INTRODUCCION AL AREA DE CONOCIMIENTO CNEYT

INTRODUCCIÓN AL

AREA DE CONOCIMIENTO DE CIENCIAS NATURALES EXPERIMENTALES Y TECNOLGÍA

DR. JESUS AVILA SERNA

ÍNDICE

4. CONCEPTOS TRASNSVERSALES

1. DEFINICIÓN

2. MODELO DE 3 DIMENSIONES

5. PRÁCTICAS DE CIENCIA E INGENIERÍA

6. PROGRESIONES

3. CONCEPTOS CENTRALES

7. PROGRAMAS

DEFINICIÓN DEL AREA DE CONOCIMIENTO DE CNEYT

Es un área que remite a la actividad humana que estudia el mundo natural mediante la observación, la experimentación, la formulación y verificación de hipótesis, el planteamiento de preguntas y la búsqueda de respuestas, que progresivamente profundiza en la caracterización de los procesos y las dinámicas de los fenómenos naturales.

(DOF, 17/08/22)

Se integra por un conjunto de conocimientos y procesos para construirlos. Una forma en la que la ciencia se utiliza es a través de la ingeniería para el diseño de objetos, procesos, sistemas y tecnologías, así como su mantenimiento. La tecnología es cualquier modificación del mundo natural con el objetivo de satisfacer una necesidad humana.

(DOF, 17/08/22)

MODELO DE 3 DIMENSIONES

El aprendizaje tridimensional cambia el enfoque del aula de ciencias hacia entornos donde los estudiantes usan ideas centrales, cruzando conceptos con prácticas científicas para explorar, examinar y usar ideas científicas para explicar cómo y por qué ocurren los fenómenos o para diseñar soluciones a problemas.

CONCEPTOS CENTRALES

Las ideas centrales son las grandes ideas (los aspectos más importantes) de la ciencia. Proporcionan a los científicos y estudiantes los conceptos y los fundamentos para dar sentido a los fenómenos y/o diseñar soluciones a los problemas.

CONCEPTOS CENTRALES

CARACTERISTICAS

CONCEPTOS TRANSVERSALES

CT4 Sistemas

CT3 Medición

Causa y efecto

CT2

CT1 Patrones

Estabilidad y cambio

CT7

Flujos y ciclos de la materia y la energía

CT5

Estructura y Función

CT6

Prácticas de ciencia e ingeniería

Hacer preguntas y definir problemas

Desarrollar y usar modelos

Planificar y realizar investigaciones

Usar las matemáticas y el pensamiento computacional

Analizar e interpretar datos

Construir explicaciones y diseñar soluciones

Argumentar a partir de evidenciasas

Obtener, evaluar y comunicar información

PROGRESIONES DE APRENDIZAJE DEL AREA DEL CONOCIMIENTO DE CNEYT

• Son la ruta por la que las y los estudiantes avanzarán en la medida que dominen un concepto, proceso, práctica o habilidad.

• No confundirse con las metas de aprendizaje, pero sí contribuyen a su logro.

• Estas progresiones muestran las conexiones entre los temas y cómo se desarrolla la experiencia dentro de cada lección a lo largo de múltiples etapas de desarrollo, edades o grados.

• Recuperando el aprendizaje previo de las y los estudiantes, a fin de prepararlos para la adquisición de conceptos más desafiantes y cursos posteriores más sofisticados.

PROGRESIONES DE APRENDIZAJE DEL AREA DEL CONOCIMIENTO DE CNEYT

Conservación de la energía y sus interacciones con la materia

2o Semestre

Ecosistemas: interacciones, energía y dinámica

3er Semestre

La materia y sus interacciones

1er Semestre

Organismos: estructuras y procesos. Herencia y evolución biológica

6o Semestre

Reacciones químicas: conservación de la materia en la formación de nuevas sustancias

4o Semestre

La energía en los procesos de la vida diaria

5o Semestre

PROGRESIONES DE UAC EXCLUSIVAS DE DGB

Taller de Ciencias I

2o Semestre

Taller de Ciencias II

3er Semestre

Espacio y sociedad

4o Semestre

PROGRAMAS

Meta del concepto central

Progresión

Numero de progresión

Conceptos transversales

Metas de los conceptos transversales

Construir explicaciones y diseñar soluciones

Las y los estudiantes desarrollan progresivamente la habilidad de explicar los fenómenos basados en las evidencias recolectadas en su proceso de aprendizaje, las cuales son coherentes con las ideas y teorías de la ciencia. La resolución de problemas también debe ser una habilidad que evolucione hacia soluciones con base en la comprensión de sus causas

CARACTERISTICAS

• Tener amplia importancia en múltiples disciplinas de ciencias o ser un concepto organizador clave de una sola disciplina.

