Les « grandes idées de la science » sont un ensemble de concepts scientifiques transversaux décrivant le monde qui nous entoure et nous permettent de concevoir le lien entre les différents phénomènes naturels. Les Grandes Idées visent à aider les élèves à comprendre le lien entre les différents domaines, ainsi qu'entre les matières qu'ils sont enseignées à l'école et leur expérience « réelle ». Dans la plate-forme de partage Go-Lab, les laboratoires en ligne et les espaces d'apprentissage d'enquête (ILS) sont classés selon les huit grandes idées de la science présentées ci-dessous.

Transformation énergétique

L'énergie ne peut ni être créée ni détruite. Elle ne peut être transformée que d'une forme à l'autre. La transformation de l'énergie peut conduire à un changement d'état ou de mouvement. L'énergie peut également être convertie en masse et vice versa.

Version pour les 12 à 15 ans

Lorsque l'énergie est transformée d'une forme à l'autre, sa quantité totale reste constante. Le transfert d'énergie d'un corps (ou d'un système) à un autre ou un changement dans sa forme peut provoquer un changement d'état ou de mouvement. La quantité d'énergie transférée ou transformée au cours d'un mouvement est appelée travail.

Version pour les 9 à 12 ans

L'énergie est ce qui rend chaque changement possible dans tout l'univers. L'énergie peut avoir de nombreux visages (formes) et elle peut être transférée d'un corps ou d'un système à un autre. Cependant, son montant total reste constant. Il ne peut pas être créé ou détruit.

Décomposer la grande idée de l'énergie de la science

Idées intermédiaires de la science Petites idées de science

Formes, Conservation de l'énergie et transfert d'énergie

L'énergie peut être transférée d'un objet à un autre ou à l'environnement lorsqu'une force agit sur elle. Cependant, la quantité totale d'énergie reste toujours la même. Les deux principales formes d'énergie sont l'énergie potentielle et l'énergie cinétique, tandis que les deux formes d'énergie en transit (ou types de processus de transfert) sont la chaleur et le travail.

Énergie et forces

Les objets peuvent interagir à distance ou lorsqu'ils sont en contact, à travers les interactions fondamentales. Lorsque ces interactions se produisent, l'énergie est transférée ou transformée. Selon la force agissante, nous avons différentes formes d'énergie.

Énergie dans les réactions chimiques

L'énergie est nécessaire pour que des réactions chimiques se produisent. Lorsqu'une réaction chimique est déclenchée, l'énergie est transformée. Tous les organismes vivants transforment l'énergie d'une forme à l'autre pour pouvoir alimenter leurs activités.

Évolution et biodiversité

L'évolution est à la base à la fois de l'unité de vie et de la biodiversité des organismes (vivants et éteints). Les organismes transmettent l'information génétique d'une génération à l'autre.

Version pour les 12 à 15 ans

Tous les organismes ont évolué à partir d'un ancêtre commun. Grâce à des mutations de l'ADN, de nouveaux traits peuvent apparaître dans les organismes. Les organismes les mieux adaptés à leur environnement survivent et transmettent leurs traits à leurs descendants.

Version pour les 9 à 12 ans

Les organismes changent au fil des générations et développent des traits et des compétences qui les aident à survivre. Toutes les informations génétiques d'un organisme sont stockées dans l'ADN, qui se trouve dans le noyau de chaque cellule. L'ADN est responsable de la transmission de l'information génétique d'une génération à l'autre (héritage).

Décomposer de l'évolution et de la biodiversité Grande idée de la science

Idées intermédiaires de la science Petites idées de science

Sélection naturelle et théorie darwinienne

Les organismes les mieux adaptés à leur environnement survivent et laissent un plus grand nombre de descendants que ceux qui sont moins adaptés. Les traits qui permettent aux organismes de survivre sont préservés par le mécanisme de sélection naturelle.

biodiversité

Tous les organismes ont évolué à partir d'un seul ancêtre. Il y a une grande variabilité entre les organismes, qui est le résultat de mutations qui se produisent dans l'ADN. Les organismes les mieux adaptés pour un environnement spécifique sont sélectionnés au moyen d'une sélection naturelle.

