n i c h eo k t o b e2r 0 0 2
Heenen weêÍ,
op en neer
Mari e-Chri stine Kníp pels
Geneticastaat bekend als een van de moeilijksteonderwerpenin het biologieonderwijs
voor zowel leerlingenalsdocenten.Marie-Christine
Knippelsonderzochtde moeilijkheden
en ontwikkeldeeen strategieom de verschillende
betrokkenorganisatieniveaus
soepelte
doorlopen:de jojo-strategie.Ook toepasbaarbij andereonderwerpen.
enetcaiseenbelangrijk
onderwerp
in onzehui- verschillende
biologische
organisatieniveaus,
en het
drgemaatschapprl
De ontwrkkelingen
in het gebrurk
vanverschillende
daarbrl
behorende
termen.
:eretrsch
onderzoek
volgenelkaar
snelop,de kran- De compiexeaardvan geneticakan goed geillus=' ''ormerenonsbrjnadagelijks
overnieuwe
oevin- treerdwordenaan de handvan het voorbeeld
van
-: -ge' 1^heLwetenschappelijk
(figuur1)
biologschorderzoek sikkeicelanemie
::,,,oorbeeld
hetHumanGenome
Prolect).
Hetisdan
-:. beangrilkdat leerlingen
beschikken
overeen
' .i ; s ( e - ^s v a ' e n ; n z i c hi nt d e e r f e l r l < h ez rodd,a t z 4
- -, rrrhetdagelijks
leven
weldoordachte
beslissingen
. 1 n ê n n ê r n ê n t h r i v n n r h o a l dr n n d h o t I r , n o n' v a n
lY-'
. -deren,
familieonderzoek).
problemen
Belangrijkste
'.laar
het is wel een moeiliyk
onderwerp,
dat is
,- . ^^,.1 \ /^^l
..c_ rr ru. vqgr
;.nnrTêrên
-d,1,^l^^
i^ '.]^
o r L r N q r E rI r r u c
nripr dp
-+^"^-r;^^-,^
| (cr rroLrvr ro q
m n p i l i r Lh o d c n
,,-^.,r"crdtUUf
dip loorlinnon
:'de"y,'denrn het begrijpen
van de edeliji.he'ds:onceotenl
.
- e ve'ke"rendefasevanmilnonderzoek
resu,leeroe
- t en domeinspeciÍieke
problemen
waaruittwee
- e-teloroblemen
werdengeselecteerd
om hetvervolg-lê/-nêÁ
nn te rirhronT
ck ah<fraefo en rnmqlgxg
.ard vangenettca.
l:- scf-erdrng
In ttjoen plaatsvande onderwerpen
='ïelf herd,voorlplanting
en meioselijkenverant.
.nnrdol,,L
JJI uUJr
lLoL /zr iJi nr r yvnvnvrr
q6[p62'.
ii hai la-an
anintornrotorên
'. .: -: r . t U h
U l l l l C L l C 4 C ll C l I l l r L L r V r L L L r L t r\v/ ;unt t J l t t L t t t u )
hnlen
'
D.r.rrhii moêlên
^^
El I
l o o r l i n n e n r n r r <ur.r,t n, ud, iYnLe
^^in^^^
| ,i+\,^^r^n
: _ q l l l l l g q Í | U l t V U C I C l I tmr a
t L1 L d
u ,l oz z o!
nla 'a
<
i yy mtht nUl pUnt L t I n
Vm
t tl UtjIY
-'agstukkenop te lossenen ze moetenkansen
- ..:renaanbiologische
fenomenen.
Hetkruisingsgebruiktzonder
--:'r.rawordtveelalroutinematig
.=<oppelen
aanwerkelilke
biologische
fenomenen
'xessen,zoalsde meiose.
.
'. -
E$
zhctrtrra
11rÀ',rn
nnnal-ir:
ur lqoc u ) ( / c L L C a a l u
val lgcl lcLlLd.
-:t traditionele
geneticaonderwrjs
richt zich voor. relrll'op l"etoplossen
vankru,singsvraagstukken.
=el ngenkomenproblemen
tegenbij het vertalen
.-" tekstennaarschemas
en symboien,
en omge-
.:
@...