• Proporcionar una herramienta clave para comprender o investigar ideas más complejas y resolver problemas.

• Ser enseñable y aprendible en múltiples grados a niveles crecientes de profundidad y sofisticación.

• Relacionarse con los intereses y experiencias de vida de los estudiantes o estar conectados con inquietudes sociales o personales que requieran conocimientos científicos o tecnológicos.

Desarrollar y usar modelos

Para estimular la habilidad de predecir y mostrar relaciones entre variables, es necesario avanzar en el uso y desarrollo de modelos por parte de las y los estudiantes. Esta habilidad complementa la categoría de sistemas.

CONCEPTOS TRANSVERSALES

“A aquellos conceptos que proporcionan una guía para desarrollar explicaciones y preguntas que den sentido a los fenómenos observados. Juegan un papel muy importante en la aplicación de conceptos de una disciplina científica a otra, lo que promueve la transversalidad del conocimiento. Asimismo, son especialmente útiles para ayudar a las y los estudiantes a aplicar sus conocimientos previos cuando se encuentran con nuevos fenómenos, ya que se desarrollan con el tiempo para volverse más sofisticados y utilizables en diferentes contextos.”

(DOF, 17/08/22)

1. Relación entre energía y fuerzas. Cuando dos objetos interactúan, cada uno ejerce una fuerza sobre el otro que puede causar que la energía se transfiera hacia o desde el objeto.
2. El movimiento de un objeto está determinado por la suma de las fuerzas que actúan sobre él; si la fuerza total sobre el objeto no es cero, su estado de movimiento cambiará. Cuanto mayor sea la masa del objeto, mayor será la fuerza requerida para lograr el mismo cambio de estado de movimiento. Para cualquier objeto dado, una fuerza mayor provoca un cambio mayor en el estado de movimiento.
3. El momento lineal se define para un marco de referencia particular como la masa por la velocidad del objeto. En cualquier sistema, el momento lineal total siempre se conserva.
4. La segunda ley de Newton predice con precisión los cambios en el movimiento de los objetos macroscópicos.
5. Cuando dos objetos o sistemas interactúan, sus momentos lineales pueden cambiar. La suma de los momentos lineales de ambos sistemas es la misma antes y después de la interacción.
6. La radiación electromagnética se puede modelar como una onda de campos eléctricos y magnéticos cambiantes o como partículas llamadas fotones. Ambos modelos permiten explicar las interacciones de la radiación con la materia.
7. La ley de gravitación universal de Newton y la ley de Coulomb proporcionan los modelos matemáticos para describir y predecir los efectos de las fuerzas gravitatorias y electrostáticas entre objetos distantes.
8. La energía no se crea ni se destruye, solo se mueve entre un lugar y otro, así como entre objetos y/o campos, o entre sistemas.
9. Las fuerzas a distancia se explican por campos que se encuentran en el espacio y que pueden transferir energía a través del mismo. Los imanes o las corrientes eléctricas generan campos magnéticos; las cargas eléctricas o los campos magnéticos cambiantes producen campos eléctricos.
10. Las fuerzas eléctricas y magnéticas (electromagnéticas) pueden ser atractivas o repulsivas, y sus tamaños dependen de las magnitudes de las cargas, corrientes o fuerzas magnéticas involucradas y de las distancias entre los objetos que interactúan.
11. Cuando dos objetos que interactúan a través de un campo cambian de posición relativa, la energía almacenada ene le campo cambio.
12. “Energía eléctrica”, puede significar energía almacenada en una batería o energía transmitida por corrientes eléctricas.
13. La energía se puede transferir de un lugar a otro mediante, corrientes eléctricas, que luego se pueden usar para producir movimiento, sonido, luz o calor. Las corrientes pueden haberse producido al principio transformando la energía del movimiento en energía eléctrica.
14. Como resultado de reacciones químicas, la energía se transfiere de un sistema de moléculas en interacción a otro. La respiración celular es un proceso químico en el que se rompen los enlaces de las moléculas de oxígeno y se forman nuevos compuestos que pueden transportar energía a los músculos. La respiración celular también libera la energía necesaria para mantener la temperatura corporal a pesar de la continua transferencia de energía al entorno circundante.
15. Todos los procesos de la Tierra son el resultado del flujo de energía y el ciclo de la materia dentro y entre los sistemas del planeta. La energía del Sol es la principal fuente de la energía que sustenta las condiciones y procesos físicos, químicos y biológicos de la Tierra.
16. El movimiento de las placas tectónicas forma parte de los ciclos de convección del manto terrestre. Los movimientos del manto, y de las placas tectónicas, ocurren principalmente a través de la convección térmica que produce el movimiento de la materia debido al flujo de energía hacia el exterior, desde el interior de la Tierra y hacia el interior, por el movimiento gravitacional de los materiales más densos.

