BIOLOGIE interactief DOCENTENHANDLEIDING vwo 2 tweede fase
drs. B.K. Dertien drs. N.M. Walsarie Wolff-Cox
Inhoud Inleiding Hoofdstuk 1 Immunologie Hoofdstuk 2 Energie om van te leven Hoofdstuk 3 Gaswisseling Hoofdstuk 4 Bloed en bloedsomloop Hoofdstuk 5 Voeding Hoofdstuk 6 Uitscheiding Hoofdstuk 7 Interactie op celniveau Hoofdstuk 8 Interactie met de omgeving
Inleiding Het deel vwo 2 zal in het algemeen gebruikt worden in de laatste fase voor het eindexamen. De meeste onderwerpen die op het CSE getoetst worden zijn dan ook in dit deel verwerkt. Om te zorgen dat ook de onderdelen van het CSE die al in deel 1 behandeld zijn op een natuurlijke wijze worden herhaald, hebben we in het werkboek hier en daar blokjes “herhaling”opgenomen. Ze zijn goed herkenbaar aan de grijze achtergrondkleur. Deze blokjes versterken bovendien het overzicht van de leerling over de gehele stof. Dat wat ze geleerd hebben in de vorige leerjaren wordt nu toegepast in een andere context.
Hoofdstuk 1
Immunologie
Doelen van het hoofdstuk In dit eerste hoofdstuk van deel 2 wordt de leerstof die hoort bij de immunologie behandeld. De leerstofomschrijving is de laatste jaren sterk uitgebreid en daarnaast staat er veel meer informatie in de tabellenboeken (Binas en BioData). We starten het hoofdstuk met de behandeling van de niet-specifieke afweer .De bouw van de huid is een van de onderwerpen die daarbij aan de orde komen (zie ook hoofdstuk 7). In het werkboek staat een opdracht over het complement-systeem. De specifieke afweer verdelen we in de humorale en de cellulaire afweer. Naast onderlinge verschillen leggen we ook de nadruk op de samenwerking tussen beide vormen van specifieke afweer. Het hoofdstuk wordt besloten met een stukje leerstof over allergieën en hiv.
Examenprogramma Getoetst op het CSE: E5.1 t/m E 5.13
Organisatie en planning Het behandelen van de leerstof zal ongeveer 6 tot 8 lessen vergen. Het bloedgroepen practicum is in één les goed te doen.
Aanwijzingen bij de practica Opdracht 1.6 Preparaten van de behaarde en de onbehaarde huid zijn nodig. Denk om de snijrichting van de preparaten! De kleuring is van belang om voldoende details te kunnen zien (b.v. Mallory triple, Azan) Opdracht 1.21 De techniek van het bepalen van de bloedgroep kan goed gedemonstreerd worden met materiaal van de bloedbank(Sanquin). Op de site staat ook een diaserie van de bepaling. Plaatselijke ziekenhuizen willen vaak ook wel een demonstratieles verzorgen (zeker ook over de moderne technieken!) Materiaal - Bloedmonsters van de bloedbank - Antistoffen voor de ABO en resus-antigenen (anti-A, anti-B, anti-D), te bestellen bij Sanquin,
[email protected] - Fysiologische zoutoplossing (NaCl 0,9% zelf maken of halen bij de apotheek) - Voorwerpglazen met uitholling - Capillairtjes - Cocktailprikkertjes om te mengen - Handschoenen Uitvoering 1. Neem 1 ml fysiologische zoutoplossing met maatpipet en breng het op een horlogeglaasje. 2. Neem bloedmonster met capillair; los dit op in de zoutoplossing. Meng het bloed goed met de zoutoplossing (met het capillair). 3. Gooi het capillair weg. 4. Breng met pasteurpipet 1 druppel van deze oplossing op een voorwerpglas met uitholling. Doe dit met 3 voorwerpglaasjes. 5. Voeg aan elke druppel één reagens toe en wel 1 druppel. Aanwezig zijn Anti-A, Anti-B, en anti- D. 6. Meng de druppels goed met een cocktailprikker. 7. Wacht 10 minuten en lees af. Opdracht 1.28 Materiaal - Plastic plakfolie - Schaar
Didactische tips Veel leerlingen vinden de leerstof onoverzichtelijk en complex. Het is goed om dicht bij huis( inentingskaarten-laatste vaccinatie) te beginnen. Een les van iemand van de donorwerving van de bloedbank kan erg enthousiasmerend werken. Daarna kunnen bekende verschijnselen zoals een splinter in de vinger of een wondje dat lang blijft zitten de voorzet vormen voor behandeling van de ontstekingsreactie als vorm van a-specifieke afweer. De functies van de huid kan in dit geheel worden meegenomen. In het werkboek staat ook een opdracht over het complement-systeem (1.11) Het is belangrijk dat de leerlingen de termen antistof en antigeen goed kunnen omschrijven. We hebben bewust afgezien van het gebruik van de term antilichaam (antibody) . Van de specifieke afweer behandelen we eerst de humorale tak(B-lymfocyten) omdat die leerstof iets minder complex is dan de cellulaire afweer (de verschillende vormen van T-lymfocyten). De samenhang tussen beide systemen kan daarna aan de orde komen. Leerlingen ervaren dit vaak als een lastig stuk leerstof. In de tabellenboeken staan redelijk ingewikkelde schema’s die ofwel klassikaal ofwel met heel gerichte vragenstencils behandeld kunnen worden. De afweer uitspelen in spelvorm kan voor veel verheldering zorgen. In een aantal publicaties (onder andere in oude nummers van NVOX en het Bulletin voor Docenten in de Biologie staan andere werkvormen om deze leerstof te laten beklijven). Het maken en gebruiken van monoklonale antistoffen is het onderwerp van de liftopdracht(1.33)
Hoofdstuk 2
Energie om van te leven
Doelen van het hoofdstuk In dit hoofdstuk behandelen we de leerstof die vooral bekend staat onder de twee termen assimilatie en dissimilatie. Relaties in de biosfeer en het feit dat het leven afhankelijk is van de zon vormen de start van dit hoofdstuk (de rest van de ecologie wordt in hoofdstuk 8 behandeld). De kwantificering van die relaties behandelen we aan de hand van de voedselkringloop en de verschillende manieren om relaties middels ecologische piramides weer te geven. Een niveau lager gaat het dan om de energiestromen in een cel. De basis wordt gelegd door de leerstof over ATP en de manier waarop die pasmunt in de cel wordt gebruikt. Na de dissimilatie met de nadruk op de oxidatieve fosforylering wordt de koolstofassimilatie behandeld. De overeenkomsten en verschillen tussen oxidatieve fosforylering (mitochondriën) en de niet cyclische fosforylering (chloroplasten) komen aan de orde. Het hoofdstuk wordt besloten met een behandeling van de anatomie en de fysiologie van de bloemplanten.
Examenprogramma Getoetst op het CSE: D 1.1 t/m D 1.5 D 4. 1 t/m D 4.12
Organisatie en planning Het aantal lessen dat nodig is om deze leerstof te behandelen is moeilijk in te schatten. De docent heeft de keuze om de anatomie en fysiologie van de bloemplanten heel summier, vrij uitgebreid of uitgebreid met veel practica te behandelen. Het behandelen van de leerstof minus de plantenanatomie (en fysiologie) zal ongeveer 8 lessen vragen.
Aanwijzingen bij de practica Opdracht 2.4 Materiaal voor deze proeven kan door de leerling zelf bedacht worden. Opdracht 2.6 Materiaal - Petrischaaltjes (aantal per leerling naar keuze) - Etiketten - Filtreerpapier - Oud bruinbrood, geweekte maiskorrels,verse konijnenkeutels. Goede resultaten zijn ook te krijgen met petrischaaltjes( een uurtje aan de lucht blootstellen) met een bodem van ‘zetmeelpudding/maizena’. Opdracht 2.16 Materiaal - Statief - Een of meer reageerbuizen - Pinda’s of cashewnoten - Thermometer of TI-84 met temperatuursensor (Easydata of via CBL2) Opdracht 2.17; 2.18; 2.21 De opstelling in het boek spreken voor zich. We hebben goede ervaringen met verse bruine bonen er champignons. Voor opdracht 2.18B zijn ook heel goed meelwormen als dierlijk materiaal te gebruiken. De gebruikte sensoren(Vernier) kunnen prima met een TI-84 rekenmachine en het easydata programma (Texas Instruments) gebruikt worden. Dezelfde sensoren kunnen ook in de IP-Coach omgeving ingezet worden.
