Contenido
- Definiendo e integrando disciplinas científicas
- Integrando Biología y Química
- Integrando Biología y Física
- Integrando Biología, Química y Física
- ¿Biología, química o física?
Muchas escuelas secundarias enseñan biología, química y física como clases separadas. Las clases separadas pueden sugerir que los temas no están relacionados, pero esto sería una suposición inexacta. Clases de ciencias integradas que vinculan cada vez más los temas de biología, química y física.
Definiendo e integrando disciplinas científicas
Tal como los define Merriam-Webster, la biología es el estudio de la vida, más específicamente "una rama del conocimiento que se ocupa de los organismos vivos y los procesos vitales"; la química consiste en "una ciencia que se ocupa de la composición, estructura y propiedades de las sustancias y de las transformaciones que sufren"; y física significa "una ciencia que se ocupa de la materia y la energía y sus interacciones".
Integrando Biología y Química
La relación entre química y biología ofrece muchas conexiones posibles y experimentos científicos para estudiantes universitarios de biología. Toda la vida depende de procesos químicos. El proceso químico de la fotosíntesis, que utiliza la energía del sol para convertir el agua y el dióxido de carbono en glucosa (azúcar), forma la base de la mayoría de las cadenas alimentarias. Al igual que la fotosíntesis, la quimiosíntesis almacena energía a través de procesos químicos y sustenta las cadenas alimentarias a lo largo de los respiraderos de aguas profundas, lo que sugiere posibilidades para la vida más temprana de la Tierra y la vida en otros planetas y lunas.
Bioluminiscencia significa luz viva. Los procesos químicos en una variedad de organismos, que van desde plantas hasta hongos y animales, incluidos dinoflagelados, medusas y rape, crean esta luz viva. La digestión y la respiración celular también dependen de las reacciones químicas dentro de los organismos vivos. La comprensión de la química de la producción de petróleo, basada en la descomposición de algas bajo calor y presión, ofrece una solución a la crisis energética global al producir petróleo a partir de algas, pero potencialmente crea otra crisis ambiental a través del uso continuo de combustibles fósiles previamente no renovables.
Integrando Biología y Física
La física de los organismos vivos también ofrece oportunidades para experimentos científicos para estudiantes universitarios de biología. La física incluye los estudios de mecánica, calor, luz, electricidad y sonido. Los estudios de la energía utilizada por los organismos vivos, ya sea de la fotosíntesis o de la respiración celular, desdibujan la línea entre la biología y la física. Los estudios de bioluminiscencia examinan tanto la energía como la luz generada por los organismos, combinando física y biología. La electricidad del sistema nervioso, los mecanismos que desencadenan la hibernación o la estimulación, y la sensibilidad de la retina y el tímpano aplican los principios de la física a los mecanismos de los organismos.
Los estudios de las fuerzas que rompen los huesos proporcionan información sobre diseños biomecánicos para reparar esos mismos huesos a su fuerza pre-rota y sugiere métodos para corregir defectos o deficiencias ambientales o genéticas. La comprensión de los requisitos mecánicos y estructurales de varias articulaciones del cuerpo ya ha proporcionado la información necesaria para diseñar las articulaciones de rodilla, cadera y hombro de reemplazo.
Integrando Biología, Química y Física
Los organismos, ya sean vivos, muertos o extintos, funcionan debido a sus elementos biológicos, químicos y físicos combinados. La comprensión de estas disciplinas proporciona información sobre las características evolutivas y estructurales de los organismos. Por ejemplo, los árboles se paran porque la celulosa en sus paredes celulares y el agua almacenada en sus vacuolas proporcionan la resistencia estructural para sostener la biomasa de los árboles, incluidas las hojas que convierten el agua y el dióxido de carbono en energía para alimentar los procesos químicos que permiten que las células crecer y reproducirse para formar nuevas células. Comprender la resistencia estructural de los huesos y los procesos químicos del metabolismo ayuda a los científicos a comprender y recrear la biología de organismos extintos como los dinosaurios y los reptiles marinos. Estudiar la física y la química de los sistemas biológicos vinculados a la Tierra sugiere la existencia y las estructuras de posibles formas de vida en condiciones extraterrestres.
¿Biología, química o física?
Muchas universidades ahora ofrecen programas integrados de ciencias en lugar de estudios aislados en biología, química o física. Estos programas universitarios reconocen la interconectividad de las disciplinas científicas. Los estándares actuales de ciencias desde el jardín de infantes hasta la escuela secundaria se centran en la ciencia integrada, con un énfasis creciente en la educación interconectada de ciencia, tecnología, ingeniería y matemáticas (STEM o, con la adición de arte, STEAM). Muchas universidades, que van desde el Currículo de Ciencias Integradas de Princetons hasta el Departamento de Química y Bioquímica de la Universidad de Oregón y el Departamento de Biología en Harvey Mudd College, ahora ofrecen cursos y títulos que no se limitan a una sola disciplina científica tradicional.