Unidad 9.3: Las rocas, los minerales, la meteorización y la erosión Ciencias

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0BEtapa 1 - Resultados esperados 3BResumen de la unidad En esta unidad los estudiantes investigarán y entenderán las propiedades de las rocas, tales como los minerales que las componen y el ciclo litológico. Utilizarán claves taxonómicas para clasificar las rocas y minerales, y crearán modelos y diagramas del ciclo litológico. También, investigarán el proceso de meteorización y su importancia en la formación de la Tierra.

Meta de transferencia: Al concluir esta unidad, los estudiantes podrán utilizar sus conocimientos sobre el ciclo continuo de cambios de los aspectos internos y externos de la Tierra para tomar decisiones informadas sobre asuntos sencillos, tales como la selección de pasta dental, o más complejos, como la selección de un lugar para edificar un hogar o un negocio.

4BEstándares de contenido: La naturaleza de la Ciencia, tecnología, y sociedad, La estructura y niveles de organización de la materia, Conservación y cambio. 5BExpectativas de aprendizaje

16BClasificación de rocas y minerales NC.9.1.2 Utiliza medidas cuantitativas como un criterio para agrupar o clasificar objetos.

17BEntendiendo las rocas y minerales NC.9.3.2 Utiliza herramientas e instrumentos de laboratorio, tales como el microscopio, las lupas, las balanzas y otros para recopilación de datos. NC.9.3.3 Analiza cómo la tecnología utilizada por los científicos ha ayudado en la comprensión de la historia geológica de la Tierra.

18BLos minerales como recursos naturales EM.9.2.1. Reconoce que los minerales tienen propiedades químicas y físicas y describe la estructura de los minerales. EM.9.2.2. Identifica diversas maneras de determinar la identidad de los minerales. EM.9.2.3 Identifica minerales comunes de Puerto Rico mediante las propiedades químicas y físicas. EM.9.2.4. Indica formas de reducir los efectos de la explotación minera. EM.9.2.5 Identifica los usos de los minerales.

19BLas propiedades de las rocas y su ciclo EM.9.3.1 Compara y contrasta los tres tipos de rocas: sedimentarias, ígneas y metamórficas. EM.9.3.2 Clasifica las rocas por sus propiedades químicas y físicas. C.9.4.1 Describe cómo cada tipo de roca se transforma en otro tipo a medida que pasa por el ciclo de las rocas. C.9.4.2 Compara y contrasta los diferentes tipos de rocas. C.9.4.3 Clasifica los tipos de rocas por sus propiedades y composición química y física.

20BModelo del ciclo de las rocas SM.9.2.1 Construye diferentes tipos de modelos tales como: volcanes, movimientos de las placas tectónicas, capas de la Tierra, ciclo de las rocas, refracción y reflexión sísmica, sistema solar y otros.

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21BEl contorno de la Tierra EM.9.4.1 Explica el proceso del ciclo del agua. EM.9.4.2 Describe el proceso de formación de los ríos, cuencas y arroyos, entre otros. EM.9.4.3 Describe y explica cómo los depósitos de sedimentos afectan a la tierra. EM.9.4.4 Explica cómo se forman cuevas y depresiones como resultado de la erosión y los depósitos de sedimento. EM.9.4.5 Define el término acuífero. EM.9.4.6 Identifica formas de contaminación del agua superficial y subterránea.

22BLa meteorización y la formación del suelo C.9.1.1 Define operacionalmente a la meteorización. C.9.1.2 Describe cómo el hielo, el agua, el viento, la gravedad, las plantas y los animales causan desgaste mecánico. C.9.1.3 Describe cómo el agua, los ácidos, el aire y la temperatura causan el desgaste químico, físico y biológico de las rocas. C.9.1.4 Describe el origen del suelo. C.9.1.5 Explica cómo las distintas propiedades del suelo afectan al crecimiento de las plantas. C.9.1.6 Describe cómo los diversos climas afectan al suelo. C.9.1.7 Describe beneficios importantes del suelo. C.9.1.8 Discute cómo la actividad humana y la industrialización causan meteorización.

23BCambios de la superficie como resultado de la meteorización C.9.2.1 Identifica los factores que causan cambios en la superficie de la Tierra como: la erosión de las rocas y el suelo y el transporte y depósito de sedimentos. C.9.2.2 Identifica características costeras creadas por la erosión que ocasionan las olas. C.9.2.3 Explica por qué la erosión del viento afecta más a algunas áreas que a otras. C.9.2.4 Explica cómo se desplazan las dunas. C.9.2.5 Explica el papel de la gravedad como agente de erosión y depósito

6BIdeas grandes/Comprensión duradera: • La meteorización ha ayudado a darle forma a

los rasgos geológicos de Puerto Rico. • Las rocas y los minerales emergen de una

Tierra en constante cambio. • Para entender las rocas y los minerales es

necesario explorar sus propiedades y formaciones.

