor.

Nivelul teoretic de cunoaștere înseamnă prelucrarea rezultatelor empirice și crearea de teorii care pot explica datele. La acest nivel are loc formularea regularităților și legilor descoperite de oameni de știință, și nu doar repetarea unor secvențe sau proprietăți disparate ale unor fenomene sau obiecte. Sarcina unui om de știință este să găsească, să explice și să fundamenteze științific modele în materialul obținut empiric și să creeze pe această bază un sistem clar și armonios al ordinii mondiale. Nivelul teoretic de cunoaștere are două varietăți: teorii fundamentale abstracte (care se află în afara realității existente) și teorii care vizează domenii specifice ale cunoștințelor practice.

Cunoștințele empirice și teoretice sunt legate între ele și una nu există fără cealaltă: experimentele se fac pe baza teoriilor existente; teoriile se construiesc pe baza materialului experimental obtinut. Dacă nu corespunde teoriilor existente, atunci este fie inexactă, fie trebuie creată o nouă teorie.

10. Metode științifice generale de cunoaștere: analiză, sinteză, generalizare, abstractizare, inducție, deducție

Metodele științifice generale de cunoaștere includ analiza, sinteza, generalizarea, abstracția, inducția, deducția, analogia, modelarea, metoda istorică, clasificarea.

Analiză- descompunerea mentală sau reală a unui obiect în părțile sale cele mai mici. Sinteza - combinând elementele studiate în urma analizei într-un singur întreg. Analiza și sinteza sunt utilizate ca metode complementare. În centrul acestui mod de cunoaștere se află dorința de a dezasambla ceva pentru a înțelege de ce și cum funcționează și de a-l pune la loc pentru a ne asigura că funcționează tocmai pentru că are o structură studiată.

Generalizare- procesul de gândire, care constă în trecerea de la individ la întreg, de la particular la general (în principiile logicii formale: Kai este om, toți oamenii sunt muritori, Kai este muritor).

abstracție - procesul de gândire, care constă în adăugarea unor modificări obiectului studiat sau excluderea din considerare a unor proprietăți ale obiectelor care nu sunt considerate esențiale. Abstracțiile sunt lucruri de genul

(în fizică) un punct material cu masă, dar lipsit de alte calități, o dreaptă infinită (la matematică) etc. Inducţie- procesul de gândire, care constă în obținerea unei poziții generale din observarea unui număr de fapte individuale particulare. Inducția poate fi completă sau incompletă. Inductie completa prevede observarea întregului set de obiecte, din care rezultă concluzii generale, dar în experimente este folosit inducție incompletă, care face o concluzie despre totalitatea obiectelor, pe baza studiului unei părți a obiectelor. Inducția incompletă presupune că obiectele similare scoase din parantezele experimentului au aceleași proprietăți ca cele studiate, iar acest lucru permite utilizarea datelor experimentale pentru justificarea teoretică. Se numește inducție incompletă științific. Deducere- procesul de gândire, care constă în conducerea raționamentului analitic de la general la particular. Deducerea se bazează pe generalizare, dar realizată de la unele prevederi generale inițiale, care sunt considerate incontestabile, la un caz anume pentru a obține o concluzie cu adevărat corectă. Metoda deductivă este cea mai utilizată în matematică.

Întreaga lume diversă din jurul nostru este materie care apare sub doua forme: substanțe și câmpuri. Substanţă este format din particule care au propria lor masă. Camp- o formă de existență a materiei, care se caracterizează prin energie.

Proprietatea materiei este mişcare. Formele mișcării materiei sunt studiate de diverse științe ale naturii: fizică, chimie, biologie etc.

Nu trebuie să presupunem că există o corespondență strictă fără ambiguitate între științe, pe de o parte, și formele de mișcare a materiei, pe de altă parte. Trebuie avut în vedere că, în general, nu există o astfel de formă de mișcare a materiei care ar exista în forma ei pură, separat de alte forme. Toate acestea subliniază dificultatea clasificării științelor.

X imyu poate fi definită ca o știință care studiază forma chimică a mișcării materiei, care este înțeleasă ca o modificare calitativă a substanțelor: Chimia studiază structura, proprietățile și transformările substanțelor.

La fenomene chimice se referă la fenomene în care o substanță este transformată în alta. Fenomenele chimice sunt altfel cunoscute sub denumirea de reacții chimice. Fenomenele fizice nu sunt însoțite de transformarea unei substanțe în alta.

Fiecare știință se bazează pe un set de credințe anterioare, filozofii fundamentale și răspunsuri la întrebarea despre natura realității și cunoașterea umană. Acest set de credințe, valori împărtășite de membrii unei comunități științifice date se numește paradigme.

Principalele paradigme ale chimiei moderne:

1. Structura atomică și moleculară a materiei

2. Legea conservării materiei

3. Natura electronică a legăturii chimice

4. Relație neechivocă între structura materiei și proprietățile sale chimice (legea periodică)

Chimia, fizica, biologia doar la prima vedere pot părea a fi științe departe unele de altele. Deși laboratoarele unui fizician, ale unui chimist și ale unui biolog sunt foarte diferite, toți acești cercetători se ocupă de obiecte naturale (naturale). Aceasta distinge științele naturii de matematică, istorie, economie și multe alte științe care studiază ceea ce nu este creat de natură, ci în primul rând de omul însuși.

Ecologia este aproape de științele naturii. Nu trebuie gândit că ecologia este chimie „bună”, spre deosebire de chimia clasică „rea” care poluează mediul. Nu există chimie „rea” sau fizică nucleară „rea” – există progres științific și tehnologic sau lipsa acestuia într-un anumit domeniu de activitate. Sarcina ecologistului este să folosească noile realizări ale științelor naturii pentru a minimiza riscul de a perturba habitatul ființelor vii cu maximum de beneficii. Echilibrul „risc-beneficiu” este subiectul de studiu al ecologiștilor.

Nu există granițe stricte între științele naturii. De exemplu, descoperirea și studiul proprietăților noilor tipuri de atomi a fost odată considerată sarcina chimiștilor. Cu toate acestea, s-a dovedit că dintre tipurile de atomi cunoscute în prezent, unele au fost descoperite de chimiști, iar altele - de fizicieni. Acesta este doar unul dintre multele exemple de „granițe deschise” dintre fizică și chimie.

