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Ciencias de la Tierra y el EspacioIntroducción
Carlos M. MartinezSección Oceanología
Facultad de Ciencias, Iguá 4225Montevideo, Uruguay
[email protected] CTE - marzo 2006
Ciencias de la Tierra y el EspacioCiencias de la Tierra y el Espacio
Enfoque / visiónEnfoque / visiónCiencias del Sistema Tierra (CST) Ciencias del Sistema Tierra (CST) -- Conceptos básicosConceptos básicosUn poco de HistoriaUn poco de HistoriaEnfoque Enfoque sistémicosistémicoEjemplosEjemplosVínculo con las Ciencias del EspacioVínculo con las Ciencias del EspacioAspectos pedagógicosAspectos pedagógicos
Ciencias de la Tierra y el Espacio (CTE): Ciencias de la Tierra y el Espacio (CTE): dos puntos de vista complementariosdos puntos de vista complementarios
A: CTE es un conjunto de disciplinas integradas A: CTE es un conjunto de disciplinas integradas sobre una base de conocimientos y de sobre una base de conocimientos y de metodología /s comunesmetodología /s comunes
B: CTE es un enfoque de las Ciencias en base a B: CTE es un enfoque de las Ciencias en base a una visión integradora de la Naturaleza > Ciencia una visión integradora de la Naturaleza > Ciencia del Sistema Tierra (CST) (del Sistema Tierra (CST) (Earth System ScienceEarth System Science))
CONCEPTOS BASICOS Y DEFINICIONES CONCEPTOS BASICOS Y DEFINICIONES -- 11
La Ciencia del Sistema Tierra (CST) ve a la Tierra como un La Ciencia del Sistema Tierra (CST) ve a la Tierra como un sistema físico sinérgico sistema físico sinérgico constituídoconstituído por fenómenos por fenómenos interrelacionadosinterrelacionados, y gobernado por procesos complejos , y gobernado por procesos complejos que incluyen la litosfera, la atmósfera, la que incluyen la litosfera, la atmósfera, la hidrósferahidrósfera y la y la biosfera.biosfera.
Como consecuencia el concepto de Como consecuencia el concepto de ESFERAESFERA constituye un constituye un elemento básico.elemento básico.
CONCEPTOS BASICOS Y DEFINICIONES CONCEPTOS BASICOS Y DEFINICIONES -- 22
Es fundamental el énfasis en las interacciones, y en Es fundamental el énfasis en las interacciones, y en consecuencia en los flujos de materia y energía, en un consecuencia en los flujos de materia y energía, en un amplio rango de escalas espaciales y temporales.amplio rango de escalas espaciales y temporales.
Consecuentemente, los problemas se plantean en Consecuentemente, los problemas se plantean en términos de la términos de la TEORIA GENERAL DE SISTEMASTEORIA GENERAL DE SISTEMAS..
CONCEPTOS BASICOS Y DEFINICIONES CONCEPTOS BASICOS Y DEFINICIONES -- 33
Constituye un enfoque que permite plantear cuestiones Constituye un enfoque que permite plantear cuestiones disciplinarias e interdisciplinarias, incluyendo los disciplinarias e interdisciplinarias, incluyendo los aspectos sociales y económicos.aspectos sociales y económicos.
Por lo tanto, la metodología de estudio parte de la Por lo tanto, la metodología de estudio parte de la definición de un definición de un PROBLEMAPROBLEMA de carácter interdisciplinario.de carácter interdisciplinario.
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Ciencias de la Tierra y el EspacioCiencias de la Tierra y el Espacio
Enfoque / visiónEnfoque / visiónCiencias del Sistema Tierra (CST) Ciencias del Sistema Tierra (CST) -- Conceptos básicosConceptos básicosUn poco de HistoriaUn poco de HistoriaEnfoque Enfoque sistémicosistémicoEjemplosEjemplosVínculo con las Ciencias del EspacioVínculo con las Ciencias del EspacioAspectos pedagógicosAspectos pedagógicos
Historia (1) Historia (1) -- Una nueva visión (1969)Una nueva visión (1969)
Historia (2) Historia (2) -- Variabilidad y Cambio ClimáticoVariabilidad y Cambio Climático
Global Surface Temperatures1880-2000
-0.5
-0.4
-0.3
-0.2
-0.1
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
1880 1900 1920 1940 1960 1980 2000
Cooling
Warming
1975
°C
James Hansen, NASA/GISS
Historia (3)
1986 1986 -- ““Earth System Science Earth System Science -- A A Closer ViewCloser View”. ”. Report of Report of the Earth System Science Committee the Earth System Science Committee NASA NASA Advisory Advisory CouncilCouncil..
