CELLEN VERTELLEN Docentenhandleiding TYPERING MODULE Ontwikkeld voor Havo 4 Leerstofgebied celbouw, celorganellen en osmose Omvang 12 lessen van 65 minuten plus een toets Didactische typering In de eerste context, het CSI laboratorium, wordt gewerkt met microscopen om de verschillen tussen plantaardige en dierlijke cellen te bestuderen. Als praktische toets wordt de maaginhoud van een binnengebracht lijk onderzocht op de aanwezigheid van plantaardige cellen. Vervolgens komen in de tweede context, de leerlingen aan de hand van een fragment uit de film Lorenzo s oil, in aanraking met een stofwisselingsziekte. Vanuit een ziekenhuisteam wordt met de expertmethode een set met opdrachten gemaakt. De opdrachten zijn gericht op de verschillende organisatieniveaus in de biologie, celbouw en membraantransport. Het geheel wordt afgesloten met een toets, die in het teken staat van de geschiedenis van de microscoop. Docentenhandleiding CELLEN VERTELLEN 1
Dit lesmateriaal is ontwikkeld door docenten van de Schoter Scholengemeenschap te Haarlem. Auteurs: Teun Baarspul en Linda Visser. Disclaimer In het kader van de vernieuwing van het vak Biologie zijn door docenten van de volgende scholen met behulp van subsidie van het Ministerie van Onderwijs, Cultuur en Wetenschap en in samenwerking met de Commissie Vernieuwing Biologie Onderwijs (CVBO), modules ontwikkeld. 1. Candea college 2. CSG Dingstede 3. Schoter Scholengemeenschap 4. Havo Notre dame des Anges 5. Cartesius Lyceum 6. Jac. P. Thijsse College 7. Segbroek College Het auteursrecht op de modules berust bij het Ministerie van Onderwijs, Cultuur en Wetenschap. OCW is derhalve de rechthebbende zoals bedoeld in de hieronder vermelde creative commons licentie. SLO (nationaal expertise centrum leerplanontwikkeling) heeft toestemming verkregen van OCW om de modules onder de hierna vermelde creative commons licentie te publiceren. SLO is niet verantwoordelijk voor de totstandkoming, inhoud en didactiek van de modules en om die reden aanvaardt SLO geen enkele aansprakelijkheid voor onjuistheden en/of onvolledigheden in de modules en/of enige schade, voortkomend uit (het gebruik van) deze modules. Bij de ontwikkeling van de modules is wellicht gebruik gemaakt van materiaal van derden. SLO aanvaardt geen enkele aansprakelijkheid voor eventuele inbreuk die op rechten van derden is gemaakt. Mochten er personen of instanties zijn die rechten menen te kunnen doen gelden op tekstgedeeltes, illustraties, enz. van een module, dan worden zij verzocht zich in verbinding te stellen met OCW. Voor deze module geldt de Creative Commons Licentie: Naamsvermelding-NietCommercieel- GeenAfgeleideWerken 3.0 Nederland (http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/nl/). Deze licentie houdt in dat een gebruiker het werk mag kopiëren, verspreiden en doorgeven mits de gebruiker de naam van de rechthebbende vermeldt, de gebruiker het werk niet voor commerciële doeleinden gebruikt en de gebruiker het werk niet bewerkt. Een gebruiker die het werk wil bewerken en/of verspreiden in bewerkte vorm al dan niet voor commerciële doeleinden dient zich in verbinding te stellen met OCW. Docentenhandleiding CELLEN VERTELLEN 2 2011 Ministerie van Onderwijs, Cultuur en Wetenschap
