Sabers curriculars que s’aprenen

Descripció de l’origen de l’univers i la seva relació amb els astres que componen el sistema solar. #GEO4t.3

Anàlisi i comparació de les hipòtesis sobre l’origen de la vida; arguments. #GEO4t.3

Formulació de preguntes, hipòtesis i conjectures científiques. #PC4t.1

Concrecions dels sabers curriculars

Indagació per fonamentar amb les proves disponibles la teoria de la tectònica de plaques, fent èmfasi a partir del treball de mapes d’estructures semblants a diferents llocs. Discussió sobre els mecanismes que mouen les plaques, fent-ne representacions físiques i simulacions, i presa de consciència de la magnitud del temps en geologia. Reconstrucció del passat geològic mitjançant mapes , columnes, registres estratigràfics i fòssils.

Formulació de preguntes i hipòtesis relacionades amb els coneixements tractats i assolits sobre les quals l’alumne encara no té respostes, amb l’objectiu de reforçar la idea de ciència com a coneixement obert que va evolucionant i que no es tanca amb una resposta obtinguda en un moment donat.

Interacció amb altres blocs de sabers

Genètica i evolució (Biologia i Geologia)

Energia (Física i Química)

Projecte científic

Idees clau que es construeixen

[Geo 22] Per conèixer l’estructura interna de la Terra cal fer servir diversos mètodes: en la part més superficial podem fer servir mètodes directes, però la major part de l’interior de la Terra cal estudiar-la amb mètodes indirectes, tenint en compte les propietats fisicoquímiques dels materials. Són exemples de mètodes indirectes: ones sísmiques, i sismògrafs, geomagnetisme, gravetat, meteorits.

[Geo 30] Les plaques tectòniques es creen, es desplacen i es destrueixen (xocant o separant-se entre elles) per efecte de la gravetat i de la seva pròpia densitat. Les parts més denses de les escorces oceàniques s’enfonsen cap al mantell arrossegant tota la placa i generant espais on pot sortir el magma i formar placa nova.

[Geo 31] Sota les conques oceàniques, a les dorsals oceàniques, la roca fosa pot sortir entre plaques que se separen per crear un fons oceànic nou per efecte de la separació entre plaques.

[Geo 32] La distribució dels terratrèmols i els volcans defineixen els límits de les plaques tectòniques. La magnitud dels terratrèmols, el tipus de vulcanisme i la recurrència d’ambdós fenòmens estan condicionats pel tipus de límit entre les plaques tectòniques. L’activitat volcànica al llarg del fons oceànic pot formar muntanyes submarines. Quan superen el nivell del mar, formen illes volcàniques.

[Geo 34] Els processos geològics es produeixen en escales temporals i espacials molt diverses. Molt sovint, en escales temporals molt superiors a la història humana. La disposició relativa entre les diferents capes de materials (estrats i estructures tectòniques) i la presència de fòssils són evidències que ens ajuden a mesurar aquestes escales temporals i establir l’ordre temporal d’aquests esdeveniments.

Descripció de l’activitat per al docent

Aquesta activitat permet treballar la tectònica de plaques i els seus límits. La tectònica de plaques i els seus efectes en la constitució de mars i continents són models clau en l'educació científica que tradicionalment s’han ensenyat de manera demostrativa per mitjà dels descobriments de Wegener sobre Pangea.

Per fer-ho amb una metodologia basada en la indagació es proposa "Gondwana Tales", una activitat en què es demana als estudiants que utilitzin dades fòssils per reconstruir la història geològica d'un planeta imaginari.

Aquesta activitat pot servir com a llançament d’una situació d’aprenentatge, o bé com a activitat d’aplicació.

La seqüència a l’aula segueix els passos següents:

L’activitat s’organitza en equips independents que disposen de columnes estratigràfiques de diverses localitzacions. Aquestes columnes contenen successions faunístiques d'organismes reals existents en el passat a la Terra. Es demana a l’alumnat que reconstrueixi un model de l’evolució dels continents, fent càlculs d’edats relatives dels fòssils i relacionant cada fòssil amb una era geològica. Els diferents equips tenen informació incompleta i complementària entre ells.

Després d’aquesta primera etapa, en què l’alumnat proposa un model parcial basat en dades incompletes, cada equip rep un “científic visitant” d’un altre equip, cosa que genera una situació informal de comunicació científica. Aquest procés es duu a terme en diverses ocasions al llarg d’aquesta segona etapa, pel qual s’inicia una discussió en cada equip i s’obté un model de consens final creat per tota la classe. Finalment, és important recalcar que no es proporciona una resposta o solució del cas a l’alumnat, ni tan sols al final de l'activitat, per simular les condicions de l’experiència científica real, en la qual no hi ha una “resposta correcta” amb què comparar les mateixes conclusions.

Aquesta activitat permet que l’alumnat reflexioni sobre el procés científic. La manca d’informació completa i la necessitat de col·laboració formen part de dinàmiques d’aula enfocades a la comprensió del procés de creació del coneixement científic.

