BIOTEHNOLOGIJA

PREDMETNI KATALOG – UČNI NAČRT

 

TEHNIŠKA GIMNAZIJA

280 UR

Učni načrt za biotehnologijo je bil sprejet na 20. seji Strokovnega sveta RS za splošno izobraževanje, 29. 10. 1998.

 

 

VSEBINA

I. OPREDELITEV PREDMETA  

II. PREDMETNI KATALOG ZNANJ

1 Cilji predmeta

1.1 Splošni cilji predmeta                                                                    

1.2 Operativni cilji predmeta in/ali vsebine

a. Predvidena organizacija in časovni obseg                                     

b. Etapni cilji, dejavnosti, vsebine, pojmi, medpredmetne povezave

2 Standardi znanj

III. SPECIALNODIDAKTIČNA PRIPOROČILA

IV. OBVEZNI NAČINI PREVERJANJA IN OCENJEVANJA

 


I. OPREDELITEV PREDMETA

Biotehnologija je interdisciplinarna veda, ki vključuje znanja biologije, kemije in inženirskih znanosti in sega tako rekoč na vsa področja človekovega življenja.

Temeljni namen biotehnologije je industrijsko izkoriščanje biokultur (mikroorganizmov, tkivnih in celičnih kultur živali in rastlin) za pridobivanje različnih biotehnoloških produktov, ki se uporabljajo v:

  • industriji živil in pijač (encimi, polisahardidi…),
  • farmacevtski industriji (izdelovanje zdravil: npr. antibiotikov, ergotalkaloidov …),
  • medicini in veterini (cepiva, hormoni …),
  • agronomiji (razmnoževanje rastlin s tkivnimi kulturami, vzgoja brezvirusnih rastlin, vzgoja rastlin odpornih proti herbicidom, insekticidom, pomen simbioz v različnih ekosistemih - mikoriza, dušikove bakterije …),
  • kemični industriji (topila …),
  • energetiki (bioplin, etanol …),
  • živinoreji (biološke osnove živalske proizvodnje, proizvodnja krmil in dodatkov krmi …),
  • ekologiji (biološko čiščenje odpadnih voda, zraka in zemlje …).

    Uporaba produktov biotehnologije je stara toliko kot človeštvo, samostojna veda pa je od sedemdesetih let dvajsetega stoletja. Leta 1995 in v prvi polovici lanskega leta je hitrost širjenja biotehnologije na Zahodu dosegla rekordnih 30 % - to je več kot 3-krat toliko kot hitrost širjenja telekomunikacij in računalništva (Lah, T. Posvetovanje: Biologija in Biotehnologija v Sloveniji, Ljubljana 1997).

    V zadnjem času se v ZDA in Evropi pojavljajo razni učni programi za biotehnologijo na univerzitetni, srednješolski in celo osnovnošolski ravni, zato menimo, da se je treba tem težnjam približati. Zaradi interdisciplinarnosti biotehnologije se vedno bolj kaže potreba po takem strokovnjaku, ki bi obvladoval širši spekter znanj. Na ljubljanski Univerzi teče podiplomski študij biotehnologije že drugo leto. Industrija kaže za take strokovnjake veliko zanimanje, saj obvladujejo znanja, ki jih do sedaj ni dala nobena študijska smer.

    Predmet biotehnologija se uvaja kot strokovni maturitetni predmet za tehniško gimnazijo s področja agroživilstva.

    V svojih vsebinah nadgrajuje znanja, ki so jih dijaki pridobili pri predmetih biologija in kemija in poudarja pomen uporabe biokultur (aplikacija) v biotehnoloških procesih, ki dajejo ritem razvoju nekaterih vej industrije. To pa je ključni dejavnik rasti kapitala, ki močno vpliva na ekonomske in socialne odnose v družbi.

    Glavni poudarki pri pouku biotehnologije so sistematično pridobivanje uporabnih znanj, ki dijakom omogočajo razumevanje, načrtovanje in regulacija  biotehnološkega procesa, oblikovanje kritičnega odnosa do novih spoznanj v biotehnologiji. To se kaže v sprejemanju ustreznih odločitev, ki bodo v prid človeštvu. (Npr. izbrati tak biotehnološki proces, kjer ne bo edino vodilo zaslužek, ki ne bo obremenjeval okolja in ne bo vzbujal etičnih dilem.)

