¿Qué son las ideas centrales disciplinares? | NGSS

Los NGSS o Estándares de Ciencias de la Próxima Generación se enfocan en desarrollar los hábitos y habilidades que los científicos e ingenieros usan en su vida diaria, fomentando el cuestionamiento, la investigación y la elaboración de conclusiones basadas en evidencias. Están formulados para ayudar a los alumnos a aprender cómo pensar, más que decirles qué pensar, mientras los docentes guían a los alumnos a generar sus propias conclusiones a través de pruebas y razonamiento. Mediante los NGSS, estamos preparando a las futuras generaciones a ser independientes, responsables y proactivas ante los retos actuales del mundo.

Las ideas centraless disciplinares, o DCIs (del inglés Disciplinary Core Ideas), son una de las tres dimensiones que forman los Estándares de Ciencias de la Próxima Generación (NGSS). Las DCIs son componentes clave de la educación de ciencias e incluyen ideas que son importantes a través de una o múltiples disciplinas de ingeniería. De forma sencilla, son grandes ideas que los alumnos necesitan conocer para ser capaces de entender el mundo a su alrededor. Las DCIs forman un marco conceptual a través del cual los alumnos pueden entender las disciplinas científicas. (1)

La NSTA enumera cuatro criterios de los cuales un DCI debe cumplir por lo menos dos, pero idealmente cuatro: 

  • Tener una amplia importancia a través de múltiple ciencias o disciplinas de ingeniería o ser un concepto clave de una sola disciplina.
  • Brindar una herramienta clave para comprender o investigar más ideas complejas y resolver problemas.
  • Relacionar a los intereses y vida de los alumnos o estar conectado con intereses sociales o personales que requieren conocimiento científico o tecnológico.
  • Poder enseñarlo o aprenderlo a través de múltiples grados en mayores niveles de profundidad y sofisticación (2)

Las DCIs están divididas entre cuatro campos: Ciencias de la vida, ciencias de la Tierra y el espacio, ciencias físicas, ingeniería, tecnología y la aplicación de ciencias. A través de estos cuatro campos hay diferentes grupos de ideas que generan complejidad a través del proceso de los alumnos en sus años escolares:

Ciencias de la vida

  • LS1: De moléculas a organismos: estructuras y procesos.
  • LS2: Ecosistemas: Interacciones, energía, y dinámicas.
  • LS3: Herencia: Heredad y variación de rasgos.
  • LS4: Evolución Biológica: Unidad y diversidad.

Ciencias de la Tierra y el espacio

  • ESS1: El lugar de la Tierra en el universo.
  • ESS2: Sistemas terrestres.
  • ESS3: Actividad humana y de la Tierra.

Ciencias físicas

  • PS1: La materia y sus interacciones.
  • PS2: Movimiento y estabilidad: Fuerzas e Interacciones
  • PS3: Energía
  • PS4: Ondas y sus aplicaciones en tecnologías para transferencia de información

Ingeniería, Tecnología y la aplicación de ciencias

  • ETS1: Diseño de ingeniería

Los DCIs no sólo generan complejidad en si mismas, sino que también extienden la complejidad sobre ellos en conjunto a lo largo del trayecto de la educación de ciencias del alumno, permitiendo a los alumnos formar una comprensión más profunda del mundo y comprender los fenómenos. Las DCIs están entrelazadas con las SEPs y los CCCs, ofreciendo oportunidades a los alumnos de aplicar estas prácticas y conceptos a diferentes ideas de base.

¿Cómo nos aseguramos de cubrir los DCIs? 

Twig Science es un programa basado en fenómenos para edades de Preescolar a Secundaria creado específicamente para asegurar que todos los alumnos tienen un entendimiento interno de los conceptos transversales, las prácticas de ciencia e ingeniería y las ideas centrales interdisciplinares. En Twig Science, los alumnos descubren docenas de diferentes roles STEM a la vez que se vuelven más creativos en resolver problemas, entendiendo la ciencia de fenómenos del mundo real.