1. A través de la observación de su contexto, los y las estudiantes identificaran un fenómeno natural de su interés que involucre el flujo de energía en sistemas.
2. Las y los estudiantes formularán una pregunta de investigación que le permita delimitar el tema del proyecto que se realizará.
3. A partir de la pregunta de investigación, el estudiantado formula una hipótesis que permita dar una posible respuesta a la pregunta de investigación.
4. El estudiantado realiza un diseño experimental que le permita poner a prueba su hipótesis.
5. El estudiantado manipulará variables y recopilará los datos pertinentes para la posterior comprobación de su hipótesis.
6. El estudiantado analizará los datos recopilados contrastando lo observado, sus conocimientos previos y la información documental.
7. El estudiantado interpretará los resultados del análisis de datos, a partir la pregunta de investigación.
8. El estudiantado formulará conclusiones a partir del rechazo o validación de la hipótesis. Se discutirán las implicaciones de los hallazgos, así como su utilidad o valor práctico en el contexto.
9. La ciencia como un esfuerzo humano para el bienestar, parte 3.5.: El estudiantado comunicará sus resultados considerando que la esencia de la ciencia es la divulgación de los mismos, los cuales pueden ser obtenidos mediante el proceso de investigación. La comunicación o divulgación de la investigación científica puede acercar a las personas con la ciencia.

Estructura y función

La forma en que se forma un objeto o un ser vivo y su subestructura determinan muchas de sus propiedades y funciones. Proporciona un medio para analizar el funcionamiento de un sistema y para generar ideas en la resolución de problemas. La perspectiva de este concepto transversal de la estructura y función permite el desarrollo de habilidades de ingeniería en las prácticas, al identificar las interrelaciones entre las propiedades, la estructura y la función de los sistemas.

1. La materia es todo lo que ocupa un lugar en el espacio y tiene masa. Todas las sustancias están formadas por alguno o varios de los más de 100 elementos químicos, que se unen entre sí mediante diferentes tipos de enlaces.
2. Las moléculas están formadas por átomos, que pueden ser desde dos hasta miles. Las sustancias puras están constituidas por un solo tipo de átomo, molécula o iones. Una sustancia pura tiene propiedades físicas y químicas características y a través de ellas es posible identificarla.
3. Los gases y los líquidos están constituidos por átomos o moléculas que tienen libertad de movimiento.
4. En un gas las moléculas están muy separadas, exceptuando cuando colisionan. En un líquido las moléculas se encuentran en contacto unas con otras.
5. En un sólido, los átomos están estrechamente espaciados y vibran en su posición, pero no cambian de ubicación relativa.
6. El mundo natural es grande y complejo, por lo que para estudiarlo se definen partes pequeñas denominadas sistemas. Dentro de un sistema el número total de átomos no cambia en una reacción química y, por lo tanto, se conserva la masa.
7. Los sistemas pueden ser muy variados, por ejemplo, galaxias, máquinas, organismos o partículas fundamentales. Los sistemas se caracterizan por tener recursos, componentes, límites, flujos y retroalimentaciones, en estos siempre se conservan la energía y la materia.
8. La temperatura de un sistema es proporcional a la energía potencial por átomo o molécula o ion y la energía cinética interna promedio. La magnitud de esta relación depende del tipo de átomo o molécula o ion y de las interacciones entre las partículas del material.
9. Utilizando los modelos de la materia es posible comprender, describir y predecir los cambios de estado físico que suceden con las variaciones de temperatura o presión.
10. La estructura, propiedades, transformaciones de la materia y las fuerzas de contacto entre objetos materiales se explican a partir de la atracción y repulsión entre cargas eléctricas a escala atómica.
11. La energía térmica total de un sistema depende conjuntamente del número total de átomos en el sistema, el estado físico del material y el ambiente circundante. La temperatura está en función de la energía total de un sistema.
12. Para cambiar la temperatura de una muestra de materia en una cantidad determinada, es necesario transferir una cantidad de energía que depende de la naturaleza de la materia, el tamaño de la muestra y el entorno.
13. Los sistemas en la naturaleza evolucionan hacia estados más estables en los que la distribución de energía es más uniforme, por ejemplo, el agua fluye cuesta abajo, los objetos más calientes que el entorno que los rodea se enfrían y el efecto invernadero que contribuye al equilibrio térmico de la Tierra.
14. Algunas sustancias permiten el paso de la luz a través de ellos, otros únicamente un poco, porque en las sustancias los átomos de cada elemento emiten y absorben frecuencias características de luz, lo que permite identificar la presencia de un elemento, aún en cantidades microscópicas.
15. Reunir y dar sentido a la información para describir que los materiales sintéticos provienen de recursos naturales e impactan a la sociedad.
16. La ciencia como un esfuerzo humano para el bienestar, parte 1. Discusión de la aplicación de las ciencias naturales: la nanotecnología

