DNA og Gener Naturfag 1 videreutdanning: Gruppe 5

Transkript

1 DNA og Gener Naturfag 1 videreutdanning: Gruppe 5 Renate Fossmark Tove Pettersen Karstein Lerang 1

2 Innholdsfortegnelse: Innledning: 3 Formålet med undervisningsopplegget: 3 Bakgrunnsteori: 4 Kompetansemål, utgangspunktet for undervisningen: 5 Beskrivelse av undervisningsopplegget: 6 Gjennomføring og evaluering av opplegget. 11 Avslutning: 13 Kilder: Feil! Bokmerke er ikke definert. Vedlegg: 15 2

3 Innledning: I denne oppgaven skal vi presentere et undervisningsopplegg som skal utprøves på en 10.klasse. Gruppen valgte å lage et undervisningsopplegg som inneholder, forsøk, teori om emnet, og praktiske øvelser for at elevene skal få jobbe litt taktilt. Dette vil vi si mer om under formålet for undervisningsopplegget. Videre vil vi si noe om kompetansemålet vi har jobbet ut ifra. Oppgaven inneholder også en teoridel om temaene DNA og gener, som er grunnlaget for undervisningsopplegget. I oppgaven skal vi også skrive hvordan undervisningsopplegget ble gjennomført i klassen, hvilke kommentarer elevene hadde, hva som var bra med undervisningsopplegget og hva som kan forbedres til neste gang. Formålet med undervisningsopplegget: Vi ønsker at undervisningsopplegget skal skape undring hos eleven og at eleven stiller spørsmålet hvorfor og har et ønske om å finne ut mer. Vi ønsker at undervisningsopplegget skal ha en god balanse mellom det teoretiske og det praktiske slik at elevene får sett noe av teorien med egne øyne. Det er også viktig å ha nok teori, slik at eleven har evne til å se hvordan de ulike delen av faget noen ganger bygger på hverandre eller henger sammen på andre måter. Det er derfor veldig viktig at elever i tidlig fase i undervisningen får knagger å henge kunnskapen på. Dette ut i fra D.P. Ausubels utsagn: The most important single factor influencing learning is what the learner already knows. Ascertain this and teach him accordingly. (Asubel 1968). Enten gjennom kunnskap om sentrale begreper eller gjennom egne observasjoner. Det ligger i emnets natur at vi ikke har mulighet til å la elevene gjøre reelle observasjoner av DNA-molekyler. Derfor er tilnærmingen til temaet i utgangspunktet teoretisk, men det er desto viktigere at timene planlegges godt og gjennomføres på en engasjerende måte slik at temaet skaper undring og interesse. 3

4 I henhold til utdanningsdirektoratet er det viktig å arbeide både praktisk og teoretisk for å skaffe seg erfaring og utvikle kunnskaper. Praktisk arbeid kan bidra til utvikling av kreativitet og evnen til å tenke kritisk. I tillegg vil et variert læringsmiljø (som for eksempel forsøk i kjemirom/ fysikkrom) gjøre undervisningen mer beriket å gi rom for undring, nysgjerrighet og fascinasjon. (Utdanningsdirektoratet 2006 B). Bakgrunnsteori: Alle levende organismer inneholder arvemateriale som videreføres til avkom. Disse kalles gener og er koder som beskriver cellenes egenskaper. Genene oppbevares i cellekjernen i hver enkel celle i organismen hos eukaryoter, altså organismer som har cellekjerne. De fleste gen er oppskrifter på proteiner. I en menneskekropp kan det produseres over forskjellige typer proteiner. Disse brukes som byggesteiner i cellene eller som enzymer som får de kjemiske reaksjonene i cellen til å gå med riktig hastighet. (Ekeland, Johansen, Strand, Rygh, Hesenget, 2008 kap 1) Et gen er egentlig et kjemisk stoff, en del av et kjempemolekyl til stoffet deoxyribonucleic acid eller deoksyribonukleinsyre på norsk, oftest forkortet til DNA. Hvert av disse molekylene kalles kromosom. Vanligvis ligger molekylene løst, som en veldig lang tråd, men når en celle skal dele seg kveiler de seg sammen og blir til synlige kromosomer, før de splitter seg på langs og deles. Et menneske har 46 kromosomer, eller 23 par med kromosomer (Wikipedia 2018). La oss se nærmere på et av disse molekylene: det ligner en stige med faste sidevanger som består av sukkerfosfat, men det er selve trinnene på stigen som er viktige. Hvert trinn består av to ulike baser, og rekkefølgen av disse både overfor hverandre og hvilke som står etter hverandre. (Martinsen L., 2018) Det finnes faktisk ikke mer en fire forskjellige nitrogenbaser: adenin, cytosin, thymin og guanin. Disse forkorter man vanligvis til A, C, T og G. Hver for seg har de ingen funksjon, men sammen danner de en kode, et gen, på samme måte som at én 4

