สืบเสาะลำดับเหตุการณ์ในการเกิดชั้นหินแบบนักวิทย์

แผนการจัดการเรียนรู้วิทยาศาสตร์โลก ในรายวิชาเพิ่มเติมโลก ดาราศาสตร์ และอวกาศ

เรื่องการลำดับชั้นหิน

สาระ/เนื้อหา

การลำดับชั้นหิน เป็นหลักการพื้นฐานในการจัดลำดับหน่วยของชั้นหินตามตำแหน่งของชั้นและลำดับอายุของชั้นหิน เพื่ออธิบายลำดับเหตุการณ์ทางธรณีวิทยาที่เกิดขึ้นตามช่วงเวลาต่าง ๆ ในอดีต

นิโคลัส สตีโน ผู้เสนอหลักการของการลำดับชั้นหิน ได้แก่

1) กฎชั้นแนวนอน (Law of Original Horizontality) กล่าวว่า “ตอนเริ่มต้นเป็นชั้นหินจะวางตัวขนานหรือเกือบขนานกับพื้นผิวโลก”

2) กฎการลำดับชั้น (Law of Superposition) กล่าวว่า “ชั้นหินที่วางตัวอยู่ด้านบนจะมีอายุอ่อนกว่าชั้นหินที่วางตัวอยู่ด้านล่าง”

3) กฎความสัมพันธ์การตัดผ่าน (Law of Cross-cutting Relationship) กล่าวว่า “หินอัคนี หรือรอยเลื่อนมีอายุอ่อนกว่าชั้นหินเดิมที่หินอัคนีแทรกหรือที่รอยเลื่อนตัดผ่าน”

การจัดการเรียนรู้

รูปแบบการเรียนการสอนคือ วงจรการเรียนรู้ 5E (5E learning cycle model) โดยใช้แบบจำลองเชิงเปรียบเทียบ (Analogue Model) ในการส่งเสริมให้นักเรียนมีความสามารถสร้างคำอธิบายทางวิทยาศาสตร์ การให้เหตุผลทางวิทยาศาสตร์ กระบวนการกลุ่ม และเจตคติทางวิทยาศาสตร์

วัตถุประสงค์การเรียนรู้

เมื่อเรียนจบคาบนี้นักเรียนจะสามารถ

1. อธิบายหลักการของการลำดับชั้นหินได้อย่างถูกต้อง (K)

2. บอกลำดับอายุของชั้นหินและเหตุการณ์ทางธรณีวิทยาได้อย่างถูกต้อง (K)

3. ทำงานร่วมกับผู้อื่นได้อย่างมีประสิทธิภาพ (P)

4. อธิบายหรือแสดงความคิดเห็นอย่างมีเหตุผลได้อย่างเหมาะสม (จิตวิทยาศาสตร์ด้านความมีเหตุผล) (A)

5. ทำงานด้วยความมีระเบียบและรอบครอบได้เป็นอย่างดี (จิตวิทยาศาสตร์ด้านความรอบครอบ) (A)

6. ทำงานด้วยความรับผิดชอบ มุ่งมั่น อดทนได้เป็นอย่างดี (จิตวิทยาศาสตร์ด้านความมุ่งมั่นอดทน) (A)

กิจกรรมการเรียนรู้

ขั้นสร้างความสนใจ (Engagement)

1. ครูให้นักเรียนดูรูปภาพแหล่งธรณีสัณฐานบริเวณสามพันโบก จังหวัดอุบลราชธานี

จากนั้นครูถามนักเรียนว่า “สามพันโบกมีลำดับการเกิดชั้นหินอย่างไรบ้าง” (นักเรียนตอบตามความคิดเห็น) และ“นักวิทยาศาสตร์รู้เหตุการณ์ในการเกิดชั้นหินได้อย่างไร” (นักเรียนตอบตามความคิดเห็น)

ขั้นสำรวจและค้นหา (Exploration)

1. ครูแบ่งกลุ่มนักเรียนออกเป็น 5 กลุ่ม กลุ่มละ 4 คน คละเพศ คละความสามารถ

2. ครูให้นักเรียนภายในกลุ่มดูภาพเพื่อกระตุ้นการเรียนรู้

จากนั้นครูถามนักเรียนโดยให้นักเรียนคาดคะเนคำตอบดังนี้

2.1 จากภาพที่กำหนด นักเรียนพบโครงสร้างทางธรณีวิทยาหรือภูมิลักษณ์ทางธรณีวิทยาใดบ้าง (หินที่แทรกตัดผ่านชั้นหินอื่น, ชั้นหิน)

