El cicle d’un material

Idees per treballar

Les idees bàsiques per treballar

Idees per revisar

Les idees habituals de l'alumnat per revisar

"Bones" preguntes

Possibles bones preguntes que ajudin a la construcció d'aquestes idees

Idees per treballar

En els cicles de materials la matèria es conserva i l’energia, normalment, es degrada

Idees per revisar

Podem ‘seguir la pista’ a un material, des de com el trobem a la natura (i encara podríem anar més enrere, per tal d’estudiar-ne els canvis geològics o biològics), com l’anem transformant per diferents usos, com el deixem d’utilitzar i com torna a formar part de la ‘natura’ (cicle del material). Sempre que hi ha un canvi, implica que hi ha una transferència d’energia. L’energia de l’univers es conserva -sempre és la mateixa-, però quan un material canvia l’energia del producte final és de menor qualitat (se n’ha perdut en forma de calor o, el que és el mateix, s’ha degradat). Una excepció molt important és la fotosíntesi. En aquest canvi, un dels productes que s’obtenen -els glúcids- emmagatzemen l’energia del Sol.

Exemples d'activitats i preguntes que ajuden a construir aquests conceptes
Exemples d'activitats

Preguntes que ajuden a construir aquests conceptes

D’on prové el(s) material(s)?


D’on prové el(s) material(s) amb el(s) que s’ha fet un jersei, un moble, una joguina, un envàs, una màquina, el paper....?

Seguim la pista a…. El pa, un teixit, una cullera… què era abans? I abans? I abans?… Com es passa d’una planta a fabricar pa?

Imatge: Neus Sanmartí i Teresa Pigrau. Escola Coves d'En Cimany.

Què passa amb un material quan ja no el fem servir?

Què li passa al paper, al plàstic, a un metall, al menjar...-? Aquesta làmina de ferro –plàstic, paper, menjar…-, què era abans? I abans? I abans? … I després, en què es transformarà? I després? I després?… Podríem tornar a l’inici, fer un cicle?

A la natura, hi ha alguna cosa que desaparegui?

Quan temps tarda un material en canviar (en fer el cicle)? Tots els materials tarden el mateix? Què és millor per al medi ambient, utilitzar molts envasos i tirar-los als llocs que es recomana o bé mirar d’utilitzar productes que tinguin menys envasos (posar exemples d’anar a comprar)? Per què?

Clica sobre el títol per accedir a un article sobre el cicle del paper:

Castelltort, A., & Sanmartí, N. (2006). El cicle del paper: una proposta didàctica per aproximar-nos a la comprensió del problema dels residus. Ciències, 4, 2–6.

Podem imaginar la història d'una gota d'aigua?


Podem imaginar i explicar la història d’una gota d’aigua a la natura? I a una que arriba a casa nostra? Quins canvis li van succeint a la gota?

Per què es produeixen aquests canvis? Es necessita ‘gastar’ energia? Quina diferència hi ha entre l’energia que és necessària pels canvis en el cicle de l’aigua natural i en el cicle de l’aigua que arriba a casa nostra?

On va a parar l’aigua de la pluja? D’on prové l’aigua que surt per una font? A on va a parar l’aigua que tirem per la pica o al wàter?

Imatge: Neus Sanmartí i Teresa Pigrau. Escola Coves d'En Cimany.

Clica aquí per trobar més exemples sobre el cicle de l’aigua des de la perspectiva dels sistemes geològics (La hidrosfera com un subsistema de la Terra) 

Clica sobre els títols per accedir als  articles sobre el cicle de l’aigua:

Márquez, C., & Bach, J. (2007). Una propuesta de análisis de las representaciones de los alumnos sobre el ciclo del aguaEnseñanza de Las Ciencias de La Tierra, 15(3), 280–286.

Márquez, C. (2005). Treballar el cicle de aigua des de la perspectiva dels models explicatius. Perspectiva Escolar, 292, 26–34.

Amb quins materials està construïda l’escola


Amb quins materials està construïda l’escola (o un edifici de Gaudí, o …? D’on provenen aquests materials? Quins canvis han tingut lloc per tal que siguin útils per a la construcció? I en què es transformen al llarg dels anys?

