Explorando a Nave Terra

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1 Explorando a Nave Terra Kit 2: Rochas e Minerais Manual do Professor Kit Mirim de Geociências Christopher e Brenda Brooks

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3 Explorando a Nave Terra Kit 2: Rochas e Minerais Manual do Professor Kit Mirim de Geociências por Christopher Brooks Université de Montréal e Brenda Brooks Ontario College of Teachers Kit prático de Geociências para estudantes do ensino fundamental no Brasil com idade entre 9 e 12 anos; atende as expectativas internacionais para o ensino em geociências no ensino fundamental.

4 Dedicatória: para Phyllis Brooks, o eterno professor ( ). Copyright 2012 AESI Todos os direitos reservados Nenhuma parte desta publicação pode ser reproduzida ou utilizada em nenhuma forma ou por quaisquer meios sem prévia autorização escrita dos proprietários dos direitos da obra. Composição e ilustrações por Martin Brooks Solutions Montreal, QC, CANADÁ mb-pc.com Tradução por: Giuliano e Juliana Reis Editado por: Ligia Gurgel Editado no Canadá Impresso no Brasil ISBN

5 Conteúdo Uma mensagem aos professores do ensino 1 fundamental no Brasil 3 Objetivos e questões pedagógicas importantes 5 Materiais de ensino Manual da Oficina As amostras e as ferramentas Caderno de Atividades Caderno de Respostas Vídeo: Como fazer as oficinas em formato DVD 9 Questões escritas e respostas 12 Aspectos relativos à alfabetização científica 14 Manutenção das Amostras 16 Atividades suplementares Oficina 1 Oficina 2 Oficina 3 Oficina 4 Oficina 5 Oficina 6 Oficina 7 Como o kit funciona 28 Passo a passo da Oficina 1 no Kit 1 30 Rubricas para avaliar os alunos

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7 Uma mensagem aos professores do ensino fundamental no Brasil Prezado professor, Gostaríamos de convidá-lo a participar de um projeto inesquecível. É bem verdade que ele vai exigir esforço e dedicação, mas você e seus alunos serão recompensados com uma experiência maravilhosa. Para fazer parte desse projeto, você precisa se familiarizar com Geociências, conjunto de ciências que se aplicam ao nosso planeta, nossa casa no espaço. Você não precisa saber ciências para participar, pois estaremos aqui para ajudá-lo ao longo do caminho. Você também não estará só, pois vamos convocar muitos outros professores do ensino fundamental de todo o Brasil para esse trabalho. Então, no que ele consiste e por que ele é tão importante? Primeiramente, existe o desafio de ajudar crianças entre nove e doze anos de idade a descobrir que as geociências podem ser uma aventura empolgante, prática e que pode estimulá-las a querer aprender mais. Em outras palavras, você terá a tarefa de dar o primeiro empurrão para que seus alunos se encantem com as geociências até que queiram estudá-las mesmo fora da escola. Você, professor, tem uma responsabilidade muito grande, pois as sementes do conhecimento que plantar na mente de cada aluno serão, mais tarde, a plataforma do entendimento de como o nosso planeta funciona e de como o bem-estar de nossa sociedade depende dele. A importância disso é fundamental pela seguinte razão. O futuro do padrão de vida no Brasil dependerá em grande parte do desenvolvimento e da exploração dos seus vastos e ainda não aproveitados recursos naturais. Para que isso aconteça, requer-se a participação de pessoas que gostem das geociências e que sejam treinadas nos mais diferentes campos de especialização. Com a sua ajuda desde o início, essas pessoas vão adquirir o conhecimento e meios para ajudar a civilização do século XXI a caminhar em direção a uma sustentabilidade ambiental. Mais ainda: elas serão gratas a você por tê-las envolvido em uma das mais desejáveis e necessárias profissões da sociedade brasileira.

8 2 Se você tem o perfil típico de um professor de ensino fundamental no Brasil, provavelmente não possui um conhecimento profundo em ciências e, por isso mesmo, pode estar sentindo um pouco de ansiedade diante da possibilidade de ensinar Geociências. Além do mais, sabemos que você tem pouco tempo disponível para aprender sobre Geociências. Mas não se preocupe: nós sabemos de tudo isso. Como? Porque este perfil é igual em todo lugar, como Austrália, Canadá, África do Sul e muitos outros. Também sabemos exatamente quais recursos serão necessários para você executar bem seu papel como educador e, assim, incentivar a fascinação dos estudantes pelas Geociências por meio de atividades práticas realizadas na melhor tradição das ciências naturais. Aqui, você será capaz de adquirir com facilidade e eficiência o treinamento e o conhecimento necessários para conduzir tais atividades. Assim, criamos um kit mirim de Geociências chamado Explorando a Nave Terra para você e seus estudantes. Também queremos que você saiba que, quando estiver utilizando o kit, terá todo o nosso apoio e encorajamento para direcionar a curiosidade e o entusiasmo dos seus jovens estudantes nas maravilhas da Geociência. Queremos que saiba que lhe desejamos muito sucesso nessa importante tarefa e que seus comentários serão sempre bem-vindos. Boa sorte, Brenda e Christopher Brooks (Canadá)

