Mestrado em Ensino da Biologia e da Geologia no 3ºCiclo do Ensino Básico e no Ensino Secundário Cenário: O Pai da Geologia Moderna Unidade curricular: Didática da Geologia II Docente: Doutora Clara Vasconcelos Trabalho orientado por: Joana Torres - Aluna de Doutoramento FCUP Trabalho realizado por: Ana Daniela Sampaio
Contextualização curricular: 10º ano de escolaridade. Domínio: Tema I (Módulo inicial) - A Geologia, os geólogos e os seus métodos. Subdomínios: As rochas, arquivos que relatam a história da Terra - Rochas sedimentares, Rochas magmáticas e Rochas metamórficas. Ciclo das rochas. A Terra, um planeta em mudança - Princípios básicos do raciocínio geológico. Uniformitarismo. Tempo previsto: 90 minutos. Pré-requisitos: Programa de 7ºano, no domínio: Terra em Transformação, subdomínios: Dinâmica externa da Terra - onde se pretende que os alunos compreendam a diversidade das paisagens geológicas, identifiquem diferentes tipos de rochas e as suas características e analisem os conceitos e os processos relativos à formação das rochas sedimentares. Consequências da dinâmica interna da Terra onde se pretende que os alunos interpretem a formação das rochas magmáticas e metamórficas, expliquem o conceito de metamorfismo, relacionem a génese de cada tipo de rocha com a sua estrutura, textura, dimensão e os minerais que a constituem e por fim que conheçam o ciclo das rochas e os processos geológicos envolvidos neste ciclo. Objetivos: Objetivos gerais Conhecer o Ciclo das Rochas e identificar os processos geológicos nele envolvidos. Desenvolver o questionamento através de uma contextualização problemática. Desenvolver a capacidade de argumentação fundamentada, clara e precisa. Promover a colaboração e a aprendizagem em grupo através da realização de atividades de simulação com partilha de idéias e discussão de opiniões. Desenvolver o raciocínio científico através do confronto de saberes e opiniões. Página 1
Estimular o raciocínio e interesse científico na execução da atividade de simulação. Reconhecer a importância de modelos na construção do conhecimento científico e compreender a provisoriedade e subjetividade da ciência. Promover a intradisciplinaridade e a interdisciplinaridade. Objetivos específicos Explicar a teoria do Uniformitarismo. Interpretar e descrever os principais processos do Ciclo das Rochas. Identificar os processos de formação dos diferentes tipos de rochas. Explicar como os processos se relacionam entre si ao longo do Ciclo das Rochas. Reconhecer a importância dos agentes erosivos e de metamorfismo nos processos de formação e alteração das rochas. Relacionar uma atividade prática de modelação utilizando um modelo abstrato com os principais processos do Ciclo das Rochas. Reconhecer a utilidade da utilização de modelos na compreensão de conceitos complexos. Conceitos a mobilizar: Uniformitarismo, Ciclo das Rochas, Rochas Magmáticas, Rochas Metamórficas, Rochas Sedimentares, Erosão, Transporte, Deposição, Compactação, Metamorfismo, Fusão, Consolidação, Pressão, Levantamento/Soerguimento, Extrusão e Diagénese. Página 2
CASO - O Pai da Geologia Moderna Após um dia de aulas, o Manel decide ir para o quarto jogar World of Warcraft no seu computador portátil, quando repara que o seu computador está sem bateria e logo hoje que tinha emprestado o seu carregador do computador ao pai, que o dele tinha deixado de funcionar! Lembra-se então de ir ao quarto da Joana, a sua irmã, e pegar no seu carregador emprestado. Quando chega ao quarto da Joana, vê que estava em cima da mesa um livro aberto, com a fotografia de um senhor com ar de poucos amigos. Junto à fotografia estava escrito: James Hutton - O pai da Geologia Moderna. James Hutton foi um geólogo, químico e naturalista escocês que pelo seu trabalho pioneiro na interpretação dos processos geológicos é considerado como o pai da Geologia