Opdracht 2.18 A Zuurstofopname bij de dissimilatie Materiaal - twee erlenmeyerkolven (100 of 250 ml) - twee overleidbuisjes - twee doorboorde stoppen - twee plastic kokertjes (met gaatjes) met NaOH-korrels - gekookte en ongekookte erwten - statief met twee moffels en twee klemmen (eventueel) - bekerglas met kleurstof - vier rubber stopjes voor het insluiten van de NaOH-korrels in de plastic kokertjes Uitvoering - Bouw de opstelling zoals op de afbeelding - Leg voldoende erwten een dag van te voren te kiemen tussen natte watten of vochtig tissuepapier. - Kook de helft van deze erwten (paar minuten) - Leg op de bodem van de erlenmeyers een laag natte watten, leg vervolgens ook over de eerste laag erwten een laag natte watten. Doe dit zowel bij de gekookte als ongekookte erwten - Meet gedurende een halve dag om het uur de hoogte van de twee vloeistofkolommen in het bekerglas met kleurstof De NaOH-korrels dienen voor het wegvangen van CO2. Door het wegnemen van de CO2 ontstaat er en onderdruk in de overleidbuisjes, waardoor de vloeistof wordt opgezogen uit het bekerglas. B Dissimilatie bij dieren of schimmels Materiaal - drie grote erlenmeyers - overleidbuisjes en doorboorde stoppen - waterstraalpomp - kalkwater - houder met NaOH-korrels - kleine proefdieren, bijvoorbeeld pissebedden/meelwormen, als de erlenmeyer groot genoeg is, zou bijvoorbeeld ook een hamster of muis kunnen worden gebruikt. - champignons (eventueel) Opstelling Zie foto blz 61 werkboek. De houder voor de NaOH-korrels kan gemaakt worden door een stukje doorzichtige plastic of pvc-buis af te sluiten met behulp van een dekseltje met een gaatje waarin een buisje uitmondt; en dit buisje plaatsen in een van de gaten van een twee-gaats rubber stop van de erlenmeyer. De NaOH dient om CO2 uit de lucht weg te vangen, zodat alleen CO2 die vrijkomt bij dissimilatie door het kalkwater gaat. Opdracht 2.21 Materiaal - Erlenmeyers 250 ml - Kurken met 2 (nauwe) gaten - Overleidbuisjes (glas U – vorm) - Erlenmeyers 100 ml - Gist, suiker - Leidingwater - Thermometer - Brander, driepoot, vuuraansteker - evt. Coachlab/IP-Coach - Gasmeetspuit - Draaihoeksensor Gist/suikeroplossingen: Bijvoorbeeld suiker opgelost in125 ml
15 gram gist met 5, 10, 15, 20 gram leidingwater. De oplossingen moeten
enige tijd voor het practicum gemaakt worden (half uur) omdat de reactie even op gang moet komen. Plaats de opstelling in een bekerglas van 1000 ml en voeg water toe tot de vloeistof in de erlenmeyer omgeven is; niet veel meer omdat anders de erlenmeyer kan gaan drijven. Een kleine erlenmeyer wordt gevuld met water; hierin leid je het gas uit het overleidbuisje. Beginnend bij kamertemperatuur (20 °C), steeds 10 g raden verder opwarmen. Als de oplossing in de erlenmeyer op temperatuur is, na ongeveer 3 minuten acclimatiseren het aantal belletjes tellen gedurende bijvoorbeeld 5 minuten.
Opdracht 2.22 Zelf yoghurt maken Materiaal - pan - lepel - melk - thermometer - beetje yoghurt - hooikist of broedstoof Voor dit practicum haal je melk en yoghurt bij de supermarkt Opdracht 2.24 Liever koekjes bij de bakker? Materiaal - reageerbuizen met grote diameter, bijvoorbeeld 18 mm - verschillende koolhydraten, zoals glucose, sacharose, fructose, lactose, zetmeel - watten - balans - maatcilinder - klein glazen buisje dat in reageerbuis past (soort mini-reageerbuisje) - glazen roerstaaf - pipetje Uitvoering - Doe een stukje bakkersgist met de omvang van een kers in een reageerbuis (ongeveer 4 gram) - Vul de buis met ongeveer 1/3 met leidingwater en meng het gist zo gelijkmatig mogelijk met het water met behulp van een glazen roerstaaf - Vul reageerbuizen met 15 ml van de suikeroplossingen en voeg aan elke buis 5 druppels gistoplossing toe. - Doe in elke buis een verzamelbuisje van licht en doorzichtig materiaal, houd de reageerbuis op de kop om het buisje vol te laten lopen (duim of reageerbuiskurk gebruiken) en sluit af met een propje watten - Laat ze bij kamertemperatuur niet langer dan 24 uur staan - Maak een schema van de proef en noteer de resultaten in het schema. Het is de bedoeling dat de buisjes kunnen gaan drijven als ze gevuld raken met CO2-gas Er zijn opmerkelijke verschillen te bespeuren in vergisting/ dissimilatie, waarbij blijkt dat monosachariden en glucose in het bijzonder het beste blijkt te vergisten. Eerst uittesten wat de beste tijd is voor de waarneming. Tijdens een proefname bleek 18 uren ideaal. Opdracht 2.28 Zeg het met kleuren Materiaal - een bladgroenoplossing in petroleumether - loopvloeistof - chromatografiekamer - chromatografiepapier - capillair Een chromatografiekamer is te maken door een glazen aquariumbak te gebruiken, bijvoorbeeld 22x18x25. Hierop een deksel van perspex, plexiglas of spaanplaat o.i.d. waaraan de chromatografiestrookjes kunnen hangen. Dit kan met behulp van haakjes of een metalen staafje waar meerdere papiertje tegelijk aan kunnen hangen. Alle strookjes worden dan tegelijkertijd in de loopvloeistof gehangen. Zorg dat de strookjes lang genoeg zijn, dan wel dat er voldoende loopvloeistof in de kamer staat. De strookjes moeten een paar mm in de loopvloeistof hangen. Vlak voordat de loopvloeistof de bovenkant bereikt heeft de strookjes eruit halen. Tip:Het is handig om tegen het deksel een plaatje te plakken dat de exacte binnendiameter heeft van het aquarium, zodat het deksel niet kan
verschuiven. Als loopvloeistof is te gebruiken een mengsel van wasbenzine/petroleumether/aceton in de verhouding 20:5:4. Zorg bij het werken hiermee voor een goed geventileerde ruimte. Bladgroenextract: goed te gebruiken voor de bereiding is bijvoorbeeld verse spinazie, maar ook grassen, brandnetels of andere plantenbladeren kunnen gebruikt worden. Methode 1 - Wrijf met een mortier ongeveer een gram plantenbladeren fijn. - Voeg 4 ml aceton toe en spoel de bladresten uit de mortier in een reageerbuis. - Sluit de buis af met reageerbuiskurk en schud goed. Laat de buis 10 minuten in het donker staan. - Open de buis en voeg 4 ml water toe en opnieuw schudden. - Open de buis en voeg 3 ml petroleumether toe. Schudden. - Laat de buis een tijdje staan op een niet te lichte plek; het bladgroen trekt in de petroleumether-laag. - Deze laag kun je met een pasteur-pipet af pipetteren. Methode 2: extractie m.b.v. soxleth-apparaat Materiaal - soxleth-apparaat - rondbodem - spiraalkoeler - extractiehuls - slangen - kraan - verwarmingsmantel - watten - diepvriesblokjes spinazie - aceton - petroleum-ether - kooksteentjes Uitvoering - Doe in de extractiehuls een plukje watten. - Vul de extractiehuls met blokjes spinazie en sluit het af met een pluk watten. - Bouw het soxleth apparaat op (zie bijvoorbeeld Udo en Leene, Het Chemisch Practicum). - Doe in de rondbodem 100ml aceton en enkele kooksteentjes. - Extraheer ongeveer 2 uur. - Neem de rondbodem en voeg aan het afgekoelde aceton-bladgroenmengsel 30 ml petroleumether toe en schud (bladgroen trekt in de petroleum-ether-laag). - Laat de rondbodem 24 uur op een donkere plaats staan en pipetteer de petroleum-ether af. Deel dit uit aan de leerlingen in afsluitbare potjes. Opdracht 2.29 Naar geraniums kijken Materiaal - (bonte) geranium - waterbad met daarin een bekerglas met ethanol of elektrisch kookplaatje - jodium (KI3-oplossing) - aluminiumfolie (of een paar 6X6cm negatieven) - petrischalen (net zoveel als je bladeren gebruikt Halen: bonte geranium en groene geraniums bij tuincentrum. Uitvoering Zie werkboek, bladzijde 78
