ΕΘΝΙΚΟ ΚΑΙ ΚΑΠΟΔΙΣΤΡΙΑΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΤΜΗΜΑ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ ΤΟΜΕΑΣ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ ΚΥΤΤΑΡΟΥ ΚΑΙ ΒΙΟΦΥΣΙΚΗΣ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΟ ΔΙΠΛΩΜΑ ΕΙΔΙΚΕΥΣΗΣ «Σύγχρονες Τάσεις στη Διδακτική των Βιολογικών Μαθημάτων και Νέες Τεχνολογίες» ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΤΟΥ ΑΡΘΡΟΥ ΜΕ ΤΙΤΛΟ : «Γονίδια, χρωμοσώματα, κυτταρική διαίρεση και κληρονομικότητα: βλέπουν οι μαθητές κάποια σχέση;» Επιμέλεια : Κουμπάρου Ελένη Κυριακούδη Μαργαρίτα Στα πλαίσια του μαθήματος : «ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ ΤΩΝ ΒΙΟΛΟΓΙΚΩΝ ΜΑΘΗΜΑΤΩΝ» Υπεύθυνο μέλος ΔΕΠ : Αθανασίου Κυριάκος

ΕΙΣΑΓΩΓΗ Δημοσιεύτηκε στο International Journal of Science Education το 2000 Η έρευνα έγινε από το Πανεπιστήμιο του Λιντς στη Μεγάλη Βρετανία σε συνεργασία με το Κέντρο Μαθηματικών, Επιστήμης, Τεχνολογίας και Εκπαίδευσης στο Πίτερσμπεργκ της Νότιας Αφρικής Στόχος: η καταγραφή των αντιλήψεων και των εναλλακτικών ιδεών των μαθητών για τη γενετική και την κληρονομικότητα

ΕΙΣΑΓΩΓΗ Ταχείες εξελίξεις στο γενετικό έλεγχο Χαμηλό επίπεδο κατανόησης της κληρονομικότητας Εφαρμογή ενός εθνικού προγράμματος σπουδών στην Αγγλία, (1989) ,όπου η διδασκαλία της επιστήμης γίνεται υποχρεωτική για όλους τους μαθητές μέχρι 16 ετών

Σκοπός των Lewis J. και Wood-Robinson C Παρ’ όλα αυτά, τα ευρήματα της έρευνας έδειξαν φτωχή κατανόηση των διαδικασιών που εμπλέκονται στην κληρονομικότητα και εκτεταμένη σύγχυση των εννοιών της γενετικής.

Εισαγωγή Αυτή η περιορισμένη και συγκεχυμένη κατανόηση των εννοιών που εμπλέκονται στην κληρονομικότητα προκάλεσε εύλογη ανησυχία σε συνάρτηση με τα εξής: Υπάρχει συγκατάθεση των εμπλεκομένων στο γενετικό έλεγχο; Μπορούν οι άνθρωποι να ερμηνεύσουν τα αποτελέσματα του ελέγχου αυτού και την προσωπική τους εμπλοκή με τον σωστό τρόπο; Επαγγελματίες και κοινό είναι σε θέση να έρθουν σε συμφωνία γύρω από αυτά τα θέματα;

Σχεδιασμός και μεθοδολογία της έρευνας H έρευνα περιελάμβανε 3 κύριους θεματικούς άξονες για την διερεύνηση ιδεών γύρω από: Τη φύση της γενετικής πληροφορίας Τους τρόπους με τους οποίους αυτή η πληροφορία μεταβιβάζεται από κύτταρο σε κύτταρο (σε ένα άτομο) από το γονιό στο παιδί Τον τρόπο με τον οποίο μεταφράζεται αυτή η πληροφορία. 

Σχεδιασμός και μεθοδολογία της έρευνας Η συλλογή των δεδομένων έγινε με δύο τρόπους: με γραπτές ερωτήσεις :κλειστού όσο και ανοιχτού τύπου και ήταν σχεδιασμένες με τέτοιο τρόπο, ώστε να εξετάζουν ουσιαστικά την κατανόηση παρά τη μνημονική ικανότητα των μαθητών και να μπορούν να απαντηθούν σε ένα μάθημα (διάρκειας περίπου μιας ώρας). με ομάδες συζήτησης: μικρά γκρουπ, αποτελούμενα από 3 ή 4 μαθητές και έναν ερευνητή, ο οποίος καλείτο να οργανώσει τη συζήτηση, αλλά και να εξετάσει τις απαντήσεις των μαθητών.

