CIENCIAS EXPERIMENTALES Septiembre 2011 EDUCACIÓN (Mención Integal) EI006 Teoría: 2 H/S Taller: 0 H/S Créditos: 4 Año IV RELACIÓN CON OTRAS MATERIAS: Historia de la Cultura (I y II), Geografía (III), Ciencias Biológicas (IV), Estadística (V), Aritmética y Álgebra JUSTIFICACIÓN El plano material de la existencia sustenta el quehacer espiritual del hombre. La sabiduría antigua lo expresó en una frase célebre: Primum vivire, deinde philosphari, esto es, primero vivir, luego filosofar. Vivir supone ganarse el sustento con el sudor de la frente, según se ordena en el Génesis a Adán. La humanidad, en su prolongada trayectoria, lo ha hecho laboriosamente milenio tras milenio: ha satisfecho sus necesidades primarias mediante un incesante esfuerzo físico. Al mismo tiempo, dotada de la luz de la razón, a lo largo de su andadura ha ampliado paulatinamente su conocimiento de la naturaleza, ha dominado en alguna medida sus fuerzas, ha empleado sus recursos. Una mirada retrospectiva pone de manifiesto cuán grande ha sido el progreso material basado en el conocimiento científico y en las tecnologías que han derivado del mismo. Entender el creciente dominio de la humanidad sobre la naturaleza exige familiarizarse con las ciencias experimentales, de una parte, y con la evolución histórica de la tecnología, de otra. Resulta, además inexcusable que una persona culta –y por ende un universitario- y especialmente un educador que ha de dar razón a los alumnos de las características más relevantes de su entorno vital, carezca de una aproximación a la comprensión de los fundamentos de la ciencia, sus métodos, sus alcances y limitaciones. MARCO CONCEPTUAL La observación y análisis de los fenómenos naturales nos dice cuándo acertamos en nuestra intelección de sus causas o, contrariamente, cuándo nuestras intuiciones iniciales no se compaginan finalmente con los hechos. Nace así en nuestro espíritu la visión de una realidad externa objetiva, ajena a nuestra subjetividad, y paralelamente, la revelación maravillosa de que esa realidad es inteligible. Descubrir que el mundo es un cosmos, que es un todo ordenado, y que su progresivo despliegue temporal prosigue hoy ante nuestros ojos, es una experiencia de gran valor formativo. Es también el paso inicial necesario para fundamentar una metafísica coherente y sólida, que nos lleve a comprender el ámbito propio de las ciencias naturales y sus limitaciones, y que, nos incline con fuerza a la búsqueda de las verdades trascendentes, haciéndonos patente que ciencia y fe “no son extrañas, sino que, por el contrario, ambas se necesitan y se complementan recíprocamente”. OBJETIVOS Al término del curso el alumno debiera disponer de una visión global sobre el ascenso material del hombre desde la oscuridad de la prehistoria hasta el presente, fundamentado en su dominio de la técnica, en primera instancia, y de las ciencias naturales, en épocas más recientes. Esta visión habrá de incluir una cierta familiaridad con los temas científicos más importantes que iluminan nuestra comprensión actual del cosmos y con los personajes que contribuyeron a su dilucidación. Así mismo, los métodos de las ciencias experimentales serán parte del conocimiento adquirido en el curso. Pero de modo señalado, su objetivo central será suscitar en el alumno un doble asombro: el que nace de la contemplación de la belleza de la Creación, de una parte, y el que genera en nuestro espíritu su inteligibilidad. Semana 1 _____ 2 3 4 1 Contenido Unidad 1. Orígenes 1.- La historia (del cosmos y del hombre) a vuelo de pájaro 2.- "Creced y multiplicaos... ". La demografía planetaria 3.- Primun vivere, deinde philosophari: las necesidades materiales primarias 4.- El hombre prehistórico: el doblamiento del planeta _________________________________________________________________________ Unidad 2. Coser y contar 1.- El nacimiento de la aritmética 2.- Longitudes, áreas y volúmenes. Masa y tiempo 3.- Mediciones. Unidades e instrumentos 4.- Órdenes de magnitud y cifras significativas Unidad 3. Piedras 1.- La revolución del Neolítico 2.- La revolución de la agricultura y la domesticación de los animales 3.- Jericó: barro, piedra, arcilla, cerámica, cereales, fibras, fortificaciones 4.- La agrimensura y su secuela: la geometría 5.- El movimiento: desplazamiento, velocidad, aceleración Unidad 4. Templos 1.