Att undervisa genetik: problem och möjligheter

Malmö högskola

Lärarutbildningen

Examensarbete

Att undervisa genetik:

problem och möjligheter

The teaching of genetics: problems and prospects

Helene Ceplitis

Lärarexamen 60 poäng 2007-01-17

Examinator: Margareta Ekborg Handledare: Malin Ideland

Sammanfattning

De senaste årens forskning har tydligt visat på elevers svårigheter att utveckla begrepps-förståelse inom ämnesområdet genetik. I denna studie har jag valt att intervjua lärare i några svenska gymnasieskolor för att undersöka om de identifierar samma problem med genetikundervisningen som finns dokumenterade i forskningslitteraturen samt hur de arbetar för att eleverna skall nå uppsatta kunskapsmål. De intervjuade lärarna bekräftar samtliga av de huvudproblem som forskningslitteraturen utpekar. Eleverna har svårt att utveckla begreppsförståelse inom den grundläggande genetiken. Detta leder bland annat till en mycket begränsad förmåga att, på basis av genetisk kunskap, ta ställning i frågor som rör gentekniska metoders tillämpningar. Avslutningsvis diskuteras möjligheterna att använda formativ utvärdering och att arbeta med autentiska problem för hjälpa och motivera eleverna.

Nyckelord

Genetik, genteknik, undervisning, didaktik, begreppsbildning, elevers förståelse, var-dagsföreställning, förförståelse, formativ utvärdering, autentiska uppgifter

Innehållsförteckning

1. Inledning... 7

2. Syfte och frågeställningar ... 8

3. Teoretisk bakgrund ... 9

3.1 Gymnasieskolans genetik ...9

3.2 Genetiken som didaktiskt problemområde...11

3.2.1 Områdesspecifik vokabulär och terminologi ... 12

3.2.2 Den mendelska genetikens matematiska innehåll... 13

3.2.3 Cellulära processer... 13

3.2.4 Indelningen av och ordningsföljden av undervisningsstoffet... 14

3.2.5 Genetikens komplexitet från mikro- till makroskala ... 14

3.2.6 Konsekvenser för undervisningen ... 15

3.3 Genteknik och etik i undervisningen...15

3.4 Socialkonstruktivistisk lärandeteori...17 4. Metod ... 20 4.1 Datainsamling...20 4.2 Urval...20 4.3 Process ...21 5. Resultat ... 23

5.1 Från kursplan till kunskap ...23

5.2 Hur undervisas genetik?...24

5.2.1 Undervisningens innehåll och ordningsföljd ... 24

5.2.2 Från DNA-molekyl till egenskap ... 26

5.2.3 Celldelningarna ... 27

5.2.4 Mendelsk genetik ... 29

5.3 Hur undervisas genteknik?...30

5.3.1 Undervisningens innehåll och ordningsföljd ... 30

5.3.2 Gentekniska metoder och deras tillämpningar... 32

5.3.3 Genteknik och etik ... 33

6. Diskussion... 35

6.1 Genetiken i undervisningen ...35

6.1.1 Genetikens omfattande och komplicerade terminologi ... 36

6.1.2 Genetikens abstrakta natur – molekyler, celler och Mendel ... 36

6.1.3 Genetiken som en begriplig helhet ... 38

6.2 Gentekniken i undervisningen...39

6.3 Vardagskunskap möter vetenskap...41

6.4 Hur skapas goda lärandesituationer?...44

6.5 Genetik och genteknik – en integrerad didaktik...45

6.6 Några frågor för framtiden...46

7. Avslutning ... 47

Bilagor ... 52

Bilaga 1. En kopiator för levande varelser?...52 Bilaga 2. Intervjuguide ...54

1. Inledning

Under flera år har jag arbetat med att undervisa genetik på olika universitet i Sverige. Många av mina studenter har haft svårt att klara av genetikstudierna och bland grund-kurserna i biologi är genetikkursen oftast den med störst andel underkända studenter. Under mina första terminer som lärare tittade jag med fasa på tentamensresultaten och förundrades över studenternas svar. Efterhand upptäckte jag att studenterna på kurs efter kurs verkade ha problem med ungefär samma saker.

När jag efter många år för första gången, under en kurs i högskolepedagogik, kom i kontakt med ämnesdidaktisk forskning upptäckte jag att litteraturen beskrev precis de problem som jag själv identifierat. Artikelförfattarna hade ofta samma funderingar kring genetikundervisningen som jag själv haft under min tid som lärare. Valet av ämnesom-råde för mitt examensarbete – begreppsbildning inom genetiken – var således enkelt.

Eftersom de flesta tidigare studier utgår från elevens svårigheter att utveckla begrepps-förståelse har jag valt att istället rikta fokus på läraren. Genom att intervjua lärare på några svenska gymnasieskolor vill jag undersöka hur de undervisar om genetik, om de upplever samma svårigheter med genetikundervisningen som finns dokumenterade i ämnesdidaktisk litteratur och, sist men inte minst, hur de arbetar för att eleverna skall utveckla begreppsförståelse trots eventuella svårigheter.

2. Syfte och frågeställningar

Syftet med studien är att undersöka hur lärare i några svenska gymnasieskolor arbetar för att deras elever skall utveckla begreppsförståelse inom genetiken. Jag är särskilt in-tresserad av att veta om lärarna identifierar samma problem med genetikundervisningen som finns dokumenterade i forskningslitteraturen och hur de arbetar för att eleverna, trots eventuella svårigheter, skall nå uppsatta kunskapsmål. Hur arbetar lärarna för att skapa goda lärandesituationer för genetisk begreppsutveckling? Jag vill använda svaren på dessa frågor som en utgångspunkt för en diskussion kring möjligheterna att integrera undervisningen i genetik och genteknik och att använda formativ utvärdering för ett konstruktivt utnyttjande av elevernas förkunskaper.

3. Teoretisk bakgrund

3.1 Gymnasieskolans genetik

Ämnesområdet genetik undervisas inom tre olika kurser i den svenska gymnasieskolan. Kursen mikrobiologi och genetik, som är en gemensam kurs för inriktningarna djurvård samt miljö- och naturvård inom naturbruksprogrammet, behandlar genetik och gentek-niska metoder. Kursen naturkunskap B, som är en gemensam kurs på samhällsveten-skapsprogrammet, behandlar även den frågor som rör genetik och den moderna gentek-nikens utveckling och nyttjande. Biologi A är den gymnasiekurs som går djupast in på området genetik och gentekniska metoder. Kursen biologi A är en gemensam kurs inom naturvetenskapsprogrammet. I kursen undervisas även naturvetenskapliga teorier om livets uppkomst och utveckling, artsammansättningen i ett ekosystem, samt teorier om organismernas beteende utifrån ett evolutionärt perspektiv. De olika kursernas innehåll definieras av gymnasieskolans styrdokument, i detta fall kursplanerna för mikrobiologi och genetik (BI1206), naturkunskap B (NK1202) och biologi A (BI1201) (Skolverket, 2000).

I denna studie har jag valt att studera hur genetiken och gentekniska metoder undervisas inom kursen biologi A. I kursplanen för biologi A (Skolverket 2000) står det att eleven efter avslutad kurs skall:

...ha kunskap om arvsmassans strukturer samt förstå sambanden mellan dessa och

individens egenskaper,

...ha kunskap om gentekniska metoder och deras tillämpningar samt kunna

disku-tera genteknikens möjligheter och risker ur ett etiskt perspektiv.