9 Objetivos e questões pedagógicas importantes O Kit 2 (Rochas e minerais) do programa de geociências Explorando a Nave Terra é composto de um conjunto de 7 oficinas progressivas e uma caixa de amostras. Cada oficina trabalha com um tema diferente e oferece aos alunos oportunidades de explorar as amostras da caixa por meio de divertidas atividades e questões de múltipla escolha. O principal objetivo do kit de geociências é proporcionar aos estudantes entre nove e doze anos de idade: a oportunidade de fazer ciências por meio de observações práticas das amostras de geociências; a possibilidade de fazer inferências e conclusões a partir de suas observações práticas; um conhecimento básico em geociências que lhes permita se engajar em atividades científicas investigativas e significativas nas quais o currículo brasileiro se baseia; um pacote pedagógico fácil de usar e eficiente, que pode ser utilizado com confiança e autoridade por professores do ensino fundamental, independentemente do grau de seu conhecimento científico. Outros objetivos e questões pedagógicas estão resumidos abaixo: proporcionar o conhecimento e a capacidade de ensinar para professores, de forma a garantir que seus alunos se sintam estimulados a aprender a geociência básica; integrar materiais de outros tópicos em Ciência e Tecnologia (CT), bem como estudos sociais e matemática; fazer com que os estudantes trabalhem cooperativamente em pequenos grupos de aprendizagem (por exemplo, dois a três estudantes por grupo); oferecer oficinas que permitam a aquisição progressiva de conhecimentos e habilidades; permitir aos estudantes progredir de forma independente e no seu próprio ritmo, à medida que respondem a questões bem estruturadas de múltipla escolha; encorajá-los a aprender por meio da correção de seus próprios trabalhos com o

10 4 Caderno de Respostas, aumentando assim a liberdade do professor para ajudar outros alunos; equipar professores e alunos com todas as ferramentas e amostras necessárias para a realização de atividades práticas; proporcionar atividades para a sala e o mural de notícias, leituras científicas, mapas conceituais progressivos, aspectos relativos à alfabetização científica e outras atividades sequenciais (por exemplo, tópicos para pesquisas domiciliares, discussões em sala, experiências suplementares, temas transdisciplinares e muitas outras formas de despertar o interesse dos alunos); oferecer um ambiente seguro para que professores possam manipular sem riscos as amostras enquanto os estudantes adquirem habilidade de observação e práticas científicas; proporcionar a todos os alunos oportunidades iguais de participar de atividades práticas em ciências na sala de aula, independentemente do nível de habilidade de cada um; propiciar atividades adicionais sobre o tópico para os estudantes completarem as tarefas pontualmente e evitar a sobrecarga de trabalho aos professores.

11 Materiais de ensino O Kit 2 do programa de geociências Explorando a Nave Terra contém os seguintes componentes: Manual da Oficina As amostras e as ferramentas Caderno de Atividades Caderno de Respostas Vídeo: Como fazer as oficinas em formato DVD Manual da Oficina Esse manual contém uma série de sete oficinas individuais. O título de cada oficina e uma breve descrição dos tópicos abordados são fornecidos a seguir: Oficina 1: Vamos aos vulcões! Estuda os dois tipos de vulcanismo ao redor do mundo e explora suas diferenças por meio de rochas vulcânicas que vieram deles. Oficina 2: Está chovendo granito! Mostra como três minerais produzem rochas ígneas como o granito vermelho. Oficina 3: As incríveis aventuras de um pedaço de quartzo Estuda o intemperismo e a erosão do granito e como o quartzo sobrevive até se transformar em areia de praia e, depois, na rocha sedimentar arenito. Oficina 4: Entre os mortos Introduz fósseis e rochas sedimentares feitas de restos de organismos marinhos por meio de três tipos diferentes de calcário. Oficina 5: Um granito gnaisse. Mas o que é isso? Apresenta rochas metamórficas à medida que o granito é transformado em gnaisse.

12 6 Oficina 6: Em busca da calcita Oferece aos estudantes a oportunidade de usar vinagre, produto facilmente encontrado, como um simples teste químico que indica a presença de calcita nas rochas da Caixa de Amostras. Oficina 7: Minúsculos exploradores da Nave Terra Desafia os estudantes a construir um mapa conceitual que resume o conhecimento mais importante adquirido em cada uma das oficinas. Cada oficina começa com uma lista dos materiais que os alunos vão precisar da caixa de amostras juntamente com fotos de cada item, de modo a assegurar que eles possam selecionar sozinhos as amostras de cada sessão corretamente. Logo depois, há uma pequena introdução do tópico que será abordado. Em seguida, os estudantes devem completar uma série de atividades com as amostras e as ferramentas da caixa de amostras. Cada atividade explica a tarefa a ser cumprida e direciona os estudantes a responder às questões de múltipla escolha nas folhas de respostas do Caderno de Atividades. Os novos termos científicos apresentados em cada oficina são destacados em negrito, explicados no texto e também no glossário no começo das atividades de cada oficina no Caderno de Atividades. A última atividade que os alunos devem completar em cada oficina é a construção de um mapa conceitual baseado nos conhecimentos adquiridos nas oficinas. Finalmente, as amostras e as ferramentas da caixa de amostras devem ser devolvidas para seus respectivos lugares. Caixa de amostras Esta caixa de amostras é dividida em dez seções e contém um total de 45 itens, entre os quais 6 ferramentas. O conteúdo e a distribuição são fornecidos na tabela abaixo. As amostras são grandes e facilmente manipuláveis, mas algumas requerem atenção especial (ver Manutenção da caixa de amostras e dicas de segurança ).

