vakken\Biologie-1992-006.wpd - VVKSO - ICT

VLAAMS VERBOND VAN HET KATHOLIEK
SECUNDAIR ONDERWIJS
Guimardstraat 1 - 1040 BRUSSEL
LEERPLAN SECUNDAIR ONDERWIJS
VAK
BIOLOGIE
Derde graad ASO
1ste leerjaar/2de leerjaar
Licapnummer: D/1992/0279/006
december 1992
- LICAP-uitgave - Brussel -
INHOUD
blz.
BIOLOGIE
3de graad ASO
Economie-moderne talen; Economie-wiskunde;
Grieks-Latijn; Grieks-wiskunde;
Latijn-moderne talen; Latijn-wiskunde;
Menswetenschappen; Moderne talen-wiskunde
1-1 u./w.
1
BEGINSITUATIE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4
2
ALGEMENE DOELSTELLINGEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5
3
LEERINHOUDEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7
4
LEERINHOUDEN - LEERPLANDOELSTELLINGEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9
5
ALGEMENE METHODOLOGISCHE WENKEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
15
6
LEERINHOUDEN - METHODOLOGISCHE WENKEN LEERPLAN . . . . . . . . . . . .
17
7
BIBLIOGRAFIE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
27
BIOLOGIE
3de graad ASO
Grieks-wetenschappen; Latijn-wetenschappen;
Moderne talen-wetenschappen;
Sport-wetenschappen; Wetenschappen-wiskunde
2-2 u./w.
1
BEGINSITUATIE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
30
2
ALGEMENE DOELSTELLINGEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
31
3
LEERINHOUDEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
33
4
LEERINHOUDEN - LEERPLANDOELSTELLINGEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
35
5
ALGEMENE METHODOLOGISCHE WENKEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
44
6
LEERINHOUDEN - METHODOLOGISCHE WENKEN LEERPLAN . . . . . . . . . . . .
46
7
BIBLIOGRAFIE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
58
-4-
BIOLOGIE
1 - 1 u./w.
1
BEGINSITUATIE
1.1
Biologie in de eerste en tweede graad
Het aantal lesuren in de eerste en tweede graad kan sterk verschillen:
Maximum
Minimum
Eerste graad
2
1 (+1)
2
1
Tweede graad
1
1
1
0
In de eerste graad verwerft de leerling door observatie op macro- en microscopisch niveau een eerste inzicht
in zowel de zaadplant als in het gewerveld dier (met inbegrip van de mens). De waarneming gaat dus vanaf
het begin tot op het niveau van de cel. Daarna worden de levensverrichtingen voeding, voortplanting,
ademhaling, uitscheiding en transport behandeld. In de scholen die in het tweede leerjaar voor twee lesuren
Biologie opteren (één lesuur uit het fundamenteel gedeelte en één lesuur uit het complementair gedeelte),
worden de bovenvermelde functies zowel bij zaadplanten als bij gewervelde dieren grondig bestudeerd. Indien
in het tweede leerjaar slechts één lesuur Biologie ingericht wordt, bestudeert de leerling de laatste drie functies
ademhaling, uitscheiding en transport alleen bij gewervelde dieren, in hoofdzaak bij de mens. Gelijkenissen
en verschillen van deze functies tussen zaadplanten en gewervelde dieren komen dan niet ter sprake. In het
geval van één lesuur Biologie wordt evenmin uitgegaan van een biotoopstudie. De beginsituatie van de
leerling die de tweede graad aanvangt kan dus reeds verschillen. Dit zal uiteraard gevolgen hebben voor de
lessen in tweede en derde graad.
In de tweede graad zijn er voor Biologie twee mogelijkheden:
- ofwel één lesuur zowel in het eerste als tweede leerjaar, en dit in het fundamenteel gedeelte van de
studierichtingen Grieks-wiskunde, Latijn-wiskunde, Moderne talen-wiskunde en Sport-wetenschappen;
- ofwel slechts één lesuur Biologie in het eerste leerjaar en geen in het tweede leerjaar, en dit voor de
studierichtingen Economie-moderne talen, Economie-wiskunde, Grieks-Latijn, Latijn-moderne talen en
Menswetenschappen-moderne talen.
In het eerste leerjaar van deze tweede graad observeert de leerling de reactie van de organismen, vooral van
de mens, tegen de achtergrond van veranderingen in de omgeving. Proefondervindelijk onderzoekt hij hoe
planten, dieren en mens op die veranderingen reageren, en hoe deze reacties in het organisme gecoördineerd
worden. De studie van het zenuwstelsel en van het hormonaal stelsel vervolledigt de studie van de
levensverrichtingen die in de eerste graad aan bod kwamen. In dit opzicht vormen de eerste drie leerjaren
een afgerond geheel waarbij de voornaamste levensfuncties bij hogere planten en dieren behandeld werden.
Vanaf het tweede leerjaar van de tweede graad begint een ruimere studie van alle organismen, met de
onderwerpen classificatie en ecologie. Eerst zoekt de leerling naar een zinvol classificatiesysteem, gebaseerd
op normen of criteria die niet absoluut zijn. Vervolgens worden dieren geordend en gerangschikt in een
gegeven systeem.
-5Verder onderzoekt de leerling de verschillende mogelijkheden waarmee individuen met elkaar in relatie staan,
en dit zowel voor individuen van dezelfde soort als voor individuen van verschillende soorten. De leerling
stelt vast dat die relaties tot een gezond evenwicht in de natuur leiden en dat dit evenwicht gemakkelijk door
de mens kan verstoord worden.
De onderwerpen van het tweede leerjaar, classificatie van organismen en studie van hun onderlinge relaties
in hun milieu, vallen weg voor leerlingen in die studierichtingen die zich niet richten naar de
natuurwetenschappen.
Na de eerste en de tweede graad kan naargelang van de gevolgde lesuren Biologie een onderscheid gemaakt
worden tussen:
- de leerlingen met een achtergrond van 4 lesuren (2-1 en 1-0): buiten het feit dat de leerinhouden minder
grondig behandeld werden, zijn er volgende onderwerpen niet aan bod gekomen:
1
biotoopstudie met kennis van enkele lagere planten en dieren;
2
studie van ademhaling, uitscheiding en transport bij andere gewervelde dieren dan mens, en bij
zaadplanten;
3
classificatie van planten en dieren;
4
relaties tussen planten en dieren onderling, en met het omgevend milieu.
- de leerlingen met een achtergrond van 5 lesuren: de leerlingen met 2-1 en 1-1 hebben de punten 1 en 2
niet gezien, de leerlingen met 2-2 en 1-0 de punten 3 en 4.
- de leerlingen met een achtergrond van 6 lesuren Biologie (2-2 en 1-1) hebben het maximumprogramma
van eerste en tweede graad afgewerkt.
1.2
Het minimumprogramma Biologie (1-1) in de derde graad
In de studierichtingen met slechts één lestijd per week kunnen zowel leerlingen met een maximumprogramma als met een minimumprogramma uit eerste en tweede graad samen les volgen.
De klassen zullen dus soms zeer heterogeen zijn.
Het spreekt voor zich dat de uitwerking van het leerplan moet aangepast zijn aan het niveau van de klas.
In elk geval wordt het accent gelegd op de levensverrichtingen bij de mens met de implicaties voor eigen
gezondheid en met uitwerkingen naar een gezond milieu. Er wordt dus veel aandacht geschonken aan de biomedische en bio-sociale problemen. Om deze inzichtelijk te benaderen is er een goede kennis van de
levensfuncties nodig. Dit is voor elke leerling haalbaar.
Voor een klas met sterk wetenschappelijk georiënteerde leerlingen kan bij gelegenheid dieper ingegaan worden
op de submicroscopische structuren en op de biochemische studie van een bepaalde functie. Deze uitbreiding
staat als facultatief aangeduid in de leerplandoelstellingen en methodologische wenken.
2
ALGEMENE DOELSTELLINGEN
De algemene doelstellingen Biologie omvatten uiteraard cognitieve, psycho-motorische en dynamischaffectieve componenten. Deze doelstellingen dienen verwezenlijkt te zijn aan het eind van de lessen Biologie
in het tweede leerjaar van de derde graad. Naargelang van de onderscheiden studierichtingen kunnen er
andere accenten gelegd worden en kan de verdieping grondiger zijn.
2.1
Fundamenteel biologische inzichten verwerven
1 De eenheid van de levende wezens zien in hun complexiteit van vormen. (Deze eenheid gaat terug op
scheikundige samenstelling, cellulaire opbouw en specifieke levensfuncties als voeding, ademhaling,
transport, excretie, voortplanting, groei, ontwikkeling en meer nog op de onderlinge relatie en interactie
bij het leven in gemeenschappen.)
-62 Inzicht verwerven in de wijze waarop biologisch evenwicht wordt bereikt in de organismen zelf
(homeostase) en tussen de organismen en hun milieu.
3 Inzichten verwerven in de erfelijkheid: erfelijkheidswetten, chromosomenstructuur, werking der genen.
4 Argumenten formuleren voor de evolutietheorie.
5 De evolutie kennen als toename in organisatiegraad bij de soorten die in de loop der tijden uit elkaar zijn
ontstaan. In dit verband eveneens meer inzicht verwerven in het onafhankelijk worden ten opzichte van
het milieu.
6 De unieke situatie van de mens in de natuur beseffen en de belangrijke plaats die hij daarin bekleedt,
aantonen.
2.2
De volgende technieken duidelijk beheersen
1 De loep en vooral de microscoop, waarbij de waarnemingen kunnen vastgelegd worden in schetsen,
gebruiken. (Observatietechnieken)
2 Eenvoudige preparaten maken.
3 Technieken voor kwalitatieve en kwantitatieve analyse aanwenden.
4 Proefapparatuur opstellen; volgen en controleren van het proefverloop.
5 Meettechnieken voor lengte, oppervlakte, volume, massa, temperatuur, lichtintensiteit, tijd, zuurtegraad
toepassen.
6 Biologische gegevens in tabellen en grafieken vastleggen; deze en dergelijke tabellen en grafieken
interpreteren.
7 De computer didactisch verantwoord gebruiken.
2.3
Een positief-wetenschappelijke probleemaanpak, gericht op de levende natuur, verwerven
1 Een probleem zien en formuleren.
2 Een hypothese opstellen.
3 De hypothese aan de werkelijkheid toetsen door experiment(en).
4 De vaststellingen logisch beredeneren.
5 Besluiten die geconfronteerd worden met het uitgangspunt of met het hoofdprobleem, waarbij verbanden
worden gelegd, formuleren.
Dit impliceert enerzijds een aantal onderzoeksvaardigheden en oefent anderzijds de attitude: een gegeven
probleem wetenschappelijk te benaderen.
-72.4
Een verantwoorde attitude tegenover de levende natuur verwerven
1 Aandacht en eerbied voor de levende wezens: planten, dieren en vooral de mens, opbrengen.
2 Verantwoordelijkheid voor eigen leven en voor het voortbestaan van de soort (hygiëne, erfelijkheid,
eugenetica), nemen.
3 Individuele en collectieve milieuverantwoordelijkheid verwerven en interesse voor het gevoerde en het te
voeren milieubeleid opbrengen.
4 Vanuit de Biologie doordringen in problemen met sociale dimensie zoals: voedselprobleem, alcoholisme,
druggebruik, luchtverontreiniging, waterbezoedeling, gebruik van insecticiden, geluidshinder ...
3
LEERINHOUDEN
3.1
Eerste leerjaar
3.1.1
HOE ZIJN ORGANISMEN OPGEBOUWD?
- MICROSCOPISCHE BOUW VAN DE CEL:
@
Leerlingenpracticum microscopie
@
De cel als morfologische basiseenheid van de organismen
- SUBMICROSCOPISCHE BOUW VAN DE CEL
3.1.2
HOE KAN DE MENS ZICH ALS INDIVIDU IN STAND HOUDEN?
- HOE VOEDT DE MENS ZICH?
@
Chemische samenstelling van de mens
@
Betekenis van de voeding en functies van het spijsverteringsstelsel
@
Werking van vertering en absorptie
@
Een bio-sociaal probleem in verband met de voeding zoals eenzijdige voeding, voedselvergiftiging,
drinkwaterverontreiniging ...
- HOE ADEMT DE MENS?
@
Betekenis van de ademhaling en functies van het ademhalingsstelsel
@
Werking van de celademhaling
@
Een bio-sociaal probleem bijvoorbeeld luchtverontreiniging, roken ...
- HOE VERWIJDERT DE MENS STOFFEN UIT ZIJN LICHAAM?
@
Betekenis van excretie en functies van excretieorganen
@
Nier: bouw en werking
@
Een bio-medisch probleem: nierstenen, albuminurie ...
- HOE GEBEURT HET TRANSPORT BIJ DE MENS?
@
Betekenis van transport en functies van de transportstelsels
@
Werking van de bloedcirculatie en stofuitwisseling
@
Een bio-sociaal probleem in verband met hart-, vaat- en bloedziekten
-8- HOE REAGEERT DE MENS TEGEN LICHAAMSVREEMDE STOFFEN?
@
Betekenis en werking van de niet-specifieke en de specifieke afweer
@
Een bio-sociaal probleem: bijvoorbeeld incompatibiliteit van het bloed bij bloedtransfusies en
zwangerschap, transplantatie, allergie, aids ...
- HOE STAAN DEZE FUNCTIES MET ELKAAR IN VERBAND?
@
Schematisch overzicht van de stofuitwisseling op het niveau van de organen in functie van de
stofwisseling in de cellen
@
Overzicht van de stofwisseling op het niveau van de cellen: opbouw en afbraak. (Uitbreiding)
3.2
Tweede leerjaar
HOE KUNNEN ORGANISMEN ZICH ALS SOORT IN STAND HOUDEN?
3.2.1
HOE PLANTEN ORGANISMEN ZICH VOORT?
- Algemeen:
@
celdeling: mitose en meiose; structuur van DNA
@
ongeslachtelijke en geslachtelijke voortplanting
- Voortplanting bij de mens:
@
bouw en structuuraanpassingen van de voortplantingsorganen bij de mens; hormonale regulatie
@
bevruchting, zwangerschap en geboorte
@
regelingsfactoren voor voortplanting en vruchtbaarheid
@
bio-sociaal probleem, bijvoorbeeld in-vitro-fertilisatie, kunstmatige inseminatie, seksueel
overdraagbare aandoeningen
3.2.2
HOE WORDT DE ERFELIJKE AANLEG VAN ORGANISMEN VAN GENERATIE OP
GENERATIE DOORGEGEVEN?
1 Variabiliteit binnen de soort
2 Overervingsmechanismen
- Genen gelegen op verschillende chromosomenparen:
@
mono- en dihybride kruising met dominante en intermediaire overerving.
- Genen gelegen op eenzelfde chromosomenpaar:
@
gekoppelde genen, overkruising of crossing-over
@
erfelijkheid van het geslacht en geslachtsgebonden erfelijkheid.
3 Wijzigingen van de erfelijke aanleg: mutaties en mutagene factoren
4 Bio-sociaal probleem: bijvoorbeeld eugenetica.
3.2.3
HOE ZIJN DE VERSCHILLENDE SOORTEN ONTSTAAN EN GEEVOLUEERD?
- Argumenten voor evolutie.
- Evolutietheorieën: Lamarckisme, Darwinisme en de moderne evolutietheorie.
- Evolutie van de mens.
-94
LEERINHOUDEN - LEERPLANDOELSTELLINGEN
4.1
Eerste leerjaar
4.1.1
HOE ZIJN ORGANISMEN OPGEBOUWD?
-
MICROSCOPISCHE BOUW VAN DE CEL
@ Leerlingenpracticum microscopie
@ De cel als morfologische basiseenheid van de organismen
-
SUBMICROSCOPISCHE BOUW VAN DE CEL
DOELSTELLINGEN
- Zelfstandig een microscoop gebruiken.
- Door observatie van enkele weefselpreparaten besluiten dat organismen cellulair van opbouw zijn.
- Door microscopische observatie de structuren binnen de plantecellen aanduiden, schetsen en benoemen.
- Door microscopische observatie van protisten en dierlijke cellen de structuren aanduiden, schetsen en
benoemen.
- Door vergelijking van de celstructuren de belangrijkste microscopische verschillen tussen plantaardige en
dierlijke cellen formuleren.
- Na waarneming van EM foto's de submicroscopische structuren van de cel op een schema aanduiden.
- Aan de hand van die foto's vaststellen dat de meeste organellen uit membranen opgebouwd zijn.
- De bouw van een membraan schematisch weergeven. (Uitbreiding)
- Op een schema de delen van de belangrijkste organellen aanduiden en benoemen, en hun functies
verwoorden. (Uitbreiding)
4.1.2
-
HOE KAN DE MENS ZICH ALS INVIDIDU IN STAND HOUDEN?
HOE VOEDT DE MENS ZICH?
@ Chemische samenstelling van de mens
@ Betekenis van de voeding en functies van het spijsverteringsstelstel
@ Werking van vertering en absorptie
@ Een bio-sociaal probleem in verband met de voeding zoals eenzijdige voeding, voedselvergiftiging, drinkwaterverontreiniging ...
- 10 DOELSTELLINGEN
- De voornaamste organische en anorganische stoffen waaruit het menselijk lichaam is opgebouwd,
aangeven.
- De betekenis van de voeding voor het organisme beschrijven.
- Experimenten beschrijven waarmee vastgesteld werd dat specifieke enzymen in de spijsverteringssappen
de reacties van het verteringsproces katalyseren.
- Beschrijven hoe hierbij onderzocht werd welke de invloed is van pH en temperatuur.
- Een schematisch overzicht geven van de inwerking van de verteringssappen op het voedsel.
- De betekenis van absorptie van voedingsstoffen voor het organisme omschrijven.
- De absorptiemechanismen beschrijven.
- De aanpassingen van de dunne darm opnoemen.
- Verantwoorden dat de mens een heterotroof organisme is.