I strävansmål och uppnåendemål formulerade i läroplanen för de fria skolformerna, Lpf94 (Utbildningsdepartementet, 2001) står det följande.

... ökar sin förmåga att självständigt formulera ståndpunkter grundade på såväl

empirisk kunskap och kritisk analys som förnuftsmässiga och etiska överväganden.

Det är skolans ansvar att varje elev /---/

...har förutsättningar för att delta i demokratiska beslutsprocesser i samhälls- och arbetsliv,

...har förmåga att kritiskt granska och bedöma det eleven ser, hör och läser för att

kunna diskutera och ta ställning i olika livsfrågor och värderingsfrågor.

Det etiska perspektivet betonas således i samtliga ämnen för att främja elevens förmåga till personliga ställningstagande. I kursplanen för bland annat biologi A görs denna for-mulering explicit när det gäller gentekniska metoders tillämpningar.

Tolkningen av kursplanens formuleringar och dessas omsättning i relevanta kunskaps-mål är den enskilde lärarens ansvar. Det kan därför vara intressant att jämföra kurspla-nen för gymnasieskolans biologi A med kursplakurspla-nen för grundskolans biologi (Skolver-ket, 2000). I den senare står det att eleven i slutet av det nionde skolåret skall:

...ha kännedom om det genetiska arvet.

Inom NORDLAB-SE, som utgör en del av ett nordiskt samarbetsprojekt vars syfte är att ge lärare redskap för att förbättra och förnya sin undervisning, har man tolkat denna formulering som att det finns en direkt anvisning om att ärftlighetsaspekten av geneti-ken skall behandlas i undervisningen på högstadiet (PROJEKT NORDLAB-SE, 2006). En liknande betoning av kunskap om ärftligheten saknas i kursplanen för gymnasiesko-lans biologi A. Inom NORDLAB-SE har man även gjort en detaljerad begreppsanalys över vilka baskunskaper som krävs för att förstå ärftlighet (PROJEKT NORDLAB-SE, 2006). Listan baseras på studier av Banet och Ayuso (2000) och Lewis et al. (2000) och omfattar följande kunskaper:

• Alla levande organismer består av celler. • Varje cell innehåller kromosomer.

• Gener består av DNA. • DNA kan kopiera sig själv. • Gener kodar för proteiner.

• Gener kan sättas på och stängas av.

• Celler kan bli olika beroende på vilka gener som är aktiva.

• Kromosomer förekommer i par, en från varje förälder [åtminstone i diploida organismer,

egen kommentar].

• Gener finns i olika varianter.

• Gener förekommer i par, men det kan vara olika varianter i paret.

• Vid vanlig celldelning (mitos) bildas celler med samma genetiska information som

mo-dercellen.

• Alla kroppsceller i organismen innehåller samma genetiska information (alltså identiska

kromosomer och gener).

• Könsceller bildas genom reduktionsdelning (meios) och får därmed hälften av

modercel-lens kromosomer.

• Könsceller blir olika, eftersom de får ett urval av förälderns kromosomer.

• Vid befruktning sammansmälter två könsceller så att antalet kromosomer återställs.

• Avkommor ärver genetisk information från sina föräldrar, men blir unika beroende på

könscellernas slumpmässiga olikhet.

3.2 Genetiken som didaktiskt problemområde

En vanlig åsikt bland lärare är att genetiken är intressant att undervisa men att det är svårt att undervisa så att eleverna verkligen förstår ämnet (PROJEKT NORDLAB-SE, 2006). Under de senaste åren har många arbeten publicerats som visar på elevers svå-righeter att utveckla begreppsförståelse inom genetiken (Knippels, 2002). Knippels sammanfattar i sin doktorsavhandling Coping with the abstract and complex nature of

genetics in biology education : The yo-yo learning and teaching strategy svårigheterna

med genetikundervisningen i följande fem huvudpunkter:

1. Områdesspecifik vokabulär och terminologi 2. Den mendelska genetikens matematiska innehåll 3. Cellulära processer

4. Indelningen av och ordningsföljden hos undervisningsstoffet 5. Genetikens komplexitet från mikro- till makroskala

Till dessa huvudpunkter kan läggas ytterligare problem som framkom vid en gruppin-tervju med 19 lärare som undervisar genetik för elever i åldrarna 15 till 18 år i neder-ländska skolor (Knippels, 2002). I denna gruppintervju visade det sig att eleverna har en bild av genetiken som svår och obegriplig, att symbolanvändningen i pedigrees och korsningsscheman försvårar undervisningen, samt att det råder brist på relevanta för-kunskaper och kognitiv mognad hos eleverna (Knippels, 2002; Knippels et al., 2005).

3.2.1 Områdesspecifik vokabulär och terminologi

Att terminologin är besvärlig kan illustreras genom följande lista på termer och begrepp som förekommer i ett vanligt läromedel (PROJEKT NORDLAB-SE, 2006). Dessa ord (och många fler) står att hitta i de läroböcker som används i svenska gymnasieskolor:

genetik, ärftlighetslära, gen, egenskap, celldelning, kromosom, uttryck, DNA, re-plikation, protein, enzym, koda, kvävebas, mRNA, transkription, ribosom, cyto-plasma, translation, proteinsyntes, eukaryot, könscell, enkel uppsättning, dubbel uppsättning, virus, bakteriofag, plasmid, resistens, baspar, nukleosom, histon, tri-plett, tRNA, antikodon, RNA-polymeras, trifosfonukleotid, nukleotid, promotor, stoppkodon, intron, exon, rRNA, genetiska koden, peptidbindning, genreglering, reglerande proteiner, regulatorgen, strukturgen, interfas, DNA-polymeras, startse-kvens, mutation, homolog, diploid, haploid, kromosomtal, vanlig celldelning, mei-os, centromer, systerkromatid, reduktionsdelning, mitmei-os, kärnspole, centriol, ga-met, zygot, korsa, utklyvning, allel, locus, homolog, homozygot, heterozygot, domi-nant, recessiv, dominant nedärvning, arvsgång, filial, korsningsschema, klyv-ningstal, genotyp, fenotyp, återkorsning, koppling, överkorsning, kopplingsgrupp, autosomala kromosomer, könskromosomer, könsbunden nedärvning, polygena egenskaper, ärftliga sjukdomar, förökning, könlig förökning.

Förutom den stora mängden facktermer är det dessutom ofta svårt för eleverna att hålla isär vissa begrepp. Elever tenderar t.ex. att använda orden gen och allel synonymt, ett problem som ofta förstärks av att både läroböcker och lärare ofta använder begreppen som om de vore utbytbara (Knippels, 2002). Orden kromatid, kromosom och homologa kromosomer ställer också till problem, liksom begreppen homozygot, heterozygot, do-minant och recessiv (Knippels, 2002).

3.2.2 Den mendelska genetikens matematiska innehåll

Många elever har svårt att klara den del av genetiken som innehåller matematiska mo-ment. Detta har sin grund i den kombinatorik och i de sannolikhetsberäkningar som ut-gör kärnan i den mendelska genetiken (Knippels, 2002). Det finns dock studier som visar att det inte är matematiken i sig som orsakar problem utan det sätt på vilken ma-tematiken skall användas i nedärvningsanalysen (Kinnear, 1983; refererad i Knippels, 2002). Eleverna förstår helt enkelt inte sambandet mellan meios, nedärvning och kors-ningsscheman (Punnet-diagram) och hittar därför ofta mekaniska lösningar som inte kräver någon djupare förståelse (Knippels, 2002).

