Genetiken i undervisningen

Såväl nationella som internationella studier har visat att lärare på gymnasienivå upple- ver genetiken som ett av biologins intressantaste områden, men också som svår att un- dervisa på ett sätt som gör ämnet begripligt för eleverna (Knippels, 2002; PROJEKT NORDLAB-SE, 2006). Denna uppfattning bekräftas – oftast spontant – i denna studie av samtliga intervjuade lärare. De svårigheter som de intervjuade lärarna beskriver stämmer dessutom mycket väl överens med de fem centrala problemområden som identifieras av Knippels (2002). Med utgångpunkt från mina intervjuer tycker jag mig kunna hänföra de upplevda svårigheterna i genetikundervisningen till tre underliggande – och ofta samverkande – orsaker: i) genetikens omfattande och komplicerade termi- nologi, ii) den ofta höga grad av abstraktion som utmärker genetiken, samt iii) avsakna- den av en tydlig integration av genetikens olika processer och fenomen. I detta sam- manhang kan det vara av intresse att konstatera att det finns en stor skillnad mellan lä- rarnas tolkning av kursplanemålet och undervisningens faktiska innehåll. Lärarna anser att DNA-molekylens uppbyggnad och struktur tillsammans med transkriptions- och translationsprocesserna (d.v.s. hur informationen i DNA resulterar i ett färdigt protein), samt utgångspunkten att ett visst protein ligger till grund för en viss egenskap, är cen- trala fenomen. Här utöver undervisas även celldelningsprocesserna och mendelsk genetik trots att lärarna inte anser att dessa områden omfattas av kursplanens målfor- mulering. Undervisningens innehåll stämmer bättre överens med den tolkning som forskarna inom NORDLAB-SE (2006) gjort av grundskolans kursplanemål (se sid 10). Lärarnas svar på frågor om kursplanemålet för genetik kan uppfattas som att de inte anser sig finna något stöd i kursplanen för innehållet i sin undervisning, vilket skulle kunna leda till att undervisningen lider brist på helhet och sammanhang. Personligen anser jag att både lärare och elever vore betjänta av att kursplanernas målformuleringar uttrycktes på ett mer konkret sätt. Denna uppfattning ger även Embla uttryck för när jag frågar henne om tolkningen kunskapsmålet gällande gentekniska metoder och deras tillämpningar:

Embla: ...det är inte så mycket tolkningsutrymme där utan det är ganska tydligt ...

göra ... många av dem är skrivna med sådan skolverketsvenska att om man inte vet vad man skall göra så kan man inte förstå det målet ...

6.1.1 Genetikens omfattande och komplicerade terminologi

Problematiken kring genetikens mångfald av termer och begrepp är väldokumenterad i litteraturen (PROJEKT NORDLAB-SE, 2006) och förekommer i alla de intervjuade lärarnas undervisning. Ofta, menar lärarna, förstärks den också av läroböckerna, som gärna använder ett omotiverat överflöd av ”svåra ord”. Terminologin verkar vara sär- skilt problematisk i samband med undervisningen av celldelningsprocesserna. Ett pa- radexempel här är begreppen kromosom och kromatid vilka samtliga lärares elever har svårt att skilja åt. Det ligger nära till hands att dra slutsatsen att elevernas förståelse av komplexa fenomen som mitos och meios lätt kan skymmas av en snårskog av svårge- nomträngliga termer. Forskningslitteraturen råder ofta läraren att begränsa användandet av specialuttryck, utan att specificera vilka begrepp som kan anses absolut nödvändiga (Knippels, 2002). Inom NORDLAB-SE anser man dock att det är ”onödigt att krångla till genetiken ytterligare med kromatider” (PROJEKT NORDLAB-SE, 2006). Samma strategi används av Max, som valt att helt utesluta begreppet kromatid för att istället tala om DNA. Samtidigt menar några lärare (däribland Max) att en mer begränsad termino- logi leder till sämre precision i beskrivningen av genetiska processer och fenomen.

Marit: ... problemet är att man kan inte bara välja några utan man måste i princip

ha med alla de här ... det blir många ... det är ju det som är problemet lite grand ... man kan inte bara säga att sen så kommer den här och sätter ihop sig med den där ... och så blir det så här... då fattar ingen någonting ... utan man måste faktiskt an- vända de här orden ...

Men måste man verkligen det? Kan man inte tänka sig att göra som Elis som startar med att beskriva en viss process med ”vanliga ord” för att sedan ”smyga” in de begrepp han anser att eleverna behöver? En rimlig avvägning av vilka ord som behövs verkar nödvändig.

6.1.2 Genetikens abstrakta natur – molekyler, celler och Mendel

Genetikens ofta abstrakta framtoning är en vanlig orsak till problem i undervisningen, enligt samtliga intervjuade lärare. Abstraktionen inom genetiken kan sägas anta två, något olika skepnader, dels i beskrivningen av molekylära fenomen och processer, dels

genom användandet av matematiska resonemang och symboler i framförallt den men- delska genetiken. I det förra fallet är det uppenbart att arvsinformationen visserligen har en materiell bas och därmed i någon bemärkelse är att betrakta som konkret, men då den samtidigt befinner sig på en skala som inte kan uppfattas med blotta ögat ter den sig som högst abstrakt. De intervjuade lärarna försöker att få eleverna att förstå den mole- kylära genetiken genom olika typer av konkretisering, t.ex. med hjälp av modeller eller animationer. Embla låter sina elever extrahera DNA ur kiwi, en laboration som hon an- ser vara särskillt bra eftersom den ger tillfälle att diskutera det faktum att det finns DNA i alla celler, vilket hennes elever inte är fullständigt medvetna om.