1. La célula es la unidad estructural y funcional de todos los organismos vivos. Los organismos pueden estar formados por una sola célula (unicelular) o por millones de células diferentes (pluricelular) que realizan, en conjunto, sus funciones vitales.
2. Dentro de las células, existen estructuras especializadas que son responsables de funciones específicas. La membrana celular constituye la frontera que controla lo que entra y sale de la célula.
3. Los organismos multicelulares tienen una organización estructural jerárquica (célula, tejido, órgano, y sistema); en la que cada nivel de organización está formado por conjuntos de células que llevan a cabo funciones específicas.
4. Dentro de los organismos, durante la respiración celular, los alimentos se descomponen y reorganizan a través de una serie de reacciones químicas en presencia de oxígeno. Durante este proceso se sintetizan nuevas moléculas que contribuyen al crecimiento y se libera energía.
5. Por medio de reacciones químicas entre diferentes tipos de moléculas orgánicas, los sistemas de células especializadas dentro de los organismos permiten realizar las funciones esenciales para la vida.
6. Todas las células contienen información genética en forma de moléculas de ácidos nucleicos. Los genes son regiones del ADN que contienen la información necesaria para sintetizar proteínas.
7. Los organismos se reproducen, de forma sexual o asexual, y transfieren su información genética a su descendencia.
8. Los genes se encuentran en los cromosomas de las células. Cada gen distinto contiene la información para la producción de proteínas específicas, que a su vez afecta a los rasgos del individuo.
9. Cada cromosoma consta de una sola molécula de ADN muy larga, y cada gen en un cromosoma es un segmento particular de ese ADN. La información genética que determina las características de las especies se encuentra en el ADN.
10. La variabilidad entre individuos de la misma especie se debe a factores genéticos que resultan del subconjunto de cromosomas heredados.
11. Los individuos de una especie tienen genes similares, pero no idénticos. En la reproducción sexual, cada padre aporta la mitad de los cromosomas del individuo. La variabilidad de los rasgos entre los padres y su descendencia surgen del conjunto particular de cromosomas heredados.
12. Las similitudes y diferencias anatómicas entre organismos actuales y fósiles permiten reconstruir la historia evolutiva e inferir las líneas de descendencia evolutiva.
13. La información genética proporciona evidencia de la evolución. Las secuencias de ADN varían entre especies, pero existen similitudes que permiten inferir las líneas de descendencia entre organismos.
14. La evolución es una consecuencia de la relación entre cuatro factores: potencial reproductivo, variabilidad genética, interacciones intraespecíficas e interespecíficas, y selección natural.
15. La selección natural conduce a que ciertos rasgos en la población de una especie, que permiten con mayor éxito la reproducción y la supervivencia, se vuelvan predominantes y más comunes.
16. La adaptación por selección natural que actúa durante generaciones es un proceso importante por el cual las especies evolucionan con el tiempo en respuesta a cambios en las condiciones ambientales, esto ha contribuido considerablemente a la biodiversidad del planeta.

