Las "Grandes Ideas de la Ciencia" es un conjunto de conceptos científicos transversales que describen el mundo que nos rodea y nos permiten concebir la conexión entre los diferentes fenómenos naturales. El objetivo de Las Grandes Ideas es ayudar a los estudiantes a entender el vínculo entre los diferentes dominios de la asignatura, así como entre las asignaturas que se les enseñan en la escuela y su experiencia de "la vida real". En la plataforma Go-Lab Sharing, los laboratorios en línea y los espacios de aprendizaje de investigación (ILS) se clasifican de acuerdo con las ocho grandes ideas de la ciencia que se presentan a continuación.

Transformación energética

La energía no puede ser creada ni destruida. Sólo se puede transformar de una forma a otra. La transformación de la energía puede conducir a un cambio de estado o movimiento. La energía también se puede convertir en masa y viceversa.

Versión para edades de 12 a 15 años

Cuando la energía se transforma de una forma a otra, su cantidad total permanece constante. La transferencia de energía de un cuerpo (o sistema) a otro o un cambio en su forma puede causar un cambio en el estado o el movimiento. La cantidad de energía transferida o transformada durante un movimiento se denomina trabajo.

Versión para edades de 9 a 12 años

La energía es lo que hace que cada cambio sea posible en todo el universo. La energía puede tener muchas caras (formas) y se puede transferir de un cuerpo o sistema a otro. Sin embargo, su importe total permanece constante. No se puede crear ni destruir.

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Ideas intermedias de la ciencia Pequeñas ideas de la ciencia

Formas, Conservación de la energía y transferencia de energía

La energía se puede transferir de un objeto a otro o al medio ambiente cuando una fuerza está actuando sobre él. Sin embargo, la cantidad total de energía siempre sigue siendo la misma. Las dos formas principales de energía son la energía potencial y la energía cinética, mientras que las dos formas de "energía en tránsito" (o tipos de proceso de transferencia) son el calor y el trabajo.

Energía y fuerzas

Los objetos pueden interactuar desde la distancia o cuando están en contacto, a través de las interacciones fundamentales. Cuando se producen estas interacciones, la energía se transfiere o transforma. Dependiendo de la fuerza que actúa, tenemos diferentes formas de energía.

Energía en reacciones químicas

Se requiere energía para que se produzcan reacciones químicas. Cuando se desencadena una reacción química, la energía se transforma. Todos los organismos vivos transforman la energía de una forma a otra para poder alimentar sus actividades.

Evolución y Biodiversidad

La evolución es la base tanto de la unidad de la vida como de la biodiversidad de los organismos (vivos y extintos). Los organismos transmiten información genética de una generación a otra.

Versión para edades de 12 a 15 años

Todos los organismos evolucionaron a partir de un ancestro común. A través de mutaciones de ADN, pueden aparecer nuevos rasgos en los organismos. Los organismos que se adaptan mejor a su entorno sobreviven y transmiten sus rasgos a sus descendientes.

Versión para edades de 9 a 12 años

Los organismos cambian a lo largo de generaciones y desarrollan rasgos y habilidades que les ayudan a sobrevivir. Toda la información genética de un organismo se almacena en el ADN, que se encuentra en el núcleo de cada célula. El ADN es responsable de transmitir información genética de una generación a otra (herencia).

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Selección natural y teoría darwiniana

Los organismos que se adaptan mejor a su entorno sobreviven y dejan un mayor número de crías que los menos adaptados. Los rasgos que permiten a los organismos sobrevivir se conservan a través del mecanismo de selección natural.

Biodiversidad

Todos los organismos evolucionaron a partir de un solo ancestro. Hay una gran variabilidad entre los organismos, que es el resultado de mutaciones que se producen en el ADN. Los organismos mejor adaptados para un entorno específico se seleccionan a través de la selección natural.

Fuerzas Fundamentales

Hay cuatro interacciones/fuerzas fundamentales en la naturaleza: gravitación, electromagnetismo, fuertes fuerzas nucleares y fuerzas nucleares débiles. Todos los fenómenos se deben a la presencia de una o más de estas interacciones. Las fuerzas actúan sobre los objetos y pueden actuar a distancia a través del campo físico respectivo, causando un cambio de movimiento o en el estado de la materia.

Versión para edades de 12 a 15 años

La gravedad y el electromagnetismo son las dos fuerzas cuyos efectos son más evidentes para nosotros. Estas dos fuerzas son responsables de la mayoría de los movimientos en el universo. El movimiento de un objeto depende de cómo una fuerza actúa sobre él.

Versión para edades de 9 a 12 años

Cuando una fuerza actúa sobre un objeto puede cambiar su forma o su estado de movimiento. No podemos ver fuerzas, pero podemos entenderlas por sus efectos. Un objeto puede tener un efecto sobre otro a través de una fuerza, ya sea al estar en contacto con él o desde una distancia. Hay un número limitado de fuerzas en nuestro universo.