5 enkel bokstav i en tekst ikke har noen mening, men sammen med andre bokstaver gir en helhet og forståelse. (Martinsen 2018) Et kromosom, eller DNA-molekyl, kan inneholde flere hundre millioner basepar. Et gen er altså en beskrivelse for en egenskap til en celle, men det finnes forskjellige beskrivelser for en menneskelig egenskap. Et gen som beskriver blå øyne er altså en annen kombinasjon av nitrogenbaser enn enn et gen som beskriver brune øyne. (Martinsen 2018) Ulike genvarianter for samme egenskap kalles alleler og ulike alleler fra mor og far kan gi ulike utslag på avkom. Noen alleler er dominante og vil utkonkurrere de recessive, de ikke-dominante allelene. Gener for brune øyne er for eksempel dominante, mens blå øyne er recessive. Ved befruktning møtes de to kjønnscellene, smelter sammen og videre utvikling er en kombinasjon av foreldrenes egenskaper, hvor de dominante kommer sterkest ut. (Ekeland, Johansen, Strand, Rygh, Hesenget, 2008 kap 1) Kompetansemål, utgangspunktet for undervisningen: I dette undervisningsopplegget har vi valgt å jobbe ut ifra kompetansemålet: - Gjøre rede for celledeling og for genetisk variasjon og arv (Utdanningsdirektoratet 2006 A) Undervisningsopplegget strekker seg over to timer på 60 minutter, og er ikke så veldig lang tid. Vi har derfor valgt å jobbe ut i fra en del av kompetansemålet. Da har vi valgt Gjøre rede for genetisk variasjon og arv. Vi har planlagt og gjennomført to undervisningstimer som gir elevene kunnskap om DNA, gen og hvordan disse arves videre til neste generasjon avkom. Dette kompetansemålet har verbet gjøre rede for, som blir å kunne forklare. Målet for timene blir da å utruste elevene med et språk og forståelse for de tre begrepene 5

6 DNA, gener og arv. Videre gi dem kunnskap om hvordan de ulike prosessene skjer. Dette vil innebære et dypdykk i cellens kjerne og for å se hva vi finner. Dette blir ikke i mikroskop, men gjennom bilder og tegninger.da skal elevene kunne si noe om hva de ser. Kunne si noe om byggeklossene det de ser er laget av, og hvordan disse proteinene, genene blandes og skaper variasjon i menneskeheten. Beskrivelse av undervisningsopplegget: Vi har tatt utgangspunkt i at dette undervisningsopplegget er etter at elevene tidligere har jobbet med kompetansemålet: beskrive oppbygningen av dyre- og planteceller og forklare hovedtrekkene i fotosyntese og celleånding (Utdanningsdirektoratet 2006 A). I tillegg til at lærer og elever har snakket om evolusjon, og hvordan menneskeheten endrer seg, og hvorfor det blir slik. Der de har vært inne på at dersom det er flere menneske med gitte egenskaper som formerer seg blir det flere med disse egenskapene enn med andre. Dette er med på å sette elevene i posisjon til å undre seg over hvordan dette skjer. Undervisningsopplegget er ment til å bruke 2 timer (2x60 min) Første time: Mål for timen: Lære hva et DNA er, og hvordan det er bygget opp? 6