    Pri uvajanju biotehnologije v šoli moramo skrbeti za razvoj celovite osebnosti, ki jo opredeljuje kritičnost, kreativnost, poštenost, vedoželjnost in svoboda misli.

    Da bi lahko uresničevali naloge biotehnologije kot šolskega predmeta, se morajo teoretične osnove prepletati z raziskovalnim delom (laboratorijsko in projektno delo). To daje dijakom možnost, da dejavno pridobivajo znanje in izbirajo najustreznejše rešitve.

    Dijaki s pridobivanjem informacij iz različnih virov odkrivajo bistvo obravnavane vsebine, primerjajo ter kritično sprejemajo in presojajo podatke in informacije, se naučijo analizirati, povezovati in posploševati. To jim omogoča poglobljeno razumevanje učnih vsebin in razumevanje soodvisnosti naravoslovnih, tehniških in družbenih znanj.

     

    II. PREDMETNI KATALOG ZNANJ

    1 Cilji predmeta

     

    1.1 Splošni cilji predmeta

    S poukom biotehnologije želimo, da dijaki:
  • spoznajo interdisciplinarnost biotehnologije,
  • razumejo pojme, dejstva in zakonitosti biotehnološkega procesa, biokultur, gojišč, bioreaktorjev, spremljanja in reguliranja procesov v bioreaktorju, izolacije biotehnoloških produktov in genske tehnologije,
  • razvijajo sposobnosti za načrtovanje in regulacijo biotehnoloških procesov,
  • s svojim iskanjem in preučevanjem pridejo do določenih spoznanj in si oblikujejo kritičen odnos do novih spoznanj v biotehnologiji,
  • s pomočjo pridobljenega znanja in sodobno zastavljenega eksperimentalnega dela spoznavajo, analizirajo in načrtujejo rešitve nalog, s katerimi se bodo srečevali v praksi,
  • izberejo načine reševanja biotehnološkega problema za doseganje ekonomsko in zdravstveno pa tudi za okolje kar najboljših rezultatov,
  • primerjajo donosnost biotehnoloških procesov in načrtujejo za trajen razvoj ekonomsko najprivlačnejšo različico,
  • analizirajo težave, ki nastajajo pri uporabi biotehnologije, pridobijo  pozitiven odnos do varovanja okolja in biološke varnosti in se seznanijo z obstoječo zakonodajo s tega področja v razvitem svetu ter v Sloveniji,
  • izoblikujejo  kritičen odnos do etičnih dilem v sodobni biotehnologiji.


    1.2 Operativni cilji predmeta in/ali vsebine

    a. Predvidena organizacija in časovni obseg

    Obsega: 70 ur v drugem, 105 ur v tretjem in 105 ur v četrtem letniku

    VSEBINSKI SKLOPI PO LETNIKIH

    OKVIRNI OBSEG UR

    VAJE

    EKSKURZIJE

    -

    PROJEKTNO DELO

     

    2. LETNIK (70 ur)

     

     

     

     

     

    Interdisciplinarnost biotehnologije

    3

     

     

     

     

    Zgodovina in razvoj biotehnologije

    4

     

     

     

     

    Biotehnološki proces (shema)

    3

     

     

     

     

    Biokulture

    25

     

     

     

     

    Pripravljalni procesi v biotehnologiji

    35

     

    1

     

     

    3. LETNIK (105 ur)

     

     

     

     

     

    Bioreaktorji

    5

    1

     

     

     

    Spremljanje in regulacija procesa v bioreaktorju

    8

    1

     

     

     

    Metode izolacije (čiščenje) biotehnoloških produktov

    5

    1

     

     

     

    Primeri biotehnoloških postopkov 

    62

     

    4

     

     

    Molekularna biologija celice

    25

    1

     

     

     

    4. LETNIK (105 ur)

     

     

     

     

     

    Gensko spremenjeni organizmi - genski inženiring

    33

     

     

     

     

    Odstranjevanje odpadkov 

    8

     

    1

     

     

    Zagotavljanje kakovosti in kontrola kakovosti (QA/QC)

    4

     

     

     

     

    Biotehnologija in družba

    •      etičnost
    •      ekonomika
    •      pravni predpisi

    10

     

     

     

     

    Praktični del – projektno delo

    50

     

     

     

    50

    SKUPNO ŠTEVILO UR

    280

    4

    6 (4-8 urne)

    0*

    50

    Vaje (demonstracije): so namenjene ponazoritvi pouka in konkretnim predstavam; potekajo v okviru pouka. Obsegajo v povprečju 0,5 šolske ure.

