BIOTEHNIŠKA FAKULTETA
FAKULTETA ZA KEMIJO IN KEMIJSKO TEHNOLOGIJO NARAVOSLOVNOTEHNIŠKA FAKULTETA
DIPLOMSKO DELO
MARJANCA REMŢGAR
BIOTEHNIŠKA FAKULTETA
FAKULTETA ZA KEMIJO IN KEMIJSKO TEHNOLOGIJO NARAVOSLOVNOTEHNIŠKA FAKULTETA
Študijski program: Kemija in biologija
ZNANJE GIMNAZIJCEV O IZBRANIH GENETSKIH TEMAH
DIPLOMSKO DELO
Mentorica: Kandidatka:
doc. dr. Jelka Strgar Marjanca Remţgar
Ljubljana, februar 2015
i Diplomsko delo je zaključek dvopredmetnega univerzitetnega študija kemije in biologije na Pedagoški fakulteti. Opravljeno je bilo na oddelku za biologijo v skupini za biološko izobraţevanje na Biotehniški fakulteti Univerze v Ljubljani.
Komisija za dodiplomski študij Oddelka za biologijo je potrdila naslov in temo diplomskega dela ter za mentorico imenovala doc. dr. Jelko Strgar.
Komisija za oceno in zagovor:
Predsednica: prof. dr. Barbara BAJD
Univerza v Ljubljani, Pedagoška fakulteta Mentorica: doc. dr. Jelka STRGAR
Univerza v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, Oddelek za biologijo Recenzentka: doc. dr. Jerneja AMBROŢIČ AVGUŠTIN
Univerza v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, Oddelek za biologijo
Podpisana se strinjam z objavo svoje naloge v polnem tekstu na spletni strani digitalne knjiţnice Biotehniške fakultete. Izjavljam, da je naloga, ki sem jo oddala v elektronski obliki, identična tiskani verziji.
Diplomsko delo je rezultat lastnega dela.
Marjanca Remţgar
ii KLJUČNA DOKUMENTACIJSKA INFORMACIJA
ŠD Dn
UDK 575:373.5:303.425(043.2)
KG celica, genetika, razmnoţevanje, gimnazija, test znanja AV REMŢGAR, Marjanca
SA STRGAR, Jelka (mentorica)
KZ SI- 1000 Ljubljana, Kardeljeva ploščad 16
ZA Univerza v Ljubljani, Pedagoška fakulteta, Biotehniška fakulteta, Oddelek za biologijo
LI 2015
IN ZNANJE GIMNAZIJCEV O IZBRANIH GENETSKIH TEMAH TD Diplomsko delo (univerzitetni študij)
IJ sl.
JI sl./an.
AI Genetiko mnogi smatrajo za enega najteţjih področij biologije. Poleg tega so raziskave pokazale, da imajo dijaki srednjih šol slabo biološko znanje, ki se nanaša na strukturo celice in spolno razmnoţevanje ţivih organizmov. Zato je bil naš cilj ugotoviti, kakšno je temeljno genetsko znanje gimnazijcev, obenem pa smo ţeleli preveriti tudi znanje o celici, ki je podlaga za razumevanje genetike. Zanimali sta nas količina in kakovost njihovega znanja ter morebitne značilne napačne predstave.
Raziskavo smo izvedli na 108 dijakih dveh gimnazij. Udeleţenih je bilo 53,7 % dijakov prvega letnika in 46,3 % dijakov drugega letnika, ter 66,7 % dijakinj in 33,3 % dijakov.
Podatke smo zbrali z vprašalnikom s 35 vprašanji. Vprašanja so preverjala znanje o celici, celičnih procesih in mikroskopu, razmnoţevanju in genetiki ter odnos do biologije in do raziskave.
Dijaki so na vprašanja v zvezi s celico in celičnimi procesi odgovarjali uspešneje kot na vprašanja v zvezi z razmnoţevanjem in genetiko. Pokazalo se je, da imajo dijaki drugega letnika malce boljše znanje v primerjavi z dijaki prvega letnika, vendar je ta napredek skromen. Med znanjem dijakinj in dijakov je bilo samo nekaj razlik, ki ne kaţejo, da bi imel kateri od spolov boljše znanje. Ugotovili smo tudi, da gimanzijci, udeleţeni v naši raziskavi, nimajo preveč dobrega odnosa do biologije in si večinoma ne
iii ţelijo sluţbe, ki bi bila povezana z biologijo. Po drugi strani pa menijo, da jim bo znanje biologije koristilo v vsakdanjem ţivljenju.
iv KEY WORD DOCUMENTATION
DN Gt
UDC 575:373.5:303.425(043.2)
CX cell, genetics, reproduction, grammar school, knowledge test AU REMŢGAR, Marjanca
AA STRGAR, Jelka (mentor)
SI SI- 1000 Ljubljana, Kardeljeva ploščad 16
PB University of Ljubljana, Faculty of Education, Biotehnical faculty, Department of biology
PY 2015
TI Knowledge of selected genetic topics among high school pupils DT Graduation Thesis (University studies)
LA sl.
AL sl./an.
AB Genetics is considered by many to be one of the most difficult fields of biology.
Furthermore, researches show that high school students have an insufficient knowledge of biology in regard to cell structure and sexual reproduction of living organisms. Thus, our goal was to assess high school students' basic knowledge of genetics and to test their knowledge of cells that represents the basis for understanding genetics. We were interested in the quantity and the quality of their knowledge and in potential common misconceptions.
The research was conducted on a group of 108 students from two high schools. 53.7%
of the participants were first-year students and 46.3% were second-year students while 66.7% were female students and 33.3% were male students. Data was collected using a questionnaire with 35 questions. The questions tested the students’ knowledge of cells, cell processes and microscopes, reproduction and genetics, as well as their attitude towards biology and the research.
The quality of students’ answers was more successfully for the questions on cells and cell processes and the questions on reproduction and genetics. The results showed that second-year students have a slightly better knowledge than first-year students, but the progress is not significant. There were only a few differences between the knowledge of female and male students and they do not point to one of the genders having better
v knowledge than the other. We have also established that the high school students who participated in our research do not have a very positive attitude towards biology and they generally do not want to work in a field connected to biology. However, they believe that biological knowledge will be useful in everyday life.
vi KAZALO VSEBINE
1. UVOD ... 1
1.1 OPREDELITEV PROBLEMA ... 1
1.2 CILJI ... 2
1.3 DELOVNE HIPOTEZE ... 2
2. TEORETIČNI DEL ... 3
2.1 ŢIVLJENJE ... 3
2.2 CELICA ... 4
2.3 MITOZA ... 6
2.4 FOTOSINTEZA ... 8
2.5 RAZMNOŢEVANJE ... 8
2.5.1 Oprašitev in oploditev ... 8
2.6 GENETIKA ... 9
2.6.1 Začetki genetike ... 9
2.6.2 DNK, gen in kromosom ... 10
2.7 UČNI NAČRTI ... 10
2.7.1 Učni načrt za pouk naravoslovja za osnovno šolo ... 10
2.7.2 Učni načrt za pouk biologije za osnovno šolo ... 12
2.7.3 Učni načrt za pouk biologije za gimnazije ... 14
3. MATERIAL IN METODE ... 16
3.1 VZOREC ... 16
3.2 VPRAŠALNIK ... 17
3.3 STATISTIČNA OBDELAVA ... 18
4. REZULTATI ... 18
Vprašanje 1.a: Predstavljaj si, da imaš pred seboj neznan objekt. Zapiši, katere lastnosti bi imel objekt, če bi bil ţiv. ... 21
Vprašanje 1.b: Predstavljaj si, da imaš pred seboj neznan objekt. Naštej nekaj poskusov, s katerimi bi ugotovil, ali je objekt ţiv. ... 22
Vprašanje 1.c: Predstavljaj si, da imaš pred seboj neznan objekt. Zapiši potek enega poskusa. ... 23
Vprašanje 2: Kaj je oprašitev? ... 23
Vprašanje 3: Kaj je vegetativno razmnoţevanje? Napiši kakšen primer. ... 24
Vprašanje 4: Ali so ţuţelke in rastline povezane? Pojasni. ... 25
vii Vprašanje 5: Če opazujemo vodno rastlino na svetlobi, vidimo, da iz nje izhajajo mehurčki.