Aprende más sobre Twig Science.

  1. https://www.nsta.org/blog/whats-so-special-about-disciplinary-core-ideas-part-1
  2. ttps://ngss.nsta.org/DisciplinaryCoreIdeasTop.aspx

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¿Qué son los conceptos transversales? | NGSS

Los NGSS o Estándares de Ciencias de la Próxima Generación se enfocan en desarrollar los hábitos y habilidades que los científicos e ingenieros usan en su vida diaria, fomentando el cuestionamiento, la investigación y la elaboración de conclusiones basadas en evidencias. Están formulados para ayudar a los alumnos a aprender cómo pensar, más que decirles qué pensar, mientras los docentes guían a los alumnos a generar sus propias conclusiones a través de pruebas y razonamiento. Mediante los NGSS, estamos preparando a las futuras generaciones a ser independientes, responsables y proactivas ante los retos actuales del mundo.

Los conceptos transversales, o CCCs, son una de las tres dimensiones de los NGSS. Son temas que aparecen una y otra vez a través de temas STEM. En los NRC’s “A Framework for K–12 Science Education,” los CCCs son definidos como “conceptos que hacen de puente entre los límites de disciplinas básicas, teniendo un valor explicativo a través de mucha de la ciencia y la ingeniería. Estos conceptos ayudan a proveer a los alumnos con un marco organizativo para conectar conocimientos de varias disciplinas en una visión coherente y científica.” (1)

Aunque puede que se vean ligeramente abstractos, los CCCs son cruciales para construir conocimientos de contenido y una comprensión de los procesos científicos. Mientras los alumnos progresan en su educación científica, estos conceptos aparecerán en múltiples disciplinas, una y otra vez, volviéndose cada vez más familiares. Funcionan como referentes a los que los alumnos vuelven mientras descubren nuevos fenómenos y entienden el sentido del mundo. (2)

Estos son los siete CCCs definidos en el NRC Framework y los NGSS: 

1. Patrones

Los patrones aparecen una y otra vez en la naturaleza y la ciencia, como en la simetría de las flores, el ciclo lunar, las estaciones y la estructura del ADN. Ser capaz de reconocer los patrones es importante para muchas tareas científicas, como la clasificación o analizar e interpretar datos. Los alumnos necesitas ser capaces no sólo de reconocer patrones, pero también hacer preguntas sobre por qué y cómo se dan los patrones . 

2. Causa y efecto: Mecanismo y explicación

Causa y efecto puede ser visto como el siguiente paso después de identificar patrones. Esta CCC trae consigo el descubrimiento de la causa subyacente de fenómenos, comprender conexiones y causas, y, finalmente averiguar por qué un suceso lleva a otro. Este concepto también ayudará a los alumnos cuando planifiquen y lleven a cabo investigaciones, o diseñen y testen soluciones.

3. Escala, proporción y cantidad

Una gran parte de investigar fenómenos implica compararlos usando escalas relativas (ej: más grande y más pequeño, más rápido y más lento) y describirlos usando unidades de, por ejemplo, peso, tiempo, temperatura, y volumen. Muchos de los fenómenos que los alumnos estudian están a una escala muy grande o muy pequeña para observarlas, y los modelos pueden ser usados para comprenderlos, como comparar los planetas del sistema solar a frutas de diferentes tamaños.  

4. Sistemas y modelos de sistemas

Para volver el mundo más fácil de investigar, los científicos suelen estudiar pequeñas unidades de investigaciones o “sistemas.” Un sistema contiene objetos que están relacionados y forman una unidad. Esto puede ser tan grande como una galaxia completa y tan pequeño como el sistema circulatorio humano. O incluso más pequeño como una sola molécula. Los modelos de sistemas son herramientas útiles para estudiar cómo un sistema se comporta y cómo interactúa con otros sistemas.

