Садржај
- Дефинисање и интегрисање научних дисциплина
- Интегрисање биологије и хемије
- Интегришући биологију и физику
- Интегришући биологију, хемију и физику
- Биологија, хемија или физика?
Многе средње школе предају биологију, хемију и физику као засебне часове. Одвојени часови могу сугерисати да предмети нису повезани, али то би била нетачна претпоставка. Интегрисане часове науке који све више повезују предмете биологије, хемије и физике.
Дефинисање и интегрисање научних дисциплина
Као што их Мерриам-Вебстер дефинира, биологија је проучавање живота, тачније "грана знања која се бави живим организмима и виталним процесима"; хемија се састоји од "науке која се бави саставом, структуром и својствима супстанци и трансформацијама кроз које пролазе"; а физика значи "наука која се бави материјом и енергијом и њиховим интеракцијама."
Интегрисање биологије и хемије
Однос хемије и биологије нуди много могућих веза и експеримената науке за студенте биологије. Читав живот зависи од хемијских процеса. Хемијски процес фотосинтезе, који користи енергију сунца за претварање воде и угљен-диоксида у глукозу (шећер), чини основу већине прехрамбених ланаца. Попут фотосинтезе, хемосинтеза складишти енергију кроз хемијске процесе и подупире ланце хране дуж отворених отворених мора, што сугерира могућности за најранији живот и живот на Земљи на другим планетима и месецима.
Биолуминесценце значи живу светлост. Хемијски процеси у различитим организмима, у распону од биљака до гљивица до животиња, укључујући динофлагелате, медузе и рибе рибе, стварају ово живо светло. Пребава и ћелијско дисање такође зависе од хемијских реакција унутар живих организама. Разумевање хемије производње нафте, засновано на распадању алги под топлотом и притиском, нуди једно решење за глобалну енергетску кризу стварањем нафте од алги, али потенцијално ствара још једну еколошку кризу сталном употребом претходно необновљивих фосилних горива.
Интегришући биологију и физику
Физика живих организама такође нуди могућности научних експеримената за студенте биологије на факултетима. Физика укључује студије механике, топлоте, светлости, електричне енергије и звука. Проучавања енергије коју живи организам користи, било да се ради о фотосинтези или ћелијском дисању, замагљују линију између биологије и физике. Студије биолуминесценце проучавају и енергију и светлост коју стварају организми, комбинујући физику и биологију. Електрицитет нервног система, механизми који покрећу хибернацију или естивацију, и осетљивост мрежњаче и бубне опне примењују принципе физике на механизме организама.
Студије сила које ломе кости пружају увид у биомеханичке дизајне за поправљање истих костију на унапред сломљену снагу и предлажу методе за исправљање животне средине или генетских недостатака или недостатака. Разумевање механике и структуралних захтева различитих зглобова тела већ је пружило информације потребне за дизајнирање замене зглобова колена, кукова и рамена.
Интегришући биологију, хемију и физику
Организми, било да су живи, мртви или изумрли, функционишу због њихових комбинираних биолошких, хемијских и физикалних елемената. Разумевања из ових дисциплина дају увид у еволутивне и структурне карактеристике организама. На пример, дрвеће стоји јер целулоза у њиховим ћелијским зидовима и вода која се чува у њиховим вакуолама пружају структуралну снагу да задрже биомасу дрвећа, укључујући лишће које воду и угљен диоксид претвара у енергију за подстицање хемијских процеса који ћелијама омогућавају да расту и размножавају се у нове ћелије. Разумевање структурне снаге костију и хемијских процеса метаболизма помаже научницима да разумеју и поново створе биологију изумрлих организама попут диносауруса и морских гмизаваца. Проучавање физике и хемије биолошких система везаних за Земљу сугерира постојање и структуре потенцијалних животних форми у ванземаљским условима.
Биологија, хемија или физика?
Многи факултети сада нуде интегрисане научне програме, а не изоловане студије из биологије, хемије или физике. Ови факултетски програми препознају међусобну повезаност научних дисциплина. Садашњи вртићи кроз средњошколске научне стандарде фокусирају се на интегрисану науку, са све већим нагласком на међусобно повезаној науци, технологији, инжењерству и математици (СТЕМ или, уз додатак уметности, СТЕАМ) образовања. Многи факултети, у распону од Принстонова интегрисаног научног наставног програма до одељења за хемију и биохемију Универзитета у Орегонсу до одељења за биологију на Харвеи Мудд колеџу, сада нуде курсеве и дипломе који се не ограничавају на једну традиционалну научну дисциплину.