9789147115754

Introduktion till lärarhandledningen

Biologi 1 Lärarhandledning © Författarna och Liber AB

Får kopieras

1

ISBN 978-91-47-11575-4 © 2012 Gunnar Björndahl, Birgitta Landgren och Mikael Thyberg och Liber AB Redaktion Cecilia Söderpalm Berndes Formgivning Lotta Renneus Omslagsbild Lotta Renneus Tecknare Cicci Lorentzon Produktion Adam Dahl Andra upplagan 2016

Kopieringsförbud Detta verk är skyddat av upphovsrättslagen. Kopiering, utöver lärares och elevers begränsade rätt att kopiera för undervisningsbruk enligt BONUS-avtal, är förbjuden.

BONUS-avtal tecknas mellan upphovsrättsorganisationer och huvudman för utbildningsanordnare, t.ex. kommuner/universitet.

Intrång i upphovsmannens rättigheter enligt upphovsrättslagen kan medföra straff (böter eller fängelse), skadestånd och beslag/förstöring av olovligt framställt material. Såväl analog som digital kopiering regleras i BONUS-avtalet. Läs mer på www.bonuscopyright.se.

Undantag Kopiering är tillåten av de sidor som är markerade med Kopiering tillåten. Kopiering får dock endast ske till eleverna på den egna skolan, och kopiorna får inte på något sätt spridas utanför den egna skolans verksamhet.

Liber AB, 113 98 Stockholm tfn 08-690 90 00 www.liber.se Kundservice tfn 08-690 93 30, fax 08-690 93 01 e-post: kundservice.liber@liber.se

Inledning Denna CD innehåller en lärarhandledning för kursen i Biologi 1 – och den kan användas oberoende av vilken lärobok som utnyttjas.

Innehållet är fördelat på 10 mappar enligt följande: •• Mapp 1: Introduktion till lärarhandledningen •• Mapp 2: Biologins karaktär och arbetssätt •• Mapp 3: Liv, livsformer och celler •• Mapp 4: Genetik, både molekylär och klassisk, med genteknik •• Mapp 5: Systematik •• Mapp 6: Evolution, inklusive beteenden •• Mapp 7: Ekologi •• Mapp 8: Miljö & hållbar utveckling •• Mapp 9: Svar på kapitelfrågorna i Spira 1 (47-08537-8) och Biologi 1 (47-085231.

Inom avsnitten förekommer (inte nödvändigtvis alla delar inom alla avsnitt): •• Inledande kommentarer •• Teoretiska övningar med svar och/eller kommentarer •• Enkla experiment – som inte kräver särskilt avancerad apparatur och/eller inte kräver särskilt lång tid - och kommentarer till dessa.

•• Laborationer – med angivande av utrustningsbehov och tidsåtgång, samt riskbedömning - och kommentarer till dessa.

Biologi 1 Lärarhandledning © Författarna och Liber AB

Får kopieras

2

Ämnet Biologi enligt Skolverket Oavsett vilken kurs man undervisar i inom ämnet Biologi i gymnasieskolan redovisar Skolverket att undervisningen ska ge eleverna förutsättningar att utveckla följande: 1. Kunskaper om biologins begrepp, modeller, teorier och arbetsmetoder samt förståelse av hur dessa utvecklas.

2. Förmåga att analysera och söka svar på ämnesrelaterade frågor samt att identifiera, formulera och lösa problem. Förmåga att reflektera över och värdera valda strategier, metoder och resultat.

3. Förmåga att planera, genomföra, tolka och redovisa fältstudier, experiment och observationer samt förmåga att hantera material och utrustning.

4. Kunskaper om biologins betydelse för individ och samhälle.

5. Förmåga att använda kunskaper i biologi för att kommunicera samt för att granska och använda information.

Kursen Biologi 1 Denna kurs kan sammanfattningsvis sägas innehålla en allmän introduktion till biologin, kortfattad cellbiologi och genetik, evolution, samt den mer gröna biologin med tonvikt på ekologi och hållbar utveckling.

Skolverket redovisar därför följande anvisningar gällande innehållet i kursen Biologi 1:

Ekologi •• Ekosystemens struktur och dynamik. Energiflöden och kretslopp av materia samt ekosystemtjänster.

•• Naturliga och av människan orsakade störningar i ekosystem med koppling till frågor om bärkraft och biologisk mångfald.

•• Populationers storlek, samhällens artrikedom och artsammansättning samt faktorer som påverkar detta.

•• Ekologiskt hållbar utveckling lokalt och globalt samt olika sätt att bidra till detta.