INHOUD Pagina 1. Korte omschrijving van de lessenserie en de gebruikte contexten 3 2. Plaats in examenprogramma 4 3. Eindtermen 5 4. Benodigde voorkennis en vaardigheden 5 5. Overzicht leerlingmateriaal 5 6. Lesoverzicht 6 7. Rol van het boek 6 8. Bronnen van materiaal 6 9. Uitgebreide omschrijving van de lessen met didactische aanwijzingen 7 10. Toetsing 9 1. Korte omschrijving van de lessenserie en de gebruikte contexten In de eerste context (beroepscontext), het CSI laboratorium, wordt gewerkt met microscopen om de verschillen tussen plantaardige en dierlijke cellen te bestuderen. Door het gebruiken van verschillende kleuringen worden de verschillende celonderdelen duidelijker. Ook komt het begrip osmose aan bod. Als praktische toets wordt de maaginhoud van een fictief lijk onderzocht op de aanwezigheid van plantaardige cellen. In de tweede context (leefwereld) komen de leerlingen aan de hand van een fragment uit de film Lorenzo s oil, in aanraking met een stofwisselingsziekte. Vanuit een ziekenhuisteam wordt met de expertmethode een set met opdrachten gemaakt, die de leerling meer inzicht geven over de rol van cellen en celorganellen in een organisme. De opdrachten zijn gericht op de verschillende organisatieniveaus in de biologie, celbouw en membraantransport. Het geheel wordt afgesloten met een toets, die in het teken staat van de geschiedenis van de microscoop. Deze wordt verpakt als researchopdracht bij het geschiedenisprogramma Andere Tijden van de NPS. NB. Cellen vertellen is de havo-versie van de vwo-module Cellen in Bedrijf Docentenhandleiding CELLEN VERTELLEN 3 2011 Ministerie van Onderwijs, Cultuur en Wetenschap
ORGANISATIENIVEAU 2. Plaats in examenprogramma De belangrijkste concepten zijn GEEL gearceerd, de concepten die er ook bij betrokken worden zijn GRIJS gearceerd. De concepten die alleen voor vwo gelden zijn van een (v) voorzien. SYSTEEMEIGENSCHAP Molecuul Biologische eenheid Zelfregulatie Zelforganisatie Interactie Reproductie Evolutie DNA Eiwitsynthese Genexpressie Genregulatie factoren DNA-replicatie Mutatie Recombinatie Variatie Cel Cel Homeostase Transport Assimilatie Dissimilatie Celdifferentiatie Celcommunicatie (v) factoren (v) Celcyclus Ontstaan van het leven (v) Orgaan (-systeem) Orgaan Ademhaling Vertering Uitscheiding Transport Organisme Prokaryoot Eukaryoot Virus Homeostase Fotosynthese Ademhaling Vertering Uitscheiding Transport Afweer Beweging Hormonale regulatie Neurale regulatie Waarneming Levenscyclus Gedrag factoren Voortplanting Erfelijke eigenschap Populatie Populatie Gedrag factoren Variatie Selectie Soortvorming Ecosysteem Ecosysteem Energiestroom Kringloop Dynamiek Evenwicht Dynamiek Evenwicht Voedselrelatie factoren System Aarde Systeem Aarde Energiestroom (v) Kringloop Dynamiek (v) Evenwicht (v) Dynamiek (v) Evenwicht (v) Biodiversiteit Ontstaan van het leven (v) Docentenhandleiding CELLEN VERTELLEN 4 2011 Ministerie van Onderwijs, Cultuur en Wetenschap
3. Eindtermen Vaardigheden A1.1 Informatievaardigheden Informatie opzoeken A1.2 Communiceren Presentatievaardigheden A1.3 Reflecteren op leren doorschakelen naar volgende module A2.3 Modelvorming beeldvorming werking van de cel in illustraties A2.4 Natuurwetenschappelijk instrumentarium werken met de microscoop gebruik juiste terminologie in presentaties A3.2 Vorm-functie denken relatie leggen tussen vorm van de celonderdelen en hun functie Vakinhoudelijke eindtermen B.2 Stofwisseling van de cel met behulp van de concepten homeostase, transport, assimilatie en dissimilatie in contexten op het gebied van energie, gezondheid en voeding verklaren op welke wijze de stofwisseling van cellen van prokaryoten en eukaryoten verloopt D.2 Cellulaire interactie (vwo) met behulp van de concepten celcommunicatie en interactie met (a-) biotische factoren in contexten op het gebied van gezondheid de wijze waarop cellulaire interactie verloopt benoemen 4. Benodigde voorkennis en vaardigheden Verondersteld als voorkennis: Basiskennis over organisme, orgaanstelsel, orgaan, cel, DNA, zenuwstelsel, levensverschijnselen Vaardigheden verondersteld te beheersen: Lezen, schrijven, luisteren, kijken, basiskennis microscopie uit de basisvorming. 