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 integradas de ciencias vinculando cada vez más las asignaturas de biología, química y física.
Definición e integración de disciplinas científicas
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 la química y la biología ofrece muchas conexiones posibles y experimentos científicos para los 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 apuntala 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 los dinoflagelados, las medusas y el rape, crean esta luz viva. La digestión y la respiración celular también dependen de reacciones químicas dentro de los organismos vivos. Comprender la química de la producción de petróleo, basada en la descomposición de algas bajo calor y presión, ofrece una solución a la energía global. crisis al producir petróleo a partir de algas, pero potencialmente crea otra crisis ambiental a través del uso continuo de fósiles previamente no renovables combustibles.
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, difuminan la línea entre la biología y la física. Los estudios de bioluminiscencia examinan tanto la energía como la luz generadas por los organismos, combinando la física y la biología. La electricidad del sistema nervioso, los mecanismos que desencadenan la hibernación o estivación, y la sensibilidad de la retina y el tímpano aplicar los principios de la física a los mecanismos de organismos.
Los estudios de las fuerzas que rompen los huesos proporcionan información sobre los diseños biomecánicos para repararlos. huesos a su fuerza pre-rota y sugiere métodos para corregir defectos ambientales o genéticos o deficiencias. Comprender los requisitos mecánicos y estructurales de varias articulaciones del cuerpo ya ha proporcionado la información necesaria para diseñar articulaciones de rodilla, cadera y hombro de reemplazo.
Integrando Biología, Química y Física
Los organismos, vivos, muertos o extintos, funcionan gracias 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 el árbol. biomasa, incluidas las hojas que convierten el agua y el dióxido de carbono en energía para alimentar los procesos químicos que permiten que las células crezcan y se reproduzcan para formar nuevas células. Comprender la fuerza estructural de los huesos y los procesos químicos del metabolismo ayuda a los científicos a comprender y recrear la biología de organismos extintos como dinosaurios y reptiles marinos. El estudio de la física y la química de los sistemas biológicos terrestres sugiere la existencia y las estructuras de posibles formas de vida en condiciones extraterrestres.
¿Biología, química o física?
Muchas universidades ofrecen ahora programas de ciencia integrados en lugar de estudios aislados en biología, química o física. Estos programas universitarios reconocen la interconectividad de las disciplinas científicas. Los estándares de ciencias actuales desde el jardín de infantes hasta la escuela secundaria se enfocan en la ciencia integrada, con un énfasis creciente sobre ciencia, tecnología, ingeniería y matemáticas interconectadas (STEM o, con la adición de arte, STEAM) educación. Muchas universidades, que van desde el Currículo de Ciencias Integradas de Princeton hasta el Departamento de Química y Bioquímica de la Universidad de Oregón y el El Departamento de Biología de Harvey Mudd College ahora ofrece cursos y títulos que no se limitan a un solo estudio científico tradicional. disciplina.