    Ekskurzije: vključujejo oglede različnih biotehnoloških procesov v delovnih organizacijah, ki imajo sodobno opremo in tehnologijo in se navezujejo na učno snov pri biotehnologiji.

    Dijaki izdelajo poročila in jih zagovarjajo.

    *Laboratorijske vaje: so vključene v predmet LABORATORIJSKE VAJE; predmet podpira predmet BIOTEHNOLOGIJA. Zasnovane so tako, da vključujejo vse faze raziskovalnega eksperimenta. Dijaki so razdeljeni v dve skupini. Po vsaki vaji izdelajo poročila. Laboratorijska vaja obsega v povprečju po 2 šolski uri.

    Projektno delo: je samostojno delo dijaka. Pri reševanju problema uporablja interdisciplinarni pristop. Projektno delo vključuje vse faze raziskovalnega dela. Opravljajo ga dijaki v četrtem letniku. Po končanem delu izdelajo celovito poročilo o projektu in ga zagovarjajo.

     

    b. Etapni cilji, dejavnosti, vsebine, pojmi, medpredmetne povezave

    Predmetni katalog je pripravljen po letnikih. Opisuje cilje, dejavnosti, vsebine (poglavja), pojme in medpredmetne povezave.

    Cilji
    Operativni cilji so opredeljeni za vsako poglavje oz. učno snov.

    Dejavnosti
    Navajajo vaje (demonstracija), laboratorijske vaje, ekskurzije in projektno delo.

    Vsebine
    Vsebine so navedene v obliki poglavij in podpoglavij in niso natančneje razdelane, saj jih opredeljujejo po eni strani cilji, po drugi pa pojmi.

    Pojmi
    Pojmi in cilji opredeljujejo vsebino predmeta. Zapisani pojmi tudi hkrati pomenijo, da je z njimi opredeljen obseg učne snovi.

    Medpredmetne povezave
    Medpredmetne povezave kažejo na korelacijo poglavja z obstoječimi predmeti.

     


  • 2. LETNIK (70 ur)

    CILJI

    DEJAVNOSTI 

    VSEBINE

    POJMI

    MEDPREDMETNE POVEZAVE

    DIJAK

    - opredeli področje biotehnologije - njeno mesto v znanosti

    - spozna, da je biotehnologija interdisciplinarna veda, ki pokriva področje biologije, kemije in tehniških ved

    - se zaveda pomena biotehnologije v vsakodnevnem življenju

      Interdisciplinarnost biotehnologije Interdisciplinarna veda biologija, kemija, tehnologija, mikrobiologija, kmetijstvo, fizika

    - se zaveda, da je uporaba produktov biotehnologije stara kot človeštvo

    - pozna zaporedje odkritij, pomembnih za biotehnologijo

      Zgodovina in razvoj biotehnologije

    Tradicionalna biotehnologija:
    - obdobje pred L. Pasteurjemn - obdobje L. Pasteurjan
    - obdobje antibiotikovn
    - obdobje po antibiotikih

    Sodobna biotehnologija; -obdobje po letu 1975 -gensko inženirstvo

    biologija, mikrobiologija, kmetijstvo

    - spozna ključne elemente biotehnološkega procesa

    - opredeli vlogo mikrobiologa, kemika in tehnologa v biotehnološkem procesu

      Biotehnološki proces

    - biokulturen
    - surovinen
    - bioreaktorn
    - produkt

    tehnologija, biologija

    - pozna mikroorganizme, pomembne za biotehnologijo

    - pozna vrste rastlinskih in živalskih tkivnih in celičnih kultur

    - ve, katere so prednosti rastlinskih in živalskih tkivnih in celičnih kultur

      Biokulture
    Mikrobne
    Rastlinske
    Živalske
    - kulture celih rastlin
    - kulture tkiv
    - kulture celic
    - kulture protoplastov
    - totipotentnost
    - diferenciacija
    biologija,
    mikrobiologija,
    kmetijstvo