13 7 Oficina 1 1. andesito 2. basalto Oficina 2 3. granito vermelho 4. feldspato 5. mica 6. quartzo cinza Oficina 3 7. arenito 8. pedrinha de quartzo Saquinho plástico de: 9. areia A 10. areia B Oficina calcário listrado 12. maciço calcário 13. calcário fossilífero Oficina gnaisse vermelho 15. gnaisse granada Oficina garrafa de plástico 17. haste de plástico Pedaço de: 18. calcita 19. quartzo branco Epílogo O que ajuda as plantas a crescer? Fertilizantes do Brasil 20. rocha fosfática 21. apatita 22. evaporito Ferramentas: 24. placa de vidro 25. lupas 26. prego 27. moeda 28. óculos 3D do envelope 29. massinha adesiva reutilizável Caderno de Atividades Ao fazer as atividades das oficinas, os estudantes elaboram observações e conclusões e respondem a questões de múltipla escolha. Isso é feito no Caderno de Atividades que cada um possui para registrar seus trabalhos. Na verdade, os estudantes utilizam cópias das folhas de atividades que se encontram no DVD que acompanha o kit. Afinal, esperase que cada aluno guarde suas folhas em um fichário pessoal. Essas folhas de respostas para cada relatório de laboratório sempre terminam com as seguintes atividades: Mapa Conceitual da Árvore: localizado no final de cada oficina, é uma atividade na qual os estudantes organizam os conhecimentos adquiridos pela inserção de palavraschave em um diagrama em forma de árvore. À medida que progridem na realização das oficinas, os estudantes vão acrescentando palavras aos mapas anteriores ou mesmo começando novos mapas com diferentes temas. Mapas conceituais podem ser completados por grupos ou por toda a turma de uma só vez.

14 8 Desafio: localizado na penúltima página de cada oficina, está disponível aos estudantes que terminarem as atividades da oficina mais cedo, mas pode servir como dever de casa. A lista dos vários desafios é fornecida aqui. Oficina 1: palavras embaralhadas Oficina 2: palavras embaralhadas Oficina 3: palavras cruzadas Oficina 4: caça-palavras Oficina 5: não há desafio Oficina 6: caça-palavras Oficina 7: não há desafio Caderno de Respostas Contém as respostas para todos os exercícios propostos no Caderno de Atividades. Além disso, fornece comentários sobre as respostas das questões, pois assim os professores podem deixar que os estudantes corrijam seus próprios exercícios, o que representa uma experiência a mais de aprendizagem. Vídeo: Como fazer as oficinas em formato de DVD Um vídeo instrucional em formato de DVD mostra como fazer cada oficina e os seguintes componentes adicionais: Prólogo: Por que é tão importante estudar rochas e minerais? Conheça a sua pedra de estimação Epílogo: O que faz crescer? Fertilizantes para o Brasil Este DVD está localizado no envelope anexo ao interior da capa frontal do presente Manual

15 Questões escritas e respostas Como uma maneira de estender as oficinas para as equipes mais rápidas ou criar um dever de casa, uma série de questões e respostas escritas foi preparada para cada oficina. Questões escritas Oficina 1 1. Qual a diferença entre um vulcão-escudo e um vulcão-cone? 2. Que tipos de rochas vulcânicas se originam de cada tipo de vulcão? 3. O que é uma rocha ígnea? Oficina 2 1. Escolha uma das seguintes palavras e escreva uma frase sobre ela: (i) feldspato, (ii) mica e (iii) cristalizar. 2. O que acontece quando o magma resfria? 3. Como o granito se forma? Oficina 3 1. Quais são os minerais encontrados no granito? 2. Quais são os minerais encontrados no arenito? 3. O que aconteceu com a mica e com o feldspato? Oficina 4 1. Escolha uma das seguintes palavras e escreva uma sentença sobre ela: (i) camada e (ii) fóssil. 2. O que é calcário? 3. Se você fosse um paleontólogo, qual seria o seu trabalho? Oficina 5 1. Como uma rocha metamórfica se forma? 2. Se você cavar um buraco embaixo dos Andes, que tipos de rochas você encontrará? 3. O que não acontece quando o granito é transformado em gnaisse?

16 10 Oficina 6 1. Que tipo de rocha comumente reage (efervesce ou borbulha) em contato com o vinagre? 2. Qual rocha sedimentar é feita de calcita? Por quê? 3. Por que a calcita geralmente não é encontrada nas rochas ígneas e metamórficas? Respostas das questões escritas Oficina 1 1. Vulcões-escudo são maiores e têm declives suaves; vulcões-cone são menores e têm declives íngremes. 2. A andesita vem dos vulcões-cone, o basalto vem dos vulcões-escudo. 3. Uma rocha ígnea é formada pelo resfriamento do magma derretido. Oficina 2 1. O feldspato é o mineral mais comum na crosta terrestre. A mica é um mineral com clivagem e, portanto, se quebra em superfícies planas. Quando um sólido é formado a partir de um líquido (como gelo da água), o líquido se cristaliza. 2. Quando um magma resfria, os minerais se cristalizam formando rochas ígneas. 3. O granito se forma quando o magma, muito lentamente, resfria na crosta terrestre, de forma que os minerais que se cristalizam tenham tempo de ficar maiores. Oficina 3 1. Quartzo, mica e feldspato. 2. O arenito é feito em sua maior parte por grãos de quartzo. 3. A mica e o feldspato foram desgastados durante a erosão. Oficina 4 1. Um leito é uma camada de sedimento formada por pedaços de rochas, minerais e fósseis que se encontram no fundo do mar, lago ou rio. Um fóssil é qualquer evidência de uma vida anterior que foi preservada na rocha. 2. Calcário é uma rocha sedimentar formada pela acumulação de materiais orgânicos. 3. Você colecionaria fósseis e faria um fóssil completo com a união de suas partes.