- Een actueel probleem in verband met de voeding op persoonlijk of wereldvlak vanuit biologisch standpunt
bespreken.
-
HOE ADEMT DE MENS?
@ Betekenis van de ademhaling en functies van het ademhalingsstelsel
@ Werking van de celademhaling
@ Een bio-sociaal probleem, bijvoorbeeld luchtverontreiniging , roken ...
DOELSTELLINGEN
- De betekenis van de ademhaling voor het organisme omschrijven.
- Verantwoorden dat de gasuitwisseling tussen uitwendig en inwendig milieu diffusie is en dat de structuur
van de longen hieraan aangepast is.
- Uitleggen hoe de mens uit de voedingsstoffen energie vrijmaakt en die energie in biologisch bruikbare
energie (ATP) omzet.
- Dit proces van celademhaling situeren en op biochemisch niveau formuleren. (Uitbreiding)
- Een actueel probleem zoals roken, luchtverontreiniging, zure regen of ademhalingsstoornissen bespreken.
- 11 -
HOE VERWIJDERT DE MENS STOFFEN UIT ZIJN LICHAAM?
@ Betekenis en functies van excretieorganen
@ Nier: bouw en werking
@ Een bio-medisch probleem, bijvoorbeeld nierstenen, albuminurie ...
DOELSTELLINGEN
- De betekenis van excretie voor het organisme omschrijven.
- De excretieorganen benoemen en de functies van hun onderdelen aangeven.
- Uit een vergelijkende studie van de samenstelling van het bloed, de voorurine en de urine, de werking van
de nier bij de urinevorming afleiden.
- Een bio-medisch probleem in verband met de nier bespreken.
-
HOE GEBEURT HET TRANSPORT BIJ DE MENS?
@ Betekenis van transport en functies van de transportstelsels
@ Werking van de bloedcirculatie en stofuitwisseling
@ Een bio-sociaal probleem in verband met hartvaat- en bloedziekten
DOELSTELLINGEN
- De betekenis van transport voor het organisme omschrijven.
- De bouw en de functies van de transportstelsels omschrijven.
- Samenstelling en rol van bloedbestanddelen beschrijven.
- De hartcyclus met systole en diastole van voorkamers en kamers beschrijven.
- De constante stroming van het bloed in slagaders en aders verklaren.
- De stoffen die door het bloed worden getransporteerd opnoemen en uitleggen onder welke vorm ze worden
vervoerd.
- De uitwisseling van stoffen ter hoogte van de haarvaten uitleggen en de aanpassingen van de haarvaten aan
deze uitwisseling bespreken.
- Het ontstaan van de lymfe uit het weefselvocht beschrijven.
- Een bio-medisch probleem in verband met hart-, vaat- of bloedziekten bespreken.
- 12 -
HOE REAGEERT DE MENS TEGEN LICHAAMSVREEMDE STOFFEN?
@ Betekenis en werking van de niet-specifieke en de specifieke afweer
@ Een bio-sociaal probleem, bijvoorbeeld incompatibiliteit van het bloed bij
bloedtransfusies en zwangerschap, transplantatie, allergie, aids ...
DOELSTELLINGEN
- De betekenis van de afweer voor het organisme tegen lichaamsvreemde stoffen formuleren.
- Het niet-specifieke proces van fagocytose en het specifieke antigeen-antistofsysteem met elkaar vergelijken.
- Het mechanisme van de antigen-antistofreactie beschrijven.
- Een bio-medisch probleem in verband met de reacties van het organisme tegen lichaamsvreemde stoffen
bespreken.
-
HOE STAAN DEZE FUNCTIES MET ELKAAR IN VERBAND?
@ Schematisch overzicht van de stofuitwisseling op het niveau van de organen in functie
van de stofwisseling in de cellen.
@ Overzicht van de stofwisseling op het niveau van de cellen: opbouw en afbraak.
(Uitbreiding)
DOELSTELLINGEN
- Alle stofuitwisselingen op het niveau van de organen schematisch weergeven.
- Het verband tussen celfuncties en lichaamsfuncties in meercellige organismen verwoorden.
- Een overzicht geven van de opbouw- en afbraakreacties en deze kunnen localiseren in de cellen.
(Uitbreiding)
- De functies van de belangrijkste organellen in cellen beschrijven. (Uitbreiding)
4.2
Tweede leerjaar
HOE KUNNEN ORGANISMEN ZICH ALS SOORTEN IN STAND HOUDEN?
4.2.1
-
HOE PLANTEN ORGANISMEN ZICH VOORT?
Algemeen:
@ celdelingen: mitose en meiose: structuur van DNA
@ geslachtelijke en ongeslachtelijke voortplanting
- 13 DOELSTELLINGEN
- De mitosedeling inpassen in de celcyclus.
- De mitosedeling met haar verschillende stadia op micropreparaten en microdia's herkennen en beschrijven.
- Argumenteren waarom mitosedeling identieke cellen oplevert.
- Voorbeelden geven waarbij mitosedeling tot vegetatieve voortplanting kan leiden.
- De structuur van DNA schematisch voorstellen.
- De betekenis van de meiose bij generatieve voortplanting verwoorden.
- De verschillende stadia van de meiosedeling beschrijven en schematisch voorstellen.
- Aantonen dat meiosedeling erfelijk verschillende cellen oplevert.
- De meiose vergelijken met de mitose voor wat betreft aantal en samenstelling van de chromosomen.
- Een onderscheid tussen diploïde en haploïde cellen maken.
- De betekenis van de generatieve voortplanting ten overstaan van de vegetatieve voortplanting geven.
-
Voortplanting bij de mens:
@ bouw en structuuraanpassingen van de voortplantingsorganen bij de mens: hormonale
regulatie,
@ bevruchting, zwangerschap en geboorte,
@ regelingsfactoren voor voortplanting en vruchtbaarheid,
@ bio-sociaal probleem, bijvoorbeeld in-vitro-fertilisatie, kunstmatige inseminatie, seksueel
overdraagbare aandoeningen.
DOELSTELLINGEN
- Primaire en secundaire geslachtskenmerken bij man en vrouw beschrijven.
- De vorming van de geslachtscellen en de bevruchting beschrijven.
- De hormonale regeling bij de zaadcelvorming en de regulering van de menstruatiecyclus bij de vrouw
beschrijven.
- De periode van vruchtbaarheid bij de vrouw bepalen.
- De ontwikkeling van het embryo en de foetus in grote lijnen weergeven.
- Het verloop van de geboorte beschrijven.
- De voornaamste middelen voor de regeling van de vruchtbaarheid beschrijven en de voor- en nadelen
aangeven.
- 14 - Een bio-medisch probleem vanuit wetenschappelijk en ethisch standpunt benaderen, bijvoorbeeld
kunstmatige inseminatie, in-vitro-fertilisatie (reageerbuisbaby's, donormoeders ...), seksueel
overdraagbare aandoeningen...
4.2.2
HOE WORDT DE ERFELIJKE AANLEG VAN ORGANISMEN VAN GENERATIE OP
GENERATIE DOORGEGEVEN?
1
Variabiliteit binnen de soort
2
-
Overervingsmechanismen
Genen gelegen op vesrchillende chromosomenparen:
@ mono- en dihybride kruising met dominante en intermediaire overerving
Genen gelegen op eenzelfde chromosomenpaar:
@ gekoppelde genen, overkruising of crossing-over,
@ erfelijkheid van het geslacht, geslachtsgebonden erfelijkheid.
-
DOELSTELLINGEN
- Aan de hand van enkele voorbeelden het verschijnsel van variabiliteit binnen de soort beschrijven en
interpreteren.
- Een inhoud voor de begrippen fenotype en genotype formuleren.
- Uit de beschrijving van proeven van Mendel de wetten van Mendel afleiden.
- De resultaten van mono- en dihybride kruisingen verklaren en symbolisch voorstellen.
- De begrippen homozygoot, heterozygoot, gen, allel, dominante, recessieve en intermediaire overerving
definiëren.
- Uit experimenten van Morgan het verschijnsel van gekoppelde genen en overkruising afleiden.
- Aangeven dat het geslacht erfelijk bepaald is.
- Het begrip geslachtsgebonden erfelijkheid omschrijven.
- Steunend op de erfelijkheidswetten vraagstukken oplossen.
3
Wijzigingen van de erfelijke aanleg: mutaties en mutagene factoren.
4
Bio-sociaal probleem: bijvoorbeeld eugenetica.
- 15 DOELSTELLINGEN
- De begrippen modificatie en mutatie omschrijven en vergelijken.
- Enkele mutagene factoren aangeven en in verband brengen met het leefmilieu.
- Aan de hand van voorbeelden genoom-, chromosoom- en genmutaties illustreren.
- Een bio-sociaal probleem in verband met eugenetica wetenschappelijk en ethisch benaderen.
4.2.3
HOE ZIJN DE VERSCHILLENDE SOORTEN ONTSTAAN EN GEEVOLUEERD?
-
Argumenten voor evolutie
-
Evolutietheorieën: Lamarckisme, Darwinisme en de moderne evolutietheorie
-
Evolutie van de mens
DOELSTELLINGEN
- Argumenten die een aanwijzing voor evolutie zijn, aangeven.
- De theorieën van de Lamarck en Darwin formuleren, met voorbeelden illustreren en kritisch benaderen.
- Isolatie, mutatie en selectie als factoren die de evolutie beïnvloeden, bespreken.
- De moderne evolutietheorie verwoorden.
- Criteria die toelaten fossiele voormensen in de geologische tijdschaal te plaatsen, hanteren.
5
ALGEMENE METHODOLOGISCHE WENKEN
Om inzicht te krijgen in de methodologische aanpak van het vak Biologie in het secundair onderwijs en om
de continuïteit in de leerstof van de zes jaren te garanderen, is het aan te raden eerst de leerplannen biologie
van de eerste en tweede graad na te kijken. Hierdoor begrijpen we beter de eigen methode van de derde
graad.
5.1
Het studieobject in de Biologie van het secundair onderwijs
Zoals in de basisschool wordt in de eerste graad de Biologie beperkt tot het bestuderen van planten en dieren
uit de omgeving. Dit is een voorwaarde om te kunnen uitgaan van waarnemingen en experimenten, en
noodzakelijk om verbalisme en krijtbiologie tegen te gaan.
Waar in de basisschool enkele planten en dieren bestudeerd worden, bijvoorbeeld de boterbloem, de kat enz.,
grijpt echter in de eerste graad een eerste veralgemening plaats. Studieobject van het eerste leerjaar wordt
nu de zaadplant, het zoogdier, het gewerveld dier. In het tweede leerjaar kan het studieobject uitgebreid
worden tot lagere planten en ongewervelde dieren voor zover deze een plaats vinden in de inventarisering van
de omgeving zonder een grondige studie van hun bouw. In de tweede graad zal deze studie uitvoerig aan bod
komen. Zo wordt het studieobject geleidelijk aan algemener om in de derde graad uit te monden in de studie
- 16 van levensverschijnselen bij levende organismen en van wetmatigheden binnen de soort en over de soort heen
(cf. organogram blz. 16).
5.2
Het observatieniveau in de derde graad
Samen met de veralgemening van het studieobject wordt in het secundair onderwijs het observatieniveau
geleidelijk aan verdiept en verfijnd.
In de eerste graad wordt de zaadplant, het gewerveld dier en de mens eerst uitwendig en macroscopisch
bestudeerd en dan inwendig macro- en microscopisch, zodat de leerlingen stapsgewijze de verschillende
(macroscopische) stelsels, waaruit een zoogdier is samengesteld, kunnen onderscheiden. Deze bestaan uit
organen die een gemeenschappelijke functie hebben. Deze organen bestaan op hun beurt uit (microscopische)
weefsels die groeperingen van cellen zijn met gelijke functie en vorm.
- 17 Leerplan Biologie Structuur SO/'89
ASO
Graad
Jaar
1ste lj.
Lestijden
Studieobject
Benaderingswijze
LEERINHOUD: Basis
(Uitbreiding)
1 Welke planten en dieren leven in een
biotoop?
2 Hoe zijn zaadplanten en gewervelde
dieren gestructureerd?
3 Hoe voeden gewervelde dieren en
zaadplanten zich?
2
1ste gr.
2de lj.
1 (+ 1)
Zaadplant
Uitwendig en
inwendig
Gewerveld
dier en mens
Macro- en
microscopisch
Eerder kwalitatief
1ste lj.
1
2de lj.
0 of 1
1 Hoe verkrijgen organismen informatie
over hun omgeving?
2 Hoe reageren organismen op prikkels
uit hun omgeving?
3 Hoe gebeurt coördinatie van reacties
op prikkels?
2de gr.
1ste lj.
1 of 2
(Welke planten en dieren leven in een
biotoop?)
1 Hoe planten organismen zich voort?
2 Hoe gebeurt de ademhaling en de
uitscheiding bij mens en zoogdier? (Bij
gewervelde dieren en zaadplanten?)
3 Hoe gebeurt het transport bij mens en
zoogdier? (Bij gewervelde dieren en
zaadplanten?)
(1 Hoe worden organismen
geclassificeerd?)
(2 Hoe leven planten en dieren in hun
biotoop?)
Alle organismen
Organisme als
INDIVIDU
Elektronenmicroscopisch
Fysico-chemisch
(1 Waaruit bestaan organismen?)
2 Hoe gebeuren uitwisselingen tussen
organismen en hun milieu: voedingademhaling-excretie?
3 Hoe gebeurt transport in organismen?
(4 Hoe worden opgenomen bestanddelen
in de cellen verwerkt?)
3de gr.
Kwalitatiefkwantitatief
2de lj.
1 of 2
Organismen
binnen de
SOORT
1 Hoe planten organismen zich voort?
2 Hoe wordt de erfelijke aanleg van
organismen van generatie op generatie
doorgegeven?
3 Hoe zijn de verschillende soorten
ontstaan en geëvolueerd?
Organogram van het leerplan Biologie in het algemeen secundair onderwijs.
- 18 In de derde graad wordt de cel opnieuw behandeld, maar de studie wordt verfijnd tot op submicroscopisch
en zelfs moleculair niveau. De waarneming gebeurt met behulp van een driedimensionaal model van de
celorganellen en met behulp van elektronenmicroscopische foto's.
Verder worden de levensverrichtingen zoals voeding en spijsvertering, ademhaling enz., opnieuw bestudeerd,
maar ook hier verschilt ten dele de benaderingswijze van deze functies. In de eerste en tweede graad werden
ze uiteraard proefondervindelijk, maar slechts kwalitatief bestudeerd, in tegenstelling tot de derde graad
waarin deze functies ook kwantitatief benaderd worden. Zo zal de invloed van de CO2-concentratie, de
lichtintensiteit, de golflengte van het licht ..., op de fotosynthese onderzocht worden. De werking van deze
functies kan verklaard worden tot op fysico-chemisch of moleculair niveau.
6
LEERINHOUDEN - METHODOLOGISCHE WENKEN LEERPLAN
6.1
Eerste leerjaar
6.1.1
HOE ZIJN ORGANISMEN OPGEBOUWD?
-
MICROSCOPISCHE BOUW VAN DE CEL
@ Leerlingenpracticum microscopie
@ De cel als morfologische basiseenheid van de organismen
-
SUBMICROSCOPISCHE BOUW VAN DE CEL
METHODOLOGISCHE WENKEN
- Het is noodzakelijk dat de leerlingen zelf een microscoop kunnen hanteren en hierbij hun waarnemingen
leren weergeven in een eenvoudige schets.
- Door vergelijkende waarneming wordt vastgesteld dat organismen cellulair opgebouwd zijn. Hiertoe
kunnen verschillende preparaten van plantaardige of dierlijke weefsels zeer goede diensten bewijzen.
- Voor de microscopische observatie van celstructuren van plantaardige cellen kan een vrije keuze gemaakt
worden uit verschillende door de leerlingen eenvoudig te maken preparaten. Deze reeks is natuurlijk niet
dwingend en evenmin limitatief. (Zie schema blz. 18)
- Door een plantaardige cel aan plasmolyse te onderwerpen kan men het plasmamembraan observeren. Hier
kan bijvoorbeeld waterpest in een 5-10 % zoutoplossing worden gebracht.
- Voor de observatie van de celstructuren in een protistencel of in een dierlijke cel kan men een cultuur van
pantoffeldiertjes, epitheelcellen van het mondslijmvlies of een weefselpreparaat gebruiken.
- Door microscopische waarneming bij eenzelfde vergroting vergelijkt men de grootte tussen plantaardige
en dierlijke cellen. Door de vergelijking van de microscopische waarnemingen op de twee reeksen worden
de verschillen tussen plantaardige en dierlijke cellen vastgesteld.
- 19 Celwand
Cytoplasmastroming
Cytoplasma
Chloroplast
Chromoplast
Vacuole
Kern
Rokvlies van
ui
X
X
X
Vruchtvlees
sneeuwbes
X
X
X
Voegwier
Spirogyra
X
X
X
Kurk
X
X
Fijn
sneetje
aardappel
Zetmeel
Kristal
X
Vruchtvlees
tomaat
X
Harde rok
van ui
X
Eendekroos
X
Mosblaadje
X
Waterpest
X
Meeldraad
eendagsbloem
X
X
X
Microscopische observatie van celstructuren van plantaardige cellen.
- Op foto's met de elektronenmicroscoop wordt vastgesteld dat de structuur van de cel veel complexer is dan
de lichtmicroscopische waarnemingen laten vermoeden.
- Via detailfoto's en eventueel modellen worden de verschillende structuren onderscheiden. Op een schets
worden ze in een algemeen overzicht gesitueerd, herkend en benoemd.
Bij de bespreking van deze detailstructuren wordt opgemerkt dat de meeste organellen uit membranen zijn
opgebouwd.
