Les "grans idees de la ciència" és un conjunt de conceptes científics transversals que descriuen el món que ens envolta i que ens permet concebre la connexió entre els diferents fenòmens naturals. Les grans idees pretenen ajudar els estudiants a entendre el vincle entre els diferents dominis temàtics, així com entre els temes que s'imparteixen a l'escola i la seva experiència "real-Life". A la plataforma d'intercanvi de laboratori de Go-Lab, els laboratoris en línia i espais d'aprenentatge (ILSs) de recerca es classifiquen segons les vuit idees grans de ciència presentades sota.
Transformació energètica
L'energia ni es pot crear ni destruir. Només es pot transformar d'una forma a una altra. La transformació de l'energia pot comportar un canvi d'estat o moviment. L'energia també es pot convertir en massa i viceversa.
Versió de 12 a 15 anys
Quan l'energia es transforma d'una forma a una altra, la seva quantitat total roman constant. La transferència d'energia d'un cos (o sistema) a un altre o un canvi en la seva forma pot provocar un canvi en l'estat o el moviment. La quantitat d'energia transferida o transformada durant una moció s'anomena treball.
Versió de 9 a 12 anys
L'energia és el que fa que cada canvi sigui possible en tot l'univers. L'energia pot tenir moltes cares (formes) i es pot transferir d'un cos o sistema a un altre. No obstant això, la seva quantitat total roman constant. No es pot crear ni destruir.
La ruptura de la gran idea de l'energia de la ciència
| Idees intermèdies de la ciència | Petites idees de la ciència |
|---|---|
|
Impresos, conservació de l'energia i transferència energètica L'energia pot ser transferida d'un objecte a un altre o al medi ambient quan una força està actuant sobre ell. No obstant això, la quantitat total d'energia sempre es manté igual. Les dues principals formes d'energia són l'energia potencial i l'energia cinètica, mentre que les dues formes d' "energia en trànsit" (o tipus de procés de transferència) són la calor i el treball. |
|
|
Energia i forces Els objectes poden interactuar des de la distància o quan estan en contacte, a través de les interaccions fonamentals. Quan es produeixen aquestes interaccions, l'energia és transferida o transformada. Depenent de la força d'actuació, tenim diferents formes d'energia. |
|
|
Energia en reaccions químiques L'energia és necessària perquè les reaccions químiques es produeixin. Quan es dispara una reacció química, l'energia es transforma. Tots els organismes vius transformen l'energia d'una forma a una altra per poder alimentar les seves activitats. |
Evolució i biodiversitat
L' evolució és la base tant de la unitat de la vida com de la biodiversitat dels organismes (vius i extints). Els organismes passen per la informació genètica d'una generació a una altra.
Versió de 12 a 15 anys
Tots els organismes evolucionaren a partir d'un avantpassat comú. A través de mutacions de DNA, es poden aparèixer nous trets en organismes. Els organismes que millor s'adapten al seu entorn sobreviuen i passen per les seves característiques als seus descendents.
Versió de 9 a 12 anys
Els organismes canvien al llarg de generacions i desenvolupen trets i habilitats que els ajuden a sobreviure. Tota la informació genètica d'un organisme s'emmagatzema en l'ADN, que es troba al nucli de cada cèl·lula. L'ADN és responsable de passar la informació genètica d'una generació a una altra (herència).
La ruptura de l'evolució i la biodiversitat gran idea de la ciència
| Idees intermèdies de la ciència | Petites idees de la ciència |
|---|---|
|
Selecció natural i teoria darwiniana Els organismes que millor s'adapten al seu entorn sobreviuen i deixen un major nombre de cries que les menys adaptades. Els trets que permeten que els organismes sobrevisquin es conserven a través del mecanisme de selecció natural. |
|
|
Biodiversitat Tots els organismes evolucionaren a partir d'un únic avantpassat. Hi ha una gran variabilitat entre els organismes, que és el resultat de mutacions que es produeixen en l'ADN. Es seleccionen els organismes més ben adaptats per a un entorn concret a través de la selecció natural. |
Forces fonamentals
Hi ha quatre interaccions fonamentals/forces en la naturalesa: la gravitació, l'electromagnetisme, nuclear forta i febles forces nuclears. Tots els fenòmens es deuen a la presència d'una o més d'aquestes interaccions. Les forces actuen sobre els objectes i poden actuar a distància a través d'un camp físic respectiu, causant un canvi en el moviment o en l'estat de la matèria.
