BIOLOGIE DERDE GRAAD ASO (Studierichtingen met component wetenschappen) LEERPLAN SECUNDAIR ONDERWIJS september 2006 LICAP BRUSSEL
BIOLOGIE DERDE GRAAD ASO (STUDIERICHTINGEN MET COMPONENT WETENSCHAPPEN) LEERPLAN SECUNDAIR ONDERWIJS LICAP BRUSSEL september 2006 (vervangt het leerplan D/2004/0279/039 met ingang van september 2006) ISBN 978-90-6858-672-5 Vlaams Verbond van het Katholiek Secundair Onderwijs Guimardstraat 1, 1040 Brussel
Inhoud 1 BEGINSITUATIE...5 2 ALGEMENE DOELSTELLINGEN...6 2.1 Fundamenteel biologische inzichten verwerven...6 2.2 Enkele technieken duidelijk beheersen...6 2.3 Een wetenschappelijke probleemaanpak verwerven, gericht op de levende natuur...7 2.4 Een verantwoorde attitude tegenover de levende natuur verwerven...7 3 ALGEMENE PEDAGOGISCH-DIDACTISCHE WENKEN EN DIDACTISCHE MIDDELEN...8 3.1 De wetenschappelijke methode...8 3.2 Contexten...8 3.3 Suggesties voor de invulling van de vrije ruimte...9 4 LEERINHOUDEN...14 4.1 De cel...14 4.2 Stofwisselingsprocessen en hun regulatie...14 4.3 Voortplanting...15 4.4 Doorgeven van erfelijke informatie van generatie op generatie...16 4.5 Ontstaan en evolutie van soorten...16 5 DOELSTELLINGEN EN METHODISCH-DIDACTISCHE WENKEN...17 5.1 De cel...17 5.2 Stofwisselingsprocessen en hun regulatie...21 5.3 Voortplanting...29 5.4 Doorgeven van erfelijke informatie van generatie op generatie...33 5.5 Ontstaan en evolutie van soorten...37 6 EVALUATIE...39 6.1 Het evaluatiedomein...40 6.2 Kenmerken van goede toetsen...41 7 MINIMALE MATERIËLE VEREISTEN...43 7.1 Didactische infrastructuur...43 7.2 Didactisch materiaal - Uitrusting...43 8 BIBLIOGRAFIE...44 8.1 Schoolboeken...44 8.2 Brochures...44 8.3 Naslagwerken...44 8.4 Verenigingen - Tijdschriften...47 8.5 Uitgaven van Pedagogisch-didactische centra en Navormingscentra...47 8.6 Software...48 9 EINDTERMEN...48 9.1 Gemeenschappelijke eindtermen voor wetenschappen (W)...48 9.2 Vakgebonden eindtermen biologie (B)...50 9.3 Decretale specifieke eindtermen (SET)...52 3de graad aso 3
1 BEGINSITUATIE Biologie in de eerste en tweede graad Leerlingen kunnen na de tweede graad een sterk verschillende achtergrond voor Biologie hebben, door het aantal gevolgde lesuren in de eerste en de tweede graad. Eerste graad Maximum Minimum 1ste leerjaar 2 2 2de leerjaar 1+1 1 Tweede graad Maximum Minimum Maximum Minimum 1ste leerjaar 2 1 2 1 2de leerjaar 2 1 2 1 Totaal 8 6 7 5 In de eerste graad vertrekt de leerling van observaties in een biotoop. Daarna verwerft hij een eerste inzicht in de bouw van zowel de zaadplant als van het zoogdier (met inbegrip van de mens) op macro - en microscopisch niveau. 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 zoogdieren en de mens en wordt ook de vegetatieve voortplanting bij planten niet behandeld. Gelijkenissen en verschillen van deze functies tussen zaadplanten en gewervelde dieren komen dan niet aan bod. In het geval van één lesuur Biologie wordt in het tweede leerjaar 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 de tweede en derde graad. In de tweede graad zijn er voor Biologie twee mogelijkheden: ofwel één lesuur per week in de basisvorming van de studierichtingen Latijn, Grieks, Latijn - Grieks, Humane wetenschappen, Economie; ofwel twee lesuren per week in het fundamenteel gedeelte in de studierichting Wetenschappen. 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 belangrijke 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. 3de graad aso 5
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 door de mens gemakkelijk verstoord kan worden. Na de eerste en de tweede graad kan, naargelang van de gevolgde lesuren biologie, een onderscheid gemaakt worden tussen: leerlingen met een achtergrond van 5 lesuren (2-1 en 1-1): buiten het feit dat de leerinhouden minder grondig behandeld werden, hebben leerlingen ook minder ervaring met practica en met onderzoeksvaardigheden; leerlingen met een achtergrond van 6 lesuren biologie (2-1+1 en 1-1) hebben het maximumprogramma van de eerste graad afgewerkt, maar missen ook ervaring in practica en onderzoeksvaardigheden. leerlingen met een achtergrond van 7 lesuren (2-1 en 2-2) biologie zijn voldoende voorbereid op het leerplan van de wetenschappelijke richting in de derde graad. leerlingen met een achtergrond van 8 lesuren biologie (2-1+1 en 2-2) zijn het best voorbereid op het leerplan biologie van de wetenschappelijke richting in de derde graad. 2 ALGEMENE DOELSTELLINGEN De algemene doelstellingen biologie omvatten uiteraard cognitieve, psycho-motorische en dynamisch-affectieve componenten. Deze doelstellingen dienen gerealiseerd te zijn aan het eind van de lessen wetenschappen, deel biologie, in het tweede leerjaar van de derde graad. Naargelang van het aantal graaduren (3 of 4) kunnen andere accenten gelegd worden en kan de verdieping grondiger zijn. 2.1 Fundamenteel biologische inzichten verwerven 1 De eenheid van de levende wezens vaststellen in hun complexiteit van vormen. (Deze eenheid gaat terug op chemische 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.) 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 van de genen. 4 Argumenten formuleren voor de evolutietheorie. 5 In de evolutie een toename in organisatiegraad bij soorten herkennen, die volgens onze huidige opvatting over evolutie, uit elkaar zijn ontstaan. In dit verband ook 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 Enkele technieken duidelijk beheersen 1 Observatietechnieken: microscoop gebruiken, waarbij de waarnemingen kunnen vastgelegd worden in schetsen. 6 3de graad aso