17 11 Oficina 5 1. Você encontraria todos os tipos de rochas metamórficas. 2. A rocha matriz é a rocha antes de ser transformada. 3. Os minerais do granito não derretem, mas recristalizam enquanto na forma sólida. Oficina 6 1. Rocha sedimentar. 2. O calcário, pois é formado de partes duras dos organismos marinhos feitas de carbonato de cálcio (calcita). 3. Porque a vida não faz parte de sua origem. Eles são quentes demais ou formados sob muita pressão.

18 Aspectos relativos à alfabetização científica É muito importante que os estudantes sejam introduzidos na alfabetização científica o quanto antes. Até mesmo as oficinas mais simples, como a primeira, permitem que você inicie esse processo. Cada oficina oferece a oportunidade de explorar diferentes aspectos da alfabetização científica em discussões de sala. Os tópicos são apresentados na tabela a seguir: Oficina 1 A divisão dos vulcões em dois tipos é um exemplo do desenvolvimento da ciência no Período Vitoriano, quando as pessoas queriam classificar tudo, desde plantas até fósseis. Esse passo importante permitiu a organização da ciência e representa uma etapa importante no seu progresso. Oficina 2 A cristalização do granito é uma excelente oportunidade para mostrar aos alunos que existe uma ordem definida para os eventos naturais. O magma que resfriou para formar o granito vai sempre formar granito, não qualquer outro produto que não podemos prever qual será. Isto é, a ciência tem uma ordem que nos permite compreender o ambiente em que vivemos. Oficina 3 Mostra como os processos nas ciências da natureza funcionam. Nesse caso, o ciclo das rochas. Ele começa com o desgaste da rocha (congelamento e descongelamento) nas montanhas, seguido de erosão e de seu transporte pelo rio até que seus pedaços (inclusive os minerais) sejam depositados como sedimentos no mar. Assim, os sedimentos se tornam rochas sedimentares. Oficina 4 Um dos maiores avanços da geologia, e que permitiu que ela fosse reconhecida como uma ciência verdadeira, como a física, a biologia e a química, foi a compreensão de que as rochas sedimentares se formam em leitos horizontais, onde as mais antigas se localizam nas camadas mais profundas, e as mais novas, na parte superior.

19 13 Oficina 5 É uma boa oportunidade de mencionar as placas tectônicas, a grande teoria da geologia segundo a qual a superfície da Terra é formada de placas rígidas que se movem lentamente de um lugar para outro ao longo de centenas de milhões de anos. Oficina 6 É um excelente exemplo de ciclo experimental. Primeiramente, estabelecemos um teste químico para a presença de calcita; depois procuramos pela calcita em rochas onde ela não parece óbvia. Assim, podemos criar uma hipótese sobre outros calcários que podemos encontrar.

20 Manutenção das Amostras Mesmo com todo cuidado para tornar as caixas de amostras seguras, os professores são convidados a dar especial atenção para os listados aqui. Oficina 1 Andesita e basalto: rochas vulcânicas podem ter bordas pontiagudas. Oficina 6 Vinagre: escolhido para o teste de acidez da calcita. Os estudantes devem usar uma haste plástica para colocar uma pequena gota sobre a amostra a ser testada. O uso da haste é necessário apenas para evitar que as amostras sejam ensopadas no vinagre e permitir que sejam facilmente secas com uma toalha de papel.

21 15 Materiais suplementares A caixa de amostras contém todas as amostras e ferramentas básicas necessárias para o trabalho de laboratório, exceto alguns itens específicos listados abaixo e que fazem parte do kit dos professores: Oficina 1: transferidor, pasta de dente e melado Oficina 6: vinagre e toalhas de papel Oficina 7: cartão branco grande

22 Atividades suplementares Introdução Para construir uma base sólida de conhecimento sobre os vários tópicos abordados nas oficinas, nosso kit de geociências Explorando a Nave Terra utiliza o entusiasmo e a curiosidade naturais dos estudantes. Esse entusiasmo e essa curiosidade podem ser canalizados para explorar outros aspectos da geociência, como aqueles que relacionam ciência com tecnologia e o mundo fora da escola. Assim, pensando em como você pode ajudar a trazer uma grande variedade de experiências geocientíficas para os seus alunos, nós desenvolvemos uma série de atividades suplementares para cada oficina sob as seguintes categorias: Atividades de aprendizagem baseadas na investigação Atividades de pesquisa para casa Discussão de sala mediada pelo professor Experimento, demonstração, projeto ou excursão Conexões interdisciplinares Dicas de conhecimento para os professores

