En relació als canvis i processos en els volcans.

En relació als canvis i processos en els volcans.

Montse Torrella, I5, Escola Tecnos. Conxita Márquez

Fase d'exploració. Conversa. Fem emergir les idees inicials.

En la seqüència anterior hem treballat preguntes relacionades amb l’estructura (d’on provenen els materials?). Tothom està d’acord en què  provenen de l’interior de la Terra, de “dins”. Ha arribat el moment de fer avançar les idees inicials amb noves preguntes. 

Pregunta de la mestra:

Respostes dels infants

Com deu ser la lava?

– A: Enganxosa i vermella. També pot ser groga.
– B:  La podríem agafar?
– C: No, perquè és enganxosa.
– D: La lava està primer a dins d’una bossa. No la podríem agafar perquè ens cremaríem.
– E: Crema tant que ens moriríem. Està molt calenta.
– F: El foc no crema tant com la lava.
– G: El foc va cap amunt i la lava va cap avall.
– H: La lava té força.
– I:  La lava puja i després baixa.

Com és la lava? És com l’aigua?

-Tots: NOOO

Mestra: Ho tenim fàcil per agafar l’aigua?
– A: No, si fos gel sí. El gel es troba a la neu i hem de portar guants.

El gel és líquid o sòlid?

(Ningú ha sentit mai a parlar de sòlid i líquid)​.
– A: El gel és fred, es desfà amb les mans calentes.

Quin altre material coneixem que li passi el mateix?

– A: El paper es desfà amb l’aigua. 

Coneixem algun altre material que es comporti com la lava?

– A: El sabó perquè al sol es desfà.

Com és que el sol fa desfer?

– A: Perquè ens escalfa.

– B: Els gelats.
– C: La xocolata. Es desfà quan la toquem.
– D: Quan l’agafo sense paper em queda tota desfeta.

Si agafo un caramel i el poso molta estona a la mà, què passarà?

– A: Rellisca i es desfà.

Resum. Les mans i el sol escalfen.

– A: Amb aigua calenta també es pot escalfar.
– B: Amb el secador.
– C: Amb el radiador.
– D: Amb el microones també podem escalfar.
– E: I amb el forn.
– F: Amb l’encenedor
– G: Amb el foc.

... I si fem lava a la classe? (construcció de coneixements a través de l'experimentació)

Converses d’inici. Els meus cosins de La Palma.

Converses d’inici. Els meus cosins de La Palma.

Montse Torrella, I5, Escola Tecnos. Conxita Márquez

Contextualització. Converses d'inici: "Els meus cosins de La Palma"


 

Una alumna de l’aula té uns cosins a La Palma i explica que han hagut de marxar de casa per culpa del volcà. 

La mestra fomenta el diàleg a l’aula i acaben mirant un vídeo en directe del volcà.

 

 

Després del cap de setmana, uns germans bessons porten roques volcàniques dels volcans d’Olot.

Iniciem conversa per fer emergir les idees inicials dels infants:

Una setmana després reprenem la conversa amb aquesta pregunta:

Què sortia del volcà?

A la seqüència d’imatges de la dreta (la conversa inicial amb els infants) es veu com aquests parlen tant d’experiències com d’idees prèvies. Es pot observar també com, a mesura que el diàleg avança,  les intervencions tenen més relació amb allò que han dit els companys. 

  • Lava, fum, pedres, xispes
  • La lava surt explotant
  • La lava arrossega pedres i roques pel camí
  • (…)
  • La lava pot cremar les persones . Per això han de marxar i agafar moltes coses (la nevera, la TV…) Destrueix edificis. Ho vaig veure a l’infoK​.
  • Hi ha uns investigadors que avisen les persones. Així tenen més temps per recollir les seves coses.
  • La lava només pot baixar
  • La lava va a poc a poc. Per això si que tenim temps d’agafar les coses
  • El volcàcom un forat i per això surt la lava​.
  • Crec que perquè les roques están tan apretades que xoquen i fan poc​.
  • La lava pot traspassar​.
  • El forat del volcà s’ha trencat i ara és més gran, la lava va molt ràpid​.
  • La lava té gas i el foc no. No és el mateix​.
  • La lava surt per molts forats i va al mar. Es moren els peixos​.