2 Eenvoudige preparaten maken. 3 Analysetechnieken aanwenden. 4 Proefapparatuur opstellen; volgen en controleren van het proefverloop. 5 Meettechnieken toepassen voor lengte, oppervlakte, volume, massa, temperatuur, lichtintensiteit, tijd, ph. 6 Biologische data in tabellen en grafieken vastleggen; dergelijke tabellen en grafieken interpreteren. 7 De pc als werkinstrument en databron didactisch verantwoord gebruiken. 2.3 Een wetenschappelijke probleemaanpak verwerven, gericht op de levende natuur 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 formuleren die geconfronteerd worden met het uitgangspunt of met het hoofdprobleem, waarbij verbanden worden gelegd. Dit impliceert enerzijds een aantal onderzoeksvaardigheden en duidt anderzijds op de attitude: een gegeven probleem wetenschappelijk benaderen. 2.4 Een verantwoorde attitude tegenover de levende natuur verwerven 1 Aandacht en eerbied opbrengen voor de levende wezens: planten, dieren en vooral de mens. 2 Verantwoordelijkheid nemen voor eigen leven en voor het voortbestaan van de soort (hygiëne, erfelijkheid, eugenetica). 3 Individuele en collectieve milieuverantwoordelijkheid verwerven en interesse opbrengen voor het gevoerde en het te voeren milieubeleid. 4 Een verantwoord standpunt kiezen t.o.v. genetische manipulatie en andere vormen van biotechnologie. 5 Vanuit de biologie doordringen in problemen met sociale dimensie zoals bv.: voedselproblemen, alcoholisme, druggebruik, luchtverontreiniging, biotechnologie... 3de graad aso 7
3 ALGEMENE PEDAGOGISCH-DIDACTISCHE WENKEN EN DIDAC- TISCHE MIDDELEN 3.1 De wetenschappelijke methode In de derde graad staan algemene biologische inzichten centraal. Er moet zoveel mogelijk uitgegaan worden van directe observatie of waarneming van levend of gefixeerd materiaal, eerst op microscopisch niveau om dan geleidelijk de studie op elektronenmicroscopisch niveau en soms tot op moleculair niveau voort te zetten. Na dit onderzoek van levend of gefixeerd materiaal kan verder stapsgewijze geabstraheerd worden door gebruik te maken van een driedimensionaal model, een dia, een plaat of een schets. Het zelfstandig tekenen kan voor de leerling een hulp zijn in het voorstellen van structuren. Eén duidelijke figuur kan soms meer zeggen dan duizend woorden. Door gebruik te maken van aangepast didactisch materiaal zullen de lessen veel boeiender worden en zal de motivatie van de leerlingen aangescherpt worden. De leerinhouden van biologie zijn gebaseerd op het gebruik van levend materiaal, preparaten, driedimensionale modellen, structuren..., dingen die een handboek nooit kan bieden. Ten slotte kan als laatste fase van abstractie de opgedane kennis verbaal geformuleerd worden. De leraar benoemt de geziene structuren en de onderdelen, en formuleert samen met de leerlingen de relevante kenmerken en functies. Het zal niet altijd mogelijk zijn om deze stapsgewijze methode te volgen. Toch menen we dat deze geleidelijke overgang van concreet naar abstract, van macroscopisch naar microscopisch en submicroscopisch, garant staat voor het vormen van inzicht in structuur en functie van de levende materie. De directe waarneming en het zelfontdekkend leren zijn de basis van de methode. Dit betekent dat de studie van elke leerinhoud vertrekt van concreet materiaal. Onder de rubriek vaardigheden (2.3) werd reeds uiteengezet dat van de leerlingen verwacht wordt dat ze zich de natuurwetenschappelijke methode eigen maken. Logischerwijze zal de leraar deze methode hanteren bij de uitwerking van de leerstof. Functies worden dan ook afgeleid door experimenten in de klas, gedachte-experimenten of weergave van het onderzoek dat door wetenschappers gebeurde. 3.2 Contexten Contexten, vertrekkende vanuit de actualiteit of de leefwereld van de leerlingen, kunnen een aanknopingspunt vormen om de leerplandoelstellingen te realiseren. Ook vanuit de context van een biosociaal thema kunnen leerplandoelstellingen uitgewerkt worden. Bij de uitwerking van het leerplan kunnen enkele van de volgende contexten geïntegreerd worden: De levende cel De cel als bouwsteen Informatieoverdracht binnen de cel Voortplanting en vruchtbaarheid Voortplanting bij de mens Regeling van de vruchtbaarheid Seksualiteit en vruchtbaarheid 8 3de graad aso
Mens en erfelijkheid Overdracht van erfelijke kenmerken Genetische diagnostiek Mens en evolutie Evolutieleer Evolutie en biodiversiteit Ontstaan van de mens Actuele ontwikkelingen Biotechnologie Voortplantingstechnieken Evolutieleer Biologie en samenleving Historische en conceptuele ontwikkeling Genese en acceptatie van theorieën en begrippen Wisselwerking biologie, techniek en leefomstandigheden Neveneffecten van biologische toepassingen Sociale en ecologische gevolgen van biologische toepassingen Invloed van economische en ecologische belangen Biologie en filosofie Biologie en cultuur Ethische dimensie van biologie 3.3 Suggesties voor de invulling van de vrije ruimte 3.3.1 Inleiding De lessentabellen voor de derde graad aso laten de scholen, afhankelijk van de studierichting, één tot vier uren ruimte. Dit is de Vrije ruimte. Een school/scholengemeenschap bepaalt autonoom hoe zij de lessentabel aanvult tot 32 uren. De Vrije ruimte biedt een extra stimulans om als schoolteam verder werk te maken van onderwijsvernieuwing en om de lopende experimenten en projecten in het reguliere lestijdenpakket een plaats te geven. Het VVKSO suggereert, behalve invulling met vakken, zelfstandig leren/seminaries, overgang naar hoger onderwijs, vakoverschrijdende thema s, projecten en ook clustering van vakken. Hieronder vind je een aantal voorbeelden van clustering. Het zijn suggesties met telkens vermelding van de betrokken vakken. Een bundeling van alle thema s vind je terug in de Inspiratiemap Werken in de Vrije ruimte. Hierin wordt ook aandacht besteed aan methodieken, inhouden, evaluatievormen en aan de praktische consequenties voor de schoolorganisatie (infrastructuur, uurrooster). 3.3.2 Thema 1: Wetenschappelijke literatuur, ook in Moderne vreemde talen 1 Betrokken disciplines Aardrijkskunde, Biologie, Chemie, Fysica, Nederlands, Frans, Engels, Duits, Klassieke talen, Geschiedenis, Plastische opvoeding, Gedragswetenschappen 3de graad aso 9
