مبنى الكرة الأرضية والعمليات الباطنية

مبنى الكرة الأرضية والعمليات الباطنية هو الموضوع الثانوي الأول في الوحدة التعليمية ونحن نوصي بتكريس 8 حصص لهذا الموضوع.

عملية تدريسيه تتمحور في ثلاثة جوانب: 1. مبنى الكرة الأرضية 2. حركة الصفائح 3. الظاهر البركانية، الزلازل (الهزات الأرضية) التجعّد والانكسار – الظاهرتان اللتان تنجمان عن تزحزح الصفائح.

تزحزح أو زحزحة الصفائح تحتل مركز عملية تدريس تعلم هذا الموضوع الفرعي وهي تمثّل لنا ديناميكية الكرة الأرضية التي لا تتوقف. الانتقال من عرض نظرية توجد لها عدة اثباتات ولكن تنقصنا القاعدة العلمية التي تثبت حدوثها فعلا، وحتى النظرية التي تدعمها المشاهدات العلمية هي عملية مهمة جدًّا لفهم القوى الداخلية التي تعمل وتؤثّر في باطن الكرة الأرضية. لحركة الألواح تأثير كبير على التضاريس والمنظر الذي يبدو لناظرينا: ارتفاع الجبال والزلازل وثوران الجبال البركانية وما شابه.

الأفكار الرئيسية التي تتمثّل في هذا الموضوع الثانوي:

1-    الكرة الأرضية هي ديناميكية: تحدث فيها، طوال الوقت، عمليات تُحدث تغييرات في باطنها وعلى سطحها.

2-    المنظر الطبيعي الذي تشاهده أعيننا ما هو إلا نتيجة لهذه العمليات الباطنية التي تحدث في باطن الكرة الأرضية.

3-    لآلية حركة الصفائح تأثير مركزي على تصميم سطح قشرة الكرة الأرضية

4-    أحجام القوى الداخلية في باطن الكرة الأرضية والجدول الزمني الجيولوجي هي عظيمة من الصعب على الإنسان أن يدركها.

اقتراح عملي لتنظيم التعلّم

مضامين التعلم لهذا الموضوع الثانوي هي مواضيع مجردة ولذلك ليس من السهل فهمها، ولكنها من جهة أخرى مواضيع جذابة وممتعة ومثيرة للفضول (حب الاستطلاع) وتمكننا من الحصول على معلومات وشروح وتفسيرات للاحداث (التي قسم منها دراماتيكي ومأساوي) التي تتناولها وسائل الإعلام وتتعرض لها في الحياة اليومية. موضوع الزلازل (الهزات الأرضية) يمكن أن يكون رواية ترافق عملية التدريس – التعلم في هذا الموضوع الفرعي، والموتيف الرئيسي فيه يكون كيف تتكون الهزات الأرضية وكيف يمكننا الوقاية من الإصابات الخطيرة في حالة حدوثها. يمكن كمقدمة للدخول في الموضوع عرض فيلم  (مثل هذا) أو قراءة تقرير صحفي (مثل هذا) لاثارة فضول التلاميذ وتحفيزهم ليبيدؤوا عملية بحث حول الموضوع: أين تحدث الهزات الأرضية؟ ولماذا هناك بالذات؟ ما هو مدى خطورة حدوثها في إسرائيل؟ وما شابه. الهدف هو انه من خلال المحور الرئيسي للهزات الأرضية تتكون عند التلاميذ الحوافز لفهم السياقات والجوانب المختلفة لهذا

لكي نتمكّن من دراسة الموضوع ضمن إطار الحصص المكرسة له – نقترح أن نكرس للموضوع 8 حصص منها حصة واحدة لمبنى الكرة الأرضية، 3 حصص لحركة الصفائح، حصتان للنشاطات البركانية وحصتان للزلازل (الهزات الارضية) وحصة واحدة للتجعدات والانكسارات. في عملية التدريس من الفضل دمج:

-         إجراء تجارب – انظر التجارب 1 – 4 في الجدول التالي.