Opmerkingen/ tips - Breng aluminiumfolie en/of negatief aan voordat de plant in het donker wordt gezet (bijvoorbeeld een uitgesneden letter L). - 24 uur in het donker kan aan de krappe kant zijn. Om er zeker van te zijn dat de plant alle zetmeel heeft omgezet is vijf tot z - Daarna de plant als geheel onder een felle lamp zetten; zet de plant echter wel op een veilige afstand i.v.m. eventuele warm
- Zorg dat de bodem van de plant niet uitdroogt. - De bladeren gaan dood in kokend water; zorg dat de bladeren goed slap worden. (Dit is een teken dat de celwanden kapot gaan en essentieel om er voor te zorgen dat het jodium met het zetmeel kan reageren). - Doe de bladeren in het kokende ethanol tot de bladeren wit geworden zijn (paar minuten). - Leg de bladeren enkele minuten in een jodiumoplossing (tot duidelijke zwartkleuring). - Laat het jodium een tijdje inwerken, spoel af met leidingwater. - Zorg voor voldoende ventilatie in het lokaal i.v.m. alcoholdamp en pas op met vuur. Opdracht 2.31 Bellen tellen Materiaal - Bekerglas van 1500 ml - TL-buis of felle lamp - Waterpest - Trechter - Pipet van 5 ml - Hoffman-klem - 2 stukjes rubber - Gekleurd folie - Lampen met verschillend vermogen of lamp met dimmer - Koolzuurhoudend water Halen - Waterpest bij dierspeciaalzaak - Gekleurd folie bij hobbyzaak - Koolzuurhoudend mineraalwater bij supermarkt Eén stukje rubber slang van de juiste diameter is nodig om de pipet met behulp van een Hoffmann-klem af te kunnen sluiten, De andere om de pipet op de trechter te kunnen bevestigen. Tips Gebruik een aantal takjes waterpest. Snijd op met een scherp mes onder water de dichtgebladerde eindstukken op ongeveer 10 cm af. Bind deze aan een glazen roerstaafje met de snijvlakken naar boven, omdat met name aan dit snijvlak veel belletjes vrijkomen. En plaats deze roerstaaf met de plantjes onder de trechter. laat de trechter steunen op bijvoorbeeld twee glazen buisjes om CO2 toevoer uit aquarium te garanderen. De reactie zal met name goed werken als aan het water in het bekergas een scheut koolzuurhoudend water (bijvoorbeeld Spa-rood ) wordt toegevoegd. Zuurstof kan worden aangetoond door de zuurstof op te vangen in een omgekeerde reageerbuis na losdraaien van de klem; het gas aantonen door middel van een gloeiende houtspaander. Opdracht 2.37/2.38 Materiaal - Microscopische preparaten blad: hulst, maïs, den, beuk - gedroogde bladeren - millimeterpapier Opdracht 2.39 Benodigdheden om te microscopiseren. - Bladeren van Tradescantia soorten. - Bladeren van Rhoeo spatica Als lijm een sneldrogende (verdampende) doorzichtige lijm (‘velpon’) Opdracht 2.40 Zoethout en wortels Materiaal -zoethout en (winter)wortels -preparaten van de wortel (boterbloem) -microscoop -objectglaasjes, dekglaasjes, mesje, -scheermesje met één snijvlak -snijplankje
water (GEM)
Halen - zoethout bij Jamin of andere snoepwinkel - Winterwortelen bij groenteboer
Didactische tips Het wereld voedselprobleem en de oplossing daarvan kan de leerlingen het belang van de leerstof in dit hoofdstuk laten inzien. Uit ervaring kunnen we stellen dat leerlingen de ‘plantkunde’ vaak veel minder interessant vinden dan de ‘dierkundige’ aspecten van de biologie. Het is mogelijk om aansluitend op de voedselproblematiek eerst het gedeelte over de bouw en werking van de planten (paragraaf 2.9 en volgende) te behandelen. Weet wat je eet is in dit geval een thema dat vraagt om culinaire invulling Als de docent er voor kiest om de ’plantkunde’ toch te behandelen dan raden we aan om veel met ‘levend’ materiaal te werken. Een les over transport in stengels wordt veel aangenamer als er zoethout wordt genuttigd en hetzelfde geldt voor winterwortels bij de behandeling van de wortel. Zelfs de bouw van de bloem en vrucht kan dan een aangename les(senserie) opleveren). Afdalen tot op het niveau van de cel maakt het mogelijk om in te gaan op de dissimilatie en assimilatie. Het is handig om de ‘overall’ processen eerst duidelijk te maken en dan de biochemische invulling te behandelen. De schema’s in de tabellenboeken vragen om een uitgebreide uitleg. We hebben in het werkboek veel practica opgenomen om ook deze leerstof te illustreren. Bij 2.34 De computersimulatie van de fotosynthese kan hier heel erg verhelderend werken. Het computerprogramma kunt u via de volgende hyperlink (uit de website bij havo 1) downloaden. http://www.biologieinteractief.nl/secure/biologieinteractief/havo1/hfdst8/HTM/beperk/fotosynthese.zip
Hoofdstuk 3
Gaswisseling
Doelen van dit hoofdstuk Het begrip ademhaling lijkt in eerste instantie eenvoudig, maar toch ik het in de biologie soms verwarrend. Celademhaling is iets anders dan middenrifademhaling. Bovendien realiseren leerlingen zich vaak niet dat opname van zuurstof en afgifte van CO2 gelijktijdig verlopen. Het examenprogramma vraagt alleen gaswisseling bij de mens. Toch hebben we wat verbreding gezocht. Begrip van de werking van kieuwen, tracheeën en vogellongen geeft bovendien meer inzicht in de processen die van belang zijn bij een optimale gaswisseling. Het bekijken van de kieuwen van de vis geeft leerlingen veel inzicht in het belang van een groot ademhalingsoppervlak. In de laatste paragraaf ook aandacht voor enkele gezondheidsaspecten van ademhaling.
Examenprogramma Subdomein D3.1 en D3.11 getoetst op het.CE.
Organisatie en planning Het hoofdstuk vergt ongeveer 6 lessen theorie en 2 lessen practicum.
Aanwijzingen bij de practica Voor practicum 3.7, 3.15 en 3.22 is biologische materiaal nodig. Te verkrijgen bij resp. vishandel en slager. De metingen aan de eigen ademhaling zijn door de leerlingen eenvoudig uit te voeren. met een handspirometer. Opdracht 3.7 Kieuwen van een mossel Materiaal - mosselen - voorwerpgas, dekglaasje, mesje - microscoop - 3% NaCl - 1M HCl - Tekenbenodigdheden Voorbereiding - halen Zeeuwse mosselen bij vishandel - kort vóór het practicum de mosselen doden door ze te verwarmen; om de mossel zo gaaf mogelijk te houden, is het raadzaam de mosselen niet te koken, maar te verwarmen tot ongeveer 70ºC. Bij sterkere verwarming dreigt de mossel te los te komen van de schelp. Dode, bedorven mosselen gaan helemaal niet open.
Opdracht 3.16 Een modelbenadering Materiaal - functiemodel longen Mogelijkheid 1 Zelf te maken m.b.v.: - een klok of grote fles zonder bodem - rubber vel - plastic of glazen buis - rubber stop - slangverbindingsstuk Y-vorm - handvat te lijmen aan rubber vel om te kunnen trekken - 2 grote elastische ballonnen - elastiek Mogelijkheid 2
Het als kant-en-klaar product kopen practicummaterialen.
bij de grote leveranciers voor
Opdracht 3.32 Gekleurd bloed Vraagstelling: Welke invloed hebben de gassen O2 en CO2 op de kleur van het bloed? Materiaal - wijde (droge) reageerbuis, vastgeklemd tegen witte achtergrond - onstolbaar gemaakt bloed - O2-cilinder - CO2-cilinder - Twee Hoffman-klemmen - Alcohol 70% - Pasteurpipetten of uitgetrokken capillairen in kurk - Soepele plastic slang voor de aansluiting van de cilinder op de capillairen Het bloed is onstolbaar te maken door 40 ml van een 5% oplossing van één van de volgende zouten: ammoniumoxalaat, kaliumoxalaat, natriumoxalaat of natriumcitraat aan te vullen met bloed tot 1 liter (goed mengen!) Tip: Als het bloed teveel schuimt kunnen een aantal druppeltjes ethanol worden toegevoegd.. Door het verlies aan oppervlaktespanning slaan de bubbels neer. Er zal een verschil in kleurintensiteit zijn te bespeuren. Met zuurstof zal het bloed donkerder zijn.