    ¨pozna mikroorganizme, pomembne za biotehnologijo

    ¨pozna vrste rastlinskih in živalskih tkivnih in celičnih kultur

    ¨ve, katere so prednosti rastlinskih  in živalskih tkivnih in celičnih kultur

    ¨pozna uporabo v biotehnologiji

     

    Biokulture

    Mikrobne

    Rastlinske

    Živalske

    -kulture celih rastlin

    -kulture tkiv

    -kulture celic

    -kulture protoplastov

    -totipotentnost

    -diferenciacija

    -vzgoja brezvirusnih rastlin

    -esmrtna celična linija

    biologija,

    mikrobiologija,

    kmetijstvo

    ¨pozna delo mikrobiologa

    ¨ve, kje dobi in po kakšnih kriterijih izbere biokulturo

    ¨ve, zakaj jo je potrebno identificirati

    ¨razlikuje definirano in kompleksno gojišče

    ¨spozna, da sta izbira in priprava gojišča odvisni od vrste biokulture

    ¨pozna načine shranjevanja biokultur in pomen ohranjevanja v celičnih bankah

    Pripravljalni procesi v biotehnologiji (izbirni del)

    Delo mikrobiologa

    Izbira in viri biokultur

    Izolacija in identifikacija biokultur

    Priprava industrijskih biokultur

    Shranjevanje biokultur

    Potrebe biokultur po hranljivih snoveh in energiji

    Gojišča

     Izbira in priprava gojišč

    Voda

    Viri ogljika in dušika

    Viri fosforja in drugih elementov

    Rastni regulatorji

     

    -sev

    -mikrobiološke zbirke

    -celične banke

    -definirano gojišče

    -kompleksno gojišče

    -substrat

    -rastni regulatorji

    biologija, kemija, mikrobiologija, kmetijstvo

     

    V rubriko Dejavnosti so vnešene vsebine predmeta Laboratorijskih vaj, podroben opis se nahaja v učnem načrtu Laboratorijskih vaj.


    3. LETNIK (105 ur)

    CILJI

    DEJAVNOSTI

    VSEBINE

    POJMI

    MEDPREDMETNE POVEZAVE

    - primerja različne bioprocese iz vsakdanjega življenja (npr. greznica, vrenje mošta, rženi rožiček)

    -spozna osnovne tipe bioreaktorjev in jih opredeli po uporabnosti glede na določen bioproces

    -temelji razširjenost uporabe mešalnega bioreaktorja

    -pozna različna merila bioprocesov in kriterije za delitev le-teh

    Vaja:
    - Predstavitev laboratorijskega bioreaktorja

    Bioreaktorji

    Delitev bioreaktorjev

     

    Tipi procesov v bioreaktorju

    -bioproces glede na merilo:

    -laboratorijsko, polindustrijsko in industrijsko merilo

    -bioproces glede na trajanje: saržni, kontinuirani, polkontinuirani

    -bioreaktorji: mešalni z vstopnim curkom plina, z lebdečim slojem

    kemija, fizika, matematika

    -oceni pomen spremljanja fizikalnih in kemijskih parametrov v bioprocesu

    -spozna osnovne meritve bioloških parametrov v bioprocesu

    -na osnovi rezultatov meritev je sposoben napovedati dogajanje v bioprocesu

    -izračuna hitrost rasti biomase, porabo substrata in nastajanje produkta

    -na osnovi poznavanja biokulture načrtuje primeren poskus za preverjanje delovne hipoteze

    -na podlagi izmerjenih in izračunanih parametrov napove potek bioprocesa

    -načrtuje optimalno izvedbo bioprocesa

    ekskurzije:

    ogledi biotehnoloških procesov:
    -mlekarna, pivovarna

    -vinska klet

    -mesnopredelo valna industrija

    -farmacevtska industrija

    -industrija pralnih praškov

    -ogledi znanstvenih inštitucij

    -ogledi farm, ribogojnic, rastlinjakov, šolskih posestev, alternativne metode pridelovanja hrane