- -nlcve
, Y , . . ' . asrcl van do npnptir:
\ipnnr':<'n::1
lgl
::;: erÍelrll.herdsfenomenen
zich manifesteren
op
De complexeaard van genetica:het voorkomen
van sikkelcelanemie
op de verschillende
biologische
organisatieniveaus
'-
. -.:
- ' : ^ e o k t o b e2r0 0 2
weergavevande jojoVereenvoudigde
voorgenetica
onderwijsleerstrategie
moet + 1
Om dezeerfelijkeziektegoed te begrtjpen,
en concepten
op
menin staatzijnom defenomenen
met
organisatieniveaus
biologische
de verschillende
een puntmutatiein het DNA
elkaarte verbinden:
(moleculaire
niveau)
leidttot het inbouwenvaneen
in een verandering
wat resulteert
anderaminozuur
structuurvan het etwtt
van de driedimensionale
de driedimensioHierdoorverandert
hemoglobine.
in de karaktevande rodebloedcellen
nalestructuur
(cellulaire
niveau),
bloedcellen
sikkelvormige
ristieke
gevenrn de bloedcirculatie
en zuur- -1
die problemen
Dit resulteert
in
stofopnamevan het organisme.
Op het
op het organismeniveau.
ziektesymptomen
populatieniveau
vormvoorsikkelisde heterozygote
gerelateerd
tegen
aan een bescherming
celanemie
-2
blijfthet
Doordit selectievoordeel
de ziektemalaria.
in de populatie.
sikkelcelallel
Populatie
Cel
Molecuul
Variatie
Meiose,Mitose
Chromosomen
Genen
DNA
Heen-en-weer denken
op het
dat erfelijkheid
Het voorbeeldillustreert
kan worden verklaarddoor het
organismeniveau
op de lagere
van erfelijkheidÍenomenen
beschrrlven
tussende
zoudende relaties
Een betekenisvol
begrip van 4 Leerlingen
organisatieniveaus.
zelfmoeten
organisatieniveaus
denken
biologische
geneticavraagthet kunnenheen-en-weer
doorde zorgvuldig
ontdekken,
daarbijbegeleid
organismale,
en
cellulaire,
tussenhet moleculaire,
volgensde probleemleeractiviteiten
vandeverschillen- geordende
populatieniveau,
en hetverbinden
stellende
aanpak3.
op deze niveaus.
de structurenen processen
hebbenzich
waaronder
biologiedocenten,
Biologen,
'denkvaardigheid'
al eigengemaakten gebrui- Hantering van de problemen: ontwerpen
deze
komenrn de pro- van een onderwijsleerstrateg ie
Leerlingen
kendezeautomatisch.
1 geeft aan dat de biologische
en schoolboekau- Ontwerpcriterium
blemen,omdatbiologiedocenten
moeten
stapvoorstapbehandeld
springenvan het ene naarhet organisatieniveaus
teursvaakimpliciet
4v.
worden, startendop het concreteorganismale
andereniveau,getuigehet voorbeeldrnPasteur
'Oudersproduceren
al bekendzijn, en
die grotendeels niveauwaarmeede leerlingen
nakomelingen
en molecuinzoomend
naarhet cellulaire
genen,en dusdezelfde
heb- geleidelijk
eigenschappen
dezelfde
een niveaugaan
Hetheefter veelvanweg daterfelijke laireniveau.Wanneerleerlingen
benalszijzelÍ.
voorhetafdamoetenzil ook de noodzaak
afdalen,
vande eneouderqemixtismetdievande
inÍormatie
voor hen zijn.Dit
len inzien,het moet betekenisvol
andereouder.'
een (genetisch)
kon wordenbereiktdoor leerlingen
voor te leggen,
probleemop het organismeniveau
Ontwerpcriteria
onderzoeks- dat zij alleenkunnen oplossendoor gebruikte
De uitkomstenvan de verschillende
op het cellulaire
concepten
in de Íormule- makenvan genetische
in resulteerden
uiteindelijk
activiteiten
4).
voor een niveau(criterium
vierontwerpcriteria
ringvan de volgende
van
structuur
Wat betreftde biologisch-inhoudelijke
:
voorgenetica
onderwijsleerstrategie
voor geneticawarencritede onderwijsleerstrategie
zou moetenstaftenop het
1 Hetgeneticaonderwijs
van
Hetexpliciet
onderscheiden
ria2 en 3 essentieel.
waarmeeleerlingen
organismeniveau
concrete
in eenlevenscellijnen de kiemcellijn
moeten de somatische
uit geleidelijk
bekendzijnen zouvandaar
dat groei&
te begrijpen
niveau.