Viața este un lanț complex de transformări chimice. Toate organismele vii absorb mediu inconjurator unele substanţe şi eliberează altele. Aceasta înseamnă că un biolog serios (botanist, zoolog, medic) nu se poate lipsi de cunoștințe de chimie.

Mai târziu vom vedea că nu există o graniță absolut precisă între transformările fizice și chimice. Natura este una, așa că trebuie să ne amintim mereu că este imposibil să înțelegem structura lumii din jurul nostru, adâncindu-ne doar într-una dintre domeniile cunoașterii umane.

Disciplina „Chimie” este conectată cu alte discipline de științe naturale prin conexiuni interdisciplinare: cele anterioare - cu matematica, fizica, biologia, geologia și alte discipline.

Chimia modernă este un sistem ramificat de multe științe: chimie anorganică, organică, fizică, analitică, electrochimie, biochimie, care sunt stăpânite de studenți la cursurile ulterioare.

Cunoașterea cursului de chimie este necesară pentru studiul cu succes al altor discipline științifice generale și speciale.

Figura 1.2.1 - Locul chimiei în sistemul științelor naturii

Îmbunătățirea metodelor de cercetare, în primul rând a tehnologiei experimentale, a dus la împărțirea științei în domenii din ce în ce mai restrânse. Ca urmare, cantitatea și „calitate”, adică fiabilitatea informaţiei a crescut. Cu toate acestea, imposibilitatea ca o persoană să aibă cunoștințe complete chiar și pentru domenii științifice conexe a creat noi probleme. Cum în strategie militară cele mai slabe puncte de apărare și ofensivă se află la joncțiunea fronturilor, în știință cele mai puțin dezvoltate sunt zone care nu pot fi clasificate fără ambiguitate. Printre alte motive, se poate remarca și dificultatea în obținerea nivelului de calificare adecvat (gradul academic) pentru oamenii de știință care lucrează în domeniile „juncției științelor”. Dar principalele descoperiri ale timpului nostru se fac și acolo.

Succesul omului în rezolvarea problemelor supraviețuirii mari și mici s-a datorat în mare parte dezvoltării chimiei. Succesul multor ramuri ale realității umane, cum ar fi energia, metalurgia, ingineria mecanică, industriile ușoare și alimentare și altele, depinde în mare măsură de starea și dezvoltarea chimiei. Chimia este de mare importanță pentru funcționarea cu succes a producției agricole, a industriei farmaceutice și a asigurării vieții umane. Industria chimică produce zeci de mii de nume de produse, dintre care multe concurează cu succes cu materialele tradiționale în ceea ce privește caracteristicile tehnologice și economice, iar unele sunt unice în parametrii lor. Chimia oferă materiale cu proprietăți predeterminate, inclusiv cele care nu apar în natură.

Chimia nu numai că asigură producerea multor produse și materiale necesare. În multe industrii, astfel de metode de prelucrare chimică sunt utilizate pe scară largă: albire, vopsire, imprimare, ceea ce a dus la intensificarea proceselor de îmbunătățire a calității.

Chimizarea a permis unei persoane să rezolve multe probleme tehnice, economice și sociale, dar amploarea acestui proces a afectat toate componentele mediului: pământul, atmosfera, apa oceanului mondial - a fost introdus în ciclurile naturale ale substanțelor. Ca urmare, echilibrul proceselor naturale de pe planetă a fost perturbat, chimia a început să afecteze în mod semnificativ sănătatea persoanei însuși. În acest sens, a apărut o ramură independentă a științei ecologice - ecologia chimică.

Fundamentele chimiei moderne

Bazele fundamentale ale chimiei au fost mecanica cuantică, fizica atomică, termodinamica, fizica statică și cinetica fizică. Chimia teoretică este construită pe baza fizicii. La nivel chimic, avem de-a face cu un număr foarte mare de particule implicate în procesele mecanice cuantice de schimb de electroni (reacții chimice).

Conceptul de bază al chimiei - valența - este o reflectare macroscopică, chimică, a interacțiunilor mecanice cuantice.

Dezvoltarea chimiei moderne, conceptele sale de bază s-au dovedit a fi strâns legate nu numai de fizică, ci și de alte științe ale naturii, în special biologia.

Etapa modernă în dezvoltarea chimiei este asociată cu utilizarea în ea a principiilor chimiei naturii vii.

Conceptul de „element chimic” și „compus chimic” din punct de vedere al modernității

Un element chimic este o „cărămidă” a unei substanțe. Dreptul periodic D.I. Mendeleev a formulat dependența proprietăților elementelor chimice de masa atomică, semnul elementului era locul său în sistemul periodic, determinat de masa atomică. Fizica a ajutat la formarea unei idei despre atom ca sistem mecanic cuantic complex, a dezvăluit semnificația legii periodice bazată pe structura orbitelor electronice ale tuturor elementelor.

Definiția modernă a unui element chimic este un tip de atomi cu aceeași sarcină nucleară, adică. set de izotopi.

Iar un compus chimic este o substanță ai cărei atomi, datorită legăturilor chimice, sunt combinați în molecule, macromolecule, monocristale sau alte sisteme mecanice cuantice, adică. principalul lucru a fost natura fizică a forțelor care leagă atomii în molecule, datorită proprietăților de undă ale electronilor de valență.

Doctrina proceselor chimice

Doctrina proceselor chimice este o zonă de întrepătrundere profundă a fizicii, chimiei și biologiei. Această doctrină se bazează pe termodinamică și cinetică chimică, care se aplică în mod egal chimiei și fizicii.

Subiectul de studiu îl reprezintă condițiile de apariție a reacțiilor chimice, precum factori precum temperatura, presiunea etc.

Celula vie studiată de știința biologică este un reactor chimic microscopic în care au loc transformările studiate de chimie.

Studiind aceste procese, chimia modernă preia de la natura vie experiența necesară obținerii de noi substanțe și materiale.

La baza chimiei viețuitoarelor se află reacțiile chimice catalitice.