1992 1992 -- Agenda 21: Visión Agenda 21: Visión holísticaholística que reconoce las que reconoce las interrelaciones interrelaciones entre las dimensiones humana, ambiental y entre las dimensiones humana, ambiental y económica, a los efectos de lograr un desarrollo económica, a los efectos de lograr un desarrollo sustentablesustentable..
1994 1994 -- ““International Networks for Addressing Issues of International Networks for Addressing Issues of Global Global ChangeChange”, Sigma Xi.”, Sigma Xi.
Cambio Global (Global Change)
““El Cambio Global concierne a la naturaleza y El Cambio Global concierne a la naturaleza y consecuencias de las perturbaciones consecuencias de las perturbaciones antrópicasantrópicas en en el conjunto el conjunto interactuanteinteractuante de sistemas físicos, de sistemas físicos, químicos y biológicos, y sociales, que regulan el químicos y biológicos, y sociales, que regulan el ambiente que soporta la vida humana e influencia la ambiente que soporta la vida humana e influencia la calidad de la vida sobre el planeta Tierra”calidad de la vida sobre el planeta Tierra”
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Ejemplo: Cambio GlobalEjemplo: Cambio Global
Ciencias de la Tierra y el EspacioCiencias de la Tierra y el Espacio
Enfoque / visiónEnfoque / visiónCiencias del Sistema Tierra (CST) Ciencias del Sistema Tierra (CST) -- Conceptos básicosConceptos básicosUn poco de HistoriaUn poco de HistoriaEnfoque Enfoque sistémicosistémicoEjemplosEjemplosVínculo con las Ciencias del EspacioVínculo con las Ciencias del EspacioAspectos pedagógicosAspectos pedagógicos
ENFOQUE SISTEMICO ENFOQUE SISTEMICO -- TEORIA GENERAL DE TEORIA GENERAL DE SISTEMASSISTEMAS
Generalización de los conceptos científicosGeneralización de los conceptos científicosJerarquización Jerarquización de las estructurasde las estructurasInterdisciplinariedad Interdisciplinariedad metodológicametodológica
Propiedades /Leyes
Salida/sEntrada/s
sistemaCiencias de la Tierra y el EspacioCiencias de la Tierra y el Espacio
Enfoque / visiónEnfoque / visiónCiencias del Sistema Tierra (CST) Ciencias del Sistema Tierra (CST) -- Conceptos básicosConceptos básicosUn poco de HistoriaUn poco de HistoriaEnfoque Enfoque sistémicosistémicoEjemplosEjemplosVínculo con las Ciencias del EspacioVínculo con las Ciencias del EspacioAspectos pedagógicosAspectos pedagógicos
Diagrama de Diagrama de BrethertonBretherton
Diagrama de Bretherton
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MONITOREO AMBIENTALMONITOREO AMBIENTALPrograma continuo de medición,Programa continuo de medición,
modelizaciónmodelización, análisis y síntesis, que , análisis y síntesis, que cuantifica y predice las condiciones cuantifica y predice las condiciones
ambientales e incorpora esta ambientales e incorpora esta información en la gestión ambientalinformación en la gestión ambiental
OBJETIVOS ESPECIFICOSOBJETIVOS ESPECIFICOS
Observación / MedidaObservación / MedidaInvestigaciónInvestigaciónModelizaciónModelización de procesosde procesosModelización predictivaModelización predictiva
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INFORMATIONMANAGEMENT
INTERPRETATION
DECISION
Ciencias de la Tierra y el EspacioCiencias de la Tierra y el Espacio
Enfoque / visiónEnfoque / visiónCiencias del Sistema Tierra (CST) Ciencias del Sistema Tierra (CST) -- Conceptos básicosConceptos básicosUn poco de HistoriaUn poco de HistoriaEnfoque Enfoque sistémicosistémicoEjemplosEjemplosVínculo con las Ciencias del EspacioVínculo con las Ciencias del EspacioAspectos pedagógicosAspectos pedagógicos
Las Ciencias del Espacio y el desarrollo de CST (1)Las Ciencias del Espacio y el desarrollo de CST (1)
La dinámica terrestre no puede ser entendida sin considerar La dinámica terrestre no puede ser entendida sin considerar los los forzantesforzantes externos a la Tierra, ya que la Tierra no es un externos a la Tierra, ya que la Tierra no es un sistema aislado.sistema aislado.