Quines són les roques que es van utilitzar com a matèries primeres? Podem seguir la pista als canvis des d’una roca en cada material de construcció? I aquesta roca, d’on prové?

Cliqueu per accedir a una proposta didàctica de CESIRE-CDEC: Quins materials podem utlitzar per a la construcció de les nostres cases. Elaborada per Teresa Pigrau. 

Processos externs de la Terra

Idees per treballar

Les idees bàsiques per treballar

Idees per revisar

Les idees habituals de l'alumnat per revisar

"Bones" preguntes

Possibles bones preguntes que ajudin a la construcció d'aquestes idees

Idees per treballar

Idees clau del model dinàmica externa

Idees per revisar

Quan als nens els preguntes quina és la causa d’un canvi en les roques o en un paisatge, sempre posen l’accent en el “pas del temps”, però els és difícil d’identificar altres variables.

Exemples de preguntes i activitats
Com pot ser que es trenqui una roca que és tan dura?

En relació a aquesta pregunta ens interessarà que puguin observar i conèixer que una roca es pot trencar principalment a partir de dos mecanismes. El primer és la fragmentació física (desintegració) deguda a canvis de temperatura, ja sigui per l’aigua que s’introdueix dins de les roques al congelar-se, ja sigui per les contracció i dilatació de les roques en zones on les variacions de temperatura del dia i la nit són altes. El segon mecanisme són les alteracions químiques (descomposició), que en funció de la composició química dels materials, aquests interaccionen amb la pluja àcida, amb l’oxigen i/o el CO2 de l’aire. Per exemple, també ens podem preguntar “per què no hi ha coves a tots els llocs?”.

Un exemple d'activitat

Una activitat possible consisteix en fer dues boles de fang i embolicar-les amb plàstic transparent. Una de les boles es posa al congelador i després de 24 hores es comparen i s’observa que la que ha estat al congelador està esquerdada. Font: Farndon, J. (1992). La Tierra en tus manos. Ed. Plaza y Janés / Tusquets/ Fundació La Caixa.

Com una roca es pot transformar en un còdol?

Una activitat interessant és la de promoure que es plantegin com una roca es pot transformar en un còdol i reconèixer que cal fer diferents accions: picar, rascar, posar-la en aigua... També es pregunta quina acció és més eficaç i, a la natura, on es produeixen aquestes interaccions i com.

Totes les roques canvien igual de ràpid?

Per respondre a aquesta pregunta podem recordar experiències de vistes a coves subterrànies en què sempre ens expliquen els anys que tarda en formar-se una estalactita, i comparar-la amb l’observació de la formació del sauló a partir del granit, entre d’altres. Es pot concloure que la velocitat del canvi depèn principalment del tipus de roca, del clima o de factors vinculats a l’activitat humana (pluja àcida, desforestació, etc.). Més preguntes interessants poden ser: “Com podríem saber si una cova encara s’està engrandint?” o “Com pot afectar el canvi climàtic a la formació de coves o, en general, al canvis en el paisatge degut a la dinàmica externa?

Un cop s’ha trencat una roca, com és que podem trobar els fragments a llocs molt llunyans?

Per donar resposta a aquesta pregunta ens caldrà pensar en la necessitat de dos processos: l’erosió i el transport. L’erosió és l’eliminació física de materials disgregats gràcies a l’acció d’agents dinàmics com el vent, l’aigua i el gel. El transport comporta el desplaçament d’aquests materials a d’altres zones, en bona part degut a processos gravitacionals. Una activitat interessant pot ser la d’observar sorres i preguntar-nos d’on prové tanta varietat de materials. Per amplicar informació, cliqueu sobre la imatge amb una experiència de CESIRE CDEC publicada per Fàtima Dalmau de l'Escola Camins de Banyoles.

De què depèn que un riu erosioni més o menys un terreny?