Katera snov je to? ... 26
Vprašanje 6: Kaj je alkoholno vrenje? Napiši kakšen primer. ... 27
Vprašanje 7: Kaj je ogljikov dioksid? ... 27
Vprašanje 8: Kakšen je pomen ogljikovega dioksida v naravi? ... 28
Vprašanje 9: Kaj je kisik? ... 29
Vprašanje 10: Kakšen je pomen kisika v naravi? ... 30
Vprašanje 11: Pri katerih organizmih poteka fotosinteza? ... 31
Vprašanje 12: Kaj je fotosinteza? ... 32
Vprašanje 13: Kakšen je pomen fotosinteze v naravi?... 33
Vprašanje 14: Kateri organizmi dihajo?... 34
Vprašanje 15: Kaj je dihanje? ... 35
Vprašanje 16: Kakšen je pomen dihanja v naravi? ... 35
Vprašanje 17: Kaj je celica? ... 36
Vprašanje 18: Katere razlike med rastlinsko in ţivalsko celico poznaš? ... 37
Vprašanje 19: Kakšen je pomen celice v ţivem okolju? ... 38
Vprašanje 20: Vse celice v človeškem telesu so enake. DA NE ... 39
Vprašanje 21: Kaj je mitoza? ... 39
Vprašanje 22: Kaj so spolne celice? ... 40
Vprašanje 23: Kaj je oploditev? ... 41
Vprašaje 24: Ali vsa ţiva bitja dedujejo lastnosti? ... 42
Vprašanje 25: Kaj je kromosom? ... 43
Vprašanje 26: Kaj je gen? ... 43
Vprašanje 27: Kako nastanejo spolne celice? ... 44
Vprašanje 28: Kako si predstavljaš, da se prenašajo lastnosti staršev na potomce? ... 45
Vprašanje 29: Kje v celici se nahaja genetska informacija? ... 46
Vprašanje 30: Kako to, da se ljudje razlikujemo med seboj po videzu in drugih lastnostih? ... 46
Vprašanje 31: Kaj pomeni izraz genetski kod? ... 47
Vprašanje 32: Kaj odloča o tem, ali se bo rodila deklica ali deček? ... 48
Vprašanje 33: Koliko se strinjaš z naslednjimi trditvami? ... 49
Vprašanje 34: Koliko se strinjaš z naslednjimi trditvami v zvezi z naravoslovjem (biologijo)? ... 51
Vprašanje 35: Koliko se strinjaš z naslednjima trditvama v zvezi s to raziskavo? ... 53
5. RAZPRAVA ... 54
viii 5.1 Prva hipoteza: Odgovori gimnazijcev na vprašanja, povezana s celico in celičnimi procesi, kaţejo več znanja kot odgovori na vprašanja, povezana z razmnoţevanjem in
genetiko. ... 54
5.2 Druga hipoteza: Pričakujemo, da med dijaki 1. in 2. letnika ne bo razlik v količini in kakovosti znanja. ... 58
5.3 Tretja hipoteza: Pričakujemo, da med dijakinjami in dijaki ne bo razlik v količini in kakovosti znanja. ... 59
6. SKLEPI ... 60
7. POVZETEK ... 61
8. VIRI ... 63
ix TABELE
Tabela 1: Deleţi dijakov, ki so odgovorili na posamezno vprašanje v vprašalniku
Tabela 2: Statistična pomembnost razlik med odgovori dijakov prvega in drugega letnika.
Tabela 3: Statistična pomembnost razlik med odgovori deklet in fantov
Tabela 4: Povprečna vrednost in standardni odklon ocen, s katerimi so dijaki ovrednotili trditve pri vprašanjih 33, 34 in 35
x KAZALO GRAFOV
Graf 1: Deleţ dijakov glede na kraj šolanja. ... 16
Graf 2: Deleţ dijakov glede na letnik šolanja. ... 16
Graf 3: Deleţ dijakov glede spol. ... 17
Graf 4: Porazdelitev odgovorov dijakov na vprašanje katere lastnosti bi imel objekt, če bi bil ţiv. ... 22
Graf 5: Porazdelitev odgovorov dijakov na nalogo, pri kateri so morali našteti nekaj poskusov, s katerimi bi ugotovili, ali je objekt ţiv. ... 22
Graf 6: Porazdelitev odgovorov dijakov na nalogo, pri kateri so morali zapisati potek enega poskusa, s katerimi bi ugotovili, ali je objekt ţiv. ... 23
Graf 7: Porazdelitev odgovorov dijakov na vprašanje kaj je oprašitev. ... 24
Graf 8: Porazdelitev odgovorov dijakov na vprašanje kaj je vegetativno razmnoţevanje. ... 25
Graf 9: Porazdelitev odgovorov dijakov na vprašanje ali so ţuţelke in rastline povezane. ... 26
Graf 10: Porazdelitev odgovorov dijakov na vprašanje katera snov izhaja v obliki mehurčkov iz osvetljene vodne rastline. ... 26
Graf 11: Porazdelitev odgovorov dijakov na vprašanje kaj je alkoholno vrenje. ... 27
Graf 12: Porazdelitev odgovorov dijakov na vprašanje kaj je ogljikov dioksid. ... 28
Graf 13: Porazdelitev odgovorov dijakov na vprašanje kakšen je pomen ogljikovega dioksida v naravi. ... 29
Graf 14: Porazdelitev odgovorov dijakov na vprašanje kaj je kisik. ... 30
Graf 15: Porazdelitev odgovorov dijakov na vprašanje o tem kakšen je pomen kisika v naravi. 31 Graf 16: Porazdelitev odgovorov dijakov na vprašanje pri katerih organizmih poteka fotosinteza. ... 32
Graf 17: Porazdelitev odgovorov dijakov na vprašanje kaj je fotosinteza. ... 33
Graf 18: Porazdelitev odgovorov dijakov na vprašanje kakšen je pomen fotosinteze. ... 34
Graf 19: Porazdelitev odgovorov dijakov na vprašanje kateri organizmi dihajo ... 34
Graf 20: Porazdelitev odgovorov dijakov na vprašanje kaj je dihanje. ... 35
Graf 21: Porazdelitev odgovorov dijakov na vprašanje kakšen je pomen dihanja v naravi. ... 36
Graf 22: Porazdelitev odgovorov dijakov na vprašanje kaj je celica. ... 37
Graf 23: Porazdelitev odgovorov dijakov na vprašanje katere razlike med rastlinsko in ţivalsko celico poznajo. ... 38
Graf 24: Porazdelitev odgovorov dijakov na vprašanje kakšen je pomen celice v ţivem okolju. ... 38
Graf 25: Porazdelitev odgovorov dijakov na trditev, da so vse celice v človeškem telesu enake... 39
Graf 26: Porazdelitev odgovorov dijakov na vprašanje kaj je mitoza. ... 40
Graf 27: Porazdelitev odgovorov dijakov na vprašanje kaj so spolne celice. ... 41
Graf 28:Porazdelitev odgovorov dijakov na vprašanje kaj je oploditev.... 42
Graf 29: Porazdelitev odgovorov dijakov na vprašanje ali vsa ţiva bitja dedujejo lastnosti. ... 42
Graf 30: Porazdelitev odgovorov dijakov na vprašanje kaj je kromosom... 43
Graf 31: Porazdelitev odgovorov dijakov na vprašanje kaj je gen. ... 44
Graf 32: Porazdelitev odgovorov dijakov na vprašanje kako nastanejo spolne celice. ... 45
xi Graf 33: Porazdelitev odgovorov dijakov na vprašanje kako si predstavljajo, da se lastnosti
prenašajo s staršev na potomce. ... 45
Graf 34: Porazdelitev odgovorov dijakov na vprašanje kje v celici se nahaja genetska informacija. ... 46
Graf 35: Porazdelitev odgovorov dijakov na vprašanje kako to, da se ljudje razlikujemo med seboj po videzu in drugih lastnostih. ... 47
Graf 36: Porazdelitev odgovorov dijakov na vprašanje kaj pomeni izraz genetski kod. ... 48
Graf 37: Porazdelitev odgovorov dijakov na vprašanje kaj odloča o tem, ali se bo rodila deklica ali deček. ... 49
Graf 38: Porazdelitev odgovorov dijakov na vprašanje 33. ... 51
Graf 39: Porazdelitev odgovorov dijakov na vprašanje 34. ... 52
Graf 40: Porazdelitev odgovorov dijakov na vprašanje 35. ... 53
xii PRILOGE
Priloga 1: Vprašalnik
Priloga 2: Statistična pomembnost razlik med odgovori dijakov prvega in drugega letnika
Priloga 3: Statistična pomembnost razlik med odgovori deklet in fantov Priloga 4: Povprečna vrednost in standardni odklon ocen, s katerimi so dijaki ovrednotili trditve pri vprašanjih 33, 34 in 35
1
1. UVOD
1.1 OPREDELITEV PROBLEMA
Genetiko mnogi smatrajo za enega najteţjih področij v biologiji. Banet in Ayuso (2000) sta v svoji raziskavi ugotovila, da imajo dijaki srednje šole (15-16 let) slabo temeljno biološko znanje. Dijaki niso vedeli, da so vsa ţiva bitja zgrajena iz celic (na primer glive, rastline), nekateri pa so imeli še na tej stopnji izobraţevanja teţave pri uvrščanju določenih organizmov med ţivo (na primer vrtnice). Logična posledica takih predstav je bila, da je skoraj polovica učencev, ki v svojem programu še niso imeli genetike, menila, da rastline nimajo kromosomov. To pomeni, da od njih teţko pričakujemo, da bodo resnično razumeli teme, povezane z dednimi informacijami. Wood-Robinson (1994) navaja številne napačne predstave, ki so jih imeli učenci različnih starosti na različnih delih sveta o temah, ki so povezane z genetiko in razmnoţevanjem. Tako so učenci zelo pogosto menili, da se rastline ne razmnoţujejo spolno. Raziskave so tudi pokazale, da imajo lahko učenci istočasno dve različni predstavi o isti temi, katero bodo uporabili pa je odvisno od situacije, v kateri se nahajajo (Venville in Treagust, 1998). V zvezi s tem je treba omeniti napačne oziroma alternativne predstave, ki so ovira pri usvajanju novega znanja Fisher (1985).