Didactische tips Leerlingen zijn over het algemeen erg betrokken bij dit onderwerp. Sommige opdrachten en practica goed uitgebouwd worden tot een eigen onderzoek voor een profielwerkstuk. Interessante connecties zijn in dit verband: sportscholen sportopleidingen opleidingen logopedie duikscholen bergsportvereniging Sommige leerlingen staan vanwege COPD onder controle bij een kinderarts. Meetresultaten van de onderzoeken die zij ondergaan kunnen (mits de leerlingen daarmee akkoord gaat natuurlijk) prachtig aanvullend materiaal leveren. Misschien is het in overleg met de arts ook mogelijk een gezonde leerling dezelfde proeven te laten doen.
Extra stof Praktische opdracht Ademhaling Studielast 4 à 5 slu Eigen onderzoek aan de hand van een eigen onderzoeksvraag rond het thema ademhaling. Je kunt je richten op de mens, maar natuurlijk ook op andere dieren. Dan is ook het bestuderen van de bouw van de ademhalingsorganen een mogelijkheid. Werkvorm
tweetallen
Aandachtspunten - Als je met levende dieren gaat werken bedenk dan dat dierproeven alleen toegestaan zijn op een manier dat het dier er geen hinder van ondervindt. - Als je geïnteresseerd bent in anatomie, kies dan dieren die bij vishandel, slager of poelier te krijgen zijn. - Als je proeven met mensen wilt doen is kan dat natuurlijk maar heel beperkt. Maak een goede proefopzet en bespreek die met docent of toa. Verwerking - Verwerk je onderzoek tot een verslag (zoals je dat geleerd hebt). - Vergelijk je resultaten met literatuurgegevens en geef commentaar op evt overeenkomsten en verschillen. - Schrijf ook een reflectie op de proef. Wat ging goed, wat zou je volgende keer anders doen. Beoordeling - onderzoeksvraag (1) - uitwerking van het experiment (3) - verslag (3) - vergelijking met literatuur (2)
- reflectie (1)
Hoofdstuk 4
Bloed en bloedsomloop
Doelen van dit hoofdstuk Ook bij dit hoofdstuk hebben we gekozen voor een iets bredere benadering dan alleen de mens, maar de kern van het hoofdstuk ligt daar natuurlijk wel. Over het algemeen weten leerlingen nog redelijk veel van deze materie uit de onderbouw, maar de kennis is vaak niet erg exact. Dit hoofdstuk leent zich daarom erg goed om leerlingen zelf les te laten geven (zie didactische tips). Ook hier geldt bij uitstek: hands on! Practica kunnen veel verhelderen. Bereid de leerlingen van te voren goed voor. Respect voor materiaal en veilig gedrag (hygiëne, snijmateriaal, handschoenen etc) Voor leerlingen die emotionele problemen ondervinden bij snijpractica zijn goed alternatieven te vinden in virtual labs (zie www.biologieinteractief.nl). Ook het laten maken van een powerpoint presentatie over bijv vergelijkende anatomie van bloedvatenstelsels of de embryonale ontwikkeling van hart en bloedvaten is een goed alternatief.
Examenprogramma Subdomein D 3.1 en D 3.7 t/m D 3.13, getoetst op het CE
Organisatie en planning Het hoofdstuk vergt ongeveer 6 lessen theorie en 2 – 4 lessen practicum
. Aanwijzingen bij de practica Opdracht 4.3 Zelf waarnemen A Hartslagfrequentie van Daphnia (watervlo) Materiaal - watervlooien - thermometers - stopwatch - voorwerpglazen met uitholling - dekglaasjes - ijswater, water verschillende temperaturen - cola, koffie, kamillethee - buisje met pasteurpipet-speen Halen zakje watervlooien bij dierspeciaalzaak Tips Leuk om te onderzoeken is het verschil in hartslag met koffie en kamillethee. De watervlooien zijn gemakkelijk uit het water te halen, door ze met een glazen buisje (m.b.v. een speentje voor pasteurpipet), op te zuigen.(diameter 7mm) B. Transportsysteem bij tubifex Vraagstelling: Is er in de tubifex een transportsysteem te ontdekken? Halen zakje tubifex bij dierspeciaalzaak Materiaal - tubifex - microscoop - prepareerbenodigdheden - voorwerpglas met uitholling - dekglaasjes
-
leidingwater buisje met pasteurpipet-speen
De tubifex-wormen zijn uit het water te halen, door ze met een glazen buisje (m.b.v. een speentje voor pasteurpipet), op te zuigen (diameter 7mm). Opdracht 4.14 Anatomie van het hart Materiaal - vers varkenshart - scalpel (met nieuw mesje) - plastic staaf - snijplank met was of bitumen - handschoenen - tekenmateriaal Halen varkensharten bij het slachthuis Spoel voor uitdelen aan de leerlingen het hart van binnen en buiten zo goed mogelijk schoon van bloedresten. Opdracht 4.26 Practicum met bloed A. Hemolyse Materiaal - 2 petrischalen - Onstolbaar gemaakt bloed - 0,9% NaCl-oplossing - Gedestilleerd water - Krant Halen Bloed bij slachthuis Alternatief: Bloed bestellen viaSanquin. Het bloed wordt onstolbaar geleverd als EDTA-bloed. Het bloed is onstolbaar te maken door 40 ml van een 5% oplossing van één van de volgende zouten: ammoniumoxalaat, kaliumoxalaat, natriumoxalaat of natriumcitraat aan te vullen met bloed tot 1 liter (goed mengen!). De petrischaal met bloed en gedestilleerd water zal doorzichtig worden, zodat de krant leesbaar word als gevolg van de hemolyse. B Microscopisch onderzoek bloedcellen Vraagstelling: Wat is de gunstigste temperatuur voor bloedstolling? C Bloedstolling en temperatuur Vraagstelling;: Wat is de gunstigste temperatuur voor bloedstolling? Materiaal - onstolbaar gemaakt bloed (zie A) - waterbaden - CaCl2- oplossing 5% - Druppelpipet - Reageerbuizen D Bloedstolling en concentratie CaCl2 Materiaal - onstolbaar gemaakt bloed (zie A) - CaCl2 (vast) - Gedestilleerd water Suggestie: neem ongeveer 2 ml
bloed
Als 0.5% CaCl2 gebruikt wordt, dan ongeveer 1ml nodig voor stolling. Wel steeds goed mengen.
Didactische tips Maak aan het begin van het hoofdstuk een verdeling van de paragrafen. De leerlingen krijgen de opdracht de paragraaf aan de klas uit te leggen. Geef ze daarbij de volgende tips - Maak een verbinding met de stof uit de onderbouw. Wat heb je toen al geleerd? Wat weet de klas daar nog van? - Wat is de bedoeling van de figuren? - Zorg dat de paragraaf titel en de cursieve woorden in ieder geval duidelijk worden - Gebruik evt. hulpmiddelen als video of wandplaten. Overleg dan wel even met de docent naar de mogelijkheden - Bespreek ook de tekstvragen uit het werkboek
Extra materiaal Praktische opdracht: De dierenarts Als er een dierenarts in de buurt is die mee wil werken is er een leuk project op te zetten. Vraag de dierenarts bloedmonsters, liefst van gezonde én zieke dieren (b.v. bloedarmoede, diabetes). Laat de leerlingen de opdrachten uitvoeren. Het is helemaal mooi als de dierenarts daarna wil komen om vragen erover te beantwoorden. Inleiding In deze opdracht gaan we de kennis uit de biologielessen combineren met de praktijk van een dierenarts. Niet alle benodigde theorie hebben we al op bovenbouw niveau behandeld. (Maar misschien herinner je je nog wel iets uit de onderbouw!). Om je kennis aan te vullen vind je in de opdracht zo nu en dan links naar relevante informatie op internet. Wat moet je doen? Je voert de opdracht uit zoals deze is beschreven. Je waarnemingen leg je kort vast. Waar nodig maak je tekeningen. Antwoorden op vragen in de tekst noteer je. Je raadpleegt de aangegeven theorie. Bloed A Maak een uitstrijkje volgens voorschrift en bekijk het onder de microscoop. Voorschrift voor het kleuren en fixeren van bloedweefsel: a. Het maken van een bloeduitstrijkje vereist enige handigheid, oefen daarom eerst met een druppel water om de beweging in je vingers te krijgen. b. Vraag aan je docent of TOA (onstolbaar gemaakt) runder- of varkensbloed. Misschien is ook bij de dierenarts bloed van huisdieren te krijgen. c. Laat je een heel klein druppeltje op een objectglaasje vallen - niet in het midden maar aan het uiteinde! d. Beweeg nu een tweede glaasje naar de druppel toe en wel zo, dat het een hoek van 45º maakt met het horizontale glaasje en zo, dat de druppel in de hoek ingesloten raakt (zie afbeelding). e. Als de druppel langs het contactvlak tussen de twee glaasjes is uitgevloeid, schuif je het tweede glaasje rustig van de druppel af, zodat het bloed in een dunne laag van een cel dik wordt uitgestreken. (Het glaasje gaat dus niet over het bloed heen, want dan zou je de cellen beschadigen!). f. Laat het preparaat aan de lucht drogen. g. Kleur het met May Grunwald/Giemsa op de volgende wijze - Dompel het in een bakje met May-Grunwald - 3 minuten. - . Dompel in verdunde May Grunwald -1 minuut. -. Dompel het in leidingwater - 1 minuut. - Zet het in Giemsa (10 tot 20 minuten). Tip: nu kun je intussen wat anders doen, maar houd de tijd in de gaten! j- Spoel 1 minuut in leidingwater. - Zet het preparaat in een leeg bakje, zodat het water eraf kan lopen. - Droog het af (tissue) rondom het nu gekleurde weefsel. - Breng een druppel Aquamount op de coupe (of vraag de TOA), en leg er een dekglaasje overheen. - . Laat het preparaat drogen.
