"Velké myšlenky vědy" je soubor průřezových vědeckých koncepcí, které popisují svět kolem nás a umožňují nám představit souvislost mezi různými přirozenými jevy. Velké myšlenky se zaměřují na to, aby studenti pochopili souvislost mezi různými oblastmi témat, stejně jako mezi tématy, které vyučují ve škole, a jejich "skutečným životním" zážitkem. V platformě Go-Lab Sharing jsou online laboratoře a dotazovací studijní prostory (ILSs) klasifikovány podle osmi velkých nápadů, které jsou uvedeny níže.
Přeměna energie
Energie nemůže být ani vytvořena, ani zničena. Lze ji transformovat pouze z jednoho formuláře na jiný. Přeměna energie může vést ke změně stavu nebo pohybu. Energii lze také přeměnit na hmotu a naopak.
Verze ve věku od 12 do 15
Když se energie transformuje z jedné formy do druhé, jeho celková hodnota zůstává konstantní. Přenos energie z jednoho tělesa (nebo systému) do jiného nebo změna v jeho podobě může způsobit změnu stavu nebo pohybu. Množství energie převedené nebo transformované během pohybu se nazývá práce.
Verze v věku od 9 do 12
Energie je to, co způsobuje, že každá změna je v celém vesmíru možná. Energie může mít mnoho tváří (formy) a může být přenesena z jednoho těla nebo systému do druhého. Jeho celková částka však zůstává konstantní. Nelze ji vytvořit ani zničit.
Jak prolomit energetickou velkou myšlenku vědy
| Dílčí nápady vědy | Malé myšlenky vědy |
|---|---|
|
Formy, zachování energie a přenosu energie Energii lze přenést z objektu do jiného nebo do životního prostředí, když na ní působí síla. Celkové množství energie však zůstává stále stejné. Dvěma hlavními formami energie jsou potenciální energie a kinetická energie, zatímco dvě formy "energie v tranzitu" (nebo typy transferových procesů) jsou tepelné a pracovní. |
|
|
Energie a síly Objekty mohou v rámci základních interakcí ovlivňovat vzdálenost nebo kontakt. Když dojde k těmto interakcím, energie se převádí nebo transformuje. V závislosti na fungující síle máme různé formy energie. |
|
|
Energie v chemických reakcích K chemickým reakcím se vyžaduje energie. Když se spustí chemická reakce, energie se transformuje. Všechny živé organismy přeměňují energii z jedné formy na druhou, aby mohly podněcovat svou činnost. |
Evoluce a biologická rozmanitost
Evoluce je základem jak jednoty života, tak biologické rozmanitosti organismů (žijících a zaniklých). Organismy předávají genetické informace z jedné generace do druhé.
Verze ve věku od 12 do 15
Všechny organismy se vyvinuly od společného předek. Prostřednictvím mutací DNA se mohou objevit nové rysy v organismech. Organismy, které jsou nejlépe přizpůsobeny životnímu prostředí, přežívají a předávají jejich vlastnosti potomkům.
Verze v věku od 9 do 12
Organismy se mění po generace a vyvíjejí rysy a dovednosti, které jim pomohou přežít. Všechny genetické informace o organismu jsou uloženy v DNA, která se vyskytuje v jádze každé buňky. DNA je zodpovědná za předávání genetických informací z jedné generace do druhé (dědictví).
Jak prolomit velkou myšlenku vědy o evoluci a biodiverzitě
| Dílčí nápady vědy | Malé myšlenky vědy |
|---|---|
|
Přirozený výběr a Darwinova teorie Organismy, které jsou nejlépe přizpůsobeny jejich životnímu prostředí, přežívají a zanechují větší počet potomků než ty, které jsou méně přizpůsobené. Vlastnosti, které umožňují přežití organismů, jsou zachovány pomocí mechanizmu přirozeného výběru. |
|
|
Biologické rozmanitosti Všechny organismy se vyvinuly z jednoho předek. Existuje velká proměnlivost mezi organismy, což je důsledek mutací, které se vyskytují v DNA. Nejlepší adaptovaný organismus pro určité prostředí je vybrán přirozeným výběrem. |
Základní síly
Existují čtyři základní interakce/síly v přírodě: gravitace, elektromagneismus, silné jaderné a slabé jaderné síly. Všechny jevy jsou způsobeny přítomností jedné nebo více těchto interakcí. Síly působí na objekty a mohou působit ve vzdálenosti příslušného fyzického pole, což způsobuje změnu pohybu nebo stav hmoty.