3.2.3 Cellulära processer

Brown (1990) har visat att många elever har bristande kunskap om kromosomens struktur och om hur kromosomen replikeras till två kromatider. Dessa problem bekräf-tas i en studie av Kindfield (1991), enligt vilken eleverna uppfattar kromosomstrukturen som en funktion av cellernas ploidinivå. Hon beskriver följande missuppfattningar: i haploida celler (dvs celler med en enkel uppsättning kromosomer) består kromosomen av en dubbelsträngad DNA-molekyl. I diploida celler (dvs celler med dubbel kromo-somuppsättning) består kromosomen av två sammankopplade dubbelsträngade DNA-molekyler vilka förenats då en kromosom från mamman och en kromosom från pappan smält samman vid befruktningen (Kindfield, 1991). Uppgifterna från Kindfields studie (1991) har använts av Carlsson och Kroon (2001) i en enkätstudie av gymnasielevers begreppsbildning. Elevsvaren från den senare studien visar enligt författarna att ”total förvirring tycks råda” kring kromosombegreppet (Carlsson & Kroon, 2001, s. 16).

Bristfälliga kunskaper om vad en kromosom är och hur den ser ut gör att eleverna är dåligt rustade för att förstå processer som bygger på kromosombegreppet, till exempel mitos och meios (Lewis et al., 2000b). Lewis et al. (2000a, c) har i elevstudier bland mer än femhundra brittiska 14-16 åringar visat att elevers förståelse av celldelningspro-cesserna är mycket begränsad. Eleverna i studierna kunde inte se skillnaderna mellan mitos och meios och visste inte heller vilken betydelse de båda processerna har eller vilket resultat de får (Lewis et al., 2000a, c). Andra vanliga problem som Lewis och hennes kollegor noterade i sina studier var att eleverna inte var medvetna om att det genetiska materialet kopieras (replikeras) innan celldelningen, eller att de inte förstod att alla celler i en individ innehåller samma genetiska material. Istället trodde många elever

att celltyper med olika funktion har olika genetiskt innehåll. Lewis et al. (2000a, c) antar att sådana felaktiga uppfattningar beror på att eleverna har svårt att se förhållandet mel-lan kromosomer, gener och genetisk information. Slutsatserna hos Lewis och hennes kollegor bekräftas i en liknande spansk studie av 15-17 åringar (Banet & Ayuso, 2000). Forskarna inom NORDLAB-SE (PROJEKT NORDLAB-SE, 2006) har utifrån studier-na av Lewis et al. (2000a) och Banet och Ayuso (2000) sammanfattat några vanliga uppfattningar hos elever:

• Gener är större än kromosomer (ca 25%) • Gener består av kromosomer (40%)

• Celler har olika genetiskt material beroende på funktion (50%) • Kroppsceller innehåller ingen genetisk information (40%) • Kroppsceller innehåller inga könskromosomer (90%)

Elevuppgifterna från Lewis (2000a) studie har även använts som enkätfrågor i två exa-mensarbeten som utförts vid Malmö högskola (Carlsson & Kroon, 2001) och Göteborgs universitet (Christensen & Millton Almgren, 2005). Dessa båda studier visar att samma problem är vanligt förekommande i svenska gymnasieskolor.

3.2.4 Indelningen av och ordningsföljden av undervisningsstoffet

Många av problemen i genetikundervisningen härrör från hur förhållande mellan meios och ärftlighet belyses i läroboken (Cho et al., 1985; refererad till i Knippels, 2002). Cho och hans kollegor undersökte de tre mest använda läroböckerna i USA och drog slutsat-sen att upplägget hos dessa var otillfredsställande. Meioslutsat-sen preslutsat-senterades innan nedär-ving och mendelsk genetik och inga ansträngningar gjordes från läroboksförfattarnas sida för att göra kopplingen mellan dessa tydlig (Cho et al., 1985; refererad till i Knip-pels, 2002). Liknande resultat har rapporterats i en studie från Nederländerna (Knippels et al., 2005).

3.2.5 Genetikens komplexitet från mikro- till makroskala

Den sista huvudsvårigheten med genetikundervisningen som Knippels (2002) tar upp i sin avhandling är det faktum att de genetiska begrepp och fenomen som undervisas hör hemma på olika biologiska organisationsnivåer. Bahar et al. (1999) definierar tre olika nivåer i genetikundervisiningen: makronivå (organismnivå), mikronivå (cellen) och

slutligen en biokemisk nivå (DNA). Eleven förutsätts kunna röra sig mellan dessa olika nivåer vilket kan förorsaka problem (Bahar et al., 1999). Vissa forskare (se t.ex. Knip-pels, 2002) anser att genetikens komplexitet från makro- till mikroskala utgör den största utmaningen i genetikundervisningen.

3.2.6 Konsekvenser för undervisningen

Bilden som tecknas av elevernas bristfälliga begreppsbildning är tydlig. Trots detta finns endast få studier som visar hur man som lärare bör arbeta för att hjälpa eleverna i undervisningen. Knippels (2002) nämner fyra kriterier i sin avhandling som hon anser bör uppfyllas i genetikundervisningen:

1. Undervisningen bör inledas på organismnivå, dvs på en organisationsnivå som eleverna är bekanta med, och sedan röra sig mot cell-och molekylnivå.

2. Förhållandet mellan meios och nedärvning måste tydliggöras.

3. De två cellinjerna, den somatiska (mitos) och reproduktiva (meios), bör be-handlas i samband med cellcykeln.

4. Genom olika inlärningsaktiviteter måste eleverna själva få undersöka förhållan-det mellan olika organisationsnivåer.

3.3 Genteknik och etik i undervisningen

I dagens samhälle har de sociala och etiska aspekterna av naturvetenskapen fått en allt mer framträdande roll. Inom genetikens område dyker frågor som rör t.ex. transgena organismer, kloning, stamcellsforskning, m.m. ofta upp både i nyhetsmedia och i popu-lärkulturen. I styrdokumenten betonas vikten av att eleverna övas i att ta ställning i dyli-ka frågor och att deras ställningstagande sdyli-kall grunda sig på naturvetensdyli-kapligt kunnan-de (Skolverket, 2000; Utbildningskunnan-departementet, 2001). Didaktisk forskning kring un-dervisning om naturvetenskapens sociala och etiska aspekter har inte en lika lång tradi-tion som forskningen kring naturvetenskaplig begreppsbildning. Forskningen har hittills dominerats av frågor som: är det möjligt? och: är det önskvärt? (Lewis & Leach, 2006). Argumenten för undervisning om sociala och etiska perspektiv på naturvetenskapen hävdar ett ökat behov av vetenskaplig allmänbildning, medan motargumenten gör gäl-lande att skolan ändå inte kan ge en adekvat kunskapsbas för ställningstagande i

kom-plicerade frågor. Följande argument mot en sådan undervisning har sammanställs av Lewis och Leach (2006):

• Endast en begränsad mängd stoff kan undervisas inom skolans ramar.

• Det finns en svårighet i att avgöra vilken information som kommer att vara rele-vant, och för vem.