5. Energía y materia: Flujos, ciclos, y conservación

Añadiendo al concepto anterior, este enfatiza que la energía y la materia fluyen dentro y fuera de cualquier sistema. Por ejemplo, la luz del sol (energía) y el agua (materia) en una planta que necesita crecer, o incluso el flujo del agua en la atmósfera de la Tierra. Ser capaz de observar y desarrollar modelos de estos flujos y ciclos es importante en muchas áreas de la ciencia y la ingeniería.

6. Estructura y función

Este concepto se refiere a las formas, las relaciones, y las propiedades de materiales en sistemas naturales y humanos. En ingeniería, por ejemplo, comprender la estructura y función de diferentes materiales puede ayudar al ingeniero a crear un diseño más efectivo y exitoso.

7. Estabilidad y cambio

El último CCC tiene que ver con la comprensión de cómo el cambio ocurre en cualquier sistema y cómo podemos usar la tecnología para controlar este. También se enfoca en comprender conceptos como equilibrio dinámico, donde la estabilidad percibida de un sistema depende de un cambio constante. Por ejemplo: el flujo del agua a través de una presa que siempre tiene el mismo nivel del agua. También se enfoca en cambios de ciclo. Por ejemplo: la órbita constante de la luna alrededor de la Tierra afecta a las mareas.

Cada uno de estos conceptos transversales contiene una amplia variedad de ejemplos y aplicaciones para que los alumnos trabajen durante sus años escolares.

¿Cómo nos aseguramos de cubrir los CCCs? 

Para asegurar de cumplir las tres dimensiones de los NGSS, necesitas el apoyo de un programa NGSS que cubra de manera efectiva y completa dichos estándares. Twig Science es un programa de ciencias basado en fenómenos para edades de Preescolar a Secundaria creado específicamente para asegurar que todos los alumnos tienen un entendimiento interno de los conceptos transversales, las prácticas de ciencia e ingeniería y las ideas centrales interdisciplinares. En Twig Science, los alumnos descubren docenas de diferentes roles STEM a la vez que se vuelven más creativos en resolver problemas, entendiendo la ciencia de fenómenos del mundo real.

  1. https://www.nap.edu/catalog/13165/a-framework-for-k-12-science-education-practices-crosscutting-concepts
  2. Ibid.

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La importancia de los NGSS

¿Por qué es importante un buen sistema educativo STEM?

En una sociedad que evoluciona a pasos agigantados, las carreras STEM generan cada vez más demanda. Estos trabajos son cruciales para el desarrollo y la innovación, tanto si es desarrollando nuevas medicinas o buscando soluciones para enfrentar el cambio climático. Como resultado, si estamos preparando a los alumnos para liderar la economía global y perseguir las oportunidades laborales de todo tipo, tenemos que equiparles con una educación de calidad desde Preescolar hasta Secundaria.

¿Cómo ha cambiado la enseñanza de ciencias en los últimos años?

A lo largo de la última década, la educación en ciencias a nivel internacional ha experimentado una transformación. Por ejemplo, antes de la introducción de los NGSS en los 2010s, las escuelas estadounidenses seguían los llamados National Science Education Standards del National Research Council (NRC) y los Benchmarks for Science Literacy de la American Association for the Advancement of Science (AAAS) para la enseñanza de ciencias en la escuela. 

Ambos marcos fueron formulados a comienzos de los 1990s y rápidamente quedaron obsoletos. Los alumnos estaban aprendiendo teoría sin aprender los principios subyacentes que hacen que la teoría funcione. Y es que para tener éxito en campos STEM y otras carreras modernas, las nuevas generaciones necesitan aprender habilidades importantes del siglo 21 como la investigación, la comunicación y el pensamiento crítico basado en evidencias.

¿Cómo se desarrollaron los Next Generation Science Standards (Estándares de Ciencias de la Próxima Generación? ¿Qué les hace diferentes de los estándares anteriores?

Para reflejar las nuevas demandas de un mundo que cambia rápidamente, el National Research Council reveló el informe “A Framework for K–12 Science Education” en 2011. Este marco detalla lo que los alumnos de Preescolar a Secundaria deberían de aprender en ciencias, con un enfoque en habilidades científicas y métodos junto con la comprensión de procesos científicos.