• El ciclo de las rocas tiene su impacto en las características físicas de la Tierra.

7BPreguntas esenciales: • ¿Qué evidencia de la meteorización puedes

ver en el patio de tu escuela? • ¿Qué beneficios financieros podrían derivarse

de poder clasificar las rocas y los minerales? • ¿El suelo es sólo tierra? • ¿Qué podría ocurrir si el ciclo de las rocas

dejase de ser un ciclo?

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8BContenido (Los estudiantes comprenderán…) • los usos de los minerales • cómo identificar los minerales comunes de

Puerto Rico por sus propiedades químicas y físicas

• el proceso del ciclo del agua • el término acuífero • la definición operacional de meteorización • el origen del suelo • los beneficios importantes del suelo • cómo la tecnología utilizada por los científicos

ha ayudado a comprender la historia geológica de la Tierra

• que los minerales tienen propiedades químicas y físicas

• cómo la actividad humana y la industrialización causan meteorización

• los tres tipos de rocas (sedimentarias, ígneas y metamórficas)

24BVocabulario de contenido • Tipos de rocas (sedimentarias, ígneas y

metamórficas) • Mineral • Acuífero • Erosión • Ciclo del agua • Meteorización

9BDestrezas (Los estudiantes podrán…) • utilizar medidas cuantitativas como un criterio

para agrupar o clasificar objetos. • utilizar herramientas e instrumentos de

laboratorio como el microscopio, las lupas, las balanzas y otros para la recopilación de datos.

• identificar diversas maneras de determinar la identidad de los minerales.

• describir la estructura de los minerales. • indicar formas de reducir los efectos de la

explotación minera. • clasificar las rocas por sus propiedades

químicas y físicas. • describir cómo cada tipo de roca se

transforma en otra a medida que pasa por el ciclo de las rocas.

• comparar y contrastar los diferentes tipos de rocas.

• clasificar los tipos de rocas por sus propiedades y composición química y física.

• construir un modelo del ciclo de las rocas. • describir el proceso de formación de los ríos,

cuencas y arroyos. • describir y explicar cómo afecta a la tierra el

depósito de sedimentos. • explicar cómo las cuevas y depresiones son el

resultado de la erosión y los depósitos de sedimento.

• identificar formas de contaminación del agua superficial y subterránea.

• describir cómo el hielo, el agua, el viento, la gravedad, las plantas y los animales causan desgaste mecánico.

• describir cómo el agua, los ácidos, el aire y la temperatura causan el desgaste químico, físico y biológico de las rocas.

• explicar cómo las distintas propiedades del suelo afectan el crecimiento de las plantas.

• describir cómo los diversos climas afectan al suelo.

• identificar los factores que causan cambios en la superficie de la Tierra como: la erosión de

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las rocas y el suelo, y el transporte y el depósito de sedimentos.

• identificar características costeras creadas por la erosión de las olas.

• explicar por qué la erosión eólica afecta más a algunas áreas que a otras.

• explicar cómo se desplazan las dunas. • explicar el papel de la gravedad como agente

de erosión y depósito de sedimentos.

1BEtapa 2 – Evidencia de avalúo 10BTareas de desempeño

25BSimulación: Vista pública En esta actividad, los estudiantes representarán diversos grupos de interés del pueblo de Valle Verde, donde una compañía desarrolladora importante, Zanec, planifica instalar varios tanques de almacenamiento subterráneos (UST, por sus siglas en inglés). Los estudiantes revisarán la propuesta y utilizarán la información provista para tomar una decisión informada sobre si votarán a favor o en contra de la nueva construcción (ver anejo: 9.3 Tarea de desempeño – Vista pública simulada).

Cada estudiante defenderá su decisión por escrito, utilizando como base la información aprendida en clase sobre los efectos de la contaminación, los depósitos de sedimentos, etc. Para defender su decisión, los estudiantes tratarán de contestar las siguientes preguntas:

• ¿Se le debería permitir a Zanec instalar los tanques en el sitio propuesto?

• Si no, ¿qué localización alterna sería aceptable para todas las partes?

• ¿Cuáles son los riesgos relacionados con esta propuesta?

• ¿Cómo se pueden minimizar los riesgos para proteger el agua del suelo?

Los estudiantes serán evaluados por su habilidad para justificar su razonamiento a favor o en contra

11BOtra evidencia • Organizadores gráficos

o Los estudiantes crearán un organizador gráfico de los tres tipos de rocas, usando fotos y definiciones.

o Los estudiantes crearán un organizador gráfico de la escala de Mohs de dureza usando números y fotos para identificar la escala.

o Los estudiantes crearán una tabla T (tabla de dos columnas) para comparar y contrastar los efectos de la erosión y la meteorización.