Aquesta activitat té una durada de 12 hores, però cadascuna de les 4 activitats que la componen es pot dur a terme de forma independent. Cada activitat té una durada de 3 hores.

Materials per al professorat i l’alumnat

Aquesta activitat la va crear Jordi Domènech-Casal i l’ha modificada, en la versió de 2023, Mireia Domènech Verdaguer. L’activitat s’ofereix amb llicència CopyLeft, se’n permet l’ús, reproducció i generació de versions amb l’única limitació que no pot ser amb finalitats econòmiques, i s’ha de compartir amb una llicència similar.

 Tots els materials es troben a la pàgina web: https://sites.google.com/site/proyectandobiogeo/gondwana-tales?pli=1

Sabers curriculars que s’aprenen

Descripció de l’origen de l’univers i la seva relació amb els astres que componen sistema solar. #GEO4t.3

Anàlisi i comparació de les hipòtesis sobre l’origen de la vida; arguments. #GEO4t.4

Formulació de preguntes, hipòtesis i conjectures científiques. #PC4t.1

Concrecions dels sabers curriculars

Comprensió i explicació de l’origen de l’univers a partir de la teoria del Big Bang, tenint en compte que l’univers té uns 13.800 milions d’anys i entenent que està en constant expansió. Adopció dels models en què tota la matèria que compon l’univers inicialment estava condensada en un espai molt reduït i que el sistema solar es va formar per col·lapse d’un núvol de gas i pols.

Identificació de les condicions úniques de la Terra que van possibilitar l’aparició de la vida, fa gairebé 4.000 milions d’anys, i plantejar-se si aquestes condicions podrien haver-se donat en altres llocs del sistema solar o de l’univers. Exploració de les principals hipòtesis sobre l’origen de la vida a la Terra i anàlisi de les evidències en què se sostenen, com ara el registre fòssil i els mètodes de datació geològica, tant absoluta com relativa.

Formulació de preguntes i hipòtesis relacionades amb els coneixements tractats i assolits sobre les quals l’alumne encara no té respostes, amb l’objectiu de reforçar la idea de ciència com a coneixement obert que va evolucionant i que no es tanca amb una resposta obtinguda en un moment donat.

Interacció amb altres blocs de sabers

Els processos de formació del sistema solar i del planeta Terra es poden relacionar amb les idees del bloc de Geologia sobre l’estructura interna de la Terra. En aquest bloc és important treballar el concepte d’escala del temps geològic.

Aquests continguts treballats connecten molt directament amb els sabers treballats en el bloc La cèl·lula.

Idees clau que es construeixen

[Geo 37] L’origen de l’univers es pot explicar a través de la teoria del Big Bang, segons la qual l’univers té uns 13.800 milions d’anys i està en constant expansió. En el seu origen, tota la matèria que compon l’univers estava condensada en un espai molt reduït.

[Geo 38] El sistema solar està format per vuit planetes de diferent mida, composició i superfície. Es mouen al voltant del Sol en òrbites circulars properes. Alguns planetes tenen llunes i anells de partícules de roca i gel orbitant al seu voltant. Algun d’aquests planetes i llunes mostren evidències d’activitat geològica.

[Geo 39] El sistema solar és un dels molts sistemes estel·lars que componen l’univers i pertany a la galàxia anomenada Via Làctia. Aquests sistemes estel·lars diferents varien en mida i composició respecte dels planetes i els asteroides, i tots ells s’agrupen en galàxies. A l’univers hi ha milions de galàxies. En els planetes propers al Sol (Mercuri, Venus, Terra i Mart) els elements més lleugers van ser arrossegats o evaporats per la radiació del Sol. En els planetes exteriors (Júpiter, Saturn, Urà i Neptú) els elements més lleugers encara hi són presents.

[Geo 40] La Terra és orbitada per una lluna, satèl·lits artificials i trossos de roca (runa). La Terra és un dels planetes que orbita al voltant del Sol. L’òrbita de la Lluna al voltant de la Terra és de vint-i-vuit dies, ja que canvia la part de la Lluna que és il·luminada pel Sol, i des de la Terra podem observar les diferents fases de la Lluna.

[Geo 41] Molts trossos de roca orbiten al voltant del Sol. Quan topen amb la Terra s’encenen i es desintegren per fricció a mesura que s’introdueixen en l’atmosfera. De vegades poden impactar amb la superfície de la Terra. Altres trossos de roca barrejats amb gel es desvien de la seva òrbita i s’apropen al Sol. La radiació del Sol desglaça els materials congelats i això dona lloc a una cua llarga i il·luminada.

[Geo 42] Podem veure un cos quan les ones de llum emeses o reflectides per aquest cos ens entren a l’ull. Els telescopis ens mostren més estrelles de les que veiem a ull nu; la superfície de la Lluna té molts cràters i muntanyes; el Sol té pics foscos. El moviment d’un objecte sempre és determinat per un altre objecte o punt; així doncs, la idea de moviment absolut o repòs és enganyosa.