23 17 Oficina 1: Vamos aos vulcões! Esta é uma excelente oportunidade para entender os vulcões como um fator de risco geológico. Atividade baseada na aprendizagem investigativa Escreva três coisas que você sabe sobre os vulcões e que sejam perigosas para os seres humanos. Resposta: Eles podem cuspir lava, explodir fragmentos de rochas e cinzas, eliminar gases venenosos e provocar grandes avalanches de rochas. Tópico para pesquisa domiciliar Peça aos alunos que observem as gravuras do antes e depois da erupção do monte Santa Helena no website: volcanoes/volcano-lava/ Não tem problema o fato de o website ser em inglês, pois as gravuras nos ajudam a entender a história muito bem. Discussão em sala mediada pelo professor Vulcões da América do Sul: um dos mais famosos vulcões da América do Sul é o Cotopaxi, localizado nos Andes, a 75 km ao sul da capital do Equador, Quito. É um dos vulcões mais altos e ativos do mundo, com m, por isso tem geleiras mesmo sendo localizado próximo à linha do equador. Ele entrou em erupção muitas vezes. Em uma delas, em 1534, interrompeu uma guerra entre os incas e os espanhóis fazendo com que todos fugissem do campo de batalha. Quito, capital do Equador, tem mais de 1 milhão de habitantes. Está localizada a 60 km de Cotopaxi. Todas as pessoas que vivem lá correm perigo de vida. Peça aos alunos que, juntos, façam uma lista de todas as diferentes maneiras como a erupção de um vulcão pode prejudicar os seres humanos e afetar o ambiente. Essa lista deve incluir as seguintes informações: Carga explosiva de vapor e gases venenosos como dióxido de enxofre. Grandes desmoronamentos de rochas a cerca de 200 km/h. Grandes explosões de cinzas, magma e rochas.

24 18 Lama que, formada rapidamente pelo derretimento das geleiras da montanha, desce violentamente em direção aos córregos e rios com velocidade de 145 km/h, destruindo pontes e estradas. Experimento Faça um pequeno vulcão-cone entrar em erupção. O que você precisa: para cada grupo serão necessários os seguintes materiais: Para o vulcão: farinha e sal (suficientes para que cada grupo tenha 6 copos de farinha e 2 copos de sal); 4 colheres de sopa de óleo e 2 copos de água; uma garrafa média de refrigerante com a boca grande; uma vasilha e uma colher; forma grande de alumínio. Para a erupção: água quente suficiente para encher a garrafa; corante alimentar vermelho; detergente; 2 colheres de sopa de bicarbonato de sódio; uma garrafa de vinagre. Procedimentos: complete os 5 seguintes passos para construir seu vulcão e depois faça-o entrar em erupção. Passo 1: Faça o cone do vulcão misturando os 6 copos de farinha, 2 copos de sal, 4 colheres de sopa de óleo de cozinha e 2 copos de água em uma vasilha. Misture os ingredientes com uma colher até que forme uma massa uniforme e firme (adicione água se necessário, mas não em excesso). Passo 2: Posicione a garrafa de refrigerante no centro da forma de alumínio e modele a massa em torno da garrafa para formar um vulcão-cone, mas sem tapar a boca da garrafa ou deixar cair massa dentro dela. Passo 3: Misture o corante vermelho com água quente suficiente para encher ¾ da garrafa (caso seja uma garrafa de 1 L, isso seria 750 ml; se for uma garrafa de 2 L, 1,5 L).

25 19 Passo 4: Coloque 6 gotas de detergente dentro da garrafa e depois adicione 2 colheres de sopa do bicarbonato de sódio. Passo 5: Devagar, coloque o vinagre dentro da garrafa e se segure O vulcão vai entrar em erupção! Muito bem, seu vulcão funcionou e os alunos ficaram impressionados. Agora pergunte a eles o que estava errado na sua demonstração. Um dos seus alunos inteligentes pode dizer: É o tipo errado de lava! A lava produzida de um vulcão-cone é espessa e não fluida como essa. Fique de olho nesse aluno! Atividades interdisciplinares: modelo de luz e som Uma das maiores explosões de vulcão já registradas na história foi a do Krakatoa, na Indonésia. O som da explosão foi tão alto que pôde ser ouvido nas Ilhas Maurício, a 3000 km de distância e após duas horas e meia da erupção. Os estudantes podem utilizar isso para calcular a velocidade do som (3000 km/2,5 h = 1200 km/h). Dicas de conhecimento para os professores: Durante as férias de verão de 1980, um grupo de voluntários estava plantando árvores na encosta do vulcão Santa Helena, no noroeste dos Estados Unidos. Eles estavam na encosta norte do vulcão, exatamente onde a explosão ocorreu. Felizmente, alguns dias antes da explosão, eles foram para a encosta sul e, como resultado, escaparam da explosão cataclísmica. Se tivessem permanecido no local anterior, teriam sido incinerados (queimados de forma violenta). Existem 3 milhões de pessoas que moram perto do Monte Vesúvio, na Itália. É um vulcão pequeno, mas bem ativo e considerado um dos mais perigosos do mundo. Por que as pessoas vivem tão próximas de vulcões perigosos? Porque o solo é bom para plantar, especialmente nos climas tropicais, onde as rochas vulcânicas se decompõem facilmente e enriquecem o solo de maneira rápida. Porque eles não entendem a história local ou ignoram as erupções passadas (por exemplo, Pompeia).