Verze ve věku od 12 do 15
Gravitační a elektromagnetismus jsou dvě síly, jejichž účinky jsou pro nás nejzřetelnější. Tyto dvě síly jsou zodpovědné za většinu pohybů ve vesmíru. Pohyb objektu závisí na tom, jak na ní působí síla.
Verze v věku od 9 do 12
Když síla působí na objekt, může změnit jeho tvar nebo stav pohybu. Nemůžeme vidět síly, ale dokážeme je pochopit jejich následky. Objekt může mít vliv na jiné síly, buď v kontaktu s ním nebo z dálky. V našem vesmíru je omezený počet sil.
Jak prolomit základní myšlenku vědy
| Dílčí nápady vědy | Malé myšlenky vědy |
|---|---|
|
Typy interakcí Existují pouze čtyři formy interakcí: gravitace, elektromagnetismus, silná jaderná interakce a slabá jaderná interakce. Každý pohyb nebo změna států je způsoben jednou nebo více těmito interakcemi. Účinky těchto interakcí lze pozorovat ve všech měřítcích vesmíru. |
|
|
Síly a pohyb Pokud působí na objekt síla (nebo více), objekt změní svůj kinetický stav nebo tvar. V závislosti na velikosti a směru celkové síly může objekt provádět různé typy pohybů. U objektů s rychlostí mnohem menší, než je rychlost světla, je způsob, jakým síly působí na objekty, popsán Newtonovy zákony. U objektů s rychlostí blízkými rychlosti světla je způsob, jakým síly působí na objekty, popsán Einsteinovou obecnou teorií relativity. |
Kvantové
Ve velmi malých měřítcích je náš svět vystaven zákonům kvantové mechaniky. Všechny hmoty a radiace vykazují vlastnosti vlny i částic. Nemůžeme současně znát polohu a hybnost částice.
Verze ve věku od 12 do 15
Světlo (elektromagnetické záření) se chová jako vlna, ale může se také chovat jako proud částic, které mají v sobě balíky energie zvané Quanta. V malých měřítcích mohou částice působit také jako kvantová vlna.
Verze v věku od 9 do 12
Kvantová mechanika zkoumá, co se děje uvnitř atomů. Hmota v mikrokosmu se chová jinak než v makrokosmu.
Jak prolomit kvantovou velkou myšlenku vědy
| Dílčí nápady vědy | Malé myšlenky vědy |
|---|---|
|
Vlastnosti subatomární částice Subatomární částice se chovají jinak než hmota v makrokosmu. V těchto stupnicích částice vykazují částice i vlnění (dualitu vlny). Jsou také vystaveny principu nejistoty, který uvádí, že jejich poloha a hybnost nemohou být měřeny přesně současně. Vzájemné působení subatomárních částic může způsobit přeměnu hmoty na energii a naopak tím, že emituje nebo absorbuje specifickou Kvantu (minimální množství) energie. |
|
|
Jevy a aplikace Kvantové jevy vznikají v důsledku interakcí subatomárních částic podle jejich kvantových vlastností a dodržují zákony kvantové mechaniky. Některé z těchto jevů se používají v moderních aplikacích, například v tunelovém mikroskopu a kvantovém výpočetním systému. |
Buňky a formy života
Buňky jsou základní jednotkou života. Vyžadují zásobu energie a materiálu. Všechny formy života na naší planetě jsou založeny na této společné klíčové složce.