Versió de 12 a 15 anys
La gravetat i l'electromagnetisme són les dues forces els efectes del qual són més evidents per a nosaltres. Aquestes dues forces són responsables de la majoria dels moviments de l'univers. El moviment d'un objecte depèn de com una força actua.
Versió de 9 a 12 anys
Quan una força actua sobre un objecte pot canviar de forma o el seu estat de moviment. No podem veure forces però podem entendre'ls pels seus efectes. Un objecte pot tenir un efecte en un altre a través d'una força, ja sigui en contacte amb ell o des de la distància. Hi ha un nombre limitat de forces en el nostre univers.
Ruptura de les forces fonamentals gran idea de la ciència
| Idees intermèdies de la ciència | Petites idees de la ciència |
|---|---|
|
Tipus d'interaccions Només hi ha quatre formes d'interaccions: la gravetat, l'electromagnetisme, la forta interacció nuclear i la feble interacció nuclear. Cada moviment o canvi d'Estats es deu a una o més d'aquestes interaccions. Els efectes d'aquestes interaccions es poden observar en totes les escales de l'univers. |
|
|
Forces i moviment Quan una força (o més) actua sobre un objecte, l'objecte o bé canviarà el seu estat o forma cinètica. Depenent de la mida i la direcció de la força total de l'objecte pot realitzar diferents tipus de moviments. Per als objectes amb velocitats molt més petites que la velocitat de la llum, la manera com les forces d'actuar sobre els objectes són descrites per les lleis de Newton. Per als objectes amb velocitats properes a la velocitat de la llum, la manera en què les forces actuen sobre els objectes és descrit per la teoria general de la relativitat d'Einstein. |
Quàntica
A escales molt petites, el nostre món està sotmès a les lleis de la mecànica quàntica. Tota la matèria i la radiació mostren propietats d'ona i partícules. No podem conèixer simultàniament la posició i l'impuls d'una partícula.
Versió de 12 a 15 anys
La llum (radiació electromagnètica) es comporta com una onada, però també pot comportar-se com un corrent de partícules que porten paquets d'energia anomenada quanta. A escates petites, les partícules també poden actuar com a ones quàntiques.
Versió de 9 a 12 anys
La mecànica quàntica estudia què passa dins dels àtoms. La matèria en el microcosmos es comporta de manera diferent a la macrocosm.
La ruptura de la gran idea quàntica de la ciència
| Idees intermèdies de la ciència | Petites idees de la ciència |
|---|---|
|
Propietats subatòmiques de partícules Les partícules subatòmiques es comporten de manera diferent a la matèria en el macrocosmos. En aquestes escales, les partícules presenten propietats tant de partícula com d'ona (dualitat ona-partícula). També estan sotmesos al principi d'incertesa, que manifesta que la seva posició i impuls, no es poden mesurar exactament simultàniament. Les interaccions de les partícules subatòmiques poden causar la transformació de la matèria en energia i viceversa mitjançant l'emissió o absorció de quanta específica (una quantitat mínima) d'energia. |
|
|
Fenòmens i aplicacions Els fenòmens quàntics es produeixen a causa de les interaccions de les partícules subatòmiques segons les seves propietats quàntiques i obeeixen les lleis de la mecànica quàntica. Alguns d'aquests fenòmens s'utilitzen en aplicacions contemporànies com el microscopi de túnel de rastreig i la computació quàntica. |
Cèl·lules i formes de vida
Les cèl lules són la unitat fonamental de la vida. Requereixen un subministrament d'energia i materials. Totes les formes de vida del nostre planeta es basen en aquest component clau comú.