7 I starten av første time skal elevene gjennomføre et forsøk. Forsøket trekker DNAet ut av spyttet og de vokser opp som noen glasskrystaller inne i en løsning. Elevene får utdelt et oppgaveark (se vedlegg nr 1) som beskriver forsøket. Elevene skal jobbe sammen to og to. (Grindland, Lyngved & Tandberg 2012 kap10 ) Når elevene har gjort forsøket blir det en intro til det som er fokuset for timen. Læreren forteller hvor i celle vi finner DNAet og underviser om hvordan det er bygget opp. På grunn av at DNA-et er lite i forsøket og skolen ikke har tilgang til mikroskop skal læreren demonstrere hvordan et DNA ser ut. Læreren tar frem et krøllete gavebånd og sier at en DNA rekke ligner på dette og at det ligger inne i cellekjernen. Når elevene har fått vite litt om hva DNA er og hvor vi finner det, skal de jobbe med begrepet for å bli tryggere på ordet. Dette er viktig for at elevene har en tydelig knagg å hekte resten av kunnskapen på. Hvordan elevene jobber med begrepet: Hva er det? oppskriften på levende organismer En enklere forklaring: Oppskrift, kokebok Sette inn et bilde fra nettet. Skrive to faktasetninger om begrepet Videre utforsking av DNAet, vil være gjennom å studere det litt nærmere. Her gjør læreren et dypdykk der han underviser om de ulike delene i et DNA. For å bevare kunnskapen elevene får gjennom undervisningen, bruker læreren en tabell som elevene også skriver i notatene sine. Her Settes det opp sammenligninger for de 7

8 vanskelige begrepene de lærer om. Se tabellen under. Som du ser har vi utelatt begrepet kromosom. Det kommer vi litt tilbake til i neste time. I kokeboka I kjernen i cella Hva er det? Kokeboka DNA Mange proteiner Oppskriftene Gen Protein Ordene 3 baser Aminosyrer/byggeklosser Bokstavene Baser ATCG ( Disse begrepene kan du i en senere anledning lage en memory av eller elevene kan lage en kollasj som kan henge i klasserommet.) (Grindland, mfl kap 10) Når en snakker om disse begrepene i tabellen er fokus hva de er, og størrelse og antall litt interessant for å sette det i perspektiv. Lærer henviser også til det elevene lærte om celler, der de tidligere har lært om proteiner som lages i ribosomet ved hjelp av aminosyrer. Etter teoridelen skal elevene gjøre en aktivitet for at de skal forstå hvordan disse basene henger sammen. Hver elev får utdelt en lapp med én av basene på, A, T, C eller G. Læreren forteller hvem som kan hekte seg med hvem (her er det viktig at læreren sjekker at det er nok til å danne par). Nå skal alle elevene finne seg en de kan hekte seg sammen med (i armen, eller stå vendt mot hverandre). Deretter skal de stille seg etter hverandre, og lage en baserekke. Det kan være flere baserekker i et gen og tilsammen er det 3,2 milliarder slike basepar i et DNA. (Grindland mfl kap 10) Elevene setter seg og læreren forteller at det var ikke før i 2003 at forskerne klarte å kartlegge hele rekkefølgen av sekvenser i et DNA fra et menneske. (Grindland mfl kap 10) Læreren avslutter timen med en repetisjon og gjennomgang om hva elevene har lært i løpet av timen. Forberedelse 8

