Le "Big Ideas of Science" sono un insieme di concetti scientifici trasversali che descrivono il mondo che ci circonda e ci permettono di concepire la connessione tra i diversi fenomeni naturali. Le grandi idee mirano ad aiutare gli studenti a comprendere il legame tra i diversi domini oggetto, così come tra le materie che vengono insegnate a scuola e la loro esperienza di "vita reale". Nella piattaforma di condivisione Go-Lab, i laboratori online e gli spazi di apprendimento delle indagini (ILS) sono classificati in base alle otto Grandi Idee di Scienza presentate di seguito.
Trasformazione energetica
L'energia non può né essere creata né distrutta. Può essere trasformato solo da una forma all'altra. La trasformazione dell'energia può portare a un cambiamento di stato o di movimento. L'energia può anche essere convertita in massa e viceversa.
Versione per bambini dai 12 ai 15 anni
Quando l'energia viene trasformata da una forma all'altra, la sua quantità totale rimane costante. Il trasferimento di energia da un corpo (o sistema) a un altro o un cambiamento nella sua forma può causare un cambiamento di stato o movimento. La quantità di energia trasferita o trasformata durante un movimento è chiamata lavoro.
Versione per bambini da 9 a 12 anni
L'energia è ciò che rende possibile ogni cambiamento in tutto l'universo. L'energia può avere molte facce (forme) e può essere trasferita da un corpo o sistema all'altro. Tuttavia, l'importo totale rimane costante. Non può essere creato o distrutto.
Abbattere la grande idea energetica della scienza
| Idee intermedie della Scienza | Piccole idee di scienza |
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Forme, Conservazione del trasferimento di energia ed energia L'energia può essere trasferita da un oggetto a un altro o all'ambiente quando una forza agisce su di esso. Tuttavia, la quantità totale di energia rimane sempre la stessa. Le due principali forme di energia sono l'energia potenziale e l'energia cinetica, mentre le due forme di "energia in transito" (o tipi di processo di trasferimento) sono il calore e il lavoro. |
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Energia e forze Gli oggetti possono interagire dalla distanza o quando sono in contatto, attraverso le interazioni fondamentali. Quando si verificano queste interazioni, l'energia viene trasferita o trasformata. A seconda della forza d'azione, abbiamo diverse forme di energia. |
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Energia nelle reazioni chimiche L'energia è necessaria per le reazioni chimiche. Quando viene innescata una reazione chimica, l'energia viene trasformata. Tutti gli organismi viventi trasformano l'energia da una forma all'altra per essere in grado di alimentare le loro attività. |
Evoluzione e biodiversità
L'evoluzione è la base sia per l'unità della vita che per la biodiversità degli organismi (viventi ed estinti). Gli organismi trasmettono informazioni genetiche da una generazione all'altra.
Versione per bambini dai 12 ai 15 anni
Tutti gli organismi si sono evoluti da un antenato comune. Attraverso mutazioni del DNA, nuovi tratti possono apparire negli organismi. Gli organismi che sono meglio adattati al loro ambiente sopravvivono e trasmettono i loro tratti ai loro discendenti.
Versione per bambini da 9 a 12 anni
Gli organismi cambiano nel corso delle generazioni e sviluppano tratti e abilità che li aiutano a sopravvivere. Tutte le informazioni genetiche di un organismo sono memorizzate nel DNA, che si trova nel nucleo di ogni cellula. Il DNA è responsabile del passaggio di informazioni genetiche da una generazione all'altra (eredità).