Γραπτές ερωτήσεις Οι αντιλήψεις των μαθητών γύρω από τη φύση της γενετικής πληροφορίας διερευνήθηκαν χρησιμοποιώντας τις ακόλουθες σειρές ερωτήσεων: «Σειρά μεγέθους»: σχέσεις μεταξύ δομών (κύτταρο, χρωμόσωμα, γονίδιο, DNA, οργανισμός και πυρήνας) «Ζωντανοί οργανισμοί»: σχέση μεταξύ των ζωντανών οργανισμών και της γενετικής πληροφορίας και μεταξύ χρωμοσωμάτων και γενετικής πληροφορίας «Βιολογικοί όροι»: γενική κατανόηση των μαθητών για τους όρους γονίδιο, DNA, πυρήνας, χρωμόσωμα, αλληλόμορφο, συμπεριλαμβανομένων και ιδεών σχετικά με τη θέση και τη λειτουργία.  

Γραπτές ερωτήσεις Όσον αφορά την κατανόηση των μαθητών για τη μεταφορά της πληροφορίας, τόσο μεταξύ κυττάρων όσο και μεταξύ γενεών, χρησιμοποιήθηκε ένα δεύτερο σετ ερωτήσεων: «Κύτταρα»: κατανόηση των μαθητών για τη μεταφορά της γενετικής πληροφορίας μέσα σε ένα άτομο «Κυτταρική διαίρεση»: κατανόηση των μαθητών για τις διαδικασίες και τους σκοπούς της κυτταρικής διαίρεσης «Αναπαραγωγή»: κατανόηση των μαθητών για τις διαδικασίες με τις οποίες η γενετική πληροφορία μεταφέρεται σε ένα νέο άτομο.

Γραπτές ερωτήσεις Οι αντιλήψεις των μαθητών για τους τρόπους με τους οποίους η γενετική πληροφορία μεταφράζεται διερευνήθηκαν : άμεσα χρησιμοποιώντας τη σειρά ερωτήσεων «βιολογικοί όροι», αλλά και έμμεσα, από τις ιδέες τους σχετικά με τη φύση και τη μεταφορά της γενετικής πληροφορίας. Το ενδιαφέρον των ερευνητών στράφηκε στις αντιλήψεις των μαθητών παρά στη συχνότητα με την οποία αυτοί έδιναν επιστημονικά ορθές απαντήσεις.  

Ομάδες Συζήτησης Στους μαθητές παρουσιάστηκε ένα μυθικό ζώο, με μόνο 3 ζεύγη χρωμοσωμάτων τα οποία συμπεριφέρονταν ακριβώς όπως και τα ανθρώπινα χρωμοσώματα. Δόθηκε ένα σχεδιάγραμμα του κυττάρου από την παρειά, το οποίο συμπεριελάμβανε τα 3 ζεύγη χρωμοσωμάτων. Αφού εξετάστηκαν οι βασικές τους αντιλήψεις για τη βασική ορολογία της γενετικής, τους παρουσιάστηκε μια σειρά από σχεδιαγράμματα. Κάθε ένα από τα σχεδιαγράμματα αυτά παρουσίαζε ένα διαφορετικό κύτταρο. Σε κάθε περίπτωση ζητήθηκε από τους μαθητές να ζωγραφίσουν τα χρωμοσώματα και να συγκρίνουν τη γενετική πληροφορία σε αυτό το κύτταρο με αυτήν σε ένα διαφορετικό κύτταρο.

Φύση του δείγματος 482 μαθητές (14-16 ετών) από το δυτικό τμήμα του Γιορκσάιρ της Αγγλίας 3 τάξεις: υψηλών, μέτριων και χαμηλών επιδόσεων Στην πλειοψηφία του δείγματος (72%) η διδασκαλία της γενετικής είχε ολοκληρωθεί Ομάδες συζήτησης: 35 από τους παραπάνω μαθητές επιλεγμένοι από κάθε επίπεδο(υψηλών, μέτριων και χαμηλών επιδόσεων) έδωσαν ένα σύνολο από 9 γκρουπ.

Αποτελέσματα: Για την κατανόηση της φύσης της γενετικής πληροφορίας Στην ερώτηση :που βρίσκονται τα γονίδια; Οι μισοί: μέσα στα κύτταρα 25% : μόνο σε ορισμένα όργανα ή ιστούς Μόλις 11%: τοποθετούσε τα γονίδια πάνω ή μέσα στα χρωμοσώματα Σχετικά με τη σειρά μεγέθους βασικών βιολογικών δομών, το ένα τέταρτο των μαθητών έγραψε ότι τα γονίδια είναι μεγαλύτερα από τα χρωμοσώματα.