cyclushielpde leerlingen
afdalennaarhetcellulaire
gekopvoortplanting
en geslachtelijke
moet
onturikkeling
en erfelijkheid
tussenmeiose
2 De relatie
(mitopeldzijnaanverschillende
celdelingprocessen
worden.
behandeld
exoliciet
contiDezemakenzowelgenetische
lijn
se en meiose).
cellijnen,
de somatische
3 Detweebelangrijke
(meiose)zouden
voortplanting)
alsdiversi(mitose)en
nulïeit(cf.ongeslachtelijke
onderde kiemliln
en
in voortplanting
Desleutelbegrippen
teitmogelijk.
moetenwordenin de contextvan de
scheiden
zoudenverkendmoetenwordenin de
erfeliikheid
levenscyclus.
niche oktober2002
opeenvolgende
leeractiviteiten.
Daarnaast
is het procesvan meioseeen cruciale
schakelin edelqkheid.
Het 'homologechromosomen'-concept
is vooral
moeilijk
voorleerlingen
en dat gaf aanleiding
tot de
ontwikkeling
vaneenchromosomenpracticuma.
Wij zullenhier niet de verschillende
onderzoeksrondes(inde bovenbouwklassen
vanhavoen vwo)in
detailbeschrijven,
maarnaderingaanop het eindresultaat.Uit de eersteronde bleekinderdaaddat
leerlingen
in staatwarende biologische
organisatieprocessen
niveausaf te dalenen de biologische
en
fenomenen
op de verschillende
niveaus
aanelkaarte
relateren.
Echter,leerlingen
waren niet in staatom
ook automatisch
op te strlgenin de niveaus.
Dit was
het momentdat het ideevan de jojo-strategie
werd
geboren.
De essentie
daarvanis dat leerlingen
uitgenodigd
worden om 'omhoog en omlaag' te denken
(heen-en-weer
te denken)tussende biologlsche
organisatieniveaus
en de erfelijkheidsconcepten
op
dezeniveausmet elkaarte relateren.
Dejojo-onderwijsleerstrateg
ie
i. Centale vnag {CV)
4c. Nieuwb
deelvraag
I 1. Deelvraag & motieí om vraag te
beantwoorden:opwekkenvan
I
behoefteom kennisuit te breiden
i
2. Informatieen/ofonderzoek:
uitbreidenvan kennis
3. Toepassen:uitgebreidekennis
(concepten)in nieuwesituatie
toeDassên
4b. Antwoordkoppelenmet alle
vorigestappen(deelvragen)op
de hogereniveaus& verifièrenin
hoeverÍe de centralevraag nu
beantwoordkan worden.
4c. Ervarenwat op dit moment
wel en wat nog niet begÍepen.
- Formulerenvan nieuwe
deelvraag('l.),
- Bereidheidom meer inzichtte
veMerven (deelvraagte kunnen
i Volgendecyclus van 4
j sÍappen
i
| 1. Nieuwedeelvraagen
i motiefom deze te
ionderzoekenen
Destructuurvan de reflectiestap
Hetalgemene
ideevandejojo-onderuijsleerstrategie
binnende probleemstellende
cyclus
wordt vereenvoudigd
weergegeven
in figuur 2:
heen-en-weer
denken (inzoomenen uitzoomen) Deterugkoppelingslussen
naarde centrale
vraagvia
tussende biologische
organisatieniveaus,
startendop
de voorafgaandedeelvragenin de reflectiefase
het concreteorganismeniveau
en het onderling komenovereenmet het opstrygen
in de biologrsche
verbinden
vande sleutelbegrippen
op dezeniveaus. organisatieniveaus.
De essentie
van 'jojo-en'is het
Hetafdalenen opstrlgen
van de biologische
organi- nietalleenterugkomen
op de deelvraag
die op dat
gebeurt
satieniveaus
door middel van de twee momentbeantwoord
moetworden,maarookterugverwevencomponenten:
de genetisch-inhoudelijke
(op
koppelennaarde voorgaandedeelvraagl-vragen
structuuren de probleemstellende
structuur.
hogereniveau(s)),
het opstijgen.In het afdalenin de
Degenetisch-inhoudelijke
structuurin de jojo-onder- biologische
organisatieniveaus
mag geen niveau
wijsleerstrategie
voor geneticabevatde genetische wordenovergeslagen.
geldtvoorde geneHetzelfde
sleutelbegrippen
ingedeeld
naarde brologische
orga- tischesleutelbegrippen,
die gezienkunnenworden
nisatieniveaus
en is gepresenteerd
alseen sequentie alsde stappenin de conceptuele
structuur.
vanrelevante
vragenen antwoorden:
de conceptuele
lrjn(ziebijlaget)s. De probleemstellende
structuur Hetvoorgaande
illustreert
de analogie
methetspeeldraagtzorgvoor het opwekkenen in standhouden goed'jojo'.In hethanteren
vaneenjojoishetonmovande leermotivatie.