9 Koke opp saltløsning. Blande ut zaloblandingen Finne frem utstyr: Saltløsning Zaloblanding Medisinsprøyter fra apoteket til måling av de ulike stoffene. Små begerglass Reagensrør Dele klassen i grupper på to og to Krølle et gavebånd Andre time: Mål for timen: Bli bedre kjent med hva et gen er, og hvordan man kan arve disse. Læreren starter timen med en kort repetisjon fra forrige time, for å høre hva de husker om DNA. Læreren presenterer deretter begrepet kromosom. Forteller at alle mennesker har 46 kromosomer, eller 23 kromosompar i kjernen av hver celle i kroppen. Forteller at alle disse kromosomene til sammen danner arvematerialet. Læreren demonstrerer med å klippe gavebåndet fra forrige time opp i flere biter. Læreren ber elevene om å ta frem tabellen fra forrige time og i fellesskap med elevene blir begrepet kromosom plassert i tabellen. Læreren forteller videre at de 46 kromosomene blir dannet når sædcella treffer eggcella. Disse cellene, kjønnsceller, har nemlig bare 23 kromosomer hver. Når egget blir befruktet blir det 46 kromosomer som danner 23 kromosompar. (Grindland, mfl kap 10) Læreren sier til elevene at nå skal vi reise inn i en cellekjerne. Hva er det første vi ser. Her er meningen at de ikke skal si DNA, men kromosomet. Når vi reiser inn i kromosomet hva ser vi da? et DNA. Hva er et DNA? Elevene vil si at det er et molekyl, en oppskrift eller en kokebok. Læreren viser til tabellen, der det står at et 9

10 kromosom er mange proteiner. Timen går videre med fokus på disse proteinene som gir oss ulike egenskaper. Gjentar at vi har tusen gener. (Grindland, mfl 2012 kap 10) For at eleven skal få jobbe litt taktilt, og undre seg litt skal de gjøre et eksperiment. På kateteret står det to glass med lapper. Det ene glasset er merket med eggceller utenpå og har mange rosa lapper med enten B eller b på. Det andre glasset er merket med sædceller og har nesten samme innhold som det med eggceller, bare blå lapper. I eksperimentet er det øyenfargen vi skal studere. Læreren skriver på tavla at stor B er brune øyne og liten b gir blå øyne. Alle trekker to gener og skal se hvilken farge de får. Da blir det naturlig at elevene spør hva skjer dersom de får en av hver? Da kan læreren fortelle at det er noen gen som er sterkere enn andre dominant og recessivt gen. Læreren skriver disse begrepene ut i fra bokstavene. (Grindland, mfl kap 10) Når elevene vet hvilken farge de selv har fått, skal de finne seg en partner. De setter seg sammen to og to, og har nå skapt et nytt menneske. Nå skal de finne ut hvor mange mulige øyenfarger dette barnet kan få. De må da se hvor mange ulike kombinasjoner de kan lage ved å sette en blå og en rosa lapp sammen. Læreren stiller spørsmålet ut i klassen. Kan to personer som har brune øyne få et barn med blå? Elevene kan bruke lappene for å se om det er mulig, og kan gi et begrunnet svar. Til slutt kan en avrunde timen med å repetere at gen alltid er i par, ett fra mor og ett fra far. Vi har to ulike gen, noen er dominante og andre recessive. Det gjør at vi kan være bærer av et gen som ikke kommer frem. Dette genet kan komme frem dersom personen formerer seg. Slik som de blå øynene på barnet til de som hadde brune øyne. 10