• Prueba Los estudiantes serán evaluados en sus conocimientos sobre rocas y minerales (ver anejo: 9.3 Otra evidencia – Prueba sobre rocas y minerales)

• Trabajo en pares El estudiante trabajará con un compañero para revisar cómo se clasifican las rocas y los minerales.

• Diario semanal sobre la erosión En esta unidad, los estudiantes mantendrán un diario semanal para documentar la evidencia de erosión. Cada estudiante encontrará un lugar en su hogar o vecindario que muestre señales de meteorización o erosión. Harán observaciones semanales en el transcurso de la unidad, usando dibujos y escribiendo sobre los cambios que observan

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de la construcción de estas instalaciones.

26BLa meteorización y el área de la superficie 0F

1 En esta tarea de desempeño los estudiantes trabajarán en grupos de 3 a 4 y crearán un experimento para probar los efectos de la meteorización en distintas áreas de superficie y la velocidad en que ocurre. El maestro puede proveer imágenes para explicar cómo el tamaño de las partículas afecta el área de superficie para que los estudiantes tengan información de trasfondo sobre el tema.

Los siguientes materiales serán necesarios para llevar a cabo la actividad: solución ácida (vinagre diluido), dulces SweeTARTS del mismo color (ver imagen a continuación), martillo, un cronómetro, vasos de plásticos transparentes o vasos de precipitados, y gafas de seguridad (si se usa un ácido más fuerte).

Una vez que los estudiantes estén en sus grupos, utilizarán la plantilla de Diagrama de Diseño Experimental o DDE (ver anejo: 9.3 Tarea de desempeño – Hoja de trabajo sobre DDE). Primero, tendrán que escribir una pregunta basada en el conocimiento previo sobre la meteorización de las rocas y los minerales. Luego, utilizando esa pregunta, tendrán que escribir una hipótesis y diseñar un experimento para probarla.

Basado en los resultados de los experimentos, haga que los estudiantes contesten lo siguiente en la hoja de trabajo:

• Prediga si el proceso de meteorización ocurriría más rápido sobre una piedra lisa y

durante ese período de tiempo. • Diario reflexivo del estudiante

Cada estudiante responderá la siguiente pregunta: ¿Qué pasaría si un acuífero en su área se contamina?

1 Adaptado de http://csip.cornell.edu

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redonda o sobre un pedazo de roca puntiaguda. Explique ¿por qué?

• Explique cómo el agua puede ser una forma de meteorización mecánica y química.

El maestro evaluará a los estudiantes por medio de la hoja de trabajo EDD, incluyendo la tabla de datos, y las preguntas de conclusión.

27BUna pasta dental original1F

2 En esta tarea de desempeño, los estudiantes crearán un producto que se pueda comercializar, usado por la mayoría de las personas todos los días y que esté compuesto de minerales. Los compuestos abrasivos y de limpieza que se encuentran en la pasta de dientes, el carbonato de calcio y el bicarbonato de sodio, son productos minerales. (El carbonato de calcio en polvo puede obtenerse en las farmacias o en un distribuidor de artículos para laboratorios).

Los estudiantes trabajarán en grupos de 4 y diseñarán la pasta de dientes más comercializable (la más atractiva al consumidor), utilizando la receta básica como punto de partida (ver anejo: 9.3 Tarea de desempeño – Pasta de dientes hoja de trabajo). Los estudiantes someterán una muestra de su producto, junto con la hoja de trabajo completada, a los jueces (maestros de la escuela o padres). El maestro le dará un premio sencillo al equipo ganador.

El maestro evaluará las actividades de laboratorio separado del lema y de otros aspectos publicitarios en la hoja de trabajo, usando una rúbrica (ver anejo: 9.3 Tarea de desempeño – Rúbrica de pasta de dientes).

2 Adaptado de: http://www.geosociety.org/educate/LessonPlans/ToothpasteTwist.pdf

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2BEtapa 3 - Plan de aprendizaje 12BActividades de aprendizaje

28BClasificación de rocas y minerales • Cree una nueva escala de Mohs de dureza para examinar las rocas recolectadas en los terrenos de

la escuela, usando recursos de los hogares de los estudiantes, tales como monedas, mantequilla o manzanas.

• Diseñe una clave taxonómica para clasificar los minerales que se encuentran en Puerto Rico.

29BEntendiendo las rocas y minerales • Al dársele varios minerales y un microscopio o lupa, identifique las formas cristalinas de cada

mineral. Discuta los hallazgos con un compañero. • Utilice una balanza y un cilindro graduado para calcular y comparar las densidades de un grupo de

rocas provistas por el maestro. • Desarrolle una cronología del descubrimiento de varios minerales en Puerto Rico.