Genetik och cellbiologi •• Eukaryota och prokaryota cellers egenskaper och funktion.

•• Arvsmassans uppbyggnad samt ärftlighetens lagar och mekanismer. Celldelning, DNA-replikation och mutationer.

•• Genernas uttryck, proteinsyntes, monogena och polygena egenskaper, arv och miljö.

•• Genetikens användningsområden. Möjligheter, risker och etiska frågor.

Biologi 1 Lärarhandledning © Författarna och Liber AB

Får kopieras

3

Evolution •• Naturvetenskapliga teorier om livets uppkomst och utveckling.

•• Evolutionens mekanismer, till exempel naturligt urval och sexuell selektion samt deras betydelse för artbildning.

•• Organismers beteende samt beteendets betydelse för överlevnad och reproduktiv framgång.

•• Släktträd och principer för indelning av organismvärlden. Organismernas huvudgrupper och evolutionära historia.

•• Biologins idéhistoria med tyngdpunkt på evolutionen.

Dessutom redovisas vilka allmänna kunskaper och färdigheter eleverna förväntas uppnå enligt följande:

Biologins karaktär och arbetsmetoder •• Vad som kännetecknar en naturvetenskaplig frågeställning.

•• Modeller och teorier som förenklingar av verkligheten och hur de förändras över tid.

•• Det experimentella arbetets betydelse för att testa, omvärdera och revidera hypoteser, teorier och modeller.

•• Avgränsningar och studier av problem och frågor med hjälp av biologiska resonemang.

•• Planering och genomförande av fältstudier, experiment och observationer samt formulering och prövning av hypoteser i samband med dessa.

•• Utvärdering av resultat och slutsatser genom analys av metodval, arbetsprocess och felkällor.

•• Fältstudier och undersökningar inom ekologi inklusive användning av modern utrustning. Simulering av evolutionära mekanismer, till exempel naturligt urval.

Hur man identifierar organismer. Mikroskopering vid till exempel studier av celler eller celldelning.

•• Bearbetning av biologiska data med enkla statistiska metoder.

•• Användning av genetiska data för studier av biologiska sammanhang.

•• Ställningstagande i samhällsfrågor utifrån biologiska förklaringsmodeller, till exempel frågor om hållbar utveckling.

Betygskriterier – från Skolverket: Betyget E Eleven redogör översiktligt för innebörden av begrepp, modeller, teorier och arbetsmetoder från vart och ett av kursens olika områden. Eleven använder dessa med viss säkerhet för att söka svar på frågor samt för att beskriva och exemplifiera biologiska samband på olika nivåer, från molekylnivå till ekosystemnivå. Utifrån något exempel redogör eleven översiktligt för hur biologins

Biologi 1 Lärarhandledning © Författarna och Liber AB

Får kopieras

4

modeller och teorier utvecklas. Eleven värderar också modellers och teoriers giltighet och begränsningar med enkla omdömen.

Eleven analyserar och söker svar på enkla frågor i bekanta situationer med tillfredsställande resultat. Detta gäller såväl i det teoretiska som i det praktiska arbetet. I arbetet formulerar eleven relevanta hypoteser och formulerar med viss säkerhet enkla egna frågor. Eleven planerar och genomför i samråd med handledare experiment och fältstudier på ett tillfredsställande sätt. Dessutom hanterar eleven material och utrustning på ett säkert sätt. Vidare tolkar eleven sina resultat, utvärderar sina metoder med enkla omdömen och motiverar sina slutsatser med enkla resonemang.

Eleven diskuterar översiktligt frågor som rör biologins betydelse för individ och samhälle. I diskussionerna för eleven fram enkla argument och redogör översiktligt för konsekvenser av något tänkbart ställningstagande.

Eleven använder med viss säkerhet ett naturvetenskapligt språk och anpassar till viss del sin kommunikation till syfte och sammanhang. Dessutom använder eleven olika typer av källor och gör enkla bedömningar av informationens och källornas trovärdighet och relevans.

När eleven samråder med handledare bedömer hon eller han med viss säkerhet den egna förmågan och situationens krav.

Betyget D Betyget D innebär att kunskapskraven för E och till övervägande del för C är uppfyllda.

Betyget C Eleven redogör utförligt för innebörden av begrepp, modeller, teorier och arbetsmetoder från vart och ett av kursens olika områden. Eleven använder dessa med viss säkerhet för att söka svar på frågor samt för att beskriva och exemplifiera biologiska samband på olika nivåer, från molekylnivå till ekosystemnivå. Utifrån några exempel redogör eleven utförligt för hur biologins modeller och teorier utvecklas. Eleven värderar också modellers och teoriers giltighet och begränsningar med enkla omdömen.