h.. Bekijk het onder het microscoop (de kernen zijn nu blauw, en het cytoplasma roze). i Laat het drogen aan de lucht. i. Bekijk het onder het microscoop. Hier hoef je geen dekglaasje te gebruiken! j. Zoek de verschillende celtypen. (Vergelijk met een bestaande afbeelding). k. Als het goed gelukt is, kun je het insluiten met Aquamount en bewaren.
1 Noteer de verschillen tussen rode en witte bloedcellen. 2 a Bepaal de verhouding in aantal witte/rode bloedcellen. b Vergelijk die met waarden uit de literatuur. Gebruik b.v. de site http://library.thinkquest.org/C0115080/?c=blood (Engels) of http://www.bioplek.org/animaties/bloed/bloedsamenstelling.html
3 Waar duiden evt. afwijkingen van die verhouding op? Om die vraag te kunnen beantwoorden moet je eerst weten wat de functie is van resp rode en witte bloedcellen en waar ze gemaakt worden. Zoek die gegevens zo nodig op. Je kunt de bovenstaande sites gebruiken en ook de site http://www.devrolijkeviervoeters.org/bloed.htm (Kijk onder hematologie). B Lichaamsvloeistof (zoals bloed) heeft een osmotische waarde die overeenkomt met een zout-oplossing van 9 gram NaCl per liter vloeistof. Zo’n oplossing wordt een fysiologisch zout oplossing genoemd. 1 Bedenk een experiment om het gedrag van bloedcellen te observeren in een hypertone oplossing en in een hypotone oplossing en voer dit experiment uit. Leg je waarnemingen vast. Stel je voor dat je een hond bepaald hebt dat het dier een ernstige bloedarmoede heeft (van welke cellen heeft het dier dan te weinig?) en dat je het dier een bloedtransfusie zou moeten geven. Je houdt dan natuurlijk rekening met de osmotische waarde van de infuusvloeistof, maar er is meer. Kijk op http://www.uwdieronzezorg.be/nl-BE/GenpaginaDetail.aspx?URLID=37d7fu om te zien hoe dat gaat. 2 Je leest in de tekst dat er antistollingsfactoren worden toegevoegd. Welke bestanddelen van het bloed zorgen voor de bloedstolling? zie http://www.bioplek.org/animaties/bloed/stolling.html Waarom moet deze reactie worden tegengegaan? Je leest daar ook dat je rekening moet houden met de bloedgroep omdat er anders een allergische reactie ontstaat. Via de site http://www.bioplek.org/animaties/afweer/bloedgroep.html kun je leren wat er dan gebeurt. 3 Welk verschil is er tussen een mens en een hond in dit opzicht? C Bepaal m.b.v. sticks of het bloed glucose bevat. 1 Zoek uit of dat normaal gesproken voor bloed het geval is. 2 Wat kan de oorzaak zijn van een te hoog suikergehalte? Lees om die vraag te beantwoorden de informatie op de site http://www.de5olifanten.nl/ onder ziekten > suikerziekte
Hoofdstuk 5
Voeding
Doelen van het hoofdstuk We hebben het hoofdstuk voeding gecombineerd met de stof over de spijsvertering. De inleidende paragraaf van het hoofdstuk brengt het thema voeding dicht bij de leerling door in te gaan op de verschijnselen rondom uithongeren en overgewicht. In de dan volgende paragrafen leren de leerlingen het nodige over de regulatie van de eetlust en over de manier waarop je de hoeveelheid voedsel die nodig is om een organisme in stand te houden kunt bepalen. Wanneer de voedselinname veel groter of kleiner is dan nodig ontstaat een verstoring van de balans. Overgewicht of anorexia zijn het gevolg. Leerlingen leren zich realiseren dat er allerlei redenen zijn om voor een bepaald eetpatroon te kiezen. Voeding kan daarbij ook zorgen voor gezondheidsproblemen die weer van invloed zijn op de keuzes die je maakt. Het tweede gedeelte van dit hoofdstuk gaat over de spijsvertering en de organen die daarbij een rol spelen. De vertering van vetten krijgt meer aandacht dan in de meeste andere methodes.
Examenprogramma Getoetst op CSE: D3.1 t/m D 3.6
Organisatie en planning Het aantal lessen dat nodig is om deze leerstof te behandelen is erg afhankelijk van de doelen die de docent stelt. Nadruk op gezonde voeding, het voorbereiden van leerlingen op ‘het zelf koken’ en de reflectie op hun eetgedrag kunnen meer tijd vragen dan de ongeveer 4 lessen die we gebruiken voor de ‘spijsvertering’. Al met al zullen 8 tot 12 lessen wel volstaan.
Aanwijzingen bij de practica Opdracht 5.5 Op de site is te zien op welke manier bepaalde voedingsstoffen kunnen worden aangetoond. Opdracht 5.18 Halen Groenten van de markt of de plaatselijke winkels Opdracht 5.23 Materiaal Schedels van diverse dieren Braakballen en de determinatietabellen die nodig zijn om resten op naam te brengen Opdracht 5.24 Hoe neemt een pantoffeldiertje voedsel op? Materiaal -voorwerpglaasje -dekglaasje -prepareerbenodigdheden -kweekvloeistof pantoffeldiertjes Hoe kom je aan pantoffeldiertjes? Methode: hooicultuur maken Vul een erlenmeyer van 1000ml voor 1/3 met hooi en vul aan met leidingwater aan tot de hals. In het begin vermeerderen bacteriën zich enorm, waarna een zgn kaamvlies ontstaat; na 3 á 4 weken zullen er veel wimperdiertjes te vinden zijn, waaronder pantoffeldiertjes. Deze zijn eenvoudig weg te halen door met behulp van een pasteurpipet net onder het kaamvlies vloeistof weg te zuigen en dit uit te delen aan de leerlingen (druppel op het voorwerpglas).Zorg bij het kweken dat er geen grassprietjes tot het kaamvlies reiken, daar het kaamvlies makkelijk kan gaan beschimmelen.
Een pantoffeldiertjeskweek is ook langer houdbaar door protozoënpallets te gebruiken (o.a. verkrijgbaar bij Breukhoven. Deze los je op in een bepaalde hoeveelheid water tesamen met enkele gekookte tarwekorrels. Hierin breng je een pipetvol uit de hooicultuur.
Opdracht 5.25 Ontstaan bij de vertering van zetmeel monosacchariden? Materiaal - reageerbuizen - reageerbuisrekje - maatcilinder 10 ml - (kauwgum suikervrij) - trechter - jodiumoplossing - thermometer - 1% zetmeeloplossing - waterbad 37 ºC - Fehlings reagens of benedict reagens - speeksel (of 3% pancreatineoplossing) - veiligheidsbril Jodiumoplossing: los 6 gram KI op in 200 ml gedestilleerd water; voeg 3 gram jodiumkristallen toe en vul aan met gedestilleerd water tot 1 liter. Na ongeveer één week is de oplossing te gebruiken (schudden). 1% zetmeeloplossing: breng 450 ml gedestilleerd water aan de kook; meng 5 gram oplosbaar zetmeel met 50 ml gedestilleerd water en voeg dit onder roeren toe aan het kokende water. In plaats van Fehling reagens kan ook Benedict reagens worden gebruikt. Het voordeel is dat Benedict reagens langer kan worden bewaard. Fehling reagens: los 34,6 gram kopersulfaat (CuSO4) op in 500 ml gedestilleerd water (= oplossing A) Los 176 gram kalium-natriumtartraat op en 77 gram NaOH op in 500 ml gedestilleerd water (= oplossing B). Voeg van deze twee oplossingen (A en B) gelijke hoeveelheden bij elkaar voor gebruik; deze oplossing is niet lang houdbaar) Benedictoplossing: los 100 gram natriumcarbonaat (Na2CO3) en 173 gram natriumcitraat (C6H5Na3O7.2H2O) op in 800 ml verwarmd gedestilleerd water (=oplossingA) Los 17,3 gram koper(II)sulfaat (CuSO4) op in 100ml gedestilleerd water (= oplossing B) Voeg oplossing B langzaam bij oplossing A onder roeren.