    Primeri biotehnoloških postopkov
    v živilstvu

    v farmaciji, medicini in veterini

    v kmetijstvu in gozdarstvu

    v ekologiji

    -primeri v živilstvu: industrija pijač, sirarstvo, mesna industrija, proizvodnja citronske kisline, industrija začimb …

    -primeri v farmaciji in medicini: proizvodnja antibiotikov, encimov, alkaloidov, cepiv, monoklonskih protiteles, hormonov, rastnih faktorjev, tkivno inženirstvo in genska terapija

    -v kmetijstvu, vrtnarstvu in gozdarstvu (vegetativno razmnoževanje, vzgoja brezvirusnih rastlin, molekularne metode določevanja sort, odkrivanje patogenov na rastlinah, vzgoja haplontov-žlahtnjenje, varstvo in vzgoja rastlin z novimi lastnostmi, gojenje gob, kalifornijskih glist, marikultura, kulture alg, hortikultura, vloga mikoriznih gliv)

    - v ekologiji (čiščenje odpadnih voda, zraka, prsti, odstranjevanje nafte ob razlitju, razkroj trdnih biološko razgradljivih odpadkov)

    biologija, kemija, mikrobiologija, kmetijstvo

     

    -nadgradi že pridobljeno znanje o celici, celičnih organelih in makromolekulah, pomembnih za procese v celici

    -utemelji pomen endo- in eksocitoze ter posttranslacijskih modifikacij v biotehnologiji

    -se spozna s sodobnimi pristopi v molekularni biologiji

    -razume principe osnovnih metod in tehnik molekularne biologije

    -celična membrana, receptorji na membrani

    -endocitoza, eksocitoza

    -celični organeli: ribosomi, mitohondriji, Golgijev aparat, endoplazmatski retikulum, lizosomi, jedro

    -nukleinske kisline, beljakovine, encimi, maščobe, ogljikovi hidrati

    - DNA, mRNA, tRNA, rRNA

    -podvojevanje DN, prepis (transkripcija), prevajanje (translacija ),

    -regulacija izražanja genov (ekspresije) pri prokoriontih in eukariontih

    -zgradba kromosoma

    -mutacije

    -sodobni pristopi v molekularni biologiji: verižna reakcija s polimerazo (PCR), restrikcijski  encimi, genske knjižnice, plazmidi, elektroforeza v agaroznem gelu

    biologija, kemija, mikrobiologija, kmetijstvo

     

     

    4. LETNIK (105 ur)

    CILJI

    DEJAVNOSTI

    VSEBINE

    POJMI

    MEDPREDMETNE POVEZAVE

    -obnovi in nadgradi znanje o spreminjanju biokultur

    - uporabi pridobljeno znanje za razlago pomena rekombinantne DNA-tehnologije v biotehnologiji

    -razvije kritičen odnos do novih tehnologij ob upoštevanju koristi in potencialnih nevarnosti

     

    -kloniranje DN, reverzna transkripcija, transformacija bakterij s pomočjo plazmidov, konjugacija, bakteriofagi , transdukcija, transfekcija, obstreljevanje Agrobacterium tumefaciens

    -rekombinantne celične linije, transgeni organizmi, genska terapija

    biologija, mikrobiologija, kmetijstvo

     

    -poveže dejstva in pridobljeno znanje za razlago delovanja biološke čistilne naprave

    -zasnuje model preproste čistilne naprave

    Ekskurzija:

    - prikaz delovanja biološke čistilne naprave

    Odstranjevanje odpadkov

    -aerobno in anaerobno čiščenje odpadnih voda, aktivna biomasa (aktivno blato), flokul (kosem), usedalnik, presejalnik, bioplin, čistilna močvirja

    biologija, mikrobiologija, kmetijstvo, fizika, kemija

    -spozna osnovne zahteve dobre laboratorijske prakse in razloži njihov pomen

    -razume pomen zagotavljanja stalne kakovosti produkta v biotehnološkem procesu

    -upošteva in razloži pravila za ravnanje z različnimi odpadki v biotehnološkem procesu

     

    Dobra laboratorijska in proizvodna praksa (GLP in GMP)

    Zagotavljanje in kontrola kakovosti (QA/QC)