2 Beschrijving Bedoeling is wetenschappelijke teksten met natuurwetenschappelijke diepgang te lezen, te bespreken, te bediscussiëren of te verwerken aan de hand van opdrachten. De leraar talen begeleidt de leerlingen bij de analyse van de taalaspecten, opbouw en structuureigenschappen, woordbetekenissen en een eventuele vertaling vanuit of naar een Moderne vreemde taal. De leraar wetenschappen helpt bij de hertaling, geeft toelichting en speurt mee naar natuurwetenschappelijke verduidelijkingen, uitdieping en illustraties in de brede betekenis van het woord. Bij een gevarieerde keuze van de teksten kan men komen tot een mooie synthese van de Natuurwetenschappen. Teksten worden gekozen in overleg tussen de betrokken leraren en de leerlingen. Door leerlingen aangebrachte onderwerpen kennen ongetwijfeld een verzekerde interesse. Allerlei teksten uit natuurwetenschappelijke tijdschriften, kranten en folders, van het internet en kaderend rond inhouden van de natuurwetenschappen komen in aanmerking. De inhoud kan ook geëvalueerd worden naar exactheid en worden getoetst aan de inhoud van andere teksten, eventueel experimenteel worden uitgetest. Leerlingen kunnen rond een thema naar keuze individueel of in groepjes een zelfstudie verrichten, een presentatie voorbereiden en brengen als spreekoefening. Onderwerpen die aan bod kunnen komen: Natuurwetenschappelijke actualiteit Milieuproblemen en de oplossing ervan geboden door de natuurwetenschappen Nieuwe technologieën Nieuwe materialen, hun eigenschappen en gebruik Ethische aspecten van de natuurwetenschappen Geschiedenis van de natuurwetenschappen Natuurwetenschappen en geschiedenis of hoe wetenschappelijke kennis en geschiedenis elkaar beïnvloeden (zie ook Geschiedenis, thema 1) Maatschappelijke impact van natuurwetenschappelijke ontdekkingen Wetenschapsfilosofie Natuurwetenschappen en gezondheid Natuurwetenschappen en fotografie Natuurwetenschappen en sport Natuurwetenschappen en kunst (zie ook Plastische opvoeding thema 1 en thema 5) Natuurwetenschappen misdaad en misdaadopheldering Natuurwetenschappen in de Oudheid (zie ook Klassieke talen thema 3) Astronomie en kosmografie Biografie van natuurwetenschappers (zie ook Duits thema 2) Belangrijke vrouwen in de natuurwetenschappen 3 Werkvormen Klassikale literatuur of zelfstudiepakket, beantwoorden van opdrachten in verband met de tekstinhoud, eventueel de tekst vertalen, herschrijven naar een breder publiek, een standpunt formuleren, een presentatie voorbereiden (zie ook Plastische opvoeding thema 1), een spreekbeurt brengen,. 4 Bronnen Allerlei tijdschriften zoals MENS, EOS, Natuurwetenschap & Techniek, Kosmos, National Geographic, Scientific American, Dossiers pour la Science, Découverte, Science & Vie, Tekstboeken omtrent Natuurwetenschappen in Moderne Vreemde Talen. 10 3de graad aso
Natuurwetenschappen en ethiek: tegenspraak of samenspraak? Dossiers voor de klaspraktijk VVKSO Uitgaven van De Wetenschappelijke Bibliotheek. Natuurwetenschap & Techniek Uitgaven van De Wetenschappelijke Biografie. Natuurwetenschap & Techniek Uitgaven van Fedichem (www.fedichem.be) zoals: Biotechnologie Jij en chemie Chemie verhoogt de sportieve prestaties Geen duurzame ontwikkeling zonder chemie Extracten uit werken van Max Wildiers, Etienne Vermeersch, Paul Schotsmans,. Extracten uit Lessen voor de eenentwintigste eeuw, Universitaire Pers Leuven en Davidsfonds Toneelstuk Copenhagen Michael Frayn Tekstmateriaal geplukt van het internet 3.3.3 Thema 2: Een educatief reservaat aanleggen en onderhouden 1 Betrokken disciplines Biologie, Chemie, Aardrijkskunde, Moderne vreemde talen, Economie 2 Beschrijving Het aanleggen van een educatief reservaat gebeurt volgens een stappenplan: a b c d e f g h i opzoeken van informatie over de aanleg locatie in de schooltuin - opname van het terrein bepalen van bodemkenmerken determineren van bodemorganismen ontwerp van het reservaat kostprijsberekening aanleg van het reservaat opvolgen van de evolutie in organismen en milieuomstandigheden opstellen van verslagen en grafieken 3 Werkvormen a b persoonlijk werk: literatuurstudie/ ICT gebruik voor opzoeken, verslagen groepswerk en klassengesprek: opmeten terrein lokaliseren op kaart intekenen op kaart bepalen van vorm, dieptes, zonaties opstellen van begroting 3de graad aso 11
aanvragen voor prijsofferte uitvoeren van bodemwerken ( uitspitten, aanbrengen folie, keuze bodemmateriaal) eventueel) beplanting c veldwerktechnieken: bodemonderzoek: korrelgrootte, samenstelling van de bodem, permeabiliteit, humusgehalte, ph d laboratoriumtechnieken: 4 Bronnen microscopie determinatie van organismen uit water en uit bodem (bekomen met een Berlesetrechter) chemische analyse van water (hardheid, ph, ionenconcentraties...) Werkgroep veldbiologie., Bio Buiten, veldbiologische technieken, uitgeverij De Nederlansche Boekhandel, 1982 Koning Boudewijnstichting, De open ruimte in Vlaanderen, uitgeverij Den Gulden Engel, 1987 Informatie kan bekomen worden bij WWF-Belgium, E. Jacqmainlaan 90, B-1000 Brussel. (Werkdossier van het project Educatieve reservaten ) (email: http://www.wwf.be/ ) Realisaties door scholen op hun website op het internet (zoeken onder educatief reservaat ) 3.3.4 Thema 3: Fysica en het menselijk lichaam - De bloedsomloop en het hart 1 Betrokken disciplines Biologie, Fysica 2 Beschrijving De cellen van ons lichaam vormen de basis van alle activiteit. Om goed te functioneren moeten zij het voedsel, dat wij eten, om kunnen zetten in energie. Voor deze omzetting is zuurstofgas nodig, die via de longen het lichaam binnenkomt. Verder moet de cel de bijproducten van de energieproductie, zoals CO2, water en warmte af kunnen voeren. Het lichaam beschikt over vele biljoenen cellen. Het is dan ook niet verwonderlijk dat het transportsysteem dat deze cellen van voedingsstoffen voorziet, een wijdvertakt systeem is: de bloedsomloop. Bloed vormt ongeveer 7% van de lichaamsmassa, dat wil zeggen 4,5 liter bij een persoon van gemiddelde massa. Voor het vervoer van het bloed door het lichaam zorgen het bloedvatenstelsel met het hart: het cardiovasculaire systeem. Het vervoer van het bloed door het lichaam is van zo groot belang dat het hart bij de ontwikkeling van een embryo het eerste orgaan is dat ontwikkeld wordt. Acht weken na de bevruchting heeft de foetus al een pompend hartje! De werking van het hart verandert snel na de geboorte, wanneer er overgeschakeld moet worden op ademhaling via de longen. De bespreking van de bloedsomloop ligt op het grensgebied van de fysica en de biologie. Het onderwerp biedt een groot aantal mogelijkheden tot het toepassen van fysische wetten en principes op biologisch terrein en geeft veel mogelijkheden voor contextrijk fysicaonderwijs. Zo kan de reactie van het hart bij het dichtslibben van een ader worden behandeld. Natuurkundige verschijnselen zoals elektriciteit en magnetisme zijn al sinds vele eeuwen onderwerp van onderzoek. 12 3de graad aso
