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

Vanda Janštová; Martin Jáč

doi:10.14712/18047106.145

Vol 6 No 1 (2015): sciED Výzkumné stati

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

Vanda Janštová, ¹ Martin Jáč, ²

Přírodovědecká fakulta Univerzity Karlovy v Praze, Katedra učitelství a didaktiky biologie, Viničná 7, 128 43 Praha 2 a Pedagogická fakulta Univerzity Karlovy v Praze, Katedra biologie a environmentálních studií, M. D. Rettigové 4, 116 39 Praha 1
Pedagogická fakulta Univerzity Palackého v Olomouci, Katedra biologie, Purkrabská 2, 779 00 Olomouc Aktuální korespondenční adresa: Katedra biologie PdF UP, Teoretické ústavy LF UP, Hněvotínská 3, 775 15 Olomouc Telefon: 737 764 819

DOI: https://doi.org/10.14712/18047106.145

PDF

Jak citovat

Janštová, V., & Jáč, M. (2015). Výuka molekulární biologie na gymnáziích: analýza současného stavu a možnosti její podpory. Scientia in educatione, 6(1), 14-39. https://doi.org/10.14712/18047106.145

Stánhout citace

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.

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 Vyhledej v Google Scholar
Balgopal, M. & Bondy, C. (2011). Antigenic shift and drift. Science Teacher, 78(2), 42–46. Vyhledej v Google Scholar
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. Vyhledej v Google Scholar
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. Vyhledej v Google Scholar
Byrd, J. J. (2000). Teaching outside the (cereal) box: a molecular genetics activity. The American Biology Teacher, 62(7), 508–511. Vyhledej v Google Scholar
Cohen, L., Manion, L. & Morrison, K. (2011). Research methods in education. New York: Routledge. Vyhledej v Google Scholar
Costenson, K. & Lawson, A. E. (1986). Why isn’t inquiry used in more classrooms? The American Biology Teacher, 48(3), 150–158. Vyhledej v Google Scholar
Donovan, J. & Venville, G. (2005). A concrete model for teaching about genes and DNA to young students. Teaching Science, 51(4), 29–31. Vyhledej v Google Scholar
Drits-Esser, D., Malone, M., Barber, N. C. & Stark, L. A. (2014). Beyond the central dogma. The American Biology Teacher, 76(6), 365–369. Vyhledej v Google Scholar
Falteisek, L., Černý, J. & Janštová, V. (2013). Simplified technique to evaluate human CCR5 genetic polymorphism. The American Biology Teacher, 75(9), 704–707. Vyhledej v Google Scholar
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. Vyhledej v Google Scholar
Gavora, P. (2010). Úvod do pedagogického výzkumu. Brno: Paido. Vyhledej v Google Scholar
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. Vyhledej v Google Scholar
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. Vyhledej v Google Scholar
Gelbart, H. & Yarden, A. (2006). Learning genetics through an authentic research simulation in bioinformatics. Journal of Biological Education, 40(3), 107–112. Vyhledej v Google Scholar
German, P. J. (1996). Analysis of nine school biology laboratory manuals: promoting scientific inquiry. Journal of Research in Science Teaching, 33(5), 475–499. Vyhledej v Google Scholar
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. Vyhledej v Google Scholar
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. Vyhledej v Google Scholar
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. Vyhledej v Google Scholar
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. Vyhledej v Google Scholar
Janík, T. & Slavík, J. (2007). Vztah obor–vyučovací předmět jako metodologický problém. Orbis scholae, 2(1), 54–66. Vyhledej v Google Scholar
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. Vyhledej v Google Scholar
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. Vyhledej v Google Scholar
Kočárek, E. (2004). Genetika. Praha: Scientia. Vyhledej v Google Scholar
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. Vyhledej v Google Scholar
Malacinski, G. M. & Zell, P. W. (1996). Manipulating the “invisible”: learning molecular biology using inexpensive models. The American Biology Teacher, 58(7), 428–432. Vyhledej v Google Scholar
Miller, K. R. & Levine, J. S. (2010). Biology (student edition). Boston: Pearson Education, Inc. Vyhledej v Google Scholar
Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy České republiky (1999). Učební dokumenty pro gymnázia. Praha: Nakladatelství Fortuna. Vyhledej v Google Scholar
National Committee on Science Education Standards and Assessment (1996). National Science Education Standards. Washington, D. C.: National Research Council, National Academy Press. Vyhledej v Google Scholar
Nurse, P. (2003). The great ideas of biology. Clinical Medicine, 3(6), 560–568. Vyhledej v Google Scholar
Offner, S. & Pohlman, R. F. (2010). Visualizing proteins & their Evolution. The American Biology Teacher, 72(6), 373–376. Vyhledej v Google Scholar
Ondřej, V. & Dvořák, P. (2012). Bioinformatics: A history of evolution “in silico”. Journal of Biological Education, 46(4), 252–259. Vyhledej v Google Scholar
Papáček, M. (2010). Badatelsky orientované přírodovědné vyučování – cesta pro vzdělávání generací Y, Z a alfa? Scientia in educatione, 1(1), 33–49. Vyhledej v Google Scholar
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 Vyhledej v Google Scholar
Rejstřík škol a školských zařízení – verze 2.39 (2014). Praha: Ministerstvo mládeže, školství a tělovýchovy. Dostupné z http://rejskol.msmt.cz/ Vyhledej v Google Scholar
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. Vyhledej v Google Scholar
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. Vyhledej v Google Scholar
Srinivasan (1998). Exploring the limitations of the ‘DNA as a videotape’ analogy. Journal of Biological Education, 33(1), 42–44. Vyhledej v Google Scholar
Šmarda, J. (2003). Genetika pro gymnázia. Praha: Nakladatelství Fortuna. Vyhledej v Google Scholar
Tsui, C.-Y. & Treagust, D. (2003). Learning genetics with computer dragons. Journal of Biological Education, 37(2), 96–98. Vyhledej v Google Scholar
Tsui, C.-Y. & Treagust, D. (2007). Understanding genetics: Analysis of secondary students’ conceptual status. Journal of Research in Science Teaching, 44(2), 205–235. Vyhledej v Google Scholar
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. Vyhledej v Google Scholar
Vařejka, P. (2012). Maturitní témata z molekulární biologie. Brno: Gymnázium, třída Kapitána Jaroše 14. Vyhledej v Google Scholar
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. Vyhledej v Google Scholar
Vidal, M. (2009). A unifying view of 21st century systems biology. FEBS Letters, 583(24), 3 891–3 894. Vyhledej v Google Scholar
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. Vyhledej v Google Scholar
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. Vyhledej v Google Scholar
Wood, L. & Gebhardt, P. (2013). Bioinformatics goes to school – new avenues for teaching contemporary biology. PLoS Computational Biology, 9(6), e1003089. Vyhledej v Google Scholar
Woody, S. & Himelblau, E. (2013). Understanding & teaching genetics using analogies. The American Biology Teacher, 75(9), 664–669. Vyhledej v Google Scholar