2.2 ให้นักเรียนเรียงลำดับเหตุการณ์ทางธรณีวิทยาของภาพ (นักเรียนตอบตามความคิดเห็น)

2.3 “นักวิทยาศาสตร์รู้เหตุการณ์ในการเกิดชั้นหินได้อย่างไร” (นักเรียนตอบตามความคิดเห็น)

จากนั้นครูให้นักเรียนออกแบบการทำแบบจำลองลำดับชั้นหิน ดังภาพที่กำหนด โดยเขียนขั้นตอนการสร้างแบบจำลองเป็นรายขั้น และให้ระบุบริเวณชั้นหิน A B และ C กับหินที่ตัดผ่าน X จากแบบจำลอง โดยบันทึกลงในใบกิจกรรมเรื่อง การลำดับชั้นหิน

3. นักเรียนกลุ่มที่ออกแบบการสร้างแบบจำลองส่งตัวแทนมารับอุปกรณ์จากครูสำหรับทำกิจกรรม ได้แก่

1) ผงเยลลี่ 4 สี

2) ภาชนะใส 1 อัน

3) น้ำ 1,500 มิลลิลิตร (แนะนำ น้ำที่เตรียมควรเป็นน้ำร้อน)

4) หลอดฉีดยา 1 อัน

5) บีกเกอร์ 1 อัน

6) แท่งแก้วคนสาร 4 อัน

จากนั้นนักเรียนลงมือสร้างแบบจำลองตามที่ตนออกแบบไว้

ขั้นอธิบายและลงข้อสรุป (Explanation)

1. ครูชวนนักเรียนอภิปรายเพื่อให้ลงข้อสรุปตามกฎพื้นฐานในการลำดับชั้นหิน ในประเด็นดังต่อไปนี้

1.1 การวางตัวของเยลลี่ในแต่ละชั้นมีลักษณะเป็นอย่างไร (เมื่อเทเยลลี่เสร็จแล้วเยลลี่จะแผ่ไปตามแนวราบขนานกับพื้นผิวที่ก้นภาชนะใส)

1.2 หากเปรียบเทียบเยลลี่เป็นชั้นหินจะอธิบายเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นนี้อย่างไร (เมื่อมีการตกสะสมตัวของตะกอนแล้วแข็งตัวกลายเป็นหิน หรือการแข็งตัวของลาวากลายเป็นหินจะพบว่ามีการสะสมตัวในแนวราบขนานไปกับพื้นโลกเป็นไปตามแรงโน้มถ่วงโลก)

     จากนั้นครูให้ข้อมูลเพิ่มเติมว่า ข้อสรุปดังกล่าวตรงกับกฎชั้นแนวนอน (Law of Original Horizontality) กล่าวว่า “ตอนเริ่มต้นเป็นชั้นหินจะวางตัวขนานหรือเกือบขนานกับพื้นผิวโลก”

1.3 ชั้นเยลลี่ทั้ง 3 ชั้น มีลำดับเหตุการณ์เกิดขึ้นอย่างไร (เยลลี่ชั้นล่างสุดเกิดก่อน เพราะขณะทำต้องรอให้เยลลี่ชั้นล่างแข็งตัวก่อน แล้วจึงเทเยลลี่ชั้นบนที่อยู่ถัดขึ้นไปได้ จึงทำให้เยลลี่ชั้นบนจะมีเกิดทีหลังไปเรื่อย ๆ จนถึงเยลลี่ด้านบนสุดจะเกิดทีหลังสุด)

1.4 หากเปรียบเทียบเยลลี่ทั้ง 3 ชั้นเป็นชั้นหิน 3 ชั้นจะอธิบายเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นนี้อย่างไร (ชั้นหินชั้นแรกที่อยู่ด้านล่างสุดจะมีอายุแก่ที่สุดเพราะกลายเป็นหินก่อนแล้วจึงมีชั้นหินที่วางตัวอยู่ด้านบนเกิดเป็นหินทีหลังซึ่งจะมีอายุอ่อนกว่าชั้นหินที่วางตัวอยู่ด้านล่าง)