Cele mai multe tehnologii chimice moderne sunt implementate folosind catalizatori - substanțe care măresc viteza unei reacții fără a fi consumate în ea.

În chimia modernă, a fost dezvoltată o direcție, al cărei principiu este activarea energetică a reactivului (adică, alimentarea cu energie din exterior) până la starea de ruptură completă a legăturilor originale. Aceasta este chimia stărilor extreme, folosind temperaturi ridicate, presiuni mari, radiații cu o cantitate mare de energie cuantică.

De exemplu, chimia plasmei - chimie bazată pe starea reactivilor în plasmă, tehnologiile aelion - activarea procesului se realizează prin fascicule de electroni sau ioni direcționate.

Eficiența tehnologiei bazate pe chimia stărilor experimentale este foarte mare. Ele se caracterizează prin economisirea energiei, productivitate ridicată, automatizare ridicată și control ușor al procesului, precum și dimensiuni reduse ale unităților de proces.

Chimia ca știință este strâns legată de chimia ca producție. Scopul principal al chimiei moderne, în jurul căruia se construiește toată munca de cercetare, este de a studia geneza (originea) proprietăților substanțelor și, pe această bază, de a dezvolta metode de obținere a unor substanțe cu proprietăți predeterminate.

Necesitatea unor conexiuni interdisciplinare în predare este incontestabilă. Implementarea lor consecventă și sistematică sporește semnificativ eficacitatea procesului educațional, formează un mod dialectic de gândire a elevilor. În plus, conexiunile interdisciplinare sunt o condiție didactică indispensabilă pentru dezvoltarea interesului elevilor pentru cunoașterea fundamentelor științelor, inclusiv a celor naturale.

Iată ce a arătat analiza lecțiilor de fizică, chimie și biologie: în majoritatea cazurilor, profesorii se limitează doar la includerea fragmentară a conexiunilor interdisciplinare (ILC). Cu alte cuvinte, ele seamănă doar cu fapte, fenomene sau tipare din subiecte înrudite.

Profesorii rareori includ studenții în lucrări independente privind aplicarea cunoștințelor și abilităților interdisciplinare în studiul materialului programului, precum și în procesul de transferare independentă a cunoștințelor dobândite anterior într-o situație nouă. Consecința este incapacitatea copiilor de a efectua transferul și sinteza de cunoștințe de la materii conexe. Nu există continuitate în educație. Astfel, profesorii de biologie „aleargă înainte”, introducând elevii în diverse procese fizice și chimice care au loc în organismele vii, fără să se bazeze pe concepte fizice și chimice, ceea ce nu face nimic pentru a stăpâni în mod conștient cunoștințele biologice.

O analiză generală a manualelor ne permite să observăm că multe fapte și concepte sunt prezentate în ele în mod repetat la diferite discipline, iar prezentarea lor repetată adaugă practic puțin la cunoștințele elevilor. Mai mult, de multe ori același concept este interpretat diferit de autori diferiți, complicând astfel procesul de asimilare a acestora. Adesea, manualele folosesc termeni puțin cunoscuți de studenți și există puține sarcini de natură interdisciplinară. Mulți autori aproape că nu menționează că unele fenomene, concepte au fost deja studiate în cadrul cursurilor de discipline conexe, nu indică faptul că aceste concepte vor fi luate în considerare mai detaliat atunci când studiază o altă materie. O analiză a programelor actuale în disciplinele naturale ne permite să concluzionăm că conexiunile interdisciplinare nu li se acordă atenția cuvenită. Doar în programele de biologie generală pentru clasele 10-11 (V.B. Zakharov); „Omul” (V.I. Sivoglazov) are secțiuni speciale „Comunicații între subiecte” cu o indicație a conceptelor, legilor și teoriilor fizice și chimice care stau la baza formării conceptelor biologice. Nu există astfel de secțiuni în curricula de fizică și chimie, iar profesorii înșiși trebuie să stabilească MPS-ul necesar. Și aceasta este o sarcină dificilă - să coordonezi materialul subiectelor înrudite în așa fel încât să asigure unitatea în interpretarea conceptelor.

Legăturile interdisciplinare de fizică, chimie și biologie ar putea fi stabilite mult mai des și mai eficient. Studiul proceselor care au loc la nivel molecular este posibil doar dacă sunt implicate cunoștințele de biofizică moleculară, biochimie, termodinamică biologică, elemente de cibernetică care se completează reciproc. Aceste informații sunt dispersate pe parcursul cursurilor de fizică și chimie, dar numai în cursul de biologie devine posibilă luarea în considerare a problemelor care sunt dificile pentru studenți, folosind conexiuni interdisciplinare. În plus, devine posibil să se elaboreze concepte comune ciclului disciplinelor naturale, cum ar fi materia, interacțiunea, energia, discretitatea etc.

Când se studiază elementele de bază ale citologiei, se stabilesc conexiuni interdisciplinare cu elementele de cunoaștere a biofizicii, biochimiei și biociberneticii. Deci, de exemplu, o celulă poate fi reprezentată ca un sistem mecanic, iar în acest caz sunt considerați parametrii ei mecanici: densitate, elasticitate, vâscozitate etc. Caracteristicile fizico-chimice ale unei celule ne permit să o considerăm ca un sistem dispers, un set de electroliți, membrane semipermeabile. Fără a combina „astfel de imagini” este cu greu posibil să se formeze conceptul de celulă ca sistem biologic complex. În secțiunea „Fundamentals of Genetics and Breeding”, MPS se stabilește între chimia organică (proteine, acizi nucleici) și fizică (bazele teoriei cinetice moleculare, discretitatea sarcinii electrice etc.).

Profesorul trebuie să planifice din timp posibilitatea implementării atât a conexiunilor anterioare cât și viitoare ale biologiei cu ramurile corespunzătoare ale fizicii. Informațiile despre mecanică (proprietățile țesuturilor, mișcarea, proprietățile elastice ale vaselor de sânge și ale inimii etc.) fac posibilă luarea în considerare a proceselor fiziologice; despre câmpul electromagnetic al biosferei – pentru a explica funcțiile fiziologice ale organismelor. Multe întrebări de biochimie sunt de aceeași importanță. Studiul sistemelor biologice complexe (biogeocenoze, biosfere) este asociat cu necesitatea de a dobândi cunoștințe despre modalitățile de schimb de informații între indivizi (chimice, optice, sonore), dar pentru aceasta, din nou, este necesară utilizarea cunoștințelor de fizică și chimie.

