avaliação de alguns currículos interdisciplinares

59
UFERSA, 13/12/2014 Carlos Alberto dos Santos Professor Visitante Sênior Univ. Federal da Integração La=noAmericana Professor do Programa de PG em Ensino de Ciências e Tecnologia – UTFPR (Ponta Grossa ) [email protected]

Upload: casifufrgs

Post on 14-Jul-2015

196 views

Category:

Education


1 download

TRANSCRIPT

UFERSA,  1-­‐3/12/2014  

Carlos  Alberto  dos  Santos  Professor  Visitante  Sênior  

Univ.  Federal  da  Integração  La=no-­‐Americana  Professor  do  Programa  de  PG  em  Ensino  de  Ciências  e  

Tecnologia  –  UTFPR  (Ponta  Grossa)    [email protected]  

 

UFERSA,  1-­‐3/12/2014  

   

María  Ausenda:  h;p://www.rieoei.org/rie_contenedor.php?numero=experiencias23&Jtulo=Conceitos%20transversais%20e%20estruturantes%20no%20ensino%20da%20Biologia    

UFERSA,  1-­‐3/12/2014  

UFERSA,  1-­‐3/12/2014  

+  biologia  /  -­‐  Rsica  /  -­‐  química  

+  Rsica  /  -­‐  biologia  /  -­‐  química  

+  química  /  -­‐  biologia  /  -­‐  Rsica  

UFERSA,  1-­‐3/12/2014  

UFERSA,  1-­‐3/12/2014  

UFERSA,  1-­‐3/12/2014  

UFERSA,  1-­‐3/12/2014  

Apesar  do  Ttulo,  Licenciatura  em  Ciências  da  Natureza,  trata-­‐se  de  uma  Licenciatura  em  Biologia  com  mais  conteúdos  de  Rsica  e  química  do  que  os  usuais.  

UFERSA,  1-­‐3/12/2014  

Grade  curricular  lembra  estrutura  

mulJdisciplinar  

UFERSA,  1-­‐3/12/2014  

UFERSA,  1-­‐3/12/2014  

2009  

UFERSA,  1-­‐3/12/2014  

2009  

A  escolha  de  eixos  dá  ideia  de  interdisciplinaridade,  mas  a  grade  curricular  tem  um  formato  disciplinar.  Portanto,  parece  tratar-­‐se  de  um  curso  mulJdisciplinar    

UFERSA,  1-­‐3/12/2014  

2009  

Este  bloco  sugere  um  tratamento  interdisciplinar  generalista,  apropriado  para  uma  abordagem  inicial,  uma  espécie  de  contextualização,  mas  .  .  .  

UFERSA,  1-­‐3/12/2014  

2009  

Logo  aparecem  sinais  de  mulJdisciplinaridade.  Esses  componentes  curriculares  poderiam  ser  tratados  com  abordagem  interdisciplinar,  mas  as  ementas  sugerem  abordagem  disciplinar.  

UFERSA,  1-­‐3/12/2014  

2009  

E  a  conversão  de  energia  no  processo  da  fotossíntese  

UFERSA,  1-­‐3/12/2014   h;ps://www.cascience.org/csta/pdf/IntSci_Levels1_4.pdf  

UFERSA,  1-­‐3/12/2014  

INTEGRATED  SCIENCE-­‐  LEVEL  1  PROPOSED  INSTRUCTIONAL  SEQUENCE  

Semester  1—The  interacJon  of  ma;er  and  energy  define  the  Earth's  systems  The  periodicity  of  elements  is  a  method  of  organizing  the  components  of  ma;er.  This  periodicity  allows  scienJsts  to  predict  and/or  demonstrate  how  chemicals  will  react  when  combined  together  with  the  absorpJon  or  release  of  energy.  Following  from  an  understanding  of  atomic  structure  and  interacJon,  the  ideas  of  electromagneJsm  and  wave  mechanics  are  introduced.  The  vibraJon  of  electrons  gives  rise  to  the  enJre  electromagneJc  spectrum.  The  movement  of  the  electrons  is  the  foundaJon  of  electricity  and  magneJsm.  The  same  principles  of  wave  mechanics  in  electromagneJc  waves  hold  true  for  those  waves  that  are  mechanical  in  nature.  The  earthquakes  in  California  are  a  result  of  the  moJon  of  large  plates  of  land  and  emit  waves  and  energy  that  are  responsible  for  natural  hazards.  A  knowledge  of  atomic  and  molecular  structure  will  provide  understanding  of  the  chemical  and  physical  characterisJcs  of  rocks  that  comprise  the  lithosphere.  