Licence

Autoři, kteří publikují v tomto časopise, souhlasí s následujícími body:

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.
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.
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).

[1] 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 Vyhledej v Google Scholar

[2] Balgopal, M. & Bondy, C. (2011). Antigenic shift and drift. Science Teacher, 78(2), 42–46. Vyhledej v Google Scholar

[3] 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. Vyhledej v Google Scholar

[4] 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. Vyhledej v Google Scholar

[5] Byrd, J. J. (2000). Teaching outside the (cereal) box: a molecular genetics activity. The American Biology Teacher, 62(7), 508–511. Vyhledej v Google Scholar

[6] Cohen, L., Manion, L. & Morrison, K. (2011). Research methods in education. New York: Routledge. Vyhledej v Google Scholar

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

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

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

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

[11] 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. Vyhledej v Google Scholar

[12] Gavora, P. (2010). Úvod do pedagogického výzkumu. Brno: Paido. Vyhledej v Google Scholar

[13] 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. Vyhledej v Google Scholar

[14] 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. Vyhledej v Google Scholar

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

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

[17] 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. Vyhledej v Google Scholar

[18] 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. Vyhledej v Google Scholar

[19] 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. Vyhledej v Google Scholar

[20] 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. Vyhledej v Google Scholar

[21] Janík, T. & Slavík, J. (2007). Vztah obor–vyučovací předmět jako metodologický problém. Orbis scholae, 2(1), 54–66. Vyhledej v Google Scholar

[22] 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. Vyhledej v Google Scholar

[23] 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. Vyhledej v Google Scholar

[24] Kočárek, E. (2004). Genetika. Praha: Scientia. Vyhledej v Google Scholar

[25] 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. Vyhledej v Google Scholar

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

[27] Miller, K. R. & Levine, J. S. (2010). Biology (student edition). Boston: Pearson Education, Inc. Vyhledej v Google Scholar

[28] Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy České republiky (1999). Učební dokumenty pro gymnázia. Praha: Nakladatelství Fortuna. Vyhledej v Google Scholar

[29] National Committee on Science Education Standards and Assessment (1996). National Science Education Standards. Washington, D. C.: National Research Council, National Academy Press. Vyhledej v Google Scholar

[30] Nurse, P. (2003). The great ideas of biology. Clinical Medicine, 3(6), 560–568. Vyhledej v Google Scholar

[31] Offner, S. & Pohlman, R. F. (2010). Visualizing proteins & their Evolution. The American Biology Teacher, 72(6), 373–376. Vyhledej v Google Scholar

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

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

[34] 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 Vyhledej v Google Scholar

[35] Rejstřík škol a školských zařízení – verze 2.39 (2014). Praha: Ministerstvo mládeže, školství a tělovýchovy. Dostupné z http://rejskol.msmt.cz/ Vyhledej v Google Scholar

[36] 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. Vyhledej v Google Scholar

[37] 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. Vyhledej v Google Scholar

[38] Srinivasan (1998). Exploring the limitations of the ‘DNA as a videotape’ analogy. Journal of Biological Education, 33(1), 42–44. Vyhledej v Google Scholar

[39] Šmarda, J. (2003). Genetika pro gymnázia. Praha: Nakladatelství Fortuna. Vyhledej v Google Scholar

[40] Tsui, C.-Y. & Treagust, D. (2003). Learning genetics with computer dragons. Journal of Biological Education, 37(2), 96–98. Vyhledej v Google Scholar

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

[42] 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. Vyhledej v Google Scholar

[43] Vařejka, P. (2012). Maturitní témata z molekulární biologie. Brno: Gymnázium, třída Kapitána Jaroše 14. Vyhledej v Google Scholar

[44] 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. Vyhledej v Google Scholar

[45] Vidal, M. (2009). A unifying view of 21st century systems biology. FEBS Letters, 583(24), 3 891–3 894. Vyhledej v Google Scholar

[46] 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. Vyhledej v Google Scholar

[47] 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. Vyhledej v Google Scholar

[48] Wood, L. & Gebhardt, P. (2013). Bioinformatics goes to school – new avenues for teaching contemporary biology. PLoS Computational Biology, 9(6), e1003089. Vyhledej v Google Scholar

[49] Woody, S. & Himelblau, E. (2013). Understanding & teaching genetics using analogies. The American Biology Teacher, 75(9), 664–669. Vyhledej v Google Scholar

Scientia in educatione

Abstrakt

Reference

Stažení

Licence