Doorhetachtereenvolgens
gelijkom eendeelvande neergaande
ontof opgaande
okken van betekenisvolle
vragenen antwoorden weg overte slaan.Het is mogelryk
om omhoogte
,.vordteenleerweguitgestippeld.
jojo-enen omlaagte jojo-en,maarhet anker-en
probleemstellende
De
structuurbestaatuit een aan- startpuntblijftaltijdgehlk:de handdie de jojo han:alopeenvolgende
sequenties,
cycli,elkbestaande
uit
teert.In de jojo-onderwijsleerstrategie
voor genetica
.,erstappen.
Elkenieuwecyclus
startmet de formu- is het start-en ankerpunthet organismale
niveau,
eringvaneendeelvraag
dieverkend(onderzocht)
en
vanwaarde niveauskunnenwordenafgedaald
en
(neerwaarts
jojo-en)maarook opgesteoeantwoord
wordt in de volgendeleeractiviteiten. opgestegen
probleemstellende
?rwijl dezeopeenvolgende
cycli gen naar het populatieen levensgemeenschapnijojo-en).In de jojo-onderwijsleerstra.'.ordendoorlopenin de jojo-onderuur.lsleerstrateg
ie, veau(opwaarts
geleidelijk
:aien leerlingen
aÍ van het organismale tegieis het essentieel
om perbiologisch
organisatie^ ,'eaunaar het cellulaire
en uiteindehlk
naar het niveautenminsteéén comoleteorobleemstellende
-cleculaireniveau(ziefiguur4).
cycluste doorlopen.
-':re oktober
2002
Schematischeweergave
van de jojo-onderwijsleerstrategie: het afdalen en
opstijgenin de biologische
door
organisatieniveaus
middel van de vier probleemstellendestappen.
geneticawordt gereduceerd.
De jojo werkt
jojo-strategie
genetica
voor
structuurvan de inhoudswerken.
De
De orobleemstellende
Het blijktte
(brllage
genetica
gerelateerde
blijkt
aard
van
de
deelvragen
en reflectieactiviteiten
2)5maaktde complexe
leerlingen
te
verschaffen
om
organisatieniveausinderdaad
motievenaan
hanteerbaar
door de biologische
te ondernemen,waarin
en door het afdalenen
een volgendeleeractiviteit
expliciette onderscheiden
op eenspecifiek
organisaopstijgenin dezeniveaus,startendvanafhet orga- eenvolgendsleutelbegrip
van de niveausmaakt tieniveau
wordt verkeno.
Het expliciteren
nismeniveau.
is het
karaktervan de edehlkheid Doormiddelvandejojo-onderuuijsleerstrategie
het niveaudoorsnijdende
Het verschaftinzichtin
beoogdeleerdoelbehaald,wat inhoudtdat leerlinduidelrlkvoor leerlingen.
processen
van het heen-en-weer
denken
en structu- gen de competentie
welke erfelijkheidsfenomenen,
organisatie- tussende biologische
organisatieniveaus
en het relaren zich voordoenop de verschillende
op dezeniveaus
terminologie
is afgestemd
op
terenvan de erfelrlkheidsconcepten
niveaus.De genetische
niveauwaarmeeleerlingenop dat
hebbenverworven.
het specifieke
De
moment bezig zi1n.Dit voorkomtveruuarring.
Bredere toepasbaarheid
br1het lerenen onderwijzenvan de
moeilijkheden
geneticabeschreven
isontwikkeldvoor het
in de literatuurten aanzienvan
Dejojo-onderwijsleerstrategie
geneticamaarheeftzekerpotentieom
processen,
het homologechromosoom- onderu,uerp
cytologische
de biologische
zijn grotendeels brederingezette worden.Aangezien
concepten chromosoomstructuur
eenrolspelenin de meestebioloorganisatieniveaus
verdwenen.
ook toepasbaar
benadruktde genetischesleutel- gischethema's,zou de jojo-strategie
De jojo-strategie
per organisatieniveau
die verscheien hun onderlinge kunnenzijnvoor andereonderuuerpen
begrippen
meiose dene organisatieniveaus
doorsnijden,bijvoorbeeld
De relatietussenvoortplanting,
samenhang.
