Кои са най-честите алтернативни схващания в геологията и защо камъкът не е камък?

Основен източник на алтернативни схващания, по отношение на геологията, е несъответствието между използването на геоложки термини в ежедневния език спрямо научната им дефиниция.

Така, в представите на вашите ученици, скалите вероятно представляват огромни сиви планински участъци, върху които няма дървета, кристалите са прозрачни малки кубчета, а минералите са химическа съставка, която се добавя в някои храни и във витамините за деца.

Как да опровергаем тези алтернативни схващания на учениците, когато те са вече интернализирани и децата вярват в тях?

Ако и вие търсите начин – продължавайте да четете! В тази статия ще ви представим най-честите алтернативни геоложки схващания, както и дейности, които ще ви помогнат да опровергаете някои от тях.

Скали, минерали и кристали са едно и също и всички те са камъни

Има различни определения за това какво е камък. Думата често се използва като синоним на думата скала. Понякога се използва за обозначаване на скала, която е обработена с цел употреба в строителството. Също така често се използва за назоваване на малки кристали, минерали или скъпоценни камъни. В зависимост от контекста камъкът може да е всъщност скала, кристал или минерал.

Скала е всяка естествено срещаща се твърда маса или агрегат от различни минерали. Въпреки че скалите са съставени от минерали и в повечето случаи също от микроскопични кристали, те сами по себе си не са кристал или минерал.

Минералите формират градивните елементи на почти всичко на Земята. Те се определят като естествено срещащи се неорганични твърди вещества с определен химичен състав. Такива са например кварцът, солта, медта, графитът и т.н.

Почти всички минерали могат да образуват кристали, когато химическата структура се повтаря. Почти всички кристали, които намираме в природата, са микроскопични, но при идеални условия кристалите могат да станат по-големи.

Геоложките форми се образуват бързо

Голяма част от учениците имат погрешна представа за формирането на геоложките форми. Някои от тях вярват, че релефът винаги е бил такъв, какъвто е и днес, а в представите на други скалите се формират в рамките на едно, до няколко столетия. Всъщност формирането на съвременния релеф на Земята има около 4,5 милиарда години история, разделена в геоложки ери и периоди.

Човешката дейност причинява ерозията

Макар човешката дейност да доспинася понякога за засилване на ерозионните процеси, това са естествени процеси, които протичат в природата дори в най-изолираните райони.

Ерозията на почвата е частично причинена от оттичане на вода по повърхността на земята, след като почвата е наситена или не е в състояние да абсорбира повече течност. Така почвените частици се отнасят от по-високите части на склоновете в подножието им. Този тип ерозия е особено характерен за склонове, които са обезлесени с цел дърводобив или увеличаване на земеделски и пасищни площи. Освен от водата, отнасяне на почвените частици може да бъде причинено и от силни ветрове.

Почвата винаги е била такава, каквато е сега

Под въздействието на слънчевата светлина, водата, вятъра, температурните амплитуди и дейността на живите организми скалите се изветрят – механично се рушат и химически се трансформират скалообразуващите минерали. Тези продукти на скалното изветряне определят вида и различните физико-химични свойства на почвите. Отмирането на живите организми и разграждането им впоследствие формира най-горния почвен слой, който е и най-плодороден. В зависимост от начина, по който използваме почвите и климатичните фактори на средата, почвеният състав и характеристики се променят. Например прекомерната употреба на торове може да промени киселинността на почвата, интензивната паша да я направи по-плътна, а продължителните валежи да образуват в нея ерозионни бразди.

Скалите и минералите не са важни за хората

Почти всеки продукт, който използваме в ежедневието съдържа или зависи от минерали, които добиваме от природата.

Минералите са важни за здравето. Човешкото тяло използва минерали за много различни задачи, включително поддържане на правилното функциониране на костите, мускулите, сърцето и мозъка. Минералите също са важни за производството на ензими и хормони.

Някои важни за организма минерали са например: калций, фосфор, магнезий, натрий, калий, хлорид и сяра, както и по-малки количества желязо, манган, мед, йод, цинк, кобалт, флуорид и селен.

Употребата на минералите далеч не се ограничава само до компоненти в храната и хранителните добавки. Всъщност всичко, което произвеждаме е изградено от различни минерали. Стъклото, въпреки че не е минерал, се образува от минерала кварц и се използва в прозорци, контейнери, сгради, индустрия и оптични влакна. Металните компоненти са минерали или сплави от минерали и се използват в домове, сгради, транспорт, мебели, уреди и инфраструктура. Батериите, LCD компонентите, електрониката и медицинското оборудване също се произвеждат от различни минерали.

Вероятно вече ви изникват множество подобни алтернативни схващания, които сте чували от вашите ученици по отношение на строежа на Земята и геоложките процеси.

Как да опровергаем тези алтернативни концепции в класната стая? Геоложките изследвания обикновено изискват много време и специфична апаратура, с каквато училищата не разполагат. Не се отчайвайте! Ще ви предложим няколко дейности, с които можете да опровергаете някои от изброените алтернативни схващания.

Направете геода и отгледайте кристали в нея

Можете да помогнете на учениците да осмислят процеса на формиране на скалите като им покажете как да си направят геода.

Геодите се образуват в кухини във вулканични и седиментни скали. Около това кухо пространство се образува черупка и се втвърдява. Ако в кухината влиза вода, съдържащите се в нея малки частици минерали могат да образуват вътре кристали. Необходими са специфични условия, за да могат кристалите да растат и да запълнят пространството. В природата този процес може да отнеме милиони години.