Abbattere l'evoluzione e la biodiversità Grande Idea della Scienza
| Idee intermedie della Scienza | Piccole idee di scienza |
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Selezione naturale e teoria darwiniana Gli organismi che sono meglio adattati al loro ambiente sopravvivono e lasciano un numero maggiore di prole rispetto a quelli meno adattati. I tratti che permettono agli organismi di sopravvivere sono conservati attraverso il meccanismo della selezione naturale. |
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biodiversità Tutti gli organismi si sono evoluti da un singolo antenato. C'è una grande variabilità tra gli organismi, che è il risultato di mutazioni che si verificano nel DNA. Gli organismi meglio adattati per un ambiente specifico vengono selezionati attraverso la selezione naturale. |
Forze fondamentali
Ci sono quattro interazioni/forze fondamentali in natura: gravitazione, elettromagnetismo, forti forze nucleari e forze nucleari deboli. Tutti i fenomeni sono dovuti alla presenza di una o più di queste interazioni. Le forze agiscono sugli oggetti e possono agire a distanza attraverso il rispettivo campo fisico, causando un cambiamento di movimento o nello stato della materia.
Versione per bambini dai 12 ai 15 anni
La gravità e l'elettromagnetismo sono le due forze i cui effetti sono per noi più evidenti. Queste due forze sono responsabili della maggior parte delle mozioni nell'universo. Il movimento di un oggetto dipende da come agisce una forza su di esso.
Versione per bambini da 9 a 12 anni
Quando una forza agisce su un oggetto può cambiare la sua forma o il suo stato di movimento. Non possiamo vedere le forze, ma possiamo comprenderle dai loro effetti. Un oggetto può avere un effetto su un altro attraverso una forza, sia essendo in contatto con esso o da una distanza. C'è un numero limitato di forze nel nostro universo.
Abbattere le forze fondamentali Grande Idea della Scienza
| Idee intermedie della Scienza | Piccole idee di scienza |
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Tipi di interazioni Ci sono solo quattro forme di interazione: gravità, elettromagnetismo, forte interazione nucleare e debole interazione nucleare. Ogni movimento o cambiamento di stato è dovuto a una o più di queste interazioni. Gli effetti di queste interazioni possono essere osservati in tutte le scale dell'universo. |
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Forze e movimento Quando una forza (o più) agisce su un oggetto, l'oggetto modifica il suo stato cinetico o forma. A seconda delle dimensioni e della direzione della forza totale, l'oggetto può eseguire diversi tipi di movimenti. Per gli oggetti con velocità molto inferiori alla velocità della luce, il modo in cui le forze agiscono sugli oggetti è descritto dalle leggi di Newton. Per gli oggetti con velocità vicine alla velocità della luce, il modo in cui le forze agiscono sugli oggetti è descritto dalla teoria generale della relatività di Einstein. |
quanto
Su scale molto piccole, il nostro mondo è sottoposto alle leggi della meccanica quantistica. Tutta la materia e la radiazione presentano proprietà sia d'onda che particelle. Non possiamo contemporaneamente conoscere la posizione e lo slancio di una particella.
Versione per bambini dai 12 ai 15 anni
La luce (radiazione elettromagnetica) si comporta come un'onda, ma può anche comportarsi come un flusso di particelle che trasportano branchi di energia chiamati quanti. A piccole scale, le particelle possono anche agire come onde quantistiche.
Versione per bambini da 9 a 12 anni
La meccanica quantistica studia ciò che accade all'interno degli atomi. La materia nel microcosmo si comporta in modo diverso rispetto al macrocosmo.
Abbattere la grande idea quantistica della scienza
| Idee intermedie della Scienza | Piccole idee di scienza |
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Proprietà delle particelle subatomiche Le particelle subatomiche si comportano in modo diverso rispetto alla materia nel macrocosmo. In queste scale, le particelle presentano proprietà sia delle particelle che delle onde (dualità onda-particella). Essi sono inoltre soggetti al principio dell'incertezza, che afferma che la loro posizione e il loro slancio non possono essere misurati esattamente simultaneamente. Le interazioni di particelle subatomiche possono causare la trasformazione della materia in energia e viceversa emettendo o assorbendo quanti specifici (una quantità minima) di energia. |
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Fenomeni e applicazioni I fenomeni quantistici si verificano a causa delle interazioni delle particelle subatomiche secondo le loro proprietà quantistiche e obbediscono alle leggi della meccanica quantistica. Alcuni di questi fenomeni sono utilizzati in applicazioni contemporanee come il microscopio a tunneltunnel a scansione e l'informatica quantistica. |
Cellule e forme di vita
Le cellule sono l'unità fondamentale della vita. Essi richiedono una fornitura di energia e materiali. Tutte le forme di vita sul nostro pianeta si basano su questa componente chiave comune.