Forces fondamentales

Il y a quatre interactions/forces fondamentales dans la nature : la gravitation, l'électromagnétisme, les forces nucléaires fortes et les forces nucléaires faibles. Tous les phénomènes sont dus à la présence d'une ou plusieurs de ces interactions. Les forces agissent sur les objets et peuvent agir à distance à travers le champ physique respectif, provoquant un changement de mouvement ou dans l'état de la matière.

Version pour les 12 à 15 ans

La gravité et l'électromagnétisme sont les deux forces dont les effets sont les plus évidents pour nous. Ces deux forces sont responsables de la majorité des mouvements dans l'univers. Le mouvement d'un objet dépend de la façon dont une force agit sur lui.

Version pour les 9 à 12 ans

Lorsqu'une force agit sur un objet, elle peut changer sa forme ou son état de mouvement. Nous ne pouvons pas voir les forces, mais nous pouvons les comprendre par leurs effets. Un objet peut avoir un effet sur un autre par une force, soit en étant en contact avec lui ou à distance. Il y a un nombre limité de forces dans notre univers.

Briser les forces fondamentales Grande idée de la science

Idées intermédiaires de la science Petites idées de science

Types d'interactions

Il n'existe que quatre formes d'interactions : la gravité, l'électromagnétisme, la forte interaction nucléaire et la faible interaction nucléaire. Chaque mouvement ou changement d'état est dû à une ou plusieurs de ces interactions. Les effets de ces interactions peuvent être observés à toutes les échelles de l'univers.

Forces et mouvement

Lorsqu'une force (ou plus) agit sur un objet, l'objet change d'état cinétique ou de forme. Selon la taille et la direction de la force totale, l'objet peut effectuer différents types de mouvements. Pour les objets dont la vitesse est beaucoup plus petite que la vitesse de la lumière, la façon dont les forces agissent sur les objets est décrite par les lois de Newton. Pour les objets dont la vitesse est proche de la vitesse de la lumière, la façon dont les forces agissent sur les objets est décrite par la théorie générale de la relativité d'Einstein.

quantique

À très petite échelle, notre monde est soumis aux lois de la mécanique quantique. Toute la matière et le rayonnement présentent des propriétés d'ondes et de particules. Nous ne pouvons pas connaître simultanément la position et l'élan d'une particule.

Version pour les 12 à 15 ans

La lumière (rayonnement électromagnétique) se comporte comme une onde, mais elle peut aussi se comporter comme un flux de particules transportant des packs d'énergie appelés quanta. À petite échelle, les particules peuvent également agir comme des ondes quantiques.

Version pour les 9 à 12 ans

La mécanique quantique étudie ce qui se passe à l'intérieur des atomes. La matière dans le microcosme se comporte différemment que dans le macrocosme.

Décomposer la grande idée quantique de la science

Idées intermédiaires de la science Petites idées de science

Propriétés des particules subatomiques

Les particules subatomiques se comportent différemment de la matière dans le macrocosme. Dans ces échelles, les particules présentent à la fois des propriétés de particules et d'ondes (dualité onde-particules). Ils sont également soumis au principe d'incertitude, qui stipule que leur position et leur élan ne peuvent pas être mesurés exactement simultanément. Les interactions des particules subatomiques peuvent provoquer la transformation de la matière en énergie et vice versa en émettant ou en absorbant des quanta spécifiques (une quantité minimale) d'énergie.

Phénomènes et applications

Les phénomènes quantiques se produisent en raison des interactions des particules subatomiques en fonction de leurs propriétés quantiques et obéissent aux lois de la mécanique quantique. Certains de ces phénomènes sont utilisés dans des applications contemporaines comme le microscope à balayage tunnel et l'informatique quantique.