- Aan de hand van een schema wordt de moleculaire bouw van een elementair membraan besproken. Hierbij
wordt de moleculaire bouw sterk geschematiseerd weergegeven. (Uitbreiding)
- Aan de hand van foto's, modellen en schema's wordt de functionele bouw van de belangrijkste
celorganellen bondig besproken. (Uitbreiding)
- 20 6.1.2
-
HOE KAN DE MENS ZICH ALS INDIVIDU IN STAND HOUDEN?
HOE VOEDT DE MENS ZICH?
@ Chemische samenstelling van de mens
@ Betekenis van de voeding en functies van het spijsverteringsstelsel.
@ Werking van vertering en absorptie
@ Een bio-sociaal probleem in verband met de voeding zoals eenzijdige voeding, voedselvergiftiging, drinkwaterverontreiniging ...
METHODOLOGISCHE WENKEN
- Aansluitend op de chemische samenstelling van de mens wordt de noodzaak geformuleerd dat de mens zich
met organisch materiaal voedt. Hieruit wordt de betekenis van de voeding afgeleid.
- Op een model of een schema worden de delen van het spijsverteringsstelsel en hun functie herhaald.
Het accent ligt verder op het verterings- en absorptieproces.
Dat specifieke enzymen de reacties van de vertering katalyseren, wordt met proeven onderzocht,
bijvoorbeeld met pancreatine op een zetmeeloplossing. Ook de invloed van temperatuur en pH kan hierop
worden nagegaan. Het is niet de bedoeling alle spijsverteringsenzymen en alle voedingsstoffen waarop
die enzymen inwerken, experimenteel te onderzoeken. Een schematisch overzicht van de inwerking van
spijsverteringssappen op voedingsstoffen kan worden besproken. Al naargelang van de kennis van de
chemie bij de leerlingen kan het biochemisch proces van de vertering voorgesteld worden met de
chemische symbolentaal of door een verbale voorstellingswijze.
- Om de betekenis van de vertering te verduidelijken kan gebruik gemaakt worden van een model. Hierbij
wordt een dialysemembraan als model voor de dunne darm gebruikt. De diffusie van glucose doorheen
het membraan wordt met het gedrag van zetmeel vergeleken. Meteen volgt hieruit dat twee mechanismen
voor absorptie mogelijk zijn, namelijk diffusie en osmose. Dat bovendien actief transport als derde
mechanisme voorkomt, kan afgeleid worden uit tabellen met selectieve absorptie. De werking van de
dunne darm kan afgerond worden met het mechanisme van de defecatie, steunend op ervaringsgegevens
en inzicht in de peristaltiek.
De aanpassingen van de dunne darm aan absorptie worden bestudeerd op micropreparaten of microdia's.
- Voor het bespreken van een bio-sociaal probleem kan in drie fasen gewerkt worden:
@
aanbieden van informatie met eventueel kranteknipsels, tijdschriften, video...,
@
beredeneren ervan in functie van de verworven inzichten in voeding,
@
besluitvorming: de consequenties en mogelijke oplossingen.
-
HOE ADEMT DE MENS?
@ Betekenis van de ademhaling en functies van het ademhalingsstelsel
@ Werking van de celademhaling
@ Een bio-sociaal probleem, bijvoorbeeld luchtverontreiniging, roken ...
- 21 METHODOLOGISCHE WENKEN
- Uit ervaringsgegevens wordt afgeleid dat de adembewegingen intenser worden bij groter energiegebruik
(bijvoorbeeld bij sportbeoefening). Hieruit wordt de betekenis van de ademhaling onder woorden
gebracht.
- De bouw van het ademhalingsstelsel wordt op het model van de romp en op schema's herhaald en telkens
worden de functies van de verschillende delen opgenoemd. Uit tabellen met partiële zuurstof- en
koolstofdioxidespanning in de longlucht en het bloed in de wand van de longblaasjes, kan de
gasuitwisseling als diffusie worden verklaard. Met micropreparaten of microdia's worden de aanpassingen
van de longwand aan haar functie bestudeerd.
Daar ATP de eigenlijke energieleverende stof is, kan uitgegaan worden van de beschrijving van het in
vitro-experiment waarbij spiervezels ophouden samen te trekken als er geen ATP meer is in het
reactiemilieu. Hieruit leidt men de betekenis van ATP voor het organisme af. De eenvoudige chemische
reactie kan symbolisch worden voorgesteld.
- Anderzijds wordt beredeneerd dat de mens glucose nodig heeft om allerlei vormen van arbeid te leveren.
Het oxidatieproces van glucose wordt nu aan de hand van eenvoudige schema's van de glycolyse, de
Krebcyclus en de terminale oxidaties besproken en tot het wezenlijke herleid. De globale
reactievergelijking wordt beredeneerd en het rendement in ATP besproken. De vorming van ATP wordt
vergeleken met het opladen van een accumulator. Indien men het rendement van de celademhaling wil
bespreken kan de energieinhoud van de 38 mol ATP vergeleken worden met de verbrandingswarmte van
een mol glucose. Indien de leraar dit wenst kan hij echter grondiger ingaan op deze biochemische
processen en deze nauwkeuriger situeren in de cel.
- Voor het bespreken van een bio-medisch probleem kan gewerkt worden zoals hogerop vermeld.
-
HOE VERWIJDERT DE MENS STOFFEN UIT ZIJN LICHAAM?
@ Betekenis en functies van excretieorganen
@ Nier: bouw en werking
@ Een bio-medisch probleem, bijvoorbeeld nierstenen, albuminurie ...
METHODOLOGISCHE WENKEN
- De betekenis van excretie wordt besproken uitgaande van het gegeven dat bij de afbraak van organische
stoffen afvalstoffen gevormd worden die schadelijk zijn voor het organisme; vooral de vorming van ureum
als afbraakprodukt van stikstofverbindingen wordt verklaard. Uit ervaringsgegevens wordt eveneens
afgeleid dat de urineproduktie en transpiratie bij intenser drinken toeneemt en dat ook de temperatuur de
transpiratie beïnvloedt.
- Op vers materiaal (doorgesneden nier), modellen en schetsen van de excretieorganen worden de structuren
benoemd en hun functies besproken.
- De werking van de nieren wordt met tabellen bestudeerd waarin de samenstelling van het bloed, de
voorurine en de urine wordt aangegeven.
- Voor het bespreken van een bio-medisch probleem wordt zoals hogerop vermeld gewerkt.
- 22 -
HOE GEBEURT HET TRANSPORT BIJ DE MENS?
@ Betekenis van transport en functies van de transportstelsels
@ Werking van de bloedcirculatie en stofuitwisseling
@ Een bio-sociaal probleem in verband met hart-, vaat- en bloedziekten
METHODOLOGISCHE WENKEN
- Uit plaatselijke uitwisselingen met het milieu wordt de betekenis van transport afgeleid. Dit geldt immers
voor het plaatselijk opnemen van O2-gas in de longen en van voedingsstoffen in de dunne darm, alsook
voor het plaatselijk afgeven van eindprodukten in longen, huid en nieren.
- Op een doorgesneden hart, een model of een schets wordt de bouw van het hart herhaald. De delen van
de transportstelsels (bloed- en lymfevatenstelsel) worden op een model of een schets benoemd. Telkens
worden de functies besproken.
De aandacht gaat ook naar bloedbestanddelen en lymfe. Hierbij wordt het proces van bloedstolling
terloops aangeraakt.
- De fasen van de cyclische hartbeweging kunnen afgeleid worden uit een elektrocardiogram.
De functie van de slagaders kan worden gedemonstreerd met een model waarin met behulp van een
rubberen darm de stootsgewijze vloeistofstroom omgezet wordt in een continue vloeistofstroom met een
groter debiet dan in een glazen buis.
Met behulp van een schema kan de vloeistofstroom en de uitwisseling van opgeloste stoffen ter hoogte van
de cellen worden besproken. Door vergelijking van schetsen van de wand van de drie soorten bloedvaten,
worden de aanpassingen van de haarvaten aan deze stoffenuitwisseling afgeleid.
- Voor het bespreken van een bio-medisch probleem wordt zoals hogerop vermeld gewerkt.
-
HOE REAGEERT DE MENS TEGEN LICHAAMSVREEMDE STOFFEN?
@ Betekenis en werking van de niet-specifieke en de specifieke afweer
@ Een bio-sociaal probleem, bijvoorbeeld incompatibiliteit van het bloed bij
bloedtransfusies en zwangerschap, transplantatie, allergie, aids ...
METHODOLOGISCHE WENKEN
- Uit ervaringsgegevens in verband met bijvoorbeeld huidinfecties wordt de betekenis van ettervorming
besproken.
- Vanuit het feit dat tegen ieder vreemd eiwit een antistof gevormd wordt, worden enkele toepassingen van
immuniteitsreacties beredeneerd, waaronder ook de bepaling van bloedgroepen.
-
HOE STAAN DEZE FUNCTIES MET ELKAAR IN VERBAND?
@ Schematisch overzicht van de stofuitwisseling op het niveau van de organen in functie
van de stofwisseling in de cellen
@ Overzicht van de stofwisseling op het niveau van de cellen: opbouw en afbraak.
(Uitbreiding)
- 23 METHODOLOGISCHE WENKEN
- Bij wijze van synthese van de behandelde functies bij de mens wordt, in dialoog met de leerlingen, de
samenhang van de functies schematisch weergegeven.
- In een onderwijsleergesprek wordt de verworven kennis in verband met de stofwisseling geordend in een
schema. Dit kan aangevuld worden met een zeer bondig overzicht van mogelijke opbouw- en
afbraakreacties die in de lessen niet aan bod kwamen. (Uitbreiding)
- Op een schema met de submicroscopische structuur van een cel worden de stofwisselingsfuncties
verbonden met aanwezige organellen. (Uitbreiding)
6.2
Tweede leerjaar
HOE KUNNEN ORGANISMEN ZICH ALS SOORTEN IN STAND HOUDEN?
6.2.1
-
HOE PLANTEN ORGANISMEN ZICH VOORT?
Algemeen:
@ celdelingen: mitose en meiose; structuur van DNA
@ geslachtelijke en ongeslachtelijke voortplanting
METHODOLOGISCHE WENKEN
- In de eerste graad hebben de leerlingen de voortplanting bij zaadplanten en gewervelde dieren bestudeerd.
In de tweede graad leerden ze "sporen" als verspreidingsmiddel bij niet-zaadplanten kennen. In de derde
graad moeten de leerlingen in een onderwijsleergesprek volgende inleidende inzichten verwerven:
@
er bestaat een geslachtelijke (generatieve) en een ongeslachtelijke (vegetatieve en sporenvorming)
voortplanting bij levende organismen;
@
vegetatieve voortplanting geeft het ontstaan aan nieuwe organismen die dezelfde kenmerken vertonen
als het oorspronkelijke; in geval van generatieve voortplanting verschillen de kenmerken van het
nieuwe individu met die van de ouderindividuen;
@
bij vegetatieve voortplanting ontstaat het nieuwe individu uit één of meer gewone lichaamscellen.
Generatieve voortplanting daarentegen onderstelt de versmelting van twee gespecialiseerde cellen:
gameten (zaad- en eicel).
In een aansluitend onderwijsleergesprek groeit de overtuiging dat de ongeslachtelijke voortplanting,
bijvoorbeeld bij een ent of stek door vermeerdering van het aantal cellen tot stand komt.
- Door aanvullend microscopisch onderzoek van bijvoorbeeld overlangse doorsneden van worteltoppen (ui,
hyacint, tulp ...) en door het interpreteren van de waarnemingen, krijgen de leerlingen een inzicht in de
uitzonderlijke rol van de celkern bij dit verschijnsel. Door observatie van microdia's worden de typische
fasen van de gewone kern- en celdeling herkend.
Aan de hand van een model, een plaat en schetsen wordt de structuur van het DNZ-molecule uitgelegd.
Al naargelang van de intellectuele capaciteiten van de leerlingen het toelaten kan de leraar het mechanisme
van de aangroei van de chromatiden in de interfase (duplicatie van het DNA) verduidelijken.
De leerling moet tot het inzicht komen dat bij de vorming van gameten een bijzondere kerndeling (meiose)
plaatsgrijpt. Het aantal chromosomen blijft immers in de loop van de generaties constant. Aan de hand
van eenvoudige tekenschema's (transparanten) waarop de homologe chromosomen eenzelfde vorm hebben
(maar anders gekleurd zijn) worden de verschillende fasen benoemd en geïnterpreteerd. Via een
- 24 onderwijsleergesprek komen de leerlingen tot volgende fundamentele inzichten:
@
de chromosomen zijn twee aan twee morfologisch identiek, behalve één paar bij één van de
geslachten;
@
bij de anafase worden de homologe chromosomen als gehele entiteiten uit elkaar getrokken (halvering
of reductie van het aantal chromosomen);
@
na de anafase volgt geen telofase, maar wel een tweede deling die een mitotische deling is.
Door beide delingen te vergelijken en tevens beroep te doen op de chemische bouw van de
chromosomen komen de leerlingen tot het besluit dat de gameten die het resultaat zijn van de meiose,
slechts de helft van de "informatie" bezitten welke vervat is in de volledige DNA-ketens.
- In een onderwijsleergesprek kan de betekenis van de geslachtelijke voortplanting verduidelijkt worden:
stimulering van de deling en recombinatie van het genetisch materiaal.
-
Voortplanting bij de mens:
@ bouw en structuuraanpassingen van de voortplantingsorganen bij de mens; hormonale
regulatie,
@ bevruchting, zwangerschap en geboorte,
@ regelingsfactoren voor voortplanting en vruchtbaarheid,
@ bio-sociaal probleem, bijvoorbeeld in-vitro-fertilisatie, kunstmatige inseminatie, seksueel
overdraagbare aandoeningen.
METHODOLOGISCHE WENKEN
- In de eerste graad werden de bouw en de structuuraanpassingen van de geslachtsorganen bij de man en
de vrouw behandeld. Ook de secundaire geslachtskenmerken kwamen aan bod. Aan de hand van
modellen, diapositieven en schetsen kunnen deze leerinhouden terug worden opgefrist.
In deze lessenreeks wordt echter de nadruk gelegd op de hormonale regeling van de voortplanting bij man
en vrouw. Vooral de continuïteit in de zaadcelvorming en de typische periodiciteit in de eicelvorming
worden hierdoor verduidelijkt.
Aan de hand van een overzichtelijk schema waarop tegelijkertijd de hypofyseafscheidingen, de
veranderingen in de eierstok en de baarmoeder zijn weergegeven, kunnen in een onderwijsleergesprek de
leerlingen een inzicht verkrijgen in de hormonale regeling van de cyclus bij de vrouw.
Ook de hormonale regeling bij de man kan in een eenvoudig schema worden weergegeven.
- In een onderwijsleergesprek wordt de betekenis van de geslachtsgemeenschap vanuit wetenschappelijk en
menselijk standpunt belicht.
- Alhoewel het niet in de bedoeling van deze cursus ligt de embryonale ontwikkeling en de kiembladvorming
te beschrijven, is het toch aan te raden de ontwikkeling van embryo en foetus in grote lijnen weer te geven.
- Het geboorteproces wordt wel beschreven met behulp van film, modellen en schetsen.
- Van de leraar Biologie mag men hier verwachten dat hij (zij) op een vakkundige en verantwoorde wijze
de meest voorkomende middelen tot regeling van de vruchtbaarheid bespreekt. Ook de betrouwbaarheid
en de voor- en nadelen van de methoden worden hier behandeld.
- In deze context kunnen ook meerdere bio-medische problemen onder meer kunstmatige inseminatie, invitro-fertilisatie, seksueel overdraagbare aandoeningen vanuit een wetenschappelijk en ethisch standpunt
worden besproken.
- 25 6.2.2
HOE WORDT DE ERFELIJKE AANLEG VAN ORGANISMEN VAN GENERATIE OP
GENERATIE DOORGEGEVEN?
1
Variabiliteit binnen de soort
2
-
Overervingsmechanismen
Genen gelegen op verschillende chromosomenparen:
@ mono- en dihybride kruising met dominante en intermediaire overerving.
Genen gelegen op eenzelfde chromosomenpaar:
@ gekoppelde genen, overkruising of crossing-over,
@ erfelijkheid van het geslacht, geslachtsgebonden erfelijkheid.
-
METHODOLOGISCHE WENKEN
- Om het voorkomen van variabiliteit binnen de soort te onderzoeken wordt eerst via observatie en
experimenten (bijvoorbeeld meten van lengte van bladeren, van bonen ...) variabiliteit vastgesteld.
In een onderwijsleergesprek worden met verwijzing naar bijvoorbeeld de historische proeven van Bonnier,
de begrippen fenotype en genotype afgeleid. Hierbij wordt het duidelijk dat het uiteindelijk resultaat van
een bepaalde erfelijke constitutie of genotype, beïnvloed kan worden door uitwendige factoren. Dit
uiteindelijk resultaat is het fenotype.
- Om een inzicht te krijgen in de overervingsmechanismen belichten we speciaal het werk van Mendel. De
experimenten van Mendel worden beschreven. In een onderwijsleergesprek worden de resultaten
geïnterpreteerd. Uit deze interpretatie worden de wetten afgeleid. Er wordt een verklaring voor deze
wetmatigheid gezocht. De nodige begrippen zoals gen, dominant en recessief gen, hetero- en homozygoot
genotype moeten hierbij een inhoud krijgen. Het is wenselijk dat de leraar wijst op de geniale intuïtie van
Mendel in het licht van de latere ontdekkingen van het bestaan van chromosomen, de meiose en de
localisatie van de genen.
- Een verschijnsel zoals intermediaire overerving laat toe de overervingsmechanismen te verfijnen.
- Latere onderzoekers ontdekten nog een eigenaardigheid in de overervingsmechanismen. De aanleg van
bepaalde kenmerken schijnt steeds samen overgeërfd te worden. Hier worden de proeven van Morgan met
de fruitvlieg (Drosophila) beschreven. Via een onderwijsleergesprek leren de leerlingen inzien dat dit
verschijnsel slechts kan verklaard worden als de genen voor die kenmerken op eenzelfde chromosoom
gelegen zijn (gekoppelde genen).