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Tipos de interacciones

Sólo hay cuatro formas de interacciones: gravedad, electromagnetismo, la fuerte interacción nuclear y la débil interacción nuclear. Cada movimiento o cambio de estados se debe a una o más de estas interacciones. Los efectos de estas interacciones se pueden observar en todas las escalas del universo.

Fuerzas y movimiento

Cuando una fuerza (o más) actúa sobre un objeto, el objeto cambiará su estado cinético o su forma. Dependiendo del tamaño y la dirección de la fuerza total, el objeto puede realizar diferentes tipos de movimientos. Para objetos con velocidades mucho más pequeñas que la velocidad de la luz, la forma en que las fuerzas actúan sobre los objetos se describe por las leyes de Newton. Para los objetos con velocidades cercanas a la velocidad de la luz, la teoría general de la relatividad de Einstein describe la forma en que las fuerzas actúan sobre los objetos.

Cuántica

A escalas muy pequeñas, nuestro mundo está sujeto a las leyes de la mecánica cuántica. Toda la materia y la radiación presentan propiedades de ondas y partículas. No podemos conocer simultáneamente la posición y el impulso de una partícula.

Versión para edades de 12 a 15 años

La luz (radiación electromagnética) se comporta como una onda, pero también puede comportarse como una corriente de partículas que transportan paquetes de energía llamados quanta. A pequeñas escalas, las partículas también pueden actuar como ondas cuánticas.

Versión para edades de 9 a 12 años

La mecánica cuántica estudia lo que sucede dentro de los átomos. La materia en el microcosmos se comporta de manera diferente que en el macrocosmos.

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Propiedades de partículas subatómicas

Las partículas subatómicas se comportan de manera diferente que la materia en el macrocosmos. En estas escalas, las partículas exhiben propiedades de partículas y ondas (dualidad onda-partícula). También están sujetos al principio de incertidumbre, que establece que su posición e impulso, no pueden medirse exactamente simultáneamente. Las interacciones de partículas subatómicas pueden causar la transformación de la materia en energía y viceversa mediante la emisión o absorción de quanta específica (una cantidad mínima) de energía.

Fenómenos y aplicaciones

Los fenómenos cuánticos ocurren debido a las interacciones de partículas subatómicas de acuerdo con sus propiedades cuánticas y obedecen las leyes de la mecánica cuántica. Algunos de estos fenómenos se utilizan en aplicaciones contemporáneas como el microscopio de túnel de escaneo y la computación cuántica.

Células y formas de vida

Las células son la unidad fundamental de la vida. Requieren un suministro de energía y materiales. Todas las formas de vida de nuestro planeta se basan en este componente clave común.

Versión para edades de 12 a 15 años

La célula es la unidad estructural y funcional básica de la vida. Puede reproducirse, respirar, desarrollar y producir una variación de productos. Las plantas y los animales están hechos de células que forman órganos y sistemas. Las células requieren energía que encuentran a través del procesamiento de materia orgánica y/o inorgánica.

Versión para edades de 9 a 12 años

Cada organismo vivo está hecho de células. Hay muchos tipos de células que tienen diferentes propósitos.

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Estructura y función de las células

Las células son la unidad básica de la vida. Pueden ser eucariotas, que contienen orgánulos y un núcleo donde se almacena el material genético, o procariotas que contienen el ADN, las proteínas y los metabolitos en conjunto en el citoplasma. Las células tienen metabolismo y pueden transportar sustancias como proteínas y lípidos al interior o al exterior de la célula. Cada célula puede desarrollarse para tener una función específica en el organismo. Mientras que algunas células están programadas para construir y reparar tejidos y órganos, otras pueden tener un papel en la protección contra enfermedades, entre muchas otras funciones.

Crecimiento y desarrollo de organismos

Los organismos pueden ser unicelulares o multicelulares. Mientras que los organismos unicelulares están hechos de una sola célula, los organismos multicelulares son más complejos y consisten en varias células que forman órganos y sistemas de órganos. Estos organismos crecen a través de la multiplicación y especialización de estas células. Los microorganismos suelen ser unicelulares. Algunos de estos son parásitos y pueden causar enfermedades a otros organismos.

Nuestro Universo

La Tierra es una parte muy pequeña del universo. El Universo está compuesto por miles de millones de galaxias, cada una de las cuales contiene miles de millones de estrellas (sols) y otros objetos celestes. La Tierra es una pequeña parte del sistema solar con el Sol en su centro, que a su vez es una parte muy pequeña del Universo.

Versión para edades de 12 a 15 años

El Sol es la estrella de nuestro sistema solar y es alrededor de 110 veces más grande en diámetro que la Tierra. La estrella más cercana al sol está un poco más de 4 años luz de distancia. Nuestra galaxia tiene miles de millones de estrellas, algunas más pequeñas y otras más grandes que nuestro Sol. Hay miles de millones de galaxias en nuestro universo que además de las estrellas, incluyen muchos otros tipos de objetos también.