Eleven analyserar och söker svar på komplexa frågor i bekanta situationer med tillfredsställande resultat. Detta gäller såväl i det teoretiska som i det praktiska arbetet. I arbetet formulerar eleven relevanta hypoteser och formulerar med viss säkerhet egna frågor. Eleven planerar och genomför efter samråd med handledare experiment och fältstudier på ett tillfredsställande sätt. Dessutom hanterar eleven material och utrustning på ett säkert sätt. Vidare tolkar eleven sina resultat, utvärderar sina metoder med enkla omdömen och motiverar sina slutsatser med välgrundade resonemang.

Eleven diskuterar utförligt frågor som rör biologins betydelse för individ och samhälle. I diskussionerna för eleven fram välgrundade argument och redogör utförligt för konsekvenser av något tänkbart ställningstagande.

Eleven använder med viss säkerhet ett naturvetenskapligt språk och anpassar till stor del sin kommunikation till syfte och sammanhang. Dessutom använder eleven olika typer av källor och gör välgrundade bedömningar av informationens och källornas trovärdighet och relevans.

När eleven samråder med handledare bedömer hon eller han med viss säkerhet den egna förmågan och situationens krav.

Biologi 1 Lärarhandledning © Författarna och Liber AB

Får kopieras

5

Betyget B Betyget B innebär att kunskapskraven för C och till övervägande del för A är uppfyllda.

Betyget A Eleven redogör utförligt och nyanserat för innebörden av begrepp, modeller, teorier och arbetsmetoder från vart och ett av kursens olika områden. Eleven använder dessa med säkerhet för att söka svar på frågor samt för att beskriva och generalisera kring biologiska samband på olika nivåer, från molekylnivå till ekosystemnivå. Utifrån några exempel redogör eleven utförligt och nyanserat för hur biologins modeller och teorier utvecklas. Eleven värderar också modellers och teoriers giltighet och begränsningar med nyanserade omdömen.

Eleven analyserar och söker svar på komplexa frågor i bekanta och nya situationer med gott resultat. Detta gäller såväl i det teoretiska som i det praktiska arbetet. I arbetet formulerar eleven relevanta hypoteser och formulerar med säkerhet komplexa egna frågor. Eleven planerar och genomför efter samråd med handledare experiment och fältstudier på ett tillfredsställande sätt. Dessutom hanterar eleven material och utrustning på ett säkert sätt. Vidare tolkar eleven sina resultat, utvärderar sina metoder med nyanserade omdömen och motiverar sina slutsatser med välgrundade och nyanserade resonemang. Vid behov föreslår eleven också förändringar.

Eleven diskuterar utförligt och nyanserat komplexa frågor som rör biologins betydelse för individ och samhälle. I diskussionerna för eleven fram välgrundade och nyanserade argument och redogör utförligt och nyanserat för konsekvenser av flera tänkbara ställningstaganden. Eleven föreslår också nya frågeställningar att diskutera.

Eleven använder med säkerhet ett naturvetenskapligt språk och anpassar till stor del sin kommunikation till syfte och sammanhang. Dessutom använder eleven olika typer av källor och gör välgrundade och nyanserade bedömningar av informationens och källornas trovärdighet och relevans.

När eleven samråder med handledare bedömer hon eller han med säkerhet den egna förmågan och situationens krav.

Möjlig studiegång Som alltid måste anvisningarna beträffande en kurs i gymnasieskolan omsättas i praktisk pedagogisk verksamhet – utifrån de olika förutsättningar som ges på den enskilda skolan. Några viktiga frågor rör i vilken årskurs Biologi 1 ska placeras, hur man ska ta upp olika moment i förhållande till tiden på året, och hur kursens innehåll är relaterat till innehållet i olika gymnasiekurser/ämnen.

Placering i årskurs Eftersom eleverna alltid ska ges möjlighet att även läsa kursen Biologi 2, och förhoppningsvis även Bioteknik 100 p eller Naturvetenskaplig specialisering 100 p med tonvikt på biologi, måste kursen Biologi 1 komma jämförelsevis tidigt i studiegången på naturvetenskapsprogrammet. De tre möjligheter som bjuds är hela åk 1, våren i åk 1 + hösten i åk 2, och hela åk 2. För en tidig placering talar

Biologi 1 Lärarhandledning © Författarna och Liber AB

Får kopieras

6

möjligheten till gradvis fördjupning i biologiämnet. För en något senare start talar elevernas förhoppningsvis ökade mognad och studievana, samt att eleven kan dra nytta av uppnådda kunskaper och färdigheter i kemi, matematik och ev. fysik.