Dat deze verschijnselen ook in het menselijk lichaam een rol spelen is nog maar een betrekkelijke nieuwe ontdekking. Luigi Galvani deed in 1780 de eerste stap op dit gebied van de neurofysiologie met het onderzoek naar elektrische verschijnselen bij kikkers. Hij ontdekte dat het mogelijk was via stroomstoten een spier in een kikker te laten samentrekken. Daarna hebben vele onderzoekers aangetoond dat de complete controle en sturing van zenuwen, spieren en organen in het lichaam via elektrische pulsen gebeurt. Van de reactie van spieren op elektrische prikkels wordt gebruik gemaakt bij het onderzoek naar de werking of de elektrische activiteit van het hart met behulp van het elektrocardiogram. De studie van bloedsomloop en hart tonen aan dat er met de biologisch werking van het menselijk lichaam veel fysische aspecten gepaard gaan. 3 Werkvormen Zelfstandig, experimenteel en theoretisch werk eventueel met behulp van ICT, doceren, klassengesprek, didactisch groepswerk, klassendiscussie, oplossen probleemopdrachten. 4 Bronnen Medical Physics, John R. Cameron, James G. Skofronick, Wiley ISBN 094483278 Scoop, Hubert Biezeveld, Louis Mathot, Wolters-Noordhoff, ISBN 90 01 07634 3 3.3.5 Bijkomende suggesties Zelfstandig werk voor leerlingen Uitwerken van een scriptie (met ICT-opdrachten) rond een thema dat aansluit bij: * Actualiteit * Een biosociaal thema (GGO s; gezondheid; derde wereld; ) * Milieuproblematiek (ozon; energie; verontreiniging van bodem, lucht, water ) * Belangrijke wetenschappers of personen Uitvoeren van (vakoverschrijdende) practica in het labo Oplossen van oefeningen, vraagstukken Opzoeken van (aanvullende) informatie rond leerinhouden of als voorbereiding op een thema Uitwerken van een eigen (kleinschalig) onderzoek Groepswerk Uitwerken van een vakoverschrijdend project * Op initiatief van de school (verkeer, ethiek, schoolreservaat, groene school ) * In het kader van deelname aan een wedstrijd Vak of vakthema met vakoverschrijdende inhoud Wetenschappelijke literatuur Aanvullend uur voor een vak uit de lessentabel Aanvullende, vakoverschrijdende thema s (zie uitgewerkt voorbeelden) Geschiedenis van de wetenschappen Ethiek in de wetenschappen Toegepaste wetenschappen in de dagdagelijkse praktijk (chemie, hygiëne, apparatuur ) Excursies 3de graad aso 13
4 LEERINHOUDEN Opmerkingen: In de derde graad zijn minimum 9 lesuren practicum verplicht voor leerlingen met 3 lesuren biologie (2-1 of 1-2) per graad. Voor leerlingen met 4 lesuren biologie (2-2) in de derde graad zijn 12 lesuren practica verplicht. De practica worden naar eigen inzicht georganiseerd en evenredig verspreid over de leerinhouden van het eerste en het tweede leerjaar. Suggesties voor practica staan vermeld onder punt 5 Doelstellingen en Methodischdidactische wenken. Leerinhouden, gevolgd door (U) staan in uitbreiding en behoren tot de verplichte leerstof van de leerlingen die 4 lesuren biologie krijgen in de derde graad. Thema s, gevolgd door (K) zijn keuzeonderwerpen. 4.1 De cel 4.1.1 Functionele morfologie van de cel Practicum: lichtmicroscopische bouw van cellen Submicroscopische structuren in cellen Functies van celorganellen Onderscheid tussen plantaardige en dierlijke cellen Onderscheid tussen eukaryote en prokaryote cellen (U) 4.1.2 Stofuitwisseling tussen cellen en hun milieu Passief transport Actief transport 4.2 Stofwisselingsprocessen en hun regulatie 4.2.1 Materie en energie 4.2.1.1 Chemische samenstelling van organismen 4.2.1.2 Autotrofie Fotosynthese Chemosynthese (U) 4.2.1.3 Heterotrofie Bouw, functie en werking van enzymen 14 3de graad aso
Vertering van sachariden, lipiden en proteïnen in het spijsverteringskanaal Absorptie van voedingsstoffen 4.2.1.4 Ademhaling en gisting Celademhaling: vorming van ATP door mitochondriën Aanpassingen van gasuitwisselingsstructuren aan hun functie (U) Alcoholische gisting en melkzuurgisting 4.2.2 Homeostase 4.2.2.1 Homeostatische functie van bloed en lymfe Begrip homeostase Homeostatische functies van het bloed Homeostatische functies van de lymfe 4.2.2.2 Afweer tegen lichaamsvreemde stoffen (immuniteit) Binnendringen van antigenen en de gevolgen Niet-specifieke en specifieke afweer 4.2.2.3 Keuzethema (1 keuzethema van de 3, aangeduid met K, wordt uitgewerkt; zie 5.2.2.3) 4.2.3 Biosociaal thema 4.3 Voortplanting 4.3.1 Basisbegrippen en inzichten Celdelingen: mitose, meiose; structuur en duplicatie van DNA Ongeslachtelijke en geslachtelijke voortplanting Generatiewisseling (U) 4.3.2 Voortplanting bij de mens Bouw en structuuraanpassingen van de voortplantingsorganen bij de mens Hormonale regulatie Bevruchting, zwangerschap, geboorte Beginselen van embryologie Regelingsfactoren voor voortplanting en vruchtbaarheid 3de graad aso 15
4.4 Doorgeven van erfelijke informatie van generatie op generatie 4.4.1 Overervingsmechanismen Genen gelegen op verschillende chromosomenparen mono- en dihybride kruising met dominant/recessieve en codominante overerving vormen van polygenie en mutipele allelen Genen gelegen op eenzelfde chromosomenpaar gekoppelde genen en overkruising Overerving van het geslacht en geslachtsgebonden erfelijkheid Populatiegenetica (U) 4.4.2 Moleculaire genetica Eiwitsynthese Genexpressie 4.4.3 Modificaties en mutaties Modificaties Mutaties : soorten, mutagene factoren 4.4.4 Biotechnologie 4.4.5 Biosociaal thema (U) 4.5 Ontstaan en evolutie van soorten Argumenten voor evolutie Evolutietheorieën: Lamarckisme, Darwinisme en de moderne evolutietheorie Evolutie van de mens Evolutie van organismen (U) 16 3de graad aso