Riscos i oportunitats associats als llamps

Riscos i oportunitats associats als llamps
Julià Hinojosa, Víctor López. 
Perill directe

Aquests llamps poden impactar en les proximitats del volcà i per tant són tan perillosos com els d’una tempesta normal.

Perill indirecte per generació de gasos contaminants

Els llamps en l’ambient creat pel volcà (materials expulsats) són fonts de gasos nocius per a la salut, com els òxids de nitrogen (NOx) i l’ozó (O3).

Oportunitat per la generació de vida

Milers de milions d'anys enrere, l'activitat volcànica del planeta era molt més gran que actualment. Per això, és segur que els llamps volcànics eren un fenomen molt habitual i gairebé continu. Experiments de laboratori i models per ordinador han intentat simular aquestes condicions i, efectivament, s'ha trobat que les descàrregues elèctriques d'origen volcànic són font d'algunes de les molècules necessàries per explicar com s'ha iniciat la vida.

Canvis que fan que un material s’electritzi

Canvis que fan que un material s’electritzi
Julià Hinojosa, Víctor López, Neus Sanmartí. 

 

Com s’ha dit, “electritzarun material vol dir fer-lo guanyar o perdre càrregues. La pols volcànica que s’expulsa en una erupció experimenta aquesta electrització de dues maneres diferents: 

A través del fregament i els xocs entre les partícules dels sòlids (pols), líquids i gasos que surten a l’exterior en una erupció volcànica (aquest procés s’anomena triboelectricitat, ja que “tribos” significa fregament en grec). A la Imatge, un gat triboelectritzat per l’atracció entre la càrrega positiva dels seus pèls i la càrrega negativa del poliestirè.

A través del trencament de les partícules de pols en parts encara més petites (s’anomena fractoelectricitat, ja que “fracto” significa trencament en llatí).  

Com fer guanyar o perdre càrregues a un material?

Activitat 1. Triboelectricitat.

Activitat 2. Fractoelectricitat.

La triboelectricitat la podem observar en fregar un cos fortament amb un drap, aquest es carrega positivament o negativament depenent de la seva tendència a perdre o guanyar electrons (o partícules carregades negativament). Per exemple, en fregar una barra de vidre, aquesta es carregarà positivament, atès que el drap extreu (‘es queda amb’) càrregues d’un tipus que anomenem ‘negatives’ (els electrons) de la superficie del vidre. Fixem-nos que són les càrregues negatives les que es mouen d’un material a un altre i, en canvi, les positives no es mouen

Una experiència que es pot fer a l’aula amb la metodologia POE (predicció, observació i explicació) és la següent:.

Material necessari

Una barra de vidre o un globus, un drap i paper.

Procediment

Es tallen petits trossos de paper i s’infla el globus. Tot seguit es frega el globus (o el vidre) amb el drap (també pot ser amb la mà). 

P (Predicció)

Què creieu que passarà? Per què ho penseu?.

O (Observació)

S’observa el que passa: el globus atrau els trossets de paper. 

E (Explicació)

S’anima a imaginar/explicar el perquè: Com ens imaginem la barra de vidre o el material que forma el globus per dins? Com és que s’ha carregat la barra de vidre o el globus? Com és que atrau els petits papers que s’enganxen al vidre/globus? .

La fractoelectricitat, té l’origen en el trencament violent d’un material de manera que la càrrega queda separada i per tant les dues parts electritzades. En una erupció es produeixen molts xocs i forts entre les partícules que es van expulsant. 

 El fenomen el podem observar en el següent vídeo. Julià Hinojosa explica com fer dos experiments de fractoelectricitat.

Quan es trenquen les partícules del material i es separen les positives i les negatives, si es fa amb les dues cintes per separat, es carreguen igual i per tant, les dues cintes es repel·len. I, en canvi, quan estan juntes, les càrregues negatives originades passen a l’altra, i com que la càrrega final de cada cinta és diferent, s’atreuen. 

Material necessari

Una cinta adhesiva.

Procediment 1

Aferrar dues tires de cinta adhesiva d’uns 40 cm sobre una taula. 