Troligen kommer flertalet skolor ändå att lägga kursen Biologi 1 i åk 1. Om kursen erbjuds som individuellt val för elever på andra program än NA torde den dock inte kunna ges tidigare än i åk 2.

Gränsdragningar mot andra kurser/ämnen Avsnitten cellbiologi respektive molekylär genetik med genteknik är också tänkta att tas upp i kursen Biologi 2 – vi citerar Skolverket:

Cell- och molekylärbiologi •• Cellers livscykler och differentiering, utveckling från ägg till vuxen. Cellers kommunikation.

•• Celldelars funktion. Livsprocesser och regleringen av dem, till exempel fotosyntes, metabolism och transport över membran. Evolutionärt perspektiv på molekylärbiologi.

•• Cell- och molekylärbiologins användningsområden. Möjligheter, risker och etiska frågor.

Organismens funktion •• Samband mellan evolution och organismernas funktionella byggnad och livsprocesser.

•• Immunsystem, smittspridning och infektion. Virus byggnad, funktion och reproduktion

Biokemi Biokemi tas upp i kursen Kemi 2 enligt följande: •• Det genetiska informationsflödet, inklusive huvuddragen i de biokemiska processerna replikation, transkription och translation.

•• Huvuddragen i människans ämnesomsättning på molekylär nivå.

•• Proteiners struktur och funktion, med speciellt fokus på enzymer.

Miljö och hållbar utveckling Frågor om miljö och hållbar utveckling tangerar ämnet Samhällskunskap – vi citerar från kurs 1b: Samhällsekonomi, till exempel ekonomiska strukturer och flöden i Sverige och internationellt. Försörjning, tillväxt och företagande, resursanvändning och resursfördelning utifrån olika förutsättningar.

Anpassning till årstiderna ”Grön” biologi, med ekologi, viss systematik, beteendeforskning och miljöundersökningar, är beroende av möjligheter till fältstudier, vilket också särskilt påpekas som en av de färdigheter eleverna förväntas uppnå. Det innebär, att moment med fältstudier bör genomföras antingen innan mitten av oktober eller

Biologi 1 Lärarhandledning © Författarna och Liber AB

Får kopieras

7

senare än mitten av april i stora delar av Sverige. I de mer nordliga delarna blir tiden för möjliga fältstudier kortare. En konsekvens av detta är att placeringen av olika avsnitt i kursen inte enbart kan bygga på en ”logisk” ordning från ämnets karaktär, via biomolekyler och celler till ekosystem, utan i stället måste vara mer flexibel, så att moment ägnade för fältstudier kommer i början eller slutet av kursen. Därför kan en realistisk studiegång, om man låter kursen Biologi 1 gå under ett läsår, vara enligt följande: •• Kort introduktion till ämnet, med arbetssätt, hjälpmedel och laboratorieutrustning •• Ekologi – det man hinner till slutet av oktober •• Biologin som vetenskap •• Kort om cellen •• Genetik – molekylär, klassisk, genteknik •• Systematik och evolution, med beteenden •• Miljöfrågor och hållbar utveckling

Övriga förutsättningar Undervisningen måste givetvis även anpassas till den lektionstid man får till sitt förfogande, inklusive möjligheter att dela stora klasser. Enklare praktiska övningar kan ofta genomföras även med klasser med drygt 30 elever, medan mer komplicerade laborationer knappast kan genomföras i en större grupp än 16–17 elever. Man kan ju aldrig räkna med att en gymnasiekurs på 100 poäng får 100 timmar till lektioner, men det är ju viktigt att alla kurser ”reduceras” på ett rättvist sätt. Dessutom kan man diskutera lämplig längd på lektionspass och dessas placering under dagen. Arbete med delad klass vid laborationer/fältstudier underlättas givetvis om något lektionspass placeras först eller sist på dagen, så att den halva av klassen som inte är upptagen har någon ”fördel” av detta. Det är ofta fördelaktigt om man kan placera in övningar med delad klass när det passar ur pedagogisk synpunkt och inte utifrån att man måste fördela utnyttjandet av laboratorielokaler på ett strikt sätt.

Större laborationer, och ibland även enklare övningar, kan ofta innebära olika typer av risker för både elever och lärare. Ofta krävs handskar och skyddsglasögon, gärna även skyddskläder. Se mer i rutan för riskbedömning vid varje enskild laboration – där anges eventuella farosymboler, och då är skyddsglasögon och handskar nödvändiga och obligatoriska.