h;ps://www.cascience.org/csta/pdf/IntSci_Levels1_4.pdf  

UFERSA,  1-­‐3/12/2014  

INTEGRATED  SCIENCE-­‐  LEVEL  1  PROPOSED  INSTRUCTIONAL  SEQUENCE  

Semester  2—Systems  of  the  Earth  impact  the  biosphere  Biogeochemical  cycles  impact  life  on  Earth.  To  understand  these  impacts,  an  examinaJon  of  the  biological,  physical,  and  chemical  properJes  of  ma;er  in  the  biogeochemical  cycles  needs  to  be  established.  The  stability  of  life  on  earth  is  closely  linked  to  the  water,  oxygen,  carbon,  and  nitrogen  cycles.  Knowledge  of  these  chemical  cycles  will  assist  in  assessing  changes  that  can  affect  the  dynamic  equilibrium  of  the  Earth's  bioJc  community.  Organic  evoluJon  and  shios  in  bioJc  communiJes  occur  in  the  context  of  the  Earth’s  constantly  changing  environments.  

h;ps://www.cascience.org/csta/pdf/IntSci_Levels1_4.pdf  

UFERSA,  1-­‐3/12/2014  

INTEGRATED  SCIENCE-­‐  LEVEL  2  PROPOSED  INSTRUCTIONAL  SEQUENCE  

Semester  1—The  formaJon  and  moJon  of  planets  

A.  The  interacJon  of  ma;er  and  energy  result  in  a  dynamic  solar  system  that  can  be  explained  by  the  universal  laws  of  physics.  Forces  affect  planetary  systems,  and  universal  laws  of  energy  and  moJon  explain  the  movement  of  planets  and  all  other  objects.  Universal  laws  can  be  observed  by  studying  simple  systems,  and  Newton’s  laws  of  moJon  help  to  explain  simple  and  universal  systems.  Inherent  in  any  useful  study  of  moJon  is  the  concept  of  force,  and  Newton’s  laws  provide  a  solid  foundaJon  upon  which  to  analyze  forces.  There  is  an  important  relaJonship  between  the  universal  law  of  gravitaJon  and  the  effect  of  gravity  on  an  object  at  the  surface  of  the  Earth.  CelesJal  and  earth  systems  are  affected  by  the  same  forces  as  explained  by  Newton’s  Laws.  

h;ps://www.cascience.org/csta/pdf/IntSci_Levels1_4.pdf  

UFERSA,  1-­‐3/12/2014  

INTEGRATED  SCIENCE-­‐  LEVEL  2  PROPOSED  INSTRUCTIONAL  SEQUENCE  

Semester  1—The  formaJon  and  moJon  of  planets  

B.  The  interacJon  of  ma;er  and  energy  results  in  a  dynamic  earth  system.  Energy  affects  Earth  as  a  system;  the  uneven  heaJng  of  Earth  causes  air  movements,  and  oceans  and  the  water  cycle  influence  weather.  Heat  energy  is  transferred  by  radiaJon,  conducJon,  and  convecJon,  and  radiaJon  from  the  sun  is  responsible  for  winds  and  ocean  currents,  which  in  turn  influence  weather  and  climate.  Geologic  and  climaJc  changes  are  part  of  an  evolving  earth  system.  

