Didática da Geologia II

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1 Mestrado em Ensino da Biologia e da Geologia no 3ºCiclo do Ensino Básico e no Ensino Secundário. Didática da Geologia II Docente: Clara Vasconcelos Discente: Micaela Prior Trabalho Orientado por: Joana Torres (aluna de Doutoramento da FCUP) Junho 2015, Porto

2 PLANIFICAÇÃO Contextualização Curricular: 10º ano de escolaridade: Tema II A Terra, um planeta muito especial. A Terra e os planetas telúricos. Tempo Previsto: 90 minutos. Pré-requisitos: programa de 7º ano, da disciplina de Ciências Fisico- Químicas, no domínio: Espaço; subdomínio: Sistema Solar. Página 1

3 Objetivos gerais Reconhecer a importância da história da ciência na compreensão dos conceitos e métodos científicos. Compreender a influencia da sociedade, da tecnologia e da política no desenvolvimento do conhecimento científico. Estimular o interesse científico pela participação em atividades que requerem saber e fazer ciência. Usar fontes bibliográficas, de forma autónoma - pesquisando, organizando e tratando a informação. Desenvolver o raciocínio científico no confronto de ideias e saberes. Perceber a importância da construção de modelos teóricos no Ensino em Ciências. Compreender a importância da originalidade e criatividade no desenvolvimento da ciência. Manifestar curiosidade e criatividade na formulação de questões-problema e hipóteses. Reconhecer a relevância da natureza da ciência para a compreensão de fenómenos atuais. Objetivos Objetivos específicos Planear e realizar pequenas investigações teoricamente enquadradas. Construir um modelo de modo a se conseguir relacionar o tamanho/massa de diferentes meteoritos com as características das crateras de impacto. Reconhecer a existência de planetas geologicamente ativos e geologicamente inativos. Realizar o estudo comparativo das características geológicas da Terra e da Lua. Promover o questionamento através de uma contextualização problemática. Realizar uma aprendizagem em grupo de pares através da realização de tarefas e partilha de opiniões. Desenvolver a capacidade de argumentação de forma clara e fundamentada. Observar e interpretar dados. Mobilizar saberes intradisciplinares e interdisciplinares, anteriormente adquiridos. Conceitos a mobilizar: Sistema Solar, Sistema Terra-Lua, planetas telúricos, satélite natural, asteróide, cometa, meteoróide, meteorito, cratera de impacto, meteoro, força de atrito, crusta terrestre, mares lunares, continentes lunares, extinção em massa, geodinâmica interna, geodinâmica externa. Página 2

4 CASO: QUAL A RELAÇÃO ENTRE O TAMANHO/MASSA DOS METEORITOS E AS CARACTERÍSTICAS DAS CRATERAS DE IMPACTO FORMADAS NA SUPERFÍCIE DE UM PLANETA? O Nicolau estava a ver um jogo de futebol, quando, durante uma pausa no jogo, o realizador resolve fazer um grande plano da Lua cheia que surgia no horizonte. Surpreendido pela imagem impressionante da Lua, o Nicolau chama a irmã. Nicolau: Micas! Chega aqui! Nicolau: Olha, o que eu estou a ver! Eu não sabia que a Lua tinha tantos buracos! Micaela: Oh Nico! Isso não são buracos! São crateras de impacto formadas por meteoritos! Nicolau: Meteoritos! Crateras de impacto! O que são? Como se formam? Micaela: Queres vir fazer comigo um modelo para perceberes como se formaram essas crateras? Nicolau: Sim! Vamos lá! Observe a imagem que o Nicolau mostrou à sua irmã. Figura 1 Lua cheia Página 3

5 Tabela 1 Ficha de monitorização da Aprendizagem Baseada na Resolução de Problemas (ABRP), a preencher pelos alunos. CASO: QUAL A RELAÇÃO ENTRE O TAMANHO/MASSA DOS METEORITOS E AS CARACTERÍSTICAS DAS CRATERAS DE IMPACTO FORMADAS NA SUPERFÍCIE DE UM PLANETA? Lista de factos: Questões problema: Planificar a investigação: Proposta de Solução Questões-problema Qual a relação entre o tamanho/massa dos meteoritos e as caraterísticas das crateras de impacto formadas na superfície de um planeta? Qual a importância do impacto de meteoritos no processo de acreção dos planetas telúricos? Qual é o papel da atmosfera na proteção contra o impacto de muitos meteoritos? Que tipo de corpos celestes podem originar os meteoritos? Qual a importância do estudo dos meteoritos para conhecer os materiais que faziam parte da nébula solar? Produto final: Os alunos terão que planificar uma atividade que simule a formação de crateras de impacto. Poderão propor uma lista de materiais e o respetivo procedimento experimental, ou então, utilizar os materiais disponibilizados pelo professor e construir um modelo. O registo das aprendizagens realizadas com a modelação deve resultar no preenchimento de um V de Gowin. Página 4

