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많은 고등학교에서 생물학, 화학 및 물리학을 별도의 수업으로 가르칩니다. 별도의 수업은 과목이 관련이 없다고 제안 할 수도 있지만 이는 부정확 한 가정 일 것입니다. 생물학, 화학 및 물리학 과목을 연결하는 통합 과학 수업.
과학 분야 정의 및 통합
메리 암 웹스터 (Merriam-Webster)가 정의한 바와 같이, 생물학은 생명에 대한 연구,보다 구체적으로 "생체와 생명 과정을 다루는 지식의 한 분야"입니다. 화학은 "물질의 구성, 구조 및 특성과 물질의 변형을 다루는 과학"으로 구성됩니다. 물리학이란 "물질과 에너지, 상호 작용을 다루는 과학"을 의미합니다.
생물학과 화학 통합
화학과 생물학의 관계는 생물학의 대학생들에게 가능한 많은 연결과 과학 실험을 제공합니다. 모든 생명은 화학 공정에 달려 있습니다. 물과 이산화탄소를 포도당 (당)으로 변환하기 위해 태양 에너지를 사용하는 광합성의 화학 과정은 대부분의 먹이 사슬의 기초를 형성합니다. 광합성과 마찬가지로 화학 합성은 화학 공정을 통해 에너지를 저장하고 심해 통풍구를 따라 먹이 사슬을 뒷받침하여 지구의 다른 행성과 달에서 가장 빠른 생명과 생명의 가능성을 제시합니다.
생물 발광은 살아있는 빛을 의미합니다. dinoflagellates, 해파리 및 낚시꾼 물고기를 포함하여 식물에서 곰팡이에 이르기까지 다양한 유기체의 화학 과정 이이 살아있는 빛을 만듭니다. 소화와 세포 호흡은 또한 살아있는 유기체 내의 화학 반응에 달려 있습니다. 열과 압력 하에서 조류의 분해에 기초한 석유 생산의 화학에 대한 이해는 조류로부터 석유를 만들어 세계 에너지 위기에 대한 하나의 해결책을 제공하지만, 이전에는 재생 불가능한 화석 연료를 계속 사용함으로써 또 다른 환경 위기를 일으킬 수 있습니다.
생물학과 물리학 통합
살아있는 유기체의 물리학은 또한 생물학 대학생을위한 과학 실험 기회를 제공합니다. 물리학에는 역학, 열, 빛, 전기 및 소리에 대한 연구가 포함됩니다. 광합성이든 세포 호흡이든 생물체가 사용하는 에너지에 대한 연구는 생물학과 물리학 사이의 경계를 흐리게합니다. 생물 발광 연구는 물리와 생물학을 결합하여 유기체에 의해 생성 된 에너지와 빛을 모두 조사합니다. 신경계의 전기, 최대 절전 모드 또는 동기 부여를 유발하는 메커니즘 및 망막과 고막의 민감도는 물리학의 원리를 유기체의 메커니즘에 적용합니다.
뼈를 파괴하는 힘에 대한 연구는 같은 뼈를 파손 전 강도로 복구하기위한 생체 역학적 설계에 대한 통찰력을 제공하며 환경 적 또는 유전 적 결함 또는 결함을 교정하는 방법을 제안합니다. 다양한 신체 관절의 역학 및 구조 요구 사항을 이해하면 대체 무릎, 고관절 및 어깨 관절을 설계하는 데 필요한 정보가 이미 제공되었습니다.
생물학, 화학 및 물리 통합
살아있는 생물, 죽은 생물, 멸종 생물은 생물학적, 화학적, 물리적 요소가 결합되어 기능합니다. 이 분야의 이해는 유기체의 진화 및 구조적 특성에 대한 통찰력을 제공합니다. 예를 들어, 나무는 세포벽에있는 셀룰로오스와 액포에 저장된 물이 물과 이산화탄소를 에너지로 변환하여 세포가 새로운 세포를 형성하기 위해 성장하고 번식합니다. 뼈의 구조적 강도와 신진 대사의 화학적 과정을 이해하면 과학자들은 공룡과 해양 파충류와 같은 멸종 생물의 생물학을 이해하고 재창조하는 데 도움이됩니다. 지구에 결합 된 생물학적 시스템의 물리와 화학을 연구하면 외계 조건 하에서 잠재적 인 생물 형태의 존재와 구조가 제시됩니다.
생물학, 화학 또는 물리?
현재 많은 대학에서 생물학, 화학 또는 물리학에 대한 고립 된 연구보다는 통합 과학 프로그램을 제공합니다. 이 대학 프로그램은 과학 분야의 상호 연결성을 인정합니다. 고등학교 과학 표준을 통한 현재 유치원은 통합 과학에 중점을두고 있으며 상호 연결된 과학, 기술, 공학 및 수학 (STEM 또는 STEAM (예술 추가, STEAM) 교육) 교육에 중점을두고 있습니다. 프린스턴 통합 과학 커리큘럼부터 오레곤 대학교 화학 및 생화학학과 하비 머드 칼리지의 생물학학과에 이르기까지 많은 대학에서 현재 단일 과학 분야에만 국한되지 않는 과정과 학위를 제공하고 있습니다.