    Biološka varnost

    -dobra laboratorijska in proizvodna praksa (GLP/GMP)

    -nadzor in stalna kakovost produkta

    -kemijski odpadki

    -biološki odpadki (biohazard)

    -radioizotopi

    kemija

    -se zaveda tesne povezanosti med znanostjo, tehnologijo in družbo na več področjih: ekonomskem, kulturnem, moralnem, pravnem in političnem

    -razpravlja o spornih vprašanjih, ki zadevajo odnos družbe do biotehnologije

    - razvije strpnost do nasprotnih ali nejasnih mnenj

    -nakaže rešitve problemov, ne da le reagira nanje

    -razvije zase vrednote do znanosti in tehnologije znotraj družbeno sprejemljivih moralnih okvirov

    -ugotovi, da ni možno analizirati problemov, diskutirati ali se odločati o reševanju brez ustreznega znanja

     

    Biotehnologija in družba

    -etična plat

    -ekonomika

    -pravni predpisi

    -javno mnenje in industrija

    -ovrednotenje potencialnih nevarnosti

    -sproščanje transgenih organizmov

    -spreminjanje zarodnih celic

    -varovanje genskih podatkov

    -genska terapija

    -ocena stroškov bioprocesa   surovine, vrednost opreme, licenca, delovna sila, energija, obremenitev okolja, izolacija produkta, skladiščenje in embalaža, urejanje papirjev in ustrezna dovoljenja, inšpekcije, kontrola kakovosti, trženje, ponudba in povpraševanje

    -genski zakon, pravna zaščita izumov v biotehnologiji, licence, patentni zakoni doma in v tujini, mednarodne konvencije

    -predlog zakona proti mučenju živali

    sociologija, ekonomika, matematika, psihologija, filozofija

    -samostojno načrtuje in vodi projekt

    -uporablja interdisciplinarni pristop k reševanju problemov

    -kritično vrednoti dobljene rezultate

    -izdela celovito poročilo o projektu po veljavnih šolskih kriterijih

    -ustno predstavi rezultate projekta

    Projektno delo

    Biotehnološki sklop Biokemijski sklop (čiščenje produkta) Molekularno-biološki sklop Interdisciplinarni sklop

    -interdisciplinarni pristop k reševanju problemov

    -samostojno delo

    -projekt

    -načrtovanje in vodenje projekta

    -vrednotenje rezultatov

    -publiciranje

    laboratorijske vaje, biologija, kemija, mikrobiologija, ekonomika, sociologija, tehnologija, računalništvo


    2 Standardi znanja 

    *To so minimalni standardi za dijake, ki ne izberejo biotehnologije za maturo. Standarde znanja ob koncu šolanja smo opredelili s pojmi, ki naj bi jih dijaki poznali, razumeli in znali uporabljati. Hkrati so kot pojmi opredeljena znanja, ki jih dijaki usvojijo s projektnim delom in ekskurzijami.

     

    VSEBINE

    POJMI

    2. LETNIK

     

    Interdisciplinarnost biotehnologije

    interdisciplinarna veda

    Zgodovina in razvoj biotehnologije

    tradicionalna in sodobna biotehnologija

    Biotehnološki proces

    biokulture, surovine, bioreaktor, produkt

    Biokulture

    industrijsko pomembni mikroorganizmi, celične in tkivne kulture

    Pripravljalni procesi v biotehnologiji

    sev, mikrobiološke zbirke, definirano gojišče, kompleksno gojišče, substrat

    3. LETNIK

     

    Bioreaktorji

    vrste bioprocesov v bioreaktorjih

    Spremljanje in regulacija procesa v bioreaktorju

    merjenje in kontrola fizikalnih, kemijskih in bioloških parametrov

    Metode izolacije (čiščenje) biotehnoloških produktov

    mehanske metode čiščenja, kromatografske metode čiščenja

    Primeri biotehnoloških procesov

    v živilstvu, v farmaciji in medicini in veterini, v kmetijstvu in gozdarstvu, v ekologiji

    Molekularna biologija celice

    celična membrana, celični organeli, biopolimeri v celici, regulacija in izražanje genov, sodobni pristopi v molekularni biologiji

    4. LETNIK

     

