De kloof in het biologieonderwijs

Leerlingen in de bovenbouw van het VWO bestuderen cellulaire mechanismen door het leren van simpele plaatjes en schema’s. Maar het kennen van al die details draagt niet bij aan een overzichtelijk beeld van wat er eigenlijk in een cel afspeelt, zegt promovendus Marc van Mil van de Universiteit Utrecht. ‘Ik heb gezocht naar kansen voor het onderwijs om de relatie tussen moleculair niveau en cellulair niveau te verhelderen.’

Een proces in een cel, zoals celdeling, wordt in biologieboeken op de middelbare school vaak uitgelegd aan de hand van simpele plaatjes en schema’s met pijlen. Hierdoor is de leerling geneigd het plaatje uit zijn hoofd te leren en bedenkt niet dat de afbeelding een versimpelde weergave is van de werkelijkheid. ‘Er zit een gat tussen wat leerlingen denken over wat cellen doen en wat moleculen doen’, zegt Marc van Mil. ‘Juist die moleculaire mechanismen verbinden alle processen die zich in een cel afspelen.’

Emergentie

Door alle details te leren, is het niet per se logisch dat de leerling ook snapt hoe het hele systeem werkt. In de filosofie heet dit emergentie, schrijft Van Mil in zijn proefschrift. De termen organisatie (hoe verhouden de onderdelen zich ten opzichte van elkaar in plaats en tijd) en interactie (welke onderdelen beïnvloeden elkaar op welke manier) zijn cruciaal om het ontstaan van emergente eigenschappen beter te begrijpen. Van Mil: ‘Het doel van mijn studie is om te verkennen hoe leerlingen gestimuleerd kunnen worden om moleculaire interacties als basis te gebruiken voor hun denken over celprocessen.’

Menselijke eigenschappen

‘We weten allemaal dat cellen geen hersenen hebben en dus niet kunnen denken’, vertelt van Mil. ‘Toch zeggen leerlingen nog vaak: ‘De cel denkt dit of de cel wil dat’. Deze zogenoemde antropomorfe verklaringen gebruiken leerlingen omdat ze geen idee hebben hoe je anders het gedrag van cellen kunt verklaren. Stel, de cel verandert van locatie. Hoe kan dat? Heeft zo’n cel pootjes en kan het lopen? Die redenatie lijkt absurd, maar blijkt juist een belangrijke eerste stap om te gaan verkennen hoe eiwitten in die cel beweging mogelijk maken.’

Eyeopener

Prof. dr. Arend Jan Waarlo, de promotor van Van Mil, vindt dat Van Mil met zijn onderzoek de vinger op de zere plek heeft gelegd. ‘Van Mil laat leerlingen bewust nadenken over de relatie tussen moleculen en cellen en leert ze afbeeldingen en animaties te ‘lezen’. In eerste instantie richtte hij zich op het visualiseren van cellulaire mechanismen, maar gaandeweg ontdekte hij dat het probleem dieper lag en maakte de sprong naar het redeneren bij leerlingen. Dit onderzoek zal een eyeopener zijn voor het biologieonderwijs.’

Promotie

Van Mil promoveert op 2 juli om 16:15 in het Academiegebouw in Utrecht. Voorafgaand zal hij zijn onderzoek presenteren op het symposium ‘Molecular Visual Literacy’, dat plaatsvindt in het Universiteitsmuseum.