Liknande problem gäller för celldelningsprocesserna. Här uttrycker Marit och Embla sitt missnöje med lärobokens, i deras mening, otydliga beskrivning av kromosomen. Samtliga intervjuade lärare ger dock sina elever möjlighet att med hjälp av mikroskop se själva kromosomerna i celldelningens olika faser. Marit låter dessutom eleverna ar- beta med kromosomer i form av piprensare som en mer påtaglig illustration av celldel- ningsprocesserna. Detta påminner om Lockes och McDermids (2005) förslag att använ- da ”pool noodles” (långa stavar av skumplast som kan köpas i leksaksaffärer) för att illustrera mitosen och meiosen. Här får åtta studenter (grundkurs i genetik på universi- tetsnivå) demonstrera mitos och meios hos en cell med det diploida kromosomtalet fyra (2n=4) som en sorts ”kromosomdans”. Demonstrationen startar i cellcykelns G1-fas (tillväxtfas) med att fyra elever håller i varsin stav. Det maternella och paternella bidra- get illustreras genom att stavarna har olika färg samt förstärks av att det är kvinnliga och manliga studenter som håller i stavarna. Under replikationen (S-fas) aktiveras de övriga fyra studenterna med fyra nya stavar. Locke och McDermid (2005) anser att övningen är bra eftersom eleverna är aktiva och tvingas se celldelningsprocesserna som en fyrdi- mensionell process (rum och tid). Genom att följa kromosomerna genom hela cellcy- keln sätts också celldelningsprocessen in i ett funktionellt sammanhang (Knippels, 2002).

I jämförelse med den molekylära genetiken och celldelningen kan man säga att den mendelska genetiken befinner sig på en ännu högre abstraktionsnivå. Här används sym- boler och matematiska verktyg för att analysera hur de för ögat osynliga generna ned- ärvs från en generation till nästa. Max upplever t.ex. att eleverna har svårt att förstå vad korsningsschemats rader och kolumner representerar, ett problem som hänger ihop både

med den matematiska abstraktionen och det faktum att genetiken här rör sig mellan molekyl och organismnivå (se nedan).

Max: ... jag upplever också att eleverna kan ha problem med att förstå vad som ska

stå i kanterna på ett korsningsschema ... jag försöker förklara att det är de möjliga gameterna ... men det tar tid att sjunka in...

De intervjuade lärarna försöker förtydliga den mendelska genetiken med konkreta ex- empel och vissa låter också sina elever räkna mycket själva på nedärvningsuppgifter. Risken med räkneuppgifter är dock att de blir mekaniska och inte leder till en djupare förståelse av de underliggande principerna (Kinnear, 1983; refererad i Knippels, 2002). Å andra sidan finns bland de intervjuade lärarna de som menar att vissa, särskilt intres- serade, elever sporras av att med hjälp av matematiken finna de logiska principerna hos den mendelska genetiken.

6.1.3 Genetiken som en begriplig helhet

Den kanske främsta orsaken till svårigheterna i gymnasieskolans genetikundervisning är bristen på integration av genetikens olika processer och fenomen till en begriplig helhet. Ofta försvåras en sådan integration av att genetiken rör sig mellan olika organisations- nivåer. Enligt Knippels (2002) utgör genetikens komplexitet från mikro- till makroskala den största utmaningen inom genetikundervisningen. De intervjuade lärarna menar ock- så att deras elever har svårt att se sambanden mellan tex. en gens molekylära uppbygg- nad (DNA) och dess fenotypiska uttryck (egenskap). Ett annat exempel som flera lärare nämner är elevernas svårigheter att koppla samman meiosen med den mendelska genetiken. Här är alla tre organisationsnivåer som beskrivs av Bahar et al. (1999) in- blandade: från de olika varianterna av en gen (biokemisk nivå), över könceller (mikro- nivå) till individerna i avkomman (makronivå) och det är enligt Knippels (2002) mycket viktigt att sambandet mellan dessa görs tydligt. Inte sällan bidrar läroböckerna till den bristande integrationen mellan genetikens delområden genom den ordning i vilken stof- fet presenteras (Cho et al., 1985; refererad till i Knippels, 2002; Knippels et al., 2005).

Svårigheten att forma en begriplig helhet av genetikens olika delar understryks också av att de intervjuade lärarna undervisar de olika momenten i helt olika ordning. Marit och Embla följer lärobokens (Karlsson et al., 2000 respektive Peinerud et al., 2000) upplägg,

dvs de startar med DNA-molekylens struktur och funktion och går sedan vidare med celldelningarna och den mendelska genetiken medan Max och Elis har svängt på ord- ningen och startar med den mendelska genetiken, sin lärobok (Karlsson et al., 2005) till trots. Knippels (2002) menar att förståelsen av genetiken som ett sammanhållet system främjas om undervisningen rör sig från organismnivån (den som eleverna har störst er- farhenhet av) till cell- och molekylnivån. Vissa forskare (se t.ex. Ekstig, 2002) hävdar att det finns en inneboende logik i att undervisa fenomen i samma kronologiska ordning som de upptäckts. Detta innebär för genetikens del att man startar med individen och dess egenskaper samt hur dessa nedärvs (dvs mendelsk genetik) för att sedan fortsätta med celldelningarna och sist DNA-molekylens struktur och funktion. Dessutom, menar Knippels (2002), bör eleverna få möjlighet att självständigt och aktivt undersöka sam- banden mellan olika organisationsnivåer.