6 Atividade experimental número 1 Objetivo: Simular o processo de formação de crateras de impacto. Material: Tabuleiro; fragmentos de rocha de diferentes dimensões; areia; cimento; farinha; balança; régua; peneiro de malha fina. Teoria: A Terra e os planetas telúricos. Princípios: Conceitos: Qual a relação entre o tamanho/massa dos meteoritos e as características das crateras de impacto formadas na superfície de um planeta? Hipótese(s) Juizos de valor: Tem que se ter em conta as diferenças de escala. A qualidade das crateras formadas depende do tipo de fragmento de rocha lançado e do modo como são distribuídos os materiais em camadas, dentro do tabuleiro. Juizos cognitivos/conclusões Transformações/registos: No Quadro I. Acontecimentos/objetos 1. Colocar na base do tabuleiro uma camada de areia e depois utilizar o peneiro para colocar sobre ela uma pequena camada de farinha, seguida de uma fina camada de cimento. 2. Utilizar a balança e determinar a massa dos diferentes fragmentos de rochas. 3. Esticar o braço, a uma altura fixa, e largar, sobre a superfície branca do tabuleiro, um dos fragmentos de rocha. 4. Medir com a régua o diâmetro da cratera de impacto, a sua profundidade e o comprimento dos seus raios. 5. Repetir os passos 3 e 4, utilizando os restantes fragmentos de rochas. 6. Registar no Quadro I, os dados/resultados experimentais. Página 5

7 Quadro I Fragmento de rocha Massa (g) Diâmetro da cratera de impacto Profundidade da cratera de impacto Comprimento médio dos raios Discussão: Após uma reflexão crítica sobre a atividade experimental, responda às questões que se seguem de forma clara e fundamentada: 1. Indique o que representam os diferentes fragmentos de rochas e as camadas de materiais colocadas dentro do tabuleiro. 2. Refira a importância de manter uma altura fixa para o lançamento dos fragmentos de rochas. 3. Que relação pode ser estabelecida entre o modelo que recriou e o que aonteceu na superfície lunar? 4. Indique o fator mais difícil de simular em laboratório e que tem influência na energia de impacto, tendo em consideração o percurso que um corpo rochoso extraterrestre faz até chocar coma superfície do nosso planeta. 5. Explique a importância da utilização de modelos teóricos na formulação de hipóteses explicativas em ciência. Página 6

8 Fonte de dados: - Bibliografia: Crateras na Lua. Por que as crateras da Lua têm tamanhos e formas tão diferentes? Disponível em: Dias, G., Guimarães, P. & Rocha, P. (2008). Geologia 10. Porto, Areal Editores. Hurtado, J. (2010). Impact Cratering: Analog Experiments and Computational Modeling. Planetary Geology. Taylor, G. J., Martel, L. M. V. & Bays, B. G. (1997). Exploring the Moon. A Teacher s Guide with activities for Earth and Space Sciences. NASA. Walt Gray, W. Quantifying Meteorite Impact Craters. Indiana Geologycal Survey 1837, Indiana University. Disponível em: - Endereços eletrónicos (consultados em junho de 2015): Goddard, N. (2012, Março 14) NASA Tour of the Moon Disponível em: Museum, D. (2015, Fevereiro, 28) The Journeys of Apollo 11, " The Conquest of the Moon ", NASA documentary (2009) HD Disponível em: XXI, D. (2015, Março 7) Maravillas Modernas - La tecnología de los 70 (Documentales XXI) Disponível em: Youtube (2011, Outubro 30) Our Story in 1 Minute Disponível em: Youtube (2013 Fevereiro, 25) A Odisseia Lunar 40 anos - Parte 1 (A conquista da Lua) Disponível: Articulações disciplinares: - Intradisciplinares Esta temática relaciona-se com o Módulo inicial do programa de 10º ano de escolaridade: A Geologia, os geólogos e os seus métodos, nomeadamente na exploração da situação-problema: Por que razão se extinguiram os dinossáurios da face da Terra?; e na exploração do tema: Memória dos tempos geológicos. - Interdisciplinares Ciências Fisico-Químicas: Arquitetura do Universo; breve história do Universo; aglomerados de estrelas, nebulosas, poeiras interestelares, buracos negros e sistemas solares; processo de formação de alguns elementos químicos no Universo; força de atrito; determinação da massa de um corpo. Página 7