h;ps://www.cascience.org/csta/pdf/IntSci_Levels1_4.pdf  

UFERSA,  1-­‐3/12/2014  

INTEGRATED  SCIENCE-­‐  LEVEL  2  PROPOSED  INSTRUCTIONAL  SEQUENCE  

Semester  2—The  dynamic  Earth  supports  life  

A.  The  chemical  structure  of  inorganic  and  organic  ma;er  forms  the  basis  of  life  on  Earth,  and  the  laws  of  chemistry  apply  to  both  non-­‐living  and  living  systems.  The  cell  can  be  viewed  as  a  package  of  chemicals  that  interact  according  to  basic  laws  of  chemistry.  The  cell  is  composed  of  a  major  solvent  (water)  into  which  are  dissolved  a  variety  of  solutes.  The  chemicals  contained  within  a  cell  are  subject  to  kineJc  molecular  theory  and  the  law  of  the  conservaJon  of  ma;er.  Methods  of  chemistry,  including  those  of  chromatography  and  disJllaJon,  inform  our  understanding  of  the  biochemical  systems  within  the  cell.  

h;ps://www.cascience.org/csta/pdf/IntSci_Levels1_4.pdf  

UFERSA,  1-­‐3/12/2014  

INTEGRATED  SCIENCE-­‐  LEVEL  2  PROPOSED  INSTRUCTIONAL  SEQUENCE  

Semester  2—The  dynamic  Earth  supports  life  

B.  The  unique  properJes  of  carbon  and  water  contribute  to  the  fundamental  structure  and  funcJons  of  cells.  There  are  many  organic  molecules  essenJal  to  the  structure  and  funcJon  of  a  cell.  The  four  major  groups  of  macromolecules  that  form  the  basis  of  life  are  carbohydrates,  proteins,  lipids,  and  nucleic  acids.  These  macromolecules  are  the  structural  and  funcJonal  building  blocks  of  cell  membranes  and  organelles.  

h;ps://www.cascience.org/csta/pdf/IntSci_Levels1_4.pdf  

UFERSA,  1-­‐3/12/2014  

INTEGRATED  SCIENCE-­‐  LEVEL  3  PROPOSED  INSTRUCTIONAL  SEQUENCE  

Semester  1—Universal  laws  of  nature  

A.  Certain  universal  laws  of  nature  govern  the  composiJon  of  ma;er.  These  include  the  theory  and  applicaJon  of  the  law  of  conservaJon  of  ma;er,  in  terms  of  both  number  and  mass,  the  kineJc  molecular  theory  parJcularly  as  applied  to  the  study  of  gases,  and  the  concept  of  the  mole.    

B.  Certain  universal  laws  of  nature  govern  the  moJon  and  energy  of  parJcles  of  ma;er.  These  universaliJes  include  the  theory  and  applicaJon  of  the  laws  of  conservaJon  of  momentum  and  energy,  two-­‐dimensional  moJon,  laws  of  electricity  and  magneJsm,  and  further  amplificaJon  of  the  kineJc  molecular  theory.    

C.  The  universal  laws  of  composiJon,  moJon,  and  energy  can  be  applied  to  specific  natural  phenomena.  These  phenomena  include  the  greenhouse  effect,  the  ozone  layer,  and  the  photosyntheJc-­‐respiratory  cycles.  

h;ps://www.cascience.org/csta/pdf/IntSci_Levels1_4.pdf  

UFERSA,  1-­‐3/12/2014  

INTEGRATED  SCIENCE-­‐  LEVEL  3  PROPOSED  INSTRUCTIONAL  SEQUENCE  

Semester  2—Understanding  universal  laws  will  allow  us  to  analyze  processes  of  and  changes  in  living  systems.  

A.  Living  systems  must  maintain  homeostaJc  equilibrium  and  do  so  through  the  delicate  balance  of  chemical  processes.  

 B.  AdaptaJons  can  be  traced  to  cellular  processes  and  to  the  geneJc  level.  The  study  of  geneJcs  helps  us  to  understand  both  micro  and  macroevoluJon.    