Una activitat-tipus per investigar en acció. Clica sobre la imatge per accedir-hi

Els materials que formen l’escorça i els seus canvis

Idees per treballar

Les idees bàsiques per treballar

Idees per revisar

Les idees habituals de l'alumnat per revisar

"Bones" preguntes

Possibles bones preguntes que ajudin a la construcció d'aquestes idees

Idees per treballar

Roques i minerals

L’escorça de la Terra està feta de roques i minerals. Les roques formen el sòl quan han estat sotmeses a processos de meteorització. Les roques i els minerals són materials i com a tals, es poden investigar des del model sistèmic de matèria. En aquest apartat aprofundirem en el coneixement d’aquests materials des de la mirada de la geologia, és a dir, en el seu origen, en els seus canvis al llarg del temps i en com fer-ne un ús sostenible.

Les roques són de fet els materials més comuns i abundants de la Terra. En alguns llocs, com a les muntanyes, als penya-segats o als marges de la carretera, les veiem clarament, però en d’altres estan amagades per aigua, pel sòl, per plantes, etc.

Els noms “roca” i “mineral” s’usen indiscriminadament per descriure tant roques com minerals i, de fet, la diferenciació entre l’un i l’altre a vegades és complexa. Un mineral es defineix com una substància pura, sòlida, que té una estructura interna ordenada –cristal·lina- i que s’ha format com a resultat de processos geològics. Per exemple, una pedra preciosa com l’òpal no es considera un mineral perquè no té una estructura cristal·lina.

Les roques es defineixen d’una manera menys precisa. Es considera una roca a qualsevol massa sòlida constituïda normalment per un o més minerals, tot i que n’hi ha que estan compostes de matèria no mineral, com per exemple l’obsidiana, que és una roca volcànica formada per una substància vítria no cristal·lina, o el carbó, roca formada per restes orgàniques. Són materials sovint durs i consistents, però no totes les roques són grans, ni dures, ja que el que les caracteritza és el material que les conforma. Per exemple, el petroli és una roca líquida, l’argila és una roca fàcilment emmotllable i el sauló és una roca no compacta.

El cicle de les roques

Totes les roques que formen el planeta Terra tenen un origen inicial igni (també es diu magmàtic) ja que quan el planeta es va formar al voltant del Sistema Solar, fa milions d’anys, les temperatures eren molt elevades i les substàncies es trobaven en un estat fos o semifós, com un magma. En refredar-se, aquest va donar lloc a les roques ígnies, les quals s’han anat transformant al llarg del temps, malgrat que els materials que les formen són els mateixos.

Les roques ígnies són les que resulten de la solidificació del magma, les roques sedimentàries s’originen a partir de processos que tenen lloc a la superfície de la Terra (meteorització, erosió, transport, sedimentació i cimentació o compactació), i les roques metamòrfiques (terme que etimològicament significa canvi de forma) són les produïdes per la modificació física o química de roques sedimentàries, ígnies o d’altres metamòrfiques preexistents, en unes condicions de pressió i temperatura que possibiliten que aquestes no arribin a fondre’s. Tots aquests canvis requereixen molt de temps.

Tot i la diversitat de roques existent, aquestes s’agrupen en tres grans grups segons els processos pels quals han passat: el de les ígnies, el de les sedimentàries i el de les metamòrfiques. Els processos impulsats per la calor interna de la terra són els responsables de la formació de les roques ígnies i metamòrfiques, mentre que els impulsats per l’energia procedent del Sol i de la gravetat produeixen els sediments a partir del qual es formen les roques sedimentàries.

El cicle de les roques és un dels molts cicles del sistema Terra en el què la matèria canvia però es  conserva (es recicla), i permet comprendre l’origen dels tres tipus de roques bàsics i la funció dels diferents processos geològics que intervenen en la transformació d’un tipus en un altre.

Idees per revisar

L’alumnat no reconeix les roques com al material del qual està formada lescorça terrestre, sinó que pensa que són només els fragments rocosos irregulars, que els més petits en diuen pedres

També creuen que són objectes permanents, fixes, que sempre han estat en el mateix lloc i per tant no tenen un origen ni han canviat. Per descriure una roca es refereixen a característiques relacionades amb la forma, color, grandària o rugositat (si és llisa, consideren que ja no es tracta d’una roca) i sovint no es fixen en la seva composició (si són homogènies o heterogènies, si tenen cristalls que brillen, etc.).