Ciclo de Ciclo de MilankovichMilankovich Ciclo de Ciclo de MilankovichMilankovich
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Ciclo de Ciclo de MilankovichMilankovich
Las Ciencias del Espacio y el desarrollo de CST (2)Las Ciencias del Espacio y el desarrollo de CST (2)
Desarrollo de las tecnologíasDesarrollo de las tecnologías observacionalesobservacionales de gran de gran escala escala -- TeledetecciónTeledetección
Ciencias de la Tierra y el EspacioCiencias de la Tierra y el Espacio
Enfoque / visiónEnfoque / visiónCiencias del Sistema Tierra (CST) Ciencias del Sistema Tierra (CST) -- Conceptos básicosConceptos básicosUn poco de HistoriaUn poco de HistoriaEnfoque Enfoque sistémicosistémicoEjemplosEjemplosVínculo con las Ciencias del EspacioVínculo con las Ciencias del EspacioAspectos pedagógicosAspectos pedagógicos
General Focus AreasGeneral Focus Areas
Comparative Comparative PlanetologyPlanetology: Establishing a : Establishing a Virtual Presence in the Solar SystemVirtual Presence in the Solar System
Studying the Universe with Space Studying the Universe with Space ObservatoriesObservatories
Search for Astronomical Origins in the Search for Astronomical Origins in the Invisible UniverseInvisible Universe
Astrobiology: Life in Extreme EnvironmentsAstrobiology: Life in Extreme Environments
Earth System Science OnlineEarth System Science OnlineSlater, T. et. al (2001). A Systemic Approach to Improving K-12 Astronomy Education Using the Internet, Journal of Computers in Mathematics and Science Teaching
Análisis vs. Síntesis? - Reduccionismo vs. Integración?
El mayor énfasis en los aspectos dinámicos no debe ir en detrimento del enfoque analítico, disciplinar y descriptivo.
El reduccionismo metodológico no es eliminado.
Coordinación de objetivos pedagógicos a escala disciplinar.
La integración requiere de un aprendizaje del método científico más allá de lo operativo.
Modalidad
Los desarrollos modulares están basados en la resolución de problemas (problem-based learning).
Es entonces necesario seleccionar los problemas en función de su potencial pedagógico.
En Enseñanza Secundaria, se deben priorizar los problemas que sean más accesibles a las condiciones locales y luego vincularlos a las escalas mayores.
Inundaciones/Sequías -> Régimen hidrológico -> Variabilidad Climática
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ModeloConstructivistade Aprendizaje
Basado enel aprendizajepor medio dela resolución deproblemas
Hipótesis,ideas1
Quénecesitamosconocer?
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Quésabemos?2
Quédebemoshacer?
4Definicióndel problema5
Recopilar, organizar,analizar, einterpretar lainformación
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Resultados7 Atmósfera
PROBLEMA
Biosfera
Litosfera Hidrosfera
Disminución de la capa de Ozono
Atmosfera
PROBLEMA
Biosfera
Litosfera Hidrosfera
ErupciónMonte Pinatubo
Atmosfera
PROBLEMA
Biosfera
Litosfera Hidrosfera
El agua potable
Qué nivel de integración
Los aspectos sociales y económicos son también integrados en el tratamiento de los temas.
Esta integración fuerza la búsqueda de un lenguaje común. Ej: que es un “modelo”?