26 20 Oficina 2: Está chovendo granito! Atividade baseada na aprendizagem investigativa Pegue o basalto, uma pedra vulcânica da seção 1 da caixa de amostras, e o granito vermelho da seção 2. Ambos são rochas ígneas formadas pelo resfriamento de rochas derretidas (magma). Peça aos estudantes que identifiqum a principal diferença entre elas e que expliquem a razão de tal diferença. Resposta: O basalto é formado de grãos finos de cristais que não podem ser vistos, enquanto no granito vermelho eles são grandes o suficiente para serem facilmente notados. Essa diferença ocorre porque o magma que forma a lava do basalto se resfria tão rapidamente que não permite aos cristais crescer o bastante para serem observados. Já o magma que forma o granito se resfria lentamente no interior da crosta, o que dá tempo suficiente para que os cristais se formem e cresçam o bastante para serem vistos. Tópico para pesquisa domiciliar Ache o nome de cinco pedras preciosas que são comuns no Brasil. Discussão em sala mediada pelo professor Pedras preciosas no Brasil: O Brasil é um país famoso por suas pedras preciosas. A maioria delas é formada em rochas pegmatíticas, que são como granito, mas com grandes cristais. Apesar de Minas Gerais ter um espetacular depósito, outros também podem ser encontrados em várias partes do Brasil. Por favor, não se esqueça de mencionar que há muitas mais esperando para serem descobertas!

27 Oficina 3: Aventuras incríveis de um pedaço de quartzo 21 Atividade baseada na aprendizagem investigativa Pegue a amostra de areia A e o pedaço de arenito da seção 3 da caixa de amostras. A areia é um tipo de sedimento e o arenito é uma pedra. Peça aos alunos que façam uma lista das suas semelhanças e diferenças. Resposta: Ambos são formados de grãos de quartzo, mas os grãos do arenito estão grudados, enquanto os grãos na areia são soltos. Outra diferença está na cor de ambos. Tópico para pesquisa domiciliar Como se tornar um detetive de pedras: observe a seguinte figura das marcas onduladas em uma praia causadas pelas correntes oceânicas durante a maré alta: Agora, observe a seguinte figura de um arenito com mais de cem milhões de anos: off_of_capitol_reef_scenic_drive2.jpeg. O que você pode dizer sobre onde o arenito da figura foi formado? Resposta: Ele foi depositado na praia muitos milhões de anos atrás, quando ela estava coberta pela água da maré alta. Olhando a forma como as ondulações são formadas, um detetive-geólogo pode descobrir até mesmo a direção da corrente oceânica naquela época! Dicas de conhecimento para professores Rachaduras na lama são outras formações sedimentares:

28 22 Elas podem ser encontradas onde a maré baixa e deixa uma planície de maré para secar ao sol. A secagem faz a lama diminuir de tamanho (ela encolhe pela perda de água) e formar rachaduras. A próxima maré alta vai preencher as rachaduras com partículas de um tipo diferente de lama. Se a planície de maré se transformar em rocha sedimentária (lamito), as rachaduras serão preservadas. Como as pedras sedimentares não são tão duras como as rochas ígneas ou metamórficas e são formadas em camadas, elas podem facilmente ser utilizadas como material de construção ou para esculturas, e há um grande mercado para elas. Contudo, a sua mineração cria os mesmos problemas que a mineração de blocos de granito: barulho, poeira, desflorestamento, destruição da paisagem, e contaminação dos lençóis freáticos - se sem monitoramento.

29 23 Oficina 4: Entre os mortos Dicas de conhecimento para os professores Um tipo de rocha sedimentar (a química) é formado por um mineral singular como halita (sal comum), gipsita (utilizada para fazer placa de gesso na construção de casas, escritórios e escolas) ou ferro. Quando essas pedras estão próximas da superfície, são geralmente exploradas comercialmente através da mineração a céu aberto, onde toda a terra da superfície é removida para expor essas camadas. Esse tipo de mineração tem um grande impacto na paisagem. No passado, as companhias mineradoras simplesmente iam embora dessas grandes escavações quando o depósito era esgotado. Hoje em dia, incentivadas pela noção de responsabilidade social corporativa e também pela regulamentação governamental, as empresas arcam com os custos envolvidos na recuperação da terra. O professor pode perguntar para a sala qual a diferença entre um animal da terra e um animal da Terra. Resposta: Com t minúsculo, terra é o mesmo que solo, húmus etc., na superfície; dessa forma, é um animal que vive na terra (como uma minhoca). Terra (com T maiúsculo) é o mesmo que o nosso planeta (um corpo celeste), assim um animal da Terra não vive necessariamente no solo, mas em qualquer lugar do mundo (como o homem, um cavalo, um pássaro ou um peixe).