Verze ve věku od 12 do 15
Buňka je základní strukturální a funkční jednotkou života. Může reprodukovat, dýchat, vyvíjet a produkovat variace produktů. Rostliny a zvířata jsou vyrobeny z buněk, které tvoří orgány a systémy. Buňky vyžadují energii, kterou zjistí zpracováním organické a/nebo anorganické hmoty.
Verze v věku od 9 do 12
Každý živý organismus je vyroben z buněk. Existuje mnoho typů buněk, které mají různé účely.
Rozčlenění buněk a života formuláře Velká idea vědy
| Dílčí nápady vědy | Malé myšlenky vědy |
|---|---|
|
Struktura a funkce buněk Buňky jsou základní jednotkou života. Mohou být buď eukaryotické, obsahující organely a jádro, kde je genetický materiál skladován, nebo prokaryotický obsahující DNA, bílkoviny a metabolity všechny společně v cytoplazmu. Buňky mají metabolismus a mohou přepravovat látky jako bílkoviny a lipidy uvnitř nebo vně buňky. Každá buňka se může vyvinout tak, aby měla v organismu specifickou funkci. Zatímco některé buňky jsou naprogramovány k budování a opravě tkání a orgánů, jiné mohou mít roli v ochraně proti chorobám, a to mezi mnoha dalšími funkcemi. |
|
|
Růst a rozvoj organismů Organismy mohou být jednokruhová nebo vícebuněční. Zatímco jednobuněčné organismy jsou vyrobeny pouze z jedné buňky, mnohobulární organismy jsou složitější a sestávají z několika buněk tvořících orgány a orgánové systémy. Tyto organismy rostou díky množení a specializaci těchto buněk. Mikroorganismy jsou obvykle jednobuněční. Někteří z nich jsou paraziti a mohou způsobovat nemoci jiným organismům. |
Náš vesmír
Země je velmi malá část vesmíru. Vesmír je tvořen miliardami galaxií, z nichž každá obsahuje miliardy hvězd (slunce) a další nebeská tělesa. Země je malá část sluneční soustavy se sluncem uprostřed, která je zase velmi malou částí vesmíru.
Verze ve věku od 12 do 15
Slunce je hvězda naší sluneční soustavy a je přibližně 110 krát větší v průměru než země. Nejbližší hvězda slunce je o něco více než 4 světelné roky daleko. Naše galaxie má miliardy hvězd, některé menší a některé větší než naše slunce. V našem vesmíru jsou miliardy galaxií, které kromě hvězd zahrnují i mnoho jiných typů objektů.
Verze v věku od 9 do 12
Země a ostatní planety obíhající kolem slunce. Slunce je hvězdou naší sluneční soustavy a je přibližně 100 krát větší než země. Jsou miliardy hvězd jako naše slunce ve vesmíru.
Jak prolomit náš vesmír Velká idea vědy
| Dílčí nápady vědy | Malé myšlenky vědy |
|---|---|
|
Země a sluneční soustava Země je malá část naší sluneční soustavy. Slunce je uprostřed naší sluneční soustavy; planety, asteroidy a komety kolem slunce. Některé planety kolem nich obíjejí měsíce. Slunce je přibližně 110 krát větší v průměru než země. |
|
|
Místo země ve vesmíru, nebeský objekt Naše sluneční soustava je velmi malá část naší galaxie, která je zase velmi malou částí vesmíru. Hvězdy, planety, asteroidy a měsíce nejsou jedinými předměty ve vesmíru. Ve vesmíru se také vyskytuje mlhoviny, černé díry, neutronů hvězdy, bílé a hnědé hvězdy. |
|
|
Dějiny našeho vesmíru Náš vesmír se narodil před 13 800 000 000 lety. Rozšířil se ze stavu velmi vysoké hustoty a velmi vysoké teploty. Tato "expanze" se nazývá velký třesk. Od té doby se náš vesmír neustále rozšiřuje. |
Planeta Země
Země je soustava systémů, které ovlivňují a jsou ovlivněny životem na planetě. Procesy vyskytující se v tomto systému ovlivňují vývoj naší planety a utvářet její podnebí a povrch. Sluneční soustava také ovlivňuje zemi a život na planetě.