1. Las sustancias reaccionan químicamente de formas características. En un proceso químico, los átomos que componen las sustancias originales llamadas reactivos se reagrupan formando diferentes sustancias, denominadas productos, que se caracterizan por tener propiedades distintas a las de los reactivos.
2. Algunas reacciones químicas liberan energía, otras absorben energía.
3. Cada átomo tiene una subestructura con cargas eléctricas, que consiste en un núcleo con protones y neutrones, rodeado de electrones.
4. La tabla periódica ordena los elementos químicos horizontalmente por el número de protones en el núcleo del átomo y coloca aquellos con propiedades químicas similares en columnas. Los patrones repetitivos de esta tabla se asocian a los patrones de la configuración de electrones externos.
5. Los ejemplos de propiedades que son predecibles a partir de patrones incluyen la reactividad de los metales, los tipos de enlaces formados, la cantidad de enlaces formados y las reacciones con el oxígeno.
6. La atracción y repulsión entre cargas eléctricas a escala atómica explica la estructura, propiedades y transformaciones de la materia, así como las fuerzas de contacto entre los objetos materiales.
7. El hecho de que los átomos se conserven, aunado al conocimiento de las propiedades químicas de los elementos involucrados, puede usarse para describir y predecir reacciones químicas.
8. Una molécula estable tiene menos energía que el mismo conjunto de átomos cuando están separados, se debe proporcionar al menos esta energía para romper los enlaces de la molécula.
9. Es posible establecer relaciones proporcionales entre las masas de los átomos en los reactivos y los productos, y la traducción de estas relaciones a la escala macroscópica usando el concepto de mol como la conversión de la escala atómica a la escala macroscópica.
10. Un equilibrio dinámico ocurre cuando dos procesos reversibles suceden a la misma velocidad. Diversos procesos (como determinadas reacciones químicas) son reversibles y cuando están en un equilibrio dinámico, la reacción inversa ocurre a la misma velocidad.
11. Los procesos químicos, sus velocidades y si requieren energía o la liberan, pueden entenderse en términos de colisiones de átomos o moléculas y reordenamiento de átomos para formar distintas sustancias, con los consiguientes cambios en la suma de las energías de enlace de todas las moléculas y los cambios correspondientes en la energía cinética.
12. Si un sistema en equilibrio es perturbado, el sistema evoluciona para contrarrestar dicha perturbación, llegando a un nuevo estado de equilibrio.
13. Los procesos nucleares, incluida la fusión, la fisión y la desintegración radiactiva de núcleos inestables, implican la liberación o absorción de energía. El número total de neutrones más protones no cambia en ningún proceso nuclear.
14. La ciencia como un esfuerzo humano para el bienestar, parte 4. La química del aire ¿cómo mejorar lo que respiramos?

Hacer preguntas y definir problemas

Para desarrollar esta habilidad las y los estudiantes expresan sus ideas y experiencias previas, las cuales van progresando hasta formular, refinar y evaluar problemas usando modelos. Las prácticas deben ser consistentes con el modelo pedagógico y siempre dar oportunidad a la presentación de las ideas sobre qué piensan que va a suceder.