Cellules et formes de vie

Les cellules sont l'unité fondamentale de la vie. Ils ont besoin d'un approvisionnement en énergie et en matériaux. Toutes les formes de vie sur notre planète sont basées sur cette composante clé commune.

Version pour les 12 à 15 ans

La cellule est l'unité structurelle et fonctionnelle de base de la vie. Il peut reproduire, respirer, développer et produire une variation de produits. Les plantes et les animaux sont faits de cellules qui forment des organes et des systèmes. Les cellules ont besoin d'énergie qu'elles trouvent dans le traitement de matières organiques et/ou inorganiques.

Version pour les 9 à 12 ans

Chaque organisme vivant est fait de cellules. Il existe de nombreux types de cellules qui ont des buts différents.

Décomposer les cellules et les formes de vie Grande idée de la science

Idées intermédiaires de la science Petites idées de science

Structure et fonction des cellules

Les cellules sont l'unité de base de la vie. Ils peuvent être soit eucaryotes, contenant des organites et un noyau où le matériel génétique est stocké, ou procaryotes contenant l'ADN, les protéines et les métabolites tous ensemble dans le cytoplasme. Les cellules ont un métabolisme et peuvent transporter des substances telles que les protéines et les lipides à l'intérieur ou à l'extérieur de la cellule. Chaque cellule peut se développer pour avoir une fonction spécifique dans l'organisme. Alors que certaines cellules sont programmées pour construire et réparer les tissus et les organes, d'autres peuvent jouer un rôle dans la protection contre les maladies, entre autres fonctions.

Croissance et développement des organismes

Les organismes peuvent être unicellulaires ou multicellulaires. Tandis que les organismes unicellulaires sont faits d'une seule cellule, les organismes multicellulaires sont plus complexes et se composent de plusieurs cellules formant des organes et des systèmes d'organe. Ces organismes se développent grâce à la multiplication et à la spécialisation de ces cellules. Les micro-organismes sont généralement unicellulaires. Certains d'entre eux sont des parasites et peuvent causer des maladies à d'autres organismes.

Notre Univers

La Terre est une très petite partie de l'univers. L'Univers est composé de milliards de galaxies, dont chacune contient des milliards d'étoiles (soleils) et d'autres objets célestes. La Terre est une petite partie du système solaire avec le Soleil en son centre, qui à son tour est une très petite partie de l'Univers.

Version pour les 12 à 15 ans

Le Soleil est l'étoile de notre système solaire et il est environ 110 fois plus grand en diamètre que la Terre. L'étoile la plus proche du soleil est un peu plus de 4 années-lumière. Notre galaxie a des milliards d'étoiles, certaines plus petites et d'autres plus grandes que notre Soleil. Il ya des milliards de galaxies dans notre univers qui, outre les étoiles, comprennent de nombreux autres types d'objets ainsi.

Version pour les 9 à 12 ans

La Terre et les autres planètes orbitent autour du Soleil. Le Soleil est l'étoile de notre système solaire et il est environ 100 fois plus grand que la Terre. Il y a des milliards d'étoiles comme notre Soleil dans l'univers.

Décomposer la grande idée de la science dans notre univers

Idées intermédiaires de la science Petites idées de science

La Terre et le système solaire

La Terre est une petite partie de notre système solaire. Le Soleil est au centre de notre système solaire; planètes, astéroïdes et comètes orbitent autour du Soleil. Certaines planètes ont des lunes en orbite autour d'elles. Le Soleil est environ 110 fois plus grand en diamètre que la Terre.

La place de la Terre dans l'univers, objets célestes

Notre système solaire est une très petite partie de notre Galaxie, qui à son tour est une très petite partie de l'Univers. Les étoiles, les planètes, les astéroïdes et les lunes ne sont pas les seuls objets de l'univers. Des nébuleuses, des trous noirs, des étoiles à neutrons, des étoiles blanches et brunes se trouvent également dans l'univers.

L'histoire de notre univers

Notre univers est né il y a 13,8 milliards d'années. Il s'est développé à partir d'un état de très haute densité et très haute température. Cette «expansion» est appelé le big bang. Depuis, notre univers n'a cessé de s'étendre.