Ugotovimo lahko, da morajo učitelji poskrbeti, da imajo dijaki pred začetkom pouka genetike vsaj elementarno razumevanje nekaterih tem, ki se nanašajo na strukturo celice in spolno razmnoţevanje ţivih organizmov. Vedeti morajo tudi, da pri mitotski delitvi nastajajo celice z identično dedno informacijo.
Mehanizmi teh procesov so teţko razumljivi, ker je teme, kot so ugotovili Mbajiorgu in sodelavci (2007), teţko predstaviti brez posebnih instrumentov.
Lewis in Kattmann (Castro, 2009) ugotavljata, da je pri pojasnjevanju, kako se lastnosti prenašajo iz ene generacije v naslednjo, uporaba besed geni, DNA in kromosomi med seboj pogosto pomešana. Učenci razumejo, na kakšen način geni sodelujejo pri prenašanju lastnosti, vendar njihovo razumevanje ni v skladu z biološko teorijo, tako menijo, na primer, da se geni prenašajo s staršev kot celota in
2 identično določajo lastnosti. Venville in sodelavci (Castro, 2009) pravijo, da znanje o dedovanju in DNA izhaja iz nečesa, kar raziskovalci imenujejo »niţji kulturni viri«. Ti viri so filmi, stripi, televizija in računalniške igrice, ki obravnavajo znanstveno fantastične vsebine. Današnji mediji ne razlikujejo med geni in DNA, temveč besedi med seboj zamenjujejo v različnih situacijah in z mehanizmi njihovega delovanja se v zgodbi praviloma ne ukvarjajo. Na predstave otrok o genetiki vplivajo tudi predstave ljudi med katerimi ţivijo, le-te pa so pogosto napačne.
1.2 CILJI
Naš cilj je ugotoviti, kakšno je temeljno genetsko znanje gimnazijcev, obenem pa ţelimo preveriti tudi znanje o celici, ki je podlaga za razumevanje genetike.
Zanimajo nas količina in kakovost njihovega znanja ter morebitne značilne napačne predstave. Rezultati bodo strokovnjakom, ki se ukvarjajo z izobraţevanjem, omogočili, da na tistih področjih, kjer bi se morda pokazalo nezadovoljivo znanje, ustrezno ukrepajo.
1.3 DELOVNE HIPOTEZE
Postavili smo naslednje delovne hipoteze:
1. Odgovori gimnazijcev na vprašanja, povezana s celico in celičnimi procesi, kaţejo več znanja kot odgovori na vprašanja, povezana z razmnoţevanjem in genetiko.
2. Pričakujemo, da med dijaki prvega in drugega letnika ne bo razlik v količini in kakovosti znanja.
3. Pričakujemo, da med dijakinjami in dijaki ne bo razlik v količini in kakovosti znanja.
3
2. TEORETIČNI DEL
V naši raziskavi smo ţeleli preveriti znanje dijakov na področju celice in celičnih procesov ter razmnoţevanja in genetike. Dobro temeljno znanje s področja celice je namreč temelj za razumevanje razmnoţevanja in genetike. V tem poglavju so zato na kratko predstavljene teme, ki so bile vključene v vprašalnik, s katerim smo v raziskavi preverjali znanje dijakov.
2.1 ŢIVLJENJE
Ţivljenje je nastalo pred pribliţno 3-4 milijardami let v praatmosferi, ki je bila sestavljena iz vodika, metana, amonijaka, vodikovega sulfida, vodnih hlapov in drugih snovi, v njej pa ni bilo kisika. V procesu nastanka ţivljenja so sodelovale različne oblike energije. Napredek v evoluciji predstavljajo neprestano nove kombinacije genov s spolnim razmnoţevanjem, naravni izbor, omejitev ţivljenjske dobe osebka in razvoj čutnic s pripadajočim ţivčnim sistemom (Duden, 2007).
Predpogoj za ţivljenje je nadzorovano delovanje organskih kemijskih spojin v odprtem sistemu ter sočasno kemijsko in fizikalno delovanje med sistemom in njegovim okoljem. Vsa ţiva bitja imajo naslednje lastnosti:
Presnova ali metabolizem: to so vse kemijske reakcije, ki potekajo v telesu in jih katalizirajo encimi. Razlikujemo katabolizem ali razgradnjo in anabolizem ali izgradnjo. Pri katabolizmu se energija sprošča, pri anabolizmu porablja. Katabolne in anabolne poti so med seboj tesno povezane z neprestanim pretvarjanjem, izgrajevanjem in razgrajevanjem snovi v telesu.
Razmnoţevanje ali reprodukcija: z razmnoţevanjem se praviloma povečuje število potomcev in s tem ohranja vrsta. Razlikujemo spolno in nespolno razmnoţevanje.
Pri spolnem razmnoţevanju se spolno različne celice (moška in ţenska) zdruţijo in nastane nov osebek. Pri nespolnem razmnoţevanju pa se iz telesnih celic materinskega organizma razvije nov osebek, ki ima enako garnituro kromosomov in s tem enake dedne zasnove kot materinski osebek.
4
Dedovanje: dedovanje je prenos genske informacije s staršev na potomce.
Dedovanje proučuje posebna panoga biologije, to je genetika. Ţe Aristotel je uporabljal besedo dedovanje. Mislil je, da otroci podedujejo vse lastnosti svojega očeta. Hipokrat je bil mnenja, da moško in ţensko telo vsebujeta posebni tekočini, ki se pomešata in tako nastane otrok, kar ni bilo tako daleč od resnice.
Spremenljivost genetskih informacij ali mutacije: mutacija je nenadna spontana ali z mutageni izzvana sprememba dedne zasnove. Lahko se pojavi tako na telesnih kot na spolnih celicah. Glede na obseg spremembe na DNK razlikujemo genomske mutacije, ki spremenijo število kromosomov ali celotnih kromosomskih garnitur, kromosomske mutacije, ki povzročijo spremembe na posameznih kromosomih, in genske mutacije, pri katerih pride do spremembe na posameznih genih.
Zgrajena so iz ene ali več celic: celica je najmanjša ţivljenjska in razmnoţevalna enota, ki vsebuje strukture pomembne za ţivljenje in hkrati kaţe vse ţivljenjske znake. To je še posebej izrazito pri enoceličarjih. Pri mnogoceličarjih se celice zdruţujejo v tkiva in organe, s čimer je povezana delitev dela posameznih celic.
Posebne naloge celic so vezane na različne celične strukture ali organele.
V celici imajo določene strukture organele: organel je trajna struktura v celici enoceličnega ali mnogoceličnega organizma, ki ima določeno nalogo.
Reagirajo na notranje ali zunanje draţljaje, kar imenujemo vzdraţnost.
Te lastnosti kaţejo na skupni izvor, kar dokazujeta tudi genetski kod in sinteza beljakovin (povzeto po Duden, 2007).