-         بناء نماذج– انظر النماذج 5 – 7 في الجدول التالي.

-         استعمال وسائل إيضاح مثل محاكاة، صور، خرائط ورسوم بيانية. للمحاكاة توجد مكانة خاصة في هذا الموضوع بسبب قدرتها على عكس الحركة والعملية خلال وقت وبتسلسل واحد. إلى جانب المعلومات توجد توجيهات إلى جزء من المحاكاوات والافلام الموجودة في الموضوع ولكن يمكنكم أيضًا أن تجدوا المزيدها على شبكة الإنترنت.   

-         استغلال أحداث الساعة من أجل إثبات مدى صلة هذه المواضيع التي نتعلمها بحياتنا اليوم وتفسح المجال لتطبيق المعلومات التي يكتسبونها (على سبيل المثال الهزة الأرضية المدمرة التي ضربت هاييتي والهزة القوية 8.8 التي ضربت التشيلي في اوائل سنة 2010.)

-         جولات خارج الصف – من المهم البحث عن شواهد على العمليات التي يتعلم عنها التلاميذ في الصف في البيئة القريبة وحتى البعيدة أكثر (مثل تجعدات، انكسارات، اندفاع ماغما إلى سطح الأرض وإلخ).

دراما - الموضوع هو دراماتيكي و "يتطلب إدخال الدراما إلى صلب الحصة "– على سبيل المثال إثارة مناقشة تطرح صراعات: تعيين مدّع عام ومحامي دفاع مع وضد فجنر بخصوص نظريته حول تزحزح القارات؛ إعطاء عدد من التلاميذ تمثيل عائلة تعيش في ظل مركز للهزات الأرضية (اسماع ادعاءات مختلفة مع وضد نقلهم/انتقالهم من المكان أو البقاء فيه.)؛ كتابة قصة عن "اليوم الأخير في مدينة بومبي".

اقتراحات لتجارب ولبناء نماذج

موضوع التجربة	وصف سير التجربة
1. اسم التجربة: التصلُّب. هدف التجربة: أن يفهم التلاميذ متى تتكون بلورات (كتل) صغيرة ومتى تتكون بلورات (كتل) كبيرة
2. اسم التجربة: عمليات انصهار وتصلّب الماغما الهدف: أين تحدث في الطبيعة عمليات الانصهار والتصلب.
3. اسم التجربة: التيارات المتقلبة هدف التجربة: فهم الدافع لتحرّك الصفائح.	تسخين كأس اختبار مع مادة لزجة مثل العسل أو الزيت، على وجه السائل نضع ألواح كلكر صغيرة تمثل قشرة الكرة الأرضية. بعد تسخين السائل نرى التيارات المتقلبة واتجاه حركة سطح السائل التي تحرك الكلكر من مكان إلى آخر
4. اسم التجربة: تجعّد	ألصق 3 قطع إسفنج بألوان مختلفة فوق بعضها. بعد أن تجف قطع الإسفنج امسكها من طرفيها بكلتا يديك ثم اضغط من الجهتين ببطء. صف نتيجة التجربة واشرح باختصار ما علاقة هذه التجربة بالمادة الدراسية.
5. بناء نموذج: الشقّ السوري الأفريقي  (نموذج)
6. بناء نموذج لانكسار أو لتجعد	يمكن بسهولة بناء نماذج كهذه من أشرطة من الإسفنج أو من المعجونة بألوان مختلفة. وبواسطتها نفهم اتجاهات الضغط المختلفة والانواع المختلفة للتجعدات والانكسارات.
1.    بناء نماذج لحركة الصفائح	اقترحوا على التلاميذ أن يجدوا بأنفسهم طريقة لتمثيل حركة الصفائح. بعد الانتهاء من البناء نقترح القيام بمشاهدة ناقدة للنماذج هذه الطريقة تساعد التلاميذ على فهم هذا الموضوع المعقد.