5 DOELSTELLINGEN EN METHODISCH-DIDACTISCHE WENKEN Opmerkingen: In de derde graad zijn minimum 9 lesuren practicum verplicht voor leerlingen met 3 lesuren biologie (2-1 of 1-2) per graad. Voor leerlingen met 4 lesuren biologie (2-2) in de derde graad zijn 12 lesuren practica verplicht. De practica worden naar eigen inzicht georganiseerd en evenredig verspreid over de leerinhouden van het eerste en het tweede leerjaar. Leerinhouden, gevolgd door (U) staan in uitbreiding en behoren tot de verplichte leerstof van de leerlingen die 4 lesuren biologie krijgen in de derde graad. Leerinhouden, gevolgd door (K) zijn keuzeonderwerpen. Leerplandoelstellingen is men verplicht te verwezenlijken, methodisch-didactische wenken echter is men niet verplicht te realiseren. Deze laatsten worden aangeboden als ondersteuning. Ook suggesties voor practica worden als methodisch-didactische wenk vermeld. De eindtermen, die door het realiseren van een doelstelling bereikt worden, zijn aangeduid door een lettercombinatie, gevolgd door een cijfer. Indien een * voor een cijfer staat, slaat de eindterm op een attitude. W verwijst naar een gemeenschappelijke eindterm voor wetenschappen; B verwijst naar een vakgebonden eindterm biologie; SET verwijst naar een decretale specifieke eindterm. 5.1 De cel 5.1.1 Functionele morfologie van de cel Practicum: lichtmicroscopische bouw van cellen Submicroscopische structuren in cellen Functies van celorganellen Onderscheid tussen plantaardige en dierlijke cellen Onderscheid tussen eukaryote en prokaryote cellen (U) 5.1.2 Stofuitwisseling tussen cellen en hun milieu Passief transport Actief transport 3de graad aso 17
LEERPLANDOELSTELLINGEN 1 Door microscopisch onderzoek van plantencellen en dierlijke cellen de afmetingen schatten van cellen en observeerbare structuren; die structuren ordenen, schematisch voorstellen, benoemen en verschillen weergeven. (W2, W3, W4, W7, W8, W10, W11, W12, W*24, W*25, W*27, W*28, W*31) (B4, B5, B7, B9-partim) (SET1-partim, SET2, SET3, SET4, SET5, SET30, SET31) 2 Op elektronenmicroscopische foto s en schema s van plantencellen en dierlijke cellen submicroscopisch waarneembare celstructuren aanduiden, benoemen, de functies verwoorden en verschillen tussen beide cellen weergeven. (W2, W3, W12, W*25) (B5, B7, B9) (SET1-partim, SET2, SET3, SET4, SET5, SET11, SET29, SET31) METHODISCH-DIDACTISCHE WENKEN In een practicum kunnen leerlingen verschillende celtypes (of soorten cellen) met hun structuren observeren. Door observatie van ui -, waterpest -, en mondepitheelcellen kunnen de leerlingen de verschillen afleiden tussen plantaardige en dierlijke cellen. Tevens kunnen ze vaststellen dat de cel als morfologische basisstructuur fungeert. Een eenvoudige schets van een dierlijke, een plantaardige en een protistencel volstaat. Suggesties voor een practicum vind je na deze reeks doelstellingen onder: Practicum: Lichtmicroscopische bouw van cellen. Op het internet kan gezocht worden naar elektronenmicroscopische foto s. Hieraan kan een ICT-opdracht gekoppeld worden. Het is belangrijk dat leerlingen inzien dat cellen driedimensionaal zijn en dat ze inzicht krijgen in de functies van celorganellen en hun coherentie, waardoor een cel autonoom haar levensfuncties kan vervullen. Waar mogelijk, kan verwezen worden naar eigenschappen van organellen die ook op macroniveau waarneembaar zijn, zoals bv. kleur van chromo- en chloroplasten, smaakstoffen in vacuolen Indien de gelegenheid zich voordoet is het interessant een bezoek te brengen aan een wetenschappelijk instituut dat beschikt over een elektronenmicroscoop. Suggesties voor een practicum vind je na deze reeks doelstellingen onder: Practicum: Submicroscopische structuur van cellen. 3 Door vergelijking van elektronenmicroscopische foto s van prokaryote en eukaryote cellen verschillen in celstructuren vaststellen en samenvatten. (U) (W2, W3, W12) (B9-partim) (SET1-partim, SET3, SET4, SET5, SET29) 4 Op elektronenmicroscopische foto s vaststellen dat de meeste celorganellen door membranen begrensd zijn en de bouw van een eenheidsmembraan schematisch weergeven. (W2, W3, W12) (B4, B5, B9-partim, B10-partim) (SET1, SET2, SET3, SET4, SET5) Elektronenmicroscopische foto s, aangevuld met schematische voorstellingen en een driedimensionaal model, geven duidelijkheid over de verschillen. Deze figuren kunnen bv. ook op het internet gevonden worden. Suggesties voor een practicum vind je na deze reeks doelstellingen onder: Practicum: Submicroscopische structuur van cellen. Het is niet de bedoeling diep in te gaan op de biochemische structuur van membranen. Het is voldoende dat de leerlingen beseffen dat de moleculen aan één zijde hydrofiel en aan de andere zijde hydrofoob zijn om de eigenschappen van eenheidsmembranen uit te leggen en dat zij dit aantonen aan de hand van een schema. 18 3de graad aso
Hier kan de structuur van vetten en eiwitten reeds behandeld worden. Suggesties voor een practicum vind je na deze reeks doelstellingen onder: Practicum: Submicroscopische structuur van cellen. 5 Passief en actief transport van stoffen doorheen een (cel -)membraan omschrijven, factoren die dit transport beïnvloeden verklaren en van elk type voorbeelden bij organismen geven. (W4, W5, W7, W8, W9, W11, W *28, W*29-partim, W*30) (B4, B5) (SET13, SET31) Door een onderwijsleergesprek kan met leerlingen gezocht worden naar factoren (grootte van de moleculen, lading, concentratie) die de doorgang van stoffen doorheen een membraan beïnvloeden. Hier kan verwezen worden naar de lessen chemie. De fysische processen diffusie en osmose kunnen worden opgefrist. Voorbeelden ervan bij organismen worden behandeld. Als voorbeeld van actief transport kan resorptie van glucose in de nierkanaaltjes, de Na + -K + -pomp in zenuwcellen of resorptie van sommige voedingsstoffen doorheen de darmwand besproken worden. Er kan verwezen worden naar de bouw van een membraan, waardoor de rol van sommige eiwitten (carriers, kanaaleiwitten) in het membraan duidelijk wordt. Hieraan kan een ICT -opdracht gekoppeld worden. Suggesties voor een practicum vind je na deze reeks doelstellingen onder: Practicum: Diffusie en osmose. 