• Vetenskapen utvecklas med sådan fart att informationen som eleverna behöver i framtiden kanske inte finns tillgänglig idag.

Lewis och Leach (2006) menar dock att kunskaper inom naturvetenskapen är nödvändi-ga, men att med en bra planerad undervisning behöver inte kunskapsmängden vara så stor för att man skall kunna ta del i debatter kring frågor som berör t.ex. gentekniska metoders tillämpningar (Lewis & Leach, 2006). Med detta menar Lewis och Leach (2006) att skolan inte måste undervisa allt en individ kan behöva veta under sin livstid, men att däremot undervisning inom ett mer begränsat antal områden kan öka förmågan och intresset för att ta ställning till dylika frågor i framtiden. Det har också diskuterats var i undervisningen sådana aktiviteter skall äga rum: inom humaniora eller inom natur-vetenskapen. I en studie av Levinson och Turner (2001; refererad till i Lewis & Leach 2006) framkom det att lärarna inom humaniora ansåg sig sakna kunskaper inom natur-vetenskap medan naturnatur-vetenskapslärarna tenderade att se på det naturnatur-vetenskapliga kunnandet som objektivt och värdeneutralt, samt ansåg sig sakna kompetens att diskute-ra naturvetenskapen som en social aktivitet.

Svenska gymnasieelever har deltagit i två utvärderingar där de fått besvara frågor som bla. behandlat genteknik och etik. I PISA 2003 handlade en av uppgifterna (bilaga 1) om det klonade fåret Dolly (Skolverket, 2004). Uppgiften bestod av tre delfrågor; den första undersökte elevers kunskaper om var det genetiska materialet finns (68% svarade rätt), den andra frågan undersökte grundläggande kunskaper i cellbiologi (47% svarade rätt) och den tredje frågan undersökte elevers förmåga att skilja ett vetenskapligt argu-ment från en värderande ståndpunkt (54% svarade rätt). Gymnasisters kunskaper testa-des även 1995 som en del i utvärderingen av gymnasiereformen. Syftet med undersök-ningen i det här fallet var att undersöka elevernas förmåga att planera, söka och sovra information, tänka kritiskt och ta ställning i en fråga som gällde genteknik. I denna stu-die valde man att förutom begreppsförståelse även testa elevernas förtrogenhetskunskap.

Resultatet av studien visade att elevernas informationssökning var osystematisk och okritisk och att argumentationen utmärktes i nio fall av tio av känslomässiga över-väganden (Skolverket, 1996; refererad till i Sjøberg, 2005).

3.4 Socialkonstruktivistisk lärandeteori

Ämnet genetik präglas av många och svårtillgängliga begrepp och teorier. Ämnesdi-daktisk forskning har visat att undervisningen inom genetik lider av att eleverna har bristande förkunskaper när det gäller vissa centrala begrepp (se ovan). Utifrån denna kunskap anser jag det vara särskillt lämpligt att ta utgångspunkt i en socialkonstrukti-vistisk syn på lärande. Socialkonstruktisocialkonstrukti-vistisk lärandeteori har sin grund i Jean Piagets (1896-1980) och Lev Semanovich Vygotskijs (1896-1934) teorier om lärande (se t.ex. Andersson, 2001; Sjøberg, 2005). Enligt Piagets konstruktivistiska lärandeteori konstru-erar varje individ sin egen kunskap utifrån tidigare erfarenheter och kunskap. Piaget menade att lärande och utveckling äger rum då jämviktsrubbningar uppstår mellan de redan befintliga kognitiva strukturerna och omgivningen, och att en ny balans uppnås igen först på en högre utvecklingsnivå, ett fenomen som ofta benämns som ”jämvikt genom självreglering” (se t.ex. Andersson, 2001; Sjøberg, 2005). Enligt ett konstrukti-vistiskt synsätt är det kreativitet och skapande som hjälper individen att uppnå den nöd-vändiga balansen (Dimenäs & Sträng Haraldsson, 1996). Piaget kom även att intressera sig för barns förförståelse, eller vardagsföreställningar, av vissa fenomen eftersom han ansåg dessa ligga till grund för ett mer vetenskapligt tänkande (se t.ex. Andersson, 2001; Sjøberg, 2005). Det piagetska perspektivet har vidgats och kompletteras av Vy-gotskij, som menade att barns föreställningar om och tolkningar av världen är ett resul-tat av en konstruktiv interaktion med andra människor under kulturellt bestämda villkor (Andersson, 2001). Den socialkonstruktivistiska synen på lärande kombinerar Piagets och Vygotskijs teorier och hävdar därmed att kunnande är individuellt konstruerat men socialt medierat (Andersson, 2001).

För läraren i naturvetenskap är, enligt Andersson (2001), det vetenskapliga tänkandet centralt. Ett av skolans mål är att ge eleverna bestående insikter i naturvetenskapens begreppsvärld och en stor del av undervisningen går ut på att undervisa just naturveten-skapliga begrepp och teorier (Andersson, 2001). Andersson (2001) menar att naturve-tenskapens huvudsakliga kunskapsobjekt utgörs av socialt konstruerade begrepp och teorier, som eleverna inte själva kan upptäcka. Istället måste de vara tillsammans med

människor som använder de aktuella begreppen och teorierna då de berättar, förklarar och löser problem (Andersson, 2001).

Inom genetiken är förförståelse av olika begrepp och fenomen en vanlig företeelse (se t.ex. Kindfeldt, 1991; Lewis et al., 2000c). Elever har t.ex. ofta en felaktig bild av vad en kromosom är och hur den ser ut samt vilket innehåll olika celler har (Lewis et al., 2000a, b, c). Förförståelse kan vara kunskaper man förvärvat på lägre undervisningsni-våer (i detta sammanhang tex. under grundskolans biologiundervisning), men kan även inkludera sk. vardagsföreställningar, med vilket man menar förförståelse skapad utanför en formell undervisningssituation, t.ex. via media.

I likhet med Piaget menar Andersson (2001) att det är av stor vikt för lärandet att klar-göra vilken förförståelse eleverna har av ett visst fenomen och att skolans uppgift borde vara att utveckla både vardagstänkandet och det vetenskapliga tänkandet genom att låta de båda tankesätten interagera. Grundtanken här är att genom att utmana elevens var-dagsföreställning av ett visst fenomen skapa en störning i balansen med omgivningen och att sporra eleven till lärande när denne försöker återställa balansen. Enligt ett sådant synsätt borde det således vara lärarens uppgift att hjälpa eleven att ta sig från ett visst utgångsläge till ett uppställt mål (Andersson, 2005). För att kunna göra detta behöver läraren naturligtvis kännedom om elevens utgångsläge. Informationen om var eleven befinner sig kunskapsmässigt används sedan som återkoppling för att modifiera under-visningen. Att utvärdera elevers förståelse av ett visst fenomen med avsikten att använ-da informationen för att förbättra undervisningen kallas formativ utvärdering (Black & William, 1998; Andersson, 2005). I detta arbetssätt är elevdeltagande också en central del. Eleverna måste ta ansvar för sitt eget lärande i den meningen att de själva skall kunna definiera vad de behöver göra för att nå ett uppsatt mål (Black & William, 1998). En förutsättning för denna typ av elevdeltagande är att eleverna är väl insatta i vilka de uppställda målen är. Sammantaget syftar alltså den formativa utväreringen till att ge både läraren och eleven information som kan användas till att – under processens gång – förbättra undervisningen och lärandet (Black & William, 1998; Andersson, 2005).