- Los grandes ríos y las primeras civilizaciones 2.- La división del trabajo y la organización social 3.- Los metales y la rueda, la navegación y el comercio. 4.- La astronomía antigua 5.- La caída de los graves 5 Unidad 5. La primera reflexión filosófica 1.- El hombre ante la naturaleza 2.- La presocráticos jonios: la physis y el cambio 3.- La naturaleza y los números: la escuela pitagórica 4.- La permanencia: el descubrimiento del ser 5.- Los cuatro elementos 6.- El atomismo especulativo 6. Unidad 6. Dolores de cabeza 1.- El origen de la medicina científica 2.- Hipócrates de Cos: ars longa, vita brevis 3.- La investigación anatómica 4.- Un salto al futuro: escalares y vectores Metodología didáctica1 y evaluación2 ________________________________ __________________________ Explicación por parte del profesor, participación de las alumnas, realización de demostraciones experimentales en clase. Dos pruebas parciales 35% cada una. Evaluación continua 10%. Examen Final 20%. 3 Material preparado por el profesor. 2 Bibliografía3 7 Unidad 7. Atenas 1.- Protágoras y Sócrates 2.- Platón y su Academia: el hechizo de la matemáticas 3.- Aristóteles y su Liceo: la belleza de la vida 4.- La ciencia: el conocimiento por las causas 5.- El movimiento de la flecha: la cinemática bidimensional 8 Unidad 8. Alejandría y Siracusa 1.- El Museo y la biblioteca. La ciencia helenística 2.- Euclides y la geometría 3.- Eratóstenes y el tamaño de la Tierra 4.- Arquímedes y la mecánica. La ley de la palanca 5.- ¡Eureka! Unidad 9. Imperios 1.- Las obras públicas: templos, canales, pirámides, palacios, calzadas, puertos 2.- Roma y su Imperio 3.- Las ciudades y sus problemas: acueductos, cloacas, calzadas, transportes 4.- La ciencia de la época imperial: Claudio Ptolomeo y Galeno 5.- El equilibrio estático 9 Semana 10 11 12 13 Contenido Unidad 10. Más civilizaciones 1.- Los aportes de China e India. 2.- El Islam. La transmisión de la cultura griega 3.- La medicina y la alquimia. La destilación del alcohol 4.- Las civilizaciones americanas: Mayas, Aztecas e Incas 5.- Los estados de la materia Unidad 11. Catedrales 1.- La tecnología medieval europea La energía: la tracción de sangre, la rueda hidráulica, el molino de viento La medición del tiempo: mecanismos y relojes La metalurgia. La industria textil 2.- El sistema de numeración decimal. 3.- El cristianismo y la ciencia 4.- Una primera aproximación a los conceptos de calor y trabajo Unidad 12. Libros 1.- De las ciudades-estado medievales al Estado autoritario: la pólvora y la artillería 2.- La brújula y el arte de la navegación: el Mediterráneo y el Atlántico 3.- La imprenta y la difusión de la cultura 4.- El capitalismo inicial. La contabilidad. El mercantilismo 5.- La escuela de Salamanca: inflación, tipos de interés y usura 6.- El estudio inicial del magnetismo Unidad 13. Sabios 1.- La ciencia moderna: de Copérnico a Newton, pasando por Galileo 2.- De Galeno a Vesalio: la medicina renacentista 3.- Las matemáticas: de Cardano a Leibniz, pasando por Descartes y Napier 4.- Las sociedades científicas 5.- ¿Qué es el cálculo infinitesimal? 14 Unidad 14. Aire 1.- ¿Aborrece la naturaleza el vacío? 2.- El barómetro de Torricelli 3.- Pascal y las alturas 4.- El principio de la hidrostática 5.- Pascal versus Descartes: la ciencia y la sabiduría 15 Unidad 15. El estudio del estado gaseoso 1.- El termoscopio de Galileo 2.- Pierre Gassendi y Robert Boyle: regresa el atomismo 3.- El desarrollo del termómetro 4.- Lord Kelvin y la temperatura absoluta Metodología didáctica y evaluación Bibliografía 16 Unidad 16. Philosophiae naturalis principia mathematica 1.- La ley de la inercia 2.- La segunda ley: fuerza, masa, aceleración 3.- Acción y reacción 4.- La ley de la gravitación universal 5.- El valor de G: Henry Cavendish 17.- Unidad 17. On a clear day you can see forever… 1.- La luz y el desarrollo de la óptica geométrica 2.- El telescopio y el microscopio: se amplía el ámbito de los sentidos 3.- La determinación de la velocidad de la luz 4.- ¿Ondas o corpúsculos? Huygens versus Newton Unidad 18. ¡A todo vapor! 1.- La primera Revolución Industrial: Gran Bretaña 2.- La utilización del carbón y los problemas de la minería 3.- Torricelli, von Guericke, Boyle, Papin, Savery, Newcomen, Watt 4.- La máquina a vapor 5.- Calor, trabajo y potencia 18 Semana 19 Contenido Unidad 10. Revoluciones 1.