생물학을 화학 및 물리학과 통합하는 방법

많은 고등학교에서 생물학, 화학 및 물리학을 별도의 수업으로 가르칩니다. 별도의 수업은 과목이 관련이 없다고 제안 할 수 있지만 이것은 부정확 한 가정입니다. 생물학, 화학 및 물리학 과목을 점점 더 연결하는 통합 과학 수업.

Merriam-Webster가 정의한 바와 같이 생물학은 생명에 대한 연구이며보다 구체적으로 "생물과 생명 과정을 다루는 지식의 한 분야"입니다. 화학은 "물질의 구성, 구조 및 특성과 그들이 겪는 변형을 다루는 과학"으로 구성됩니다. 물리학은 "물질과 에너지 및 그 상호 작용을 다루는 과학"을 의미합니다.

화학과 생물학의 관계는 생물학 분야의 대학생들에게 가능한 많은 연결과 과학 실험을 제공합니다. 모든 생명은 화학 과정에 달려 있습니다. 태양 에너지를 사용하여 물과 이산화탄소를 포도당 (설탕)으로 변환하는 광합성의 화학적 과정은 대부분의 먹이 사슬의 기초를 형성합니다. 광합성과 마찬가지로 화학 합성은 화학 과정을 통해 에너지를 저장하고 먹이 사슬을 뒷받침합니다. 심해 통풍구를 따라 다른 행성에서 지구의 초기 생명체와 생명체에 대한 가능성을 제시하고 위성.

생물 발광은 살아있는 빛을 의미합니다. dinoflagellates, 해파리 및 낚시꾼 물고기를 포함하여 식물에서 균류, 동물에 이르기까지 다양한 유기체의 화학적 과정이이 살아있는 빛을 만듭니다. 소화 및 세포 호흡은 또한 살아있는 유기체 내의 화학 반응에 의존합니다. 열과 압력 하에서 조류의 분해를 기반으로 한 석유 생산의 화학을 이해하면 글로벌 에너지에 대한 하나의 솔루션이 제공됩니다. 조류에서 석유를 만들어 위기에 처하지만, 이전에는 재생 불가능한 화석을 계속 사용함으로써 잠재적으로 또 다른 환경 위기를 초래합니다. 연료.

생물의 물리학은 또한 생물학 대학생들에게 과학 실험의 기회를 제공합니다. 물리학에는 역학, 열, 빛, 전기 및 소리에 대한 연구가 포함됩니다. 광합성이든 세포 호흡이든 살아있는 유기체가 사용하는 에너지에 대한 연구는 생물학과 물리학의 경계를 모호하게합니다. 생물 발광에 대한 연구는 물리학과 생물학을 결합하여 유기체가 생성하는 에너지와 빛을 모두 조사합니다. 신경계의 전기, 동면 또는 안정을 유발하는 메커니즘 망막과 고막의 민감도는 물리학의 원리를 다음과 같은 메커니즘에 적용합니다. 유기체.

뼈를 부러 뜨리는 힘에 대한 연구는 뼈를 복구하기위한 생체 역학적 설계에 대한 통찰력을 제공합니다. 뼈를 부러지기 전의 강도로 만들고 환경 또는 유전 적 결함을 수정하는 방법을 제안합니다. 결함. 다양한 신체 관절의 역학 및 구조적 요구 사항을 이해함으로써 이미 대체 무릎, 엉덩이 및 어깨 관절을 설계하는 데 필요한 정보를 제공했습니다.

생물체는 살아 있든 죽었 든 멸종 되었든 생물학적, 화학적 및 물리적 요소가 결합되어 기능합니다. 이러한 분야의 이해는 유기체의 진화 및 구조적 특성에 대한 통찰력을 제공합니다. 예를 들어, 나무는 세포벽의 셀룰로오스와 액포에 저장된 물이 나무의 구조적 강도를 제공하기 때문에 서 있습니다. 물과 이산화탄소를 에너지로 변환하는 잎을 포함한 바이오 매스 세포. 뼈의 구조적 강도와 신진 대사의 화학적 과정을 이해하면 과학자가 공룡 및 해양 파충류와 같은 멸종 유기체의 생물학을 이해하고 재현하는 데 도움이됩니다. 지구에 묶인 생물학적 시스템의 물리학과 화학을 연구하면 외계 조건에서 잠재적 생명체의 존재와 구조를 알 수 있습니다.

많은 대학은 이제 생물학, 화학 또는 물리학에서 분리 된 연구보다는 통합 과학 프로그램을 제공합니다. 이 대학 프로그램은 과학 분야의 상호 연결성을 인식합니다. 현재 유치원부터 고등학교 과학 표준까지 통합 과학에 중점을두고 강조 상호 연결된 과학, 기술, 공학 및 수학 (STEM 또는 예술 추가와 함께 STEAM) 교육. Princeton의 통합 과학 커리큘럼에서 University of Oregon의 화학 및 생화학 부서에 이르기까지 다양한 대학이 있습니다. Harvey Mudd College의 생물학과는 이제 하나의 전통적인 과학에만 국한되지 않는 과정과 학위를 제공합니다. 징계.