Výuka molekulární biologie na gymnáziích: analýza současného stavu a možnosti její podpory

Abstrakt

Molekulární biologie je rychle se rozvíjející vědní obor a s jejími metodami se setkáváme i v každodenním životě. Proto je důležité, aby byla zastoupena ve výuce biologie na gymnáziích. Jedním z cílů studie bylo analyzovat rozložení vzdělávacího obsahu molekulární biologie na úrovni gymnaziálních školních vzdělávacích programů (ŠVP) do jednotlivých ročníků a zjistit, která molekulárně biologická témata jsou v ŠVP zastoupena a jak často. Dalším cílem bylo otestovat srozumitelnost a atraktivitu pokročilých molekulárně biologických laboratorních cvičení určených pro žáky střední školy. ŠVP celkem 160 gymnázií ze všech krajů ČR byly hodnoceny z hlediska zařazení deseti tematických kategorií výukového obsahu molekulární biologie ve vyučovacích předmětech biologie, chemie a volitelných biologických a chemických seminářích. Data byla analyzována shlukovou analýzou a následným Ï2 testem nezávislosti. V letech 2011–2013 byly realizovány čtyři různé typy praktických cvičení z molekulární biologie, kterých se zúčastnilo 466 žáků středních škol. Cvičení probíhala buď na Přírodovědecké fakultě Univerzity Karlovy v Praze, nebo na středních školách, vedl je vysokoškolský lektor nebo středoškolský učitel. Po ukončení cvičení žáci vyplnili reflektivní dotazník, ve kterém laboratorní cvičení zhodnotili. Získaná data byla zpracována pomocí analýzy rozptylu. Výsledky ukazují, že molekulárně biologická témata jsou do výuky na gymnáziích zařazena převážně izolovaně v posledním ročníku povinné výuky biologie či chemie. Řada témat je v rámci povinné výuky opomíjena, případně je zařazena pouze v povinně volitelných seminářích. Realizovaná molekulárně biologická cvičení byla žáky celkově hodnocena velmi kladně. Byly zjištěny rozdíly hodnocení cvičení v závislosti na typu cvičení, na vyučujícím a místě průběhu  laboratorního cvičení. Na základě výsledků je možné doporučit více provázat učivo molekulární biologie a ostatních biologických oborů a zařazovat pokročilá laboratorní cvičení do výuky.
https://doi.org/10.14712/18047106.145
PDF

Reference

Adresář škol a školských zařízení – revize 121203 (2014). Praha: Ministerstvo mládeže, školství a tělovýchovy a Ústav pro informace ve vzdělávání. Dostupné z http://stistko.uiv.cz/registr/vybskolrn.asp

Balgopal, M. & Bondy, C. (2011). Antigenic shift and drift. Science Teacher, 78(2), 42–46.

Ben-Nun, B. S., Stolarsky, M. & Yarden, A. (2009). Learning molecular genetics in teacher-led outreach laboratories. Journal of Biological Education, 44(1), 19–25.

Bowling, B., Zimmer, E. & Pyatt, R. E. (2014). Bringing next-generation sequencing into the classroom through a comparison of molecular biology techniques. The American Biology Teacher, 76(6), 396–401.

Byrd, J. J. (2000). Teaching outside the (cereal) box: a molecular genetics activity. The American Biology Teacher, 62(7), 508–511.

Cohen, L., Manion, L. & Morrison, K. (2011). Research methods in education. New York: Routledge.

Costenson, K. & Lawson, A. E. (1986). Why isn’t inquiry used in more classrooms? The American Biology Teacher, 48(3), 150–158.

Donovan, J. & Venville, G. (2005). A concrete model for teaching about genes and DNA to young students. Teaching Science, 51(4), 29–31.

Drits-Esser, D., Malone, M., Barber, N. C. & Stark, L. A. (2014). Beyond the central dogma. The American Biology Teacher, 76(6), 365–369.

Falteisek, L., Černý, J. & Janštová, V. (2013). Simplified technique to evaluate human CCR5 genetic polymorphism. The American Biology Teacher, 75(9), 704–707.