El marco formó entonces las bases del desarrollo de los Next Generation Science Standards (NGSS). Un consorcio de 26 estados junto a NRC, AAAS, la National Science Teachers Association (NSTA), y la organización sin ánimo de lucro Achieve trabajaron juntos para desarrollar estos estándares. Docentes, profesionales del mundo de las ciencias y la política, académicos de estudios superiores, líderes de negocios y profesionales expertos STEM también participaron en el desarrollo de estos estándares.

En 2013 se publicó el borrador final de los estándares. Los estándares destacan la importancia de que los alumnos piensen y actúen como científicos e ingenieros. En lugar de sólo aprender datos, se espera de los alumnos que apliquen métodos que los científicos e ingenieros usan en su trabajo diario.

¿Qué aceptación han tenido los NGSS?

A día de hoy 20 estados de EUA han desarrollado los NGSS y 24 estados más han desarrollado sus estándares basados en el NRC Framework y los NGSS. Como resultado, el 71% de los alumnos en los EUA recibe una educación en ciencias que sigue este marco de referencia. (1)

¿Qué son las tres dimensiones de los NGSS?

Los NGSS cubren una demanda en educación que previamente no había sido abordada, priorizando la metodología y el contenido con la práctica. Este marco está basado en tres dimensiones de aprendizaje científico que se complementan mutuamente, uniendo la práctica con la teoría: Prácticas de ciencia e ingeniería (SEPs), Conceptos transversales (CCCs), e Ideas centrales disciplinares (DCIs).

Aprende más sobre las tres dimensiones de los NGSS.

Para resumir, los NGSS se enfocan en desarrollar los hábitos y habilidades que los científicos e ingenieros usan en su vida diaria, fomentando el cuestionamiento, la investigación y la elaboración de conclusiones basadas en evidencias. Están formulados para ayudar a los alumnos a aprender cómo pensar, más que decirles qué pensar, mientras los docentes guían a los alumnos a generar sus propias conclusiones a través de pruebas y razonamiento. Mediante los NGSS, estamos preparando a las futuras generaciones a ser independientes, responsables y proactivas ante los retos actuales del mundo.  

Twig Science: un auténtico programa NGSS

Twig Science es un programa completo de Preescolar a Secundaria creado para los NGSS que conecta fenómenos del mundo real con aprendizaje en tres dimensiones. Twig Science está diseñado para hacer que incluso docentes no especialistas en los NGSS enseñen con un sistema educativo de calidad. Incluye recursos de apoyo para imprimir y digitales para una planificación de lecciones flexible, un centro digital de evaluación de vanguardia, y una plataforma innovadora y fácil de usar. Descubre más.

  1. https://ngss.nsta.org/About.aspx

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¿Qué son las prácticas científicas y de ingeniería? Más allá de las actividades y experimentos

¿Por qué son importantes las prácticas científicas y de ingeniería? 

En el pasado, para muchos educadores, el indicador de un programa de ciencias “bueno” era el número de experimentos con el que contaba. Estos experimentos de aprendizaje activo seguirían el siguiente método: plantear una pregunta, testar una hipótesis y extraer una conclusión.

Estas hipótesis fueron revocadas cuando el National Research Council de los Estados Unidos, en su Marco de referencia para la educación de preescolar a secundaria, (1) describió que este enfoque en el método científico “pone toda la atención en la investigación experimental al coste de las otras prácticas, como construcción, crítica y comunicación.”

¿Cómo las prácticas científicas y de ingeniería (Science and Engineering Practices, SEP) pueden ayudar a los alumnos a trabajar como científicos e ingenieros?