Versió de 12 a 15 anys
La cèl·lula és la unitat bàsica estructural i funcional de la vida. Pot reproduir, respirar, desenvolupar i produir una variació dels productes. Les plantes i els animals estan fets de cèl·lules que formen òrgans i sistemes. Les cèl lules requereixen energia que es troben a través del processament de la matèria orgànica i/o Inorgànica.
Versió de 9 a 12 anys
Cada organisme viu està fet de cèl lules. Hi ha molts tipus de cèl·lules que tenen propòsits diferents.
La ruptura de les cèl lules i formes de vida gran idea de la ciència
| Idees intermèdies de la ciència | Petites idees de la ciència |
|---|---|
|
Estructura i funció de les cèl·lules Les cèl·lules són la unitat bàsica de la vida. Poden ser eucariotes, que contenen orgànuls i un nucli on s'emmagatzema el material genètic, o procariotes que contenen l'ADN, proteïnes i metabòlits tots junts en el citoplasma. Les cèl·lules tenen metabolisme i poden transportar substàncies com les proteïnes i els lípids a l'interior o a l'exterior de la cèl·lula. Cada cèl·lula pot desenvolupar-se per tenir una funció específica en l'organisme. Mentre que algunes cèl lules estan programades per construir i reparar els teixits i òrgans, altres poden tenir un paper en la protecció contra les malalties, entre moltes altres funcions. |
|
|
Creixement i desenvolupament d'organismes Els organismes poden ser unicel·lulars o multicel·lulars. Mentre que els organismes unicel·lulars estan formats per una sola cèl·lula, els organismes multicel·lulars són més complexos i consisteixen en diverses cèl·lules que formen òrgans i sistemes d'òrgans. Aquests organismes creixen a través de la multiplicació i l'especialització d'aquestes cèl lules. Els microorganismes són normalment unicel·lulars. Alguns d'aquests són paràsits i poden causar malalties a altres organismes. |
El nostre univers
La terra és una part molt petita de l'univers. L'univers es compon de milers de milions de galàxies, cadascuna de les quals conté milers de milions d'estrelles (sols) i altres objectes celestials. La terra és una petita part del sistema solar amb el sol en el seu centre, que al seu torn és una part molt petita de l'univers.
Versió de 12 a 15 anys
El sol és l'estrella del nostre sistema solar i és al voltant de 110 vegades més gran de diàmetre que la terra. L'estrella més propera al sol és una mica més de 4 anys llum de distància. La nostra galàxia té milers de milions d'estrelles, algunes més petites i algunes més grans que el sol. Hi ha milers de milions de galàxies en el nostre univers que a més d'estrelles, inclouen molts altres tipus d'objectes també.
Versió de 9 a 12 anys
La terra i els altres planetes orbiten al voltant del sol. El sol és l'estrella del nostre sistema solar i és al voltant de 100 vegades més gran que la terra. Hi ha milers de milions d'estrelles com el nostre sol a l'univers.
La ruptura de la gran idea de l'univers de la ciència
| Idees intermèdies de la ciència | Petites idees de la ciència |
|---|---|
|
La terra i el sistema solar La terra és una petita part del nostre sistema solar. El sol està al centre del nostre sistema solar; planetes, asteroides i cometes orbiten al voltant del sol. Alguns planetes tenen llunes orbitant al seu voltant. El sol és al voltant de 110 vegades més gran de diàmetre que la terra. |
|
|
El lloc de la terra en l'univers, els objectes celestes El nostre sistema solar és una part molt petita de la nostra galàxia, que al seu torn és una part molt petita de l'univers. Estrelles, planetes, asteroides i llunes no són els únics objectes de l'univers. Nebulas, forats negres, estrelles de neutrons, estrelles blanques i marrons també es troben en l'univers. |
|
|
La història del nostre univers El nostre univers va néixer fa 13.800.000.000 anys. Es va expandir d'un estat de molt alta densitat i molt alta temperatura. Aquesta "expansió" es diu el Big Bang. Des de llavors, el nostre univers continuava expandint-se. |
Planeta terra
La terra és un sistema de sistemes que influeix i està influenciat per la vida al planeta. Els processos que es produeixen dins d'aquest sistema influeixen en l'evolució del nostre planeta i configuren el seu clima i superfície. El sistema solar també influeix en la terra i la vida al planeta.