Versione per bambini dai 12 ai 15 anni
La cellula è l'unità di base strutturale e funzionale della vita. Può riprodurre, respirare, sviluppare e produrre una variazione di prodotti. Le piante e gli animali sono fatti di cellule che formano organi e sistemi. Le cellule richiedono energia che trovano attraverso la lavorazione di materia organica e/o inorganica.
Versione per bambini da 9 a 12 anni
Ogni organismo vivente è fatto di cellule. Ci sono molti tipi di cellule che hanno scopi diversi.
Abbattere le cellule e le forme di vita Grande idea della scienza
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Struttura e funzione delle cellule Le cellule sono l'unità fondamentale della vita. Possono essere eucarioti, contenenti organelli e un nucleo in cui è immagazzinato il materiale genetico, o procariotici contenenti il DNA, proteine e metaboliti tutti insieme nel citoplasma. Le cellule hanno metabolismo e possono trasportare sostanze come proteine e lipidi all'interno o all'esterno della cellula. Ogni cellula può svilupparsi per avere una funzione specifica nell'organismo. Mentre alcune cellule sono programmate per costruire e riparare tessuti e organi, altre possono avere un ruolo nella protezione contro le malattie, tra le molte altre funzioni. |
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Crescita e sviluppo di organismi Gli organismi possono essere unicellulari o multicellulari. Mentre gli organismi unicellulari sono fatti di una sola cellula, gli organismi multicellulari sono più complessi e sono costituiti da diverse cellule che formano organi e sistemi di organi. Questi organismi crescono attraverso la moltiplicazione e la specializzazione di queste cellule. I microrganismi sono di solito unicellulari. Alcuni di questi sono parassiti e possono causare malattie ad altri organismi. |
Il nostro universo
La Terra è una parte molto piccola dell'universo. L'Universo è composto da miliardi di galassie, ognuna delle quali contiene miliardi di stelle (sole) e altri oggetti celesti. La Terra è una piccola parte del sistema solare con il Sole al suo centro, che a sua volta è una parte molto piccola dell'Universo.
Versione per bambini dai 12 ai 15 anni
Il Sole è la stella del nostro sistema solare ed è circa 110 volte più grande di diametro della Terra. La stella più vicina al sole è un po 'più di 4 anni luce di distanza. La nostra galassia ha miliardi di stelle, alcune più piccole e altre più grandi del nostro Sole. Ci sono miliardi di galassie nel nostro universo che oltre alle stelle, includono anche molti altri tipi di oggetti.
Versione per bambini da 9 a 12 anni
La Terra e gli altri pianeti orbitano intorno al Sole. Il Sole è la stella del nostro sistema solare ed è circa 100 volte più grande della Terra. Ci sono miliardi di stelle come il nostro Sole nell'universo.
Abbattere la grande idea della scienza del nostro universo
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La Terra e il sistema solare La Terra è una piccola parte del nostro sistema solare. Il Sole è al centro del nostro sistema solare; pianeti, asteroidi e comete orbitano intorno al Sole. Alcuni pianeti hanno lune che orbitano intorno a loro. Il Sole ha un diametro circa 110 volte più grande della Terra. |
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Il posto della Terra nell'universo, gli oggetti celesti Il nostro sistema solare è una parte molto piccola della nostra Galassia, che a sua volta è una parte molto piccola dell'Universo. Stelle, pianeti, asteroidi e lune non sono gli unici oggetti nell'universo. Nebulose, buchi neri, stelle di neutroni, stelle bianche e marroni si trovano anche nell'universo. |
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La storia del nostro universo Il nostro universo è nato 13,8 miliardi di anni fa. Si è espanso da uno stato di altissima densità e ad altissima temperatura. Questa "espansione" è chiamata big bang. Da allora, il nostro universo ha continuato ad espandersi. |
Pianeta Terra
La Terra è un sistema di sistemi che influenza ed è influenzato dalla vita sul pianeta. I processi che si verificano all'interno di questo sistema influenzano l'evoluzione del nostro pianeta e ne modellano il clima e la superficie. Il sistema solare influenza anche la Terra e la vita sul pianeta.