Franke, G. & Bogner, F. X. (2011). Conceptual change in students’ molecular biology education: tilting at wind mills? Journal of Educational Research, 104(1), 7–18.

Gavora, P. (2010). Úvod do pedagogického výzkumu. Brno: Paido.

Gallagher, S. R., Coon, W., Donley, K., Scott, A. & Goldberg, D. S. (2011). A First attempt to bring computational biology into advanced high school biology classrooms. PLoS Computational Biology, 7(10), e1002244.

Gelbart, H., Brill, G. & Yarden, A. (2009). The impact of a web-based research simulation in bioinformatics on students’ understanding of genetics. Research in Science Education, 39(5), 725–751.

Gelbart, H. & Yarden, A. (2006). Learning genetics through an authentic research simulation in bioinformatics. Journal of Biological Education, 40(3), 107–112.

German, P. J. (1996). Analysis of nine school biology laboratory manuals: promoting scientific inquiry. Journal of Research in Science Teaching, 33(5), 475–499.

Gormally, C., Brickman, P., Hallar, B. & Armstrong, N. (2009). Effects of inquiry-based learning on students’ science literacy skills and confidence. International Journal for the Scholarship of Teaching and Learning, 3(2), 1–22.

Imperial, S. & Boronat, A. (2005). Determination of the Rh factor: a practical illustrating the use of the polymerase chain reaction. Biochemistry and Molecular Biology Education, 33(1), 50–53.

Janík, T., Knecht, P., Najvar, P., Pavlas, T., Slavík, J. & Solnička, D. (2010a). Kurikulární reforma na gymnáziích v rozhovorech s koordinátory pilotních a partnerských škol. Praha: Výzkumný ústav pedagogický v Praze.

Janík, T., Janko, T., Knecht, P., Kubiatko, M., Najvar, P., Pavlas, T., Slavík, J., Solnička, D. & Vlčková, K. (2010b). Kurikulární reforma na gymnáziích – výsledky dotazníkového šetření. Praha: Výzkumný ústav pedagogický v Praze.

Janík, T. & Slavík, J. (2007). Vztah obor–vyučovací předmět jako metodologický problém. Orbis scholae, 2(1), 54–66.

Janštová, V., Pavlasová, L. & Černý, J. (2014). Inquiry based practical course focused on proteins. In Rusek, M. & Stárková, D. (Eds.). Projektové vyučování v přírodovědných předmětech. Praha: Pedagogická fakulta Univerzity Karlovy v Praze.

Kidman, G. (2008). Biotechnology education: topics of interest to students and teachers. In Hamman, M., Reiss, M., Boulter, C. & Tunnicliffe, S. D. (Eds.). Biology in context: learning and teaching for the twenty-first century. London: Institute of Education, University of London.

Kočárek, E. (2004). Genetika. Praha: Scientia.

Lewis, J. & Wood-Robinson, C. (2000). Genes, chromosomes, cell division and inheritance — do students see any relationship? International Journal of Science Education, 22(2), 177–195.

Malacinski, G. M. & Zell, P. W. (1996). Manipulating the “invisible”: learning molecular biology using inexpensive models. The American Biology Teacher, 58(7), 428–432.

Miller, K. R. & Levine, J. S. (2010). Biology (student edition). Boston: Pearson Education, Inc.

Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy České republiky (1999). Učební dokumenty pro gymnázia. Praha: Nakladatelství Fortuna.

National Committee on Science Education Standards and Assessment (1996). National Science Education Standards. Washington, D. C.: National Research Council, National Academy Press.

Nurse, P. (2003). The great ideas of biology. Clinical Medicine, 3(6), 560–568.

Offner, S. & Pohlman, R. F. (2010). Visualizing proteins & their Evolution. The American Biology Teacher, 72(6), 373–376.

Ondřej, V. & Dvořák, P. (2012). Bioinformatics: A history of evolution “in silico”. Journal of Biological Education, 46(4), 252–259.

