Aulas Saber Ciência Exposição aos elementos e erosão

Versão modificada de uma atividade típica sobre exposição aos elementos e erosão, com o objetivo de sublinhar como os cientistas usam observações iniciais para, primeiro, formar e, depois, testar uma hipótese. Veja um exemplo (em inglês) nesta atividade similar.

Autora: Lisé Whitfield, The University of California Museum of Paleontology, Berkeley

Resumo: Os alunos irão realizar uma série de experiências em pares, através das quais eles irão explorar os processos e os efeitos da exposição aos elementos e erosão. Usando os resultados dessas explorações, eles vão projetar e realizar uma experiência comparando a taxa de erosão em diferentes biomas. Esta atividade permite não apenas que os alunos aprendam sobre a exposição aos elementos e erosão, mas também ilustra como os cientistas costumam usar os resultados de uma experiência para inspirar outras e/ou usam observações iniciais para ajudar a formar uma hipótese.

Conceitos: Como resultado desta aula, os alunos deverão ser capazes de:

Nível de Ensino: 4-6

Materiais: Esta lista inclui todos os materiais necessários. Para ver que materiais são necessários para cada etapa da aula de laboratório, consulte a lista de Etapas para Professores.

Preparação prévia: Prepare-se para esta atividade de laboratório certificando-se de que todos os materiais listados na folha Instruções para os professores estão prontos. Imprima as instruções para os alunos para cada bancada do laboratório, e tenha-as prontas para os alunos usarem nessa bancada. Você vai precisar de ter acesso a um congelador para preparar alguns materiais para o dia 1, e novamente para congelar algumas das experiências dos alunos nos dias 2 e 3. O congelador não tem necessariamente de estar na sala de aula.

Tempo: Quatro a seis aulas

Organização: Pares

Informação de Apoio:
Exposição aos elementos refere-se às forças que mudam o caráter físico e químico das rochas perto da superfície da Terra. A exposição aos elementos mecânica é a decomposição de rochas em pedaços menores, com pouca ou nenhuma mudança química. Exemplos de exposição aos elementos mecânica incluem a ação da geada, abrasão e libertação de pressão. Exposição aos elementos química é a decomposição da rocha a partir da exposição à água e gases atmosféricos, tais como o dióxido de carbono e oxigénio. À medida que a exposição aos elementos química decompõe rocha, novos compostos químicos são formados. A chuva ácida, causada pela água combinada com as emissões de amoníaco, azoto, enxofre e carbono, é também uma forma de corroer quimicamente a rocha. Exemplos de exposição aos elementos química são: oxidação, corrosão por ácidos, e dissolução.

A erosão, em contraste, é a remoção física de partículas de rocha por um agente como correntes de água ou glaciares. A erosão ajuda a quebrar uma rocha sólida em partículas soltas que são facilmente erodidas. A maioria das partículas de rocha erodidas já foram anteriormente expostas aos elementos, pelo menos parcialmente, mas é possível que a rocha seja erodida antes de isso acontecer.

Pré-requisitos dos alunos: Os alunos devem estar familiarizados com os biomas terrestres e tipos de rocha antes de iniciar esta atividade.