6 Aan de hand van voorbeelden een inhoud formuleren voor de begrippen endo- en exocytose. (W4, W11) (B4) (SET1, SET3, SET4, SET5, SET6, SET11) Vertrekkend van een waarneming op levende cellen (amoebe, pantoffeldiertje...), op video, op internet, op een microscopische foto en/of op een schets kunnen de begrippen endocytose (fagocytose, pinocytose) en exocytose aangebracht worden. Het belang van het Golgi-apparaat voor exocytose wordt besproken. Practicum: Lichtmicroscopische bouw van cellen In een eerste microscopisch practicum is het wenselijk dat de bouw van een microscoop kort wordt herhaald en dat er aandacht besteed wordt aan het nauwkeurig instellen van een microscoop. Er kan bijvoorbeeld best eerst een geleide oefening gegeven worden op het gebruik van diafragma en condensor om een optimaal beeld te bekomen. Uit het practicum kunnen leerlingen volgende inzichten afleiden: planten en dieren zijn cellulair opgebouwd; cellen hebben een zelfde bouwpatroon, maar kunnen onderling verschillen; cellen van planten en dieren verschillen duidelijk van elkaar. Verschillende microscopisch waarneembare celorganellen worden geobserveerd, benoemd en kunnen in een overzichtstabel genoteerd worden. 3de graad aso 19
In de onderstaande tabel zijn enkele mogelijkheden van microscopie van cellen opgenomen, die het mogelijk maken verschillende celorganellen duidelijk te laten observeren. Cel Celwand Cytoplasmastroming Cytoplasma Chloroplast Chromoplast Vacuole Kern Zetmeel Kristal Rokvlies rode ui x x x Vruchtvlees sneeuwbes x x x Schroefwier x x x x Kurk x Aardappel x x Vruchtvlees tomaat x x Verdroogd buitenste rokvlies ui x X x X Mosblad x x x x x x x Eendenkroos Waterpestblad Meeldraadharen van ééndagsbloem x x Aangezien dierlijke cellen over het algemeen kleiner zijn dan plantaardige cellen is directe observatie op levende cellen niet eenvoudig. Cellen van het mondepitheel (binnenzijde van de wang) kunnen als voorbeeld genomen worden. In andere gevallen is het aangewezen gebruik te maken van vaste preparaten. Geschikte preparaten hiertoe zijn een doorsnede door niermerg, speekselklieren, talgklier... Afmetingen van cellen kunnen bij benadering bepaald worden door gebruik te maken van een micrometeroculair, micrometerdekglaasjes of tabellen met de diameter van het microscopisch veld bij verschillende oculair- en objectiefvergrotingen. Practicum: Submicroscopische structuur van cellen Aan de hand van E.M.-foto s van celdelen wordt nagegaan hoe verschillende celorganellen opgebouwd zijn. Door metingen op de figuren kunnen, door rekening te houden met de gegeven (kwadratische) vergroting, de afmetingen van organellen (en hun delen) bij benadering bepaald worden. Volgende organellen kunnen bestudeerd worden: kern, mitochondriën, chloroplasten, lysosomen, vacuolen, ruw en glad endoplasmatisch reticulum en ribosomen. 20 3de graad aso
Foto s en informatie van celorganellen kunnen opgezocht en bestudeerd worden op het internet, op cd-rom of in boeken. Practicum: Diffusie en osmose Diffusie Het fysisch verschijnsel diffusie kan onder andere met kaliumpermanganaat, methyleenblauw... in water en met een open parfumfles in lucht verduidelijkt worden. Je kan ook een filtreerpapier, doordrenkt met een fenolftaleïneoplossing, boven op een bekerglas met enkele ml NH 4 OH leggen. Een hogere temperatuur stimuleert het diffusieproces. Plasmolyse, deplasmolyse, osmose Als smaakmaker om plasmolyse en deplasmolyse aan te tonen, worden twee eieren waarvan de schaal door azijnzuur werd verwijderd, in gedistilleerd water respectievelijk in een sterke zoutoplossing gebracht. Plasmolyse en deplasmolyse van plantencellen kunnen vrij goed microscopisch geobserveerd worden door een rokvlies van een rode ui, de opperhuid van een kroonblad van een tuinpelargonium of meeldraadharen van de ééndagsbloem (Tradescantia) in een hypertone en daarna in een hypotone oplossing te brengen. Door aardappelreepjes in milieus met verschillende concentraties te brengen kan men de processen plasmolyse en deplasmolyse kwantitatief benaderen. Plasmolyse en deplasmolyse kunnen verklaard worden met het fysisch verschijnsel osmose. Een celbegrenzing kan gesimuleerd worden door een dialysehuls (semi-permeabel vlies); de vacuole met celsap kan bv. nagebootst worden door een glucoseoplossing in de dialysehuls te brengen en in een beker of maatcilinder in gedistilleerd water te hangen. De turgor van de cel neemt toe en men kan besluiten dat wateropname door de 'cel' door osmose gebeurt. Aansluitend hierbij kan het verbranden van planten bij te sterke bemesting, het doden van slakken met zout, het barsten van rode bloedlichaampjes in gedistilleerd water... vermeld worden. De osmotische waarde van celoplossing en celomgeving regelt de zin van het watertransport. 5.2 Stofwisselingsprocessen en hun regulatie 5.2.1 Materie en energie 5.2.1.1 Chemische samenstelling van organismen LEERPLANDOELSTELLINGEN 7 Plantaardig en dierlijk materiaal experimenteel onderzoeken op aanwezigheid van organische en anorganische bestanddelen. (U) (W11, W12, W*25) (SET4, SET5, SET30, SET31) METHODISCH-DIDACTISCHE WENKEN Naast herkenningsreacties kunnen ook controleproeven uitgevoerd worden. Positieve en negatieve resultaten worden vergeleken en geïnterpreteerd. Ook cijfergegevens uit de literatuur maken interessante aanvullingen mogelijk. Suggesties voor een practicum vind je na deze reeks doelstellingen onder: Practicum: Chemische samenstelling van organismen. 3de graad aso 21
