Ciencias de la Tierra y el Espacio Introduccin

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Ciencias de la Tierra y el EspacioIntroducción

• Carlos M. Martinez
• Sección Oceanología
• Facultad de Ciencias, Iguá 4225
• Montevideo, Uruguay
• carmar_at_glaucus.fcien.edu.uy

Curso CTE - marzo 2006
2
Ciencias de la Tierra y el Espacio

• Enfoque / visión
• Ciencias del Sistema Tierra (CST) - Conceptos
  básicos
• Un poco de Historia
• Enfoque sistémico
• Ejemplos
• Vínculo con las Ciencias del Espacio
• Aspectos pedagógicos

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Ciencias de la Tierra y el Espacio (CTE) dos
puntos de vista complementarios

• A CTE es un conjunto de disciplinas integradas
  sobre una base de conocimientos y de metodología
  /s comunes
• B CTE es un enfoque de las Ciencias en base a
  una visión integradora de la Naturaleza gt Ciencia
  del Sistema Tierra (CST) (Earth System Science)

4
CONCEPTOS BASICOS Y DEFINICIONES - 1

• La Ciencia del Sistema Tierra (CST) ve a la
  Tierra como un sistema físico sinérgico
  constituído por fenómenos interrelacionados, y
  gobernado por procesos complejos que incluyen la
  litosfera, la atmósfera, la hidrósfera y la
  biosfera.
• Como consecuencia el concepto de ESFERA
  constituye un elemento básico.

5
CONCEPTOS BASICOS Y DEFINICIONES - 2

• Es fundamental el énfasis en las interacciones, y
  en consecuencia en los flujos de materia y
  energía, en un amplio rango de escalas espaciales
  y temporales.
• Consecuentemente, los problemas se plantean en
  términos de la TEORIA GENERAL DE SISTEMAS.

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CONCEPTOS BASICOS Y DEFINICIONES - 3

• Constituye un enfoque que permite plantear
  cuestiones disciplinarias e interdisciplinarias,
  incluyendo los aspectos sociales y económicos.
• Por lo tanto, la metodología de estudio parte de
  la definición de un PROBLEMA de carácter
  interdisciplinario.

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Ciencias de la Tierra y el Espacio

• Enfoque / visión
• Ciencias del Sistema Tierra (CST) - Conceptos
  básicos
• Un poco de Historia
• Enfoque sistémico
• Ejemplos
• Vínculo con las Ciencias del Espacio
• Aspectos pedagógicos

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Historia (1) - Una nueva visión (1969)
9
Historia (2) - Variabilidad y Cambio Climático
10
(No Transcript)
11
Historia (3)

• 1986 - Earth System Science - A Closer View.
  Report of the Earth System Science Committee NASA
  Advisory Council.
• 1992 - Agenda 21 Visión holística que reconoce
  las interrelaciones entre las dimensiones humana,
  ambiental y económica, a los efectos de lograr un
  desarrollo sustentable.
• 1994 - International Networks for Addressing
  Issues of Global Change, Sigma Xi.

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Cambio Global (Global Change)

• El Cambio Global concierne a la naturaleza y
  consecuencias de las perturbaciones antrópicas en
  el conjunto interactuante de sistemas físicos,
  químicos y biológicos, y sociales, que regulan el
  ambiente que soporta la vida humana e influencia
  la calidad de la vida sobre el planeta Tierra

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Ejemplo Cambio Global
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Ciencias de la Tierra y el Espacio

• Enfoque / visión
• Ciencias del Sistema Tierra (CST) - Conceptos
  básicos
• Un poco de Historia
• Enfoque sistémico
• Ejemplos
• Vínculo con las Ciencias del Espacio
• Aspectos pedagógicos

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ENFOQUE SISTEMICO - TEORIA GENERAL DE SISTEMAS
sistema
Propiedades / Leyes
Entrada/s
Salida/s

• Generalización de los conceptos científicos
• Jerarquización de las estructuras
• Interdisciplinariedad metodológica

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Ciencias de la Tierra y el Espacio