Realização da Atividade:
Dia 1

  1. Distribua areia, gravilha ou cascalho, e pedras macias. Pergunte aos alunos de onde é que a areia e as pedras vêm? Como é que elas são feitas? Peça-lhes para olharem para as amostras distribuídas com cuidado, e para pensarem em algumas respostas. Dê-lhes tempo para pensar antes de pedir respostas. Os alunos provavelmente dirão que a areia e as pedras vêm de pedras maiores, que foram divididas em pedaços menores.
  2. Depois de os alunos terem chegado a esta conclusão, pergunte-lhes como é que as pedras se quebraram em areia ou cascalho. Anote as suas respostas no quadro e faça perguntas, se necessário, para os conduzir a vários tipos de exposição aos elementos mecânica. Se eles não sugerirem mecanismos de exposição aos elementos química, sugira algumas ideias dentro dessa categoria para acrescentar à lista. Você deve mencionar e explicar a chuva ácida (a sua causa e formação) de modo a que que estejam preparados para explorar este tema numa das bancadas do laboratório.
  3. Olhando para a lista, primeiro pergunte aos alunos se eles podem dividir as várias ideias em categorias. Isto pode ser difícil para os alunos, dependendo do seu nível, mas você pode colocar perguntas para estimular o raciocínio deles. Anote os termos exposição aos elementos mecânica e química, bem como a erosão e, em grupo, tentem chegar a definições para cada um desses termos a partir dos pensamentos iniciais. De seguida, peça aos alunos para colocarem as suas ideias sobre como as rochas se decompõem em categorias. Depois de categorizar, reveja o significado de todos os termos.
  4. Pergunte aos alunos se há alguma maneira através da qual eles pudessem modelar e testar as suas definições de exposição aos elementos mecânica e química, e erosão. Cheguem, em conjunto, a algumas ideias para maneiras de testar cada uma dessas ideias em sala de aula. Oriente-os cuidadosamente para algumas das bancadas de laboratório que você sabe que vai usar.
  5. Diga aos alunos que eles vão testar as suas definições de exposição aos elementos mecânica e química, e a erosão, bem como a classificação de diferentes mecanismos para cada um, numa série de onze bancadas do laboratório. Em cada bancada eles devem seguir as instruções dadas em Instruções para as bancadas do laboratório, e determinar se a exposição química ou mecânica aos elementos ou erosão está a ser demonstrada. Eles devem registar a sua escolha e justificação nos seus cadernos de laboratório. A maioria das bancadas deve poder ser completada em 10-15 minutos (tempo total de 110-165 minutos). Para algumas bancadas, eles podem montar a experiência em 10-15 minutos, mas vão ter que esperar até o dia 2 para ver os resultados. Certifique-se que rotulam os seus materiais em cada bancada de laboratório, para o caso de ser necessário eles voltarem no dia 2 para fazer observações adicionais. Se for necessário, divida as atividades ao longo de dois dias, ou divida as atividades entre os pares de alunos de modo que cada par faça apenas algumas das bancadas, para depois compartilharem as suas observações no dia 2. Dependendo do nível dos seus alunos, você pode querer demonstrar rapidamente o procedimento para cada bancada. As instruções para os alunos incluem instruções básicas para cada bancada. Você pode optar por modificá-las para incluir mais ou menos material, dependendo do nível de seus alunos, e incluir outros materiais, se houver algo mais que você quiser adicionar.

Dia 2

  1. Permita que os alunos revejam as experiências do dia anterior que tiverem sido deixadas inacabadas, e que registem as suas respostas.
  2. Dê-lhes alguns minutos para rever as suas notas do dia 1, e depois peça-lhes para compartilharem os seus pensamentos sobre cada bancada. Numa discussão de turma, pergunte se eles foram capazes de confirmar os seus pensamentos sobre os mecanismos para cada tipo de exposição aos elementos. Certifique-se que confirma a resposta correta, e use um pouco de tempo a explicar porquê e como cada experiência representa exposição química ou mecânica aos elementos ou erosão. No fim, anote as definições finais para exposição aos elementos química e mecânica e erosão, e categorize corretamente todos os diversos mecanismos para garantir que a turma tem uma sólida compreensão sobre este assunto.
  3. Agora que eles já modelaram, testaram e exploraram exposição aos elementos e erosão, pergunte aos alunos que tipos de problemas poderiam responder a partir dessa informação. Explique que os cientistas não costumam parar depois de explorar apenas uma ideia. Você consegue imaginar que Benjamin Franklin, depois de explorar os relâmpagos e de testar as suas ideias iniciais sobre a eletricidade, simplesmente tivesse parado de experimentar? Muitas vezes explorações, modelagem e testes, como os que os alunos fizeram no dia anterior, levam a novas ideias. Que outros tipos de experiências poderiam fazer que desenvolvessem a informação recolhida ontem? Gere uma lista de ideias no quadro.
  4. A dada altura, se os alunos não sugerirem isso, conduza-os à ideia dos fatores que podem alterar a taxa à qual a erosão ou exposição aos elementos ocorre em lugares diferentes. Pergunte aos alunos "Com o que vocês sabem agora sobre erosão e exposição aos elementos, quais serão alguns dos fatores que podem alterar a taxa de erosão ou exposição aos elementos em ambientes diferentes?" Liste as variáveis no quadro e ajude-os, fazendo perguntas importantes. Exemplos de respostas seriam os níveis de humidade, temperaturas diferentes, a força do vento, etc. Certifique-se também que os ajuda a explorar a ideia de que as rochas podem ser de tamanhos ou tipos diferentes em diferentes ambientes.
  5. Depois de algumas discussões sobre esta ideia, sugira que a turma continue o seu processo científico, usando os conhecimentos adquiridos no primeiro dia de explorações para resolver este novo problema: "Quais os fatores que controlam a taxa de erosão e exposição aos elementos?" Diga aos alunos que, em pares, eles terão de projetar uma experiência que investigue as diferentes taxas de erosão em dois biomas diferentes. Por exemplo, eles podem explorar a diferença nas taxas de exposição aos elementos mecânica num bioma deserto e num bioma de floresta tropical. Enfatize que eles terão de se concentrar numa variável. Pode ser útil planear no quadro, com toda a turma, um exemplo de experiência.
  6. Depois de explicar o desafio, dê aos alunos tempo para refletir e planear. Permita-lhes que usem qualquer um dos materiais de laboratório das bancadas do dia anterior, e incentive-os a usar os seus novos conhecimentos sobre erosão e exposição aos elementos. Certifique-se que eles acabam, seja na sala de aula ou em casa, por escrever a sua questão, uma hipótese que inclua uma explicação (um exemplo de uma boa hipótese poderia ser "Eu acho que uma lata enferruja mais rapidamente nos trópicos do que no deserto porque a ferrugem geralmente ocorre em ambiente húmido e há humidade elevada nos trópicos "), e uma descrição do processo que planificaram e dos materiais a utilizar.