Planète Terre

La Terre est un système de systèmes qui influence et est influencé par la vie sur la planète. Les processus qui se produisent dans ce système influencent l'évolution de notre planète et façonnent son climat et sa surface. Le système solaire influence également la Terre et la vie sur la planète.

Version pour les 12 à 15 ans

La Terre est en constante évolution en raison du flux constant d'énergie et de rayonnement du Soleil, ainsi que des processus immuables sur Terre. Tous les organismes vivants affectent la Terre et en sont affectés.

Version pour les 9 à 12 ans

Notre Terre, son climat et sa surface sont influencés par les phénomènes naturels et tous les organismes vivants. Tous les organismes vivants sont affectés par tout ce qui se passe sur notre planète.

Décomposer de la planète Terre Grande idée de la science

Idées intermédiaires de la science Petites idées de science

Écosystèmes

Les écosystèmes comprennent les organismes, les facteurs abiotiques et les relations qui se développent entre eux. L'énergie est transférée d'un organisme à un autre par l'alimentation et la matière est recyclée pour être réutilisée dans les chaînes alimentaires.

Matériaux et structure de la Terre

Tous les organismes vivants sont affectés par la surface, les matériaux et les ressources naturelles de la Terre. Il n'y a pas de vie sans eau. Sa structure interne, le mouvement des plaques tectoniques et les interactions à grande échelle du système déterminent la vie et cachent les dangers naturels pour les organismes.

Climat de la Terre

Le climat de la Terre dépend de l'impact du Soleil, mais il est également affecté par les humains. De nos jours, tous les organismes vivants connaissent un changement climatique mondial qui a de multiples conséquences sur les organismes.

Structure de la matière

Toute matière dans l'Univers est faite de très petites particules. Ils sont en mouvement constant et en interaction constante les uns avec les autres. Les particules élémentaires forment des atomes et les atomes forment des molécules. Il y a un nombre fini de types d'atomes dans l'univers qui sont les éléments dans le tableau périodique.

Version pour les 12 à 15 ans

Il y a un nombre limité d'éléments et ils sont tous présentés dans le tableau périodique. Les atomes et les molécules forment de nouvelles liaisons par des réactions chimiques. Les molécules qui sont basées sur le carbone sont fondamentales pour la vie et elles sont appelées molécules organiques.

Version pour les 9 à 12 ans

Toute matière dans l'univers est faite des mêmes particules élémentaires appelées quarks et électrons. Les quarks constituent des protons et des neutrons. Les protons, les neutrons et les électrons se combinent de différentes manières et ils font différents atomes (éléments). Les atomes constituent des molécules. Toute matière est en mouvement constant et selon l'intensité du mouvement, elle peut être trouvée dans trois états différents: solide, liquide ou gaz.

Décomposer de la structure de la matière Grande idée de la science

Idées intermédiaires de la science Petites idées de science

Structure, propriétés et fonction des éléments (tableau périodique)

Il y a un nombre fini d'éléments dans l'univers, et ils sont tous constitués de quarks et d'électrons. Le nombre de quarks et d'électrons définit le comportement de chaque élément.

Structure et propriétés de la matière

Les atomes interagissent par la force électromagnétique et créent des molécules. Les molécules peuvent inclure des atomes du même ou des éléments différents. Chaque type de molécule a ses propres propriétés qui définissent également la façon dont elle réagit avec d'autres molécules. L'utilisation et le rôle de chaque type de molécules dans la nature est basé sur ses propriétés.

Réactions chimiques

Les réactions chimiques sont les processus par lesquels les atomes et/ou les molécules interagissent et sont combinés. Il existe différents types de réactions chimiques, mais elles sont principalement classées selon que le système libère ou absorbe de l'énergie.

Processus nucléaires

Les processus nucléaires peuvent changer le noyau et, par conséquent, la structure d'un atome. Le processus nucléaire peut libérer d'énormes quantités d'énergie.