Med utgångspunkt från denna syn på lärande bör undervisningen struktureras så att ele-ven får möjlighet att utveckla en vetenskaplig förståelse utifrån sin vardagskunskap. Andersson och Bach föreslår följande undervisningssekvens (Andersson & Bach, 1995;

refererad till i Dimenäs & Sträng Haraldsson, 1996) för att arbeta med begreppsutveck-ling:

1. Elevernas föreställningar lockas fram, diskuteras och utmanas. En osäkerhet för-väntas uppstå hos eleven kring det egna sättet att tänka, samtidigt som ett enga-gemang föds.

2. Eleven ges möjlighet att omstrukturera sina föreställningar genom att begrepp introduceras och diskuteras.

3. Eleven får pröva och öva nya begrepp och idéer genom att tillämpa dem i varie-rade situationer.

4. Eleven ges möjlighet att jämföra nya och gamla föreställningar och att reflektera över skillnaderna.

Denna undervisningsmetod har prövats inom ramen för ett forskningsprojekt och resul-terade i att eleverna uppnådde betydligt bättre resultat än elever i en nationell utvärde-ring. Dock krävde undervisningen ungefär dubbelt så lång tid som den mer traditionella (Andersson & Bach, 1995; refererad till i Dimenäs & Sträng Haraldsson, 1996).

4. Metod

4.1 Datainsamling

Jag valde att göra kvalitativa intervjuer eftersom jag ville ha uttömmande svar, där lä-rarna fick möjlighet att beskriva vad de gör och att under samtalets gång fundera över varför. Genom den kvalitativa intervjun är det lättare att få en fördjupad kunskap om informantens tankegångar och funderingar än t.ex. via en strukturerad intervju eller en enkätstudie som ger en bredare men mer ytlig information (Johansson & Svedner, 2001). Intervjun har dessutom fördelen gentemot enkätstudien att man har möjlighet att ställa följdfrågor, att specificera frågeställningen när det behövs och att be om förtyd-liganden och tolkningsbekräftelse från informanten (Kvale, 1997).

Intervjun berörde följande två frågeområden; vilket innehåll har gymnasieskolans gene-tikundervsining och hur arbetar lärarna för att skapa goda lärandesituationer? Dessa båda områden delades dock upp i kortare frågor som informanterna fick berätta fritt om. Frågeområdena var bestämda förväg men avhandlades inte alltid i samma ordning. Ord-ningen på frågorna och utformOrd-ningen av följdfrågorna varierade beroende på informan-tens svar. Som underlag för intervjuerna användes en intervjuguide (bilaga 2).

4.2 Urval

Lärarna som valdes ut för intervju har alla erfarenhet av att undervisa genetik och gen-teknik inom kursen biologi A. Mitt enda övriga urvalskriterium var att lärarna skulle arbeta på olika skolor. Att intervjua lärare från en och samma skola skulle vara mindre givande i detta fall eftersom lärare på samma skola, enligt min erfarenhet, delar under-visningsmateriel (lärobok, laborationshandledningar, laboratorieutrustning, övningar etc.); dessutom undervisar de ungefär samma saker i samma ordningsföljd av rent prak-tiska skäl.

Enligt Kvale (1997) bör antalet intervjuer i en vanlig intervjustudie ligga mellan 5 och 25 (15 plus minus 10). Antalet kan variera beroende på tid och tillgängliga resurser (Kvale, 1997). I detta fall intervjuades 4 personer eftersom tiden avsatt för undersök-ningen var begränsad, liksom tillgången på informanter.

Lärarna jag har intervjuat arbetar på fyra olika skolor i södra Sverige. Deras ålder varie-rar liksom deras erfarenhet av undervisning. Även deras elever varievarie-rar från vad lävarie-rarna själva beskriver som väldigt duktiga och studiemotiverade till ganska svaga med dåliga förkunskaper i både svenska språket och biologiämnet. Eftersom jag har valt att inte koppla något av det som framkommer i intevjun till dessa aspekter har jag valt att ut-lämna vissa detaljer om respektive person med hänsyn till deras anonymitet. Informan-ternas namn är fingerade.

4.3 Process

Intervjuerna utfördes med en lärare i taget under tidsperioden 10 november till 1 de-cember 2006 och ägde rum på lärarnas respektive arbetsplats. De intervjuade informe-rades om att materialet skulle behandlas anonymt och de erbjöds att läsa antingen tran-skriptionen eller det färdiga resultatet. Varje intervju varade mellan 30 och 50 minuter. Intervjuerna spelades in och transkriberades. De transkriberade intervjuerna lästes ige-nom flera gånger och analyserades med utgångspunkt i mina två frågeområden:

• Vad innehåller gymnasieskolans genetikundervisning? • Hur arbetar lärarna för att skapa goda lärandesituationer?

I analysen av det första frågeområdet har jag utgått från kursplanens formulering och lärarnas tolkning av denna, dvs vilka kunskapsmål det givit upphov till. Analysen av det senare området (hur goda lärandesituationer skapas) har delats upp i separata av-snitt som rör undervisningen av den grundläggande genetiken respektive undervis-ningen av gentekniska metoder och deras tillämpningar. Inom delområdet som berör genetikundervisningen har jag fäst särskild vikt vid hur lärarnas beskrivningar för-håller sig till de fem huvudproblem som Knippels (2002) identifierat och hur de ar-betar för att eleverna trots dessa problem skall utveckla begreppsförståelse. Inom undervisningen av genteknik har jag speciellt intresserat mig för huruvida lärarna anser att eleverna använder de genetiska begrepp de tidigare lärt sig när de diskute-rar gentekniska metoders tillämpningar. En övergripande fråga har varit hur lädiskute-rarna arbetar med elevernas förkunskaper inom genetik- och genteknikområdet.

Eftersom jag anser att de tematiseringar av resultaten som rekommenderas i Johans-son och Svedner (2001) inte passar mitt material har jag valt att strukturera intervju-resultatet efter mina frågeområden (se ovan).

5. Resultat

5.1 Från kursplan till kunskap

På min direkta fråga om hur kursplaneformuleringen,

...eleven skall ha kunskap om arvsmassans strukturer samt förstå sambanden mel-lan dessa och individens egenskaper,

(hämtad ur kursplanen för biologi A; Skolverket, 2000) skall tolkas och vilka kun-skapsmål formuleringen leder till får jag ungefär samma svar från samtliga intervjuade lärare. De anser att DNA-molekylens uppbyggnad och struktur tillsammans med pro-cesserna transkription och translation (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 centrala fenomen.

Embla: ...ja om man tänker provfrågor då som ju blir mätning av kunskapmål på

något sätt ... så det brukar bli en provfråga på DNA-molekylens struktur och sen en på vanlig translation ... och då tycker jag väl att jag har täckt baserna i det un-gefär ...

När det gäller hur kursplanemålet,

...eleven skall ha kunskap om gentekniska metoder och deras tillämpningar samt kunna diskutera genteknikens möjligheter och risker ur ett etiskt per-spektiv,

skall tolkas och vilka kunskapsmål formuleringen leder till får jag också samstämmiga svar från de intervjuade lärarna. Svaren berör dock inte kunskapsmålens exakta inne-håll, utan snarare kursplanens målformulering.