Versión para edades de 9 a 12 años

La Tierra y los otros planetas orbitan alrededor del Sol. El Sol es la estrella de nuestro sistema solar y es alrededor de 100 veces más grande que la Tierra. Hay miles de millones de estrellas como nuestro Sol en el universo.

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Tierra y el sistema solar

La Tierra es una pequeña parte de nuestro sistema solar. El Sol está en el centro de nuestro sistema solar; planetas, asteroides y cometas orbitan alrededor del Sol. Algunos planetas tienen lunas orbitando a su alrededor. El Sol es alrededor de 110 veces más grande en diámetro que la Tierra.

El lugar de la Tierra en el universo, los objetos celestiales

Nuestro sistema solar es una parte muy pequeña de nuestra galaxia, que a su vez es una parte muy pequeña del Universo. Las estrellas, los planetas, los asteroides y las lunas no son los únicos objetos en el universo. Nebulosas, agujeros negros, estrellas de neutrones, estrellas blancas y marrones también se encuentran en el universo.

La historia de nuestro universo

Nuestro universo nació hace 13.800 millones de años. Se expandió a partir de un estado de muy alta densidad y muy alta temperatura. Esta "expansión" se llama big bang. Desde entonces, nuestro universo siguió expandiéndose.

Planeta Tierra

La Tierra es un sistema de sistemas que influye y está influenciado por la vida en el planeta. Los procesos que ocurren dentro de este sistema influyen en la evolución de nuestro planeta y dan forma a su clima y superficie. El sistema solar también influye en la Tierra y en la vida del planeta.

Versión para edades de 12 a 15 años

La Tierra está en constante cambio debido al flujo constante de energía y radiación del Sol, así como a los procesos inmutables en la Tierra. Todos los organismos vivos afectan a la Tierra y se ven afectados por ella.

Versión para edades de 9 a 12 años

Nuestra Tierra, su clima y superficie están influenciados por fenómenos naturales y todos los organismos vivos. Todos los organismos vivos se ven afectados por todo lo que sucede en nuestro planeta.

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Ecosistemas

Los ecosistemas incluyen organismos, factores abióticos y las relaciones que se desarrollan entre ellos. La energía se transfiere de un organismo a otro a través de alimentos y la materia se recicla para ser utilizada de nuevo en las cadenas alimentarias.

Materiales y estructura de la Tierra

Todos los organismos vivos se ven afectados por la superficie, los materiales y los recursos naturales de la Tierra. No hay vida sin agua. Su estructura interna, el movimiento de placas tectónicas e interacciones del sistema a gran escala determinan la vida y ocultan los peligros naturales para los organismos.

El clima de la Tierra

El clima de la Tierra depende del impacto del Sol, pero también se ve afectado por los seres humanos. Hoy en día, todos los organismos vivos experimentan un cambio climático global que tiene múltiples consecuencias en los organismos.

Estructura de la materia

Toda la materia en el Universo está hecha de partículas muy pequeñas. Están en constante movimiento y en constante interacción entre sí. Las partículas elementales forman átomos y los átomos forman moléculas. Hay un número finito de tipos de átomos en el universo que son los elementos de la tabla periódica.

Versión para edades de 12 a 15 años

Hay un número finito de elementos y todos se presentan en la tabla periódica. Los átomos y moléculas forman nuevos enlaces a través de reacciones químicas. Las moléculas que se basan en carbono son fundamentales para la vida y se llaman moléculas orgánicas.

Versión para edades de 9 a 12 años

Toda la materia en el universo está hecha de las mismas partículas elementales llamadas quarks y electrones. Los quarks conforman protones y neutrones. Protones, neutrones y electrones se combinan de diferentes maneras y producen diferentes átomos (elementos). Los átomos componen moléculas. Toda la materia está en constante movimiento y dependiendo de la intensidad del movimiento se puede encontrar en tres estados diferentes: sólido, líquido o gas.

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Estructura, propiedades y función de los elementos (tabla periódica)

Hay un número finito de elementos en el universo, y todos están formados por los quarks y electrones. El número de quarks y electrones define el comportamiento de cada elemento.

Estructura y propiedades de la materia

Los átomos interactúan a través de la fuerza electromagnética y crean moléculas. Las moléculas pueden incluir átomos de los mismos elementos o diferentes. Cada tipo de molécula tiene sus propias propiedades que también definen cómo reacciona con otras moléculas. El uso y el papel de cada tipo de moléculas en la naturaleza se basa en sus propiedades.

Reacciones químicas

Las reacciones químicas son los procesos a través de los cuales los átomos y/o moléculas interactúan y se combinan. Hay diferentes tipos de reacciones químicas, pero se clasifican principalmente dependiendo de si el sistema libera o absorbe energía.

Procesos nucleares

Los procesos nucleares pueden cambiar el núcleo y, en consecuencia, la estructura de un átomo. El proceso nuclear puede liberar enormes cantidades de energía.