1. Dentro de las células de los organismos fotosintéticos hay estructuras responsables que facilitan que la energía del Sol sea capturada por las plantas durante el proceso y se forme la materia vegetal.
2. A través de las reacciones químicas involucradas en la respiración celular de plantas y animales, las moléculas de los alimentos se rompen y se libera energía útil para los seres vivos.
3. Durante la fotosíntesis el dióxido de carbono y el agua se combinan para formar moléculas orgánicas que contienen carbono y liberar oxígeno, estas reacciones requieren energía solar y producen azúcares.
4. La energía solar se distribuye en el planeta, las condiciones físicas del ambiente (temperatura y la precipitación) dan lugar a diferentes formas de vida.
5. Los biomas son las grandes regiones de vegetación a nivel mundial en función de la distribución de la energía en las distintas regiones de la Tierra.
6. Las redes tróficas tienen diferentes niveles y el uno de los primeros está formado por plantas y algas. En los flujos de materia y energía, que se presentan en los niveles de las redes tróficas, solo una pequeña fracción de la materia consumida en el nivel inferior se transfiere al nivel superior, para producir crecimiento y liberar energía durante la respiración celular. Dada esta ineficiencia, generalmente hay menos organismos en los niveles más altos de una cadena trófica.
7. La energía solar captada por las plantas fluye a través de la biomasa, al ser consumida por los herbívoros y los demás integrantes de la red trófica. En este proceso también no toda la energía de las plantas llega a los siguientes niveles.
8. En las redes tróficas disminuyen los niveles debido a que la cantidad de energía disponible que se transfiere al siguiente nivel es cada vez menor.
9. El grado en el que sucede la fotosíntesis varía conforme a la cantidad de energía solar, lo que origina diferencias en el crecimiento de las plantas (productividad). De la misma forma, en los ecosistemas y en sus comunidades también se presentan diferencias de productividad.
10. En cualquier ecosistema, los organismos y poblaciones con necesidades similares de alimentos, agua, oxígeno u otros recursos pueden competir entre sí, limitando su crecimiento y su reproducción.
11. En los ecosistemas y comunidades la estabilidad y madurez varía, lo cual origina diferentes productividades. Los ecosistemas inestables e inmaduros son más vulnerables a perturbaciones y esto afecta su productividad.
12. Las sustancias presentes en los organismos vivos intervienen en las redes tróficas, en ellas se combinan y recombinan de diferentes formas y fluyen entre los organismos, la atmósfera y el suelo. En cada nivel de la cadena trófica, la materia y la energía se conservan. Por ejemplo, en una etapa del ciclo del carbono sucede la fotosíntesis y la respiración celular, en ella se dan procesos químicos, físicos y biológicos, en los que se intercambia el carbono entre la biosfera, la atmósfera y los océanos.
13. Los servicios ecosistémicos o ambientales son aquellos que la naturaleza o los procesos ecológicos proveen a los seres vivos y al planeta y son considerados el motor del medio ambiente.
14. La ciencia como un esfuerzo humano para el bienestar, parte 3. Discusión de la aplicación de las ciencias naturales: Desequilibrio ecológico.

Medición

Al considerar los fenómenos, es fundamental reconocer lo que es relevante en diferentes medidas de tamaño, tiempo y energía, y reconocer cómo los cambios en la escala, proporción o cantidad afectan la estructura o el rendimiento de un sistema. Es un instrumento analítico que ayuda a comprender diversos fenómenos y permite generar explicaciones más detalladas del mundo natural. Este concepto transversal amplia la comprensión y capacidad de predicción de los fenómenos y proporciona una visión más cuantitativa de los sistemas observados en las prácticas de ciencia e ingeniería.

Analizar e interpretar datos

Crear experiencias de aprendizaje que promueva entre las y los estudiante utilizar conjuntos de datos generados a través de modelos, o bien, obtenerlos de bases de datos relacionadas con los fenómenos de estudio. Avanzar gradualmente al análisis estadístico de los datos para obtener resultados más detallados.

Argumentar a partir de evidencias

Para desarrollar el razonamiento científico y discutir explicaciones sobre el mundo natural, las y los estudiantes deben contar con espacios donde puedan argumentar a partir de evidencias apropiadas, las cuales pueden provenir de las actividades realizadas y conocimientos adquiridos en el aula, o bien, de eventos científicos históricos o actuales.

PRÁCTICAS DE CIENCIA E INGENIERÍA

Son la forma en que construimos, probamos, refinamos y usamos el conocimiento para investigar preguntas o resolver problemas. Permite a los estudiantes dar sentido a los fenómenos y hechos del mundo natural participando en las prácticas de ciencia e ingeniería. Conjuntamente, las prácticas y los conceptos transversales brindan una perspectiva unificadora de las diversas disciplinas. Las y los estudiantes reconocen los puntos que las disciplinas científicas tienen en común y desarrollan un lenguaje universal dentro de la educación en ciencias.

(DOF, 17/08/22)

Causa y efecto

Los eventos tienen causas, a veces simples, a veces multifacéticas. Una actividad principal de la ciencia es investigar y explicar las relaciones causales y los mecanismos por los cuales están mediadas. Dichos mecanismos pueden luego probarse en contextos dados y usarse para predecir y explicar eventos en nuevos contextos. Este concepto proporciona las herramientas para realizar predicciones y está centrado en responder a la pregunta de por qué suceden las cosas.