- Uit experimenten blijkt dat er afwijkingen van deze koppeling voorkomen. In een onderwijsleergesprek
leren de leerlingen inzien dat dit slechts mogelijk is als in een meiose stukken van chromatiden van
homologe chromosomen uitgewisseld worden (overkruising). In deze cursus beperken we ons tot het
begrip "crossing-over". Het ligt dus niet in de bedoeling de crossing-over-frequentie te berekenen en tot
het opstellen van genenkaarten te komen.
- Een bijzonder geval van gekoppelde genen vinden wij terug in de geslachtsgebonden erfelijkheid. In een
onderwijsleergesprek en steunend op de interpretatie van chromosomenkaarten van verschillende
organismen, wordt het de leerlingen duidelijk dat het geslacht door één chromosomenpaar bepaald wordt.
De geslachtschromosomen worden met de letters X en Y aangeduid.
Geslachtsgebonden kenmerken kunnen afgeleid worden van familiestambomen. Hier ziet men dat bepaalde
ziekten vaker voorkomen bij mannen dan bij vrouwen. De leerlingen kunnen in dit geval het
verantwoordelijk gen voor deze afwijking localiseren op het differentieel deel van het X-chromosoom.
- 26 3
Wijzigingen van de erfelijke aanleg: mutaties en mutagene factoren.
4
Bio-sociaal probleem: bijvoorbeeld eugenetica.
METHODOLOGISCHE WENKEN
- Aan de hand van concrete voorbeelden wordt het onderscheid gemaakt tussen modificaties (wijzigingen
van het fenotype) en mutaties (wijzigingen van het genotype).
Door observatie van chromosomenkaarten kan van sommige mutaties de oorzaak gevonden worden in een
wijziging van het aantal chromosomen (genoommutaties) of in een morfologische verandering van één of
meer chromosomen (chromosoommutaties).
- De aanleiding tot een genoom- of een chromosoommutatie is te zoeken in een gestoorde meiose.
Genmutaties worden als wijzigingen in de samenstelling van een DNA-molecule aanzien.
Milieufactoren welke eventueel mutaties of de frequentie van mutaties kunnen opdrijven, worden
besproken met de nodige wetenschappelijke voorzichtigheid.
- Via een onderwijsleergesprek en uitgaande van concrete voorbeelden, kan het de leerlingen duidelijk
gemaakt worden dat de mens de overerving bij planten en dieren kan beïnvloeden door kruisingen, selectie
en genetische manipulatie.
- Van de leraar mag men verwachten dat hij (zij) dit probleem van eugenetica en genetische manipulatie op
een wetenschappelijk verantwoorde wijze en vanuit een gefundeerd ethisch standpunt benadert.
6.2.3
HOE ZIJN DE VERSCHILLENDE SOORTEN ONTSTAAN EN GEEVOLUEERD?
-
Argumenten voor evolutie
-
Evolutietheorieën: Lamarckisme, Darwinisme en de moderne evolutietheorie
-
Evolutie van de mens
METHODOLOGISCHE WENKEN
- Aan de hand van dia's, tekenschema's, experimentbeschrijvingen worden de leerlingen een reeks
wetenschappelijke gegevens uit de vergelijkende anatomie, de vergelijkende embryologie, de paleontologie
en de biochemie aangeboden om de evolutiegedachte te argumenteren.
- Wat de mechanismen van de evolutie betreft, worden de theorieën van de Lamarck en van Darwin met
elkaar vergeleken. Hierbij mag niet vergeten worden dat beide theorieën ontstonden vóór de
proefnemingen en de publicatie van Mendel.
In een onderwijsleergesprek worden de positieve punten van beide theorieën aangevuld met de inzichten
van de erfelijkheid en van de mutaties.
De moderne evolutietheorie stoelt op de genetische verscheidenheid binnen een populatie, die bewerkt is
door de recombinatie van de genen bij elke nieuwe generatie en door mutaties. Op die verscheidenheid
werken allerlei vormen van isolatie en selectie divergerend in. Door het bespreken van concrete
- 27 voorbeelden komen de leerlingen tot het besef dat in al deze gevallen de genetische samenstelling van een
populatie wel verandert, dus evolueert.
Hierbij mag de natuurlijke selectie als sterkste drijfkracht van evolutie beschouwd worden. De natuurlijke
selectie werkt zowel in de richting van aanpassing aan het milieu, als in de richting van een groeiende
onafhankelijkheid ten opzichte van het milieu.
- Het ontwikkelingsniveau van het bewustzijn van de mens heeft een enorme weerslag op de richting waarin
de evolutie van de mens gaat.
Via een onderwijsleergesprek kan deze problematiek naargelang van de intellectuele vaardigheden van de
leerlingen uitgediept worden.
7
BIBLIOGRAFIE
7.1
Schoolboeken
- Biologie (deel 5: Levensprocessen; deel 6: Leven in Evolutie). Antwerpen, Standaard Educatieve
Uitgeverij.
- Bioskoop (delen 5 en 6). Kapellen, De Nederlandsche Boekhandel/Pelckmans.
- De Levende Materie - Algemene Biologie. Kapellen, De Nederlandsche Boekhandel/Pelckmans.
- Macro/Micro in de Biologie (delen 5 en 6). Deurne, Plantijn.
- Planten, Dieren en ook Mensen (delen 5 en 6). Lier, Van In.
7.2
Naslagwerken
Hieronder wordt een beperkte en selectieve lijst gegeven met naslagwerken die algemene maar diepgaande
informatie of didactische uitwerking geven van de leerinhouden Biologie, derde graad. Voor meer
gedetailleerde bibliografie verwijzen we naar de syllabi van de Vliebergh-Sencieleergangen, KULeuven.
- Vliebergh-Sencieleergangen Biologie, KULeuven
1 Spijsvertering en voeding (1978)
2 Transport (1979)
3 Ademhaling (1980)
4 Voortplanting en erfelijkheid (1983)
5 Evolutie (1984)
6 Biotechnologie (1985)
7 Celbiologie (1988)
8 Microbiologie (1989)
9 Excretie (1990)
10 Menselijke erfelijkheid (1991)
Deze syllabi zijn bestelbaar bij:
Aggregatie HSO Biologie, Naamsestraat 61, 3000 Leuven.
- CELBIOLOGIE
DE DUVE, C., De Levende Cel (2 delen). Maastricht/Brussel, Natuur en Techniek, 1987.
- 28 KESSEL, R.G., Cellen, Weefsels en Organen. Maastricht/Brussel, Natuur en techniek, 1983.
VERSCHUUREN, G.M.N., Grondslagen van de Biologie (deel 1: Cellen; deel 2: Organen; deel 3:
Populaties). Leiden/Antwerpen, HE Stenfert Kroese BV, 1985.
- FYSIOLOGIE
SILBERNAGEL, S., Sesam Atlas van de Fysiologie. Baarn, Bosch en Keuning NV, 1987.
WEIER, T.E. et al., Botany. New York, John Wiley & Sons, Inc., 1982.
- VOORTPLANTING
LANGMAN, J., Inleiding tot de Embryologie. Utrecht/Antwerpen; Bohn, Scheltema en Holkema, 1982.
- GENETICA
SUZANNE, C., Menselijke Genetica. Malle, De Sikkel NV, 1987.
- EVOLUTIE
PATTERSON, C., Evolutie. Amsterdam/Antwerpen, Kosmos, 1981.
X., De evolutie van de mens. Maastricht/Brussel, Natuur en Techniek, 1981.
- DIDACTISCHE WERKEN
BOSSIER, M. et al., Moderne Dierkunde. Lier, Van In, 1986.
BOSSIER, M. et al., Moderne Plantkunde. Lier, Van In, 1983.
FALCKENHAN, H.H., Handbuch der praktischen und experimentellen Schulbiologie (5 delen). Köln, Aulis
Verlag.
MACKEAN, D.G., Experimental Work in Biology (7 delen met 'Teacher's Guide'). London, John Murray.
Vertaling: Biologie - Proefondervindelijk. Groningen, Wolters-Noordhoff.
VAN DER PLUYM, J.E. et al., Biothema (5 delen). Zutphen, Thieme.
7.3
Tijdschriften
Bulletin voor het Onderwijs in de Biologie. NL-Assen, Stichting 'Bulletin'.
Jaarboek, Vereniging voor het Onderwijs in de Biologie (VOB). Malle, De Sikkel NV
Natuur en techniek. NL-Maastricht, Centrale Uitgeverij en Adviesbureau BV.
- 29 Probio Revue, Association des Professeurs de Biologie. Louvain-la-Neuve.
Praxis der Naturwissenschaften - Biologie. Köln, Aulis Verlag.
7.4
Software
Dynamic - Environment - projecten: ademhaling, enzymwerking, voeding ..., NVKSO, Guimardstraat 1 1040 Brussel, 1989.
Bio-In-Uit, COM, Koningsstraat 138, 1000 Brussel, 1990.
LABSOFT 2.0. INVENTA, P. Thuysbaertlaan 1, 9160 Lokeren, 1992.
Mutaties, COM, Koningsstraat 138, 1000 Brussel, 1992.
Survival of the fittest. VISIRIA, H. De Manpark 4, 3411 ZP Lopik (Nl), 1991.
Body Works. Software Marketing Corp., 1992.
Body Works is onder andere te koop bij Het Computerwinkeltje, M. Sabbestraat 39, 2800 Mechelen;
Moerkerksesteenweg 241, 8310 Brugge.
- 30 -
BIOLOGIE
2 - 2 u./w.
1
BEGINSITUATIE
1.1
Biologie in de eerste en tweede graad
Het aantal lesuren in de eerste en tweede graad kan sterk verschillen:
Maximum
Minimum
Eerste graad
2
1 (+1)
2
1
Tweede graad
1
1
1
0
In de eerste graad verwerft de leerling door observatie op macro- en microscopisch niveau een eerste inzicht
in zowel de zaadplant als in het gewerveld dier (met inbegrip van de mens). De waarneming gaat dus vanaf
het begin tot op het niveau van de cel. Daarna worden de levensverrichtingen voeding, voortplanting,
ademhaling, uitscheiding en transport behandeld. In de scholen die in het tweede leerjaar voor twee lesuren
Biologie opteren (één lesuur uit het fundamenteel gedeelte en één lesuur uit het complementair gedeelte),
worden de bovenvermelde functies zowel bij zaadplanten als bij gewervelde dieren grondig bestudeerd.
Indien in het tweede leerjaar slechts één lesuur Biologie ingericht wordt, bestudeert de leerling de laatste drie
functies ademhaling, uitscheiding en transport alleen bij gewervelde dieren, in hoofdzaak bij de mens.
Gelijkenissen en verschillen van deze functies tussen zaadplanten en gewervelde dieren komen dan niet ter
sprake. In het geval van één lesuur Biologie wordt evenmin uitgegaan van een biotoopstudie. De
beginsituatie van de leerling die de tweede graad aanvangt kan dus reeds verschillen. Dit zal uiteraard
gevolgen hebben voor het volgen in tweede en derde graad.
In de tweede graad zijn er voor Biologie twee mogelijkheden:
- ofwel één lesuur zowel in het eerste als tweede leerjaar, en dit in het fundamenteel gedeelte van de
studierichtingen Grieks-wiskunde, Latijn-wiskunde, Moderne talen-wiskunde en Sport-wetenschappen;
- ofwel slechts één lesuur Biologie in het eerste leerjaar en geen in het tweede leerjaar, en dit voor de
studierichtingen Economie-moderne talen, Economie-wiskunde, Grieks-Latijn, Latijn-moderne talen en
Menswetenschappen-moderne talen.
In het eerste leerjaar van deze tweede graad observeert de leerling de reactie van de organismen, vooral van
de mens, tegen de achtergrond van veranderingen in de omgeving. Proefondervindelijk onderzoekt hij hoe
planten, dieren en mensen op die veranderingen reageren, en hoe deze reacties in het organisme
gecoördineerd worden. De studie van het zenuwstelsel en van het hormonaal stelsel vervolledigt de studie
van de levensverrichtingen die in de eerste graad aan bod kwamen. In dit opzicht vormen de eerste drie jaren
een afgerond geheel waarbij de voornaamste levensfuncties bij hogere planten en dieren behandeld werden.
Vanaf het tweede leerjaar van de tweede graad begint een ruimere studie van alle organismen, met de
onderwerpen classificatie en ecologie. Eerst zoekt de leerling naar een zinvol classificatiesysteem, gebaseerd
op normen of criteria die niet absoluut zijn. Vervolgens worden dieren geordend en gerangschikt in een
gegeven systeem.
- 31 Verder onderzoekt de leerling de verschillende mogelijkheden waarmee individuen met elkaar in relatie staan,
en dit zowel voor individuen van dezelfde soort als voor individuen van verschillende soorten. De leerling
stelt vast dat die relaties tot een gezond evenwicht in de natuur leiden en dat dit evenwicht gemakkelijk door
de mens kan verstoord worden.
De onderwerpen van het tweede leerjaar, classificatie van organismen en studie van hun onderlinge relaties
in hun milieu, vallen weg voor leerlingen in die studierichtingen die zich niet richten naar de
natuurwetenschappen.
Na de eerste en de tweede graad kan naargelang van de gevolgde lesuren Biologie een onderscheid gemaakt
worden tussen:
- de leerlingen met een achtergrond van 4 lesuren (2-1 en 1-0): buiten het feit dat de leerinhouden minder
grondig behandeld werden, zijn er volgende onderwerpen niet aan bod gekomen:
1
biotoopstudie met kennis van enkele lagere planten en dieren;
2
studie van ademhaling, uitscheiding en transport bij andere gewervelde dieren dan mens, en bij
zaadplanten;
3
classificatie van planten en dieren;
4
relaties tussen planten en dieren onderling, en met het omgevend milieu.
- de leerlingen met een achtergrond van 5 lesuren: de leerlingen met 2-1 en 1-1 hebben de punten 1 en 2
niet gezien, de leerlingen met 2-2 en 1-0 de punten 3 en 4.
- de leerlingen met een achtergrond van 6 lesuren Biologie (2-2 en 1- 1) hebben het maximumprogramma
van eerste en tweede graad afgewerkt.
1.2
Het maximumprogramma Biologie (2-2) in de derde graad
De leerlingen die in de eerste en tweede graad het maximumprogramma Biologie hebben gevolgd, zijn
optimaal voorbereid op het volgen van het maximumprogramma in de derde graad. Er is dus een probleem
van aansluiting voor de leerlingen die in de eerste vier leerjaren slechts 4 of 5 lesuren hadden, vooral indien
geen Biologie in het tweede leerjaar van de tweede graad werd gevolgd.
De school beschikt over verschillende mogelijkheden om de overgang van deze leerlingen zo vlot mogelijk
te doen verlopen. Ze moet er in elk geval voor zorgen dat een inzichtelijk onderwijs van de Biologie wordt
gewaarborgd. De leerlingen zullen dan niet alleen reproduktieve kennis opdoen, maar ook de hogere
denkniveaus bereiken door te werken met methoden en technieken eigen aan de natuurwetenschappen. Alleen
dan zal het vak Biologie een sterk vormende waarde krijgen.
2
ALGEMENE DOELSTELLINGEN
De algemene doelstellingen Biologie omvatten uiteraard cognitieve, psycho-motorische en dynamischaffectieve componenten. Deze doelstellingen dienen verwezenlijkt te zijn aan het eind van de lessen biologie
in het tweede leerjaar van de derde graad. Naargelang van de onderscheiden studierichtingen kunnen er
andere accenten gelegd worden en kan de verdieping grondiger zijn.
2.1
Fundamenteel biologische inzichten verwerven
1 De eenheid van de levende wezens zien in hun complexiteit van vormen. (Deze eenheid gaat terug op
scheikundige samenstelling, cellulaire opbouw en specifieke levensfuncties als voeding, ademhaling,
transport, excretie, voortplanting, groei, ontwikkeling en meer nog op de onderlinge relatie en interactie
bij het leven in gemeenschappen).
- 32 2 Inzicht verwerven in de wijze waarop biologisch evenwicht wordt bereikt in de organismen zelf
(homeostase) en tussen de organismen en hun milieu.
3 Inzichten verwerven in de erfelijkheid: erfelijkheidswetten, chromosomenstructuur, werking der genen.
4 Argumenten formuleren voor de evolutietheorie.
5 De evolutie kennen als toename in organisatiegraad bij de soorten die in de loop der tijden uit elkaar zijn
ontstaan. In dit verband eveneens meer inzicht verwerven in het onafhankelijk worden ten opzichte van
het milieu
6 De unieke situatie van de mens in de natuur beseffen en de belangrijke plaats die hij daarin bekleedt,
aantonen.
2.2
De volgende technieken duidelijk beheersen
1 De loep en vooral de microscoop, waarbij de waarnemingen kunnen vastgelegd worden in schetsen,
gebruiken (Observatietechnieken).
2 Eenvoudige preparaten maken.
3 Technieken voor kwalitatieve en kwantitatieve analyse aanwenden.
4 Proefapparatuur opstellen; volgen en controleren van het proefverloop.
5 Meettechnieken voor lengte, oppervlakte, volume, massa, temperatuur, lichtintensiteit, tijd, zuurtegraad
toepassen.
6 Biologische gegevens in tabellen en grafieken vastleggen; deze en dergelijke tabellen en grafieken
interpreteren.
7 De computer didactisch verantwoord gebruiken.
2.3
Een positief-wetenschappelijke probleemaanpak, gericht op de levende natuur, verwerven
1 Een probleem zien en formuleren.
2 Een hypothese opstellen.
3 De hypothese aan de werkelijkheid toetsen door experiment(en).
4 De vaststellingen logisch beredeneren.
5 Besluiten die geconfronteerd worden met het uitgangspunt of met het hoofdprobleem, waarbij verbanden
worden gelegd, formuleren.