11 Forberedelse Ta med gavebåndet fra forrige time og en saks Merke to syltetøyglass, ett med eggceller og ett med sædceller Klippe opp rosa og blå lapper med B og b på som en har i syltetøyglassene. Gjennomføring og evaluering av opplegget. Elever elsker forsøk, og dette DNA forsøket synes de var veldig spennende. Det virket som de synes det var ekstra spennende at det var deres eget DNA. En elev kikket inn i glasset og sa: Tenk at hele oppskriften på meg ligger inne i det der! Forsøket var lett å gjennomføre, og alle gruppene fikk gode resultater. Det blir god stemning i gruppen når elevene mestrer forsøkene. Forsøket og teorien undervises i et ordinært klasserom, hvor elevene sitter ved hver sin pult. Dette gjør at det er viktig å få eleven delaktig i undervisningen. Når det skulle jobbes med DNA som et begrep, var responsen fra elevene god. De syntes det var gøy at vi noterte sammen. De ga tilbakemelding om at, det gjorde dem tryggere på at de fikk gode notater. Når de skulle skrive setninger om DNA, ble det løftet litt opp i felleskap først. Da ble det løftet frem flere gode alternativer til setninger. Dette ble gjort for at alle elevene skulle ha mulighet til å følge med, og fullføre oppgaven. Senere når det ble undervist om tabellen, synes elevene det var vanskelig. Det ble vanskelig å se for seg hvordan vi zoomet inn på DNAet, og hvordan de ulike delene hang sammen. Her ble det en del tegning på tavla. Det som kunne vært gøy her, ville vært å lage dette i konkreter. Der de kunne puslet seg innover i cellekjernen. I stedet ble det ulike bilder på smartboard, hvor lærer hadde tegnet et steg om gangen. Når det skulle lages baserekker, hvor elevene fikk hver sin lapp, ble elevene veldig engasjerte. Det var tydelig at de likte å være aktive. Elevene ønsket at vi skulle danne nye baserekker der vi byttet partner. 11

12 I slutten av timen er det viktig å komme tilbake til målet for timen. I denne undervisningen var elevene ivrige etter å fortelle hva de hadde lært i løpet av timen. Den andre timen i undervisningsopplegget hadde vi gen som hovedfokus. Det viktigste i starten av timen var å få presentert kromosom som begrep. Timen startet med at vi repeterte reisen inn i cella, ved at vi viste frem tabellen fra forrige time. Videre ble det klippet i gavebåndet som tidligere hadde vært bilde på DNAet. Elevene var med en gang ute med bekreftende spørsmål som: blir alle kromosomene til sammen hele DNAet? Det var tydelig at det å klippe opp gavebåndet for å vise at DNAet er delt var effektivt for forståelsen for elevene. Spørsmålene kom fort for å bekrefte det de tenkte. Hvis vi samler alle kromosomene våre får vi da hele DNAet vårt. Når vi nå skulle presentere disse 46 kromosomene der 23 var fra en eggcelle og 23 fra en sædcelle, var det bedre å illustrere dette med tegning på tavla. Denne deling med 23 fra en og 23 fra den andre fikk elevene til å tenke på hvorfor barna ikke ble like. Da ble det sagt fra lærer at dette skulle de lære mer om når vi lærer om hvordan eggcelle og sædceller lages. Det ble også sagt at den kunnskapen vil vise elevene hvor ulike de er. Eleven ble så presentert for syltetøyglassene. Det er viktig å modellere et praktisk opplegg før en setter i gang. Læreren viste til at de må ha en rosa og blå lapp for å lage et menneske. Disse cellene har på seg et gen. Genet B og b, ble skrevet på tavla for å si noe om resultatet av genet var. Eleven fikk så beskjed om å trekke en lapp av hver slik at de dannet et menneske. Da skulle de se hvilken øyenfarge dette menneske fikk. Når lærer fortalte dette var det elever som lurte på hvilken farge det ble dersom de fikk en av hver. Det var bra for undervisningen at spørsmålet kom før elevene hadde startet med oppgaven. Da fikk lærer sagt noe om de dominante og recessive genene. Etter at de hadde laget seg et menneske skulle de finne en å lage barn med. Denne oppgaven medførte latter og det ble en god stemning i gruppa. Noen elever hadde bare trukket en lapp 12