C.  GeneJc  engineering  is  a  method  of  arJficially  inducing  change  among  living  organisms.  

h;ps://www.cascience.org/csta/pdf/IntSci_Levels1_4.pdf  

UFERSA,  1-­‐3/12/2014  

INTEGRATED  SCIENCE-­‐  LEVEL  4  PROPOSED  INSTRUCTIONAL  SEQUENCE  

Semester  1—Human  body  systems  The  human  body  is  studied  from  a  systems  perspecJve  spanning  molecular  interacJons  within  the  cell  to  the  relaJonships  among  organs.  Students  examine  the  molecular  machinery  common  to  living  organisms  and  apply  this  understanding  to  improving  the  quality  of  life.  At  the  macro  level  the  complexity  of  the  human  body  is  invesJgated  with  a  parJcular  focus  on  vision.  Internal  feedback  loops  that  help  our  bodies  survive  stressful  and  changing  environmental  condiJons  are  examined  at  the  cellular  and  organ  levels.  

h;ps://www.cascience.org/csta/pdf/IntSci_Levels1_4.pdf  

UFERSA,  1-­‐3/12/2014  

INTEGRATED  SCIENCE-­‐  LEVEL  4  PROPOSED  INSTRUCTIONAL  SEQUENCE  

Semester  2—Understanding  the  past  to  create  a  sustainable  future  Students  and  teacher  explore  the  history  of  the  solar  system.  They  examine  the  evidence  that  pinpoints  the  formaJon  of  the  solar  system  and  its  evoluJon  through  Jme.  Students  and  teacher  study  the  Earth’s  energy  budget  and  the  effects  of  the  sun  on  the  Earth’s  surface.  They  examine  the  law  of  conservaJon  of  energy  and  the  second  law  of  thermodynamics  to  be;er  understand  how  to  crao  a  sustainable  future.  

h;ps://www.cascience.org/csta/pdf/IntSci_Levels1_4.pdf  

UFERSA,  1-­‐3/12/2014  

UFERSA,  1-­‐3/12/2014  

UFERSA,  1-­‐3/12/2014  

 Development  and  ImplementaJon  of  Genuinely  Interdisciplinary  Undergraduate  Courses  and  Curricula  Will  Both  Prepare  Students  for  Careers  as  New  Biology  Researchers  and  Educate  a  New  GeneraJon  of  Science  Teachers  Who  Will  Be  Well  Versed  in  New  Biology  Approaches  

UFERSA,  1-­‐3/12/2014  

Nossa  proposta  de  Licenciatura  Interdisciplinar  em  Ciências  da  Natureza,  apresentada  à  Comissão  de  Implantação  da  Unila  em  2009,  contempla  grande  parte  das  idéias  expostas  no  material  a  seguir.    

UFERSA,  1-­‐3/12/2014  h;p://dels.nas.edu/resources/staJc-­‐assets/materials-­‐based-­‐on-­‐

reports/reports-­‐in-­‐brief/bio2010_final.pdf  

UFERSA,  1-­‐3/12/2014  h;p://dels.nas.edu/resources/staJc-­‐assets/materials-­‐based-­‐on-­‐

reports/reports-­‐in-­‐brief/bio2010_final.pdf  

Research  in  biology  has  undergone  a  major  transformaJon  in  the  last  10  to  15  years.  Three  powerful  innovaJons  –  recombinant  DNA,  new  instrumentaJon  and  the  digital  revoluJon  –  have  combined  to  make  biomedical  research  more  quanJtaJve  and  more  closely  connected  to  concepts  in  the  physical,  mathemaJcal  and  informaJon  sciences.  

No  entanto  .  .  .  

UFERSA,  1-­‐3/12/2014  h;p://dels.nas.edu/resources/staJc-­‐assets/materials-­‐based-­‐on-­‐

reports/reports-­‐in-­‐brief/bio2010_final.pdf  

undergraduate  biology  educaJon  is  sJll  geared  to  the  biology  of  the  past.  Although  most  colleges  and  universiJes  require  biology  majors  to  enroll  in  courses  in  math,  chemistry  and  physics,  these  subjects  are  not  well  integrated  into  biology  courses.  