صعوبات واقتراحات لمواجهتها

قسم من مضامين التعليم في هذا الموضوع الثانوي من الصعب فهمها وذلك لكونها مرتبطة بعملية بطيئة ومتواصلة لا نشعر به وغير ظاهر للعيان. ثلاث صعوبات رئيسية تواجهنا في مركز هذا الموضوع الثانوي:

أ‌-       لا نستطيع القيام بمشاهدات مباشرة لما يحدث في أعماق الكرة الأرضية، ولذلك علينا الاستناد على معطيات مختلفة تتجمّع معا لتصبح دليلا على مبنى وتركيبة الطبقات في عمق يصل إلى 6000 كيلو متر داخل الكرة الأرضية.

ب‌-   كثير من العمليات هي عمليات بطيئة جدًّا (نحن نتحدث عن فترات تمتد على طول ملايين ملايين السنوات) ولذلك لا يستطيع أي بشر أن يكون شاهدا على تكوّنها. كما أنه يصعب على العقل البشري أن يستوعب فترات زمنية من هذا النوع وبهذا الحجم.

ت‌-  نحن لا نشعر أننا نعيش على كرة، وعلى صفائح، كما ااننا لا نشعر بطبيعة الحال بحركتها. بشكل بدهي التلميذ لا يشعر بالموضوع، بل وأكثر من ذلك يغلب على الناس الإحساس العكسي أي أن بأنّ "الأرض مستقرة".  

الحلّ – في هذه المواضيع الشرح الكلامي له تأثير جزئي فقط وفهم هذه المواضيع يتطلب تبسيطا للعمليات بواسطة الاستعمال المكثّف للوسائل البصرية مثل الرسوم التوضيحية، المحاكاة، النماذج المتحركة والافلام التي تصور المراحل المختلفة في كل عملية وعملية من خلال خلق تسلسل واضح، مع التأكيد على الفجوات الزمنية بين كل مرحلة وأخرى. من المهم أن نؤكد للتلاميذ بأنّ المشاهدة المباشرة لما يجري في الأعماق أصبحت ممكنة في أعقاب التطور التكنولوجي (على سبيل المثال، مراقبة سلسلة جبال مركز المحيط بواسطة وسائل مراقبة وقياس بحرية توضع في قعر المحيط). هناك مجال للتركيز على الأبحاث العلمية – جمع المعلومات حول الظواهر من مصادر مختلفة وبوسائل مختلفة ثم معالجة هذه المعلومات وتحليلها.

صعوبات أخرى يمكن أن تواجهنا في هذا الموضوع:

·        الكثير من التلاميذ لا يدركون بشكل صحيح الفوارق القائمة بين الطبقات التي تتكوّن منها الكرة الأرضية. كثير من التلاميذ يفهمون أن باطن الكرة الأرضية هو سائل (لاڤا) ولا يدركون الفرق الكبير في السمك الموجود بين القشرة التي أكبر سمك لها يصل إلى 90 كلم وبين سمك الغلاف والنواة والذي يصل إلى 3000 كلم.

الحل – التركيز على حالات المادة المختلفة في كل طبقة والفجوة في السمك – الغلاف والنواة سمك كل منهما أكبر بـ 30 مرة تقريبا من سمك القشرة. من المفضل إعطاء أمثلة لتجسيد هذا الفرق – سمك القشرة كسمك قشرة حبة البرتقال بالنسبة إلى نصف قطر الحبة.

·        حركة الصفائح التكتونية فوق التيارات المتقلبة هي شيء يصعب ادراكه وذلك لكون القشرة صلبة وقاسية.

الحلّ – التجربة رقم 3 في الجدول أعلاه وإضافة إلى ذلك يمكن الاستعانة بالمحاكاة.

·         عند تدريس النشاط البركاني اتضح أن هناك تلاميذا يميلون إلى فهم سبب الثوران البركاني بشكل خاطئ، الكثير من التلاميذ يربطون بين المناخ الحارّ الذي يسود منطقة معينة على انه هو السبب في الثوران البركاني.