30BMinerales como un recurso natural • Cree un folleto para turistas sobre los minerales preciosos que se encuentran en Puerto Rico. • Compare y contraste las propiedades químicas de 5 minerales diferentes. • Compare y contraste las propiedades físicas de 5 minerales diferentes.

31BPropiedades de las rocas y su ciclo • Construya un diagrama de Venn triple de los tres tipos de rocas. • Haga tarjetas ilustrativas con las propiedades físicas y químicas de las rocas. • Cree una obra (drama) para simular el ciclo de la roca.

32BModelo del ciclo de las rocas • Construya un modelo del ciclo de las rocas utilizando solamente periódicos para moldear los

diferentes tipos de rocas, y cordel para crear el concepto de un círculo.

33BEl contorno de la Tierra • Desarrolle un folleto sobre el ciclo del agua que pueda ser distribuido a estudiantes de tercer

grado. • Escriba un cuento corto personificando a un río o arroyo y explique cómo fue creado. • Explique, a través de discusiones con toda la clase, cómo el aumento de sedimentos contribuye a

la creación de zonas muertas en los océanos y ríos.

34BLa meteorización y la formación del suelo • Recolecte y analice diferentes tipos de tierra de las áreas circundantes a su escuela y vecindario. • Construya un afiche que provea evidencia del impacto del hombre sobre el proceso de meteorización. • Utilice fichas para construir tarjetas ilustrativas de los diferentes tipos de meteorización mecánica. • Compare y contraste los tipos de plantas que crecen mejor en suelos ácidos y las que crecen mejoren

suelos más básicos.

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Junio 2012 8 Adaptado de Understanding by Design de Grant Wiggins y Jay McTighe

35BCambios de la superficie como resultado de la meteorización • Utilizando un diagrama de Venn, compare y contraste la erosión y el depósito de sedimentos. • Construya un collage de las costas de Puerto Rico que muestre diversos grados de erosión. • Compare y contraste las costas en relación con las olas y la erosión en dos lados opuestos de la isla.

13BEjemplos para planes de la lección • ¿De qué está hecho el automóvil de mis padres, o algún electrodoméstico del hogar? En esta

lección, los estudiantes recibirán una foto de un equipo electrodoméstico del hogar, un vehículo, motocicleta o similar. Llevarán a cabo investigaciones para conocer qué tipo de minerales se utilizaron en la producción o creación del objeto asignado. Los estudiantes crearán una tabla o gráfica para mostrar su información.

• 14BConstrucción de un modelo de acuífero: En esta lección, los estudiantes construirán un acuífero para ver cómo el agua subterránea fluye a través del acuífero, y ver cuán difícil es limpiar el agua contaminada del suelo. http://water.epa.gov/learn/kids/drinkingwater/upload/2009_04_29_kids_activity_grades_9-12_buildingamodelaquifer.pdf

• Meteorización química: Utilizando un modelo para simular la meteorización química, los estudiantes crearán un experimento para ver cómo la temperatura del agua afecta la velocidad del proceso de meteorización. Las rúbricas de evaluación están incluidas en el enlace. Vea la actividad en meteorización química [Activity on Chemical Weathering]. 3TUwww.sagepub.com/liustudy/chapters/04/AltAssessTasksEarthSci.pdf U3T

15BRecursos adicionales • El siguiente recurso contiene una variedad de lecciones de Ciencias de la Tierra para grados 9 al 12:

3TUhttp://water.epa.gov/learn/kids/drinkingwater/teachers_9-12.cfmU3T • Rocas y minerales: 3TUhttp://geology.com/teacher/rocks.shtml U3T • Minerales en nuestro ambiente: 3TUhttp://pubs.usgs.gov/of/2007/1185/ U3T • Afiche de minerales que usamos a diario: 3TUhttp://geopubs.wr.usgs.gov/open-file/of01-360/U3T • Formación de cavernas:

3TUhttp://www.reachoutmichigan.org/funexperiments/agesubject/lessons/newton/spelunk01.html U3T • Agua: La hidrósfera: 3TUhttp://www.windows2universe.org/earth/Water/overview.html&lang=sp U3T • Proyecto Biosfera: Enlaces de Geología:

3TUhttp://recursos.cnice.mec.es/biosfera/profesor/recursos_geologia.htmU3T

Conexiones literarias • Un don del mar por Kate Banks • Las rocas: duras, blandas, lisas y ásperas por Natalie Rosinsky • Rocas y Minerales (Colección Exploradores) por National Geographic • Minerals (Kaleidoscope: Earth Science) por Roy A Gallant • Cave por Diane Siebert