UFERSA,  1-­‐3/12/2014  h;p://dels.nas.edu/resources/staJc-­‐assets/materials-­‐based-­‐on-­‐

reports/reports-­‐in-­‐brief/bio2010_final.pdf  

Biology  in  Context:  An  Interdisciplinary  Curriculum  

The  modern  biologist  uses  a  wide  array  of  advanced  techniques,  such  as  measuring  instruments,  novel  imaging  systems,  computer  analysis,  and  modeling  that  are  rooted  in  the  physical  and  informaJon  sciences.  Focused  laser  beams  allow  manipulaJons  of  single  molecules.  X-­‐ray  sources  are  used  to  determine  three-­‐dimensional  structures  of  proteins.  FuncJonal  magneJc  resonance  imagers  map  acJvated  regions  of  the  brain.  Computers  now  play  a  central  role  in  the  acquisiJon,  storage,  analysis,  interpretaJon  and  visualizaJon  of  vast  quanJJes  of  biological  data.  

UFERSA,  1-­‐3/12/2014  h;p://dels.nas.edu/resources/staJc-­‐assets/materials-­‐based-­‐on-­‐

reports/reports-­‐in-­‐brief/bio2010_final.pdf  

Biology  in  Context:  An  Interdisciplinary  Curriculum  

Understanding  and  applying  these  techniques  requires  access  to  a  broader  range  of  concepts  and  skill  than  past  generaJons,  much  of  it  outside  the  tradiJonal  realm  of  biology  educaJon.  Numerous  studies  and  workshops  have  addressed  the  growing  body  of  research  at  the  intersecJon  of  biology  with  other  disciplines,  further  supporJng  the  need  for  more  interdisciplinary  educaJon.  Already,  mulJdisciplinary  projects  are  emphasized  in  solicitaJons  for  research  grants.  

UFERSA,  1-­‐3/12/2014  h;p://dels.nas.edu/resources/staJc-­‐assets/materials-­‐based-­‐on-­‐

reports/reports-­‐in-­‐brief/bio2010_final.pdf  

Central  Concepts  in  Biology  

Living  systems  are  far  from  equilibrium.  They  uJlize  energy,  largely  derived  from  photosynthesis,  which  is  stored  in  high-­‐energy  bonds  or  ionic  concentraJon  gradients.  The  release  of  this  energy  is  coupled  to  thermodynamically  unfavorable  reacJons  to  drive  biological  processes.  

UFERSA,  1-­‐3/12/2014  h;p://dels.nas.edu/resources/staJc-­‐assets/materials-­‐based-­‐on-­‐

reports/reports-­‐in-­‐brief/bio2010_final.pdf  

Central  Concepts  in  Math  and  Computer  Science  

The  elucidaJon  of  the  human  genome  has  opened  new  vistas  and  highlighted  the  increasing  importance  of  mathemaJcs  and  computer  science  in  biology.  The  current  intense  interest  in  geneJc,  metabolic  and  neural  networks  reflects  the  need  of  biologists  to  view  and  understand  the  coordinated  acJviJes  of  large  numbers  of  components  of  the  complex  systems  underlying  life.  

UFERSA,  1-­‐3/12/2014  h;p://dels.nas.edu/resources/staJc-­‐assets/materials-­‐based-­‐on-­‐

reports/reports-­‐in-­‐brief/bio2010_final.pdf  

Central  Concepts  in  Chemistry  

Chemistry  has  always  been  an  important  sister  science  to  biology,  biochemistry,  and  medicine.  Today,  modern  molecular  and  cell  biology  focuses  on  understanding  the  chemistry  of  genes  and  of  cell  structure.  In  the  applied  area,  chemistry  is  central  to  modern  agriculture,  and  biomedical  engineering  draws  on  chemistry  for  new  materials.  A  thorough  grounding  in  general  and  organic  chemistry  has  historically  required  four  semesters  of  chemistry  courses,  but  could  require  fewer  following  an  integrated  restructuring.  