Opdracht 5.26 Vertering van vet Halen volle melk (vanwege het hogere vetgehalte) Pancreatinesuspensie: meng 3 gram pancreatine met 100 ml gedestilleerd water Tip: zorg dat verse pancreatineoplossing wordt gebruikt; het verliest veel van zijn activiteit als het lang van te voren is bereid. 5% galoplossing te bereiden door 5 gram ossengalpoeder per 100 ml gedestilleerd water op te lossen Fenolrood: los 0,2 gram fenolrood op in 100 ml gedestilleerd water
Opdracht 5.27 Vertering van eiwitten N.B.: Fout in tabel werkboek ( in eerste oplage); ze moet zijn als volgt: Buis 1 2 3
Eiwitsuspensie 5 ml 5 ml 5 ml
Zoutzuur 5 druppels 5 druppels
Enzym 1 ml 1 ml
waarnemingen
Materiaal - drie reageerbuizen - reageerbuisrekje - brander en driepoot - maatcilinder 10 ml - thermometer - veiligheidsbril - 3% proteïnase (pepsine) - eiwitsuspensie - HCl 1M - waterbad van 37 ºC Eiwitsuspensie: maak suspensie van 3 gram per 100ml Opdracht 5.29 Microscopische preparaten van de verschillende onderdelen van het spijsverteringsstelsel Opdracht 5.32 Mogelijk : materiaal van opdracht 5.27 waterbad met instelling voor verschillende temperaturen. In plaats van de eiwitsuspensie kunnen heel goed stukjes hard gekookt eiwit van gelijke grootte (en gewicht) gebruikt worden. Na inwerking van de pepsine bij verschillende temperaturen kan de eiwitafbraak kwalitatief en kwantitatief worden gevolgd
Didactische tips Het onderwerp voeding, zeker ondervoeding en overvoeding, staan dicht bij de belevingswereld van de leerlingen. Het organiseren van een maaltijd, zeker in multiculturele klassen, kan dit thema goed inleiden. Het huidige modebeeld en de gevolgen daarvan kunnen een goede aanleiding voor gesprekken in de klas en ook voor opdrachten zijn. De moderne eetcultuur met veel gesnoep en fastfood vragen om enige reflectie als het gaat om de keuzes die leerlingen maken. In beide gevallen biedt het werkboek aanknopingspunten en kunnen de links op de site veel informatie en gespreksstof geven. Het gedeelte over voeding, we starten er het hoofdstuk mee, is erg geschikt voor groepswerk en voor klassikale presentaties. Niet alle leerlingen vinden het gemakkelijk om een lijstje met voedingsmomenten en de inhoud van maaltijden op te schrijven. Houd leerlingen met, mogelijke, eetproblemen goed in de gaten want een opdracht zoals 5.2 kan heel confronterend werken, ook naar medeleerlingen toe. Opdracht 5.18 over de wereld als groentetuin kan een aanknopingspunt zijn bij de stof van hoofdstuk 2! Het tweede gedeelte van het hoofdstuk over de spijsvertering kan heel goed in een aantal practica aan de orde komen. De lesstof staat voor een groot gedeelte ook in de tabellenboeken. Het gedeelte over de manier waarop de verering door enzymen plaatsvindt, vraagt wel om enige uitleg vooral ook om leerlingen gevoelig te maken voor de problemen waar een organisme met zijn spijsvertering voor staat. Wijzen op de biodioversiteit in dit verband en vergelijkende fysiologie van de spijsvertering kunnen de blik van leerlingen verbreden.
Extra stof Bij opdracht 5.18 Het bezoek aan een biologische groentewinkel of een aantal kraampjes op de markt met ‘buitenlandse’ groenten. Leerlingen vinden het vaak leuk om te onderzoeken welke eetwaren de visboer allemaal aanbiedt. Bij opdracht 5.23 Een bovenbouw vwo klas kan zich helemaal verliezen in het uitpluizen van braakballen. Plaatselijke afdelingen van de Vogelwacht of de KNNV hebben soms onderzoek lopen waar leerlingen een rol bij kunnen spelen.
Hoofdstuk 6 Uitscheiding Doelen van het hoofdstuk Osmoregulatie is het onderwerp waar we in dit hoofdstuk mee beginnen. Het gaat erom dat de leerlingen inzien op welke manieren organismen in een milieu dat hyper-of hypotonisch is ten opzichte van hun cellen overleven. Daarna wordt extra aandacht besteed aan de bouw en de werking van de nieren van zoogdieren. De leerstof over het creëren van een osmotische gradiënt in de cellen van de nieren(rondom de nefronen) is uitgebreid. We besluiten met een bespreking van de problemen rondom dialyse en de werking van een dialyse apparaat. De tweede helft van dit hoofdstuk staat in het teken van de lever. Na de bespreking van de bouw concentreren we ons op de functies van de nieren bij de vetstofwisseling en de afbraak van alcohol.
Examenprogramma Getoetst op CSE D 3.10 en D 3.16
Organisatie en planning De opzet van dit hoofdstuk geeft ruimte om in te gaan op het probleem rondom nier en lever transplantatie. Afhankelijk van de tijd die de docent wil besteden aan dit hoofdstuk kan ook het gedrag van jongeren ten aanzien van alcoholconsumptie en het effect van alcohol op het lichaam aan de orde komen. Het onderwerp zou in 6 – 8 lessen behandeld kunnen worden.
Aanwijzingen bij de practica Opdracht 6.6. Er zijn microscopische preparaten van de nier (van een zoogdier) nodig. Opdracht 6.8 Urine-onderzoek Materiaal - 5 tot 10 ml urine - Centrifuge - Microscoop - Kleine potjes - Clinisticks voor eiwit, suiker - pH-papier 0-14 Halen Clinisticks voor eiwit en suiker bij apotheek Opdracht 6.18 Er zijn microscopische preparaten van de lever nodig
Didactische tips Om de uitscheiding in een wat groter perspectief te praten starten we met de behandeling van voorbeelden van het tegenstroomprincipe. Teruggrijpen op de leerstof over de gaswisseling lijkt voorde hand te liggen. Osmoregulatie stelt dieren in staat om in verschillende milieus te leven. Het kan verhelderend voor leerlingen zijn om zich te realiseren dat dieren gedrag vertonen om osmotische verschillen tussen hen zelf en hun milieu te lijf te gaan. De bespreking van de bouw en werking van de nier vraagt tijd omdat zowel de dubbele tegenstroom ( het uit de glomerulus tredende bloedvat komt het eerst in aanraking met de distale tubulus!-als het in tegenstroom lopen van de vloeisof in de haarvaten en de lis van Henle) voor leerlingen moeilijk te begrijpen is . In het opdrachtenboek staan daarom veel opgaven over de werking van de nier De behandeling van de nierdialyse kan mogelijk ook verzorgd worden door leden van een patiëntenvereniging( of een nefroloog van het plaatselijk/regionaal ziekenhuis) Bouw en werking van de lever vragen iets minder uitgebreide aandacht. Op de behandeling van de vetstofwisseling gaan we iets dieper in De aandacht voor lever aandoeningen en het effect van alcohol op de lever kunnen in een project( vak overstijgend) goed aan de orde komen. De liftopdracht laat zien hoe een organisme onder extreme omstandigheden toch een effectieve waterbalans kan handhaven.
Hoofdstuk 7 Interactie op celniveau Doelen van het hoofdstuk We besluiten de biologielessen met twee hoofdstukken met als thema “interactie”. In hoofdstuk 7 beginnen we op celniveau. Daarbij is natuurlijk kennis nodig uit klas 4. De herhalingsblokjes (in werkboek) geven die kennis aan en op de website staan ook enkele relevante eindexamenopgaven. Een goede manier om ook het maken van eindexamenopgaven te oefenen. In deel 1 hebben we het principe van het zenuwstelsel besproken op het niveau van orgaan en organisme. Nu gaan we kijken op celniveau en bespreken de rol van membranen bij signaaloverdracht. Leerlingen vinden dit over het algemeen lastig. Gelukkig zijn er tegenwoordig veel bewegende beelden (b.v. de animaties op www.bioplek) die hen kunnen helpen bij het begrijpen van deze ingewikkelde processen. Via neurotransmitters als signaalstof en de maatschappelijke effecten van dergelijke stoffen gaan we naar hormonen. Daarbij staat het begrip homeostase centraal. Tenslotte begeven we ons met het onderwerp temperatuurregeling op het grensvlak van het organisme en zijn omgeving.