5. Overzicht leerlingmateriaal Het leerlingmateriaal staat in twee documenten, een leerlingenhandleiding en antwoordbladen bij de microscopiepractica. De leerlingenhandleiding kan uiteraard ook in delen aan de leerlingen verstrekt worden. Het materiaal is opgebouwd uit de volgende delen. Leerlingenhandleiding Leerdoelen Context 1: Forensisch laboratorium Schakelles 1 De leerdoelen van de module worden genoemd en er is een tabel met begrippen die de leerlingen zelf moeten aanvullen met informatie uit hun biologieboek, BINAS, BioData en/of www.bioplek.org Regels voor practicum en tekenen, oefenopdrachten en een zelfstandige opdracht Een lijst met begrippen die door de leerlingen zowel in structuren en processen als in organisatieniveau moeten worden ingedeeld Context 2: Lorenzo s Oil: het specialistenteam Schakelles 2 Een aanvulling op schakelles 1 CSI Antwoordbladen De opdrachten, vragenbladen voor elk specialisme en de vragen van de ouders van Lorenzo Docentenhandleiding CELLEN VERTELLEN 5 2011 Ministerie van Onderwijs, Cultuur en Wetenschap
6. Lesoverzicht Les nr Context en doelen les Activiteiten in de les Materialen 1-4 Context: Laboratoriumassistent bij CSI- Schoter De leerlingen oefenen diverse praktische vaardigheden m.b.t. microscopie Doel: trainen van vaardigheden m.b.t. practica celbiologie 5 Context: CSI-Schoter Doel: toetsen van vaardigheden m.b.t. practica celbiologie 6 Schakelles Doel: de- en recontextualiseren van kennis over cellen en celprocessen 7 Context: Lorenzo s oil (leefwereldcontext) Leerlingen voeren zelfstandig een microscopiepracticum uit naar aanleiding van een fictieve moord. In de begrippenlijst aangeven wat een proces (diffusie, osmose) en wat een structuur (celmembraan, ATP) is Aangeven welke concepten terug zullen komen>> wat kan je zien onder de microscoop? vormen ziekenhuisgroepen, informatie verzamelen Microscopen Practicummaterialen (zie benodigdheden) CSI Antwoordbladen Microscopen Practicummaterialen (zie bijlagen) Antwoordformulier CSI-toets begrippenlijst (met hokjes!) DVD Lorenzo s Oil eventueel: naambordjes Doel: oriëntatie op het onderwerp en de context. 8 Context: Lorenzo s oil Doel: kennis over zenuwstelsel, celprocessen vergaren en vergelijken met andere leerlingen 9 Context: Lorenzo s oil Doel: kennis over zenuwstelsel, celprocessen uitwisselen met andere leerlingen 10 Context: Lorenzo s oil Doel: kennis stroomlijnen 11 Schakelles Doel: de- en recontextualiseren van kennis over cellen en celprocessen 12 Context: Andere Tijden Doel: toetsing Het specialisten congres: Informatie verzamelen en kennis met andere experts vergelijken Uitwisselen gegevens in ziekenhuis teams De verzamelde informatie uitwisselen: experts delen kennis met andere experts Vragen van de ouders beantwoorden: kennistoets (kan ook individueel) Leerlingen vullen met de begrippen een matrix. Daarna oefenen ze met een oefentoets of examenopgaven Kennis over cellen en celprocessen wordt getoetst aan de hand de ontwikkeling van de microscoop PC s (mediatheek) eventueel elke specialisme eigen locatie PC s (mediatheek) tafels in groepen PowerPoint presentatie met antwoorden powerpoint presentatie met antwoorden matrix set oefenopgaven toets 7. Rol van het boek Voor een omschrijving van de belangrijkste begrippen wordt in de les verwezen naar 10voorBiologie. Sluit ook aan bij: Biologie voor jou HAVO, deel 4, Thema 1; Pasteur HAVO deel 1, hoofdstuk 1. 