2.2 CELICA
Odkritje celice je povezano z napredkom v drugih znanstvenih vejah. Večina celic je predrobnih, da bi jih lahko opazili s prostim očesom, kaj šele da bi raziskovali njihovo zgradbo. Zato je z zgodbo o odkrivanju celice tesno povezana zgodba o odkrivanju in izpopolnjevanju mikroskopov, ki so nam pribliţali do takrat nevidne strukture (povzeto po Campbell in Reece, 2008).
5 Lastnost konveksnih (izbočenih) leč, da povečajo sliko opazovanega objekta, je bila znana ţe pred 17. stoletjem, zanimanje za svet, ki ga ne moremo opazovati s prostim očesom, pa se je pojavilo šele proti koncu 17. stoletja. Takrat so ugotovili, da dve leči nameščeni v primerni medsebojni razdalji, dajeta bistveno večjo povečavo kot ena sama. In to je bil temelj za sestavo prvega svetlobnega mikroskopa. Takšen mikroskop je izboljšal angleški fizik Robert Hooke, ki je tudi prvič uporabil besedo celica.
Opazoval je tanke rezine plute, videl je, da jo gradijo številni prostorčki, ločeni s stenami. Imenoval jih je celice, svoja opaţanja pa je objavil leta 1665 v delu Micrographia (povzeto po Campbell in Reece, 2008).
Mnogo znanstvenikov je v 17., 18., in 19. stoletju z mikroskopom proučevalo zgradbo rastlin in ţivali. Na svojih risbah so pogosto upodabljali celice in jih s tem imenom tudi opisali, vendar je kljub temu od prve uporabe izraza celica pa do spoznanja, da so vsa ţiva bitja zgrajena iz celic, minilo kar več kot 170 let (povzeto po Campbell in Reece, 2008).
Matthias Schleiden, nemški botanik, je leta 1838 zapisal ugotovitev da so vse rastline zgrajene iz celic. Menil je, da vsaka celica ţivi dvojno ţivljenje. In sicer svoje lastno in hkrati prispeva k ţivljenju osebka, katerega del je. Eno leto pozneje, 1839, je zoolog Theodor Schwann ta spoznanja povezal tudi z ţivalmi (povzeto po Campbell in Reece, 2008).
Z nadaljnjimi raziskavami so ugotovili, da se celice delijo. Leta 1855 je nemški zdravnik in biolog Rudolf Virchow to spoznanje jedrnato izrazil z latinskimi besedami
»omnis cellula e cellula«, kar pomeni, da vsaka celica nastane iz druge celice. Kako poteka proces razmnoţevanja celic pa je ostalo nepojasnjeno še par desetletij (Campbell in Reece, 2008).
Najbolj razširjena definicija celice je, da je celica osnovna funkcionalna in gradbena enota. Prav tako bi jo lahko opisali kot najmanjšo ţivljenjsko in razmnoţevalno enoto, ki vsebuje vse potrebne strukture za ţivljenje in seveda tudi kaţe znake ţivljenja.
Najbolje so znaki ţivljenja opazni pri enoceličnih organizmih. Pri vseh ostalih ţivih bitjih se celice zdruţujejo v tkiva in organe (Campbell in Reece, 2008).
6 Osnovna zgradba vseh celic je enaka, ločimo pa prokariontsko celico, nima pravega jedra, in evkariontsko celico, ki ima pravo jedro. Tudi evkarionti se med seboj razlikujejo v podrobnostih, tako se na primer rastlinska celica razlikuje od ţivalske v naslednjih podrobnostih:
Rastlinska celica je večinoma večja od ţivalske.
Vsako rastlinsko celico obdaja celična stena, zgrajena iz celuloze, hemiceluloze, pektina ali lignina, neposredno pod celično steno pa je še tanka celična membrana.
Ţivalska celica nima celične stene, ima le celično membrano.
Zaradi trdnosti celične stene so rastlinske celice večinoma negibne, ţivalske pa se lahko gibljejo.
Vakuole so s celičnim sokom napolnjene »vrečke«, ki s pomočjo turgorja (hidrostatični tlak) pomagajo vzdrţevati obliko celice. Te najdemo v rastlinskih celicah, redko tudi v ţivalskih, kjer so številčnejše in manjše.
Kloroplasti so celični organeli, ki jih najdemo samo v rastlinskih celicah, v njih pa poteka fotosinteza. Zelena barva rastlin pa je posledica klorofila, ki je v kloroplastih (povzeto po Campbell in Reece, 2008).
2.3 MITOZA
Celična delitev poteka v dveh fazah, mitozi in citokinezi. S citokinezo iz materinske celice nastaneta dve hčerinski, mitoza pa je delitev jedra, ki poskrbi, da je dedni zapis hčerinskih celic enak dednemu zapisu materinskih celic. Z mitozo se delijo telesne (somatske celice). S tako delitvijo se število celic povečuje, kar organizmu omogoča rast in obnavljanje poškodovanih tkiv.
Mitoza poteka v več zaporednih fazah – profaza, prometafaza, metafaza, anafaza in telofaza. Med dvema mitozama je celica v interfazi.
Prva faza celične delitve je profaza. Kromosomi so dolge tanke niti (kromatin), ki se proti koncu profaze s spiraliziranjem skrajšajo in odebelijo. V citoplazmi se začnejo v bliţini centriolov oblikovati mikrotubuli nastajajočega delitvenega vretena, ki se podaljšuje proti nasprotnemu polu. Jedrni ovoj in jedrce se pričneta razkrajati.
7 Prometafaza sledi profazi. Jedrni ovoj razpade na membranske mešičke. Tako se lahko niti delitvenega vretena podaljšajo do kromosomov in se nanje pritrdijo na območju centromerov. Na vsak kromosom se pritrdijo niti delitvenega vretena obeh polov. Jedrce postopoma popolnoma izgine.
V metafazi niti delitvenega vretena povlečejo kromosome na sredino v tako imenovano ekvatorialno lego. Ker so kromosomi v tej fazi najkrajši in najdebelejši, jih najlaţje opazujemo in preštevamo.
Metafazi sledi anafaza. Kromatidi se končno ločita, pri tem se vsak dvokromatidni kromosom razdeli v dva enokromatidna, ki ju niti delitvenega vretena potegnejo proti različnima poloma. Anafaza je torej faza razdelitve in potovanja kromosomov.
Zadnja faza delitve je telofaza, ta se začne, ko so kromosomi na nasprotnih celičnih polih. Delitveno vreteno začne postopoma izginjati. Okrog vsake skupine kromosomov se začne oblikovati jedrni ovoj. Kromosomi se despiralizirajo in postajajo vedno daljši in tanjši. Začne se oblikovati jedrce. Dogajanje v telofazi je ravno nasprotno od dogajanja v profazi.
Citokineza je delitev citoplazme. V ţivalskih celicah se citoplazma deli z delitveno brazdo. Celična membrana se začne v predelu ekvatorialne ravnine ugrezati in se zaţemati proti svojemu središču. To poteka, dokler celici nista popolnoma ločeni. V rastlinskih celicah pa se citoplazma deli drugače. In sicer se v ekvatorialni ravnini zbirajo vezikli Golgijevega aparata. Ti se med seboj zdruţujejo v celično ploščo, ki se širi od središča celice proti celični membrani in se na koncu z njo zdruţi. Tako nastaneta dve z membrano ločeni celici.
Med dvema mitozama poteka interfaza. Tudi ta je sestavljena iz več faz – G1, S in G2.
V fazi G1 nastajajo nove celične strukture, zato poteka intenzivna sinteza snovi, ki gradijo celico. Sledi ji faza S, v kateri se dedni zapis podvoji. V fazi G2 pa se celica pripravlja na mitotsko delitev (povzeto po Raven in Johnson, 2005).
8
2.4 FOTOSINTEZA
Fotosinteza je presnovna reakcija rastlin, pri kateri se svetlobna energija pretvori v kemijsko. Ob pomoči kemijske energije pa se ogljikov dioksid veţe v glukozo. Glukoza se pretvori v škrob in se kopiči v kloroplastih.
Pri fotosintezi torej iz anorganskih snovi nastajajo organske. Poenostavljena enačba fotosinteze:
6CO2 + 12H2O C6H12O6 + 6H2O + 6O2
Središče fotosintetskih reakcij so kloroplasti, pravimo jim tudi fotosintetski aparat rastlin. (povzeto po Campbell in Reece, 2008).
2.5 RAZMNOŢEVANJE
Z razmnoţevanjem ali reprodukcijo se povečuje število osebkov in ohranja vrsta.