Dit impliceert enerzijds een aantal onderzoeksvaardigheden en oefent anderzijds de attitude: een gegeven
probleem wetenschappelijk te benaderen.
2.4
Een verantwoorde attitude tegenover de levende natuur verwerven
1 Aandacht en eerbied voor de levende wezens: planten, dieren en vooral de mens, opbrengen.
- 33 2 Verantwoordelijkheid voor eigen leven en voor het voortbestaan van de soort (hygiëne, erfelijkheid,
eugenetica) nemen.
3 Individuele en collectieve milieuverantwoordelijkheid verwerven en interesse voor het gevoerde en het te
voeren milieubeleid opbrengen.
4 Vanuit de Biologie doordringen in problemen met sociale dimensie zoals: voedselprobleem, alcoholisme,
druggebruik, luchtverontreiniging, waterbezoedeling, gebruik van insecticiden, geluidshinder ...
3
LEERINHOUDEN
3.1
Eerste leerjaar
HOE KUNNEN ORGANISMEN ZICH ALS INDIVIDUEN IN STAND HOUDEN?
3.1.1
WAARUIT BESTAAN ORGANISMEN?
- De cel als morfologische basiseenheid:
@
leerlingenpracticum microscopie,
@
submicroscopische structuur van een plantaardige en dierlijke cel,
@
betekenis van gespecialiseerde orgaansystemen bij grotere organismen als schakel tussen individuele
cellen en het milieu.
- Chemische samenstelling van organismen: water, anorganische en organische stoffen.
3.1.2
HOE GEBEUREN UITWISSELINGEN TUSSEN ORGANISMEN EN HUN MILIEU?
1 Voeding
- Voeding bij autotrofe organismen:
@
proces van opname van water en anorganische ionen door de wortelharen: passief en actief transport;
beïnvloedende milieufactoren,
@
synthese van de koolstofverbindingen (o.m. glucose door fotosynthese),
@
begrippen fotoautotroof en chemoautotroof organisme.
- Voeding bij heterotrofe organismen:
@
betekenis van voeding en vertering bij dieren,
@
werking van de vertering,
@
absorptie en defecatie,
@
voeding bij zwammen,
@
cellulaire voeding en vertering.
- Bio-sociale problemen: voedselproblematiek (bijvoorbeeld gezonde voeding, ondervoeding, gevaar van
nitraten, zware metalen en hormonen in de voeding ...)
2 Ademhaling
- Gasuitwisseling bij dieren.
- Gasuitwisseling bij planten.
- Celademhaling: afbraak van glucose met vorming van ATP.
- 34 - Bio-sociaal probleem: bijvoorbeeld roken, luchtverontreiniging en longaandoeningen.
3 Excretie
- Betekenis van excretie.
- Overzicht van de excretieorganen bij dieren.
- Nierstelsel: macro- en microscopische bouw van de nier, werking van de nier.
Bio-sociale problemen: nieraandoeningen, bijvoorbeeld nierstenen, uremie, albuminurie, enz.
3.1.3
HOE GEBEURT HET TRANSPORT IN ORGANISMEN?
- Transport bij planten:
@
betekenis van transport,
@
geleidingsweefsel voor opwaarts en neerwaarts transport,
@
transportmechanismen.
- Transport bij dieren:
@
betekenis van transport,
@
bloedvatenstelsel: bloedcirculatie,
bloed: samenstelling en functies,
@
lymfevatenstelsel.
- Bio-sociale problemen: bijvoorbeeld harttransplantatie, afstotingsverschijnselen, bloedgroepen, hart- en
vaatziekten zoals atherosclerose, trombose, hartinfarct, embolie, enz.
3.1.4
HOE WORDEN OPGENOMEN BESTANDDELEN IN DE CELLEN VERDER VERWERKT?
(EINDSYNTHESE)
- Stofwisseling van de cel: opbouw en afbraak.
- De cel als fysiologische basiseenheid.
3.2
Tweede leerjaar
HOE KUNNEN ORGANISMEN ZICH ALS SOORTEN IN STAND HOUDEN?
3.2.1
HOE PLANTEN ORGANISMEN ZICH VOORT?
- Algemeen:
@
celdelingen: mitose en meiose; structuur van DNA en duplicatie.
@
ongeslachtelijke en geslachtelijke voortplanting,
@
generatiewisseling.
- Voortplanting bij de mens:
@
bouw en structuuraanpassingen van de voortplantingsorganen bij de mens; hormonale regulatie,
@
bevruchting, zwangerschap en geboorte,
@
beginselen van embryologie,
@
regelingsfactoren voor voortplanting en vruchtbaarheid.
- 35 - Bio-sociaal probleem, bijvoorbeeld in-vitro-fertilisatie, kunstmatige inseminatie, seksueel overdraagbare
aandoeningen (aids ...).
3.2.2
HOE WORDT DE ERFELIJKE AANLEG VAN ORGANISMEN VAN GENERATIE OP
GENERATIE DOORGEGEVEN?
1 Variabiliteit binnen de soort
2 Overervingsmechanismen
- Genen gelegen op verschillende chromosomenparen:
@
mono- en dihybride kruising met dominante en intermediaire overerving,
@
vormen van polygenie en multipele allelen.
- Genen gelegen op eenzelfde chromosomenpaar:
@
gekoppelde genen, overkruising of crossing-over, crossing-over-frequentie,
@
erfelijkheid van het geslacht, geslachtsgebonden erfelijkheid.
3 Wijzigingen van de erfelijke aanleg
Mutaties en mutagene factoren.
4 Moleculaire achtergrond van genen en mutaties
Eiwitsynthese.
5 Populatiegenetica
6 Bio-sociale problemen: bijvoorbeeld eugenetica en genetische manipulatie.
3.2.3
HOE ZIJN DE VERSCHILLENDE SOORTEN ONTSTAAN EN GEEVOLUEERD?
- Argumenten voor evolutie.
- Evolutietheorieën: Lamarckisme, Darwinisme en de moderne evolutietheorie.
- Evolutie van de mens.
- Evolutie van organismen.
- 36 4
LEERINHOUDEN - LEERPLANDOELSTELLINGEN
4.1
Eerste leerjaar
HOE KUNNEN ORGANISMEN ZICH ALS INDIVIDUEN IN STAND HOUDEN?
4.1.1
WAARUIT BESTAAN ORGANISMEN?
-
De cel als morfologische basiseenheid:
@ leerlingenpracticum microscopie,
@ submicroscopische structuur van een plantaardige en dierlijke cel,
@ betekenis van gespecialiseerde orgaansystemen bij grotere organismen als schakel tussen
individuele cellen en het milieu.
-
Chemische samenstelling van organismen: water, anorganische en organische stoffen.
DOELSTELLINGEN
- De cel als morfologische basiseenheid identificeren.
- Een overzicht van de voor de levensactiviteiten noodzakelijke celstructuren geven.
- De noodzaak van gespecialiseerde orgaansystemen bij grotere organismen als schakels tussen individuele
cellen en het milieu omschrijven.
- Uit een analyse van plantaardig en dierlijk materiaal kwantitatieve gegevens over het watergehalte, gehalte
aan droge stof en asgehalte afleiden.
- Uit de kwalitatieve analyse van de droge stof en van de as de belangrijkste verbindingen en de meest
voorkomende anorganische stoffen achterhalen.
- De schematische voorstelling van de koolstofverbindingen herkennen.
4.1.2
HOE GEBEUREN UITWISSELINGEN TUSSEN ORGANISMEN EN HUN MILIEU?
1
Voeding
-
Voeding bij autotrofe organismen:
@ proces van opname van water en anorganische zouten door de wortelharen: passief en
actief transport, beïnvloedende milieufactoren,
@ synthese van de koolstofverbindingen (o.m. glucose door fotosynthese),
@ begrippen fotoautotroof en chemoautotroof organisme.
DOELSTELLINGEN
- Een proef waarmee de rol van de wortelharen bij de wateropname kan worden aangetoond beschrijven.
- 37 - Argumenteren dat de wateropname en de opname van organische zouten door passief en actief transport
gebeuren.
Enkele milieufactoren (T, O2-voorzieningen, CO2-concentratie) die een invloed hebben op het transport
van water en anorganische zouten bespreken.
- Beschrijven hoe men met waterculturen kan vaststellen welke elementen de plant uit de bodem moet
opnemen om tot een normale ontwikkeling te komen.
- Met enkele voorbeelden illustreren dat het ontbreken van bepaalde elementen in de bodem
gebreksverschijnselen kan veroorzaken.
- Een hypothese over de herkomst van koolstofverbindingen in de plant opstellen en verantwoorden.
- Uit een proefondervindelijk onderzoek begin- en eindprodukten van het fotosyntheseproces en
voornamelijk de factoren die de fotosynthese-intensiteit beïnvloeden, afleiden.
- Aantonen hoe de submicroscopische structuur van de bladgroenkorrel aangepast is aan het
fotosyntheseproces.
- Het energetisch en chemisch gebeuren van de fotosynthese schematisch weergeven.
- Een inhoud geven aan het begrip autotroof organisme.
- Uitleggen hoe niet-groene planten aan hun koolstofverbindingen geraken.
Een inhoud geven aan de begrippen foto- en chemoautotrofe organismen.
-
Voeding bij heterotrofe organismen:
@ betekenis van voeding en vertering bij dieren,
@ werking van de vertering,
@ absorptie en defecatie,
@ voeding bij zwammen,
@ cellulaire voeding en vertering.
DOELSTELLINGEN
- De betekenis van voeding en vertering omschrijven.
- Experimenteel vaststellen dat de specifieke enzymen in de spijsverteringssappen de reacties van het
verteringsproces van sacchariden, eiwitten en vetten katalyseren.
- Bij die experimenten vaststellen dat de enzymatische werking van bijvoorbeeld pepsine door de pH en de
temperatuur beïnvloed wordt.
- Een schematisch overzicht geven van de inwerking van de verteringssappen op de voedingsstoffen.
- De betekenis van absorptie van voedingsstoffen omschrijven.
- De structuren die de absorptie in de dunne darm bevorderen, aangeven.
- 38 - Een schematisch overzicht van absorptie, verbruik en stapeling van de voornaamste voedingsstoffen geven.
- Met voorbeelden de voeding bij zwammen en/of bacteriën bespreken en het belang van deze organismen
in het ecosysteem belichten.
- Een inhoud geven aan de begrippen endocytose en cellulaire vertering in het lysosoom.
-
Bio-sociale problemen: voedselproblematiek (bijvoorbeeld gezonde voeding, ondervoeding,
gevaar van nitraten, zware metalen en hormonen in de voeding ...).
DOELSTELLINGEN
- Een actueel probleem in verband met de voeding op persoonlijk en/of op wereldvlak vanuit biologisch
standpunt benaderen.
2
Ademhaling
-
Gasuitwisseling bij dieren met het milieu.
-
Gasuitwisseling bij planten met het milieu.
-
Celademhaling: afbraak van glucose met vorming van ATP.
-
Bio-sociaal probleem: bijvoorbeeld roken, luchtverontreiniging en longaandoeningen.
DOELSTELLINGEN
- De structuren die werkzaam zijn bij de gasuitwisseling met het uitwendig milieu bij dieren, omschrijven.
- De gasuitwisseling bij deze structuren als proces van diffusie tussen het uitwendig en inwendig milieu,
omschrijven.
- De structuren die werkzaam zijn bij de gasuitwisseling met het uitwendig milieu bij planten omschrijven.
- De gasuitwisseling bij deze structuren als proces van diffusie tussen het uitwendig en inwendig milieu,
omschrijven.
- Een proef beschrijven waaruit blijkt dat de koolstof van de uitgeademde CO2 uit de voedingsstoffen
afkomstig is.
- Uitleggen dat de organismen voor hun energetische processen steeds ATP gebruiken.
- Het proces van de celademhaling analyseren en schematisch voorstellen.
- De functionele bouw van de organellen die bij de celademhaling tussenkomen, beschrijven.
- De samenhang tussen de gasuitwisseling en de celademhaling aangeven.
- 39 - De kringloop van de O2 en CO2 in de natuur schematisch weergeven.
- Een bio-sociaal probleem zoals roken, luchtverontreiniging en longaandoeningen bespreken.
3
Excretie
-
Betekenis van excretie.
-
Overzicht van de excretieorganen bij dieren.
-
Macro- en microscopische bouw van de nier; werking van de nier.
-
Bio-sociale problemen: nieraandoeningen, bijvoorbeeld nierstenen, uremie, albuminurie enz.
DOELSTELLINGEN
- De betekenis van excretie omschrijven.
- Een overzicht geven van de excretieorganen bij dieren en hun specifieke taak bij de excretie omschrijven.
- De macroscopische en de microscopische bouw van de nieren beschrijven en schetsen.
- Uit een vergelijkende studie van de samenstelling van het bloed, de voorurine en de urine, de processen
van filtratie, reabsorptie en excretie bij de urinevorming afleiden.
- Het mechanisme van de filtratie, reabsorptie en bijkomende excretie bij de urinevorming verklaren.
- Uit het proces van de urinevorming de fundamentele rol van de nieren bij homeostase afleiden.
- Een bio-sociaal probleem in verband met nieraandoeningen bespreken (bijvoorbeeld nierstenen ...).
4.1.3
HOE GEBEURT HET TRANSPORT IN ORGANISMEN?
1
Transport bij planten
-
Betekenis van transport.
-
Geleidingsweefsel voor opwaarts en neerwaarts transport.
-
Transportmechanismen.
DOELSTELLINGEN
- De betekenis van op- en neerwaarts transport bij planten aangeven.
- Proeven beschrijven waarmee kan onderzocht worden door welke weefsels opwaarts en neerwaarts
transport gebeurt.
- 40 - Verschillen in bouw tussen xyleem en floëem geven.
- Uit experimenten afleiden dat de worteldruk en transpiratiezuigkracht de drijvende krachten zijn die
bijdragen tot het opwaarts transport.
- De mate waarin transpiratiezuigkracht en worteldruk bijdragen tot het opwaarts transport, bespreken.
- Andere mogelijke mechanismen van actieve en passieve processen bij op- en neerwaarts transport
aangeven.
2
Transport bij dieren
-
Betekenis van transport.
-
Bloedvatenstelsel en bloedcirculatie.
-
Bloed: samenstelling en functies van het bloed.
-
Lymfevatenstelsel.
DOELSTELLINGEN
- De betekenis van het transport bij dieren omschrijven.
- De bouw van het hart van een zoogdier en aansluitende bloedvaten beschrijven en schetsen.
- Het mechanisme van de hartwerking (automatisme en regulatie) uiteenzetten.
- Een planmatig overzicht geven van de grote en de kleine bloedsomloop.
- Aan het begrip 'bloeddruk' een inhoud geven.
- De gelijkmatige stroming van het bloed door de bouw van slagaders en aders verklaren.
- Volume en samenstelling van het bloed schematisch aangeven.
- De functies van het bloed op drie vlakken situeren: transport, bescherming, homeostase.
- De stoffen die door het bloed worden getransporteerd, opnoemen en uitleggen onder welke vorm ze
worden vervoerd.
- Uitleggen hoe bloedverlies door bloedstolling kan beperkt worden.
- Omschrijven hoe het bloed bijdraagt tot het handhaven van een constant inwendig milieu (homeostase).
- Het immuniteitsverschijnsel beschrijven.
- Uitleggen waarop de indeling van de bloedgroepen in het ABO- en rhesussysteem steunt.
- 41 - De bouw en functie van het lymfevatenstelsel beschrijven.
- De samenstelling van de lymfe aangeven en in verband kunnen brengen met de functie.
3
Bio-sociale problemen: bijvoorbeeld harttransplantatie, afstotingsverschijnselen, bloedgroepen,
hart- en vaatziekten zoals atherosclerose, trombose, hartinfarct, embolie, enz.
DOELSTELLINGEN
- Verklaren hoe bepaalde bloedtransfusies noodlottige gevolgen kunnen hebben.
- Mogelijke oorzaken en behandelingsmethoden voor hart- en vaatziekten bespreken.
4.1.4
HOE WORDEN OPGENOMEN BESTANDDELEN IN DE CELLEN VERDER VERWERKT?
(EINDSYNTHESE)
-
Stofwisseling van de cel: opbouw en afbraak.
-
De cel als fysiologische basiseenheid.
DOELSTELLINGEN
- De totaalstofwisseling van de cel omschrijven als processen van opbouw en afbraak.
- De cel met haar structuren als fysiologische basiseenheid identificeren.
4.2
Tweede leerjaar
HOE KUNNEN ORGANISMEN ZICH ALS SOORTEN IN STAND HOUDEN?
4.2.1
-
HOE PLANTEN ORGANISMEN ZICH VOORT?
Algemeen:
@ celdelingen: mitose en meiose; structuur van DNA en duplicatie,
@ ongeslachtelijke en geslachtelijke voortplanting,
@ generatiewisseling.
DOELSTELLINGEN
- De mitosedeling inpassen in de celcyclus.
- De mitosedeling met haar verschillende stadia op micropreparaten en microdia's herkennen en beschrijven.
- Argumenteren dat mitosedeling identieke cellen oplevert.
- 42 - Voorbeelden geven waarbij mitosedeling tot ongeslachtelijke voortplanting kan leiden.
- De structuur van DNA schematisch voorstellen.
- De duplicatie van DNA beschrijven.
- De betekenis van de meiose bij geslachtelijke voortplanting verwoorden.
- De verschillende stadia van de meiosedeling beschrijven en schematisch voorstellen.
- Aantonen dat meiosedeling erfelijk verschillende cellen oplevert.
- De meiose vergelijken met de mitose voor wat betreft aantal en samenstelling van de chromosomen.
- Een onderscheid maken tussen diploïde en haploïde cellen.
- Uitgaande van voorbeelden het begrip 'generatiewisseling' definiëren op basis van de kernfasewisseling.
- De betekenis van de geslachtelijke voortplanting ten overstaan van de ongeslachtelijke voortplanting geven.