Moderna. Defendeu o Uniformitarismo e a teoria do Plutonismo. De acordo com o Plutonismo, todas as rochas tiveram origem na atividade vulcânica, daí a referência a Plutão, o deus romano das profundezas. James Hutton (1726-1797) O Manel ficou confuso com o que leu. O Pai da Geologia Moderna? Nesse momento a Joana entra no quarto. - Que estás a fazer Manel? - Está aqui escrito no teu livro que James Hutton é o pai da Geologia Moderna! Mas há uma Geologia Antiga? - Não é isso Manel, é que James Hutton contribuiu para a explicação de várias teorias e processos geológicos que ainda são válidos atualmente, como o Uniformitarismo, um dos princípios do raciocínio geológico. - Mas diz aqui também que de acordo com o Plutonismo todas as rochas se formaram a partir da atividade vulcânica. Mas isto não é verdade. Eu estudei que existem rochas magmáticas, rochas metamórficas e rochas sedimentares. Agora estou confuso. Mas não existe o Ciclo das Rochas? Concordas com o Manel? Como podes ajudar o Manel a explicar como se formam as rochas? Página 3
Tabela 1 - Ficha de monitorização a preencher pelos alunos segundo a metodologia ABRP (Aprendizagem Baseada na Resolução de Problemas). CASO - O Pai da Geologia Moderna Lista de factos: Questões-problema: Planificar investigação: Proposta de Solução: Questões-problema: - O que defende a teoria do Uniformitarismo? - Em que consiste o Ciclo das Rochas ou Ciclo litológico? - Que processos estão presentes no Ciclo das Rochas? - Como se formam as Rochas Magmáticas? - Como se formam as Rochas Metamórficas? - Como se formam as Rochas Sedimentares? Produto final: Os alunos vão incorporar o papel de geólogos, aplicando os conhecimentos apreendidos e de modo a auxiliar o Manel a perceber como se formam os diferentes tipos de rochas. Para este efeito, os alunos deverão dividir-se em três grupos e realizar a atividade 1. Página 4
Atividade 1 Os alunos vão realizar uma atividade que pretende simular os vários processos que ocorrem no Ciclo das Rochas utilizando lápis de cera, de cores diferentes, cortados em pedaços grandes, que representam os três tipos de rochas: rochas magmáticas, rochas metamórficas e rochas sedimentares. Cada grupo vai ter disponível: lápis de cera, um x-ato, folhas de papel de alumínio, uma vela e fósforos. O professor nada revela sobre o objetivo dos materiais presentes e propõe que os alunos em grupo, durante 15 minutos, debatam sobre como poderiam representar os processos que ocorrem no Ciclo das Rochas com os materiais que têm disponíveis. Após estes 15 minutos, o professor questiona cada grupo sobre as suas conclusões e orienta o debate na turma relativamente às demonstrações que pretendem realizar. À medida que vai iniciando as demonstrações com os alunos o professor vai questionando-os relativamente a qual processo do ciclo das rochas está a ser representado. Pretende-se que os alunos inicialmente cortem os lápis de cera com o x-ato em finos pedaços, simulando o processo de erosão. Ao deixarem cair os finos pedaços sobre a folha de papel de alumínio demonstrarão o processo de transporte e à medida que os pedaços se vão acumulando sobre o papel de alumínio, a deposição. Se aplicarem uma pressão aos finos pedaços sobre o papel, utilizando a palma da mão, simulam o processo de compactação. Ao comprimirem os fragmentos fortemente, misturando-os entre si e misturando as diferentes cores, os alunos demonstrarão como ocorre o metamorfismo. Envolvendo posteriormente estes fragmentos com uma folha de papel de alumínio e aquecendo com a vela acesa, os finos pedaços de lápis de cera irão derreter, simulando a fusão. Esperando que a cera solidifique os alunos simulam o processo de arrefecimento e consolidação. No final, o professor questiona os alunos sobre quais processos do Ciclo das Rochas esta atividade de modelação não demonstra. Tais processos correspondem ao levantamento/soerguimento, extrusão e diagénese. Confrontando os resultados obtidos nas demonstrações com as imagens e informação presentes no manual escolar, os alunos conseguirão identificar e comparar os processos envolvidos no Ciclo das Rochas com os processos que simularam. O registo das aprendizagens realizadas com a modelação resultará no preenchimento de um V de Gowin. Página 5