8 De bouw van sachariden, lipiden, eiwitten, mineralen en water schematisch weergeven en hun belang voor de celstructuur en het celmetabolisme aan de hand van een voorbeeld toelichten. (B10) Het is niet de bedoeling om de chemische structuur van verschillende sachariden, lipiden, eiwitten in detail in structuurformules weer te geven. Een eenvoudige voorstelling met symbolen volstaat. Practicum: Chemische samenstelling van organismen (voedsel) Kwantitatieve bepalingen Bepaling van: watergehalte (droogstoof); droge stof; asgehalte (moffeloven, uitgloeien in porseleinen schaal). Kwalitatieve bepalingen Aantonen van: sachariden: glucose (Clinistix), zetmeel en glycogeen (KI.I 2 ); eiwitten (biureettest, ninhydrinetest, xanthoproteïnetest, Albustix); vetten (vlekproef, Sudan III in ethanol); ionen (elementen) door asanalyse. 5.2.1.2 Autotrofie Fotosynthese Chemosynthese (U) LEERPLANDOELSTELLINGEN 9 Het energetisch en chemisch gebeuren van de fotosynthese schematisch weergeven. (B5, B10-partim) (SET6) 10 Macroscopische, microscopische en submicroscopische structuren als aanpassingen aan de fotosynthese duiden. (U) (W8) (B4, B9, B10-partim) (SET1-partim, SET3, SET5) METHODISCH-DIDACTISCHE WENKEN Het biochemisch proces van de fotosynthese (licht- en donkerreacties) wordt in een eenvoudig schema voorgesteld en in verband gebracht met de respectievelijke locatie binnen de bladgroenkorrel. Factoren die de fotosynthese beïnvloeden kunnen besproken worden. Door observatie van planten kan door de leerlingen zelf achterhaald worden hoe planten aan verschillende milieuomstandigheden (droogte, temperatuurverschillen, belichtingssterke...) aangepast zijn. Er kan gewezen worden op oppervlakte/volumeverhouding van het blad, de ligging van de huidmondjes, de kleur van het blad, transport... Het inzicht dat de fosfolipidenmembranen in een bladgroenkorrel een grote oppervlakte-uitbreiding betekenen voor de reacties van de fotosynthese volstaat. Het kan ook interessant zijn om in een practicum via tweefasen scheiding aan te tonen dat bladgroen vetoplosbare eigenschappen heeft, in tegenstelling met de anthocyanen, die wateroplosbaar zijn en zich normaal in de waterige oplossing van een vacuole bevinden. 22 3de graad aso
Het kan ook boeiend zijn om in dit verband de leerlingen zelf enkele scheidingsmethoden van bladpigmenten te laten uitvoeren om het principe van deze scheidingsmethoden te duiden. Suggesties voor een practicum vind je na deze reeks doelstellingen onder: Practicum: Fotosynthese. 11 Een inhoud geven aan de begrippen foto- en chemo-autotrofe organismen en deze begrippen met een voorbeeld illustreren. (U) (SET3, SET6) Er kan op gewezen worden dat niet steeds zonneenergie, maar ook chemische energie belangrijk kan zijn voor de synthese van energierijke verbindingen. Men kan hierbij voorbeelden aanhalen van chemosynthetiserende bacteriën en wijzen op het belang van deze bacteriën in de stoffenkringloop in de natuur. 12 Met een voorbeeld aantonen dat chemosynthese een vorm is van autotrofie. (U) Practicum: Fotosynthese Pigmenten: Microscopie: extractie van pigmenten uit een blad scheiding van pigmenten in vetoplosbare en wateroplosbare componenten chromatografie van fotosynthesepigmenten bepalen van absorptiespectrum van bladgroen met spectrometer microscopie van (soorten) bladgroenkorrels en (soorten) huidmondjes Fotosyntheseproces: basisexperimenten: aantonen van opbouw van zetmeel in een blad, opname van CO 2, productie van O 2 factoren die het fotosyntheseproces beïnvloeden: lichtintensiteit, lichtfrequentie 5.2.1.3 Heterotrofie Bouw, functie en werking van enzymen Vertering van sachariden, lipiden en proteïnen in het spijsverteringskanaal Absorptie van voedingsstoffen 3de graad aso 23
LEERPLANDOELSTELLINGEN 13 Experimenteel vaststellen dat enzymen reacties katalyseren, dat hun werking beïnvloed wordt door o.a. temperatuur en ph en die invloeden grafisch voorstellen. (W2, W3, W4, W5, W6, W7, W8, W11, W12, W*23, W*25, W*29, W*30, W*31) (B4) (SET29, SET30, SET31) METHODISCH-DIDACTISCHE WENKEN Uit eenvoudige proeven kunnen leerlingen afleiden dat enzymen de omzetting van stoffen beïnvloeden. De werking van enzymen als biokatalysatoren kan vergeleken worden met de werking van katalysatoren uit de anorganische chemie (bv. MnO 2 ). Deze doelstelling kan in een practicum verwezenlijkt worden. Ook met de computer kan de invloed van diverse factoren op een enzymatische reactie gesimuleerd worden en zelfs met real-time-metingen onderzocht worden. Suggesties voor een practicum vind je na deze reeks doelstellingen onder: Practicum: Enzymen. 14 Experimenteel vaststellen dat enzymen uit eiwitten bestaan, dat hun specifieke werking hiermee verband houdt en de enzymwerking schematisch voorstellen. (W4, W7, W11, W12, W*23, W*25, W*28, W*30, W*31) (B4, B10-partim) (SET7, SET29, SET30, SET31) Er kan experimenteel worden vastgesteld dat elk enzym slechts één specifieke reactie katalyseert (sleutel-slot principe). Omdat enzymatische reacties dynamische processen zijn, kan hierbij gebruik gemaakt worden van modellen of van ICT-animaties. Een voorbeeld van de functie van vitaminen als coënzymen kan aangebracht worden. Deze doelstelling kan in een practicum verwezenlijkt worden. Suggesties voor een practicum vind je na deze reeks doelstellingen onder: Practicum: Enzymen. 15 Een eenvoudig schematisch overzicht geven van de afbraak van voedselbestanddelen bij de mens. (B10-partim) 16 Een overzicht van de absorptie van voedingsstoffen geven en hun belang voor de celopbouw en/of de celstofwisseling met een voorbeeld toelichten. (B10) (SET1) In het schema kan worden vermeld: de plaats waar de afbraak van sachariden, eiwitten en lipiden in het spijsverteringskanaal bij de mens gebeurt, de naam van de enzymen die erop inwerken, het orgaan dat deze enzymen aanmaakt, de eindproducten van de vertering. Er kan een link gelegd worden met de lysosomale vertering. De plaats en het mechanisme van de absorptie van voedingsstoffen bij de mens wordt schematisch voorgesteld. Voor elke voedingsstof kan met een voorbeeld geïllustreerd worden waar ze in de celstructuur en/of in het celmetabolisme belangrijk is. Practicum: Enzymen Enzymen bevatten eiwitten (bv. biureettest) 24 3de graad aso