30 24 Oficina 5: Um granito gnaisse. O que é isso? Atividade baseada na aprendizagem investigativa Pegue a amostra de granito vermelho da seção 2 da caixa de Amostras e a amostra da gnaisse vermelha da seção 4. Quais são as semelhanças e diferenças entre elas e como elas surgiram? Dica: observe a figura da parte superior da página 34 do Manual da Oficina. Discussão em sala mediada pelo professor Características dos três tipos de rochas: Agora que os alunos já estudaram os três tipos de rochas, todos podem participar de uma discussão em sala; o objetivo é construir uma lista de características no quadro. As rochas ígneas se formaram pelo resfriamento do magma quente. Como resultado elas são: duras, resistentes e arranham facilmente uma placa de vidro; divididas em (i) rochas vulcânicas, que se resfriaram rapidamente a partir da lava, e (ii) rochas plutônicas, que se resfriaram lentamente dentro da crosta terrestre; feitas de cristais que se encaixam como um quebra-cabeça; isso é difícil de observar nas rochas vulcânicas como o basalto, pois os cristais são bem pequenos, mas é fácil de notar nas rochas plutônicas como o granito, que contém cristais maiores; os cristais são geralmente iguais em tamanho, fazendo com que as rochas vulcânicas pareçam uniformes como fatias de um pão. As rochas sedimentares se formaram pelo acúmulo de partículas e grãos como sedimentos debaixo d água em rios, lagos, mares e oceanos. Elas se transformam em rochas ao serem cobertas por outros resíduos. Como resultado, elas: são relativamente macias, pois as partículas e grãos são mantidos juntos por uma espécie de cimento; contêm areia, cascalho ou lama transformados em rocha, o que as torna parecidas com a areia cinza ou marrom e a lama das quais se originaram; são geralmente formadas de grãos arredondados de tamanhos similares; são encontradas em camadas regulares chamadas de lençóis, que podem conter fósseis.

31 25 As rochas metamórficas se formaram das rochas ígneas e sedimentares (e mesmo de outras rochas metamórficas) que foram transformadas por elevadas temperaturas e pressão. Como resultado, elas: são resistentes, duras e geralmente riscam a placa de vidro; são comprimidas e esticadas para formar faixas claras e escuras de minerais; geralmente contêm mica, feldspato e minerais metamórficos como a granada. Demonstração A colisão da Índia e do Tibete com um pedaço de pão. Essa oficina apresenta aos estudantes as placas tectônicas por meio do monte Evereste e a colisão da Índia com o Tibete. É uma excelente oportunidade para, com a ajuda de um pedaço de pão, aprofundar o conhecimento acerca das placas tectônicas. Se você tiver um com farinha na parte superior enrugada, ele é melhor para mostrar a parte do Tibete. Passo 1: Perto do meio do pão, corte de cima para baixo e da esquerda para direita com um ângulo de 30 graus. Corte o pão completamente. A parte esquerda do pão representa a Índia, a parte direita representa o Tibete. Passo 2: Corte a parte enrugada da Índia deixando a superfície superior bem plana. Passo 3: Corte a ponta da borda do Tibete deixando uma borda bem íngreme. Passo 4: Posicione os dois pedaços do pão sobre uma mesa onde todos os alunos possam vê-los e empurre o pedaço da Índia em direção ao do Tibete. Permita que o Tibete suba na Índia. Passo 5: Peça aos estudantes para fazer anotações sobre os seguintes tópicos: Questão: Qual é a espessura da crosta onde os dois pedaços ficaram um sobre o outro? Resposta: Cerca de duas vezes a espessura da Índia. Questão: O que isso causa às rochas que formaram a Índia? Resposta: Isso as comprime e aquece, tornando-as rochas metamórficas. Dica de conhecimento para os professores Nós todos vivemos na crosta terrestre. A crosta sob Ontário tem cerca de 40 km de espessura. Todavia, onde a Índia se enterrou debaixo do Tibete, a espessura da crosta é de aproximadamente 100 km. As montanhas do Himalaia formadas por essa colisão são bastante instáveis e ficam muitos milímetros mais altas a cada ano. Entretanto, a erosão trabalha duro para desgastá-las.

32 26 Oficina 6: Em busca da calcita Atividade baseada na aprendizagem investigativa Quando os alunos completarem essa busca, forneça-lhes essa questão para que reflitam: As atividades industriais comuns em países como Brasil e China produzem grandes quantidades de gases tóxicos que podem formar chuva ácida. Como isso afeta as rochas que vocês estudaram? Como podemos perceber esses efeitos? Resposta: Os calcários da Oficina 4 são agredidos. Assim, as paredes dos prédios, as lápides e as esculturas formadas de calcário lentamente continuarão a se dissolver, a não ser que a sociedade faça algo para impedir a formação da chuva ácida. Excursão Um excelente passeio para demonstrar isso seria levar os estudantes a um cemitério local que tenha sido construído pelo menos no século passado, onde poderão identificar as lápides feitas de calcário. Depois eles podem anotar os seguintes dados: Ano do enterro, idade da lápide (ano atual ano do enterro); preservação da escrita (fácil de ler, difícil de ler, impossível de ler). Um simples gráfico poderia ser construído: X representaria a idade, e Y, a preservação para mostrar que, quanto mais velha é a lápide, maior é o efeito da chuva ácida sobre ela. Discussão em sala Quando os estudantes tiverem completado a busca pela calcita de acordo com as instruções contidas nessa oficina, terão essencialmente completado um experimento científico. É uma boa oportunidade de discussão em sala sobre como um experimento científico é descrito, de forma que os alunos possam utilizá-lo no futuro como um modelo para uma feira de ciências. À medida que descreve o experimento no quadro negro, você pode discutir passo a passo com os alunos, que também podem participar respondendo a questões. Passo 1: Escreva o título Passo 2: Indique o objetivo do experimento: Testar a presença da calcita em rochas da caixa de amostras. Passo 3: Método: Pergunte aos alunos qual é a primeira coisa que devem fazer.