    Gensko spremenjeni organizmi - genski inženiring

    kloniranje, rekombinantna DNA, transgeni organizmi

    Odstranjevanje odpadkov

    aerobno in anaerobno čiščenje odpadnih voda

    Zagotavljanje in kontrola kakovosti (QA/QC)

    dobra laboratorijska in proizvodna praksa

    (GLP/GMP), kontrola in stalna kakovost produkta,

    kemijski odpadki, biološki odpadki (biohazard)

    Biotehnologija in družba
    -     etičnost
    -     ekonomika
    -     pravni predpisi

    javno mnenje in industrija, ovrednotenje morebitnih nevarnosti, ocena stroškov razvoja, genski zakon, pravna zaščita izumov v biotehnologiji

    Praktični del - Projektno delo

    -     interdisciplinarni pristop k reševanju problemov,
    -     projekt, načrtovanje in vodenje projekta, vrednotenje rezultatov, publiciranje

     

    III. SPECIALNODIDAKTIČNA PRIPOROČILA

    Ker je biotehnologija interdisciplinarni predmet, je smiselno, da se začne poučevati v 2. letniku tehniške gimnazije, ko imajo dijaki že nekaj osnov iz biologije, kemije, fizike in drugih naravoslovnih predmetov.

    Teoretični del pouka se izvaja problemsko, z razlago in pogovorom med dijaki in učiteljem. Na začetku ure učitelj postavi nekaj vprašanj, ki se nanašajo na obravnavani vsebinski sklop in na katera bo skušal skupaj z dijaki v učni uri poiskati primerne odgovore. Pri vsebinah, ki vsebujejo več etičnih problemov, priporočamo organizacijo okroglih miz.

    Bistvo tega predmeta pa je nazorni pouk. Omogočimo ga z laboratorijskimi vajami in z ekskurzijami, ki so usklajene z obravnavanimi vsebinami. Laboratorijske vaje niso zgolj treniranje različnih tehnik in metod, ampak je močno poudarjena uporabna vrednost (realistični scenarij). Ta cilj se nadgradi v okviru ekskurzij, na teh pa dijaki niso zgolj pasivni opazovalci, temveč morajo na podlagi znanja, pridobljenega pri pouku, podatkov, dobljenih iz literature, in opazovanja priti do določenih sklepov. Sklepe strnejo v obliki poročil.

    Posebnost tega predmeta je projektno delo, ki ga dijaki opravljajo v 4. letniku. Projektno delo je samostojno delo dijaka. Pri reševanju problema uporablja interdisciplinarni pristop. Projektno delo vključuje vse faze raziskovalnega dela. Zaradi narave biotehnoloških procesov je treba projektno delo opraviti v enem sklopu. Pri izvedbi projektnega dela praviloma sodeluje šolski mentor. Dijakom svetuje pri izbiri nalog, spremlja njihove aktivnosti, jih opozarja na odklone, motivira in vzpodbuja pri njihovem delu ter analizira in ocenjuje njihova prizadevanja. Po končanem delu dijaki izdelajo poročilo o projektu in ga zagovarjajo.

    Kako si avtorji učnega načrta za biotehnologijo predstavljamo izvedbo projektnega dela?
    Projektnemu delu bo namenjeno okvirno 50 ur v drugem ocenjevalnem obdobju (november–marec). Večina projektnih nalog bo izvedena na šoli, nekatere tudi na različnih inštitucijah in na terenu zunaj šole. Idejo smo dobili pri dr. Sandorju Tothu (univerza v Szegedu, Madžarska) in jo prilagodili našim razmeram. Predpostavljamo, da bo na šoli v dveh razredih 64 dijakov. Razdelili jih bomo v 4 skupine po 16 oseb. V urniku bo za razred (dve skupini) rezerviran biotehnološki laboratorij en dan v tednu (skupaj 7 - 8 tednov). Dijaki ta dan ne bodo imeli običajnega pouka. Pri projektnem delu jim bosta na voljo  učitelj in  laborant. Naloge se lahko izvajajo bodisi individualno ali pa v skupini z največ dvema dijakoma. Na začetku 4. letnika na šoli razpišejo okvirne tematike nalog ali pa jih predlagajo dijaki sami. Podobna tematika je lahko tudi osnova za več nalog. Po končanem eksperimentalnem delu dijaki napišejo poročilo ali pa ga postersko predstavijo (*).