الحلّ – من المهم أن نركّز على الأسباب الصحيحة للثوران البركاني – درجة حرارة وضغوط تحرك قوى داخل الكرة الأرضية. يمكن اطلاع التلاميذ على صور تظهر انجارات بركانية داخل البحر وفي أماكن مكسوة بالثلوج إلى جانب جبال بركانية ثائرة في المناطق الاستوائية الحارة. إضافة إلى ذلك يمكن الاستعانة بالتجربة التي تجسد كيف أن السخونة تؤدي إلى زيادة الضغط في خلية الماغما وحتى تكون قصبة تغذية تنفجر الماغما عبرها (انظر التجربة رقم 2 في الجدول أعلاه).

·         اتضح انه في كثير من الحالات يواجه التلاميذ صعوبة في فهم المباني الحجمية الجيولوجية بشكل ثلاثي الأبعاد. تظهر الأبحاث وجود فجوة بين الأولاد والبنات بالنسبة للفهم المكاني – للأولاد يوجد نظرة مكانية أفضل منها عند البنات. تثبت الأبحاث بأنّ تعليم الجيولوجيا ومواجهة فهم المباني ثلاثية الأبعاد ينمي ويطور الفهم الحيّزي لدى التلاميذ.

الحلّ - الاكصار من بناْ النماذج (الموديلات) والبحث عن محاكاوات محوسبة. على سبيل المثال لتجسيد مباني التجعد والانكسار يمكن الاستعانة بتحضير نموذج ثلاثي الأبعاد مصنوع من طبقات من المعجونة لمحاكاة (تمثيل وتقليد) التجعدات المختلفة والانكسارات التي تتكوّن نتيجة لضغط الشدّ والقصّ (النموذج رقم 6 في الجدول)  

·        هناك صعوبة في فهم عدد من الظواهر التي تحدث معا في آنٍ واحد. من المهم أن نفهم انه ليس من الضروري أن تحدث كل ظاهرة وحدها وانه في معظم الحالات عدة ظواهر تحدث على التوازي في وقت واحد. على سبيل المثال التصادم بين صفيحتين يرافقه ثوران بركاني وتدفق ينابيع حارة أو ظاهرة الكلاديرا التي يرافقها الانكسار.

الحلّ – أولا من المفضل الفصل بين الظواهر وتدريس كل ظاهرة على حدة ثم العودة والدمج بينها. إعطاء أمثلة على حالات تحدث فيها ظاهرة بموازاة ظواهر أخرى.

·        تنطوي العمليات الداخلية في باطن الكرة الأرضية على تغيير من حالة المادة الطبيعية إلى حالة طبيعية ثانية خلال عمليات التبريد والتسخين. على الرغم من أن التلاميذ تعلموا ذلك في المرحلة الابتدائية إلا أنهم لا يطبقون عملية الانصهار والتجميد والتبخر بالنسبة لمواد غير الماء.

الحلّ – من المفضل مراجعة المادة: العملية التي فيها جسم في حالة المادة صلبة يتحول إلى مادة في حالة السيولة تسمّى صهر (أو انصهار) وهو يحدث نتيجة ةلعملية تسخين.  العملية التي فيها جسم في حالة المادة سائلة يتحول إلى مادة في حالة المادة صلبة تسمّى تجميد (أو تصلُّب) وهو يحدث نتيجة لعملية تبريد. العملية التي فيها جسم في حالة المادة سائلة يتحول إلى مادة في حالة المادة غازية تسمّى تبخّر وهو يحدث نتيجة لعملية تسخين. حبذا لو حافظنا على اتصال مع معلم الذي يعلم موضوع "عالم من المواد "وفحص إمكانية عمل تجارب مع مواد أخرى (غير الماء) في سياق حالة المادة صلبة ودرجات الانصهار والغليان.