ciencias de la tierra y el espacio (cte) visión, enfoques y desafíos carlos m. martínez sección...
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Ciencias de la Tierra y el Espacio (CTE)
Visión, Enfoques y Desafíos
Carlos M. Martínez
Sección Oceanología
Facultad de Ciencias, Iguá 4225
Montevideo, Uruguay
Ciencias de la Tierra y el EspacioCiencias de la Tierra y el Espacio
Conceptos básicos y definiciones operativasConceptos básicos y definiciones operativas
Ciencias del Sistema Tierra (CST)Ciencias del Sistema Tierra (CST)
Enfoque sistémicoEnfoque sistémico
EjemplosEjemplos
Vínculo con las Ciencias del EspacioVínculo con las Ciencias del Espacio
Aspectos 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 una sobre una base de conocimientos y de una
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 misma visión integradora de la Naturalezauna misma visión integradora de la Naturaleza
CONCEPTOS BASICOS Y DEFINICIONES - 2CONCEPTOS BASICOS Y DEFINICIONES - 2
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 constituído por fenómenos sistema físico sinérgico constituído por fenómenos
interrelacionados, y gobernado por procesos complejos que interrelacionados, y gobernado por procesos complejos que
incluyen la litosfera, la atmósfera, la hidrósfera y la biosfera.incluyen la litosfera, la atmósfera, la hidrósfera y la biosfera.
Como consecuencia el concepto de Como consecuencia el concepto de ESFERAESFERA constituye un constituye un
elemento básico.elemento básico.
CONCEPTOS BASICOS Y DEFINICIONES - 3CONCEPTOS BASICOS Y DEFINICIONES - 3
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 consecuencia en los flujos de materia y energía, en
un amplio rango de escalas espaciales y temporales.un 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 Teoría General de SistemasTeoría General de Sistemas..
CONCEPTOS BASICOS Y DEFINICIONES - 4CONCEPTOS BASICOS Y DEFINICIONES - 4
Constituye un enfoque que permite plantear Constituye un enfoque que permite plantear
cuestiones disciplinarias e interdisciplinarias, cuestiones disciplinarias e interdisciplinarias,
incluyendo los aspectos sociales y económicos.incluyendo los 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 de carácter
interdisciplinario.interdisciplinario.
Historia (1) - Una nueva visión (1969)Historia (1) - Una nueva visión (1969)
Historia (1)Historia (1)
Historia (2) - Variabilidad y Cambio ClimáticoHistoria (2) - Variabilidad 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 - “Earth System Science - A Closer View”. 1986 - “Earth System Science - A Closer View”. Report of the Earth System Science Committee Report of the Earth System Science Committee NASA Advisory Council.NASA Advisory Council.
1992 - Agenda 21: Visión holística que reconoce las 1992 - Agenda 21: Visión holística que reconoce las interrelaciones entre las dimensiones humana, interrelaciones entre las dimensiones humana, ambiental y económica, a los efectos de lograr un ambiental y económica, a los efectos de lograr un desarrollo sustentable.desarrollo sustentable.
1994 - “International Networks for Addressing 1994 - “International Networks for Addressing Issues of Global Change”, Sigma Xi.Issues of Global Change”, 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 antrópicas en consecuencias de las perturbaciones antrópicas en el conjunto interactuante de sistemas físicos, el conjunto interactuante 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”
ENFOQUE SISTEMICO - TEORIA GENERAL DE ENFOQUE SISTEMICO - TEORIA GENERAL DE SISTEMASSISTEMAS
Generalización de los conceptos científicosGeneralización de los conceptos científicos
Jerarquización de las estructurasJerarquización de las estructuras
Interdisciplinariedad metodológicaInterdisciplinariedad metodológica
Propiedadesleyes
salidaentrada
sistema
Ejemplo: Cambio GlobalEjemplo: Cambio Global
Diagrama de BrethertonDiagrama de Bretherton
Diagrama de Bretherton
Las Ciencias del Espacio y el desarrollo de Las Ciencias del Espacio y el desarrollo de CST (1)CST (1)
La dinámica terrestre no puede ser entendida sin considerar los La dinámica terrestre no puede ser entendida sin considerar los forzantes externos a la Tierra, ya que la Tierra no es un sistema forzantes externos a la Tierra, ya que la Tierra no es un sistema aislado.aislado.
Las Ciencias del Espacio y el desarrollo de Las Ciencias del Espacio y el desarrollo de CST (2)CST (2)
Desarrollo de las tecnologías observacionales de gran Desarrollo de las tecnologías observacionales de gran escala - Teledetecciónescala - Teledetección
General Focus AreasGeneral Focus Areas Comparative Planetology: Establishing a Comparative Planetology: 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 Online
Slater, T. et. al (2001). A Systemic Approach to Improving K-12 Astronomy Education Using the Internet, Journal of Computers in Mathematics and Science Teaching (in press for summer, 2001)
ASPECTOS PEDAGOGICOS (1)
El mayor énfasis en los aspectos dinámicos no debe ir en detrimento del enfoque analítico, disciplinar y descriptivo.
En consecuencia, se requiere una coordinación de los objetivos pedagógicos, y las modalidades de enseñanza a escala disciplinar.
Problema: barreras inter-disciplinas.
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.
ModeloConstructivista de Aprendizaje
Basado enel aprendizajepor medio dela resolución deproblemas
Hipótesis,ideas1
Qué necesitamosconocer?
3
Quésabemos?2
Qué debemoshacer?
4Definicióndel problema5
Recopilar, organizar,analizar, einterpretar lainformación
6
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
ASPECTOS PEDAGOGICOS (3)
Los aspectos sociales y económicos deben ser incluídos en el análisis.
Por lo tanto, CST (Ciencia del Sistema Tierra) es un enfoque que contiene a la temática CTS (Ciencia, Tecnología y Sociedad).
Problema: más barreras inter-disciplinas.
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
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 “événementielle” no es apropiada a estos fines
La enseñanza de la Historia de las Ideas Científicas debe por tanto compartir la misma visión integradora
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
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 Elementos iniciales para el desarrollo de la enseñanza en CTEde la enseñanza en CTE
Desarrollo de recursos educativos (conceptos, Desarrollo de recursos educativos (conceptos, habilidades)habilidades)
Definición de problemas (locales/globales)Definición de problemas (locales/globales) Cooperación inter-institucionalCooperación inter-institucional Sistema de consulta (WWW) para estudiantes Sistema de consulta (WWW) para estudiantes
y profesoresy 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 evolucionando en todas las escalas temporales.contínuen evolucionando en todas las escalas temporales.
El desafíoEl desafío: Desarrollar la capacidad de predecir los cambios : Desarrollar la capacidad de predecir los cambios que ocurrirán en las siguientes décadas - siglos, tanto en que ocurrirán en las siguientes décadas - siglos, tanto en forma natural como en respuesta a las actividades humanas. forma natural como en respuesta a las actividades 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 longer timescales”. Reporte de la American
Geophysical Union, 1991-1994.