UFERSA,  1-­‐3/12/2014  h;p://dels.nas.edu/resources/staJc-­‐assets/materials-­‐based-­‐on-­‐

reports/reports-­‐in-­‐brief/bio2010_final.pdf  

Central  Concepts  in  Physics  

There  is  a  set  of  basic  physics  concepts  on  which  an  understanding  of  biology  can  be  built  and  that  can  be  of  aid  in  using  increasingly  sophisJcated  instrumentaJon.  The  typical  calculus-­‐based  introductory  physics  course,  which  allocates  a  major  block  of  Jme  to  electromagneJc  theory  and  to  many  details  of  classical  mechanics,  is  ooen  the  only  opJon  for  biology  students.  The  course  emphasizes  exactly  solvable  problems  rather  than  the  kinds  of  problems  common  in  the  life  sciences.  IllustraJons  involving  modern  biology  are  rarely  given,  and  computer  simulaJons  are  usually  absent.  

UFERSA,  1-­‐3/12/2014  h;p://dels.nas.edu/resources/staJc-­‐assets/materials-­‐based-­‐on-­‐

reports/reports-­‐in-­‐brief/bio2010_final.pdf  

Central  Concepts  in  Physics  

The  report  provides  a  list  of  physics  concepts  that  life  science  majors  should  master  including  moJon,  dynamics  and  force  laws;  conservaJon  laws  and  global  constraints;  thermal  processes  at  the  molecular  level;  waves,  light,  opJcs  and  imaging;  and  collecJve  behavior  and  systems  far  from  equilibrium.  A  redesigned  physics  course  focused  on  these  concepts  would  help  biology  students  see  how  physicists  think  and  how  physics  informs  biology.  

UFERSA,  1-­‐3/12/2014  h;p://dels.nas.edu/resources/staJc-­‐assets/materials-­‐based-­‐on-­‐

reports/reports-­‐in-­‐brief/bio2010_final.pdf  

Energizing  the  Curriculum:  New  Content  and  Approaches  

Successful  interdisciplinary  teaching  will  require  both  new  materials  and  approaches.  The  need  for  teaching  materials  that  will  inform,  enlighten  and  empower  the  next  generaJon  of  researchers  is  crucial.  New  course  designs  and  materials  that  encompass  the  highly  interdisciplinary  character  of  biology  can  accelerate  the  learning  process  and  enable  students  to  exercise  their  talents  earlier  in  their  careers.  

UFERSA,  1-­‐3/12/2014  h;ps://professionals.collegeboard.com/profdownload/cbscs-­‐

science-­‐standards-­‐2009.pdf  

UFERSA,  1-­‐3/12/2014  h;ps://www.collegeboard.org/  

The  College  Board  is  a  mission-­‐driven  not-­‐for-­‐profit  organizaJon  that  connects  students  to  college  success  and  opportunity  

The  College  Board  45  Columbus  Avenue  New  York,  NY  10023  

UFERSA,  1-­‐3/12/2014  

Modelo  Ausubeliano  

UFERSA,  1-­‐3/12/2014  h;ps://professionals.collegeboard.com/profdownload/cbscs-­‐

science-­‐standards-­‐2009.pdf  

Unifying  Concepts  

EvoluJon  EvoluJon  is  a  series  of  changes,  some  gradual  and  some  sporadic,  that  account  for  the  present  form  and  funcJon  of  objects,  organisms,  and  natural  and  designed  systems.  The  general  idea  of  evoluJon  is  that  the  present  arises  from  materials  and  forms  of  the  past  and  demonstrates  changes  in  the  universe.  

UFERSA,  1-­‐3/12/2014  h;ps://professionals.collegeboard.com/profdownload/cbscs-­‐

science-­‐standards-­‐2009.pdf  

Unifying  Concepts  

Scale  Some  objects,  processes  and  events  involve  physical  dimensions,  numbers,  Jme  intervals  and  speeds  whose  ranges  of  magnitude  vary  significantly  (e.g.,  subatomic  to  planetary  size;  milliseconds  to  billions  of  years).  As  a  result,    models  are  used  to  represent  phenomena  that  extend  beyond  the  everyday  experiences  of  humans.  

