Banyak sekolah menengah atas mengajarkan biologi, kimia, dan fisika sebagai kelas terpisah. Kelas terpisah mungkin menunjukkan bahwa mata pelajaran tidak berhubungan, tetapi ini akan menjadi asumsi yang tidak akurat. Kelas IPA terpadu semakin menghubungkan mata pelajaran biologi, kimia dan fisika.
Mendefinisikan dan Mengintegrasikan Ilmu Pengetahuan
Seperti yang didefinisikan Merriam-Webster, biologi adalah studi tentang kehidupan, lebih khusus lagi "cabang pengetahuan yang berhubungan dengan organisme hidup dan proses vital"; kimia terdiri dari "ilmu yang berhubungan dengan komposisi, struktur dan sifat zat dan dengan transformasi yang mereka alami"; dan fisika berarti "ilmu yang berhubungan dengan materi dan energi serta interaksinya".
Mengintegrasikan Biologi dan Kimia
Hubungan antara kimia dan biologi menawarkan banyak kemungkinan koneksi dan eksperimen sains untuk mahasiswa biologi. Semua kehidupan bergantung pada proses kimia. Proses kimia fotosintesis, yang menggunakan energi matahari untuk mengubah air dan karbon dioksida menjadi glukosa (gula), membentuk dasar dari sebagian besar rantai makanan. Seperti fotosintesis, kemosintesis menyimpan energi melalui proses kimia dan menopang rantai makanan di sepanjang ventilasi laut dalam, menunjukkan kemungkinan kehidupan dan kehidupan paling awal di Bumi di planet lain dan bulan.
Bioluminescence berarti cahaya hidup. Proses kimia dalam berbagai organisme, mulai dari tumbuhan hingga jamur hingga hewan, termasuk dinoflagellata, ubur-ubur, dan ikan pemancing, menciptakan cahaya hidup ini. Pencernaan dan respirasi sel juga bergantung pada reaksi kimia dalam organisme hidup. Memahami kimia produksi minyak, berdasarkan dekomposisi alga di bawah panas dan tekanan, menawarkan satu solusi untuk energi global krisis dengan membuat minyak bumi dari ganggang, tetapi berpotensi menciptakan krisis lingkungan lain melalui penggunaan fosil yang sebelumnya tidak terbarukan previously bahan bakar.
Mengintegrasikan Biologi dan Fisika
Fisika organisme hidup juga menawarkan kesempatan untuk eksperimen sains bagi mahasiswa biologi. Fisika mencakup studi tentang mekanika, panas, cahaya, listrik dan suara. Studi tentang energi yang digunakan oleh organisme hidup, baik dari fotosintesis atau respirasi sel, mengaburkan batas antara biologi dan fisika. Studi bioluminesensi memeriksa energi dan cahaya yang dihasilkan oleh organisme, menggabungkan fisika dan biologi. Listrik sistem saraf, mekanisme yang memicu hibernasi atau estivasi, dan sensitivitas retina dan gendang telinga menerapkan prinsip-prinsip fisika pada mekanisme organisme.
Studi tentang kekuatan yang mematahkan tulang memberikan wawasan tentang desain biomekanik untuk memperbaikinya tulang ke kekuatan pra-patah mereka dan menyarankan metode untuk memperbaiki cacat lingkungan atau genetik atau kekurangan. Memahami mekanisme dan persyaratan struktural berbagai sendi tubuh telah memberikan informasi yang diperlukan untuk merancang sendi lutut, pinggul, dan bahu pengganti.
Mengintegrasikan Biologi, Kimia dan Fisika
Organisme, baik hidup, mati atau punah, berfungsi karena gabungan unsur biologis, kimia, dan fisiknya. Pemahaman dari disiplin ilmu ini memberikan wawasan tentang karakteristik evolusi dan struktural organisme. Misalnya, pohon berdiri karena selulosa di dinding selnya dan air yang tersimpan di vakuolanya memberikan kekuatan struktural untuk menopang pohon. biomassa, termasuk daun yang mengubah air dan karbon dioksida menjadi energi untuk bahan bakar proses kimia yang memungkinkan sel tumbuh dan berkembang biak untuk membentuk baru sel. Memahami kekuatan struktural tulang dan proses kimia metabolisme membantu para ilmuwan memahami dan menciptakan kembali biologi organisme yang punah seperti dinosaurus dan reptil laut. Mempelajari fisika dan kimia sistem biologis yang terikat Bumi menunjukkan keberadaan dan struktur bentuk kehidupan potensial di bawah kondisi ekstra-terestrial.
Biologi, Kimia atau Fisika?
Banyak perguruan tinggi sekarang menawarkan program sains terintegrasi daripada studi terisolasi dalam biologi, kimia atau fisika. Program-program perguruan tinggi ini mengakui interkonektivitas disiplin ilmu. Taman kanak-kanak hingga standar sains sekolah menengah saat ini berfokus pada sains terintegrasi, dengan peningkatan penekanan pada sains, teknologi, teknik, dan matematika yang saling berhubungan (STEM atau, dengan tambahan seni, STEAM) pendidikan. Banyak perguruan tinggi, mulai dari Kurikulum Sains Terpadu Princeton hingga Departemen Kimia dan Biokimia Universitas Oregon hingga Departemen Biologi di Harvey Mudd College sekarang menawarkan kursus dan gelar yang tidak membatasi diri pada satu ilmiah tradisional traditional disiplin.