Αποτελέσματα: Για την κατανόηση της φύσης της γενετικής πληροφορίας Σχετικά με τη ερμηνεία του όρου γενετική πληροφορία: Λιγότερο από το 60% απάντησε στο τι εννοούμε γενετική πληροφορία το 11% δε φάνηκε να αναγνωρίζει τη σχέση μεταξύ γενετικής πληροφορίας και χρωμοσωμάτων. Οι μισοί μαθητές αγνοούσαν το γεγονός ότι όλοι οι ζωντανοί οργανισμοί περιέχουν γενετική πληροφορία. (17% περίπου δήλωσε ότι τα φυτά δεν περιέχουν γενετική πληροφορία, ενώ το 26% δήλωσε ότι ούτε οι ιοί περιέχουν γενετική πληροφορία.)  

Αποτελέσματα για την κατανόηση της μεταφοράς της γενετικής πληροφορίας Αποτελέσματα για την κατανόηση της μεταφοράς της γενετικής πληροφορίας Σε ότι αφορά τους τύπους των κυττάρων: Μικρό ποσοστό μαθητών ξεχωρίζει τα σωματικά από τα γαμετικά κύτταρα Μόνο το 60% των μαθητών έκαναν τις συγκρίσεις διαφόρων κυτταρικών τύπων που δόθηκαν . Εντούτοις η μεγάλη πλειοψηφία τους θεωρούσε ότι τα κύτταρα περιέχουν μόνο τη γενετική πληροφορία που τους είναι απαραίτητη προκειμένου να επιτελέσουν τη λειτουργία τους. Λιγότεροι από το 5% κατανοούν τη διαφορετική γενετική σύσταση των σωματικών και γεννητικών κυττάρων

Αποτελέσματα για την κατανόηση της μεταφοράς της γενετικής πληροφορίας Αποτελέσματα για την κατανόηση της μεταφοράς της γενετικής πληροφορίας Σε ότι αφορά την κυτταρική διαίρεση: 22% : κύτταρα ίδιου τύπου έχουν τον ίδιο αριθμό χρωμοσωμάτων 12%: τα χρωμοσώματα μοιράζονται σε κάθε κυτταρική διαίρεση και, κατ’ αυτό τον τρόπο, ο αριθμός τους μειώνεται. Σε ότι αφορά την διάκριση της μίτωσης και της μείωσης: Τα 2/3 των μαθητών έκαναν κάποια διάκριση μεταξύ των δύο τύπων διαίρεσης Όμως μόνο το 1/5 αυτών απάντησε ότι ο αριθμός των χρωμοσωμάτων μειώνεται στο μισό και η γεν . Πληροφορία θα ποικίλλει. Ακόμη λιγότεροι εντόπισαν την μίτωση στα σωματικά και τη μείωση στα γεννητικά κύτταρα.

Αποτελέσματα για την κατανόηση της μεταφοράς της γενετικής πληροφορίας Αποτελέσματα για την κατανόηση της μεταφοράς της γενετικής πληροφορίας Σε ότι αφορά τη σημασία των κυτταρικών διαιρέσεων: 33% : αναγνωρίζει ότι η μίτωση είναι σημαντική για την ανάπτυξη, την επιδιόρθωση και την αντικατάσταση των κυττάρων Μόνο το 15% γνωρίζει ότι η μείωση αυξάνει την ποικιλομορφία στις επόμενες γενιές. Ενώ μόνο το 8% είπε ότι οδηγεί σε μείωση του αριθμού των χρωμοσωμάτων

Αποτελέσματα για την κατανόηση της μεταφοράς της γενετικής πληροφορίας Αποτελέσματα για την κατανόηση της μεταφοράς της γενετικής πληροφορίας Σε ότι αφορά τα χαρακτηριστικά της γονιμοποίησης: 45%: αναγνωρίζει ότι τα ωάρια και τα σπερματοζωάρια έχουν τον ίδιο αριθμό χρωμοσωμάτων 42% : ότι το γονιμοποιημένο ωάριο περιέχει 2 φορές τον αριθμό των χρωμοσωμάτων του σπερματοζωαρίου 12%: κατανοεί ότι η σεξουαλική αναπαραγωγή είναι σημαντική για τον τυχαίο συνδυασμό των γονιδίων Οι μαθητές παρόλο που είχαν κάποια επίγνωση ότι η σεξουαλική αναπαραγωγή οδηγεί σε αύξηση της ποικιλομορφίας, δεν αναγνώριζαν ότι αυτό επιτυγχάνεται με τη διαδικασία της γονιμοποίησης