V epistemológico de Gowin (Novak e Gowin, 1984/1996) Página 6
Fonte de dados: Manual escolar - vai depender do manual adotado. Endereços eletrónicos (consultados a 4 de ): http://www.amnh.org/education/resources/rfl/web/essaybooks/earth/p_h utton.html http://www.infopedia.pt/$ciclo-das-rochas?uri=linguaportuguesa/hidrosfera http://fossil.uc.pt/pags/transf.dwt Articulações disciplinares: Intradisciplinares: Esta temática é abordada no 7º ano, como já referido, e, deste modo, os alunos revêm e aplicam os conhecimentos obtidos. Interdisciplinares: Físico-Química: o processo de meteorização de algumas rochas pode ser estudado a partir das reacções químicas e dos processos físicos envolvidos. História: referência a Plutão, Deus da mitologia romana, filho de Saturno e de Reia e irmão de Júpiter e Neptuno. Era Deus das profundezas, dos mortos e das riquezas. Inglês: estando dois dos recursos em Inglês, os alunos praticam esta língua e aprendem o nome de alguns conceitos em Inglês. Ciclo de apresentação: Contextualização problemática e exploração didática do cenário. Preenchimento de uma ficha de monitorização. Síntese das questões-problema encontradas. Planificação e execução de uma atividade de simulação/modelação. Elaboração de um V de Gowin. Conclusão do preenchimento da ficha de monitorização. Aplicação de conhecimentos desenvolvidos ao longo da aula. Página 7
Outras atividades possíveis: Visionar animações digitais sobre o Ciclo das Rochas que expliquem os diferentes processos de formação e transformação das rochas, dando a conhecer aos alunos a modelação digital, uma ferramenta muito utilizada atualmente na investigação científica. Exemplo de animações digitais: Fontes: http://www.crie.min-edu.pt/files/@crie/1227874372_explorar_rochas.swf (Acedido a 6 de ) http://www.crie.min-edu.pt/files/@crie/1227874296_legendar_rochas.swf (Acedido a 6 de ) http://www.phschool.com/atschool/phsciexp/active_art/rock_cycle/index. html (Acedido a 5 de ) Aplicação: James Hutton defendeu na sua obra, editada em dois volumes, Teoria da Terra (1795) que o magma era o responsável pela formação das rochas, embora pudesse existir água na sua formação. Hutton referiu ainda que as rochas mais antigas derivaram de outras ainda mais antigas que teriam sido destruídas por erosão. Reconheceu a ação dos processos naturais na modelação da superfície terrestre tais como a erosão, a deposição e a atividade vulcânica: "...desde o topo da montanha até à praia tudo está em constante alteração (...) A superfície da Terra deteriora-se em determinado local mas reconstrói-se noutro". 1. Comenta a afirmação anterior de James Hutton, tendo em conta os conhecimentos que possuis do Ciclo das Rochas e os processos nele envolvidos. 2. No século XVIII a maioria das pessoas pensava que a rocha mais antiga na Terra era o granito, que se cristalizara a partir de um oceano antigo, e todas as rochas repousavam sobre ele. Como justificas que seja este o pensamento da altura? Página 8
Referências Bibliográficas: Earthlearningidea. (n.d.). The rock cycle in wax. Retirado a 6 de Junho de: http://www.earthlearningidea.com/pdf/rock_cycle_in_wax_final_july.pdf. Novak, J.D. e Gowin, D.B.(1996). Aprender a Aprender (tradução de Learning How to Learn, 1984), Plátano, Lisboa. Vasconcelos C. & Almeida A. (2012). Aprendizagem Baseada na Resolução de Problemas no Ensino das Ciências. Propostas de trabalho para Ciências Naturais, Biologia e Geologia. Porto Editora. Página 9