Procediment 2

Aferrar dues tires de cinta adhesiva d’uns 40 cm una damunt l’altra, sobre una taula. 

P (Predicció)

Què creieu que passarà? Per què ho penseu?.

O (Observació)

S’observa el que passa: en el primer cas les dues cintes es repel·leixen, en el segon s’atrauen. 

E (Explicació)

S’anima a imaginar/explicar el per què: Com ens imaginem la cinta adhesiva per dins? Com és que s’ha carregat la cinta adhesiva?  En el segon procediment  per què s’han carregat diferent? Com és que en el primer cas s’atrauen i en el segon es repel·leixen? .

Les explicacions es fan en base al trencament brusc de la pega de la cinta adhesiva. 

Estructura elèctrica de la matèria

Estructura elèctrica de la matèria

Julià Hinojosa, Víctor López.

Idees clau

Gràcies als avenços de la ciència, podem imaginar els materials que ens envolten (l’aire, l’aigua, les roques, els metalls, el paper, els plàstics… i també la lava i la pols volcànica) formats per petites partícules que es mouen i interactuen entre elles, algunes de les quals tenen una càrrega elèctrica positiva o negativa.

Aquestes càrregues s’atrauen si són de diferent signe, i es repelen si són del mateix signe. Les forces d’atracció i repulsió entre càrregues poden provocar el moviment d’aquestes càrregues dins dels materials, sempre que aquests siguin materials conductors (és a dir, que permetin el moviment de càrregues). Això és el que passa, per exemple, amb els cables elèctrics en un circuit, que permeten que les càrregues es desplacin degut a forces d’atracció i repulsió entre elles, i quan aquestes càrregues s’estan movent diem que “passa electricitat”. Imatge: Escola de Les Aigües (Barcelona).

Foto: Llamps al volcà de La Palma, @abiansangil.

Ara bé, en els materials aïllants, que no deixen passar tan fàcilment les càrregues elèctriques com els materials conductors, algunes d’elles es poden acumular durant un temps en una zona del material (normalment a les puntes), provocant fenòmens que anomenem com “electricitat estàtica”.  Els fenòmens d’electricitat estàtica costen de veure, ja que normalment els materials al nostre voltant són neutres, és a dir, contenen el mateix nombre de càrregues negatives i positives, que es cancelen entre elles. No obstant això, en certes ocasions els materials aïllants es poden electritzar, és a dir, les càrregues es poden moure d’un cos a un altre (o d’una part del cos a una altra), de manera que una part quedarà carregada positivament (en tindrà més de positives que de negatives) i l’altra negativament (en tindrà més de negatives que de positives). Quan alguns cossos s’han electrificat durant una estona, l’acumulació de càrregues del mateix signe, en un material o en una part d’ell,  pot acabar produint una descàrrega elèctrica, com la que es produeix en els llamps de les tempestes elèctriques i en els llamps dels volcans.

Què val la pena aprendre a cada etapa? (primària, secundaria)

Educació primària

Educació secundaria

A l’educació primària no cal entrar a entendre l’estructura d’un àtom per parlar de càrregues negatives i positives, i per tant per parlar de circuits elèctrics o d’electricitat estàtica. De fet, la ciència ha utilitzat la idea de “càrrega elèctrica” molt abans de saber com era un àtom per dins. S’havia observat que alguns materials, al fregar-los, n’atreien d’altres i que, una vegada posats en contacte, es repelien, i es va començar a imaginar que hi havia alguna ‘cosa’ -càrregues- que passaven d’un material a un altre. Aquestes càrregues havien de ser diferents perquè en uns casos els cossos s’apropaven (si no eren les mateixes), i en d’altres es separaven (si eren iguals). Amb aquesta idea inicial es va avançar en el coneixement d’uns fenòmens que més endavant van formar part de la branca de la física anomenada ‘electricitat’. També és un bon punt de partida per començar a aprendre a les etapes escolars inicials. 