Αποτελέσματα για την κατανόηση του τρόπου με τον οποίο μεταφράζεται η γενετική πληροφορία. Συνολικά οι μαθητές αναγνώριζαν την ύπαρξη γενετικής ποικιλομορφίας, όμως δεν γνώριζαν τις πηγές προέλευσής της. (γενετικές και/ή περιβαλλοντικές). Λιγότερο από το 3% γνώριζαν ότι τα αλληλόμορφα γονίδια είναι διαφορετικές μορφές ενός γονιδίου. Ενώ στην ερώτηση γιατί τα γονίδια είναι σημαντικά: το 10% των μαθητών δήλωσε ότι όλα τα χαρακτηριστικά, συμπεριλαμβανομένων και της συμπεριφοράς και της προσωπικότητας, καθορίζονται αποκλειστικά από τα γονίδια Ελάχιστοι συνέδεσαν το γονίδιο με κάποιο προϊόν (πολυπεπτίδιο) Έτσι, παρ’ όλο που δέχονται ότι ένα γονίδιο μπορεί να καθορίσει ένα χαρακτηριστικό, δε γνωρίζουν πώς μπορεί να συμβεί αυτό.

Κοινές παρανοήσεις Στις κοινές παρανοήσεις περιλαμβάνονται: Κοινές παρανοήσεις   Στις κοινές παρανοήσεις περιλαμβάνονται: Αβεβαιότητα για τη σχέση γονιδίων και χρωμοσωμάτων. Τα γονίδια συχνά θεωρούνται μεγαλύτερα από τα χρωμοσώματα. Τα γονίδια είναι φτιαγμένα από χρωμοσώματα. Τα χρωμοσώματα βρίσκονται στα γονίδια. Οι όροι «γονίδιο» και «χρωμόσωμα» συχνά χρησιμοποιούνται εναλλακτικά για υποδηλώσουν την ίδια έννοια.  Δυσκολίες με την έννοια του κυττάρου. Ο όρος «κύτταρο» χρησιμοποιείται εναλλακτικά με τους όρους «χρωμόσωμα» και «γονίδιο», ενώ δε γνωρίζουν τα κύτταρα έχουν μια κοινή, βασική δομή και ότι αποτελούν τους δομικούς λίθους των οργανισμών.

Κοινές παρανοήσεις   Σύγχυση όρων για την κυτταρική διαίρεση και τη σημασία τους. Οι μαθητές δε μπορούν να διαχωρίσουν τους όρους «διαίρεση», «αντιγραφή», «διαχωρισμός», «αναπαραγωγή» και «πολλαπλασιασμός» και, επομένως, είναι δύσκολο να τους χρησιμοποιήσουν σωστά.   Δυσκολίες στη διάκριση μεταξύ των διαδικασιών κυτταρικής διαίρεσης και γονιμοποίησης.

Εναλλακτικές ιδέες των μαθητών Τα κύτταρα περιέχουν μόνο τη γενετική πληροφορία που χρειάζονται για να επιτελέσουν τις λειτουργίες τους. Τα χρωμοσώματα και/ή η γενετική πληροφορία μοιράζονται, αλλά δεν αντιγράφονται κατά τη διάρκεια της κυτταρικής διαίρεσης. Όλα τα χρωμοσώματα είναι είτε Χ είτε Υ. Αυτό φάνηκε από τις ομάδες συζήτησης. Ένας μαθητής δήλωσε: «…υπάρχουν αρσενικά και θηλυκά χρωμοσώματα και τα αρσενικά πάνε στα σπερματοζωάρια και τα θηλυκά πάνε στα ωάρια». Ο αριθμός των χρωμοσωμάτων σχετίζεται με την ηλικία ή την υγεία του κυττάρου.  

Συζήτηση των αποτελεσμάτων Συζήτηση των αποτελεσμάτων Η ανάγκη για βελτίωση του επιστημονικού εγγραμματισμού χρησιμοποιήθηκε σαν επιχείρημα για να συμπεριληφθεί η διδασκαλία της επιστήμης στο πρόγραμμα σπουδών της Αγγλίας και της Ουαλίας. Ο Millar (1996) υποστήριξε ότι την ιδέα της «επιστήμης για όλους» με τα εξής: Πρακτικοί-χρηστικοί λόγοι. Κάποιες επιστημονικές γνώσεις είναι αναγκαίες για την καθημερινή ζωή. Δημοκρατικοί λόγοι. Η συμμετοχή στη λήψη αποφάσεων για θέματα που αφορούν τόσο την επιστήμη όσο και το κοινό προϋποθέτει στοιχειώδη κατανόηση της επιστήμης. Πολιτιστικοί και κοινωνικοί λόγοι. Η επιστήμη είναι ένα τεράστιο πολιτιστικό επίτευγμα και θα πρέπει αποτελεί μέρος της γενικής εκπαίδευσης.