-
Voortplanting bij de mens:
@ bouw en structuuraanpassingen van de voortplantingsorganen bij de mens; hormonale
regulatie,
@ bevruchting, zwangerschap en geboorte,
@ beginselen van embryologie,
@ regelingsfactoren voor voortplanting en vruchtbaarheid,
-
Bio-sociaal probleem: bijvoorbeeld in-vitro-fertilisatie, kunstmatige inseminatie, seksueel
overdraagbare aandoeningen.
DOELSTELLINGEN
- Primaire en secundaire geslachtskenmerken bij man en vrouw beschrijven en hun functies opnoemen.
- De processen ovogenese en spermatogenese bespreken en vergelijken.
- De hormonale regeling bij de zaadcelvorming beschrijven.
- De hormonale regeling van de menstruatiecyclus bij de vrouw en van de bijhorende eicelvorming
beschrijven.
- De periode van vruchtbaarheid bij de vrouw berekenen.
- Het verloop van de coïtus en van de bevruchting beschrijven.
- Op eenvoudige wijze de embryonale en de foetale ontwikkeling bespreken.
- Van een aantal stelsels aangeven uit welke kiembladen ze ontstaan zijn.
- Het verloop van de geboorte beschrijven.
- 43 - De voornaamste middelen voor de regeling van de vruchtbaarheid beschrijven en de voor- en nadelen
aangeven.
- Enkele bio-sociale problemen vanuit wetenschappelijk en ethisch standpunt benaderen, bijvoorbeeld
kunstmatige inseminatie, in-vitro-fertilisatie (reageerbuisbaby's, donormoeders ...), seksueel
overdraagbare aandoeningen (aids ...).
4.2.2
HOE WORDT DE ERFELIJKE AANLEG VAN ORGANISMEN VAN GENERATIE OP
GENERATIE DOORGEGEVEN?
-
Variabiliteit binnen de soort
-
Overervingsmechanismen:
@ mono- en dihybride kruising met dominante en intermediaire overerving,
@ polygenie, pleiotropie en multipele allelen.
@ gekoppelde genen, crossing-over, crossing-over-frequentie.
@ erfelijkheid van het geslacht, geslachtsgebonden erfelijkheid.
DOELSTELLINGEN
- Aan de hand van enkele voorbeelden het verschijnsel van variabiliteit binnen de soort beschrijven en
interpreteren.
- Een inhoud formuleren voor de begrippen fenotype en genotype.
- Uit de beschrijving van proeven van Mendel de wetten van Mendel afleiden.
- De resultaten van mono- en dihybride kruisingen verklaren en symbolisch voorstellen.
- De begrippen homozygoot, heterozygoot, gen, allel, dominante en intermediaire overerving definiëren.
- Uit de beschrijving van experimenten de begrippen polygenie, pleiotropie en multipele allelen afleiden.
- Uit experimenten van Morgan het verschijnsel van gekoppelde genen en overkruising afleiden.
- Aan de hand van de begrippen crossing-over, crossing-over-frequentie het principe van het opstellen van
genenkaarten verklaren.
- Aangeven dat het geslacht erfelijk bepaald is.
- Het begrip geslachtsgebonden erfelijkheid omschrijven.
- Steunend op de erfelijkheidswetten vraagstukken oplossen.
- Met behulp van eenvoudige kansberekening de frequentie van verschillende genotypen berekenen.
- 44 -
Wijzigingen van de erfelijke aanleg: mutaties en mutagene factoren.
-
Moleculaire achtergrond van genen en mutaties: eiwitsynthese.
-
Populatiegenetica.
-
Bio-sociale problemen: bijvoorbeeld eugenetica en genetische manipulatie.
DOELSTELLINGEN
- De begrippen modificatie en mutatie omschrijven en vergelijken.
- Enkele mutagene factoren aangeven en in verband brengen met het leefmilieu.
- Aan de hand van voorbeelden genoom-, chromosoom- en genmutaties illustreren.
- De overdracht van erfelijke informatie door DNA bij de eiwitsynthese omschrijven.
- De basisgegevens van populatiegenetica omschrijven.
- Met een voorbeeld de wet van Hardy en Weinberg illustreren en de voorwaarden van toepassing aangeven.
- Een bio-sociaal probleem in verband met eugenetica en genetische manipulatie wetenschappelijk en ethisch
benaderen.
4.2.3
HOE ZIJN DE VERSCHILLENDE SOORTEN ONTSTAAN EN GEEVOLUEERD?
-
Argumenten voor evolutie.
-
Evolutietheorieën: Lamarckisme, Darwinisme en de moderne evolutietheorie.
-
Evolutie van de mens.
-
Evolutie van organismen.
DOELSTELLINGEN
- Argumenten aangeven die een aanwijzing voor evolutie kunnen zijn.
- De theorieën van de Lamarck en Darwin formuleren, met voorbeelden illustreren en kritisch benaderen.
- Isolatie, mutatie en selectie als factoren die de evolutie beïnvloeden, bespreken.
- De moderne evolutietheorie verwoorden.
- Criteria die toelaten fossiele voormensen in de geologische tijdschaal te plaatsen, hanteren.
- Criteria hanteren ter staving van een evolutieschema van organismen.
- 45 5
ALGEMENE METHODOLOGISCHE WENKEN
Om inzicht te krijgen in de methodologische aanpak van het vak Biologie in het secundair onderwijs en om
de continuïteit in de leerstof van de zes jaren te garanderen, is het aan te raden eerst de leerplannen biologie
van de eerste en tweede graad na te kijken. Daarna begrijpen we beter de eigen methode van de derde graad.
5.1
Het studieobject in de Biologie van het secundair onderwijs
Zoals in de basisschool wordt in de eerste graad de Biologie beperkt tot het bestuderen van planten en dieren
uit de omgeving. Dit is een voorwaarde om te kunnen uitgaan van waarnemingen en experimenten, en
noodzakelijk om verbalisme en krijtbiologie tegen te gaan.
Waar in de basisschool enkele planten en dieren bestudeerd worden, bijvoorbeeld de boterbloem, de kat enz.,
grijpt echter in de eerste graad een eerste veralgemening plaats. Studieobject van het eerste jaar wordt nu de
zaadplant, het zoogdier, het gewerveld dier. In het tweede leerjaar kan het studieobject uitgebreid worden
tot lagere planten en ongewervelde dieren voor zover deze een plaats vinden in de inventarisering van de
omgeving zonder een grondige studie van hun bouw. In de tweede graad zal deze studie uitvoerig aan bod
komen. Zo wordt het studieobject geleidelijk aan algemener om in de derde graad uit te monden in de studie
van levensverschijnselen bij levende organismen en van wetmatigheden binnen de soort en over de soort heen
(cfr. organogram blz. 45).
5.2
Het observatieniveau in de derde graad
Samen met de veralgemening van het studieobject wordt in het secundair onderwijs het observatieniveau
geleidelijk aan verdiept en verfijnd.
In de eerste graad wordt de zaadplant, het gewerveld dier en de mens eerst uitwendig en macroscopisch
bestudeerd en dan inwendig macro- en microscopisch, zodat de leerlingen stapsgewijze de verschillende
(macroscopische) stelsels, waaruit een zoogdier is samengesteld, kunnen onderscheiden. Deze bestaan uit
organen die een gemeenschappelijke functie hebben. Deze organen bestaan op hun beurt uit (microscopische)
weefsels die groeperingen van cellen zijn met gelijke functie en vorm.
- 46 Leerplan Biologie Structuur SO/'89
ASO
Graad
Jaar
1ste lj.
Lestijden
Studieobject
Benaderingswijze
1 Welke planten en dieren leven in een
biotoop?
2 Hoe zijn zaadplanten en gewervelde
dieren gestructureerd?
Hoe zijn ze aangepast aan hun
levenswijze?
3 Hoe voeden gewervelde dieren en
zaadplanten zich?
2
1ste gr.
2de lj.
1 (+ 1)
Zaadplant
Uitwendig en
inwendig
Gewerveld
dier en mens
Macro- en
microscopisch
Eerder kwalitatief
1ste lj.
1
2de lj.
0 of 1
1 of 2
(Welke planten en dieren leven in een
biotoop?)
1 Hoe planten organismen zich voort?
2 Hoe gebeurt de ademhaling en de
uitscheiding bij mens en zoogdier? (Bij
gewervelde dieren en zaadplanten?)
3 Hoe gebeurt het transport bij mens en
zoogdier? (Bij gewervelde dieren en
zaadplanten?)
1 Hoe verkrijgen organismen informatie
over hun omgeving?
2 Hoe reageren organismen op prikkels
uit hun omgeving?
3 Hoe gebeurt coördinatie van reacties
op prikkels?
2de gr.
1ste lj.
LEERINHOUD: Basis
(Uitbreiding)
(1 Hoe worden organismen
geclassificeerd?)
(2 Hoe leven planten en dieren in hun
biotoop?)
Alle organismen
Organisme als
INDIVIDU
Elektronenmicroscopisch
Fysico-chemisch
(1 Waaruit bestaan organismen?)
2 Hoe gebeuren uitwisselingen tussen
organismen en hun milieu: voedingademhaling-excretie?
3 Hoe gebeurt transport in organismen?
(4 Hoe worden opgenomen bestanddelen
in de cellen verwerkt?)
3de gr.
Kwalitatiefkwantitatief
2de lj.
1 of 2
Organismen
binnen de
SOORT
1 Hoe planten organismen zich voort?
2 Hoe wordt de erfelijke aanleg van
organismen van generatie op generatie
doorgegeven?
3 Hoe zijn de verschillende soorten
ontstaan en geëvolueerd?
Organogram van het leerplan Biologie in het algemeen secundair onderwijs.
- 47 In de derde graad wordt de cel opnieuw behandeld, maar de studie wordt verfijnd tot op submicroscopisch
en zelfs moleculair niveau. De waarneming gebeurt met behulp van een driedimensionaal model van de
celorganellen en met behulp van elektronenmicroscopische foto's.
Verder worden de levensverrichtingen zoals voeding en spijsvertering, ademhaling, enz. opnieuw bestudeerd,
maar ook hier verschilt ten dele de benaderingswijze van deze functies. In de eerste en tweede graad werden
ze uiteraard proefondervindelijk, maar slechts kwalitatief bestudeerd, in tegenstelling tot de derde graad
waarin deze functies ook kwantitatief benaderd worden. Zo zal de invloed van de CO2-concentratie, de
lichtintensiteit, de golflengte van het licht ..., op de fotosynthese onderzocht worden. De werking van deze
functies kan verklaard worden tot op fysico-chemisch of moleculair niveau.
6
LEERINHOUDEN - METHODOLOGISCHE WENKEN LEERPLAN
6.1
Eerste leerjaar
HOE KUNNEN ORGANISMEN ZICH ALS INDIVIDUEN IN STAND HOUDEN?
6.1.1
WAARUIT BESTAAN ORGANISMEN?
-
De cel als morfologische basiseenheid
@ leerlingenpracticum microscopie,
@ submicroscopische structuur van een plantaardige en dierlijke cel,
@ betekenis van gespecialiseerde orgaansystemen bij grotere organismen als schakel tussen
individuele cellen en het milieu.
-
Chemische samenstelling van organismen: water, anorganische en organische stoffen.
METHODOLOGISCHE WENKEN
- Via lichtmicroscopisch onderzoek van enkele celtypen door de leerlingen uitgevoerd, herhalen ze de
structuur van de plantaardige en dierlijke cel. Dit microscopisch onderzoek wordt aangevuld met de studie
van elektronenmicroscopische foto's om de fijnere bouw van de cel te ontdekken. Naast beeldmateriaal
uit boeken kan hierbij ook gebruik gemaakt worden van CD-ROM- en CDI-systemen. Deze laten een
interactief gebruik van een beeldenbank (op Compact Disc) toe. Zo komt men tot een vergelijking van
de plantaardige en dierlijke cel. Het is hier zeker niet de bedoeling iedere cel- structuur tot in de fijnste
details te ontrafelen. Het is wel de bedoeling te komen tot een algemeen bouwplan van de cel, dat bij plant
en dier gelijkaardig is. De functie van de celorganellen wordt besproken bij elk fysiologisch proces dat
in de loop van dit leerjaar behandeld wordt. Op het einde van het eerste leerjaar van de derde graad wordt
de cel en haar organellen als fysiologische basiseenheid gezien.
Om tot de noodzaak van gespecialiseerde orgaansystemen bij grotere organismen te komen wordt gewezen
op het feit dat niet alle cellen in rechtstreeks contact staan met het uitwendig milieu. Om dit contact tot
stand te brengen zijn de orgaanstelsels als schakel noodzakelijk.
- Door het bepalen van het gehalte aan droge stof en asgehalte bekomen de leerlingen kwantitatieve gegevens
over watergehalte, gehalte aan koolstofverbindingen en gehalte aan anorganische stoffen in planten en
dieren. Door vergelijking van het watergehalte in bijvoorbeeld bladeren van wintergroene planten, van
loofbomen en van kruiden of bij dieren die in water, op vochtige of op droge plaatsen op het land leven,
kunnen relaties met bijvoorbeeld de levenswijze en het milieu gelegd worden.
Door analyse van de droge stof bepaalt men de meest voorkomende elementen van het dierlijk materiaal.
Door verdere herkenningsreacties worden de voornaamste groepen van koolstofverbindingen
aangetoond. Controleproeven worden uitgevoerd, waarbij positieve en negatieve resultaten
- 48 vergeleken en geïnterpreteerd worden. Deze koolstofverbindingen worden schematisch voorgesteld.
Het is niet de bedoeling dat de leerlingen deze volledige structuurformules kunnen schrijven.
6.1.2
HOE GEBEUREN UITWISSELINGEN TUSSEN ORGANISMEN EN HUN MILIEU?
1
Voeding
-
Voeding bij autotrofe organismen:
@ proces van opname van water en anorganische zouten door de wortelharen: passief en
actief transport; beïnvloedende milieufactoren,
@ synthese van de koolstofverbindingen (o.m. glucose door fotosynthese),
@ begrippen fotoautotroof en chemoautotroof organisme.
METHODOLOGISCHE WENKEN
- Er wordt onderzocht in hoever de bestanddelen die in organismen voorkomen, als dusdanig uit de
omgeving worden getrokken.
Het wordt de leerlingen duidelijk dat voor planten enerzijds, voor dieren en mensen anderzijds, de
uitwisselingen met de omgeving verschillend zijn, wat samenhangt met een verschillende voedingswijze.
Bij de wateropname door de groene plant wordt het accent op het osmoseproces gelegd. Uit een aantal
proeven (kiemplanten, aardappelreepjes, vlies van een ui ... in milieus met verschillende concentratie aan
opgeloste stoffen) zullen de begrippen plasmolyse, deplasmolyse, osmotische zuigspanning ... een inhoud
krijgen. Hierbij aansluitend kan het "verbranden" van planten bij te sterke bemesting, het bestrijden van
(on)kruid tussen stenen door strooien van zout, vermeld worden.
- Via eventueel zelf opgezette waterculturen (bijvoorbeeld met tomaatplant, broedknoppen van Bryophyllum
...) of via literatuurgegevens ontdekken de leerlingen welke elementen voor de plant noodzakelijk zijn.
Een aantal typische gebreksverschijnselen kunnen op dit moment reeds verklaard worden (bijvoorbeeld
tekort aan stikstof). De betekenis van waterculturen in de praktijk kan belicht worden.
- In de eerste graad werd de fotosynthese van planten reeds experimenteel benaderd. Eerst werd proefondervindelijk de functie van de fotosynthese vastgesteld, namelijk dat de groene plant zelf zetmeel vormt
in de bladeren met behulp van licht, bladgroen en koolstofdioxide en dat hierbij ook zuurstof vrijkomt
(water kan niet eenvoudig aangetoond worden).
Nadien werden de structuren (uitwendig en inwendig, macro- en microscopisch) van het blad en hun
aanpassingen aan de functie bestudeerd. Hoe de fotosynthese in de bladgroenkorrel verloopt, dit is de
werking, werd niet behandeld. Dit is nieuw en vergt eveneens een diepgaande studie van de
bladgroenkorrel. Daarom kunnen best de basisexperimenten in versneld tempo hernomen worden. De
nadruk wordt hier gelegd op de beïnvloedende factoren: lichtintensiteit, lichtfrequentie, temperatuur, CO2concentratie. Door middel van interface-metingen kunnen de beïnvloedende factoren op de fotosynthese
onderzocht worden. Goed uitgangsmateriaal onder de vorm van grafieken is dan voor een klasgesprek
beschikbaar. Verder wordt de submicroscopische structuur van de bladgroenkorrel belicht, alsook het tot
stand komen van de fotosynthese met behulp van de verschillende fotosynthetische pigmenten. Het
biochemisch proces wordt uiteindelijk schematisch voorgesteld (licht-donkerreacties)
- Er wordt op gewezen dat niet steeds zonneënergie, maar ook chemische energie belangrijk is voor de
synthese van energierijke verbindingen. Men kan hierbij voorbeelden aanhalen van chemosynthetiserende
bacteriën en hierbij wijzen op het belang van deze bacteriën in de stoffenkringlopen in de natuur.
- 49 -
Voeding bij heterotrofe organismen:
@ betekenis van voeding en vertering bij dieren,
@ werking van de vertering,
@ absorptie en defecatie,
@ voeding bij zwammen,
@ cellulaire voeding en vertering.
METHODOLOGISCHE WENKEN
- Na een korte inleiding over de betekenis van voeding en vertering (cfr. eerste graad) kan een bondig
overzicht gegeven worden van de structuur van het spijsverteringsstelsel bij dieren. Belangrijk hierbij is
het inzicht dat bij de primitieve diergroepen fagocytose en intracellulaire vertering voorkomt en dat de
hoger ontwikkelde dieren aan extracellulaire vertering doen. Daarenboven is er nog intracellulaire
vertering door middel van lysosomen.
