4. Biologia tieteenalana ja oppiaineena

1. 4. Biologia tieteenalana ja oppiaineena Anu Hartikainen-Ahia Anu.hartikainen@uef.fi

2. 4.1. Biologia tieteenalana • Biologia: • bios = elämä • logos = oppi • Biotieteet = elämäntieteet oppi elämästä

3. 4.1.1 Biologian historia ja traditiot Mistä biologia sai alkunsa? 1. Lääketieteen traditio • Anatomia ja fysiologia 2. Luonnonhistoriallinen traditio • Kasvitiede • Eläintiede 3. Tieteellinen biologia (1828 alkaen)

4. 4.1.2 Biologian tutkimuskohde • Tutkimuskohteena elävät organismit. • Elävillä organismeilla on kykyjä, joita ei esiinny elottomissa systeemeissä: • Kyky aineenvaihduntaan • Kyky itsensä jäljentämiseen • Kyky reagoida ympäristöstä tuleviin ärsykkeisiin

5. Kyky itsesäätelyyn • Kyky kasvuun • Kyky muuttumiseen kahdella tasolla, fenotyyppisellä ja genotyyppisellä. • Kyky evoluutioon.

6. 4.1.3 Biologian toiminnantasot ja osa-alueet BIOLOGIA TUTKII ELOLLISEN LUONNON RAKENNETTA, TOIMINTAA JA VUOROVAIKUTUSSUHTEITA ERI TOIMINNAN TASOILLA.

7. Biosfääri • Biomi • Ekosysteemi • Eliöyhteisö • Populaatio • Laji • Yksilö eli organismi • Elimistö • Elimet • Kudokset / solukot • Solu • Soluelimet • Orgaaniset yhdisteet • Molekyylit • Atomit

8. Jokaisella toiminnan ja organisaation tasolla on oma tutkimuskenttänsä. Biologia on nykyisessä muodossaan monihaarainen tiede. • Biologian osa-alueita: • Ekologia, etologia, taksonomia, fysiologia, anatomia ja morfologia, solubiologia, genetiikka, mikrobiologia, molekyylibiologia jne.

9. 4.1.4 Biologian yhteydet muihin tieteen aloihin • Biologia on läheisessä yhteydessä biofysiikkaan ja biokemiaan • Soveltavia aloja ovat: • Lääketiede, kansanterveys, maanviljely, metsänhoito, jalostus, kalastus, tuholaistorjunta jne.

10. 4.1.5 Biologian tutkimusmenetelmät ja tutkimuksen kulku • Biologiassa tärkeää kokeet ja niistä saadut tulokset sekä havainnointi ja vertailu Selityksen viisi vaihetta (Ernst Mayer 1997): 1) Havaintojen teko 2) Havainnoista johdettujen kysymysten laatiminen (millainen? miten? miksi?) 3) Alustavien vastausten laatiminen (hypoteesit eli olettamukset)

11. 4) Hypoteesien asettaminen testiin. Testeihin kuuluvat lisähavainnot, eri tavoin tehdyt ja suunnitellut kokeet. 5) Selitysten etsiminen. Selitys on se olettamus, joka on osoittautunut testausprosessissa menestyneimmäksi.

12. Aikaisemmat tutkimukset ja teoriat Aikaisemmat tutkimukset ja teoriat Uusia ongelmia Havainnot Tutkimuksen raportointi Yleisluonteinen kysymys Tutkimuksen pätevyys ja luotettavuus? Tutkimusongelma Uutta tutkimusta, teoriaa Uutta tutkimusta, teoriaa TARKISTA, KORJAA Tulokset ja niiden tulkinta Alaongelmat Aineiston käsittely Teoreettinen tieto Aineiston hankinta Hypoteesit Aikaisemmat tutkimukset ja teoriat Tutkimus- suunnitelma Aikaisemmat tutkimukset ja teoriat

13. 4.2 Biologia koulussa4.2.1 Biologia perusopetuksen opetussuunnitelman perusteissa • Vuosiluokilla 1-4 biologian opetus on integroitu ympäristö- ja luonnontieto oppiaineeseen. • Vuosiluokilla 5-6 biologiaa opetetaan biologia nimisenä oppiaineena. • Lue s. 170-179 www.oph.fi • Mitkä asiat biologian opetussuunnitelmassa helppoja / vaikeitta?

14. Keskeiset biologian oppisisällöt Vuosiluokilla 1-4: • Eliöt ja elinympäristöt • Ihminen ja terveys Vuosiluokilla 5-6: • Eliöt ja elinympäristöt • Ihmisen rakenne, elintoiminnot, kasvu, kehitys ja terveys • Luonnon monimuotoisuus

15. 4.2.2 Oppisisältöjen valinta vuodenaikojen mukaan • Oppisisältöjä valitessa huomioitava fenologinen kalenteri • Tavoitteena on opettaa oppilasta havainnoimaan luonnon ilmiöitä eri vuodenaikoina ja tukea vuodenaikaisrytmin ymmärtämistä

16. Lähde: Biologia eläväksi. Biologian didaktiikka (2005)

17. 4.2.3 Oppilaiden ennakkotietämyksen kartoittamisen keinoja • Hypoteesien asettaminen ja perustelut • Mind mapit, käsitekartat, tietovee • Piirrokset, mallit • Diagnostiset testit (tieto & taito) • Väittämien käyttö (esim. asenteiden kartoitus) • kirjoitelmat • Keskustelut • Jne.

18. 3.2.4 Opetuksellisia lähestymistapoja • Kokeellinen työskentely • Mikroskopointi • Kokeellista työskentelyä, jossa käytetään havaintojen ja tutkimuksen teon apuna mikroskooppia. • Laborointi • Kokeellista työskentelyä, jossa yleensä seurataan jonkin tekijän tai tekijöiden vaikutusta tutkittavaan muuttujaan. • Esimerkiksi siemenen itämisen vaikuttavien tekijöiden tutkiminen tai kasvin kasvuun vaikuttavien tekijöiden tutkiminen. • Preparointi • Kokeellista työskentelyä, jossa tutkitaan yleensä eliöiden ja elinten rakennetta ja toimintaa.

19. Maasto-opetus ja kenttätyöt • Opetuksellinen lähestymistapa, johon liittyy kokemuksellisuus, elämyksellisyys, havaintojen teko, näytteiden kerääminen ja tutkimuksellinen ote. • Kokoelmien tekeminen • Edistää lajintuntemusta ja luonnon monimuotoisuuden ymmärtämistä • Tutkiva oppiminen

20. Käsityksemme tutkivasta oppimisesta? • Miten ymmärrät käsitteen tutkiva oppiminen? • Millaisia kokemuksia sinulla on tutkimusten teosta omilta kouluajoiltasi? • Mitä tutkittiin? Miten tutkittiin? Miten onnistui? Mitä opittiin? • Miten halukas ja innokas olisit käyttämään tutkivaa oppimista omassa biologian opetuksessasi? Perustele. • Millaisia tutkimuksia teettäisit omilla biologian oppitunneillasi (aihe ja menetelmät)? • Mitkä ovat mielestäsi tutkivan oppimisen edut? Mitä ongelmia tutkivaan oppimiseen voi liittyä? • Miten arvioisit tämän hetkiset taitosi selviytyä tutkivaan oppimiseen pohjautuvan opetuksen järjestelyistä?