Dia 3

  1. Comece a aula verificando os planos dos alunos e depois permita-lhes que prossigam as suas experiências. Eles podem precisar de todo o período da aula para terminar, e alguns alunos podem precisar de retornar à sua experiência no dia seguinte para fazer algumas observações finais ou terminar.
  2. Como trabalho de casa, os alunos deverão preparar uma breve apresentação das suas experiências, incluindo as suas hipóteses, procedimentos, dados e conclusões. Além disso, eles devem incluir uma descrição do que eles descobriram na exploração do primeiro dia, e como depois desenvolveram esses conhecimentos na sua segunda experiência.

Dia 4

  1. Alguns alunos podem precisar de terminar as experiências do dia anterior. Se assim for, você vai precisar de lhes dar tempo na sala de aula para fazerem isso, e também tempo para prepararem a sua escrita dos resultados e apresentação. Isso pode significar adiar apresentações até ao dia cinco.
  2. Quando os alunos estão prontos para apresentar os seus trabalhos, peça a cada par para descrever brevemente as suas experiências e resultados. Durante as apresentações, os outros alunos devem tomar notas sobre a forma como os resultados da apresentação diferem dos seus. Quando todos tiverem terminado, organize uma discussão de turma sobre como os resultados ajudam a responder à pergunta "Quais os fatores que controlam a taxa de erosão e exposição aos elementos?" Não deixe de fazer uma lista final dos fatores que cada grupo descobriu que podem afetar a taxa de exposição aos elementos e erosão em diferentes ambientes. Discuta como os resultados dos diferentes pares diferem, e por quê. Pergunte aos alunos como eles alterariam as suas experiências, se pudessem repeti-las, para as tornar mais precisas. Realce que, se eles tivessem tempo, fazer estas revisões e/ou avançar para outras experiências relacionadas, é exatamente o que os cientistas realmente fazem, e também é o que eles fizeram, através da ligação entre o trabalho do dia 1 e a experiência feita no dia 3. Explorações e observações iniciais são usadas para informar experiências futuras. Hipóteses representam previsões informadas sobre o que pode acontecer em experiências futuras, e por quê. Elas não são apenas suposições. Se o tempo permitir, peça aos alunos para sugerirem algumas hipóteses possíveis para experiências futuras que refletem o seu novo conhecimento adquirido através dos dois conjuntos de experiências que eles fizeram até agora.

 
Uma aula Saber Ciência
© 2010 The University of California Museum of Paleontology, Berkeley, and The Regents of the University of California