Entonces el Marco de referencia estableció ocho prácticas importantes de ciencia e ingeniería, incluyendo desarrollo de modelos, de explicaciones y participación en crítica y evaluación. Lo cual se ha descrito como “poco valorado en el contexto de la educación de ciencias.”(2) Estas prácticas son “derivadas de aquellas que los científicos e ingenieros realmente participan en gran parte de su trabajo”(3) y reflejan la forma, en la que en la vida real, los científicos e ingenieros se mueven fluidamente entre tres “esferas” de actividad, entre las que encontramos las ocho SEPs:

Investigación y cuestionamiento empírico

  • Plantear preguntas (ciencia) y definir problemas (ingeniería)
  • Planear y llevar a cabo investigaciones
  • Analizar e interpretar datos

Evaluación, análisis, y debate

  • Participar en el debate usando las pruebas como evidencia
  • Obtener, evaluar, y comunicar información

Construcción de explicaciones y soluciones

  • Desarrollar y usar modelos
  • Usar las matemáticas y el pensamiento computacional
  • Construir explicaciones (ciencia) y diseñar soluciones (ingeniería)

En el proceso de comprender nuestro mundo y desarrollar mejores diseños de soluciones, “los científicos e ingenieros intentar usar las mejores herramientas disponibles para apoyar la tarea en cuestión.”(4) Ellos no se enfocan solamente en investigaciones e investigación experimental, llevan a cabo repetidos experimentos de laboratorio. De hecho, la tecnología y la informáticas son imprescindibles para todos los elementos virtuales de su trabajo.

Los programas que no reflejan las prácticas de trabajo de los científicos e ingenieros no cumplen con los requisitos de los estándares modernos como los NGSS.

¿Cómo saber si un programa de ciencias cubre realmente los SEPs? 

Una vez que entendemos el pensamiento detrás de esta transición, desplazar el enfoque de la educación de ciencias desde un exceso de confianza en los experimentos a un enfoque más fluido, aplicando las prácticas más relevantes a una tarea asignada, se vuelve más fácil identificar programas que están realmente preparados para los NGSS.

Los NGSS requieren que los alumnos investiguen fenómenos que pueden variar desde los patrones del clima en el Grado 1 a los cambios de la materia en Grado 5. Si observamos los ocho SEPs, podemos ver que ciertamente los SEPs están mejor ajustados a algunos fenómenos que otros.

En resumen, un auténtico programa NGSS como Twig Science por la forma en la que aplica los SEPs en investigaciones:

  • Trabajará fenómenos de formas variadas y fluidas: de la misma forma que lo hacen los científicos e ingenieros del mundo real, usando los SEPs correspondientes a cada etapa.
  • El rango de SEPs usadas para trabajar cada fenómeno será conducido por el propio fenómeno. Algunos fenómenos son más idóneos para ser trabajados por análisis, investigación, u observación que por experimento.
  • Similarmente, esto NO empleará una estructura rígida de la lección que se ceñirá, por ejemplo, a “explorar” la fase que siempre envuelva un experimentola fase “explicativa” siempre integrará la lectura de un texto.

Es indispensable que la naturaleza del fenómeno que es investigado conduzca al uso de los SEPs, y no al revés. Esto es porque “cuando [las investigaciones experimentales] son enseñadas separadas de contenido científico, se convierten en los objetivos de enseñanza en si mismos más que en los medios para desarrollar una comprensión más profunda de los conceptos y propósitos de la ciencia.”(5)

¿Quieres saber más de un programa auténticamente NGSS? Descubre Twig Science.

________________________________________

(1) National Research Council (2012) p.43. “A Framework for K-12 Science Education. Practices, Crosscutting Concepts, and Core Ideas.” H. Quinn, H. Schweingruber, and T. Keller (eds.), Committee on Conceptual Framework for the New K-12 Science Education Standards.
(2) National Research Council (2012) p.44
(3) National Research Council (2012) p.49
(4) National Research Council (2012) p.45
(5) National Research Council (2012) p.43

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Fighting the Coronavirus

On March 11, 2020, the World Health Organization declared it a pandemic. (1) While the virus originated in China, the spread of the virus is slowing down there, and there are now more cases in the rest of the world than in China. The numbers of cases and deaths continue to rise in the US and Europe (with Italy worst hit). Other countries that have been hit badly are Iran and South Korea.