Utilizarea conexiunilor interdisciplinare este una dintre cele mai dificile sarcini metodologice ale unui profesor de chimie. Necesită cunoașterea conținutului programelor și manualelor din alte discipline. Implementarea legăturilor interdisciplinare în practica didactică presupune cooperarea unui profesor de chimie cu profesori de alte discipline.

Profesorul de chimie se dezvoltă plan individual implementarea conexiunilor interdisciplinare în cursul chimiei. Metoda de muncă creativă a profesorului în acest sens trece prin următoarele etape:

• 1. Studierea programului de chimie, secțiunea ei „Comunicari interdisciplinare”, programe și manuale la alte discipline, literatură științifică, populară și metodologică suplimentară;
• 2. Planificarea lecțiilor a conexiunilor interdisciplinare folosind planuri de curs și tematice;
• 3. Dezvoltarea mijloacelor și metodelor de implementare a conexiunilor interdisciplinare în lecțiile specifice (formularea sarcinilor cognitive interdisciplinare, teme pentru acasă, selecția literaturii suplimentare pentru elevi, pregătirea manualelor și a suporturilor vizuale necesare la alte discipline, elaborarea metodelor metodologice de utilizare a acestora);
• 4. Elaborarea unei metodologii de pregătire și desfășurare a formelor complexe de organizare a educației (generalizarea lecțiilor cu conexiuni interdisciplinare, seminarii complexe, excursii, ore în cerc, opțiuni pe teme interdisciplinare etc.);
• 5. Dezvoltarea metodelor de monitorizare și evaluare a rezultatelor implementării conexiunilor interdisciplinare în educație (întrebări și sarcini de identificare a abilităților elevilor de stabilire a conexiunilor interdisciplinare).

Planificarea conexiunilor interdisciplinare permite profesorului să își implementeze cu succes funcțiile metodologice, educaționale, de dezvoltare, educaționale și constructive; asigură toată varietatea tipurilor lor în sala de clasă, acasă și în munca extrașcolară a elevilor.

Pentru a stabili conexiuni interdisciplinare, este necesar să se selecteze materiale, adică să se identifice acele subiecte de chimie care sunt strâns legate cu subiecte din cursurile altor discipline.

Planificarea cursului presupune analiza sumara conținutul fiecărei teme educaționale a cursului, ținând cont de comunicările intra-disciplină și inter-disciplină.

Pentru implementarea cu succes a conexiunilor interdisciplinare, un profesor de chimie, biologie și fizică trebuie să cunoască și să fie capabil să:

componentă cognitivă

• conținutul și structura cursurilor conexe;
• · coordonează în timp studiul subiectelor conexe;
• · baza teoretica probleme ale MPS (tipuri de clasificări ale MPS, metode de implementare a acestora, funcții ale MPS, principalele componente ale MPS etc.);
• asigura continuitatea in formare concepte generale, studiul legilor și teoriilor; să utilizeze abordări comune pentru formarea deprinderilor și abilităților muncii educaționale în rândul elevilor, continuitate în dezvoltarea acestora;
• dezvăluie relația dintre fenomene de natură diferită, studiate de subiecte înrudite;
• · să formuleze sarcini didactice și educaționale specifice pe baza obiectivelor MPS de fizică, chimie, biologie;
• a analiza informații educaționale discipline aferente; nivelul de formare al cunoștințelor și aptitudinilor interdisciplinare ale elevilor; eficacitatea metodelor de predare aplicate, formelor de sesiuni de instruire, mijloacelor didactice bazate pe MPS.

componentă structurală

• · să formeze un sistem de scopuri și obiective care să contribuie la implementarea MPS;
• · să planifice activitatea didactică și educațională care vizează implementarea MPS; identifica oportunitățile educaționale și de dezvoltare ale MPS;
• · proiectarea conținutului lecțiilor interdisciplinare și integrative, seminariilor cuprinzătoare etc. Anticipați dificultățile și erorile pe care le pot întâmpina elevii în formarea cunoștințelor și abilităților interdisciplinare;
• · să proiecteze echipamente metodologice ale lecţiilor, să aleagă cele mai raţionale forme şi metode de predare pe baza MPS;
• planifică diverse forme de organizare a activităților educaționale și cognitive; proiectarea echipamentelor didactice pentru sesiunile de instruire. Componenta organizatorica
• organizează activitatea educațională și cognitivă a elevilor în funcție de scopurile și obiectivele, de caracteristicile individuale ale acestora;
• · să formeze interesul cognitiv al elevilor pentru disciplinele ciclului natural pe baza MPS;
• să organizeze și să gestioneze munca cercurilor interdisciplinare și a cursurilor opționale; stapaneste abilitatile lui NOT; metode de gestionare a activităţilor elevilor.

Componenta comunicativă

• Psihologia comunicării fundamente psihologice și pedagogice pentru formarea cunoștințelor și aptitudinilor interdisciplinare; caracteristici psihologice elevi;
• să navigheze în situații psihologice din echipa de elevi; stabiliți relații interpersonale în sala de clasă;
• · stabilirea de relații interpersonale cu profesorii disciplinelor conexe în implementarea comună a MPS.

Componenta de orientare

• · bazele teoretice ale activității privind stabilirea MPS la studierea disciplinelor unui ciclu natural;
• · naviga prin materialul educațional al disciplinelor conexe; în sistemul de metode şi forme de instruire care contribuie la implementarea cu succes a MPS.

Componenta de mobilizare

• · adaptarea tehnologiilor pedagogice pentru implementarea MPS de fizică, chimie, biologie; oferă autorului sau alege cea mai potrivită metodologie pentru formarea cunoștințelor și aptitudinilor interdisciplinare în procesul de predare a fizicii, chimiei, biologiei;
• · dezvoltarea metodelor tradiționale de rezolvare a problemelor cu conținut interdisciplinar de către autor sau adaptarea acestora;
• · stăpânește metodologia de desfășurare a formelor complexe de sesiuni de pregătire; să poată organiza activități de autoeducație pentru a stăpâni tehnologia de implementare a MPS în predarea fizicii, chimiei și biologiei.