UFERSA,  1-­‐3/12/2014  h;ps://professionals.collegeboard.com/profdownload/cbscs-­‐

science-­‐standards-­‐2009.pdf  

Unifying  Concepts  

Equilibrium  The  term  “equilibrium”  is  used  to  describe  states  in  which  there  is  no  apparent  change  in  the  system  over  Jme.  For  example,  a  system  in  which  two  masses  are  balanced  is  at  equilibrium  because  there  is  no  net  change  (in  force,  energy  or  mass)  occurring.  The  term  “equilibrium”  is  also  used  when  a  system  (e.g.,  a  chemical  reacJon)  is  at  dynamic  equilibrium  (i.e.,  when  two  or  more  opposing  processes  proceed  at  the  same  rate,  although  there  is  no  net  energy  change).    .  .  .  

UFERSA,  1-­‐3/12/2014  h;ps://professionals.collegeboard.com/profdownload/cbscs-­‐

science-­‐standards-­‐2009.pdf  

Unifying  Concepts  

Equilibrium  A  system  at  equilibrium  or  dynamic  equilibrium  will  remain  unchanged  unless  the    condiJons  in  the  system  are  changed,  at  which  Jme  the  system  will  respond  by  moving  to  a  new  equilibrium  state.  The  term  “equilibrium”  is  also  used  for  steady  state  or  homeostaJc  systems  (ooen  biological,  e.g.,  cells,  organisms  or  ecosystems).  Even  though  a  homeostaJc  system  appears  to  be  unchanging,  unlike  dynamic  equilibrium,  a  homeostaJc  system  requires  a  constant  input  of  energy  and/or  ma;er  to  maintain  the  system.  

UFERSA,  1-­‐3/12/2014  h;ps://professionals.collegeboard.com/profdownload/cbscs-­‐

science-­‐standards-­‐2009.pdf  

Unifying  Concepts  

Ma;er  and  Energy  The  universe  consists  of  ma;er  and  energy.  The  part  of  the  universe  that  is  being  studied  is  called  a  system.  The  invesJgaJon  of  systems  of  ma;er  and  energy  acknowledges  boundaries  that  allow  one  to  study  changes  in  the  system.  Ma;er  in  a  system  cycles  through  changes.  Energy  in  a  system    transforms  from  one  form  to  another  and    transfers  from  one  locaJon,  across  the  boundary  of  a  system,  to  another  locaJon.  Ma;er  and  energy  in  systems  are  neither  created  nor  destroyed  but  may  change  form.  

UFERSA,  1-­‐3/12/2014  h;ps://professionals.collegeboard.com/profdownload/cbscs-­‐

science-­‐standards-­‐2009.pdf  

Unifying  Concepts  

InteracJon  InteracJon  is  a  statement  of  causality  in  science:  Two  objects  or  systems  interact  when  they  act  on  or  influence  each  other  to  cause  some  effect.  The  effect  is  an  observable  change  (e.g.,  change  in  moJon,  shape,  mass,  temperature,  state  or  funcJon)  to  one  or  both  objects  or  systems.  Everyday  events  and  processes  usually  involve  mulJple  interacJons  occurring  simultaneously  and/or  chains  of  interacJons.  The  duraJon  of  events  and  processes  varies  from  very  short  to  very  long.  

UFERSA,  1-­‐3/12/2014  h;ps://professionals.collegeboard.com/profdownload/cbscs-­‐

science-­‐standards-­‐2009.pdf  

Unifying  Concepts  

Form  and  FuncJon  Form  and  funcJon  are  complementary  aspects  of  objects,  organisms  and  systems  in  the  natural  and  designed  world.  The  form  (i.e.,  shape,  composiJon,  symmetry,  orientaJon  in  space)  of  an  object  or  system  is  frequently  related  to  use,  operaJon  or  funcJon.  FuncJon  frequently  relies  on  form.  Understanding  of  form  and  funcJon  applies  to  different  levels  of  organizaJon.  FuncJon  can  be  explained  in  terms  of  form,  and  form  can  be  explained  in  terms  of  funcJon.  