Una altra dificultat per a l’aprenentatge és que, tot i poder observar els diferents tipus de roques, se’ns presenta impossible veure i comprendre els processos que han possibilitat la seva formació, degut a la seva lentitud i complexitat. Per exemple, els efectes de l’erosió deguts a la circulació de l’aigua solen ser identificats, però no els efectes a causa de la seva congelació, ja que als alumnes els costa imaginar que l’aigua s’expandeix quan es congela. 

Tampoc no solen veure cap relació entre el fet que les roques es trenquen i la formació dels sòls o de la sorra de la platja. En alguns casos interpreten la formació de còdols a partir d’un model  d’acreció (i per tant, pensen que els còdols amb el pas del temps es fan grans) enlloc de considerar un model d’erosió. També acostumen a pensar que si una roca es troba en un riu ha de tenir necessàriament un origen sedimentari.

Existeix un altre tipus de dificultat d’origen lingüístic en el moment que relacionen el terme metamòrfica” amb la metamorfosi d’alguns animals i els porta a creure que és un canvi similar al dels éssers vius. En general, en edats primerenques es pot entendre més la formació de les roques sedimentàries, ja que els processos de meteorització, erosió, transport i compactació es poden simular fàcilment al laboratori, mentre que en el cas d’altres tipus de roques és més difícil d’imaginar i comprendre els processos que tenen lloc.

Els alumnes no tenen consciència que la major part dels objectes d’ús quotidià estan formats per roques o minerals. També acostumen a considerar que un mineral dur no pot ser fràgil, quan realment són dues propietats diferents. Per exemple, el diamant és el mineral més dur i també és molt fràgil. 

Cada mineral té unes propietats que el diferencien d’altres i possibiliten identificar-los. Les més significatives des del punt de vista de la geologia són la duresa, la forma en que cristal·litzen i el color de la ratlla, propietats que entre d’altres condicionen els seus usos. Per tant, aprendre sobre els minerals comporta utilitzar un vocabulari nou (verbs i adjectius) a partir tant de l’observació directa o de la manipulació, com ratllar-los, fer ratlles amb ells, trencar-los o fer d’altres accions.

Finalment, cal tenir en compte la dificultat d’imaginar-se el temps geològic. Els infants poden parlar del temps necessari perquè es formi una roca dient: “des de fa molt de temps”, “des de fa alguns anys” o “des de fa un any o menys”, però alhora, majoritàriament pensen que totes les roques existeixen des de l’origen de la Terra.

"Bones preguntes"

Sovint es té la tendència a iniciar els aprenentatges sobre les roques classificant-les, quan el més important és realment preguntar-nos sobre l’origen. Només després d’haver pensat que totes les roques tenen un origen té sentit classificar-les.

Algunes preguntes que poden ajudar a construir coneixements sobre les roques i minerals són:

En relació a la seva estructura, per descriure els seus components i les seves propietats

Com podem saber si una “pedra” que observem és una roca o un mineral?

És homogènia o heterogènia? Observem que té “grans” (i seria sedimentària) o cris-talls (seria ígnia o meta-mòrfica)? Quina utilitat tenen les roques i els minerals? Encarregaríeu un anell amb un perfecte cristall de sal? Fabricaríeu un martell amb un diamant? Com és que fem servir el guix per escriure a la pissarra i, en canvi, un llapis per escriure sobre el paper? Com és que els productes de neteja acos-tumen a tenir calcita en la seva composició? (la calcita és en general més dura que la brutícia i, en canvi, menys que els materials dels que estan fets els plats i les olles)...

En relació als canvis, per explicar-los

D’on han “sortit” totes aquestes roques?

Pot una roca transformar-se en una altra de diferent? Què ens pot explicar una roca del seu origen? Tenen edat les roques? Com es pot saber?

En relació al control-regulació dels canvis, per interpretar-los

Poden considerar-se que les roques són un recurs il·limitat, que mai s’acabarà?

Quantes roques consumim i en què? Quines marques deixa en el paisatge l’extracció de minerals i roques?. Imatge: Lithica, Pedrera de marès a Ciutadella, Menorca.