• Enfoque / visión
• Ciencias del Sistema Tierra (CST) - Conceptos
  básicos
• Un poco de Historia
• Enfoque sistémico
• Ejemplos
• Vínculo con las Ciencias del Espacio
• Aspectos pedagógicos

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Diagrama de Bretherton
18
Diagrama de Bretherton
19
(No Transcript)
20
(No Transcript)
21
MONITOREO AMBIENTAL

• Programa continuo de medición, modelización,
  análisis y síntesis, que cuantifica y predice las
  condiciones ambientales e incorpora esta
  información en la gestión ambiental

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OBJETIVOS ESPECIFICOS

• Observación / Medida
• Investigación
• Modelización de procesos
• Modelización predictiva

23
(No Transcript)
24
(No Transcript)
25
(No Transcript)
26
(No Transcript)
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Ciencias de la Tierra y el Espacio

• Enfoque / visión
• Ciencias del Sistema Tierra (CST) - Conceptos
  básicos
• Un poco de Historia
• Enfoque sistémico
• Ejemplos
• Vínculo con las Ciencias del Espacio
• Aspectos pedagógicos

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Las Ciencias del Espacio y el desarrollo de CST
(1)

• La dinámica terrestre no puede ser entendida sin
  considerar los forzantes externos a la Tierra, ya
  que la Tierra no es un sistema aislado.

29
Ciclo de Milankovich
30
Ciclo de Milankovich
31
Ciclo de Milankovich
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Las Ciencias del Espacio y el desarrollo de CST
(2)

• Desarrollo de las tecnologías observacionales de
  gran escala - Teledetección

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Ciencias de la Tierra y el Espacio

• Enfoque / visión
• Ciencias del Sistema Tierra (CST) - Conceptos
  básicos
• Un poco de Historia
• Enfoque sistémico
• Ejemplos
• Vínculo con las Ciencias del Espacio
• Aspectos pedagógicos

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General Focus Areas

• Comparative Planetology Establishing a Virtual
  Presence in the Solar System
• Studying the Universe with Space Observatories
• Search for Astronomical Origins in the Invisible
  Universe
• Astrobiology Life in Extreme Environments
• Earth 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
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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.

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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 -gt Régimen hidrológico -gt
Variabilidad Climática
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1
Hipótesis, ideas
7
Resultados
2
Qué sabemos?
Modelo Constructivista de Aprendizaje
6
Recopilar, organizar, analizar, e interpretar
la información
3
Qué necesitamos conocer?
Basado en el aprendizaje por medio de la
resolución de problemas
4
5
Qué debemos hacer?
Definición del problema
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PROBLEMA
Disminución de la capa de Ozono
Atmósfera
Biosfera
Litosfera
Hidrosfera
39
PROBLEMA
Erupción Monte Pinatubo
Atmosfera
Biosfera
Litosfera
Hidrosfera
40
PROBLEMA
El agua potable
Atmosfera
Biosfera
Litosfera
Hidrosfera
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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?

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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.

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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.

45
(No Transcript)
46
Cooperative University-based Earth System Science
Education (ESSE) http//www.usra.edu/esse
47
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.

48
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 barreras inter-disciplinas.

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Sitios 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

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Elementos iniciales para el desarrollo de la
enseñanza en CTE

• Desarrollo de recursos educativos (conceptos,
  habilidades)
• Definición de problemas (locales/globales)
• Cooperación inter-institucional
• Sistema de consulta (WWW) para estudiantes y
  profesores

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Ciencia del Sistema Tierra(Earth System Science)

• La meta Obtener un entendimiento científico del
  Sistema Tierra a escala global, a través del
  conocimiento de cómo sus partes componentes y sus
  interacciones han evolucionado, cómo funcionan, y
  cómo se espera que contínuen evolucionando en
  todas las escalas temporales.
• El desafío Desarrollar la capacidad de predecir
  los cambios que ocurrirán en las siguientes
  décadas - siglos, tanto en forma natural como en
  respuesta a las actividades humanas.

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... 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.