- Het accent bij deze leerinhoud ligt op het verterings- en absorptieproces. Proefondervindelijk wordt de
noodzaak van specifieke enzymen en beïnvloedende factoren bij de enzymenwerking nagegaan. Dit kan
gebeuren via complementair groepswerk. Het is niet de bedoeling alle spijsverteringsenzymen en alle
voedingsstoffen waarop die enzymen inwerken, experimenteel te onderzoeken.
Bepaalde
softwareprogramma's laten toe de enzymenwerking te visualiseren en zijn werkingsfactoren te simuleren.
De gegevens kunnen aangevuld worden om tot een schematisch overzicht te komen van de inwerking van
spijsverteringssappen op de voedingsstoffen. Het biochemisch proces van de vertering wordt schematisch
en symbolisch voorgesteld.
- In een overzichtelijk schema wordt de opname van stoffen in het endosoom, de versmelting van het
endosoom met het lysosoom en de vertering in het lysosoom weergegeven.
-
Bio-sociale problemen: voedselproblematiek (bijvoorbeeld gezonde voeding, ondervoeding,
gevaar van nitraten, zware metalen en hormonen in de voeding ...).
METHODOLOGISCHE WENKEN
- Bij de keuze van het actueel onderwerp wordt uiteraard rekening gehouden met de interesse en de
capaciteiten van de leerlingen.
Hierbij wordt gebruik gemaakt van de bestaande documenten in verband met gezondheidsvoorlichting en
-opvoeding (GVO). Voor de problematiek van voedsel op wereldvlak kan gebruik gemaakt worden van
talrijke verslagen en documenten van nationale en internationale organisaties.
2
Ademhaling
-
Gasuitwisseling bij dieren met het milieu.
-
Gasuitwisseling bij planten met het milieu.
-
Celademhaling: afbraak van glucose met vorming van ATP.
-
Bio-sociaal probleem: bijvoorbeeld roken, luchtverontreiniging en longaandoeningen.
- 50 METHODOLOGISCHE WENKEN
- Voor een goed begrip is een korte herhaling van de bouw en de functie van de long (eventueel aan de hand
van een dissectie) en van enkele proeven in verband met de verschillen in samenstelling tussen in- en
uitgeademde lucht noodzakelijk. Aan de oorsprong van de gasuitwisseling ligt het diffusieproces dat ter
hoogte van de longblaasjes geanalyseerd wordt. De structuuraanpassingen aan dit mechanisme worden
benadrukt.
Bij het overzicht van de ademhalingsstructuren van dieren ontdekken de leerlingen de structuur-functiemilieu relaties en de toenemende efficiëntie van de systemen in de loop van de evolutie.
Ook bij planten worden de structuren die gasuitwisseling mogelijk maken, herhaald en deze laatste wordt
door middel van diffusie verklaard.
- Uit de beschrijving van het experiment waarbij een proefdier radioactief glucose werd toegediend, kunnen
de leerlingen vaststellen dat de koolstof van de uitgeademde CO2 uit de voedingsstoffen afkomstig is.
Het ingewikkelde biochemisch proces van de celademhaling wordt geanalyseerd naargelang van de
beginsituatie van de leerlingen.
Eventueel kan de energie ontwikkeld bij de verademing en de vergisting van glucose vergeleken worden.
De betekenis van het respiratorisch quotiënt kan worden toegelicht.
- Rond ademhaling en gisting zijn een hele reeks real-time-metingen uit te voeren. Deze experimenten laten
toe een procesverloop te bespreken en invloedhebbende factoren te onderzoeken.
3
Excretie
-
Betekenis van excretie.
-
Overzicht van de excretieorganen bij dieren.
-
Macro- en microscopische bouw van de nier; werking van de nier.
-
Bio-sociale problemen: nieraandoeningen, bijvoorbeeld nierstenen, uremie, albuminurie enz.
METHODOLOGISCHE WENKEN
- Via een onderwijs-leergesprek wordt de betekenis van excretie en het overzicht van de excretieorganen
bij dieren toegelicht. De meeste aandacht gaat uit naar de nier, waarvan de bouw, functie en werking
worden nagegaan. Ook bij planten kan excretie worden vastgesteld.
- Macroscopisch en microscopisch onderzoek van de nier (eventueel met behulp van een dissectie) leiden
tot een schets van een overlangse doorsnede van een nier en van een nefron.
Tabellen met de nauwkeurige opgave van de samenstelling van het bloed, de voorurine en de urine kunnen
uit de literatuur overgenomen worden en de gegevens kunnen met elkaar vergeleken worden om aldus de
werking van de nier te kunnen bespreken.
De uitbreiding in vergelijking met de eerste graad ligt vooral op het vlak van de werking van de nier waar
fysico-chemische aspecten aan bod kunnen komen en op het vlak van de functie van de nier in de
homeostasis: huishouding van water en anorganische zouten en regulatie van de pH van de
lichaamsvloeistoffen.
Eventueel kan de manier van osmoregulatie bij water- en landdieren nader besproken worden.
- 51 6.1.3
HOE GEBEURT HET TRANSPORT IN ORGANISMEN?
1
Transport bij planten
-
Betekenis van transport.
-
Geleidingsweefsel voor opwaarts en neerwaarts transport.
-
Transportmechanismen.
METHODOLOGISCHE WENKEN
- Het op- en neerwaarts transport bij planten werd experimenteel vastgesteld in de eerste graad. Ter
herhaling volstaat het hier enkele proeven uit te voeren om de betekenis van het transport en de
transportbanen terug te verduidelijken. Deze experimenten zijn met interfacing snel en op
wetenschappelijke wijze te herhalen. Worteldruk kan bijvoorbeeld simultaan op verschillende planten in
verschillende omstandigheden gemeten worden.
- Via waarnemingen op micropreparaten van stengeldoorsneden worden de verschillen in bouw tussen
xyleem en floëem vastgesteld en de structuur-functie relatie wordt nagegaan.
- In het eerste leerjaar van de derde graad ligt het accent vooral op het transportmechanisme. De feiten,
waarmee de theorieën in verband met het verklaren van het opwaartse transport moeten rekening houden,
worden geformuleerd. Er worden hypothesen in verband met mogelijke drijvende krachten opgesteld.
Voor zover mogelijk worden de hypothesen proefondervindelijk getoetst. Ook hier kunnen beeldenbanken
(bijvoorbeeld CD-ROM) voor goed projecteerbaar illustratiemateriaal zorgen.
Het is hier van belang dat leerlingen inzien dat verschillende transportmechanismen noodzakelijk zijn om
de feiten te verklaren. Er kan een verband gelegd worden met het transport door celmembranen.
(Zie cellulaire voeding.)
2
Transport bij dieren
-
Betekenis van transport.
-
Bloedvatenstelsel en bloedcirculatie.
-
Bloed: samenstelling en functies van het bloed.
-
Lymfevatenstelsel.
METHODOLOGISCHE WENKEN
- Uit de reeds verworven kennis zal de noodzaak van transport vrij vlug kunnen aangegeven worden. Er kan
een kort overzicht gegeven worden van de wijze waarop elk levend wezen zijn transportprobleem heeft
opgelost en dat de ontwikkeling van het transportsysteem samenhangt met afmetingen, structuur en
activiteit van de organismen.
- 52 - Voor een goed begrip is een korte herhaling van de bouw van het hart en de structuur-functie relatie
(eventueel uitgaande van een dissectie) aangewezen.
De bloedsomloop wordt schematisch uitgewerkt. Belangrijk is dat de leerlingen bewust zijn van de sterk
vereenvoudigde voorstelling van het hart en de bloedsomloop.
In deze leerinhoud gaat de aandacht vooral naar de hartwerking, stromingsmechanismen, functies van het
bloed en de bloedbestanddelen en naar het lymfevatenstelsel. Het gebruik van de computer laat toe een
elektrocardiogram (ECG) of een fonocardiogram (FCG) te registreren. Van het ECG kan dan een PQRSTdiagram afgeleid en besproken worden.
De fasen bij elke cyclische hartbeweging kunnen afgeleid worden uit een cardiogram. Het effect van die
fasen kan met een korte film worden geïllustreerd. Uit macroscopisch en microscopisch onderzoek van
de bloedvaten kunnen een aantal eigenschappen van het bloedvatenstelsel verzameld worden en in verband
gebracht worden met de functie, bijvoorbeeld het belang van de elasticiteit van de slagaders bij het
veranderen van de stootsgewijze bloedstroom in een gelijkmatige stroming, de geringe stroomsnelheid in
de haarvaten in verband met de uitwisseling van stoffen ...
De functie van het bloed bij de homeostase wordt uitgewerkt in functie van de beginsituatie van de
leerlingen.
3
Bio-sociale problemen: bijvoorbeeld harttransplantatie, afstotingsverschijnselen, bloedgroepen,
hart- en vaatziekten zoals atherosclerose, trombose, hartinfarct, embolie enz.
METHODOLOGISCHE WENKEN
- Bij de keuze van het bio-sociaal probleem wordt uiteraard rekening gehouden met de interesse van de
leerlingen.
Bij de bloedtransfusies wordt duidelijk gemaakt dat rekening moet worden gehouden met de bloedgroepen
en de Rh-factor. Ook aids kan hier ter sprake gebracht worden alhoewel dit het volgend jaar ter sprake
komt bij de voortplanting van de mens.
Voor de uitwerking kan men zich kritisch laten inspireren door bestaande documenten (mappen, boeken,
video's en andere software) in verband met gezondheidsvoorlichting en -opvoeding (GVO), ter beschikking
gesteld door nationale en provinciale organisaties.
6.1.4
HOE WORDEN OPGENOMEN BESTANDDELEN IN DE CELLEN VERDER VERWERKT?
(EINDSYNTHESE)
-
Stofwisseling van de cel: opbouw en afbraak.
-
De cel als fysiologische basiseenheid.
METHODOLOGISCHE WENKEN
- Bij wijze van synthese wordt de samenhang van de functies schematisch weergegeven en de cel als
fysiologische basiseenheid geïdentificeerd. Hierbij wordt een overzicht van de rol van de organellen en
hun aanpassingen aan hun functie gegeven.
- 53 6.2
Tweede leerjaar
HOE KUNNEN ORGANISMEN ZICH ALS SOORTEN IN STAND HOUDEN?
6.2.1
-
HOE PLANTEN ORGANISMEN ZICH VOORT?
Algemeen:
@ celdelingen: mitose en meiose; structuur van DNA en duplicatie,
@ ongeslachtelijke en geslachtelijke voortplanting,.
@ generatiewisseling.
METHODOLOGISCHE WENKEN
- In de eerste graad hebben de leerlingen de voortplanting bij zaadplanten en gewervelde dieren bestudeerd.
In de tweede graad leerden ze "sporen" als verspreidingsmiddel bij niet-zaadplanten kennen. In de derde
graad moeten de leerlingen in een onderwijsleergesprek volgende inleidende inzichten verwerven:
@
er bestaat een geslachtelijke (generatieve) en een ongeslachtelijke (vegetatieve en sporenvorming)
voortplanting bij levende organismen;
@
vegetatieve voortplanting geeft het ontstaan aan nieuwe organismen die dezelfde kenmerken vertonen
als het oorspronkelijke; in geval van generatieve voortplanting verschillen de kenmerken van het
nieuwe individu met die van de ouder-individuen;
@
bij vegetatieve voortplanting ontstaat het nieuwe individu uit één of meer gewone lichaamscellen;
generatieve voortplanting daarentegen onderstelt de versmelting van twee gespecialiseerde cellen:
gameten (zaad- en eicel).
In een aansluitend onderwijsleergesprek groeit de overtuiging dat de ongeslachtelijke voortplanting
bijvoorbeeld bij een ent of stek door vermeerdering van het aantal cellen tot stand komt.
- Door aanvullend microscopisch onderzoek van bijvoorbeeld overlangse doorsneden van worteltoppen (ui,
hyacint, tulp ...) en door het interpreteren van de waarnemingen, krijgen de leerlingen een inzicht in de
uitzonderlijke rol van de celkern bij dit verschijnsel. Door observatie van microdia's worden de typische
fasen van de gewone kern- en celdeling herkend.
Aan de hand van elektronenmicroscopisch materiaal, aangevuld met de resultaten van vele onderzoekers
onder andere Crick en Watson, komen de leerlingen tot de bouw van het DNA-molecule. Het overlangs
splitsen van het DNA-molecule maakt de vorming van twee chromatiden in de geobserveerde profase
mogelijk. Tijdens de rustpauze of interfase herstelt zich de hoeveelheid DNA in beide nieuwe kernen, wat
de "duplicatie" van het DNA-molecule veronderstelt. De mitose bewerkt dus twee cellen met identieke
DNA-structuren in hun kern. Illustratieve software kan helpen het duplicatieproces van het DNA in
stappen te behandelen.
Voor de deling bij de geslachtelijke voortplanting is niet zoveel didactisch materiaal beschikbaar. Met
behulp van microdia's en schetsen kunnen de leerlingen inzien dat de celdeling ter gelegenheid van de
gameetvorming anders verloopt dan bij de mitose. Bij deze observaties komen enkele nieuwe inzichten
tot stand:
@
de chromosomen zijn twee aan twee morfologisch identiek, behalve één paar bij één van de
geslachten;
@
bij de anafase worden de homologe chromosomen als gehele entiteiten uit elkaar getrokken (halvering
of reductie van het aantal chromosomen);
@
na de anafase volgt geen telofase, maar wel een tweede deling die een mitotische deling is.
Door beide delingen te vergelijken en tevens beroep te doen op de chemische bouw van de
chromosomen komen de leerlingen tot het besluit dat de gameten die het resultaat zijn van de
meiose, slechts de helft van de "informatie" bezitten welke vervat is in de volledige DNA-ketens.
- 54 - Uitgaande van vroeger behandelde concrete voorbeelden, wordt in een onderwijsleergesprek vastgesteld
dat bij sommige planten (bijvoorbeeld varens, mossen, eventueel wieren) en dieren (bijvoorbeeld
bladluizen) beide voortplantingswijzen afwisselen en generatiewisseling tot gevolg hebben. Door na te
gaan in welke omstandigheden generatieve voortplanting optreedt bij wieren, wordt de betekenis van deze
voortplanting afgeleid.
-
Voortplanting bij de mens:
@ bouw en structuuraanpassingen van de voortplantingsorganen bij de mens; hormonale
regulatie,
@ bevruchting, zwangerschap en geboorte,
beginselen van embryologie,
@ regelingsfactoren voor voortplanting en vruchtbaarheid.
-
Bio-sociaal probleem: bijvoorbeeld in-vitro-fertilisatie, kunstmatige inseminatie, seksueel
overdraagbare aandoeningen.
METHODOLOGISCHE WENKEN
- Bij de hogere organismen is de geslachtelijke voortplanting de algemene regel. Daar de mens centraal
staat, is het begrijpelijk dat de menselijke voortplanting uitvoerig behandeld wordt. In een korte herhaling
(cf. eerste graad) worden de bouw en de structuuraanpassingen van de voortplantingsorganen bij man en
vrouw behandeld (primaire en secundaire geslachtskenmerken).
- De opvallende periodiciteit in de eicelvorming en de continuïteit in de zaadcelproduktie worden in het licht
van de hormonale regeling van de voortplanting bij beide geslachten behandeld.
- Een geslachtsgemeenschap kan tot bevruchting en zwangerschap leiden.
De voornaamste ontwikkelingsfasen van de bevruchte eicel tot de geboorte worden aan de hand van
schetsen en foto's besproken. Het is aangewezen even dieper in te gaan op de vorming van zaad- en
eicellen en na te gaan door welke delingen deze voortplantingscellen tot stand komen.
- Het is belangrijk voor jonge mensen dat de biologieleraar op vakkundige en verantwoorde wijze de meest
voorkomende middelen tot regeling van de vruchtbaarheid bespreekt en tevens wijst op de betrouwbaarheid
en de voor- en nadelen van deze methoden. Hierbij kan samengewerkt worden met andere leraars en met
centra voor gezondheidsopvoeding en relatievorming.
- Op dezelfde manier kunnen sommige bio-sociale problemen, bijvoorbeeld kunstmatige inseminatie, invitro-fertilisatie, seksueel overdraagbare aandoeningen vanuit een wetenschappelijk en ethisch standpunt
worden benaderd.
- 55 6.2.2
HOE WORDT DE ERFELIJKE AANLEG VAN ORGANISMEN VAN GENERATIE OP
GENERATIE DOORGEGEVEN?
-
Variabiliteit binnen de soort.
-
Overervingsmechanismen:
@ mono- en dihybride kruising met dominante en intermediaire overerving,
@ polygenie, pleiotropie en multipele allelen,
@ gekoppelde genen, crossing-over, crossing-over-frequentie,
@ erfelijkheid van het geslacht, geslachtsgebonden erfelijkheid.
METHODOLOGISCHE WENKEN
- In een onderwijsleergesprek wordt het voorkomen van variabiliteit binnen de soort besproken. Verder
worden uit de proeven van Bonnier en/of uit de dagelijkse praktijk de begrippen fenotype en genotype
afgeleid. Hierbij wordt duidelijk dat het uiteindelijk resultaat van een bepaalde erfelijke constitutie of
genotype, beïnvloed kan worden door uitwendige factoren. Dit uiteindelijk resultaat is het fenotype.
- Om het mechanisme van de overerving te behandelen wordt verslag gegeven van het wetenschappelijk
werk van Mendel. Niet enkel om de historische waarde, maar om de logische opeenvolgende stappen van
het wetenschappelijk onderzoek te doen aanvoelen, worden de experimenten van Mendel beschreven en
hieruit de wetten afgeleid.
Daarna wordt een verklaring van deze resultaten gezocht. Hierbij worden de begrippen gen, dominant en
recessief allel, homozygoot en heterozygoot genotype gesticht.