Versió de 12 a 15 anys
La terra és sempre canviant a causa del flux constant d'energia i radiació del sol, així com els processos immutants a la terra. Tots els organismes vius afecten la terra i es veuen afectats per ella.
Versió de 9 a 12 anys
La nostra terra, el seu clima i la seva superfície estan influenciats per fenòmens naturals i tots els organismes vius. Tots els organismes vius es veuen afectats per tot el que succeeix al nostre planeta.
Trencar el planeta terra gran idea de la ciència
| Idees intermèdies de la ciència | Petites idees de la ciència |
|---|---|
|
Ecosistemes Els ecosistemes inclouen organismes, factors abiòtics i les relacions que es desenvolupen entre ells. L'energia és transferida d'un organisme a un altre a través d'aliments i la matèria és reciclat per ser utilitzat de nou en les cadenes d'aliments. |
|
|
Materials i estructura de la terra Tots els organismes vius es veuen afectats per la superfície, els materials i els recursos naturals de la terra. No hi ha vida sense aigua. La seva estructura interna, el moviment de les plaques tectòniques i les interaccions a gran escala determinen la vida i amaguen els perills naturals per als organismes. |
|
|
El clima de la terra El clima de la terra depèn de l'impacte del sol, però també es veu afectat pels humans. En aquests dies, tots els organismes vius experimenten un canvi climàtic global que té múltiples conseqüències sobre els organismes. |
Estructura de la matèria
Tota la matèria en l'univers està feta de partícules molt petites. Estan en constant moviment i en constant interacció entre ells. Partícules elementals forma àtoms i àtoms forma molècules. Hi ha un nombre finit de tipus d'àtoms en l'univers que són els elements en la taula periòdica.
Versió de 12 a 15 anys
Hi ha un nombre finit d'elements i tots es presenten a la taula periòdica. Els àtoms i les molècules formen nous vincles mitjançant reaccions químiques. Les molècules basades en el carboni són fonamentals per a la vida i s'anomenen molècules orgàniques.
Versió de 9 a 12 anys
Tota la matèria en l'univers està feta de les mateixes partícules elementals anomenades quarks i electrons. Els quarks componen protons i neutrons. Els protons, els neutrons i els electrons es combinen de diferents maneres i fan diferents àtoms (elements). Els àtoms componen molècules. Tota la matèria està en constant moviment i depenent de la intensitat de la moció es pot trobar en tres Estats diferents: sòlid, líquid o gas.
Ruptura de l'estructura de la matèria gran idea de la ciència
| Idees intermèdies de la ciència | Petites idees de la ciència |
|---|---|
|
Estructura, propietats i funció dels elements (taula periòdica) Hi ha un nombre finit d'elements en l'univers, i tots estan fets dels quarks i electrons. El nombre de quarks i electrons defineix el comportament de cada element. |
|
|
Estructura i propietats de la matèria Els àtoms interactuen a través de la força electromagnètica i creen molècules. Les molècules poden incloure àtoms dels mateixos o diferents elements. Cada tipus de molècula té propietats pròpies que també defineixen com reacciona amb altres molècules. L'ús i el paper de cada tipus de molècules en la naturalesa es basa en les seves propietats. |
|
|
Reaccions químiques Les reaccions químiques són els processos pels quals interaccionen els àtoms i/o les molècules i es combinen. Hi ha diferents tipus de reaccions químiques, però es classifiquen principalment en funció de si el sistema allibera o absorbeix l'energia. |
|
|
Processos nuclears Els processos nuclears poden canviar el nucli i conseqüentment l'estructura d'un Àtom. Procés nuclear pot alliberar enormes quantitats d'energia. |