Componenta de cercetare

• · să analizeze și să sintetizeze experiența muncii lor privind implementarea MPS; generalizează și implementează experiența colegilor lor; efectuează un experiment pedagogic, analizează rezultatele acestora;
• · organizarea lucrărilor pe tema metodologică a UIP.

Această profesiogramă poate fi considerată atât ca bază pentru construirea procesului de pregătire a profesorilor de fizică, chimie și biologie pentru implementarea MPS, cât și ca un criteriu de evaluare a calității pregătirii acestora.

Utilizarea conexiunilor interdisciplinare în studiul chimiei permite studenților să se familiarizeze cu disciplinele pe care le vor studia în cadrul cursurilor superioare din primul an: inginerie electrică, management, economie, știința materialelor, piese de mașini, ecologie industrială etc. Arătând în lecțiile de chimie de ce și la ce materii elevii vor avea nevoie de una sau alta cunoștințe, profesorul motivează memorarea materialului nu numai pentru o lecție, pentru a obține o evaluare, ci schimbă și interesele personale ale elevilor de non-chimice. specialități.

Relația dintre chimie și fizică

Odată cu procesele de diferențiere a științei chimice în sine, chimia trece în prezent prin procese de integrare cu alte ramuri ale științei naturale. Interrelațiile dintre fizică și chimie se dezvoltă deosebit de intens. Acest proces este însoțit de apariția a tot mai multe ramuri fizice și chimice ale cunoașterii înrudite.

Întreaga istorie a interacțiunii dintre chimie și fizică este plină de exemple de schimb de idei, obiecte și metode de cercetare. În diferite etape ale dezvoltării sale, fizica a furnizat chimiei concepte și concepte teoretice care au avut un impact puternic asupra dezvoltării chimiei. În același timp, cu cât cercetările chimice au devenit mai complicate, cu atât echipamentele și metodele de calcul ale fizicii au pătruns în chimie. Necesitatea de a măsura efectele termice ale unei reacții, dezvoltarea analizei spectrale și de difracție cu raze X, studiul izotopilor și elementelor chimice radioactive, a rețelelor cristaline ale materiei, a structurilor moleculare a impus crearea și a condus la utilizarea celor mai instrumente fizice complexe - spectroscoape, spectrografe de masă, rețele de difracție, microscoape electronice etc.

Dezvoltarea științei moderne a confirmat legătura profundă dintre fizică și chimie. Această legătură este de natură genetică, adică formarea atomilor de elemente chimice, combinarea lor în molecule de materie a avut loc într-un anumit stadiu al dezvoltării lumii anorganice. De asemenea, această relație se bazează pe caracterul comun al structurii unor tipuri specifice de materie, inclusiv moleculele de substanțe, care în cele din urmă constau din aceleași elemente chimice, atomi și particule elementare. Apariția formei chimice a mișcării în natură a determinat dezvoltarea în continuare a ideilor despre interacțiunea electromagnetică studiată de fizică. Pe baza legii periodice, acum se înregistrează progrese nu numai în chimie, ci și în fizica nucleară, la granița căreia au apărut astfel de teorii fizico-chimice mixte precum chimia izotopilor și chimia radiațiilor.

Chimia și fizica studiază aproape aceleași obiecte, dar numai fiecare dintre ele își vede latura sa în aceste obiecte, propriul subiect de studiu. Deci, molecula este subiectul de studiu nu numai al chimiei, ci și al fizicii moleculare. Dacă primul îl studiază din punctul de vedere al legilor de formare, compoziție, proprietăți chimice, legături, condiții pentru disocierea lui în atomi constituenți, atunci cel din urmă studiază statistic comportamentul maselor de molecule, ceea ce determină fenomene termice, diverse. stări de agregare, tranziții de la faza gazoasă la faza lichidă și solidă și invers, fenomene care nu sunt asociate cu modificarea compoziției moleculelor și a structurii lor chimice interne. Însoțirea fiecărei reacții chimice de mișcarea mecanică a maselor de molecule reactante, degajarea sau absorbția de căldură datorită ruperii sau formării legăturilor în molecule noi mărturisesc în mod convingător legătura strânsă dintre fenomenele chimice și cele fizice. Astfel, energia proceselor chimice este strâns legată de legile termodinamicii. Reacțiile chimice care eliberează energie, de obicei sub formă de căldură și lumină, sunt numite exoterme. Există și reacții endoterme care absorb energie. Toate cele de mai sus nu contrazic legile termodinamicii: în cazul arderii, energia este eliberată simultan cu o scădere a energiei interne a sistemului. În reacțiile endoterme, energia internă a sistemului crește din cauza afluxului de căldură. Măsurând cantitatea de energie eliberată în timpul unei reacții (efectul de căldură al unei reacții chimice), se poate aprecia modificarea energiei interne a sistemului. Se măsoară în kilojuli pe mol (kJ/mol).

Încă un exemplu. Legea lui Hess este un caz special al primei legi a termodinamicii. Se precizează că efectul termic al unei reacții depinde doar de stările inițiale și finale ale substanțelor și nu depinde de etapele intermediare ale procesului. Legea lui Hess face posibilă calcularea efectului termic al unei reacții în cazurile în care măsurarea directă a acesteia este imposibilă din anumite motive.

Odată cu apariția teoriei relativității, a mecanicii cuantice și a teoriei particulelor elementare, au fost dezvăluite conexiuni și mai profunde între fizică și chimie. S-a dovedit că cheia pentru a explica esența proprietăților compușilor chimici, însuși mecanismul de transformare a substanțelor constă în structura atomilor, în procesele mecanice cuantice ale particulelor sale elementare și în special în electronii învelișului exterior. molecule de compuși organici și anorganici etc.