Patrones

Los patrones son formas, estructuras y organizaciones que aparecen con regularidad en la naturaleza, se repiten en el espacio y/o en el tiempo (periodicidad). Los patrones observados de formas y eventos guían la organización y clasificación, y generan preguntas sobre las relaciones y los factores que influyen en ellas. El papel que juegan los patrones como un concepto transversal es que funciona como vínculo entre las observaciones de los fenómenos y las explicaciones.

Flujos y ciclos de la materia y la energía

El seguimiento de los flujos de energía y materia, fuera y dentro de los sistemas, ayuda a comprender las posibilidades y limitaciones de los sistemas. Las leyes de conservación, que separan la conservación de la energía de la conservación de la materia, se aplican con gran precisión a los fenómenos que implican cambios físicos y químicos desde la escala atómico-molecular hasta la macroscópica. Estas leyes proporcionan una base para evaluar la viabilidad de las ideas y son tan poderosas que son utilizadas por todas las disciplinas científicas para predecir y explicar cómo suceden los fenómenos en el mundo natural.

LOS 6 CONCEPTOS CENTRALES DEL AREA DE CONOCIMIENTO DE CNEYT

1. La materia y sus interacciones.
2. Conservación de la energía y sus interacciones con la materia.
3. Ecosistemas: interacciones, energía y dinámica.
4. Reacciones químicas: conservación de la materia en la formación de nuevas sustancias.
5. La energía en los procesos de la vida diaria.
6. Organismos: estructuras y procesos. Herencia y evolución biológica.

1. La energía puede ser transferida de un objeto en movimiento a otro objeto cuando colisionan. La energía está presente cuando hay objetos en movimiento, hay sonido, hay luz o hay calor.
2. La energía tiene diferentes manifestaciones (por ejemplo, energía en campos electromagnéticos, energía térmica, energía de movimiento).
3. La energía se puede transferir de distintas formas y entre objetos o sistemas, así como al interior de ellos.
4. Cuando la energía fluye es posible detectar la transferencia de energía a través de un objeto o sistema.
5. El cambio de estado y/o el movimiento de la materia en un sistema es promovido por la transferencia de energía.
6. La temperatura de un sistema se da en función de la energía cinética promedio y a la energía potencial por partícula. La relación depende del tipo de átomo o molécula del material y sus interacciones.
7. La energía requerida para cambiar la temperatura de un objeto está en función de su tamaño y naturaleza, así como del medio.
8. La energía se transfiere de sistemas u objetos más calientes a otros más fríos.
9. La energía no puede ser creada o destruida, pero puede ser transportada de un lugar a otro y transferida entre sistemas.
10. La energía no se puede destruir, sin embargo, se puede convertir en otras formas de menor utilidad (por ejemplo, cuando hay pérdidas por calor).
11. El funcionamiento de los sistemas depende de su disponibilidad de energía.
12. En los sistemas cerrados las cantidades totales de materia y energía se conservan.
13. Los cambios de energía y materia en un sistema se pueden rastrear a través de sus flujos hacía, desde y dentro del mismo.
14. Emplear el principio de conservación en el que la energía no se crea ni se destruye, significa que el cambio total de energía en cualquier sistema es siempre igual al total de energía transferida dentro o fuera del sistema.
15. A través del concepto de conservación de la energía es posible describir y predecir el comportamiento de un sistema.
16. La ciencia como un esfuerzo humano para el bienestar, parte 2. Discusión de la aplicación de las ciencias naturales: sobre la generación de energía eléctrica.

CONCEPTOS CENTRALES

“A aquellos conceptos que tienen una gran importancia en múltiples disciplinas científicas o en la ingeniería, que son críticos para comprender o investigar ideas más complejas, que se relacionan con los intereses de las y los estudiantes que requieren conocimientos científicos o tecnológicos, y que se pueden enseñar y aprender de forma progresiva en cuanto a su profundidad y sofisticación. Son conceptos suficientemente amplios como para mantener un aprendizaje continuo durante años.”

(DOF, 17/08/22)

Planificar y realizar investigaciones

Las y los estudiantes desarrollan la habilidad de buscar información que sirva de evidencia y probar modelos en la realización de investigaciones planificadas.