     จากนั้นครูให้ข้อมูลเพิ่มเติมว่า ข้อสรุปดังกล่าวตรงกับ กฎการลำดับชั้น (Law of Superposition) ที่กล่าวว่า “ชั้นหินที่วางตัวอยู่ด้านบนจะมีอายุอ่อนกว่าชั้นหินที่วางตัวอยู่ด้านล่าง”

1.5 นักเรียนสร้างเยลลี่ที่แทรกตัวตัดผ่านชั้นเยลลี่ที่วางตัวขนานกันในขั้นตอนใด และทำอย่างไรบ้าง (ขั้นตอนสุดท้าย โดยในการฉีดเยลลี่ที่แทรกตัวนั้น ต้องรอให้เยลลี่ที่วางตัวขนานกันทั้ง 3 ชั้นแข็งตัวเสียก่อน จากนั้นจึงทำการฉีดเยลลี่ชั้นที่ 3 ในแนวขวางแทรกตัดผ่านชั้นเยลลี่เดิม )

1.6 หากเปรียบเทียบเยลลี่แทรกตัวตัดผ่านชั้นเยลลี่เดิม เป็นหินอัคคนีแทรกซอนจะอธิบายเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นนี้อย่างไร (ในตอนแรกเกิดชั้นหิน A แล้วต่อมาจึงเกิดการตกสะสมตัวของชั้นหิน B และ C ตามกฎการลำดับชั้น (Law of Superposition) จากนั้นมีหินอัคนีแทรกซอนเกิดขึ้นมาตัดผ่านชั้นหินเดิม จึงกล่าวได้ว่าหินอัคนีแทรกซอนนั้นมีอายุอ่อนกว่าชั้นหินเดิมที่ถูกตัดผ่าน

     จากนั้นครูให้ข้อมูลเพิ่มเติมว่า ข้อสรุปดังกล่าวตรงกับกฎความสัมพันธ์การตัดผ่าน (Law of Cross-cutting Relationship) กล่าวว่า “หินอัคนี หรือรอยเลื่อนมีอายุอ่อนกว่าชั้นหินเดิมที่หินอัคนีแทรกหรือที่รอยเลื่อนตัดผ่าน”

ขั้นขยายความรู้ (Elaboration)

1. ครูให้นักเรียนพิจารณาภาพต่อไปนี้

จากนั้นครูถามนักเรียนว่า “จากภาพพบว่ามีหินอัคนีแทรกในหินตะกอน ให้นักเรียนอธิบายลำดับเหตุการณ์ทางธรณีวิทยาตามหลักการลำดับชั้นหิน” (จากภาพเกิดการตกสะสมตัวเกิดเป็นหินตะกอนก่อน จากนั้นจึงเกิดแรงจากธรรมขาติทำให้เกิดรอยแตกแล้วแมกมาแทรกดันตัวมาตามรอยแตกเมื่อเวลาผ่านไปเกิดการแข็งตัวเป็นหินอัคนีแทรกซอน เป็นไปตามกฎความสัมพันธ์การตัดผ่าน (Law of Cross-cutting Relationship) )

2. ครูให้นักเรียนทำใบงาน การลำดับชั้นหิน

ขั้นประเมิน (Evaluation)

1. ครูประเมินนักเรียนนักเรียนทั้ง 4 ขั้นตอนดังนี้

1.1 ขั้นที่ 1 สร้างความสนใจ (Engagement) ประเมินจากการตอบคำถามในชั้นเรียน เพื่อตรวจสอบความรู้เดิมของนักเรียน

1.2 ขั้นที่ 2 สำรวจและค้นหา (Exploration) ประเมินจากความร่วมมือกันทำงานของการสร้างแบบจำลองของนักเรียน และประเมินใบกิจกรรมเรื่อง การลำดับชั้นหิน

1.3 ขั้นที่ 3 อธิบายและลงข้อสรุป (Explanation) ประเมินจากการนำเสนอและการมีส่วนร่วมในการอภิปราย และประเมินใบกิจกรรมเรื่อง การลำดับชั้นหิน

1.4 ขั้นที่ 4 ขยายความรู้ (Elaboration) ประเมินจากการตอบคำถามในชั้นเรียน

คุณครูสามารถดาวน์โหลดแผนการจัดการเรียนรู้เพื่อศึกษาการวัดและประเมินผลการเรียนรู้เพิ่มเติมได้ ด้านล่าง