Denatureren van enzymen (bv. door koken, ph, ) Specificiteit van enzymen (bv. werking van amylase, pepsine) Invloed van de temperatuur op enzymwerking (bv. amylase op zetmeel bij verschillende temperaturen) Invloed van de ph op de enzymwerking (bv. werking van pepsine en pancreatine in zuur, basisch en neutraal midden) Real-time-metingen met pc 5.2.1.4 Ademhaling en gisting Celademhaling: vorming van ATP door mitochondriën Aanpassingen van gasuitwisselingsstructuren aan hun functie (U) Alcoholische gisting en melkzuurgisting LEERPLANDOELSTELLINGEN 17 Aangeven dat organismen opgenomen voedingsstoffen omzetten en er energie uit vrijmaken. (B10-partim) (SET6) 18 Het proces van de celademhaling in de cel lokaliseren en dit biochemisch proces schematisch weergeven. (W11) (SET6) 19 Aanpassingen van gasuitwisselingsstructuren aan hun functie vergelijken bij organismen uit verschillende milieus. (U) (SET5) 20 Het proces van de alcoholische gisting experimenteel onderzoeken en beschrijven. (B4) (SET6, SET30, SET31) METHODISCH-DIDACTISCHE WENKEN Uit de beschrijving van het experiment, waarbij een proefdier radioactief gemerkt glucose wordt toegediend, kunnen de leerlingen afleiden dat de uitgeademde CO 2 uit de voedingsstoffen afkomstig is. Het biochemisch proces van de celademhaling wordt gesitueerd in de eukaryote cel en in een eenvoudig schema voorgesteld. Het diffusieproces ter hoogte van de longblaasjes kan aan de hand van schetsen worden weergegeven en besproken. Enkele structuuraanpassingen aan dit mechanisme worden benadrukt. Ook huidmondjes, sponsparenchym, kieuwen, tracheeën, boeklongen en vogellongen kunnen als aanpassingen besproken worden. Suggesties voor een practicum vind je na deze reeks doelstellingen onder: Practicum: Ademhaling en gisting. Aan de hand van een proef kunnen gisten en gisting worden besproken. Er kan een micropreparaat van een gistsuspensie worden bekeken. Gas- en alcoholproductie en het vrijkomen van warmte in een anaëroob milieu kunnen worden aangetoond. De melkzuurgisting kan als voorbeeld van een anaëroob proces bij de mens worden vermeld en vergeleken met de alcoholische gisting. Eventueel kan de energie die ontwikkeld wordt bij de aërobe en anaërobe afbraak van glucose vergeleken worden. Suggesties voor een practicum vind je na deze reeks doelstellingen onder: Practicum: Ademhaling en gisting. 3de graad aso 25
Practicum: Ademhaling en gisting Ademhaling Bepalen van het ademhalingsquotiënt en het zuurstofverbruik van een ademhaling Microscopie van longen en andere gasuitwisselingsstructuren. Gisting Kleuren van bakkersgist (kleuring met lugol, kongorood, ) Knopvorming van bakkersgist Alcoholische gisting 5.2.2 Homeostase 5.2.2.1 Homeostatische functie van bloed en lymfe Begrip homeostase Homeostatische functies van het bloed Homeostatische functies van de lymfe LEERPLANDOELSTELLINGEN 21 Een inhoud formuleren voor het begrip homeostase. (W9) (SET13) 22 Een overzicht geven van de homeostatische functies van het bloed en één van die functies bespreken. (B2, B4, B5) (SET5, SET13) METHODISCH-DIDACTISCHE WENKEN Aan de hand van eenvoudige voorbeelden kan tijdens een brainstorming het begrip homeostase ruim toegelicht worden. Eigen lichaamservaringen kunnen een startpunt zijn. Voorbeelden van dergelijke homeostatische verschijnselen zijn: zweten en rillen (thermoregulatie), dorst en urineren (vochtregulatie), honger (voedingsregulatie), hijgen (koolstofdioxideregulatie) Homeostase kan ook in functie van evolutie verklaard worden. Meercellige organismen werden steeds complexer. Er is een specialisatie van cellen, weefsels en organen. Gespecialiseerde cellen zijn afhankelijk van elkaar, waardoor er coördinatie nodig is die leidt tot een stabiel intern milieu. Er ontstaan sterk ontwikkelde homeostatische mechanismen. Om deze doelstelling te bereiken is een korte opfrissing en aanvulling van een aantal leerinhouden van de eerste graad nodig: de samenstelling van het bloed, de bouw en de pompwerking van het hart en de bloedsomloop. Hierbij kan behandeld worden: het constant houden van het inwendig milieu door o.a. de bloedstolling, door de regeling van de ph, de temperatuur, het zuurstofgehalte, de bloedsuikerspiegel, het calciumgehalte, het ijzergehalte, de hormonenbalans en de bloeddruk. Er kan verwezen worden naar factoren uit levenswijze en milieu die invloed hebben op de samenstelling van het bloed en op het belang ervan voor de gezondheid. 26 3de graad aso
Suggesties voor een practicum vind je na deze reeks doelstellingen onder: Practicum: Bloed. 23 De bouw en de functies van het lymfatische systeem verwoorden. (B5) (SET5) In dit onderdeel kunnen volgende onderwerpen aan bod komen: samenstelling van lymfe, lymfeknopen en lymfestroming. De leerlingen krijgen inzicht in de rol van het lymfatisch systeem als drainagemechanisme voor de weefsels. Een link kan gelegd worden naar de rol ervan in het afweersysteem. Er kan op gewezen worden dat ook kankercellen zich kunnen verspreiden via de lymfebanen. Practicum: Bloed Opmerking: Omwille van besmettingsgevaar mag het afnemen van bloedstalen bij personen wettelijk slechts gebeuren door een bevoegd persoon (arts, verpleger). Daarom kan in de klas beter gebruik gemaakt worden van bloedstalen van slachtdieren of van bloedstalen die via een laboratorium (of persoonlijke arts) bekomen kunnen worden. Indien men, omwille van de interesse van de leerlingen, toch overgaat tot het maken van een persoonlijk bloeduitstrijkje, moeten de nodige veiligheidsmaatregelen genomen worden: prikken met voor iedereen een afzonderlijke ontsmette stilet, die daarna onmiddellijk in een ontsmettingsvloeistof verzameld wordt. Het gebruikte materiaal moet conform. de milieuwetgeving afgevoerd worden. Maken van een bloeduitstrijkje Bepalen van de hematocrietwaarde van bloed Observeren van bloedstolling onder microscoop, bekijken van fibrinedraden uit een bloedklonter Invloed van O 2 en CO 2 op de kleur van het bloed Aantonen van eiwitten, glucose, ionen in serum; bepalen van de ph Meten van de hartslag en de bloeddruk 5.2.2.2 Afweer tegen lichaamsvreemde stoffen (immuniteit) Binnendringen van antigenen en de gevolgen Niet-specifieke en specifieke afweer LEERPLANDOELSTELLINGEN 24 Aan de hand van een voorbeeld verwoorden op welke wijze lichaamsvreemde stoffen (antigeen) het lichaam kunnen binnendringen en de mogelijke gevolgen ervan aangeven. (B1, B*8) METHODISCH-DIDACTISCHE WENKEN Als vorm van zelfstandig werk kan informatie verzameld worden over enkele infectieziekten (ziekteverwekker, wijze van besmetting, incubatieperiode, infectie, preventie, behandeling), allergieën, Hier kan aandacht besteed worden aan gezondheid en hygiëne. 3de graad aso 27