8. Bronnen van materiaal Inspiratie is opgedaan uit de film Lorenzo s Oil (1992, regie George Miller, Universal Pictures; 128 minuten; dvd-versie uit 2003 nog verkrijgbaar voor nog geen 10,=) en verschillende TV-series over forensisch onderzoek als CSI Miami, NCIS en Bones. Voor de practica is gebruik gemaakt van de standaard practica uit Biologie voor Jou deel 4 Havo en Pasteur deel 1 Havo en vooral ook de laboratorium ervaring van één van de docenten en oud research medewerker op het AMC. Docentenhandleiding CELLEN VERTELLEN 6 2011 Ministerie van Onderwijs, Cultuur en Wetenschap
9. Uitgebreide omschrijving van de lessen met didactische aanwijzingen Context: Forensisch analist, over beroep, CSI, microscopie In deze opdracht, maken, bestuderen en tekenen de leerlingen microscopische preparaten met behulp van een handleiding. Een deel van de eerste les wordt besteed aan de veiligheid, regels en wetten in een practicumlokaal. Bij de microscopieopdracht wordt eerst een herhaling en uitbreiding aangeboden van de in de onderbouw verworven vaardigheden. Naast de door ons gemaakte opdrachten kan ook gekozen kan worden voor: rozenbottels, pitrus, boomalgen, gist, schimmels op oud brood en alles waar je maar aan kunt denken. Kies niet teveel preparaten om het geheel hanteerbaar te houden. De eindopdracht is het maken van een microscopisch preparaat van de maaginhoud van een dode man. Voor de leerlingen is een antwoordblad voor de gehele microscopie opdracht beschikbaar en een formulier waar ze hun bevindingen over de (net echte) maaginhoud kwijt kunnen. Ook kun je kiezen voor het maken van een preparaat van een onbekend weefsel en het bestuderen en tekenen van het preparaat. Het onderzoeken van aantal processen (transport door stengel van gekleurde vloeistof, plasmolyse) is ook mogelijk. Les 1 Introductie van het nieuwe blok door ze welkom te heten in het CSI-laboatorium. De docent kan een aflevering (of compilatie, niet meegeleverd) van de bekende TV-series als CSI, bones, medical examiners en NCIS te laten zien. Uitleg over het werken met kennen en kunnen lijstje. Wat weet je al en wat is nog onbekend? Inleiding microscopie, korte uitleg en instructie. Uitdelen opdrachtenboekje (als niet de hele leerlingenhandleiding ineens is uitgedeeld). Benodigdheden: microscopen object- en dekglaasjes minilinialen filtreerpapier mesjes en snijplanken houten spatels of plastic lepeltjes tekenpapier jodiumoplossing methyleenblauw preparaat stengel aardappels rode uien tomaten waterpest Les 2, 3 en 4 Vervolg microscopieopdrachten. Geef in één van deze lessen uitleg over osmose (past bij de opdacht met de rode uien). De ingenomen antwoordformulieren kunt u beoordelen met het formulier Beoordeling opdrachten CSI (deel 1). Les 5 Eindopdracht : Het lijk Uitdelen Antwoordformulier CSI-toets Voor een net echte maaginhoud kun je het volgende mengsel gebruiken: ½ tomaat fijnwrijven in een vijzel, pitjes en grote stukjes eruit halen, ½ zakje melkpoeder, een beetje groene limonade en een paar druppels citroensap toevoegen en vermengen met wat water. Het geheel koel bewaren. De ingenomen antwoordformulieren kunt u beoordelen met het formulier Beoordeling opdrachten CSI (deel 2). Les 6: Schakelles 1 In de leerlingenhandleiding staat een alfabetische begrippenlijst. De leerlingen geven aan welk begrip onduidelijk is, voordat ze met de opdracht verder gaan. Docentenhandleiding CELLEN VERTELLEN 7 2011 Ministerie van Onderwijs, Cultuur en Wetenschap