[Geo 43] La Terra ha estat habitada per vida la major part del temps, ja que es creu que les cèl·lules van sorgir per primera vegada pocs milions d’anys després de la formació de la Terra. Les formes de vida més complexes van arribar passats uns quants milers de milions d’anys. Algunes de les primeres formes de vida van alliberar oxigen a l’atmosfera primitiva, fet que en va generar l’oxigenació. Els éssers vius estan formats per molècules orgàniques i inorgàniques, i el que els caracteritza és que tots venen d’una generació anterior, estan fets de cèl·lules, capten estímuls i generen respostes i intercanvien matèria i energia amb el medi, el qual, en conseqüència, modifiquen.

[Geo 44] A l’atmosfera de la Terra primitiva es van sintetitzar molècules orgàniques que van caure als oceans. Es creu que la vida a la Terra va començar com simples organismes unicel·lulars fa uns 4.000 milions d’anys. Les formes de vida més complexes van arribar al cap d’uns quants milers de milions d’anys. Algunes de les primeres formes de vida van alliberar oxigen a l’atmosfera primitiva, fet que en va generar l’oxigenació. Una vegada que les cèl·lules amb nuclis es van desenvolupar, fa mil milions d’anys, van evolucionar organismes multicel·lulars cada cop més complexos. Segons la teoria endosimbiòtica de Lynn Margulis, la cèl·lula eucariota es va originar per fusió simbiòtica de dos microorganismes. L’atmosfera primitiva de la Terra va permetre la formació de molècules orgàniques.

[Geo 46] Hi ha diverses teories: síntesi abiòtica panspèrmia, endosimbiosi. Les primeres formes de vida eren unicel·lulars i anaeròbies, i algunes van generar oxigen com a subproducte. Les idees modernes sobre l’evolució proporcionen una explicació científica per a la història de la vida a la Terra tal com es descriu en el registre fòssil i en les similituds evidents dins de la diversitat d’organismes.

[Geo 47] L’astrobiologia estudia la possibilitat que hi hagi vida en altres llocs de l’univers. Els éssers vius estan formats per molècules orgàniques i inorgàniques, i el que els caracteritza és que tots venen d’una generació anterior, estan fets de cèl·lules, capten estímuls i generen respostes i intercanvien matèria i energia amb el medi, el qual, en conseqüència, modifiquen. Els microorganismes extremòfils (que viuen en ambients àcids, de gel, d’alta pressió, de radiació, etc.) ens ajuden a inferir com podria ser la vida en altres planetes. L’exploració espacial planteja qüestions ètiques i científiques.

Descripció de l’activitat per al docent

El projecte Exos proposa a l’alumnat actuar com a astrònoms i investigar diversos trànsits planetaris per caracteritzar els exoplanetes que els provocarien. L’alumnat parteix de diversos casos, en què analitza trànsits i espectres i, amb l’ajut de laboratoris virtuals, determina el període orbital, la massa, la temperatura i la composició dels planetes, i elabora una representació gràfica del seu hipotètic aspecte en funció de tots aquests elements. En aquesta activitat, l’alumnat aprèn els mètodes de detecció i estudi d'exoplanetes, el concepte de “zona d'habitabilitat” i els factors que hi intervenen, així com aprèn a fer servir evidències per inferir models i detectar pautes (raonament inductiu), a usar models per fer prediccions (raonament deductiu), a contextualitzar i donar sentit a vocabulari científic específic (òrbita, període, gravetat...) i a escriure un text periodístic.

És una bona proposta per fer en la fase final del bloc La Terra en l’univers. Es pot treballar en petits grups o bé individualment; a cada etapa han d’assolir uns objectius conceptuals i generar un producte, que convé revisar amb l’alumnat abans que passi a l’etapa següent. Es recomana fer-ne diverses sessions seguides, tot i que es poden fer aïlladament.

Amb aquesta activitat l’alumnat:

• planteja preguntes que possibiliten la descripció d’un fenomen o d’un ésser viu, a partir de l’observació sistemàtica i la identificació de variables;
• elabora informes sobre el treball efectuat, fent servir amb precisió el vocabulari pertinent.

També es treballen competències digitals i comunicatives, així com la capacitat de comparar i integrar models explicatius.

Materials per al professorat i l’alumnat

Aquesta activitat la va crear Jordi Domènech-Casal.

L’activitat s’ofereix amb llicència CopyLeft, se’n permet l’ús, reproducció i generació de versions amb l’única limitació que no pot ser amb finalitats econòmiques, i s’ha de compartir amb una llicència similar.

Tots els materials es troben a la pàgina web:

https://sites.google.com/site/proyectandobiogeo/gondwana-tales?pli=1

La versió actualitzada d’aquest dossier i els materials que calen per poder dur a terme aquesta activitat es troben a:

https://app.box.com/s/y3zxedynypmjmsyv60sa4w9q7eov7x8h

Versió actual: Exos2.0. Darrera actualització: 19/07/19.

 Una versió reduïda de l’activitat està també disponible com a part del projecte europeu

EngagingScience: https://www.engagingscience.eu/es/2017/02/20/exoplanetas/