Razlikujemo spolno in nespolno razmnoţevanje. Pri nespolnem razmnoţevanju se iz telesnih celic materinskega organizma z delitvijo celic (mitozo) razvijejo novi osebki, ki so po genskem materialu enaki materinskemu osebku. Pri spolnem razmnoţevanju nastanejo z zdruţitvijo različnih spolnih celic (jajčece, semenčice) novi osebki.
2.5.1 Oprašitev in oploditev
Oploditev je nastanek novega osebka z zdruţitvijo moške in ţenske spolne celice. Taka zdruţitev bi povzročila podvojitev garniture kromosomov v vsaki naslednji generaciji, če se ne bi pred vsako oploditvijo pri tvorbi gamet diploidna kromosomska garnitura reducirala na haploidno, kar se zgodi med redukcijsko delitvijo (mejozo). Produkt zdruţitve moške in ţenske spolne celice je zigota, iz katere se začne razvijati novo bitje.
Oploditev je pomembna zaradi nove porazdelitve dednih zasnov staršev pri potomcih, s čimer je doseţena velika variabilnost, ki je pomembna za evolucijski razvoj ţivih bitij (povzeto po Raven in Johnson, 2005).
9 Oprašitev je prenos cvetnega prahu pri semenkah. Pri golosemenkah je to prenos na mikropilo semenske zasnove, pri kritosemenkah pa prenos na brazdo plodnice (Duden, 2007).
2.6 GENETIKA
2.6.1 Začetki genetike
Genetska selekcija je ţe zelo stara dejavnost človeka. Ne vemo, kdaj natančno se je začela, vemo pa, da so ljudje gojili rastline ţe v neolitiku, kar dokazujejo kakih 10.000 let stari arheološki ostanki z območja Nove Gvineje, iz katerih je razvidno, da je človek ţe obvladal namakanje polj, sajenje in gojenje rastlin. Pomenijo tudi, da je človek na določen način selekcioniral rastline in za razmnoţevanje preteţno uporabljal rastline z lastnostmi, ki so mu ustrezale.
Ime genetika izhaja iz grške besede genesis, kar pomeni rojstvo in stvaritev, in jo je prvi uporabil William Bateson leta 1905. Vendar to ni bil dejanski začetek genetike kot znanosti. Za očeta genetike štejemo Gregorja Mendla in njegovo znamenito delo, ki ga je objavil leta 1866, v katerem je opisal raziskave na grahu. Objava njegovega dela ni vzbudila posebne pozornosti in je bila v pozabi do leta 1900, ko so jo odkrili botaniki Hugo de Vries, Carl Correns in Eric von Tschermark-Seysenegg. Od takrat je genetika močno napredovala.
Genetika se tiče prav vseh nas, saj imamo vsi v svoji DNK genetske informacije.
Genetski zapis ali genotip je celota vseh dednih informacij, ki določajo zgradbo in delovanje nekega organizma. Seveda pa na izraţanje genotipa vpliva tudi zunanje okolje. Celoto vseh vidnih lastnosti imenujemo fenotip (povzeto po Raven in Johnson, 2005).
10 2.6.2 DNK, gen in kromosom
Vse genetske informacije so v DNK, razen pri nekaterih virusih, ki imajo RNK namesto DNK. DNK ali deoskiribonukleinska kislina je sestavljena iz ponavljajočih se podenot, nukleotidov, ki so zgrajeni iz baze, pentoze 2-deoskiriboze in fosfatne skupine. V DNK so štiri vrste baz – adenin, timin (pri RNK uracil), gvanin in citozin. DNK je običajno v obliki dvojne vijačnice, kar sta leta 1953 objavila James Dewey Watson in Francis Harvey Crick (povzeto po Raven in Johnson, 2005).
Gen je nosilec dedne lastnosti oziroma najmanjša in nedeljiva enota dedne informacije.
Na molekularni ravni je gen odsek DNK, ki se prepiše v mRNK. Geni so navodila za zgradbo in delovanje ljudi, ţivali, rastlin in vseh ostalih ţivih bitij. Čeprav imamo vsi ljudje nabor človeških genov, smo si med seboj različni (barva las, oči, koţe…). Vzrok za te razlike je v majhnih razlikah v genih.
Kromosomi so molekule DNK, ki so povezane z beljakovinami in se navadno zvijejo v posebno obliko. V vsakem jedru človeške celice je 23 parov kromosomov, ki jih delimo na avtosome (22 parov) in spolne kromosome (1 par). Moški in ţenske imamo enake avtosome, spolna kromosoma pa se razlikujeta in en kromosom iz tega para odloča o spolu. Ţenske imajo oba kromosoma v tem paru enaka (XX), pri moških pa je eden od kromosomov krajši, imenuje se kromosom Y.
2.7 UČNI NAČRTI
2.7.1 Učni načrt za pouk naravoslovja za osnovno šolo
Poglavje: rast in razvoj
4. razred: »Učenci znajo:
utemeljiti, da so lastnosti ţivih bitij odvisne od dednosti in okolja,«
(Vodopivec in sod., 2011, str. 18).
Poglavje: ţiva bitja izmenjujejo snovi z okolico in jih spreminjajo 5. razred: »Učenci znajo:
pojasniti da vsa ţiva bitja dihajo,
11
utemeljiti, da je dihanje proces, pri katerem se sprošča energija,
razloţiti, da v rastlinah iz vode in ogljikovega dioksida nastaja hrana (organske snovi) in se izloča kisik, ter da sta za ta proces (fotosintezo) potrebna še sončna svetloba kot vir energije in klorofil,
utemeljiti medsebojno odvisnost ţivih bitij v naravi,« (Vodopivec in sod., 2011, str. 17,18).
Poglavje: celica
6. razred: »Učenci:
razumejo, da so organizmi zgrajeni iz celic in da imajo celice notranjo zgradbo,
spoznajo osnovno zgradbo celice ( rastlinske, ţivalske)« (Skvarč in sod., 2011, str. 12).
7. razred. »Učenci:
spoznajo podobnosti in razlike med rastlinsko, ţivalsko, glivno in bakterijsko celico (jedro, celična stena, mitohondrij, kloroplast, celična membran) in razumejo, da posamezni deli celice (celični organeli) opravljajo različne naloge (delitev nalog znotraj celice),
spoznajo, da v rastlinskih, ţivalskih in glivnih celicah poteka celično dihanje ( v mitohondrijih); samo v rastlinskih celicah pa poteka fotosinteza (v kloroplastih),« (Skvarč in sod., 2011, str. 12).
Poglavje: fotosinteza in celično dihanje 6. razred: »Učenci:
razumejo, da v vseh rastlinskih in ţivalskih celicah ves čas poteka celično dihanje, v tistih rastlinskih celicah, ki vsebujejo kloroplaste, pa poteka fotosinteza,
spoznajo, da se med fotosintezo svetlobna energija s pomočjo klorofila pretvori v energijo, ki je vezana v organskih snoveh (sladkor); rastline organske snovi uporabljajo kot vir energije in kot surovino za izgradnjo lastnega telesa ( na primer škrob)« (Skvarč in sod., 2011, str. 13).
Poglavje: razmnoţevanje, rast in razvoj rastlin 6. razred. »Učenci:
razumejo pomen oprašitve in oploditve« (Skvarč in sod., 2011, str. 16).
12 Poglavje: pomen rastlin v ekosistemu in pomen za človeka
6. razred: »Učenci:
razumejo vlogo rastlin kot proizvajalcev hranilnih snovi in kisika;te snovi lahko porabljajo tudi drugi organizmi na Zemlji (potrošniki),
znajo opredeliti dejavnike neţive in ţive narave ter spoznajo soodvisnost neţive in ţive narave« (Skvarč in sod., 2011, str. 17,18).
2.7.2 Učni načrt za pouk biologije za osnovno šolo
Raziskovanje in poskusi 8. razred: »Učenci:
znajo samostojno postaviti raziskovalna vprašanja in načrtovati preprosto raziskavo (znajo izbrati in uporabiti ustrezna orodja in tehnologijo za izvajanje poskusov, zbiranje podatkov in prikaz podatkov: npr. računalnik, osebni računalnik, tehtnico, mikroskop, daljnogled),
znajo poiskati in uporabljati tiskane in elektronske vire za zbiranje informacij in dokazov za raziskovalni projekt ter kritično presoditi njihovo verodostojnost,
znajo predstaviti povezavo med raziskovalnimi vprašanjem, naravoslovnimi koncepti, izvedenimi poskusi, zbranimi podatki in zaključki na podlagi znanstvenih dokazov,
znajo poročati o poteku in rezultatih raziskave v pisni in ustni obliki« (Vilhar in sod., 2011, str. 8).