Max: ... ha kunskap om gentekniska metoder tycker jag känns bättre avgränsat ...

det finns ett begränsat antal metoder och om man tar upp några av dessa så tycker jag målet är uppfyllt ... att ta upp genteknikens möjligheter och risker ur ett etiskt

perspektiv tycker jag också ger läraren ganska små möjligheter till egna tolkning-ar ... det är precis vad som beskrivs ...

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

och det är trevligt med ett sådant kursplanemål där man faktiskt vet vad man skall 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 ... det är skönt framför allt när det skall ingå etiska diskussioner där många elever blir förvånade över att vi skall göra detta på biologin ... då känns det extra viktigt att det faktiskt står att vi skall göra detta ... det är inte jag som har blivit knäpp och tror att jag är religionslärare ...

5.2 Hur undervisas genetik?

5.2.1 Undervisningens innehåll och ordningsföljd

Sammantaget kan jag konstatera att de intervjuade lärarnas genetikundervisning inne-håller mycket mer stoff än vad de härleder ur kursplanens mål. De flesta punkterna i listan nedan som sammanfattar vad genetikundervisningen innehåller, nämns av samtli-ga lärare:

• förstå hur DNA-molekylen är uppbyggd

• inse att kvävebaserna bara går att para på ett sätt • inse att alla celler innehåller DNA

• beskriva replikations-, transkriptions- och translationsprocesserna • beskriva den genetiska koden

• beskriva vad en gen är

• inse att det finns fler gener än kromosomer

• redogöra för sambandet mellan en gen, ett protein, en egenskap • beskriva genreglering

• redogöra för Mendels lagar om nedärvning • redovisa nedärvning för en egenskap • redovisa nedärvning av två egenskaper • förstå mitosen

• förstå meiosen

I denna lista kan man urskilja tre huvudområden inom genetikundervisningens innehåll: den ärftliga informationens materiella och biokemiska bas (d.v.s. DNA-molekylens struktur, replikation, transkription och translation), celldelningsprocesserna (mitos och meios) samt den mendelska nedärvningsgenetiken.

De fyra lärarnas undervisning är olika starkt knuten till den ordningsföljd i vilken stoffet presenteras i de läroböcker de använder. Embla och Marit, som lägger upp undervis-ningssekvensen på samma sätt, håller sig i stort till lärobokens ordning. Embla använder läroboken Biologi A med naturkunskap A (Karlsson et al., 2000). Hon anser att lärobo-ken är ett stöd för henne eftersom den hjälper henne att hålla sig på en ”lagom nivå”. Texten i boken är dock ”lite svår” vilket också eleverna tycker, ”till och med de dukti-gaste”. Det finns en mind map i boken som hon tror att många elever har glädje av, lik-som inläsningsfrågorna i slutet av varje kapitel. Marits undervisning är väldigt bunden till läroboken. Hon använder Biologi A (Peinerud et al., 2000). Inte sällan använder hon boken för att hon upplever att den är hennes elevers ”trygghet i tillvaron”. Marit anser dock att boken ger en bristfällig helhetsbild av genetiken som ämne. Max och Elis, som båda använder läroboken Biologi A med naturkunskap A (Karlsson et al., 2005), håller sig däremot inte lika strikt till bokens ordningsföljd. Exempelvis brukar Max, för att skapa ett intresse hos eleverna, inleda med frågan varför vi ser ut som vi gör – ”vad är det som gör att vi är lika våra föräldrar men inte helt identiska”. Max anser att det är bra att starta med något eleverna kan se istället för med molekyler eller celler. Både Max och Elis menar att deras upplägg är mer logiskt än lärobokens.

Max: ... Mendel kände ju inte till genen men han kunde ändå dra de slutsatser som

han gjorde ... och det betyder ju också att man som elev inte heller behöver göra det för att förstå Mendel ...

De medger dock att det medför vissa problem att inte följa boken. I avsnittet om Mendel förutsätts t.ex.. att man i detalj vet vad en gen är. Max och Elis anser båda att läroboken är ett bra stöd för eleverna men att den är alldeles för detaljerad inom just genetikav-snittet.

Max: ... läroboken tar upp en massa onödiga ord ... allt som finns med på en bild

på cellen måste ha ett namn som man sen inte har någon vidare nytta av ... elever-na blir förvirrade av detta ... de blandar ihop olika ord bara för att det blir så många ...

Elis: ... genetiken tycker jag det är lite för mycket detaljer i ... genreglering till

ex-empel ... det står en massa detaljer men det står egentligen inte hur viktigt det är ... det är ju det som gör att vi ser olika ut ... människa och mus ... inte vilka gener vi har utan när de slås på ...

Grovt sett kan de intervjuade lärarna delas in i två grupper med avseende på den ord-ning i vilken de avhandlar de tre huvudområdena inom genetiken som beskrivs ovan. Den ena gruppen, som representeras av Max och Elis, börjar med Mendel och nedärv-ningen för att därefter komma till arvsmassans molekylära uppbyggnad och funktion. Till skillnad från Max fogar Elis däremot in celldelningen direkt efter nedärvningen, medan Max behandlar celldelningen sist. Embla och Marit, som bildar den andra grup-pen, följer den omvända ordningen, dvs. de börjar på den molekylära nivån för att via celldelningen komma till mendelismen.

5.2.2 Från DNA-molekyl till egenskap

Det är vanligt att lärarna använder olika metoder för att mer konkret illustrera genetiska processer och fenomen eftersom det annars blir alltför abstrakt. Max, Elis och Marit visar filmer och animationer av processerna de pratar om, t.ex. replikations-, transkrip-tions- och translationsprocessen.

Marit: ... för det här är ju jättesvårt ... det är den svåraste biten i biologi A ... det

är abstrakt ... det här är ingenting som man kan se ... och tankehoppen i de här lo-giska tankeföljderna ... varför blir det som det blir ... man kan plugga in hur en DNA-molekyl ser ut men vilken funktion den har och vilka effekter den får är svårt ... om man inte tänker logiskt ... vilket många av dem inte gör ... de har inte den förmågan att koppla ihop ...

Max anser också att det är bra att eleverna får höra andra än han själv förklara vissa fenomen, t.ex. via en film. Marit konkretiserar och visualiserar dessutom fenomenen genom att använda sig av t.ex. molekylmodeller. När eleverna bygger med modellerna

vill hon att de skall prata mycket, med henne och med varandra. Hon ser det som ett bra tillfälle för dem att öva sig i att sätta ord på de olika komponenterna och att beskriva vad det är som händer.

Marit: ... de tycker att det är jättesvårt med alla ord och termer som dom skall

koppla in på rätt ställen ... problemet [för hennes egen del, egen kommentar] 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 använda de här orden ...

Marit arbetar också ofta praktiskt med modeller: för att visa hur DNA-molekylen ser ut och hur den replikeras, transkriberas och translateras använder hon plastbyggsatser. För att på ytterligare ett sätt illustrera translationen har hon själv gjort en uppsättning med olika RNA-molekyler, ribosomer och amniosyror av papper som eleverna får foga ihop på ett korrekt sätt. Emblas elever extraherar DNA ur kiwi, en illustrativ och bra labora-tion anser hon.