Verze ve věku od 12 do 15
Země se neustále mění díky neustálému toku energie a radiace ze slunce, stejně jako neměnící se procesy na zemi. Všechny živé organismy ovlivňují zemi a jsou jím ovlivněny.
Verze v věku od 9 do 12
Naše země, její podnebí a povrch jsou ovlivněny přírodními živly a živými organismy. Všechny živé organismy jsou ovlivněny vším, co se děje na naší planetě.
Jak se vloušíte na planetu Zemi Velká idea vědy
| Dílčí nápady vědy | Malé myšlenky vědy |
|---|---|
|
Ekosystémů Mezi ekosystémy patří organismy, abiotické faktory a vztahy, které mezi nimi rozvíjely. Energie se převádí z jednoho organismu do druhého prostřednictvím potravin a hmota je recyklována, aby se znovu použila v potravinových řetězcích. |
|
|
Materiál a struktura země Všechny živé organismy jsou ovlivněny povrchem země, materiály a přírodními zdroji. Bez vody není život. Jeho vnitřní struktura, pohyb tektonických desek a rozsáhlé systémové interakce určují život a skrývá přirozené nebezpečí pro organismy. |
|
|
Zemské klima Zemské klima závisí na dopadu slunce, ale je ovlivněno také člověkem. V současnosti všechny živé organismy prožíjí globální klimatické změny, které mají na organismy několik důsledků. |
Struktura hmoty
Všechny záležitosti ve vesmíru jsou vyrobeny z velmi malých částic. Jsou ve stálém pohybu a ve stálém vzájemném působení. Elementární částice vytvářejí atomy a atomy tvoří molekuly. Existuje omezený počet typů atomů ve vesmíru, které jsou prvky periodické tabulky.
Verze ve věku od 12 do 15
Existuje omezený počet prvků, které jsou uvedeny v periodické tabulce. Atomy a molekuly vytvářejí nové dluhopisy prostřednictvím chemických reakcí. Molekuly, které jsou založeny na uhlíku, jsou základní pro život a nazývají se organickými molekulami.
Verze v věku od 9 do 12
Všechny záležitosti ve vesmíru jsou vyrobeny ze stejných elementárních částic zvaného kvarks a elektrony. Quarks tvoří protony a neutrony. Protony, neutrony a elektrony se kombinují různými způsoby a dělají různé atomy (elementy). Atomy tvoří molekuly. Vše je v neustálém pohybu a v závislosti na intenzitě pohybu lze nalézt ve třech různých stavech: tuhé, kapalné nebo plynové.
Jak rozbít strukturu hmoty Velká idea vědy
| Dílčí nápady vědy | Malé myšlenky vědy |
|---|---|
|
Struktura, vlastnosti a funkce prvků (Periodická tabulka) Ve vesmíru je omezený počet prvků a všechny jsou vyrobeny z kvarků a elektronů. Počet quarků a elektronů definuje chování každého prvku. |
|
|
Struktura a vlastnosti hmoty Atomy komunikují elektromagnetickou silou a vytvářejí molekuly. Molekuly mohou obsahovat atomy stejných nebo různých prvků. Každý typ molekuly má své vlastní vlastnosti, které také definují, jak reaguje s jinými molekulami. Použití a role každého typu molekul v přírodě jsou založeny na jeho vlastnostech. |
|
|
Chemické reakce Chemické reakce jsou procesy, jejichž pomocí se atomy a/nebo molekuly vzájemně ovlivňují a kombinují. Existují různé typy chemických reakcí, ale jsou roztříděny především podle toho, zda systém uvolňuje nebo pohlcuje energii. |
|
|
Jaderné procesy Jaderné procesy mohou změnit jádro a v důsledku toho i strukturu atomu. Jaderný proces může uvolnit obrovské množství energie. |