Examenprogramma E 4.1 t/m E 4.4.20 (gedeeltelijk herhaling uit deel 1), E 5.1. Herhaling van C1.1, D 5.1. t/m D 5.13. A7 (maatschappij, studie en beroep)
Organisatie en planning Het hoofdstuk vraagt ca. 12 lessen. Afhankelijk van de beschikbare tijd voor herhaling en oefenen van eindexamenopgaven kunnen daar nog enkele lessen aan toegevoegd worden. De contexten liggen vooral op het gebied van gezondheid. Leerlingen vinden dat vaak interessant. Het is heel goed mogelijk enkele van deze onderwerpen uit te breiden tot een wat grotere (presentatie)opdracht.
Aanwijzingen bij de practica Opdracht 7.4 Model van membraanpotentiaal Onderzoeksvraag: Wat is het resultaat van een verschil in ionenconcentratie aan weerskanten van een semipermeabel membraan? Materiaal - Proefopstelling, met een membraan dat alleen doorlatend is voor kationen (dialysemembraan is te gebruiken), zie onderstaande instructie. - Elektroden, bijvoorbeeld een geknipt strookje koolstofvezel of koolstofstaafjes - Oplossingen van KCl in oplopende concentratie (0,01; 0,02; 0,03;…0,1M/l) - Half logaritmisch grafiekpapier Instructie Opstelling is te maken door middel van twee filmrolbusjes, waarbij met behulp van een kurkboor even grote gaatjes in beide deksels gemaakt worden. Tussen de twee filmrolbusjes fiberringetjes of sluitringetjes (binnenkant diameter > diameter gat in deksel) plaatsen over de gaten, waartussen het stukje membraan wordt geplaatst. De twee filmrolbusjes worden tegen elkaar gehouden door twee plaatjes van bijvoorbeeld perspex (7 X 7 cm)naar elkaar toe te schroeven door de 4 vleugelmoeren aan te spannen die op de 4 schroefdraden gedraaid zijn (elk ongeveer 15 cm lang) (zie tekening werkboek). Het helpt enorm als er een uitsparing is gemaakt in de twee plaatjes, waar de filmrolbusjes precies inpassen (tegen verschuiven). Maak aan de bovenkant van de opstelling in beide filmrolbusjes een opening waar de elektroden in passen. Gebruik een gevoelige voltmeter (aflezen tot op mV. Indicatie bereik: 20mV-200mV).
Didactische tips Leerlingen vinden het vaak lastig te komen tot zg “hoger-niveau”vragen. Ze blijven vaak steken in definities en begrippen en komen dat op het eindexamen tot de ontdekking dat ze “niets hebben aan alles wat ze geleerd hebben”. Dat is natuurlijk maar ten dele waar, maar ze hebben zich voortdurend op een te laag vraag-niveau bewogen. Dit hoofdstuk leent zich uitstekend om gezamenlijk de vaardigheid in het stellen van hoger-niveau vragen te oefenen. Bij de hoger-niveau vragen heb je inzicht in de stof nodig, moet je de theorie toepassen, moet je de leerstof analyseren, moet je nieuwe kennis construeren of moet je iets beoordelen. Zulke moeilijkere vragen prikkelen tot nadenken en bevorderen daarmee het leerproces. Enkele suggesties voor hoger-niveau vragen: - Wat is het verband tussen ...? - Wat zijn de oorzaken/gevolgen van ...? - Wat zijn de voordelen/nadelen van ...? - Hoe kan ik dit toepassen? - Welke bewijzen zijn er voor...? Vragen die helpen kritisch te denken: - Is dit waar? - Waarom is dat zo? - Is dat een feit of een mening? - Zijn de feiten verifieerbaar? - Hoe komt de auteur tot zijn conclusie? - Waarom is dit belangrijk? - Hoe werkt dat dan? Laat leerlingen zelf bij een paragraaf dergelijke vragen formuleren en uitwisselen. Bespreek er daarna enkele in de klas.
Hoofdstuk 8 Interactie met de omgeving Doelen van dit hoofdstuk Het bestuderen van de interactie met de omgeving is ons inziens een prachtige afsluiting van het vak biologie. Nu weten we “alles” over organismen, maar hoe staan ze in de wereld? Welke invloeden zijn er tussen organismen en tussen organismen en het abiotisch milieu, hoe worden overlevingskansen bepaald, wat zijn de stromen van energie en materie in een ecosysteem, hoe ontwikkelt een ecosysteem zich in de tijd? Ook hier is een mooi aanknopingspunt voor herhaling van CSE stof uit deel 1. Ook het maken van correcte en volledige diagrammen wordt met het oog op het CSE nog eens geoefend en ook enkele onderdelen uit basiskennis scheikunde en natuurkunde voor vwo biologie uit het eindexamenprogramma.
Examenprogramma B1, getoetst op het CE, E1.1 t/m E 1.8, getoetst op het SE. Herhaling van D .1 t/m 1.4, E 2. 1 t/m E 2.7, getoetst op het CE.
Organisatie en planning Als het hoofdstuk inderdaad in het voorjaar wordt behandeld is er de mogelijkheid tot veldwerk. Gezien de eindexamenvoorbereidingen zal er misschien geen tijd zijn voor grote projecten, maar wat kleinere experimenten zijn vast goed mogelijk. Het is dus moeilijk een algemene richtlijn voor het aantal lessen voor dit hoofdstuk te geven. Reken in ieder geval op 10 lessen.
Aanwijzingen bij de practica Opdracht 8.19 Humus in de bodem Vraagstelling: Wat is het humusgehalte in de bodem? Materiaal - porseleinen schaal doorsnede ca. 9 cm - weegschaal (minimaal 0,01 nauwkeurig) - brander met driepoot en gaas - glasstaaf - droogstoof - luchtdroog bodemmonster - zuurkast Om de monsters goed te kunnen vergelijken is het belangrijk dat alle water uit de monsters is verdampt. Neem van de droge monsters steeds 10 gram. Verhit de monsters bij voorkeur in de zuurkast om stankoverlast te voorkomen. Opdracht 8.20 Verdamping Verband tussen oppervlak en verdamping Materiaal - maatcilinder - dik filtreerpapier - maatcilinders - ijzerdraad - glazen buisje - olijfolie o.i.d. - water
Didactische tips Op het examen wordt vaak gevraagd een proefopzet te maken voor een ecologisch of gedragsexperiment. In het hoofdstuk staan voldoende voorbeelden om deze vaardigheid te oefenen. Laat leerlingen de stappen in de onderzoeksopzet ook echt uitschrijven. Ze zijn geneigd stappen over te slaan, omdat iets “toch logisch” is. Bespreek daarna evt enkele voorbeelden uit eindexamenopgaven.
Extra materiaal Het opzetten en uitvoeren van een ecologieopdracht Inleiding In deze opdracht maak je een ecologiepracticum voor je collega-leerlingen uit de onderbouw (tweede klas havo/vwo). De bedoeling is dat ze er zelfstandig mee aan het werk kunnen in de schooltuin/schoolomgeving. De ecologieopdracht - gaat over een ecologisch onderwerp; - zorgt zowel voor natuurbeleving als begrip; - is geschikt voor voor de tweede klas HAVO/VWO en helpt bij het verwerken van/sluit aan op de ecologische onderwerpen uit de lesstof voor die klas; - bestaat uit een lessenserie van minimaal 2 en maximaal 4 lesuren van 50 min; - bevat een veldwerk (buiten) deel van minimaal 1 lesuur; - maakt gebruik van minimaal twee “veldwerktechnieken”; - bestaat uit een leerlingdeel en een docentenhandleiding; - kan plaatsvinden in de schooltuin of de directe omgeving van de school en is uitvoerbaar met op school aanwezige middelen. Hoe kom je aan ideeën? - uit het ecologische deel van Biologie interactief (N.B. te hoog niveau) - uit de ecologische hoofdstukken uit de methode biologie - andere boeken - je eigen ervaringen met veldwerk - mappen met veldwerktechnieken/techniekkaarten - internet Logboek Tijdens het maken van de ecologieopdracht moeten jullie een logboek bijhouden. Dit logboek bevat minimaal: - een kort verslag van alle bijeenkomsten van de groep met datum en tijd - gemaakte afspraken over de taakverdeling - een kort verslag van de uitgeprobeerde veldwerktechnieken met de klas - een kort verslag van het veldwerk in de ontwerp- en uitprobeerfase van jullie eigen ecologieopdracht
Leerlingdeel Inleiding Hier beschrijf je wat je de leerlingen wilt laten onderzoeken/ ervaren en waarom je dat wilt. Zorg voor een pakkende start. Doelen Geef aan welke doelen de leerling moet bereiken met deze opdracht. Gaat het om begrip, om inzicht? Gaan ze de natuur beleven, onderzoeken, allebei? Wat moeten ze na deze opdracht weten/kunnen? Voorbereidende les(sen) Als er een voorbereidende les nodig is, beschrijf hier dan wat er tijdens die les moet gebeuren. Moet er bijvoorbeeld nog nieuwe stof worden behandeld die verder gaat dan de stof uit de tweede klas? Wil je dat de leerlingen zelf een onderzoekje bedenken met vraag en hypothese? Misschien moet de docent met de hele klas naar buiten om alvast de frisse lucht op te snuiven tijdens een belevingsopdracht. Of moet de hele klas aan het timmeren voor het maken van een boomhoogtemeter?