A l’educació secundària podem començar a utilitzar nous conceptes per interpretar els fenòmens elèctrics. En el moment que es treballa l’estructura de la matèria, s’explica que està composta per àtoms, que s’enllacen entre ells formant molècules o cristalls. Tots els tipus d’àtoms es troben organitzats a la Taula Periòdica. Aquests àtoms a la seva vegada estan forjats per les anomenades partícules subatòmiques, que tenen diferent càrrega elèctrica: 

  • Electrons: es troben a l’escorça i tenen càrrega negativa. 
  • Protons es troben al nucli, i tenen càrrega positiva. 
  • Neutrons també es troben al nucli, i no tenen càrrega. 

Per tant, quan parlem de càrregues negatives, en el fons estem parlant dels electrons que escapen de l’escorça de l’àtom, i quan parlem de càrregues positives, estem parlant d’àtoms que els  falten electrons (i per tant, que tenen més càrregues positives al nucli que negatives de l’escorça). 

Com podem simular la formació i moviment del magma?

Com podem simular la formació i moviment del magma?

Cristina Montserrat. Mestra de 2n de primària de l’escola Ses Rotes Velles (Calvià, Mallorca)

Què creieu que passarà? (Exploració d'esquemes previs)

Arran de les explosions de La Palma, amb els alumnes de 2n va sorgir la necessitat d’investigar les erupcions volcàniques. Seguidament es comparteix una experimentació  fonamentada en dels materials del Tresor de Recursos, que estava integrada dins el  guió d’investigació elaborat amb l’alumnat. 

La pregunta que ens vam plantejar va ser: Com es forma es magma? Podem fer una simulació per comprendre-ho millor?. Els passos  van ser: 

  1. Vaig presentar els materials mentre fèiem un diàleg amb  el grup classe: La capa vermella…. què creieu que representa? i la de sorra? per què creieu que hi posem aigua?.  
  2. Exploració d’idees prèvies individual. Què creieu que passarà quan encenguem el foc? Cada alumne va fer un dibuix en tres passos, com es veu a la Imatge. 
Què passa?. Observació. (Construcció de coneixements a través de l'experimentació)

Encenem el foc i observem el que passa. 

En un primer moment no s'observen canvis.
La cera mesclada amb arena va emergint lentament
“La cera s’ha fos, és més lleugera que l’aigua (menys densa) i ha pujat cap amunt.
Per què passa?. (Construcció de coneixements a través de l'experimentació)
Posada en comú amb el grup classe. Per què creieu que ha passat?. Cada alumne aporta una explicació que discutim i valoram junts.

Seguidament cada alumne individualment fa el dibuix de nou.

DESPRÉS. COMPARA EL QUE SAPS ARA AMB EL TEU DIBUIX INICIAL.

EXPLICA-HO. HI HAS D’AFEGIR RES?

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

Canvis en el paisatge

Canvis en el paisatge
Idees per treballar

La Terra que habitem és un planeta que canvia al llarg del temps. Canvien els materials que la formen i també  les espècies que hi viuen. Hi ha canvis ràpids i n’hi ha de lentíssims. Hi ha canvis radicals i d’altres de subtils. N’hi ha de previsibles i de sorprenents. Canvis devastadors i canvis que podem arribar a controlar.

En aquestes dues fotos es pot observar el CANVI EN EL PAISATGE a La Palma succeït després de 34 dies d'erupció del volcà Cumbre Vieja. Foto de JuanMa Hernández.

Els éssers vius intenten aprofitar els canvis i provocar‐los, controlar‐los o evitar‐los d’acord als seus interessos. Els humans també, i la ciència ens ajuda a fer‐ho amb una gran eficàcia, que implica també una gran responsabilitat.

El model de canvi geològic és el que dóna més sentit a la Geologia, ja que n’engloba molts altres, que són casos concrets d’aquest canvi. Si l’alumnat és capaç de considerar que els materials terrestres s’originen i canvien constantment (encara que quasi sempre molt lentament), que hi ha canvi però també conservació i que la matèria segueix un cicle, que tot canvi requereix energia, que els canvis poden provocar un impacte en el medi, etc… estan aplicant el model de canvi geològic i això els permet explicar i predir un conjunt de fenòmens.