Celica in dedovanje 8. razred: »Učenci:
primerjajo zgradbo in delovanje celice človeka s celicami drugih ţivali, rastlin, gliv in bakterij,
razumejo, da celice gliv, rastlin in ţivali v jedru vsebujejo molekule DNA, ki so nosilci dedne informacije (genov)« (Vilhar in sod., 2011, str. 9).
Dedovanje
13 9. razred: »Učenci:
ponovijo zgradbo celice in razumejo, da je v vsaki celici (celičnem jedru) organizma dedni zapis za njegove lastnosti,
razumejo, da je v kromosomu vsa genetska informacija shranjena v molekuli DNA, beljakovine pa pomagajo podpirati zgradbo in delovanje kromosoma (opomba: kromosomi so kompleksi DNA in beljakovin),
razumejo, da je gen odsek molekule DNA,
spoznajo, da je genetska informacija organizirana v ločene enote – kromosome,
spoznajo, da pri spolnem razmnoţevanju nastajajo potomci, ki podedujejo po pol genov od vsakega od staršev in da se pri tem kombinira genetski material (diploidno število kromosomov) iz dveh različnih celic, od katerih vsaka izvira od enega izmed staršev,
spoznajo, da pri oploditvi ţenska in moška spolna celica prispevata po en komplet kromosomov, tako da nastane spojek z dvema kompletoma kromosomov,
razumejo osnovna načela prenašanja lastnosti od staršev na potomce(homozigotnost, heterozigotnost, dominantnost, recesivnost, kriţanci, vmesni znaki, idr.)« (Vilhar in sod., 2011, str. 15).
Zgradba in delovanje človeka:
8. razred: »Učenci:
razumejo razliko med pljučnim in celičnim dihanjem ter njuno povezanost,
razumejo, da se človek razmnoţuje samo spolno in da ima spolno razmnoţevanje dve vlogi: prenos dednih informacij na potomstvo in nastanek novih kombinacij dednih informacij,
razumejo, da so razlike med spoloma povezane z razlikami v spolnih organih, ki omogočajo spolno razmnoţevanje,
razumejo, da spolne celice nastajajo v spolnih ţlezah, ki so del spolnih organov,
razumejo, zakaj je v nastajanje spolnih celic vključena mejoza (to poveţejo s količino dedne snovi in nastankom novih kombinacij dedne informacije)«
(Vilhar in sod., 2011, str. 10,13).
14 2.7.3 Učni načrt za pouk biologije za gimnazije
Zgradba in delovanje celice
»Dijakinje/dijaki:
razumejo, da so celice osnovne funkcionalne in gradbene enote organizmov;
razumejo povezavo med zgradbo in delovanjem organizmov,
fotosintezo razloţijo kot niz reakcij, v katerih najprej fotosintezna barvila sprejmejo svetlobno energijo, ki se nato pretvori v kemijsko energijo energijsko bogatih molekul, te pa omogočajo vezavo ogljikovega dioksida v organske molekule; pri tem se kot stranski produkt iz vode sprošča kisik,
razumejo, da so zgradba in kemijske lastnosti DNA temelj za kodiranje informacij v genih (kot zaporedje molekulskih »črk« - nukleotidov) in za podvojevanje DNA (princip »matrice«),
vedo, da je kromosom v evkariontski celici zgrajen iz ene molekule DNA in beljakovin,
razumejo, da je gen del molekule DNA, da vsak kromosom vsebuje veliko genov in da se posamezni geni nahajajo na določenem mestu na kromosomu (lokusu),
spoznajo potek mitoze,
razumejo, da z mitozo, če poteka brez napak, nastajajo genetsko enake celice, kar omogoča rast in obnavljanje mnogoceličnih organizmov in razmnoţevanje enoceličnih organizmov« (Vilhar in sod., 2008, str. 15, 16, 17).
Geni in dedovanje
»Dijakinje/dijaki:
razumejo, da dedno lastnost lahko določa en gen ali več genov in da v povezavi z okoljem en gen lahko vpliva na več kot eno lastnost organizma (beljakovine kot nosilci celičnih funkcij, ki se odraţajo v lastnostih organizma),
razumejo, da so dedne lastnosti osebka odvisne od tega, katere alele osebek podeduje od staršev in kako ti aleli delujejo skupaj,
15
spoznajo, da sta osnova za ustvarjanje novih genetskih kombinacij mejoza in oploditev ter s tem povezano prehajanje med diploidnostjo in haploidnostjo,
razumejo pomen spolnega razmnoţevanja za raznolikost organizmov in prednosti ter slabosti spolnega in nespolnega razmnoţevanja (Vilhar in sod., 2008, str. 18, 19).
Zgradba in delovanje organizmov, Temeljne lastnosti ţivega
»Dijakinje/dijaki:
razumejo, da imajo vsi organizmi podobne temeljne lastnosti in da rešujejo podobne ţivljenjske probleme:
a. ločenost od okolja,
b. sposobnost pridobivanja energije iz okolja in njene pretvorbe v obliko, primerno za pogon ţivljenjskih procesov,
c. sposobnost vzdrţevanja notranjega okolja, ki je drugačno od zunanjega, d. sposobnost nadzorovane izmenjave snovi z okoljem,
e. sposobnost ohranjanja lastne oblike,
f. sposobnost zapisa lastnosti v obliki, ki se lahko deduje,
g. sposobnost razmnoţevanja, pri katerem se zapis o lastnih lastnostih deduje, h. sposobnost odzivanja na spremembe v okolju in prilagajanje lastnega
delovanja v smeri, ki povečuje verjetnost prenosa zapisa o lastnih lastnostih na potomstvo« (Vilhar in sod., 2008, str. 22).
Zgradba in delovanje rastlin, Pridobivanje energije, izmenjava in transport snovi
»Dijakinje/dijaki:
razumejo, da fotosinteza poteka samo v nekaterih rastlinskih celicah in da rastlina z organskimi snovmi, ki nastajajo med fotosintezo, oskrbuje vse druge celice« (Vilhar in sod., 2008, str. 24).
Zgradba in delovanje rastlin, Razmnoţevanje, rast in razvoj
»Dijakinje/dijaki:
na podlagi primerov spoznajo načine nespolnega (vegetativnega) razmnoţevanja rastlin in razumejo prednosti in slabosti spolnega in nespolnega razmnoţevanja rastlin« (Vilhar in sod., 2008, str. 25).
16
3. MATERIAL IN METODE 3.1 VZOREC
Raziskavo smo izvedli na dijakih dveh gimnazij, ene v Ljubljani, druge v Mariboru (graf 1). V raziskavi je sodelovalo 108 dijakov. Od tega je bilo 58 (53,7 %) dijakov prvega letnika in 50 (46,3 %) dijakov drugega letnika (graf 2). Glede na spol pa je v raziskavi sodelovalo 36 (33,3 %) dijakov in 72 (66,7 %) dijakinj (graf 3).
Graf1: Deleţ dijakov glede na kraj šolanja
Graf 2: Deleţ dijakov glede na letnik šolanja
53,7 46,3
0 20 40 60 80 100
gimnazija Lj gimnazija Mb
Delež dijakov (%)
Šola
53,7 46,3
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
1.letnik 2. letnik
Delež dijakov (%)
Letnik
17 Graf 3: Deleţ dijakov glede spol
3.2 VPRAŠALNIK
Pripravili smo anonimni vprašalnik s 35 vprašanji (priloga 1). Dijaki so na vprašanja odgovarjali nenapovedano, kar pomeni, da se niso posebej pripravljali in obnavljali znanja.
32 vprašanj je bilo odprtega tipa – pri teh so morali dijaki s svojimi besedami zapisati odgovore. Za odprta vprašanja smo se odločili za to, ker smo ţeleli širše preveriti, kakšne predstave imajo dijaki o teh temah, in ne samo ugotoviti, ali je njihovo znanje pravilno ali ne. Pri obdelavi podatkov smo vse odgovore pri vsakem vprašanju po vsebini smiselno razvrstili v različno število kategorij, bodisi v dve kategoriji (da in ne) bodisi v tri katergorije (pravilen, delno pravilen, nepravilen odgovor).
Tri vprašanja od 35 so bila izbirnega tipa - pri teh so dijaki z Likertovo petstopenjsko lestvico (5 - popolnoma se strinjam, 4 - strinjam se, 3 - ne morem se odločiti, 2 - ne strinjam se, 1 - sploh se ne strinjam) ocenjevali strinjanje z danimi trditvami (priloga 1).