În domeniul contactului dintre fizică și chimie, a apărut și se dezvoltă cu succes o ramură atât de tânără a principalelor ramuri ale chimiei precum chimia fizică, care a luat contur la sfârșitul secolului al XIX-lea. ca urmare a încercărilor de succes de a studia cantitativ proprietățile fizice ale substanțelor chimice și amestecurilor, explicația teoretică a structurilor moleculare. Baza experimentală și teoretică pentru aceasta a fost opera lui D.I. Mendeleev (descoperirea Legii Periodice), Van't Hoff (termodinamica proceselor chimice), S. Arrhenius (teoria disocierii electrolitice), etc. Subiectul studiului ei a fost întrebări teoretice generale privind structura și proprietățile moleculelor compușilor chimici, procesele de transformare a substanțelor în legătură cu dependența reciprocă a acestora. proprietăți fizice, studiul condițiilor de curgere a reacțiilor chimice și a fenomenelor fizice care apar în acest caz. Acum, chimia fizică este o știință diversificată care leagă strâns fizica și chimia.

În chimia fizică însăși, până acum, electrochimia, studiul soluțiilor, fotochimia și chimia cristalină s-au remarcat și s-au dezvoltat pe deplin ca secțiuni independente cu propriile metode și obiecte de cercetare speciale. La începutul secolului XX. Chimia coloidală, care a crescut în profunzimile chimiei fizice, s-a remarcat și ca o știință independentă. Din a doua jumătate a secolului XX. În legătură cu dezvoltarea intensivă a problemelor energiei nucleare, au apărut și au fost foarte dezvoltate cele mai noi ramuri ale chimiei fizice - chimia de înaltă energie, chimia radiațiilor (subiectul studiului său sunt reacțiile care au loc sub acțiunea radiațiilor ionizante) și chimia izotopilor.

Chimia fizică este acum privită drept cea mai largă bază teoretică generală a tuturor științei chimice. Multe dintre învățăturile și teoriile ei sunt de mare importanță pentru dezvoltarea anorganicului și mai ales Chimie organica. Odată cu apariția chimiei fizice, studiul materiei a început să fie efectuat nu numai prin metode tradiționale de cercetare chimică, nu numai în ceea ce privește compoziția și proprietățile sale, ci și în ceea ce privește structura, termodinamica și cinetica procesului chimic, precum și în ceea ce privește legătura și dependența acestora din urmă de impactul fenomenelor inerente altor forme de mișcare (expunerea la lumină și radiații, expunerea la lumină și căldură etc.).

Este de remarcat faptul că în prima jumătate a secolului XX. a existat o graniță între chimie și noile ramuri ale științei fizicii (mecanica cuantică, teoria electronică a atomilor și moleculelor), care mai târziu a devenit cunoscută sub numele de fizică chimică. Ea a aplicat pe scară largă metodele teoretice și experimentale ale celei mai recente fizice la studiul structurii elementelor și compușilor chimici, și în special a mecanismului reacțiilor. Fizica chimică studiază interconexiunea și tranziția reciprocă a formelor chimice și subatomice ale mișcării materiei.

În ierarhia științelor de bază dată de F. Engels, chimia este direct adiacentă fizicii. Acest cartier a oferit viteza și profunzimea cu care multe ramuri ale fizicii s-au introdus fructuos în chimie. Chimia se limitează, pe de o parte, cu fizica macroscopică - termodinamica, fizica mediilor continue, iar pe de altă parte - cu microfizica - fizica statică, mecanica cuantică.

Este bine cunoscut cât de fructuoase au fost aceste contacte pentru chimie. Termodinamica a dat naștere termodinamicii chimice - studiul echilibrului chimic. Fizica statică a stat la baza cineticii chimice - studiul ratelor transformărilor chimice. Mecanica cuantică a dezvăluit esența Legii periodice a lui Mendeleev. Teoria modernă a structurii chimice și a reactivității este chimia cuantică, adică. aplicarea principiilor mecanicii cuantice la studiul moleculelor și al „transformărilor X”.

O altă dovadă a influenței fructuoase a fizicii asupra științei chimice este utilizarea în continuă expansiune a metodelor fizice în cercetarea chimică. Progresul izbitor în acest domeniu este vizibil în mod deosebit în exemplul metodelor spectroscopice. Mai recent, din gama infinită de radiații electromagnetice, chimiștii au folosit doar o regiune îngustă din zonele vizibile și adiacente ale intervalelor infraroșu și ultraviolete. Descoperirea de către fizicieni a fenomenului de absorbție a rezonanței magnetice a condus la apariția spectroscopiei de rezonanță magnetică nucleară, cea mai informativă metodă și metodă analitică modernă pentru studiul structurii electronice a moleculelor, și a spectroscopiei de rezonanță paramagnetică electronică, o metodă unică pentru studierea intermediarilor instabile. particule - radicali liberi. În regiunea cu lungime de undă scurtă a radiațiilor electromagnetice, a apărut spectroscopia de rezonanță cu raze X și raze gamma, care își datorează apariția descoperirii lui Mössbauer. Dezvoltarea radiației sincrotron a deschis noi perspective pentru dezvoltarea acestei ramuri de înaltă energie a spectroscopiei.

S-ar părea că întreaga gamă electromagnetică a fost stăpânită și este dificil să ne așteptăm la progrese suplimentare în acest domeniu. Cu toate acestea, au apărut laserele - surse unice prin intensitatea lor spectrală - și odată cu ele posibilități analitice fundamental noi. Printre acestea se numără rezonanța magnetică laser, o metodă foarte sensibilă în dezvoltare rapidă pentru detectarea radicalilor dintr-un gaz. O altă posibilitate, cu adevărat fantastică, este înregistrarea fragmentată a atomilor cu un laser - o tehnică bazată pe excitația selectivă, care face posibilă înregistrarea doar a câțiva atomi ai unei impurități străine într-o celulă. Oportunități izbitoare pentru studierea mecanismelor reacțiilor radicale au fost oferite de descoperirea fenomenului de polarizare chimică a nucleelor.