Buitenles Hier beschrijf je de eigenlijke veldwerkopdracht. Afhankelijk van je ontwerp zullen er verschillende eisen aan dit onderdeel worden gesteld, maar de volgende onderdelen zijn in ieder geval noodzakelijk. Route Maak een duidelijke routebeschrijving vanaf de school naar het onderzoeksgebied, specificeer waar in dit gebied de opdracht moet worden uitgevoerd.
Materiaal Welk materiaal moeten leerlingen meenemen, hoe komen ze daaraan. Moeten ze eerst zelf nog iets maken? Geef een volledige lijst en denk ook om pen, papier, invulbladen e.d. Werkwijze Welke stappen moeten leerlingen uitvoeren bij de opdracht. Maak eventueel een invulschema. Geef een duidelijke beschrijving van de technieken. Gebruik hiervoor zoveel mogelijk kant-en-klaar materiaal zoals techniekkaarten. Afsluitende les(sen) Leg uit wat er verder met de opdracht moet gebeuren in een afsluitende les. Resultaten Geef aan hoe antwoorden en meetresultaten moeten worden verwerkt. Moeten er tabellen, grafieken, tekeningen of gedichten worden gemaakt? Eindproduct Geef aan hoe leerlingen verslag moeten uitbrengen over de uitgevoerde opdracht. Dit kan bijvoorbeeld in de vorm van een verslag, een (poster-)presentatie, een tekening of een toneelstukje. Beoordeling Maak duidelijk hoe en waarop de leerlingen worden beoordeeld. Krijgen ze een cijfer, beoordelen leerlingen elkaar? Maak eventueel een beoordelingsformulier.
Docentendeel Doelen Welke onderwijsdoelen worden met deze opdracht gehaald. Welke ecologische begrippen worden behandeld? Leren leerlingen onderzoeksvaardigheden aan en welke dan? Welke meerwaarde heeft deze opdracht, waarom zou een docent deze opdracht moeten gebruiken Voorkennis Welke stof moet de docent behandelen voordat de opdracht kan worden uitgevoerd, welke voorkennis is noodzakelijk? Wat moeten leerlingen kennen en kunnen? Materialen Welke materialen zijn nodig voor het uitvoeren van de opdracht. Maak een volledige lijst en denk ook aan bijvoorbeeld kopieën van de opdracht, invulbladen, tekenpapier e.d. Specificeer hoeveel setjes van dit materiaal aanwezig moeten zijn. Hoeveel leerlingen kunnen met een set werken? Beoordeling Maak duidelijk hoe en waarop de leerlingen worden beoordeeld. Krijgen ze een cijfer, beoordelen leerlingen elkaar? Maak eventueel een beoordelingsformulier.
Beoordelingspunten voor testgroep Namen beoordelaars ________________________________________________________________________ Namen beoordeelde groep
________________________________________________________________________
Algemeen Voldoet de opdracht aan de algemene eisen zoals hieronder beschreven? De ecologieopdracht: 1: gaat over een ecologisch onderwerp; 2: zorgt zowel voor natuurbeleving als begrip; 3: is geschikt voor voor de tweede klas HAVO/VWO en helpt bij het verwerken van/sluit aan op de ecologische onderwerpen uit de lesstof voor die klas; 4: bestaat uit een lessenserie van minimaal 2 en maximaal 4 lesuren van 50 min; 5: bevat een veldwerk (buiten) deel van minimaal 1 lesuur; 6: maakt gebruik van minimaal twee “veldwerktechnieken”; 7: bestaat uit een leerlingdeel en een docentenhandleiding; 8: kan plaatsvinden in de schooltuin of de directe omgeving van de school en is uitvoerbaar met op school aanwezige middelen. Ja / Nee Indien nee: aan welk onderdeel voldoet de opdracht niet en hebben jullie suggesties voor verbetering? ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ _______________
Leerlingendeel Wat vinden jullie van de inleiding voor de leerlingen? Is deze pakkend en nodigt hij uit de opdracht te gaan uitvoeren? Wat zou de ontwerpgroep kunnen verbeteren? ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ Is duidelijk wat de leerlingen van de opdracht kunnen leren (doelen)? Wat zou de ontwerpgroep kunnen verbeteren? ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ Worden de leerdoelen na de opdracht ook gehaald? Leren de leerlingen van de opdracht ook echt wat in de doelen staat beschreven? Ja / Nee Indien nee: welk doel wordt niet gehaald en wat kan de ontwerpgroep daaraan doen? ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ __________________________________
Is de veldwerkopdracht duidelijk en uitvoerbaar en wat zou de ontwerpgroep nog kunnen verbeteren? Je kunt hierbij de volgende aandachtspunten gebruiken: - Is de materialenlijst duidelijk, wist je wat je mee moest nemen? - Waar moest het materiaal worden afgehaald? Staat dat duidelijk beschreven? - Waar moest je naar toe en kon je dat vinden? Zou een docent je de weg moeten wijzen of een route voor je moeten uitzetten? - Konden jullie zelfstandig werken aan de opdracht of had je hulp nodig? - Kon je het materiaal na de uitleg gebruiken of had je specifiek daarvoor nog een extra gebruiksaanwijzing nodig? - Moest je bij de opdracht determineren en kon je dat ook met het beschikbare materiaal? Zou je het ook in de klas kunnen doen? - Kan de opdracht in de beschikbare tijd worden uitgevoerd? Denk je dat je alles af zou kunnen krijgen of heb je misschien juist tijd over? - Is duidelijk wat je in het veld met de resultaten moet doen? Moet je zaken mee terugnemen naar de klas, moet je grafieken maken in het veld, lijsten invullen enz. Zijn er invulbladen, grafiekpapier e.d. bijgevoegd? Moet dat er nog bij? - Is duidelijk wat de leerlingen met de resultaten na de buitenles moeten doen? Moeten ze een poster maken, een verslag, iets anders? Vinden jullie dat een goede manier om de resulaten te verwerken of heb je nog andere suggesties?
Omdat dit het belangrijkste deel van de opdracht is, graag zoveel mogelijk suggesties ter verbetering. ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________
Docentendeel Is voor de docent duidelijk wat zijn leerlingen van deze opdracht kunnen leren? Zijn de doelen goed omschreven? Ja / Nee Indien nee: waarom niet en wat moet de ontwerpgroep verbeteren? ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ __________________________________ Is duidelijk welke stof de docent in de lessen voor en of na de veldwerkopdracht moet behandelen en hoe hij dit kan doen? Ja / Nee Indien nee: waarom niet en wat moet de ontwerpgroep verbeteren? ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ __________________________________
Is er een volledige materialenlijst voor de docent aanwezig waarbij ook gelet is op de juiste aantallen? Hoeveel leerlingen zijn er per groep? Hoeveel “grondboren” zijn er dan nodig? Moet er gekopieerd worden, hoe vaak dan? Ja / Nee Indien nee: wat ontbreekt er en moet de ontwerpgroep nog toevoegen? ___________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________
Eindoordeel Wat is jullie menig over deze ecologieopdracht? Is hij goed of juist niet? Leer je hier iets van. Zou je dit zelf als tweede klasser hebben willen doen? Heb je de natuur beleefd, ervaring opgedaan met “wetenschappelijk onderzoek”, iets anders ervaren? Wat had je anders willen zien? N.B. Geef alleen positieve feedback ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ ______________________________________
Beoordeling ecologieopdracht leerlingen logboek - volledig en authentiek - taakverdeling duidelijk - verslag eigen veldwerk
max. 1,5 0,5 1,0
leerlingendeel - inleiding en afsluiting - veldwerkles
1,0 3,0
docentendeel - doelen en voorkennis - praktische voorbereiding
0,5 0,5
- verwerking feedback
1,0
- feedback andere groep
1,0
totaal