Versione per bambini dai 12 ai 15 anni
La Terra è in continua evoluzione a causa del flusso costante di energia e radiazioni dal Sole, così come i processi immutabili sulla Terra. Tutti gli organismi viventi influenzano la Terra e ne sono influenzati.
Versione per bambini da 9 a 12 anni
La nostra Terra, il suo clima e la sua superficie sono influenzati dai fenomeni naturali e da tutti gli organismi viventi. Tutti gli organismi viventi sono influenzati da tutto ciò che accade sul nostro pianeta.
Abbattere il Pianeta Terra Grande Idea della Scienza
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Ecosistemi Gli ecosistemi includono organismi, fattori abiotici e le relazioni che si sviluppano tra di loro. L'energia viene trasferita da un organismo all'altro attraverso il cibo e la materia viene riciclata per essere nuovamente utilizzata nelle catene alimentari. |
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Materiali e struttura della terra Tutti gli organismi viventi sono influenzati dalla superficie terrestre, dai materiali e dalle risorse naturali. Non c'è vita senza acqua. La sua struttura interna, il movimento delle placche tettoniche e le interazioni di sistema su larga scala determinano la vita e nascondono i pericoli naturali per gli organismi. |
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Clima terrestre Il clima della Terra dipende dall'impatto del Sole, ma è anche influenzato dagli esseri umani. In questi giorni, tutti gli organismi viventi sperimentano un cambiamento climatico globale che ha molteplici conseguenze sugli organismi. |
Struttura della materia
Tutta la materia nell'Universo è fatta di particelle molto piccole. Sono in costante movimento e in costante interazione tra loro. Le particelle elementari formano atomi e atomi forma molecole. C'è un numero finito di tipi di atomi nell'universo che sono gli elementi nella tavola periodica.
Versione per bambini dai 12 ai 15 anni
C'è un numero finito di elementi e sono tutti presentati nella tavola periodica. Gli atomi e le molecole formano nuovi legami attraverso le reazioni chimiche. Le molecole che si basano sul carbonio sono fondamentali per la vita e sono chiamate molecole organiche.
Versione per bambini da 9 a 12 anni
Tutta la materia nell'universo è fatta delle stesse particelle elementari chiamate quark ed elettroni. I quark costituiscono protoni e neutroni. Protoni, neutroni ed elettroni si combinano in modi diversi e fanno diversi atomi (elementi). Gli atomi costituiscono molecole. Tutta la materia è in movimento costante e a seconda dell'intensità del movimento può essere trovata in tre stati diversi: solido, liquido o gas.
Abbattere la struttura della materia Grande idea della scienza
| Idee intermedie della Scienza | Piccole idee di scienza |
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Struttura, proprietà e funzione degli elementi (tabella periodica) C'è un numero finito di elementi nell'universo, e sono tutti costituiti da quark ed elettroni. Il numero di quark ed elettroni definisce il comportamento di ogni elemento. |
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Struttura e proprietà della materia Gli atomi interagiscono attraverso la forza elettromagnetica e creano molecole. Le molecole possono includere atomi dello stesso elemento o di elementi diversi. Ogni tipo di molecola ha le sue proprietà che definiscono anche come reagisce con altre molecole. L'uso e il ruolo di ogni tipo di molecola in natura si basa sulle sue proprietà. |
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Reazioni chimiche Le reazioni chimiche sono i processi attraverso i quali gli atomi e/o le molecole interagiscono e vengono combinati. Ci sono diversi tipi di reazioni chimiche, ma sono principalmente classificati a seconda se il sistema rilascia o assorbe energia. |
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Processi nucleari I processi nucleari possono cambiare il nucleo e di conseguenza la struttura di un atomo. Il processo nucleare può rilasciare enormi quantità di energia. |