El rol de la Enseñanza de la Historia de la Ciencia
La Historia permite posicionar al alumno en el marco conceptual previo al descubrimiento.
Sin embargo, una historia basada en una mera lista de eventos (“événementielle”) no es apropiada a estos fines.
La enseñanza de la Historia de las Ideas Científicas debe por tanto compartir la misma visión integradora.
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La utilización de Internet y el WWW
Permite una rápida difusión de los materiales pedagógicos.
Enseñanza asistida por Internet.
Enseñanza basada en Internet.
Sistema de consulta para los profesores.
Características de la enseñanza modular en CTE - CST
Los tópicos son muy diversos.
Los objetivos pedagógicos son diferentes en función de la etapa (primaria, secundaria, universidad).
No es posible un único punto de vista que satisfaga las diferentes necesidades.
Los ejemplos de problemas pueden ser de importancia local o global, pero debe mostrarse la relación entre ambas escalas.
Los materiales pedagógicos deben evolucionar y actualizarse.
Cooperative University-based Earth System Science Education (ESSE)http://www.usra.edu/esse
ASPECTOS PEDAGOGICOS (2)
Los desarrollos modulares están basados en la resolución de problemas (problem-based learning).
Es entonces necesario seleccionar los problemas en función de su potencial pedagógico.
ASPECTOS PEDAGOGICOS (3)
Los aspectos sociales y económicos deben ser incluídosen el análisis.
Por lo tanto, CST (Ciencia del Sistema Tierra) es un enfoque que contiene a la temática CTS (Ciencia, Tecnología y Sociedad).
Problema: barreras inter-disciplinas.
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Sitios útilesSitios útiles
Universities Space Research Association (USRA) -www.usra.edu
Cooperative University-based Earth System Science Education (ESSE) - www.usra.edu/esse
Earth System Science Education Alliance (ESSEA) -www.cet.edu/essea
Elementos iniciales para el desarrollo de la Elementos iniciales para el desarrollo de la enseñanza en CTEenseñanza en CTE
Desarrollo de recursos educativos (conceptos, habilidades)Desarrollo de recursos educativos (conceptos, habilidades)
Definición de problemas (locales/globales)Definición de problemas (locales/globales)
Cooperación Cooperación interinter--institucionalinstitucional
Sistema de consulta (WWW) para estudiantes y profesoresSistema de consulta (WWW) para estudiantes y profesores
Ciencia del Sistema Tierra(Earth System Science)
La metaLa meta: Obtener un entendimiento científico del Sistema : Obtener un entendimiento científico del Sistema Tierra a escala global, a través del conocimiento de cómo Tierra a escala global, a través del conocimiento de cómo sus partes componentes y sus interacciones han sus partes componentes y sus interacciones han evolucionado, cómo funcionan, y cómo se espera que evolucionado, cómo funcionan, y cómo se espera que contínuen contínuen evolucionando en todas las escalas temporales.evolucionando en todas las escalas temporales.
El desafíoEl desafío: Desarrollar la capacidad de predecir los : Desarrollar la capacidad de predecir los cambios que ocurrirán en las siguientes décadas cambios que ocurrirán en las siguientes décadas -- siglos, siglos, tanto en forma natural como en respuesta a las actividades tanto en forma natural como en respuesta a las actividades humanas. humanas.
... “La importancia de los acoplamientos entre la atmósfera, el océano, y la biosfera como forzantes de la variabilidad y los cambios en el sistema climático han motivado un enfoque
interdisciplinario, y resultado de hecho en una lenta reorganización de las estructuras intelectuales en las Ciencias de la Tierra, reduciendo las distinciones entre las ciencias atmosféricas,
oceánicas e hidrológicas, e incluyendo la ecología terrestre y marina como componentes de la Tierra y no como solamente
“Ciencias de la Vida”. Esta tendencia se ha acelerado en los últimos cuatro años y aparecen como las características dominantes en las
Ciencias de la Tierra para el futuro”
“Variability in the Earth Climate System: Decadal and longertimescales”. Reporte de la American Geophysical Union,
1991-1994.