Zona volcànica de La Garrotxa
Idees clau del model de canvi geològic

(Adaptació de Pedrinaci, 2003)

Canvis deguts a processos externs
Canvis deguts a dinàmiques internes

La superfície de la Terra canvia contínuament. La dinàmica de canvi dels materials que formen la superfície de la terra, s’inicia amb la meteorització que els esmicola, continua amb l’erosió que els separa i finalment es transporten. L’energia que provoca aquests canvis prové inicialment del Sol i de l’energia potencial deguda a la força de la gravetat. Un dels productes generats en aquests processos és el sòl.

Processos externs de la Terra

Clica per saber-ne més

El sòl

Clica per saber-ne més

La Terra és un planeta actiu. Els terratrèmols i els volcans són les principals manifestacions d’aquesta activitat. L’explicació de la seva localització, distribució i origen es relaciona amb el fet que l’escorça és discontínua i a la energia interna de la Terra.  

Volcans

Clica per saber-ne més

Terratrèmols

Clica per saber-ne més

Plaques tectòniques

Clica per saber-ne més

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.

El cicle de les roques. Un procés on els materials són transformats pels agents externs i interns en un sistema de recliclatge. Font imatge: Phil Stoffer (2005). Font text: Instituto de Geociencias.

Per ampliar la informació cliqueu aquí. 

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.

Cliqueu aquí si voleu llegir més informació sobre les roques ígnies (volcàniques i plutòniques).

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

Fem boles de terra

Educació infantil. Totes les terres són iguals? Com podem fer boles de terra?. Proposta educativa de Lab 0-6 de la FUB (Universitat de Manresa) emès per Fibracat.tv.

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)...

Exemple. A l’aula es van crear 4 estacions amb diferents tasques per observar roques. Imatges: Esther González. Ins. Ca n’Oriac (Sabadell). 1r d’ESO. 

En relació als canvis, per explicar-los.
Com era abans aquesta roca? Com és ara? Com serà després?

Fase d'exploració d'idees prèvies. Dibuixa com imagines que era aquesta roca abans, com és ara i com creus que serà. Font: Magda Guiu. Escola Marcel·lí Domingo (Tivissa).

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.

Per saber-ne més:

La hidrosfera

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

La hidrosfera es el sistema material constituït per l’aigua que es troba a la Terra. Inclou els oceans, mars, rius, llacs, aigua subterrània, el gel, la neu i l’aigua atmosfèrica. L’aigua migra d’aquests dipòsits a uns altres per processos de canvi d’estat i de transport que en conjunt configuren el cicle hidrològic  o cicle de l’aigua.

El model de cicle de l’aigua ens serveix per explicar tots els fenòmens de circulació de l’aigua natural i artificial. Des del punt de vist geològic, l’aigua és un important agent de canvi i és necessari entendre on la podem trobar, com ha arribat al lloc on és, com va d’un lloc a un altre, quins canvis provoca en el medi el seu moviment, quina energia els genera, etc… Des del punt de vista mediambiental, el cicle de l’aigua és un model clau relacionat amb un dels Objectius de Desenvolupament Sostenible: garantir aigua potable a tota la població mundial i a la resta d’éssers vius que la necessiten.

El cicle de l’aigua a la natura, des de la perspectiva científica, és un model de com circula  l’aigua,  i  estudiar-lo  (mirar-lo)  com un sistema  comporta pensar en  que  hi  ha  una estructura i components, és a dir, en localitzacions  o  magatzems  d’aigua  a  la  natura  (atmosfera, oceans,  glaceres…)  i  en els  diferents  estats  físics  en  què  la trobem. En el seu marc es produeixen uns canvis, interaccions que es concreten en els fluxos  o processos que s’estableixen quan l’aigua canvia d’estat o de lloc (circulació superficial, subterrània, evaporació…). I el funcionament general del sistema, esta regulat per mecanismes de control-regulació que cal conèixer per identificar factors que comporten impactes i riscos i per fonamentar actuacions sostenibles de l’aigua.

En el cas del cicle d’aigua urbà canvien part dels magatzems, dels processos i les formes que comporten controlar i regular el seu funcionament. La diferència més important és que en el cas del cicle natural, l’energia necessària per al funcionament del cicle prové de fonts primàries, mentre que en el cas del cicle urbà ens cal disposar d’altres fonts. 