Embla: ... för då de får se att det finns DNA i allting ... för det har de ju oftast inte

förstått ... de kan skriva på ett prov att det finns DNA i alla cellkärnor ... men när man sen förklarar för dem att det betyder att de faktiskt äter gener varje dag så blir det en aha-upplevelse i alla fall ... jag vill inte att de skall tro att det bara är genmodiferade grönsaker som innehåller DNA ... för det är det många som tror ... det är ju lite alarmerande ...

5.2.3 Celldelningarna

De intervjuade lärarna ägnar mycket tid åt att gå igenom celldelningsprocesserna mitos och meios.

Elis: ... meiosen är väldigt svår ... den får jag dra flera gånger ... den är ganska

komplex ... de blandar ihop det där med kromatider och kromosomer och diploid och haploid ... i början gjorde jag det misstaget att ta mycket termer i början och

det blev aldrig bra så nu smyger jag in orden ... först pratar vi om det och sen be-höver vi ju ord också ...

Embla: ... egentligen är det kromosomen som är svårast ... men jag vill skylla lite

på bilden i böckerna ... den är ganska otydlig ... det är säkert jag som är petig ... men ofta när det gäller mitos och meios så står det ofta inte när saker hänger ihop ... när de delar på sig och så ... man får lägga rätt mycket krut här för detta är så centralt för att fatta något av det andra ...

Även Max anser att det är problematiskt att förklara vad som händer i cellen under celldelningsprocesserna:

Max:... vid mitosen och cellcykeln ... att förklara vad som händer med

kromoso-merna och kromatinet när det dras ihop ... kondenseras och så ... vad som händer vid replikationen och när det sker och hur det kommer in i celldelningen och så ... sen har jag försökt undvika vissa av svårigheterna med att till exempel undvika or-det kromatider utan pratar mer om DNA ... försöker rita upp kromosomen efter re-plikationen som ett x [Max syftar här på metafaskromosomens kryssliknade form,

egen kommentar] fast som ett väldigt långt x så att de skall förstå att det är

utdra-get ... och att det sen kondenserar ihop och bildar en metafaskromosom ...

Max medger att hans ambition att hålla antalet begrepp och svåra ord på ett minimum kan skapa problem eftersom det blir svårare för honom att vara tillräckligt exakt när han skall förklara ett visst fenomen. Även Marit beskriver den omfattande och komplicerade terminologin som ett problem när hennes elever skall lära sig om meiosen:

Marit: ... för det är kromosomer och det är kromatider och det är

dotterkromoso-mer ... och när är det vad ... och det är något som läroboken försöker slingra sig undan ... och jag undrar om det finns någon definition eller om det här är begrepp som folk använder lite hipp som ...

Samtliga illustrerar mitosen genom att låta eleverna mikroskopera rötter från vanlig gul lök i vilka man ofta kan se mitosens alla olika faser. Max visar även filmer av riktiga celldelningar som han laddat hem från internet. Marit låter eleverna arbeta praktiskt även när det gäller celldelningarna. Hon har tillverkat en plastficka, som representerar

en cell, i vilken det ligger fyra kromosomer gjorda av piprensare (två rosa och två blå, en stor och en liten av varje färg). Utifrån detta material diskuterar hon vilka kromoso-mer som är homologa och vilka som komkromoso-mer från individens mamma respektive pap-pa. Eleverna får sedan använda kromosomerna för att öva på mitosen och meiosen. För att Emblas elever skall förstå skillnaden mellan kromosomer och kromatider använder hon flera olika metoder och hjälpmedel. Hon börjar med DNA-molekylen och påpekar ”hur många kromatider den är nu och hur många kromatider den var innan”. Hon an-vänder tavlan för att rita och illustrerar sedan alltihop med sin egen kropp. Hon menar att lektionen mest liknar en pantomim där hon använder underarmarna som kromatider. Att eleverna kommer till nästa lektion och viftar med armarna hoppas hon är ett tecken på att något av det hon sagt faktiskt fastnat.

5.2.4 Mendelsk genetik

Max och Emblas elever räknar mycket på olika klyvningsuppgifter, korsningsscheman och släktträd. Max upplever att eleverna kan ha problem med att t.ex förstå vad kors-ningsschemats rader och kolumner representerar. Han har försökt förklara att det är de möjliga gamettyperna (könscellerna), men detta tar tid för eleverna att förstå och därför övar de mycket på detta.

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...

Embla motiverar också räknandet med att det är något som eleverna behöver öva på.

Embla: ... eftersom de [i grundskolan, egen kommentar] ofta bara får se eller göra

specialfallen med heterozygota föräldrar till exempel så tror de att det alltid är så ... att en fjärdedel av barnen alltid blir blåögda ... då försöker jag vara tydlig med att ta helt brunögda föräldrar och helt blåögda föräldrar också ... de homozygota korsningarna ... för att visa det också ... det utgås ifrån att de fattar vad de gör men det gör de faktiskt inte ...

Embla anser att problemet med elevernas bristande förkunskaper inte bara gäller ned-ärvningsavsnittet utan genetiken i allmänhet.

Embla: ... det [genetikavsnittet, egen kommentar] är lite klurigare än andra för det

är lite djupare på något sätt ... det är det första avsnittet med riktiga begrepp som man måste lära sig för att få någon förståelse alls ... och sen är det lite ett problem att de ofta gjort mycket av det på högstadiet ... det kan ju låta konstigt att det är ett problem ... men ... ofta har de hört en massa saker som de ändå inte kan ordentligt ... det gör att de stänger av för de tror att de redan kan och så hinner vi för långt innan de fattar att de kanske måste lära sig igen...

Embla berättar att en del av hennes elever gnäller lite över allt räknande eftersom de tycker bättre om den ”mjuka” biologin, medan många av dem som läser matematik-datainriktningen på naturvetarprogrammet ”tänder till” när de får räkna och därför kla-rar genetikavsnittet bättre än övriga avsnitt inom kursen biologi A.

Embla anstränger sig även för att illustrera de olika klyvningstalen med exempel -ibland blir det undulater och andra gången paprikor eller marsvin. Emblas elever får dessutom studera nedärvning av en enkel mendelsk egenskap i kornax. Är det en ambi-tiös klass planterar de och räknar på de dihybrida kornaxen också. Nedärvningsboratio-nen av en enkel mendelsk egenskap i kornax anser hon är speciellt bra för då får elever-na tillfälle att diskutera varför man i ett experimentellt material får avvikelser från ett exakt 3:1-förhållande.

5.3 Hur undervisas genteknik?

5.3.1 Undervisningens innehåll och ordningsföljd

De gentekniska metoder och tillämpningar som tas upp i undervisningen varierar mel-lan de olika lärarna. Elis anser att det är viktigt att hans elever känner till några olika tekniker t.ex. för att flytta på gener. Max tar liksom Marit upp sådana tekniker som brukar nämnas i media. Sammantaget behandlar de intervjuade lärarnas genteknikun-dervisining följande gentekniska metoder och tillämpningar:

• restriktionsenzym • vektorer • transmissionstekniker • PCR • DNA- sekvensering • kloningteknik

• stamcellsforskning • transgena organismer

• kloning av människor eller djur (Dolly) • genterapi

• DNA-vaccin • fosterdiagnostik • rättsgenetik

Ingen av lärarna använder läroboken i någon större utsträckning inom genteknikavsnit-tet. Embla och Marit använder böcker som har några år på nacken (Karlsson et al., 2000 resp. Peinerud et al., 2000), vilket innebär att de själva får leta upp mycket av undervis-ningsmaterialet. Max, som använder den senaste upplagan av Karlsson et al. (2005), anser att lärobokens genomgång av ett stort antal tekniker är ambitiös, men att beskriv-ningarna är alldeles för kortfattade och därför svåra att förstå. Istället väljer han ut ett par tekniker som han går igenom mer noggrant. Valet av tillämpningar styrs delvis av vad som är aktuellt i media och av elevernas intressen.