De latere ontdekking van de chromosomen (1873), de meiose (1885) en de localisatie van de genen (1902)
verduidelijken de geniale intuïtie van Mendel:
@
bij de keuze van zijn proefmateriaal en de erfelijke kenmerken ervan;
@
bij de verklaring door aan te nemen dat het genenpaar splitst bij gameetvorming;
@
bij het bepalen van zijn onderzoeks- en werkmethode: het realiseren van kruisbestuiving bij erwten,
het uitvoeren van controleproeven en het statistisch verwerken van de resultaten.
- De verschijnselen zoals dominante en intermediaire overerving, polygenie, pleiotropie en multipele allelen
... laten toe het inzicht in overervingsmechanismen te verfijnen.
- Er kan gewezen worden op het feit dat Mendel niet al zijn proeven heeft kunnen verklaren. Ook later
onderzoek bood moeilijkheden toen onder andere Morgan bij de fruitvlieg Drosophila ontdekte dat
bepaalde eigenschappen steeds samen overerven. Pas door aan te nemen dat de genen voor die kenmerken
op eenzelfde chromosomenpaar liggen, kon een bevredigende verklaring gegeven worden. Dit leidt tot het
begrip "gekoppelde genen".
- Bij latere experimenten bleek dat uitzonderingen op die koppeling voorkomen. Dit wordt toegeschreven
aan de meiosedeling waarbij stukken van chromatiden van homologe chromosomen uitgewisseld worden.
Het begrip "crossing-over" correspondeert met deze uitwisseling.
Door resultaten van overkruisingen en het berekenen van crossing-over-frequentie is het mogelijk
genenkaarten op te stellen. Belangrijk hierbij is dat de leerlingen het verband vaststellen tussen de
crossing-over-frequentie en de lineaire volgorde van de genen op de chromosomen. Berekeningen van
crossing-over-frequentie en koppelingsgraad komen aan bod.
- Door vergelijking van de theoretische en reële verhoudingen tussen de geslachten in opeenvolgende
generaties, blijkt dat het geslacht erfelijk bepaald wordt.
- 56 Door observatie van chromosomenkaarten van de mens kan eerst via een onderwijsleergesprek vastgesteld
worden dat bij man en vrouw het geslacht overgeërfd wordt door één chromosomenpaar. Bij andere
organismen kan de overerving van het geslacht anders verlopen.
Enkele voorbeelden kunnen gegeven worden. Eventuele afwijkingen van de theoretische verhouding kan
verklaard worden door een verhoogde mortaliteit bij het individu met ongelijk chromosomenpaar door
afwezigheid van dominantie van een gezonde factor ten opzichte van een letale.
Uitgaande van stambomen van families, met betrekking tot ziekten of aandoeningen die vaker voorkomen
bij mannen dan bij vrouwen (geslachtsgebonden kenmerken) leiden de leerlingen af dat het
verantwoordelijke gen voor de aandoening op het differentieel deel van het X-chromosoom ligt.
-
Wijzigingen van de erfelijke aanleg: mutaties en mutagene factoren.
-
Moleculaire achtergrond van genen en mutaties: eiwitsynthese.
-
Populatiegenetica.
-
Bio-sociale problemen: bijvoorbeeld eugenetica en genetische manipulatie.
METHODOLOGISCHE WENKEN
- Aan de hand van concrete voorbeelden wordt het onderscheid gemaakt tussen modificaties (wijzigingen
van het fenotype) en mutaties (wijzigingen van het genotype). Door observatie van chromosomenkaarten
kan van sommige mutaties de oorzaak gevonden worden in een wijziging van het aantal chromosomen
(genoommutaties) of in een morfologische verandering van één of meer chromosomen
(chromosoommutaties).
De aanleiding tot een genoom- of een chromosoommutatie is te zoeken in een gestoorde kerndeling.
Genmutaties worden als wijzigingen in de samenstelling van een DNA-molecule aangezien.
Milieufactoren welke eventueel mutaties of de frequentie van mutaties kunnen opdrijven, worden
besproken met de nodige wetenschappelijke voorzichtigheid. Mutaties kunnen ook met simulatie-software
op een zeer didactische manier worden aangebracht.
- Om te verklaren hoe bij een organisme een bepaald erfelijk kenmerk tot stand komt, wordt de
eiwitsynthese behandeld. Gezien het wetenschappelijk onderzoek rond deze materie nogal complex is, is
het aan te raden om het mechanisme waarmee genen kenmerken doen ontstaan, in een eenvoudig schema
weer te geven. De rol van de gevormde eiwitten als enzymen bij het tot stand komen van het kenmerk
wordt toegelicht.
Computersimulaties kunnen deze complexe materie voor de leerling beter toegankelijk maken.
Stapsgewijze visualisering van een anders zo abstract gegeven kan bij veel leerlingen tot een betere
begripsvorming leiden.
- Om na te gaan hoe genen in gehele populaties worden doorgegeven, en niet alleen bij nakomelingen van
één ouderpaar, wordt inhoud gegeven aan de basisbegrippen van de populatiegenetica zoals genenpool en
genfrequentie. Dit kan onder meer door gebruik te maken van een computersimulatie.
Ook de wet van Hardy en Weinberg met haar voorwaarden wordt besproken. Al naargelang van de
intellectuele vaardigheden van de leerlingen is het mogelijk om hen zelf door middel van eenvoudige
kansberekening de frequentie van verschillende genotypen in een ideale populatie te laten berekenen en
aldus het Hardy-Weinberg evenwicht te laten afleiden. De leerlingen komen aldus tot het inzicht dat in
een ideale situatie van een grote populatie de frequentie van de genen constant is, maar dat in een reële
populatie de Hardy-Weinberg verhouding wel degelijk veranderingen ondergaat (genetische drift). Dit
gebeurt vooral ten gevolge van isolatie van een deelpopulatie, partnerkeuze en letale factoren.
- 57 - In het licht van de populatiegenetica kan nagegaan worden welke de gevolgen zijn van de zogenaamde
vooruitgang van de geneeskunde in verband met een behandeling van ernstige erfelijkheidsziekten zoals
fenylketonurie, suikerziekte, enz. Immers de verantwoordelijke genen in een populatie worden behouden
en hun frequentie stijgt zelfs. De invloed kan nagegaan worden in geval van dominante en recessieve
kenmerken voor heterozygote en homozygote individuen.
Via een onderwijsleergesprek kan de noodzaak aangevoeld worden om het erfelijk materiaal te manipuleren
zodat op deze wijze enkele voorbeelden van genetische manipulatie, vooral in de landbouw, kunnen
worden besproken.
Dit probleem van eugenetica en genetische manipulatie moet behandeld worden vanuit een degelijk
verantwoord wetenschappelijk en een gefundeerd ethisch standpunt. Kinderen "à la carte" kunnen hier
worden besproken.
6.2.3
HOE ZIJN DE VERSCHILLENDE SOORTEN ONTSTAAN EN GEEVOLUEERD?
-
Argumenten voor evolutie.
-
Evolutietheorieën: Lamarckisme, Darwinisme en de moderne evolutietheorie.
-
Evolutie van de mens.
-
Evolutie van organismen.
METHODOLOGISCHE WENKEN
- Steunend op wetenschappelijke gegevens worden via een onderwijsleergesprek argumenten aangehaald die
een geleidelijke evolutie van organismen aanvaardbaar maken. Die argumenten stammen uit de
vergelijkende anatomie, de vergelijkende embryologie, de paleontologie en de biochemie.
De paleontologische argumenten hebben vooral waarde door hun ouderdom. Hierbij is het belangrijk een
beeld op te hangen van de methoden tot ouderdomsbepaling van een fossiel en er tevens de
betrouwbaarheidsgrenzen van te onderlijnen.
- Wat de mechanismen van de evolutie betreft, worden de theorieën van de Lamarck en van Darwin met
elkaar vergeleken. Hierbij mag niet worden vergeten dat beide theorieën ontstonden vóór de
proefnemingen en de publicatie van Mendel.
In een onderwijsleergesprek worden de aanvaarde punten van beide theorieën aangevuld met de inzichten
van de erfelijkheid en van de mutaties.
De moderne evolutietheorie stoelt op de genetische verscheidenheid binnen een populatie, die bewerkt is
door de recombinatie van de genen bij elke nieuwe generatie en door mutaties. Op die verscheidenheid
werken allerlei vormen van isolatie en selectie divergerend in. Ook toevallige gebeurtenissen kunnen de
gen-frequenties in een populatie beïnvloeden en genetische drift veroorzaken. Door het bespreken van
concrete voorbeelden komen de leerlingen tot het besef dat in al deze gevallen de genetische samenstelling
van een populatie wel verandert, dus evolueert. Hierbij mag de natuurlijke selectie als sterkste drijfkracht
van evolutie worden beschouwd. De natuurlijke selectie werkt zowel in de richting van aanpassing aan
het milieu, als in de richting van een groeiende onafhankelijkheid ten opzichte van het milieu. De effecten
van 'natuurlijke selectie' en de beïnvloedende elementen, kunnen met behulp van een computersimulatie
worden gevisualiseerd.
Juist omdat meerdere onderdelen van de biologische wetenschappen bij het verklaren van het mechanisme
van evolutie noodzakelijk zijn, wordt de moderne evolutietheorie ook de "synthetische theorie van
evolutie" genoemd. Zowel de cytologie als de voortplantingsleer, de genetica en populatiegenetica, moeten
aan de studie van de evolutie voorafgaan.
- 58 In dit programmaonderdeel wordt dus de kans geboden om de kennis die aan dit leerstofpunt voorafgaat,
toe te passen en te integreren in het nieuwe geheel. Daarom is de leerstof voor vele leerlingen complex,
maar ze biedt een unieke kans tot synthese en aldus tot het ontwikkelen van belangrijke inzichten in de
Biologie.
- De waarde en de betekenis van het evolutieonderzoek wordt pas duidelijk in de mogelijkheid tot ordening
van de rijke verscheidenheid van organismen tot een systeem. De criteria hiervoor zijn de
lichaamskenmerken en voor de mens daarenboven de ontwikkeling van zijn geestelijke vermogens.
Wat de mens van dieren onderscheidt is het vermogen om door inzicht in causale samenhangen
instrumenten en werktuigen te vervaardigen en ze zinvol te gebruiken. De mens kan dus zijn handelen
baseren op inzicht. Hij kan nadenken over zichzelf en zijn omgeving; hij bezit het zogenaamde reflexief
bewustzijn. Hij kan plannen in tijd en ruimte. Hij kan zijn ervaringen meedelen en neerschrijven. De
mate waarin de mens zijn eigen lot in handen kan nemen, zich onafhankelijk kan opstellen en kan uitstijgen
boven tijd en ruimte, bepaalt zijn niveau van bewustzijn en aldus zijn niveau van evolutie.
Om de fossiele voormensen in de geologische tijdschaal te plaatsen, worden anatomische gegevens en
vooral overblijfselen van zijn menselijk handelen gezocht en als criteria gebruikt. Aan de hand van
fotografische documentatie kan de afstammingsgeschiedenis van de mens gereconstrueerd worden en een
stamboom opgebouwd worden van de primitieve tot de moderne mens of omgekeerd. In het eerste geval
wordt het hominisatieproces en de culturele evolutie van de mens geleidelijk aan opgebouwd uitgaande van
de primitieve primaten. In het tweede geval gaat men uit van een beschrijving van de moderne mens en
onderzoekt men, eventueel in chronologische volgorde van ontdekking, de meest gekende hominiden en
prehominiden. Deze laatste methode is meer puzzlewerk en is voor de leerlingen minder overzichtelijk.
In beide gevallen echter blijft het steeds een voorlopige, verbeterbare filiatie van de mens.
- Om inzicht te verwerven in de evolutie van de organismen in het algemeen, moet men terug gaan naar de
abiotische toestand van de planeet aarde en deze toestand vergelijken met de huidige situatie met haar
enorme variëteit aan organismen. Hieruit wordt het de leerlingen duidelijk dat een moleculaire evolutie
voorafgegaan is aan de biologische. In de moleculaire evolutie komen de bouwstenen van de toekomstige
organismen tot stand. De biologische evolutie leidt van eenvoudige oervormen, waarvan sommige bijna
onveranderd blijven voortbestaan, naar andere meer geëvolueerde vormen met toenemende
organisatiegraad en onafhankelijkheid ten opzichte van het milieu. Om tot dit inzicht te komen wordt
uitgegaan van het gekende classificatiesysteem (cf. tweede leerjaar van de tweede graad), steunend op
overeenkomsten en verschillen in bouwplan en samenstelling (ook op biochemisch niveau). Deze
classificatie wordt vergeleken met de evolutieve stamboom die tot stand komt door het ontstaan en de
bloeiperiode van de voornaamste groepen van organismen te situeren in de opeenvolgende geologische
perioden. Op gelijkaardige wijze werd de stamboom van de fossiele vóórmens en mens opgebouwd.
Enkele evolutieve stambomen van de organismen kunnen worden vergeleken.
Het is duidelijk dat deze leerstof een hoge veralgemeningsgraad bezit. Al naargelang van de intellectuele
capaciteiten van de leerlingen kunnen deze inzichten verdiept worden en door hen zelf ontdekt worden.
Dit hoofdstuk is een ware synthese van de biologiekennis die in de zes jaren secundair onderwijs doorlopen
werd.
7
BIBLIOGRAFIE
7.1
Schoolboeken
- Biologie (deel 5: Levensprocessen; deel 6: Leven in Evolutie). Antwerpen, Standaard Educatieve
Uitgeverij.
- Bioskoop (delen 5 en 6). Kapellen, De Nederlandsche Boekhandel/Pelckmans.
- 59 - De Levende Materie - Algemene Biologie. Kapellen. De Nederlandsche Boekhandel/Pelckmans.
- Macro/Micro in de Biologie (delen 5 en 6). Deurne, Plantijn.
- Planten, Dieren en ook Mensen (delen 5 en 6). Lier, Van In.
7.2
Naslagwerken
Hieronder wordt een beperkte en selectieve lijst gegeven met naslagwerken die algemene maar diepgaande
informatie of didactische uitwerking geven van de leerinhouden Biologie, derde graad. Voor meer
gedetailleerde bibliografie verwijzen we naar de syllabi van de Vliebergh-Sencieleergangen, KULeuven.
- Vliebergh-Sencieleergangen Biologie, KULeuven
1
Spijsvertering en voeding (1978)
2
Transport (1979)
3
Ademhaling (1980)
4
Voortplanting en erfelijkheid (1983)
5
Evolutie (1984)
6
Biotechnologie (1985)
7
Celbiologie (1988)
8
Microbiologie (1989)
9
Excretie (1990)
10 Menselijke erfelijkheid (1991)
Deze syllabi zijn bestelbaar bij: Aggregatie HSO Biologie, Naamsestraat 61, 3000 Leuven.
- CELBIOLOGIE
DE DUVE, C., De Levende Cel (2 delen). Maastricht/Brussel, Natuur en Techniek, 1987.
KESSEL, R.G., Cellen, Weefsels en Organen. Maastricht/Brussel, Natuur en techniek, 1983.
VERSCHUUREN, G.M.N., Grondslagen van de Biologie (deel 1: Cellen; deel 2: Organen; deel 3:
Populaties). Leiden/Antwerpen, HE Stenfert Kroese BV, 1985.
- FYSIOLOGIE
SILBERNAGEL, S., Sesam Atlas van de Fysiologie. Baarn, Bosch en Keuning NV, 1987.
WEIER, T.E. et al., Botany. New York, John Wiley & Sons, Inc., 1982.
- VOORTPLANTING
LANGMAN, J., Inleiding tot de Embryologie. Utrecht/Antwerpen; Bohn, Scheltema en Holkema, 1982.
- GENETICA
SUZANNE, C., Menselijke Genetica. Malle, De Sikkel NV, 1987.
- 60 - EVOLUTIE
PATTERSON, C., Evolutie. Amsterdam/Antwerpen, Kosmos, 1981.
X., De evolutie van de mens. Maastricht/Brussel, Natuur en Techniek, 1981.
- DIDACTISCHE WERKEN
BOSSIER, M. et al., Moderne Dierkunde. Lier, Van In, 1986.
BOSSIER, M. et al., Moderne Plantkunde. Lier, Van In, 1983.
FALKENHAN, H.H., Handboek der praktischen and experimentellen Schulbiologie (5 delen). Köln, Aulis
Verlag.
MACKEAN, D.G., Experimental Work in Biology (7 delen met 'Teacher's Guide'). London, John Murray.
Vertaling: Biologie - Proefondervindelijk. Groningen, Wolters-Noordhoff.
VAN DER PLUYM, J.E. et al., Biothema (6 delen). Zutphen, Thieme.
7.3
Tijdschriften
- Bulletin voor het Onderwijs in de Biologie. NL-Assen, Stichting 'Bulletin'.
- Jaarboek, Vereniging voor het Onderwijs in de Biologie (VOB). Malle, De Sikkel NV
- Natuur en techniek. NL-Maastricht, Centrale Uitgeverij en Adviesbureau BV.
- Probio Revue, Association des Professeurs de Biologie. Louvain-la-Neuve.
- Praxis der Naturwissenschaften - Biologie. Köln, Aulis Verlag.
7.4
Software
_ Dynamic - Environment - projecten: ademhaling, enzymwerking, voeding,..., NVKSO, Guimardstraat 1,
1040 Brussel, 1989.
- Bio-In-Uit, COM, Koningsstraat 138, 1000 Brussel, 1990.
- LABSOFT 2.0, INVENTA, P. Thuysbaertlaan 1, 9160 Lokeren, 1992.
- Mutaties, COM, Koningsstraat 138, 1000 Brussel, 1992.
- Survival of the fittest, VISIRIA. H. De Manpark 4, 3411 ZP Lopik (Nl), 1991.
- Body Works, Software Marketing Corp., 1992.
- Body Works is o.a. te koop bij Het Computerwinkeltje, M. Sabbestraat 39, 2800 Mechelen;
Moerkerksesteenweg 241, 8310 Brugge.