Acum este dificil de a numi o zonă a fizicii moderne care nu ar influența direct sau indirect chimia. Luați, de exemplu, fizica particulelor elementare instabile, care este departe de lumea moleculelor construite din nuclee și electroni. Poate părea surprinzător că conferințele internaționale speciale discută despre comportamentul chimic al atomilor care conțin un pozitron sau un muon, care, în principiu, nu pot da compuși stabili. Cu toate acestea, informațiile unice despre reacțiile ultrarapide, pe care astfel de atomi le permit să le obțină, justifică pe deplin acest interes.

Privind înapoi la istoria relației dintre fizică și chimie, vedem că fizica a jucat un rol important, uneori decisiv, în dezvoltarea conceptelor teoretice și a metodelor de cercetare în chimie. Gradul de recunoaștere a acestui rol poate fi evaluat prin vizualizarea, de exemplu, a listei laureaților Premiul Nobelîn chimie. Nu mai puțin de o treime din această listă sunt autorii celor mai mari realizări în domeniul chimiei fizice. Printre aceștia se numără cei care au descoperit radioactivitatea și izotopii (Rutherford, M. Curie, Soddy, Aston, Joliot-Curie etc.), au pus bazele chimiei cuantice (Pauling și Mulliken) și cineticii chimice moderne (Hinshelwood și Semenov), dezvoltate. noi metode fizice (Debye, Geyerovsky, Eigen, Norrish și Porter, Herzberg).

În cele din urmă, trebuie să ținem cont de importanța decisivă pe care începe să o joace productivitatea muncii omului de știință în dezvoltarea științei. Metodele fizice au jucat și continuă să joace un rol revoluționar în chimie în acest sens. Este suficient să comparăm, de exemplu, timpul pe care un chimist organic l-a petrecut pentru stabilirea structurii unui compus sintetizat prin mijloace chimice și pe care îl petrece acum, deținând un arsenal de metode fizice. Fără îndoială, această rezervă de aplicare a realizărilor fizicii este departe de a fi folosită suficient.

Să rezumam câteva rezultate. Vedem că fizica la o scară din ce în ce mai mare și că se pătrunde din ce în ce mai fructuos în chimie. Fizica dezvăluie esența regularităților chimice calitative, furnizează chimiei instrumente de cercetare perfecte. Volumul relativ al chimiei fizice este în creștere și nu există motive care să poată încetini această creștere.

Relația dintre chimie și biologie

Este bine cunoscut faptul că pentru o lungă perioadă de timp chimia și biologia au mers pe drumul lor, deși vechiul vis al chimiștilor era să creeze în conditii de laborator organism viu.

O întărire bruscă a relației dintre chimie și biologie a avut loc ca urmare a creării lui A.M. Teoria lui Butlerov a structurii chimice a compușilor organici. Ghidați de această teorie, chimiștii organici au intrat în competiție cu natura. Generațiile ulterioare de chimiști au dat dovadă de o mare ingeniozitate, muncă, imaginație și căutare creativă pentru o sinteză direcționată a materiei. Intenția lor nu era doar să imite natura, ci și-au dorit să o depășească. Și astăzi putem afirma cu încredere că în multe cazuri acest lucru s-a realizat.

Dezvoltarea progresivă a științei în secolul al XIX-lea, care a condus la descoperirea structurii atomului și la o cunoaștere detaliată a structurii și compoziției celulei, a deschis oportunități practice pentru chimiști și biologi de a lucra împreună la problemele chimice ale doctrina celulei, asupra întrebărilor despre natura proceselor chimice din țesuturile vii, asupra condiționalității funcțiilor biologice.reacții chimice.

Dacă te uiți la metabolismul din organism din punct de vedere pur chimic, așa cum A.I. Oparin, vom vedea totalitatea un numar mare reacțiile chimice relativ simple și monotone, care sunt combinate între ele în timp, nu au loc aleatoriu, ci într-o secvență strictă, având ca rezultat formarea de lanțuri lungi de reacții. Și această ordine este în mod natural îndreptată către autoconservarea și auto-reproducția constantă a întregului sistem de viață în ansamblu în condițiile de mediu date.

Într-un cuvânt, proprietăți specifice ale viețuitoarelor, cum ar fi creșterea, reproducerea, mobilitatea, excitabilitatea, capacitatea de a răspunde la schimbările din mediul extern, sunt asociate cu anumite complexe de transformări chimice.

Semnificația chimiei printre științele care studiază viața este excepțional de mare. Chimia a dezvăluit rolul cel mai important al clorofilei ca bază chimică a fotosintezei, hemoglobina ca bază a procesului de respirație, a fost stabilită natura chimică a transmiterii excitației nervoase, structura de acizi nucleici etc. Dar principalul lucru este că, în mod obiectiv, mecanismele chimice stau la baza proceselor biologice, a funcțiilor viețuitoarelor. Toate funcțiile și procesele care au loc într-un organism viu pot fi exprimate în limbajul chimiei, sub forma unor procese chimice specifice.

Desigur, ar fi greșit să reducem fenomenele vieții la procese chimice. Aceasta ar fi o simplificare mecanică grosolană. Și o dovadă clară a acestui lucru este specificul proceselor chimice din sistemele vii în comparație cu cele nevii. Studiul acestui specific dezvăluie unitatea și interrelația dintre formele chimice și biologice ale mișcării materiei. Alte științe care au apărut la intersecția dintre biologie, chimie și fizică vorbesc despre același lucru: biochimia este știința metabolismului și a proceselor chimice din organismele vii; chimie bioorganică - știința structurii, funcțiilor și modalităților de sinteză a compușilor care alcătuiesc organismele vii; biologia fizico-chimică ca știință a funcționării sisteme complexe transferul de informații și reglarea proceselor biologice la nivel molecular, precum și biofizică, chimie biofizică și biologia radiațiilor.

Realizările majore ale acestui proces au fost identificarea produselor chimice ale metabolismului celular (metabolismul la plante, animale, microorganisme), stabilirea căilor biologice și a ciclurilor de biosinteză a acestor produse; s-a realizat sinteza lor artificială, s-a făcut descoperirea fundamentelor materiale ale mecanismului molecular de reglare și ereditar și a fost clarificată în mare măsură semnificația proceselor chimice, a proceselor energetice ale celulei și ale organismelor vii în general.