Marit: ... det finns ju alla möjliga tekniker ... kloning brukar de [eleverna, egen kommentar] alltid fråga om ... stamceller och bota genetiska sjukdomar och

krimi-nalteknik ... genmodifierad mat ...

Den inbördes ordningen av hur stoffet presenteras inom genteknikavsnittet anser lärarna har mindre betydelse. De menar dock att undervisningen om gentekniska metoder och deras tillämpningar bör ligga efter genetiken eftersom de anser att det är viktigt att ele-verna har en bra kunskapsgrund att stå på. Den kunskap som de anser vara den mest centrala i detta sammanhang är sambandet mellan gen och egenskap:

Embla: ... egentligen är det ju kopplingen mellan genen, protein och egenskapen

som de behöver greppa lite ... att man sätter in genen för ett visst protein som är en viss egenskap ... att det inte är hokus-pokus ... att DNA ser ungefär lika ut i alla organismer ... jag vill att de skall förstå att om vi klipper ut genen för bara en egenskap så får vi antagligen inte med oss en massa annat ... det tror de ofta ... att tar man en gen från en växt så blir man grön ...

5.3.2 Gentekniska metoder och deras tillämpningar

I undervisningen av den grundläggande genetiken menade Max, Marit och Elis att ele-vernas förkunskaper var mycket begränsade och att det bara var att börja från början. När det gäller gentekniken har eleverna ofta hört talas om vissa tillämpningar. Detta kan alla de intervjuade lärarna, även Embla, se fördelar med.

Embla: ... det är nog mer en fördel där att de hört saker ... att de t.ex. har sett

X-men och olika filmer ... de tror en massa som är ganska naivt X-men det kan man raljera med lite snällt och ta lite olika exempel t.ex. ... om vi för över en köldresi-stensgen till en potatis så får ju inte potatisen fjäll för det ... de tror ganska många sådana grejor men mycket är baserat på Hollywood och då kan de själva förstå att så kan det nog inte vara egentligen ... där gäller ju deras föreställningar inte de grundläggande begreppen utan mer roliga tillämpningar ... det blir mest lite kul ...

Dessutom anser lärarna att gentekniken är lättare att undervisa än den molekylära och klassiska genetiken eftersom den bygger på kunskap som förvärvats under tidigare av-snitt. Max poängterar dock att det inte alltid är så lätt för eleverna att överföra kunska-per från ett område till ett annat. Marit tycker att gentekniken är enklare också därför att hennes elever oftast tycker att det är spännande: ”det är nästan ingen som är likgiltig och inte har något att säga”!

Under genteknikavsnittet får eleverna arbeta mer självständigt med att söka informa-tion om olika gentekniska metoder och tillämpningar. Lärarna motiverar detta med att eleverna behöver omväxling till den mer traditionella undervisningen som präglat den grundläggande genetiken. Embla anser också att självständigt arbete inom detta område är lämpligt eftersom det finns många bra sidor på internet som eleverna kan använda för att inhämta kunskap. Emblas elevers val av teknik kontrolleras så att redovisning i tvärgrupper blir en möjlighet. Ibland får eleverna även göra en fyra-hörnövning (”redu-cerad till två hörn, annars blir det för komplicerat”) kring något fall som de i förväg får läsa igenom. Embla och Marit gör inga praktiska övningar inom gentekniken, men på skolorna där de arbetar finns en valbar fördjupningskurs i bioteknik (i vilken genteknik ingår) som eleverna kan välja om de är intresserade. På Max skola har man tidigare inte arbetat praktiskt med gentekniken men i år har han fått tillåtelse att köpa in

gelelektro-foreskärl och restriktionsenzym för att kunna göra DNA-klyvningslaborationer. Max elever brukar även få arbeta med någon teoretisk uppgift kring en brottsutredning.

5.3.3 Genteknik och etik

Lärarnas erfarenheter av elevernas diskussioner kring de etiska aspekterna på gentekni-kens tillämpningar varierar. Embla anser att hennes elever är dåliga på att använda sig av de begrepp de lärt sig under tidigare undervisning när de diskuterar genteknikens tillämpningar. Marit däremot anser att hennes duktigare elever gör detta och att de flesta av hennes elever tycker att ”de förstår gentekniska problem bättre när de har genetiken klart för sig”. Även om eleverna, som nämnts ovan, ofta har stött på gentek-niska tillämpningar via media, kan begränsade förkunskaper vara ett hinder för ett mer informerat etiskt ställningstagande

Max: ... fördelarna är ju att man kan se i debatten att det är viktigt ... det skrivs i

tidningar ... det är allmänbildande att kunna ... nackdelen kan väl vara att det är en hel del elever som redan har skapat sig en bild utan att riktigt känna till vad det är för något ... har redan starka åsikter för eller emot genteknik ... det blir mer ett ideologiskt ställningstagande de har gjort för eller emot teknik ... det är den här naturromantiska falangen mot den teknofila ...

Max säger sig samtidigt vara tveksam till att använda läroboken som stöd för en etisk diskussion eftersom han anser att det finns en fara i att eleverna läser färdigformulerade ställningstaganden utan att faktiskt tänka efter själva.

Som ett sätt att stimulera en diskussion kring etiska frågor får Emblas elever delta i en övning kring ärftliga sjukdomar. Hon placerar dem i blivande föräldrapar som tillsam-mans väntar ett barn som kan ha någon ärftlig sjukdomar (t.ex. cystisk fibros, Duchen-nes muskeldystrofi eller Huntingtons sjukdom). Eleverna får veta sina (dvs föräldrar-nas) genotyper och utifrån denna information får de diskutera om de skall ha barn eller inte, möjliga åtgärder för att inte få sjukt barn, om de skall göra fosterdiagnostik och vad de isåfall skall göra med fostret. Embla menar att övning kring ärftliga sjukdomar är bra eftersom den etiska problematiken kommer lite ”närmare eleverna” och att det därmed blir svårt för dem att vara lika kategoriska som de annars ofta är. Dessutom blir de ofta osams vilket leder till att de lättare kommer ihåg vad de har gjort. Embla brukar

även visa filmen GATTACA1 och diskutera den med eleverna. Marit och hennes elever brukar också titta på någon film som de sedan diskuterar. Sist såg de en film från Ut-bildningsradion, ett framtidsscenario om bland annat ägg- och organdonationer.

1 _{Filmen, från 1997, skildrar ett slags kast- eller klassamhälle där tillträde till den högsta kasten är}

reser-verad för biologiskt ”överlägsna” individer framställda med hjälp av genteknik och vill uppmärksamma de eventuella sociala och etiska problem som en ökad kunskap om mänskliga egenskapers genetiska bak-grund, tillsammans med en allt mer avancerad genetisk teknologi, skapar

6. Diskussion

6.1 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 (makro(mikro-nivå) 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,