Interdisciplinary study of the synthesis of the origin of the chemical elements and their role in the formation and structure of the Earth

2. Interdisciplinarity and Contents in
Science Teacher Education
When we refer to certain contents or areas of knowledge
as studied by the various sciences, such subjects are
traditionally (for historical reasons and/or the structure
of each area) linked to specific disciplines.
For example, regarding Astrophysics, its contents span
from cosmological themes with studies about the origin
of the Universe and how the elements were created from
the evolution of the stars, to the characteristics of the
Copyright by Sociedade Brasileira de Física. Printed in Brazil.

---

e20200160-2
Interdisciplinary study of the synthesis of the origin of the chemical elements...
celestial bodies, their compositions, movements, etc. Re-
garding Geology, its contents are related to the evolution
of our planet from its origin to its current state. And
when we deal whith specific Chemistry contents, we find
the structure of matter, the composition of substances,
reactions and chemical bonds as the main subjects.
Such areas are structured according to the tradition
or the way in which each one makes advances in research
according to content blocks.
However, if we consider a sequence of contents starting
from the very origin of the matter in the early Universe,
followed by the origin of the elements inside the stars
and their consequences for the origin of our Solar System,
to the formation of the Earth to the current structure
and composition of our planet, these subjects or con-
tent blocks are
not
addressed in initial teacher training.
We can consider teachers with training in Astronomy,
Geology or Chemistry. For each of these undergraduate
courses, such content is not covered extensively, and their
didactical, multiple aspects in classrooms at the most
diverse school levels are seldom present.
Taking into account the fragmented reality of such con-
tents in undergraduate courses, it can be imagined that
the interaction between them can generate a quite dis-
tinct area(s) and, in this sense, we can call these products
interdisciplinary
. In Figure 1, for example, ”Medicine” be-
comes interdisciplinary when granting a defined purpose
to the empirical field represented by biology, chemistry
and psychology” [3] and considered as purposive or prag-
matic.
Thus, in the same way, we can consider
Cosmogeochem-
istry
as the union (more precisely, the merging) between
Cosmology, Astrophysics, Geology and Chemistry.
Another important aspect is the presence or absence
of certain contents in the school curriculum. As an ex-
ample, we know that some contents are not covered at
all in the curricula of several countries. Examples of this
are Astrophysics or Cosmology contents, or if we look
at Chemistry curricula or even Geosciences contents in
Science curricula, we rarely find items about the origin of
the elements existing on Earth. Therefore, much of what
is worked on in schools and in the classroom depends on
how curricula are presented in various countries and, par-
ticularly, in official public school curriculum programs. In
addition, teaching materials available for teachers to work
with, such as textbooks, and even teaching methodologies
referring to the various contents need to be considered.
All of this also goes through many aspects that occur in
the reality of teaching, anywhere in the world.
As stated by Shulman [4],
How might we think about the knowledge
that grows in the minds of teachers, with
special emphasis on content? I suggest we
distinguish among three categories of content
knowledge: (a) subject matter content knowl-
edge, (b) pedagogical content knowledge, and
(c) curricular knowledge. (Ref. [4], p. 9)
Taking Cosmogeochemistry as an example, it is reason-
able to state that teachers are rarely trained comprehen-
sively in content knowledge of their field, be it Chemistry,
Astronomy or Geology, even less in more than one field
for that matter.
However, the Cosmogeochemistry approach cannot be
thought as an interdisciplinary area that requires the
mandatory collaboration of teachers from various disci-
plines in classroom activities. Such efforts are important
and very relevant, but in practice, create difficulties. For
this reason, it is important to promote the approach
of such contents with what is already found in teacher
training programs.
The interdisciplinary approach creates a need to close
gaps in content knowledge, and calls for initial and con-
tinuing training of teachers.Another step is addressing
teaching methodologies and presence in the curricula to
deal with the issues of pedagogical content knowledge
and curricular knowledge, respectively.
With regard to the curriculum of undergraduate courses,
as well as different levels of education in schools, in a
very simple way, we may ask: can we promote discussions
about how there are some substances on our planet? How
did they originate? Why do some elements exist in large
or small percentages?
The understanding of such contents leads to reflections
by teachers and students about the origins and evolution
of substances. This not only leads to thinking about our
position and role in the Universe, but also to the aim
of taking care of our planet from the point of view of
sustainability and preserving the world in which we live
in.