Estabilidad y cambio

Tanto para sistemas naturales como construidos, las condiciones de estabilidad y los determinantes de las tasas de cambio o evolución de un sistema son elementos críticos de estudio. Este permite a las y los estudiantes comprender la naturaleza de los fenómenos al describir los factores que producen cambios en él. Las y los estudiantes utilizan este concepto transversal para describir las interacciones dentro y entre sistemas y para respaldar explicaciones basadas en la evidencia.

Obtener, evaluar y comunicar información

Las y los estudiantes deben desarrollar la habilidad de evaluar la información y su confiabilidad. Esta capacidad se impulsa al proponer actividades que planteen a las y los estudiantes recurrir a diferentes fuentes de información y compararlas con lo que aprenden en el salón de clases.

1. La materia y la energía no se crean ni se destruyen, manifestando transformaciones que podemos percibir en nuestra vida cotidiana. Se puede comprobar experimentalmente que la masa de un sistema cerrado o aislado permanece constante antes y después de un fenómeno.
2. La materia tiene niveles de organización y se encuentra estructurada con partículas subatómicas (protón, electrón y neutrón), átomos y moléculas, los cuales pueden encontrarse formando sustancias puras o mezclas. Esta estructura determina las propiedades extensivas e intensivas de la materia, así como sus estados de agregación, lo cual se puede comprobar mediante diferentes experiencias activas (modelos, experimentos, simuladores).
3. Los átomos se unen para formar compuestos mediante interacciones denominadas enlaces químicos, los cuales pueden ser iónicos, covalentes y metálicos. El tipo de enlace determina una relación causal y funcional con las propiedades de la materia las cuales, pueden ser observadas a través de simuladores y comprobadas experimentalmente.
4. La temperatura y la presión son factores que influyen en la estructura de la materia y los cambios de energía, presentes en la naturaleza y cuando estos se ven modificados de forma experimental o arbitraria, manifiestan transformaciones. Esto se puede demostrar a través de una actividad experimental donde se observen las transformaciones en un sistema determinado.
5. En la naturaleza se manifiestan los estados de agregación de la materia: sólido, líquido, gaseoso y plasma, al igual que sus cambios de estado: evaporación, fusión, solidificación, sublimación, entre otros. Estos cambios se pueden evidenciar de forma experimental, o por el uso de recursos didácticos como simuladores.
6. El ciclo hidrológico es el proceso de circulación del agua en la Tierra. Se trata de un ciclo biogeoquímico en el que se presentan los cambios de agregación de la materia y que pueden ser observadas en actividades vivenciales, experimentales y/o a través de simuladores.
7. La energía no se crea ni se destruye solo se transforma, es capaz de modificar a la materia e influir en un sistema de diferentes maneras; puede transferirse por conducción, convección y radiación, lo cual puede comprobarse mediante el desarrollo y uso de modelos, actividades experimentales y/o uso de simuladores.
8. Los sistemas termodinámicos son una parte del universo que se aísla para su estudio, por lo que se puede llevar al campo experimental mediante prototipos, con los cuales, puede comprobarse la ley de la conservación de la materia y la energía relacionando variables de masa, calor específico y equilibrio térmico.
9. Los polímeros son macromoléculas sintetizadas a partir de unidades estructurales llamadas monómeros los cuales se agrupan entre sí mediante catalizadores. Estos polímeros pueden convertirse en productos contaminantes y provocar efectos adversos a la salud y al ambiente, de ahí la importancia de promover experiencias activas para favorecer la solución a las problemáticas ambientales.
10. Los productos biodegradables están compuestos por sustancias que pueden descomponerse por medios biológicos sin generar efectos negativos al ambiente. Es importante promover la elaboración de estos productos a partir de sustancias naturales presentes en la vida cotidiana mediante experiencias activas que favorezcan la preservación del ecosistema.

Usar las matemáticas y el pensamiento computacional

Promover entre las y los estudiantes el análisis y la representación de los datos de un modelo matemático y eventualmente diseñar modelos computacionales simples.

Sistemas

La definición del sistema en estudio, especificando sus límites y haciendo explícito un modelo de ese sistema, proporciona herramientas para comprender y probar ideas que son aplicables en toda la ciencia y la ingeniería. Este concepto transversal integra un enfoque que ayuda a las y los estudiantes a comprender qué pasa en un fenómeno determinado a partir del análisis de un sistema (o modelo) rastreando lo que entra, lo que sucede dentro y lo que sale de éste. La mayoría de los fenómenos examinados en las ciencias naturales son sistemas.