- Las comunicaciones: canales, carreteras, ferrocarriles y locomotoras, barcos a vapor 2.- De Plinio el Viejo a Charles Lyell: la ciencia de la geología 3.- John Dalton: de nuevo el atomismo. Avogadro y su famoso número N 4.- El dominio de la Química: de Lavoisier a Haber, pasando por Liebig. 20 Unidad 20. Tocata y fuga… 1.- El movimiento ondulatorio 2.- Las ondas sonoras 3.- El efecto Doppler 21 Unidad 21. Chispas 1.- El estudio del magnetismo y la electricidad: de Petrus Peregrinus a Maxwell 2.- Franklin, Coulomb, Volta, Oersted, Amperè, Faraday, Henry 2.- Las comunicaciones eléctricas: del telégrafo al teléfono 3.- La era de la electricidad: el mago de Menlo Park versus Tesla 22 Unidad 22. Los reinos de la vida 1.- Lineo, Buffón, Lamarck, Cuvier 2.- La fisiología 3.- Pasteur y la bacteriología 4.- La evolución biológica: de Aristóteles a Darwin 23 Unidad 23. La ciencia y la filosofía 1.- El materialismo mecanicista y determinista 2.- Las pretensiones del idealismo 3.- El positivismote Comte 4.- La autonomía de la ciencia y sus límites 5.- El acceso a la realidad 24 Unidad 24. ¡Más rápido! 1.- Los motores de combustión interna y el petróleo 2.- La termodinámica. La flecha del tiempo 3.- La tecnología bélica: de 1870 a 1914 4.- La turbina a vapor y la generación de electricidad 25 Unidad 25. Por todo lo alto 1.- De Da Vinci a los hermanos Wright: el dominio del aire 2.- La teoría electromagnética de Maxwell 3.- La radio: de Hertz a Marconi y De Forest 4.- La producción en serie: Ford y el automóvil. Metodología didáctica y evaluación Bibliografía 26 Unidad 26. Natura non facit saltum 1.- J. J. Thompson y el descubrimiento del electrón 2.- H. Becquerel y el descubrimiento de la radiactividad 3.- E. Rutherford y el núcleo atómico 4.- N. Bohr y la estructura del átomo 5.- El nacimiento de la física cuántica: M. Planck y A. Einstein 27 Unidad 27. Reloj que marcas las horas… 1.- La relatividad galileana 2.- La teoría de la relatividad especial 3.- La teoría de la relatividad general 4.- Einstein y la cosmología 28 Unidad 28. El Círculo de Viena y otros círculos 1.- La reflexión filosófica sobre la ciencia experimental 2.- El convencionalismo de H. Poincaré y P. Deum 3.- El pragmatismo 4.- El neopositivismo 5.- El racionalismo crítico de K. Popper 29 Unidad 29. Mas brillante que mil soles… 1.- La mecanización de la agricultura: los problemas de la abundancia 2.- La tiranía de los números: de Pascal a von Neumann, pasando por Babagge y Hollerith 3.- La electrónica de los diodos y triodos. El radar y la televisión 4.- La energía atómica Unidad 30. Filigranas 1.- La revolución de la física del estado sólido: el transistor 2.- La miniaturización y la integración a gran escala 3.- La revolución de la informática y de las comunicaciones 4.- Los satélites artificiales y la aldea global 30 Semana 31 32 33 34 Contenido Unidad 31. Escaleras 1.- La química orgánica y la bioquímica 2.- De Mendel a Crick y Watson: el ADN revela su estructura 3.- La síntesis de las proteínas 4.- La maravillosa coordinación celular Unidad 32. Partículas 1.- Los rayos cósmicos 2.- Detectores 3.- Aceleradores 4.- El modelo estándar Unidad 33. Non plus ultra? 1.- El desarrollo de la astronomía moderna 2.- Más allá y más acá de la luz: la explotación del espectro electromagnética 3.- La exploración planetaria 4.- Llegamos a la Luna, ¿y a Marte? 5.- La cosmología del Big Bang Unidad 34. Fides et Ratio 1.- Las alas del espíritu humano 2.- Los límites de las ciencias experimentales 3.- Los imperativos éticos 4.- Ciencia y sabiduría 35-36 Metodología didáctica y evaluación Examen Final. BIBLIOGRAFIA BRONOWISKI, Jacob; El ascenso del hombre. Fondo Educativo Interamericano S.A., Caracas, Venezuela, 1979, 448 páginas. CROMBIE, A. C.; Historia de la Ciencia: De San Agustín a Galileo/1. Siglos V-XIII. Alianza Editorial, Madrid, España, 1974, 292 páginas. CROMBIE, A. C.; Historia de la Ciencia: De San Agustín a Galileo/2. Siglos XIII-XVII. Alianza Editorial, Madrid, España, 1974, 354 páginas. LAÍN, Pedro; LÓPEZ PIÑERO, José María; Panorama histórico de la Ciencia Moderna. Ediciones Guadarrama, Madrid, España, 1963, 865 páginas. LEIZAOLA A, Paúl; Guía de Estudio de Ciencias Experimentales, Caracas, 2002. Nombre de los elaboradores: Pablo María Leizaola Azpiazu Nombre de los revisores: Sandra Timaure Bibliografía