13 og lurte på hvilken øyenfarge de hadde med bare en lapp. Denne feilen ble en utrolig god for forståelsen av at vi har gen fra både fra mor og far. Det kan ikke være en eggcelle eller en sædcelle. Opplegget fungerte veldig bra de la frem en lapp hver flere ganger for å sjekke mulighetene de hadde for ulike øyenfargene på barna sine. Elevene var veldig engasjert og det var mye undring på gruppa. Kan ikke vi få brune øyne? Vi får aldri blå øyne? Når elevene hadde jobbet en stund og de lurte om de kunne bytte partner, ble elevene presentert for et nytt spørsmål. Kan noen med brune øyne få et barn med blå øyne? Da var mange elever raskt på banen, og det ble tydelig for klassen at vi kunne være bærer av et gen uten at det kom til uttrykk. Denne oppgaven kan bli en god innledning til en annen time, der kjønnsbundet arv og fargeblindhet skal presenteres. (Grindland, mfl kap 10) Det gikk mye tid av timen til å repetere begrepene i tabellen gjennom reisen inn i cella. Hadde det vært bedre tid til dette gen-eksperimentet, ville det vært en god ide at elevene fikk bytte partner, for å se hvilke resultater de da hadde fått. Denne praktiske oppgaven gjorde elevene veldig engasjerte. Den omfavnet alle elevnivåer i klassen, og den var lett å gjennomføre. Læreren opplevde at det skapte undring hos elever som vanligvis ikke pleier å undre seg. En av elevene fortalte at mor og far hadde brune øyne, og at alle de tre barna deres hadde blå øyne. Det medførte et interessant sidespor der vi måtte trekke frem sannsynlighetsregning. Det er slike situasjoner der elevene klarer å trekke inn sitt eget liv og erfaringe, du får de gode spørsmålene. Avslutning: Vi har nå presentert et undervisningsopplegg og formulert hva vi ønsker at skal være undervisnings utbytte etter endt undervisning. I tillegg har vi evaluert undervisningsopplegget og forklart hva som fungerte og hva som kan endres på til neste gang. 13

14 Vi synes det har vært et spennende og lærerikt opplegg og håper at andre også kan ha utbytte av dette undervisningsopplegget Kilder: - Ausubel, D.P. (1968). Educational Psychology: A Cognitive View. New York: Holt, Rinehart & Winston. - Ekeland P.R., Johansen O.-I., Strand S. B., Rygh O. & Hesenget A.-B. (2008) Tellus 10-Naturfag for ungdomstrinnet trinn. Oslo: Gyldendal Norsk forlag AS - Grindland J.M, Lyngved R. & Tandberg C. (2012) Biologi for lærere- naturfag i grunnskolelærerutdanningen Oslo: Aschehoug - Martinsen L. (2018) DNA Hentet fra: [snl.no/dna] - Martinsen L. (2018) Gen Hentet fra: [snl.no/gen] - Utdanningsdirektoratet (2006) (A) Læreplan i naturfag (NAT1-03), Kompetansemål etter 10. årstrinn 14

15 - Utdanningsdirektoratet (2006) (B) Læreplan i naturfag, formål Hentet fra: [ - Wikipedia. (2018) Kromosomer Hentet fra: [no.wikipedia.org/wiki/kromosom] - foto: 1 Lerang K. (2018) Red DNA Vedlegg: Vedlegg 1: forsøk hvor man kan se DNA-tråder oppgaveark til elevene vedlegg 1 Forsøk hvor man kan se DNAtråder. Hva skal vi gjøre: Vi skal lage en blanding som inneholder av deres sitt spytt. Så skal vi tilføre andre blandinger som vi påvirke spyttblandingen og dere vil se dna-tråder som vokser opp som små krystaller i en blanding i mellom de ulike blandingene i glasset. 15

16 Utstyr: 2 ml saltløsning (½ ts kokt inn i 1L vann) 5 ml Zaloblanding (25% zalo i vann) et lite begerglass et reagensrør 10 ml tekninsk sprit eller 96% sprit Fremgangsmåte: 1. Først tar en elev 2 ml saltløsning i munnen og gurgler rundt i ca 30 min. Spytter så blandingen i det lille begerglasset. 2. Ha 5 ml zaloblanding i begerglasset, og rør litt forsiktig ved å bevege begerglasset i små sirkler. 3. Ta 10 ml tekninsk sprit i reagensrøret. 4. Hell spriten forsiktig i begerglasset mens du holder begerglasset skrått. Spriten skal legge seg på toppen av zaloblandingen. 5. Nå skal dere sette glasset på bordet og vente 1-2 min. Observasjon: Hva ser dere mellom zaloblandingen og spriten? 16