encellulaire
niveau gedrag,evolutieen ecologie.Elkekeerzoudende
en erfelijkheid
op hetorganismale
waarbijdezesleutelbegrippen
con- volgendestappendaarvoormoetenworden doorwordtbenadrukt,
creetwordengemaaktzodatde abstracteaardvan tooen:
nichei oktober2002
- Sleutelbegrippen
voorhetonderwerp
bepalen
- Betrokken
organisatieniveaus
bepalen
- Startenop het organismeniveau
(van daaruit
geleidelij
gen)
k afdalen/opstij
- Centraal
(demoeilijkste
probleem
formuleren
stap,
aangezien
het eenpakkende
startvraag
moetzijn
die aansluitbij de leefir,rereld
en ervaringen
van
leerlingen,
motiverend
en biologisch
relevant)
- Tenminste
probleemstellende
éénvolledige
cyclus
perbiologisch
organisatieniveau
doorlopen.
tie-enlevensgemeenschapniveau
doennuhunintredeenhunrelatie
metgenetica
zalverhelderd
moeten
worden.Eeneerste
indeling
vandesleutelbegrippen
perorganisatieniveau
voorhet themaevolutie
volgensdejojo-strategie
isweergegeven
in figuur5.
Vervolgens
zal er nog een pakkenden biologisch
relevantcentraalprobleemgeformuleerd
moeten
worden,dat in opvolgende
probleemstellende
leeractiviteiten
beantwoord
zal worden.Perbiologisch
organisatieniveau
prozal tenminste
één.volledige
(zie
bleemstellende
cyclus
moetenwordendoorlopen
Wanneerwe eeneersteindelingvoor bijvoorbeeld figuur3).(@
hetthemaevolutie
maken,houdtdit dusin datwe
Krurpprs
tswrRlqalMsuHEÍCrMRuvvoon
(genetisch-inhoudelijke)
de domeinspecifieke
com- Mnnrr-CHRmrur
'eruit
Dronrnrr
vmt
or
BÈrnwnrruscHAppEN
anNor Ururvrnsmn
ponent
schuiven'.
Vervolgens
bepalen
we de
UrRecrr.
Zursop 19 SEmMBER
2002 crpnovovEERD
opHFr
sleutelbegrippen
voorhetonderwerp
evolutieen de pRoEFScHRlFr
nvz.ruRE
Conxevvm+ïHEABfiMCTANDcoMptEX
oF
relevante
biologische
organisatieniveaus.
Hetpopula- GENFNCS
N BIOLOGY
EDUCANON.
t
+2
+1
-1
-2
s
Figuur
5
per
Eerseindelingvan de sleutelbegrippen
organisatieniveau
voor het themaevolutie
wlgens de jojostrategie
(1992).Twhing
1 M.U.Smith& PE.Simmons
Genefib.Rxomrnendatiorsand rwrch prcrc*
ditgs of a nationalconference.
Cambridge,
Massaóusetts.
March1&21.
J. Stsauart
& R.Hafner(1994).Research
on problem
soMng:genetia.ln:D.L.Gabel(Ed.),
Handfukof
Reseanóon SobnceTeedtirgand Laming Prqk|
NoruYork"MacMillan
Publish
Company:
2*300.
2 M.C.PJ.,
Knippels,
A.J.Waarlo& K.ïh.Boersma
(2000).Biologyteaóers' perceptions
of learning
problems
genetics.
in Mendelian
In:Andersson,
8.,
Harms,U..Helldén,
G.andSjóbeckM.L.(Eds.).
Rsarch in DidaktikofBiolqy. Prooerdlitgsofthe
wond conference
of Eurown Rwrchets in
Didaktikof Biolqt (ERIDfIB),
Unir,ersity
of
Góteborg,Sweden,Norrember18-22,1998.
GóteborgsUniversitet,
M-Spehrum: pp. 269-274.
3 C.W.J.M.
Kaasen(1995).Á problenrping
appdt n Mting thetqrc of ndiuctivíty.
Utreót CDllpress.
4 MarieChristine
Knippelg
ArendJanWaarloen
KerstBoe6ma,(2001).Betekeniwol
geneticaonderwijs.Eenchromosomenpractiolm.
MiÍe 32 (5),
1+17.
5 Debijlagenzijnte vindenop de rnrebsite
vanNróe,
unamr.nibi.nl