Papáček, M. (2010). Badatelsky orientované přírodovědné vyučování – cesta pro vzdělávání generací Y, Z a alfa? Scientia in educatione, 1(1), 33–49.

Rámcový vzdělávací program pro gymnázia (2007). Praha: Výzkumný ústav pedagogický v Praze. Dostupné z http://www.vuppraha.cz/wp-content/uploads/2009/12/RVPG-2007-07 final.pdf

Rejstřík škol a školských zařízení – verze 2.39 (2014). Praha: Ministerstvo mládeže, školství a tělovýchovy. Dostupné z http://rejskol.msmt.cz/

Scharfenberg, F. J. & Bogner, F. X. (2013a). Instructional efficiency of tutoring in an outreach gene technology laboratory. Research in Science Education, 43(3), 1 267–1 288.

Scharfenberg, F. J. & Bogner, F. X. (2013b). Teaching gene technology in an outreach lab: students’ assigned cognitive load clusters and the clusters’ relationships to learner characteristics, laboratory variables, and cognitive achievement. Research in Science Education, 43(1), 141–161.

Srinivasan (1998). Exploring the limitations of the ‘DNA as a videotape’ analogy. Journal of Biological Education, 33(1), 42–44.

Šmarda, J. (2003). Genetika pro gymnázia. Praha: Nakladatelství Fortuna.

Tsui, C.-Y. & Treagust, D. (2003). Learning genetics with computer dragons. Journal of Biological Education, 37(2), 96–98.

Tsui, C.-Y. & Treagust, D. (2007). Understanding genetics: Analysis of secondary students’ conceptual status. Journal of Research in Science Teaching, 44(2), 205–235.

van den Berg, E. (2013). Didaktická znalost obsahu v laboratorní výuce: od práce s přístroji k práci s myšlenkami. Scientia in educatione, 4(2), 74–92.

Vařejka, P. (2012). Maturitní témata z molekulární biologie. Brno: Gymnázium, třída Kapitána Jaroše 14.

Venville, G. & Donovan, J. (2006). Analogies for life: a subjective view of analogies and metaphors used to teach about genes and DNA. Teaching Science: The Journal of the Australian Science Teachers Association, 52(1), 18–22.

Vidal, M. (2009). A unifying view of 21st century systems biology. FEBS Letters, 583(24), 3 891–3 894.

Wefer, S. H. & Anderson, O. R. (2008). Identification of students’ content mastery and cognitive and affective percepts of a bioinformatics miniunit: a case study with recommendations for teacher education. Journal of Science Teacher Education, 19(4), 355–373.

Wefer, S. H. & Sheppard, K. (2008). Bioinformatics in high school biology curricula: a study of state science standards. CBE-Life Sciences Education, 7(1), 155–162.

Wood, L. & Gebhardt, P. (2013). Bioinformatics goes to school – new avenues for teaching contemporary biology. PLoS Computational Biology, 9(6), e1003089.

Woody, S. & Himelblau, E. (2013). Understanding & teaching genetics using analogies. The American Biology Teacher, 75(9), 664–669.

Autoři, kteří publikují v tomto časopise, souhlasí s následujícími body:
  1. Autoři si ponechávají copyright a garantují časopisu právo prvního publikování, přitom je práce zároveň licencována pod Creative Commons Attribution licencí, která umožňuje ostatním sdílet tuto práci s tím, že přiznají jejího autora a první publikování v tomto časopisu.
  2. Autoři mohou vstupovat do dalších samostatných smluvních dohod pro neexkluzivní šíření práce ve verzi, ve které byla publikována v časopise (například publikovat ji v knize), avšak s tím, že přiznají její první publikování v tomto časopisu.
  3. Autorům je dovoleno a doporučováno, aby zpřístupnili svou práci online (například na svých webových stránkách) před a v průběhu redakčního řízení jejich příspěvku, protože takový postup může vést k produktivním výměnám názorů a také dřívější a vyšší citovanosti publikované práce (Viz Efekt otevřeného přístupu).