Idees clau del cicle de l'aigua natural
Idees clau del cicle de l'aigua urbà
Idees per revisar

Una idea que s’ha de revisar és ajudar a tenir present l’existència de les aigües subterrànies i el seu paper en el cicle de l’aigua. És un dipòsit d’aigua que molt sovint tampoc es representa als llibres i que quan es fa, es dibuixa com si fos un llac o un riu subterrani, sense representar la idea d’aqüífer (roques permeables o materials sense consolidar com graves o sorres), saturades d’aigua.  També és difícil d’imaginar com hi entra l’aigua (per infiltració), com hi circula (subterrània) i com en surt a la superfície (pous, fonts naturals, surgència…).

"Bones preguntes" i activitats
On hi ha aigua? Quins magatzems d'aigua coneixeu? Quins són naturals? Quins són artificials?

Representació molt simple: no hi evaporació i no es tanca el cicle. ​ Font: Conxita Márquez. IES Vilanova del Camí

En quin estat està l'aigua en cada un d'aquests magatzems?

Representació més complexa, però no es saben connectar les aigües subterrànies amb el cicle. Font: Conxita Márquez. IES Vilanova del Camí

Una de les dificultats més importants de l’alumnat relacionades amb l’aprenentatge del cicle de l’aigua és tenir en compte l’aigua atmosfèrica, diferenciant el vapor d’aigua –gas-, que no es veu, de les gotes líquides d’aigua que formen els núvols i la boira i que són resultats de processos de condensació. De tots els canvis, el més difícil de conceptualitzar és el de la condensació, que comporta que el vapor d’aigua, quan entra en contacte amb una massa d’aire més freda, transfereix energia a l’entorn (en “perd”) i al refredar-se, canvia d’estat (passa a ser aigua líquida o sòlida).

Quins processos fan passar l'aigua d'uns magatzems a uns altres? En quines condicions passen aquests processos?

Són de gran ajuda les hidrorepresentacions, on els alumnes simulen la posició i el moviment de les partícules d’aigua en els diferents estats o en diferents condicions de temperatura. Imatge: Hidrorepresentació de l'aigua en estat sòlid. Teresa Pigrau.

Hidrorepresentació de l’aigua en estat sòlid, líquid i gas. Font: Teresa Pigrau. Escola Coves d’en Cimany

Pel que fa al cicle de l’aigua a la ciutat, serà important tenir en compte els tres processos bàsics: abastament, sanejament i reutilització.

 

Les dificultats més importants es centren en diferenciar entre el procés de potabilització i el de depuració. I en aquest cas, normalment es pensa més en com entra l’aigua a les cases, però no tant en la sortida i, encara menys, en la necessitat de depurar-les.  

Quins processos netegen l'aigua?

Recurs de l'Àrea Metropolitana de Barcelona. Cliqueu sobre la imatge

Què posa en marxa el cicle de l'aigua? Com entra i surt l'aigua de casa teva?

Representació del cicle urbà de l’aigua que fa referència a la potabilització de l’aigua però no a la seva depuració (no tanca el cicle). Font: Alba Castelltort. Escola La Mar Bella. Clica sobre la imatge per més informació

Finalment, una altra idea important és la de que la quantitat d’aigua en el Sistema Terra es conserva però no la seva qualitat. Per tant quan diem que no s’ha de malgastar l’aigua no es relaciona tant amb el fet de que es podria acabar, com amb poder-ne disposar amb la suficient qualitat pel bon funcionament dels sistemes vius. La natura té mecanismes per a la depuració de l’aigua fins a uns límits de contaminació. Quan es sobrepassen aquests límits, netejar aigua o dessalinitzar la del mar requereix un alt consum d’energia per fer aquest treball.

Per què tenim problemes d'aigua si aquesta circula?

Com ens expliquem que l'aigua sigui un bé escàs si la quantitat global es conserva? Com podem conservar els recursos hídrics?. Imatge: Àrea Metropolitana de Barcelona.

Per veure més propostes didàctiques i bones preguntes sobre el CICLE DE L’AIGUA (des de la perspectiva dels sistemes materials), cliqueu aquí