UFERSA,  1-­‐3/12/2014  h;ps://professionals.collegeboard.com/profdownload/cbscs-­‐

science-­‐standards-­‐2009.pdf  

Unifying  Concepts  

Models  as  ExplanaJons,  Evidence  and  RepresentaJons  A  model  represents  an  object,  system,  event  or  idea,  and  may  describe  and/or  predict  the  behavior  of  objects,  systems  or  events.  In  the  course  of  scienJfic  discovery,  models  are  developed,  modified  or  abandoned  based  on  the  available    evidence.  Models  and    representaJons  play  a  criJcal  role  in  the  development  of  scienJfic  ideas  and  understanding.  

UFERSA,  1-­‐3/12/2014   h;p://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/23737624  

Exemplo  4  

UFERSA,  1-­‐3/12/2014   h;p://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/23737624  

FoundaJonal  concept  4    Complex  living  organisms  transport  materials,  sense  their  environment,  process  signals,  and  respond  to  changes  using  processes  understood  in  terms  of  physical  principles.  

4A.  TranslaJonal  moJon,  forces,  work,  energy,  and  equilibrium  in  living  systems  4B.  Importance  of  fluids  for  the  circulaJon  of  blood,  gas  movement,  and  gas  exchange  4C.  Electrochemistry  and  electrical  circuits  and  their  elements  

UFERSA,  1-­‐3/12/2014   h;p://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/23737624  

FoundaJonal  concept  4    Complex  living  organisms  transport  materials,  sense  their  environment,  process  signals,  and  respond  to  changes  using  processes  understood  in  terms  of  physical  principles.  

4D.  How  light  and  sound  interact  with  ma;er  4E.  Atoms,  nuclear  decay,  electronic  structure,  and  atomic  chemical  behavior  ScienJfic  inquiry  and  reasoning  skill.  ScienJfic  reasoning  and  evidence-­‐based  problem  solving  ScienJfic  inquiry  and  reasoning  skill.  Reasoning  about  the  design  and  execuJon  of  research  ScienJfic  inquiry  and  reasoning  skill  4.  Data-­‐based  and  staJsJcal  reasoning  

UFERSA,  1-­‐3/12/2014  

THE  NATIONAL  EXPERIMENT  IN  UNDERGRADUATE  SCIENCE  EDUCATION  

(NEXUS)  COLLABORATION  

University  of  Maryland,  College  Park  Linking  the  physical  and  biological  sciences  in  the  undergraduate  biology  curriculum:  redesigning  the  undergraduate  physics  curriculum  for  the  biological  science  student.    

Purdue  University  Development  of  an  undergraduate  chemistry  curriculum  and  associated  learning  resources  for  the  life  sciences:  redesigning  undergraduate  chemistry  for  the  biological  science  student.  

UFERSA,  1-­‐3/12/2014  

THE  NATIONAL  EXPERIMENT  IN  UNDERGRADUATE  SCIENCE  EDUCATION  

(NEXUS)  COLLABORATION  

University  of  Maryland,  BalJmore  County  Experiments  exploring  the  use  of  quanJtaJve  modeling  core  competency  development  in  select  foundaJonal  courses:  the  introducJon  of  mathemaJcal  modeling  in  core  undergraduate  introductory  biology  courses  for  life  sciences  students.  

UFERSA,  1-­‐3/12/2014  

THE  NATIONAL  EXPERIMENT  IN  UNDERGRADUATE  SCIENCE  EDUCATION  

(NEXUS)  COLLABORATION  

University  of  Miami    Teaching  and  assessing  the  ScienJfic  FoundaJons  for  Future  Physicians  competencies  for  entering  medical  students:  the  development  of  capstone  case  studies  for  integraJng  and  assessing  the  competencies  of  biological  science  students.  

UFERSA,  1-­‐3/12/2014