Vervolgens geven ze bij elk begrip aan of het gaat om een structuur of een proces. Met behulp van een Babuschka (poppetjes in poppetje) kunnen de organisatieniveaus van de tabel nog eens extra uitgelegd worden. Laat daarna de tabel invullen. Context: leefwereld, Lorenzo s Oil, over een erfelijke ziekte In de film Lorenzo s oil komt naar voren dat de jongen een enzym mist om bepaalde vetzuren te metaboliseren (ALD). Hierdoor hopen de zeer lange keten vetten zich op in zijn zenuwcellen, wat hersenfunctieverlies veroorzaakt. Zijn ouders gaan op zoek naar een olie die geschikt is om het vetmetabolisme te veranderen en zo hun kind een kans te geven. Laten zien: [via scène selectie] scène 3, waarin de ouders met de diagnose geconfronteerd worden. Het is aan te bevelen deze scène zelf een aantal malen te bekijken en een doos tissues bij de hand te houden voor de gevoelige leerlingen. Als ze willen weten hoe de film afloopt: Lorenzo blijft in leven, maar is tot weinig in staat. Ze leren te communiceren met ja/nee vragen waarop Lorenzo antwoord geeft met het knipperen van zijn ogen of het bewegen van zijn pink. Op de website van de organisatie die door zijn ouders is opgericht www.myelin.org kunnen de leerlingen zelf (inmiddels gedateerde) informatie over Lorenzo vinden. Lorenzo is op 30 jarige leeftijd overleden op 30 mei 2008. Zijn moeder is al eerder aan kanker overleden en zijn vader heeft intussen een eredoctoraat gekregen. Les 7 Inleiding met video, korte uitleg en instructie. Vormen van teams (ziekenhuis) en verdelen van de functies. Uitdelen eerste opdracht. Informatie laten doorlezen/opzoeken aan de hand van vragenblad (kan ook als huiswerk). Les 8 Vanuit de basisgroepen naar de expertgroepen (dezelfde specialisten van elk team bij elkaar). Die gaan samen de theorie doornemen en de vragen maken. Les 9 en 10 Terug naar de teams. Informatie delen*: verslag uitbrengen aan je collega s De leerlingen in elke groep gaan vervolgens samen de vragen van de ouders beantwoorden en geven de antwoorden naar een andere groep door om te laten nakijken. Met behulp van de Presentatie antwoorden Lorenzo kunnen de antwoorden daarna klassikaal besproken worden. * Elk groepslid zorgt ervoor dat de hele groep een kopie krijgt van de informatie. Les 11 Schakelles 2 Elke leerling krijgt een alfabetische begrippenlijst. De leerlingen geven aan welke begrippen ze in de lessen zijn tegengekomen. De begrippen die nog onduidelijk zijn worden opgezocht, voordat ze met de opdracht verder gaan. Met behulp van een matrix (dezelfde als in de eerste schakelles) moeten deze geordend worden. Hierna moeten de leerlingen aangeven welke begrippen ze in de voorgaande context ook zijn tegengekomen. Deze les kan met de oude ingevulde begrippenlijst of met een nieuwe lijst gedaan worden. Eventueel: discussie over medisch handelen bij ernstig zieken. Als afsluiting of huiswerk krijgen de leerlingen een oefentoets en een selectie uit de examenopgaven. Wij gebruiken daarvoor de oefenopgaven in hoofdstuk 1 van de examenbundel. Ook geschikt zijn de opgaven over celbiologie ( oorlog in de neus ) uit het eerste pilotexamen (2009). Docentenhandleiding CELLEN VERTELLEN 8 2011 Ministerie van Onderwijs, Cultuur en Wetenschap
10. Toetsing Alle opdrachten in de tweede context kunnen beoordeeld worden met het Beoordelingsformulier CSI. Het staat de docent vrij om deze opdacht als PO in het schoolexamen mee te laten tellen of als leuke afsluitende opdacht. Wij hebben gekozen voor het laten meetellen van de CSI-opdracht in zijn geheel als deel van het rapportcijfer. De toetsen bij deze module zijn op te vragen via tweedefase@slo.nl Docentenhandleiding CELLEN VERTELLEN 9 2011 Ministerie van Onderwijs, Cultuur en Wetenschap