Ciencias de la Tierra y el Espacio
(CTE)
Visión, Enfoques y Desafíos
Carlos M. Martínez
Sección Oceanología
Facultad de Ciencias, Iguá 4225
Montevideo, Uruguay
[email protected]
Ciencias de la Tierra y el Espacio

Conceptos básicos y definiciones operativas

Ciencias del Sistema Tierra (CST)

Enfoque sistémico

Ejemplos

Vínculo con las Ciencias del Espacio

Aspectos pedagógicos
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 una
metodología /s comunes

B: CTE es un enfoque de las Ciencias en base a
una misma visión integradora de la Naturaleza
CONCEPTOS BASICOS Y DEFINICIONES - 2


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.
CONCEPTOS BASICOS Y DEFINICIONES - 3


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 Teoría General de Sistemas.
CONCEPTOS BASICOS Y DEFINICIONES - 4


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.
Historia (1) - Una nueva visión (1969)
Historia (1)
Historia (2) - Variabilidad y Cambio Climático
Global Surface Temperatures
1880-2000
0.5
0.4
Warming
0.3
0.2
0.1
°C
0.0
-0.1
-0.2
-0.3
Cooling
-0.4
1975
-0.5
1880
1900
1920
1940
1960
1980
2000
James Hansen, NASA/GISS
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.
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”
ENFOQUE SISTEMICO - TEORIA GENERAL DE SISTEMAS
sistema
entrada
Propiedades
leyes
salida

Generalización de los conceptos científicos

Jerarquización de las estructuras

Interdisciplinariedad metodológica
Ejemplo: Cambio Global
Diagrama de Bretherton
Diagrama de Bretherton
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.
Las Ciencias del Espacio y el desarrollo de CST
(2)

Desarrollo de las tecnologías observacionales de gran
escala - Teledetección
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 (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.
1
Modelo
Constructivista
de Aprendizaje
Basado en
el aprendizaje
por medio de
la resolución de
problemas
7
6
Hipótesis,
ideas
Resultados
2
Recopilar, organizar,
analizar, e
interpretar la
información
5
Definición
del problema
Qué
sabemos?
3
4
Qué
necesitamos
conocer?
Qué
debemos
hacer?
PROBLEMA
Disminución de la capa de Ozono
Atmósfera
Biosfera
Litosfera
Hidrosfera
PROBLEMA
Erupción
Monte Pinatubo
Atmosfera
Biosfera
Litosfera
Hidrosfera
PROBLEMA
El agua potable
Atmosfera
Biosfera
Litosfera
Hidrosfera
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 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 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
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.
... “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.
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DINAMICA Y PRODUCCION PRIMARIA DEL FRENTE …