Συζήτηση των αποτελεσμάτων Συζήτηση των αποτελεσμάτων Τα ευρήματα από την έρευνα υποδηλώνουν: περιορισμένη κατανόηση σε θέματα που αφορούν τη Γενετική και την κληρονομικότητα Συνεπώς, θα είναι δύσκολο να παρακολουθούν τις σύγχρονες εξελίξεις στα παραπάνω πεδία Αίτια: Η φύση του Α.Π για την επιστήμη: μεγάλης έκταση ύλη και περιορισμένος χρόνος για τη διδασκαλία της. Ενότητες που σχετίζονται μεταξύ τους διδάσκονται με απόσταση μηνών ή και ετών Δεν δίνονται πολλές ευκαιρίες για εννοιολογική σύνδεση των επιμέρους ενοτήτων προκειμένου να δοθεί μια ολιστική θεώρηση της επιστήμης.

Συμπεράσματα Οι ερευνητές θεωρούν ότι η όποια εκπαίδευση για την επιστήμη πρέπει να έχει σχέση και νόημα για τους μαθητές. Σε αυτή τη βάση, προτείνουν ότι ο πυρήνας ενός αναλυτικού προγράμματος θα πρέπει: να παρέχει βασική πληροφόρηση, η οποία θα μπορεί να επεκταθεί στο μέλλον, εφ’ όσον χρειαστεί, να αναπτύσσει την ικανότητα των μαθητών να αξιολογούν την επιστημονική πληροφορία, βασιζόμενοι στην κατανόηση της προέλευσης και της φύσης της επιστημονικής γνώσης, να παρέχει ευκαιρίες για χρήση και ανάπτυξη τέτοιας γνώσης και ικανοτήτων μέσα από μια θεώρηση κοινωνικών θεμάτων που εμπίπτουν στο επιστημονικό πλαίσιο.

Εκπαιδευτικές Προεκτάσεις Οι εκπαιδευτικές-διδακτικές προεκτάσεις των αποτελεσμάτων αυτών έχουν ως εναρκτήριο σημείο την αρχική γνώση και την εμπειρία των μαθητών πάνω σε θέματα κληρονομικότητας. Η αρχική γνώση των μαθητών δε θα πρέπει σε καμία περίπτωση να αντιμετωπίζεται σαν εμπόδιο το οποίο πρέπει να αφαιρεθεί, αλλά σαν το θεμέλιο πάνω στο οποίο θα αφομοιωθεί η νέα γνώση. Μέσα σε αυτό το πλαίσιο, και στηριζόμενοι στις αρχές του εποικοδομητισμού (constructivism), με κυριότερη αυτή της εννοιολογικής αλλαγής (conceptual change), είναι δυνατό να επιτευχθεί η κατανόηση της επιστήμης σε βάθος.

Προτάσεις Ενδιαφέρον και απαραίτητο να γίνει ανάλογη έρευνα και σε ελληνικά σχολεία. Στόχος είναι να προσδιοριστεί ο βαθμός κατοχής αυτών των ενοτήτων της επιστήμης της Βιολογίας, δεδομένου ότι οι μαθητές φαίνεται ότι αγαπούν το μάθημα της Βιολογίας, αλλά το ενδιαφέρον τους μειώνεται ελαφρά καθώς μεγαλώνουν (Μαυρικάκη κ.ά., 2009), ενώ εκτιμούμε ότι θα έπρεπε ίσως να αυξάνεται. Αυτό θα περιμέναμε να συμβαίνει γιατί πολλοί μαθητές θα κληθούν αργότερα, ως ενήλικες, να πάρουν θέση ή ακόμα και να αποφασίσουν για διάφορα επιστημονικά θέματα που τους αφορούν, άμεσα ή έμμεσα. Μια τέτοια μελέτη (με συνδυασμό ερωτήσεων κλειστού και ανοιχτού τύπου ή/και με συνεντεύξεις) θα μπορούσε να συμβάλλει στο σχεδιασμό ενός πιο ολοκληρωμένου αναλυτικού προγράμματος σπουδών για τη Βιολογία και τη Γενετική, σε όλες τις εκπαιδευτικές βαθμίδες.

Ευχαριστούμε για την προσοχή σας !!! Ευχαριστούμε για την προσοχή σας !!!