În zilele noastre, pentru chimie devine deosebit de importantă aplicarea principiilor biologice, în care se concentrează experiența adaptării organismelor vii la condițiile Pământului de-a lungul multor milioane de ani, experiența creării celor mai avansate mecanisme și procese. Există deja anumite realizări pe această cale.

În urmă cu mai bine de un secol, oamenii de știință și-au dat seama că baza eficienței excepționale a proceselor biologice este biocataliza. Prin urmare, chimiștii și-au stabilit obiectivul de a crea o nouă chimie bazată pe experiența catalitică a naturii vii. În el va apărea un nou control al proceselor chimice, unde se vor aplica principiile sintezei moleculelor similare, se vor crea catalizatori pe principiul enzimelor cu o asemenea varietate de calități care le vor depăși cu mult pe cele existente în industria noastră.

În ciuda faptului că enzimele au proprietăți comune inerente tuturor catalizatorilor, totuși, ele nu sunt identice cu aceștia din urmă, deoarece funcționează în sistemele vii. Prin urmare, toate încercările de a folosi experiența naturii vii pentru a accelera procesele chimice din lumea anorganică se confruntă cu limitări serioase. Până acum, putem vorbi doar despre modelarea unora dintre funcțiile enzimelor și utilizarea acestor modele pentru analiza teoretică a activității sistemelor vii, precum și aplicarea practică parțială a enzimelor izolate pentru accelerarea unor reacții chimice.

Aici, cea mai promițătoare direcție, evident, este cercetarea axată pe aplicarea principiilor biocatalizei în chimie și tehnologie chimică, pentru care este necesar să se studieze întreaga experiență catalitică a naturii vii, inclusiv experiența formării enzimei. în sine, celula și chiar organismul.

Teoria autodezvoltării sistemelor catalitice deschise elementare, prezentată în cea mai generală formă de profesorul A.P. Rudenko în 1964, este o teorie generală a evoluției chimice și a biogenezei. Rezolvă întrebări despre forțele motrice și mecanismele procesului evolutiv, adică despre legile evoluției chimice, despre selecția elementelor și structurilor și cauzalitatea acestora, despre înălțimea organizării chimice și a ierarhiei. sisteme chimice ca o consecinţă a evoluţiei.

Miezul teoretic al acestei teorii este poziția conform căreia evoluția chimică este o auto-dezvoltare a sistemelor catalitice și, prin urmare, catalizatorii sunt substanța în evoluție. În cursul reacției, există o selecție naturală a acelor centri catalitici care au cea mai mare activitate. Autodezvoltarea, autoorganizarea și autocomplicarea sistemelor catalitice apar datorită afluxului constant de energie transformabilă. Și întrucât principala sursă de energie este reacția de bază, sistemele catalitice care se dezvoltă pe baza reacțiilor exoterme primesc avantaje evolutive maxime. Prin urmare, reacția de bază nu este doar o sursă de energie, ci și un instrument pentru selectarea celor mai progresive modificări evolutive ale catalizatorilor.

Dezvoltând aceste opinii, A.P. Rudenko a formulat legea de bază a evoluției chimice, conform căreia acele căi ale modificărilor evolutive ale catalizatorului se formează cu cea mai mare viteză și probabilitate, pe care are loc creșterea maximă a activității sale absolute.

O consecință practică a teoriei autodezvoltării sistemelor catalitice deschise este așa-numita „tehnologie non-staționară”, adică tehnologia cu condiții de reacție în schimbare. Cercetătorii ajung acum la concluzia că modul staționar, a cărei stabilizare fiabilă părea a fi cheia eficienței ridicate a procesului industrial, este doar un caz special al regimului non-staționar. Totodată, s-au găsit multe regimuri nestaţionare care contribuie la intensificarea reacţiei.

În prezent, perspectivele apariției și dezvoltării unei noi chimie sunt deja vizibile, pe baza căreia se vor crea tehnologii industriale cu deșeuri reduse, fără deșeuri și cu economie de energie.

Astăzi, chimiștii au ajuns la concluzia că, folosind aceleași principii pe care se construiește chimia organismelor, în viitor (fără a repeta exact natura) se va putea construi o chimie fundamental nouă, un nou control al proceselor chimice, unde se vor aplica principiile sintezei moleculelor similare. Se are în vedere realizarea unor convertoare care să utilizeze lumina soarelui cu eficiență ridicată, transformând-o în energie chimică și electrică, precum și energia chimică în lumină de mare intensitate.

Concluzie

Chimia modernă este reprezentată de multe direcții diferite în dezvoltarea cunoștințelor despre natura materiei și metodele de transformare a acesteia. În același timp, chimia nu este doar o sumă de cunoștințe despre substanțe, ci un sistem de cunoștințe extrem de ordonat, în continuă evoluție, care își are locul într-o serie de alte științe ale naturii.

Chimia studiază diversitatea calitativă a purtătorilor de materiale fenomene chimice, forma chimică a mișcării materiei. Deși structural se intersectează în anumite domenii cu fizica, biologia și alte științe ale naturii, își păstrează specificul.

Unul dintre cele mai semnificative temeiuri obiective pentru evidențierea chimiei ca disciplină independentă de științe naturale este recunoașterea specificității chimiei relației dintre substanțe, care se manifestă în primul rând într-un complex de forțe și diferite tipuri de interacțiuni care determină existența. din doi și compuși poliatomici. Acest complex este de obicei caracterizat ca legătură chimică, care apar sau se rupe în timpul interacțiunii particulelor de la nivelul atomic al organizării materiei. Apariția unei legături chimice se caracterizează printr-o redistribuire semnificativă a densității electronice în comparație cu poziția simplă a densității electronice a atomilor nelegați sau a fragmentelor atomice care sunt aproape de distanța de legătură. Această caracteristică separă cel mai precis legătura chimică de diferite manifestări ale interacțiunilor intermoleculare.

Creșterea constantă continuă a rolului chimiei ca știință în știința naturii este însoțită de dezvoltare rapida cercetare fundamentală, complexă și aplicată, dezvoltarea accelerată de noi materiale cu proprietăți dorite și noi procese în domeniul tehnologiei de producție și procesare a substanțelor.