Vprašalnik, s katerim smo zbirali podatke, je vseboval vprašanja z naslednjih vsebinskih področij:
1. Celica, celični procesi in mikroskop (vprašanja 1, 5-21, 33) 2. Razmnoţevanje in genetika (vprašanja 2-4, 22-32)
3. Odnos do biologije (vprašanje 34)
33,3
66,7
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
moški ženska
Delež dijakov (%)
Spol
18 4. Odnos do raziskave (vprašanje 35)
3.3 STATISTIČNA OBDELAVA
Zbrane podatke smo obdelali s statističnim programom SPSS (verzija 21). Statistično pomembnost razlik med odgovori dijakov različnega letnika in različnega spola smo ugotavljali s preizkusom Mann-Whithey.
19
4. REZULTATI
Na vprašalnik je skupaj odgovarjalo 108 dijakov, vendar niso vsi odgovorili na vsa vprašanja. Deleţi dijakov, ki so odgovorili na posamezna vprašanja, so prikazani v tabeli 1. Iz teh rezultatov vidimo, da so vsi ali skoraj vsi odgovorili na anketni del vprašalnika, torej na vprašanja o odnosu do biologije (vprašanja 34.a-h) in odnosu do vprašalnika (vprašanji 35.a-b). V preostalem delu vprašalnika, s katerim smo preverjali biološko znanje, pa je bil deleţ odgovorov večinoma niţji.
Pri vprašanjih, s katerimi smo preverjali znanje celice, celičnih procesov in mikroskopa, je bil deleţ odgovorov večinoma (21 vprašanj) nad 90 %, na 9 vprašanj je odgovorilo 70-90 % dijakov, na 4 vprašanja pa je odgovorilo manj kot 70 % dijakov. To sta bili vprašanji 1.b in 1.c (55 % in 39 % odgovorov), pri katerih so morali dijaki našteti in opisati poskuse, s katerimi bi ugotovili, da je objekt ţiv. Polega tega je manj dijakov odgovorilo tudi na vprašanje 6 (62 %), s katerim smo spraševali, kaj je alkoholno vrenje, in vprašanje 16 (67 %), s katerim smo spraševali, kakšen je pomen dihanja v naravi.
Pri vprašanjih, s katerimi smo preverjali znanje razmnoţevanja in genetike, je bil deleţ odgovorov občutno niţji, in sicer večinoma 71-91 %. Na 5 vprašanj pa je odgovorilo samo 40-57 % dijakov; pri teh vprašanjih smo spraševali, kaj je vegetativno razmnoţevanje, kaj je kromosom, kaj je gen, kaj so spolne celice in kaj je genetski kod.
Iz deleţa odgovorov je mogoče sklepati, da so bila za dijake zahtevnejša vprašanja s področja razmnoţevanja in genetike, saj je na ta odgovorilo manj dijakov, kot na vprašanja s področja celice in celičnih procesov.
Tabela 1: Deleţi dijakov, ki so odgovorili na posamezno vprašanje v vprašalniku
Vprašanje Deleţ vseh
odgovorov (%) 1.a Zapiši, katere lastnosti bi imel objekt, če bi bil ţiv. 86,1 1.b Naštej nekaj poskusov, s katerimi bi ugotovil, ali je objekt ţiv. 54,6
1.c Zapiši potek enega takega poskusa. 38,9
2. Kaj je oprašitev? 76,9
3. Kaj je vegetativno razmnoţevanje? Napiši kakšen primer. 39,8
20
4. Ali so ţuţelke in rastline povezane? Pojasni. 90,7
5. Če opazujemo vodno rastlino na svetlobi, vidimo, da iz nje izhajajo mehurčki. Katera snov izhaja?
75,0
6. Kaj je alkoholno vrenje? Napiši kakšen primer. 62,0
7. Kaj je ogljikov dioksid? 88,9
8. Kakšen je pomen ogljikovega dioksida v naravi? 81,5
9. Kaj je kisik? 94,4
10. Kakšen je pomen kisika v naravi? 90,7
11. Pri katerih organizmih poteka fotosinteza? 94,4
12. Kaj je fotosinteza? 92,6
13. Kakšen je pomen fotosinteze v naravi? 88,0
14. Kateri organizmi dihajo? 91,7
15. Kaj je dihanje? 84,3
16. Kakšen je pomen dihanja v naravi? 66,7
17. Kaj je celica? 89,8
18. Katere razlike med rastlinsko in ţivalsko celico poznaš? 91,7
19. Kakšen je pomen celice v ţivem bitju? 71,3
20. Vse celice v človeškem telesu so enake. 99,1
21. Kaj je mitoza? 73,1
22. Kaj so spolne celice? 71,3
23. Kaj je oploditev? 71,3
24. Ali vsa ţiva bitja dedujejo lastnosti? 96,3
25. Kaj je kromosom? 57,4
26. Kaj je gen? 56,5
27. Kako nastanejo spolne celice? 50,9
28. Kako si predstavljaš, da se prenašajo lastnosti staršev na potomce? 75,0
29. Kje v celici se nahaja genetska informacija? 87,0
30. Kako to, da se ljudje razlikujemo med seboj po videzu in drugih lastnostih?
87,0
31 Kaj pomeni izraz »genetski kod«? 47,2
32. Kaj odloča o tem, ali se bo rodila deklica ali deček? 72,2
33.a Znam uporabljati mikroskop. 100,0
33.b Če imata okular in objektiv oznako 10, je objekt 100-krat povečan. 96,3 33.c Med mikroskopiranjem spreminjam odprtino zaslonke. 92,6 33.d Vem, kako velik je v resnici objekt, ki ga opazujem pod mikroskopom. 96,3
33.e Gibanje je skupna lastnost ţivih bitij. 97,2
33.f Rast je lastnost ţivih in neţivih objektov. 95,4
33.g Sončna svetloba omogoča ţivljenje ţivalim. 96,3
33.h Sončna svetloba omogoča ţivljenje rastlinam. 98,1
33.i Sončna svetloba omogoča ţivljenje glivam. 97,2
33.j Sončna svetloba omogoča ţivljenje bakterijam. 96,3
33.k Bakterije ne vsebujejo vode. 95,4
21 33.l Reagiranje na draţenje iz okolja je lastnost, značilna SAMO za ţivali. 97,2 33.m Vsi organizmi dobijo energijo z razgradnjo snovi. 96,3
34.a Pri biologiji sem ponavadi dober. 99,1
34.b Rad bi, da bi se v šoli učili več biologije. 99,1
34.c Biologija je zame teţja kot za večino mojih sošolcev in sošolk. 99,1
34.d Rad se učim biologijo. 99,1
34.e Biologija mi ne gre ravno najbolje. 99,1
34.f Snovi pri biologiji se hitro naučim. 100,0
34.g Mislim, da mi bo znanje biologije pomagalo v vsakdanjem ţivljenju. 99,1 34.h Rad bi imel sluţbo, v kateri bi uporabljal biologijo. 100,0
35.a Vprašanja v tem vprašalniku so bila razumljiva. 99,1
35.b Všeč mi je bilo sodelovati v tej raziskavi. 98,1
V nadaljevanju so rezultati pri vsakem vprašanju predstavljeni z deleţi dijakov, ki so na posamezno vprašanje odgovorili in ne z deleţi vseh dijakov, ki so izpolnili vprašalnik.
Vprašanje 1.a: Predstavljaj si, da imaš pred seboj neznan objekt. Zapiši, katere lastnosti bi imel objekt, če bi bil živ.
Ker so bili skoraj vsi odgovori na to vprašanje vsaj delno pravilni, smo se odločili, da bomo upoštevali tudi, koliko različnih lastnosti so dijaki navedli. Skoraj polovica dijakov (47 %) je navedla vsaj tri lastnosti, in sicer gibanje, razmnoţevanje in dihanje.
Samo razmnoţevanje in dihanje je navedlo 38 % dijakov, 15 % pa jih je navedlo vsaj gibanje (graf 4).
Med odgovori dijakov prvega in drugega letnika ni bilo statistično pomembne razlike (priloga 2). Med odgovori deklet in fantov ni bilo statistično pomembne razlike (priloga 3).
47,3
37,6
15,1 0
20 40 60 80 100
gibanje, razmnoževanje, dihanje
razmnoževanje, dihanje gibanje Delež dijakov, ki so odgovorili na vprašanje (%)
Lastnosti živega
22 Graf 4: Porazdelitev odgovorov dijakov na vprašanje katere lastnosti bi imel objekt, če bi bil ţiv
Vprašanje 1.b: Predstavljaj si, da imaš pred seboj neznan objekt. Naštej nekaj poskusov, s katerimi bi ugotovil, ali je objekt živ.