Many countries are now putting drastic measures in place to fight the virus. Italy has banned large events and unnecessary travel, (2) and larger events around the world are being cancelled or postponed.

These numbers might seem scary, but scientists around the world are fighting the virus. Among those leading the research are scientists at Twig Education partners Imperial College London, who have been researching how the virus spreads and how it affects the human body while also developing a vaccine against it. 

Let’s break down what we know so far. 

How dangerous is the virus?

The virus is one of seven in the coronavirus family, and its scientific name is Covid-19. Most coronaviruses cause only common cold-like symptoms while some are more dangerous, like the severe acute respiratory syndrome (Sars) that caused thousands of deaths in 2002. (3)

The mortality rate is still uncertain. On March 3, the World Health Organization reported that 3.5% of those infected had died worldwide. (4) However, we still don’t know exactly how many people have been infected, with less serious cases potentially going unnoticed. Professor Wendy Barclay at the Imperial College London Department of Infectious Disease says that the mortality rate is likely to go down since the cases that are discovered first are always the more serious ones, with a higher mortality risk. (5)

Who is more likely to get sick? 

The vast majority of deaths will be those who already have weak immune systems, such as the elderly or sickly, and children under the age of two. (6) Older children and adults who are healthy and have a working immune system are less likely to get infected—and if they do, they have a very high chance of recovering. 

How does it spread? 

According to Wendy Barclay, Covid-19 is likely an airborne virus, just like around 50% of the common colds that infect humans. It’s not yet clear if the virus can spread in the early phase of infection, before a person shows symptoms, and this is something that scientists are keen to find out. While Sars had a higher mortality rate (10%) than Covid-19, we were able to control it quickly because only people who were obviously sick could pass on the virus. (7)

Finding a cure

Scientists at Imperial, spearheaded by Professor Robin Shattock, have been working hard over the last months to develop a vaccine against the coronavirus. This will soon be tested on animals and could be ready for human trials as early as the summer of 2020. (8) In the meantime, it’s best to know the symptoms and protect yourself and others. 

Know the symptoms 

Covid-19 usually starts with a fever and a dry cough, followed by shortness of breath. It rarely causes sneezing or a runny nose. (9) If you have these symptoms, it’s probably worth getting tested—especially if you have recently traveled abroad. According to the World Health Organization, the time between infection and showing symptoms is 14 days, but some scientists say it could be as much as 24 days. (10)

Protecting yourself and others

There are some easy things you can do to avoid getting infected and to stop the virus spreading (this goes for all infectious diseases!):

  • Wash your hands regularly using soap.
  • Avoid touching your eyes, face, and mouth, as this can cause viruses and bacteria from your hands to enter your body. 
  • Sneeze and cough into a tissue or your elbow, not directly into your hands—and try to wash your hands after.
  • Avoid standing too close to people sneezing or coughing, as water droplets can travel as far as one meter! 

Until a vaccine becomes available, we recommend you make sure to take precautions, watch out for symptoms, and avoid traveling to countries where there are high numbers of cases (such as China and Italy).

  1. https://twitter.com/WHO/status/1237777021742338049?s=20
  2. https://www.bbc.co.uk/news/live/world-51829559
  3. https://www.telegraph.co.uk/global-health/science-and-disease/coronavirus-symptoms-uk-china-nhs-treatment/
  4. https://www.worldometers.info/coronavirus/coronavirus-death-rate/?ref=hvper.com
  5. https://www.bbc.co.uk/sounds/play/w3csy9l2
  6. https://www.telegraph.co.uk/global-health/science-and-disease/coronavirus-symptoms-uk-china-nhs-treatment/
  7. https://www.bbc.co.uk/sounds/play/w3csy9l2
  8. https://www.imperial.ac.uk/news/195218/imperial-plays-leading-role-global-fight/
  9. https://www.bbc.co.uk/news/health-51048366
  10. https://www.bbc.co.uk/news/health-51048366