Раздайте на учениците по един работен лист за образуване на кристалите. В него те трябва да отбележат своите представи за това как се образуват скалите, както и основните характеристики на скалите, кристалите и минералите.
След това учениците ще проверят теориите си като изработят собствена геода с кристали.
За начало трябва да направите скалната черупка. За целта поръчайте на учениците да донесат половин портокал, чиято месеста част е издълбана. Вътрешността на кората трябва да бъде плътно покрита с алуминиево фолио. Всеки ученик трябва да смеси гипс в голяма пластмасова чаша, съгласно указанията на опаковката, след което да разпредели получената смес на дебел слой върху алуминиевото фолио с помощта на дървена шпатула.
Напръскайте с малко стипца и оставете да се втвърди.
Следващата стъпка е приготвянето на воден разтвор на кристало образуваща сол. Стоплете вода в електрическа кана. Всеки ученик трябва да сипе 300 мл вода в пластмасова бутилка, да добави 100 грама стипца и боя за сладки с цвят по избор.
Когато разтворът изстине, учениците сипват от него в скалните си черупки. Останалият разтвор се използва за доливане през следващите няколко дни.
Когато целият разтвор е изразходван и в скалната черупка са останали само кристали, учениците могат да обелят кората на портокала.
Какви изводи могат да направят учениците за формирането на скалите? А за разликата между скалите, минералите и кристалите?

С този красив и интересен за учениците експеримент, ще успеете да им покажете по какъв начин минералите могат да образуват скала или красиви кристали, в зависимост от вида на минералите и условията, в които са поставени.

Изследвайте влиянието на растителната покривка върху процесите на водна ерозия

Подготвителна част

Преди да проведете същинския експеримент, първо трябва да подготвите шест пробни площи. Ако условията във вашето училище го позволяват, направете подготовката заедно с вашите ученици.

Преди да започнете подготовката на пробните площи, раздайте на учениците по един работен лист за изследване на водната ерозия. В него те могат да проследят отделните стъпки за провеждане на експеримента и да запишат резултатите от изследванията си.
Дайте на класа шест продълговати алуминиеви форми за печене на хляб.
Учениците трябва да ги напълнят с почва и да засеят семена в три от тях.
В долната част на страничните стени пробийте дупки за дрениране на почвата.
Учениците трябва да надпишат съдовете и да ги разпределят в две по-големи алуминиеви тави на добре осветено място.
През следващите две седмици всички съдове трябва да се поливат редовно с малко вода. Когато растенията станат високи 8-10 см ще можете да направите същинската част от експеримента. Колко време ще отнеме това зависи от температурата, изложението на слънце, количеството вода, вида на почвата и семената.

Ако класната стая не предлага необходимите условия за подготовка на пробните площи, можете да ги направете вкъщи или да възложете тази задача на учениците като проект за домашна работа.

Същинска част

Експерименталната част трябва да направите на открито, затова предварително изберете подходящ ден.

Разделете учениците в три големи групи и на всяка от тях дайте по две пробни площи – една с растения и една – без.
До средата на късата страна на всяка алуминиева форма за хляб трябва да се направят два вертикални разреза, след което горната половина на тази страна да се сгъне надолу, за да се открие почвата.
Поставете една от шестте пробни площи в голямата алуминиева тава и повдигнете единия й край на височина 3-5 см, така че площта да се наклони по посока на отрязаната страна. Вече имате планински склон за вашия експеримент.
Следващата стъпка е да създадете условия на силен дъжд. За целта напълнете с вода малка лейка (с обем 2 до 3 литра). Един от учениците в групата трябва да полее пробната площ, докато друг преброи бавно до пет. Важно е поливането да става от достатъчно голяма височина, така че да бъде намокрена едновременно цялата площ, а не само част от нея.
След това учениците трябва внимателно да извадят пробната площ от голямата тава като внимават да не изсипват още почва в нея. Полека излейте водата, за да остане в тавата само отнесената от пробната площ почва.
Учениците трябва да измерят теглото на почвата и да запишат получените резултати в работните си листове, след което да повторят експеримента с втората си пробна площ.
Когато всички екипи приключат с опитите, те трябва да споделят помежду си получените резултати и да пресметнат какво е средното количество почва, което се отнася от пробните площи при дъжд, в зависимост от това дали има растителна покривка или не.
Какви изводи могат да направят учениците от този експеримент?

С помощта на този експеримент можете да покажете на учениците какво представляват ерозионните процеси и да докажете, че такива процеси могат да протичат и на места, които не са засегнати от човешката дейност. В добавка учениците могат на практика да установят как залесяването е един от най-добрите методи за укрепване на почвите и предпазването им от ерозия.

Организирайте минерално бинго

Тази дейност е изключително лесна и може да се проведе в разнообразни условия – в класната стая, на открито или като задание за домашна работа. Предизвикайте учениците си да намерят възможно най-много обекти, съдържащи минерали от предварително изготвен от вас списък. Той трябва да включва различни минерали, които се използват в различни производствени сфери. По този начин учениците могат на практика да установят колко мащабна е употребата на минерали в тяхното ежедневие и в каква степен човешкото здраве и комфорт зависят от тях.

Примерен работен лист с минерали можете да изтеглите от ТУК.

Познанията за скалите и минералите, почвообразувателните и хидрогеоложките процеси стоят в основата на голяма част от удобствата на съвременния свят. Затова и правилното разбиране, и осмислянето им помага за постигане на едно по-устойчивото използване на природните ресурси.

Кои са най-честите алтернативни геоложки схващания във вашата класна стая и как се справяте с тях?

За статията са използвани следните ресурси, допълнени с идеи от личния опит на автора:

Geology Science Projects (Page 3) (sciencebuddies.org)