Poskuse, s katerimi bi ugotovili, ali je objekt ţiv, je navedlo le 55 % dijakov. Skoraj 70
% jih je kot poskus naštevalo premikanje, opazovanje, dotikanje objekta, kar pa niso najboljši pokazatelji ţivosti, saj se premikanje rastlin, ki so prav tako kot ţive, teţe zazna kot premikanje ţivali. 12 % dijakov je naštelo bolj natančne poskuse, kot sta na primer opazovanje in merjenje rasti ali omejena količina kisika. Skoraj 19 % dijakov pa je naštevalo neprimerne poskuse, kot je na primer obsevanje z radioaktivnimi snovmi, drezanje s palico in brcanje (graf 5).
Med odgovori dijakov prvega in drugega letnika ni bilo statistično pomembne razlike (priloga 2). Med odgovori deklet in fantov je bila statistično pomembna razlika (priloga 3), in sicer so fantje pogosteje (39 %) kot dekleta (6 %) navajali odgovor obsevanje z radioaktivnimi snovmi, drezanje s palico ali brcanje, dekleta pa pogosteje (81 %) kot fantje (52 %) opazovanje, premikanje ali dotikanje.
Graf 5: Porazdelitev odgovorov dijakov na nalogo, pri kateri so morali našteti nekaj poskusov, s katerimi bi ugotovili, ali je objekt ţiv.
11,9
69,5
18,6 100
2030 4050 6070 8090 100
omejitev količine kisika, spremljanje poteka rasti
opazovanje, premikanje, dotikanje
obsevanje z radioaktivnimi snovmi, drezanje s palico,
brcanje Delež dijakov, ki so odgovorili na vprašanje (%)
Naštej nekaj poskusov, s katerimi bi ugotovil, ali je objekt živ.
23 Vprašanje 1.c: Predstavljaj si, da imaš pred seboj neznan objekt. Zapiši potek enega poskusa.
Na to vprašanje je odgovorilo le 39 % vseh dijakov in od teh jih je le 31 % pravilno izbralo in opisalo poskus. 45 % dijakov je vsaj delno pravilno opisalo poskus, 24 % dijakov pa je popolnoma nepravilno opisalo poskus. Naj naštejem nekaj nepravilno opisanih poskusov: zaprtje v brezzračen prostor, prisilno deljenje celic, potopitev na dno (graf 6).
Med odgovori dijakov prvega in drugega letnika ni bilo statistično pomembne razlike (priloga 2). Med odgovori deklet in fantov ni bilo statistično pomembne razlike (priloga 3).
Graf 6: Porazdelitev odgovorov dijakov na nalogo, pri kateri so morali zapisati potek enega poskusa, s katerimi bi ugotovili, ali je objekt ţiv
Vprašanje 2: Kaj je oprašitev?
77 % dijakov je odgovorilo na vprašanje kaj je to oprašitev. Od tega jih je pravilno, da je to prenos cvetnega prahu na brazdo pestiča, odgovorilo le 8 %. 75 % dijakov sicer ve, da je oprašitev povezana z razmnoţevanjem, vendar ne vedo, na kakšen način. Naj naštejem nekaj nepravilnih odgovorov: nespolno razmnoţevanje je proces, pri katerem v pestiču nastane nov organizem; je prenos peloda na cvetni prah; to je proces, ko čebele oţivijo plod, da ta lahko raste (graf 7).
31
45,2
23,8
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
pravilen odgovor delno pravilen odgovor nepravilen odgovor Delež dijakov, ki so odgovorili na vprašanje (%)
Potek poskusa
24 Med odgovori dijakov prvega in drugega letnika je bila statistično pomembna razlika (priloga 2), in sicer so dijaki drugega letnika pogosteje (18 %) kot dijaki prvega letnika (0 %) napisali prenos cvetnega prahu na brazdo pestiča, dijaki prvega letnika pa so pogosteje (88 %) kot dijaki drugega letnika (60 %) napisali razmnoţevanje. Med odgovori deklet in fantov ni bilo statistično pomembne razlike (priloga 3).
Graf 7: Porazdelitev odgovorov dijakov na vprašanje kaj je oprašitev
Vprašanje 3: Kaj je vegetativno razmnoževanje? Napiši kakšen primer.
Glede na deleţ dijakov (40 %), ki so na to vprašanje odgovorili, lahko sklepam, da je znanje o vegetativnem razmnoţevanju zelo pomanjkljivo, kar potrjujejo tudi naslednji podatki. Le slabih 5 % dijakov, ki so odgovorili na vprašanje, je odgovorilo pravilno, in sicer, da je vegetativno razmnoţevanje nespolno razmnoţevanje, pri katerem se na primer rastline razmnoţujejo tako, da se del materinskega organizma razvije v popoln osebek. 35 % dijakov je sicer vedelo, da je to eden izmed načinov nespolnega razmnoţevanja, vendar niso vedeli kakšen. Dobrih 60 % dijakov pa jih je vegetativno razmnoţevanje zamenjalo za opraševanje rastlin s pomočjo ţivali ali vetra (graf 8).
Med odgovori dijakov prvega in drugega letnika je bila statistično pomembna razlika (priloga 2), in sicer so dijaki drugega letnika pogosteje (50 %) kot dijaki prvega letnika (0 %) napisali nespolno razmnoţevanje, dijaki prvega letnika pa so pogosteje (100 %)
8,4
16,9
74,7
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
prenos cvetnega prahu na brazdo pestiča
prenos cvetnega prahu razmnoževanje Delež dijakov, ki so odgovorili na vprašanje (%)
Oprašitev
25 kot dijaki drugega letnika (43 %) napisali opraševanje rastline s pomočjo ţivali ali vetra. Med odgovori deklet in fantov ni bilo statistično pomembne razlike (priloga 3).
Graf 8: Porazdelitev odgovorov dijakov na vprašanje kaj je vegetativno razmnoţevanje
Vprašanje 4: Ali so žuželke in rastline povezane? Pojasni.
Na vprašanje o povezanosti rastlin in ţivali je odgovorilo 91 % dijakov. Da so ţuţelke in rastline povezane, pravilno meni skoraj 94 % dijakov, vendar jih le 14 % ve, da so v simbiozi, ostali so prepričani, da so koristi samo enostranske. 6 % dijakov meni, da ţuţelke in rastline niso povezane (graf 9). Zanimiv je podatek, da je samo en dijak/dijakinja omenil kisik, prehranjevalne verige pa popolnoma nihče.
Med odgovori dijakov prvega in drugega letnika ni bilo statistično pomembne razlike (priloga 2). Med odgovori deklet in fantov ni bilo statistično pomembne razlike (priloga 3).
4,7
34,9
60,5
100 2030 40 5060 7080 90 100
nespolno razmnoževanje pri katerem se rastline razmnožujejo tako da se
del materinskega organizma razvije v
popoln osebek
nespolno razmnoževanje opraševanje rastline s pomočjo živali ali vetra Delež dijakov, ki so odgovorili na vprašanje (%)
Vegetativno razmnoževanje
26 Graf 9: Porazdelitev odgovorov dijakov na vprašanje ali so ţuţelke in rastline povezane Vprašanje 5: Če opazujemo vodno rastlino na svetlobi, vidimo, da iz nje izhajajo mehurčki. Katera snov je to?
Na vprašanje o izhajanju mehurčkov je odgovorilo 75 % dijakov. Dobrih 75 % jih je pravilno odgovorilo, da so ti mehurčki kisik, 1 % jih je odgovorilo, da poleg kisika izhaja tudi voda. Da izhaja ogljikov dioksid, pa je odgovorilo 24 % dijakov (graf 10).
Med odgovori dijakov prvega in drugega letnika ni bilo statistično pomembne razlike (priloga 2). Med odgovori deklet in fantov ni bilo statistično pomembne razlike (priloga 3).
Graf 10: Porazdelitev odgovorov dijakov na vprašanje katera snov izhaja v obliki mehurčkov iz osvetljene vodne rastline
14,3
79,6
6,1 0
20 40 60 80 100
da, simbioza da, samo enostranske koristi
Delež dijakov, ki so odgovorili na vprašanje (%) ne
Povezava rastlin in žuželk
75,3
1,2
23,5
0 20 40 60 80 100
kisik voda in kisik ogljikov dioksid Delež dijakov, ki so odgovorili na vprašanje (%)
Mehurčki iz vodne rastline