Vid fältstudier tillkommer behovet av planering av alternativa aktiviteter om vädret skulle bli alltför dåligt.

Biologi 1 Lärarhandledning © Författarna och Liber AB

Får kopieras

8

Andra allmänna aspekter på biologiundervisning Utformningen av undervisning i Biologi 1 styrs av många olika faktorer. Vid sidan av Skolverkets anvisningar och de tids- och schemamässiga förutsättningarna tillkommer sådant som lärarens egen professionalism och tolkning av anvisningarna, i samråd med kollegor, och elevernas förutsättningar och önskemål. Eftersom ”fältstudier” och ”användning av modern utrustning” läggs särskilt tonvikt på, liksom statistiska metoder, så måste skolorna svara upp till kraven genom att disponera relevant apparatur m.m.

Utrustningsbehov Bland det som måste anses som absolut basutrustning för biologiundervisning kan nämnas: 99 mikroskop med tillbehör 99 steroluppar 99 håvar av olika slag 99 burkar, petriskålar m.m.

99 allmänna laboratorieutensilier; bägare, kolvar, provrör och liknande 99 bestämningslitteratur 99 snören, provruteramar, måttband m.m. för enkla ekologisk studier 99 kikare 99 apparatur för miljöundersökningar Mer detaljerade synpunkter på utrustningsbehov för speciella övningar tas upp i respektive avsnitt.

Principer för urval av övningar En del saker beträffande övningar och laborationer är så allmängiltiga att de kan nämnas i den här introduktionen. Dit hör följande •• Övningarna/laborationerna ska vara lättbegripliga – både för lärare och elever •• De ska inte kräva alltför mycket speciell eller dyrbar apparatur – snarare ska de medverka till att materiel som alltid bör finnas på en biologiinstitution utnyttjas så intensivt och rationellt som möjligt.

Dessutom ska riskanalyser givetvis vara genomförda – och man bör i möjligaste mån arbeta med så säkra metoder och apparater som möjligt. En kanske försummad risk är att många reagens för miljöanalys, med färgskala eller fotometer, innehåller starkt giftiga och/eller frätande ämnen. Dessa reagens måste förstås hanteras med samma respekt och säkerhetstänkande i samband med biologiskt arbete som i andra sammanhang.

Biologi 1 Lärarhandledning © Författarna och Liber AB

Får kopieras

9

Att inleda undervisningen i Biologi 1 Särskilt om kursen Biologi 1 inleds omedelbart vid starten av elevernas första gymnasieår, dvs. i augusti-september, kan man som lärare ställas inför flera, något motstridiga, krav av både formell och ”pedagogisk-moralisk” karaktär. Eleverna bör ju få en genomgång av kursens innehåll, med huvudmoment, mål och betygskriterier, men på ett sådant sätt att det inte blir alltför komplicerat, och att genomgången lockar och stimulerar snarare än skrämmer. Sedan är idealet att man drar nytta av den gröna årstiden för att göra någon praktisk övning, som kan byggas på med olika teoretiska resonemang, som naturligt för in på huvudmomentet om biologin som vetenskap.

Efter att man arbetat på detta sätt under de första veckorna bör man försöka använda tiden fram till mitten av oktober åt de avsnitt inom ekologi/miljö som förutsätter/lämpar sig för utomhusövningar. Ett problem är att så snart man planerar kortare utomhusövningar på laborationstid så måste man också ha ett regn-alternativ med rimliga inomhusaktiviteter.

En logisk följd av att börja biologikursen på det här sättet blir då att fördjupade resonemang om ”biologin som vetenskap”, liksom avsnittet ”liv, livsformer och celler” får vänta till efter mitten på oktober. När eleverna har blivit mer varma i kläderna kan man också utvidga resonemanget om huvudmoment och betygskriterier.

Likaså gäller det att planera för hur eleverna kan vara delaktiga i utformningen av undervisningen. Som lärare bör man ständigt vara beredd att lyssna på elevers synpunkter och kommentarer, och vara villig att revidera planeringen efter hand.

Man kan inte begära att eleverna under de allra första lektionerna i åk 1 ska förstå vad hela kursen biologi 1 kommer att innehålla.

Om man startar med kursen Biologi 1 senare än under de första veckorna i åk 1 kan eleverna förhoppningsvis bli mer delaktiga i diskussion om undervisningens former och innehåll mer från början. Om kursen börjar under ”icke-grön” tid faller det sig också mer logiskt att börja med ”biologin som vetenskap” samt ”liv, livsformer och celler”.

Biologi 1 Lärarhandledning © Författarna och Liber AB

Får kopieras

10