9 Ciclo de apresentação: Contextualização problemática com a exploração didática do cenário. Preenchimento da ficha de monitorização da Aprendizagem Baseada na Resolução de Problemas (ABRP). Síntese em grande grupo das questões-problema. Planificação e execução da atividade de simulação por modelação análoga (Hurtado, 2010; Taylor et al. 1997). Apresentação do produto final e síntese das propostas de solução. Aplicação dos saberes desenvolvidos. Outras atividades: - Visionamento de um vídeo com informação sobre o início da corrida à exploração espacial e missões Apollo que levaram o Homem à Lua, no século XX. De seguida responder às seguintes questões: 1. De que forma a sociedade, a tecnologia e a política contribuem para o desenvolvimento da ciência? 2. Comente a seguinte afirmação: A ciência apresenta um caráter dinâmico e evolucionista. 3. Qual é a importância da história da ciência para a compreensão dos conceitos e métodos científicos? 4. De que modo a originalidade e a criatividade são essenciais para a evolução da ciência? - Utilizar os seguintes links: e washington.edu/craterdata/scaling/índex, para aceder a programas de modelagem computacional, de forma a conhecer a formação de crateras de impacto numa ampla gama de condições. Aplicação: Após as investigações efetudas os alunos deverão ser capazes de responder às seguintes questõesproblema: 1. Qual a importância do impacto de meteoritos para o aparecimento de vida na Terra? 2. Que relação existe entre o impacto de meteoritos e as extinções em massa, que ocorreram no planeta Terra? 3. Qual a importância de se desenvolverem tecnologias de vigilia e monitorização de meteoróides, asteróides ou até cometas? Página 8

10 Referências bibliográficas Bolacha, E., Deus, H.M., Caranova, R., Silva, S. & Costa, A. M. (2006). Modelação Analógica de Fenómenos Geológicos. Uma Experiência na Formação de Professores. Geonovas Associação portuguesa de geólogos nº 20, pp. 33 a 56. Bolacha, E. P. S. (2014). MODELOS DE DINÂMICA DA TERRA APLICADOS À GEOLOGIA DE PORTUGAL: RELEVÂNCIA DA EXPERIMENTAÇÃO ANÁLOGA NO ENSINO E NA DIVULGAÇÃO DA GEOLOGIA. Tese de Doutoramento em Geologia (Geodinâmica Interna), Universidade de Lisboa. Crateras na Lua. Por que as crateras da Lua têm tamanhos e formas tão diferentes? Deus, H.M., Bolacha, E., Vasconcelos, C. & Fonseca, P.E. (2011). Analogue modelling to understand geological phenomena. Proceedings of the GeoSciEd VI, Joahnnesburg, South Africa. Dias, G., Guimarães, P. & Rocha, P. (2008). Geologia 10. Porto, Areal Editores. Ferreira, C. D. A. (2012). A Modelação Análoga no Ensino da Geologia: Um estudo centrado na Aprendizagem Baseada na Resolução de Problemas. Tese de Doutoramento, Escola de Ciências da Vida e do Ambiente, Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro, Vila Real. Goddard, N. (2012, Março 14) NASA Tour of the Moon. Disponível em: com/watch?v=2iszmv64wuu Hurtado, J. (2010). Impact Cratering: Analog Experiments and Computational Modeling. Planetary Geology. Museum, D. (2015, Fevereiro, 28) The Journeys of Apollo 11, " The Conquest of the Moon ", NASA documentary (2009) HD. Disponível em: Pereira, A. I. & Amador, F. (2007). A História da Ciência em manuais escolares de Ciências da Natureza. Revista Electrónica de Enseñanza de las Ciencias Vol. 6 Nº 1. Silva, C. P., Amador, F., Baptista, J. F. P., Valente, R. A., Mendes, A., Rebelo, D. & Pinheiro, E. (2001). Programa de Biologia e Geologia 10º e 11º Anos, Curso Científico-Humanístico de Ciências e Tecnologias. Ministério da Educação. Taylor, G. J., Martel, L. M. V. & Bays, B. G. (1997). Exploring the Moon. A Teacher s Guide with activities for Earth and Space Sciences. NASA. Youtube (2011, Outubro 30) Our Story in 1 Minute. Disponível em: com/watch?v=zst9tm3rouu Página 9

11 Youtube (2013 Fevereiro, 25) A Odisseia Lunar 40 anos - Parte 1 (A conquista da Lua). Disponível: Walt Gray, W. Quantifying Meteorite Impact Craters. Indiana Geologycal Survey 1837, Indiana University. Figueiredo, M. T. C. (2011). Trabalho prático em ciências,uma abordagem da unidade a Terra um planeta muto especial, em contexto CTS. Cadernos pedagógicos do Centro de Formação de associação de escolas dos concelhos de Ílhavo, Vagos e Oliveira do Bairro. Página 10