33 27 Resposta: Eles precisam mostrar que o teste de ácido (vinagre) seguramente identifica a calcita, mas nenhum outro mineral da caixa de amostras. Se ficar demonstrado claramente que somente a calcita reage com o vinagre (sofrendo efervescência), então poderemos ir em frente e colocar uma gota de vinagre em todas as rochas para observar a reação. Como as rochas que contêm calcita são sedimentares, elas são moles. Dessa forma, a dureza também pode ser utilizada para confirmar essa reação ácida. Escreva no quadro: Título do experimento: Identificar as rochas da caixa de amostras que contenham calcita Objetivo: Testar a presença da calcita nas rochas da caixa de amostras. Método: Começar testando a calcita e todos os outros minerais da caixa de amostras com vinagre. Se somente a calcita reagir, poderemos realizar seguramente o mesmo teste nas rochas da caixa de amostras para detectar a presença de calcita. Resultados: A calcita é o único mineral que reage com o vinagre. O teste com ele indica que as seguintes rochas contêm calcita: calcário listrado, maciço calcário, calcário fossilífero. Dados de comprovação: Calcita não arranha o vidro. Como nenhuma dessas rochas o arranha, a sua dureza comprova (corrobora) os resultados do teste ácido. Conclusões: O teste ácido com o vinagre é uma boa maneira de identificar a presença da calcita nas rochas. Como ela é geralmente encontrada nas rochas sedimentares, aquelas amostras que reagem à presença do vinagre são mais prováveis de ser sedimentares. Dica de conhecimento para professores Peça aos alunos para testar o giz branco utilizado em sala. Eles ficarão surpresos ao observar que ele reage assim como a calcita. O giz branco é uma rocha sedimentar formada pelo acúmulo de milhões de pequenas conchas de calcita formadas pelo plâncton que morava perto da superfície do oceano há cerca de 100 milhões de anos, quando a Terra toda era quente, inclusive os polos Norte e Sul (não havia gelo nesses lugares naquela época!).

34 Como o kit funciona Passo a passo da Oficina 1 Mesmo que existam diferentes maneiras de começar as oficinas (ver o DVD que acompanha o material), os seguintes passos vão ajudar a apresentar os procedimentos de rotina aos estudantes para que estes se habituem a eles e sejam capazes de segui-los sem a sua ajuda. Passo 1 As amostras e as ferramentas serão entregues por um professor ou estudante. Peca para que cada dupla abra o Manual da oficina na pagina 4 e com a ajuda das fotos legendadas, identificá-los. Passo 2 Peça aos estudantes para lerem juntos a introdução na página 5 do Manual da Oficina. Passo 3 Explique aos alunos que eles deverão completar todas as tarefas e as questões de múltipla escolha individualmente no Caderno de Atividades. POR FAVOR, LEMBRE-OS DE NÃO ESCREVER NO MANUAL DA OFICINA! Passo 4 Os seguintes tópicos dizem respeito ao que deve ser enfatizado: Peça as estudantes que escrevam o próprio nome na primeira página da oficina no Caderno de Atividades. Explique como as questões de múltipla escolha devem ser preenchidas. Indique que as palavras destacadas no Manual da Oficina são explicadas no glossário, localizado na primeira página do Caderno de Respostas. Passo 5 Quando as duplas estiverem certas de que compreenderam o que, como e onde devem fazer, peça para que comecem a Atividade 1 da Tarefa 1, Investigar as propriedades físicas do vidro e da cera. É normal que os alunos precisem de sua ajuda nessa primeira atividade.

35 29 Passo 6 Quando as duplas terminarem a primeira atividade, peça que continuem as atividades restantes da Tarefa 1 (atividades 2, 3, 4 e 5) e depois façam a Tarefa 2, Comparação do vidro com a cerâmica (atividade 6). Lembre-se de que os estudantes talvez precisem ser lembrados de que, após finalizar cada atividade e também as questões de múltipla escolha, eles devem voltar ao Manual da Oficina para começar a atividade seguinte. Depois de completar duas oficinas, espera-se que isso se torne automático. Passo 7: Fim das atividades da Oficina 1 Dependendo do tempo que você tiver disponível, poderá escolher uma das seguintes opções para finalizar essa oficina: Mapa Conceitual da Árvore (página 8 das folhas de respostas do Caderno de Atividades). Você poderá completá-lo como uma atividade conjunta de classe ou pedir que cada dupla complete o seu. Atividade conjunta de classe sobre o componente de alfabetização científica dessa oficina (ver sua tabela de tópicos). Distribuir o Caderno de Respostas para cada dupla e deixar que os próprios alunos verifiquem as respostas para as tarefas e questões de múltipla escolha que fizeram. Pedir aos alunos que terminarem mais cedo para fazer o Desafio (na página 9 do Caderno de Atividades). Recolher o Caderno de Atividades dos alunos para correção. Fazer uma ou mais das atividades suplementares. Passo 8: Dever de casa Como dever de casa para os estudantes, os seguintes tópicos estão entre as opções disponíveis para o professor. Mapa Conceitual da Árvore Desafio Uma ou mais perguntas escritas para a Oficina 1. Além de melhorar a escrita, essas questões permitem reforçar o conhecimento adquirido pelo aluno ao longo da Oficina.

36 Rubricas para avaliar os alunos

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