    Ker je projektno delo posebnost in eden ključnih elementov predmeta biotehnologija, moramo kriterije za ocenjevanje še dodelati.

     

    IV. OBVEZNI NAČINI PREVERJANJA IN OCENJEVANJA ZNANJA



    1. GLOBALNI CILJI IN STRUKTURA PREVERJANJA IN OCENJEVANJA


    Preverjanje znanja iz biotehnologije obsega tri področja:

    A znanje in razumevanje
    B zajemanje in obdelava podatkov
    C eksperimentalne veščine

    A ZNANJE IN RAZUMEVANJE

    Dijaki naj obvladajo in razumejo

    - biotehnološki proces, zakonitosti, dejstva, definicije, pojme in teorije,
    - tehnike laboratorijskega in projektnega dela s pripomočki in aparaturami,
    - varnostne ukrepe pri delu v laboratoriju,
    - biotehnološke aplikacije in njihove posledice za okolje in družbo,
    - načine ravnanja z biotehnološkimi odpadki.

    Vsebinski cilji opredeljujejo, kaj naj bi bili dijaki sposobni povedati in razložiti. Vprašanja za preverjanje teh ciljev se bodo pogosto začenjala z besedami: definiraj, zapiši, opiši, skiciraj, razloži, primerjaj.

    B ZAJEMANJE IN OBDELAVA PODATKOV TER REŠEVANJE PROBLEMOV

    Dijaki naj bodo sposobni z besedami ali v drugi ustrezni obliki (shematično, grafično, numerično)
    - odločitev šole - izbirnost
    - poiskati, zbrati, urediti in predstaviti informacije iz različnih virov,
    - prevesti informacije iz ene oblike v drugo,
    - smiselno uporabiti podatke,
    - smiselno razložiti dogajanja v biotehnološkem procesu, zakonitosti in medsebojne povezave,
    - postavljati napovedi in hipoteze,
    - reševati probleme s povezovanjem znanja iz različnih poglavij in predmetov,
    - uporabiti znanje v novih situacijah: zastaviti nove probleme, kritično analizirati, navesti razloge za in proti.

    Teh sposobnosti in veščin ni mogoče natančno opredeliti z vsebinskimi cilji, ker se vprašanja in naloge, ki naj bi preverjale te spretnosti, pogosto nanašajo na prenos znanja iz drugih predmetov. Pri odgovorih na vprašanja in pri reševanju problemov morajo dijaki uporabiti znanje iz različnih vsebinskih sklopov in ga logično in deduktivno uporabiti v novih razmerah.

    Vprašanja in naloge, ki preverjajo te cilje, se bodo pogosto začenjale z besedami: napovej, predlagaj, izpelji, načrtuj, določi, razloži, uporabi, poveži, primerjaj.

    C EKSPERIMENTALNE VEŠČINE PRI PROJEKTNEM DELU

    Dijaki naj znajo

    - načrtovati raziskave in (ali) ovrednotiti metode ter predlagati možne izboljšave,
    - spremljati, opazovati, zapisovati ugotovitve in merjenja,
    - oblikovati poročilo o eksperimentalnem delu (razložiti in ovrednotiti eksperimentalna opazovanja in podatke in jih interpretirati),
    - uporabljati tehnike laboratorijskega in projektnega dela ter pripomočke in aparature.

    2. KRITERIJI ZA VREDNOTENJE ZNANJA

    Kriteriji za ocenjevanje eksperimentalnega dela

    ODNOS DO DELA

    Točke
    1. Dijak je neodgovoren, ne upošteva navodil za ravnanje z biotehnološkimi odpadki. Je nekonstruktiven, večkrat moti druge ali pa je povsem pasiven.
    2. Dijak je pasiven, zlahka se zmede. Pri delu je raztresen. Redko sodeluje. Treba ga je voditi.
    3. Dijak je voljan delati, je odgovoren, vesten, vendar dokaj površen. Je premalo samoinciativen in ga je treba voditi.
    4. Dijaka delo zanima, pri tem je vztrajen, odgovoren, ni površen, včasih je nenatančen. Kaže določeno mero samostojnosti in zna kritično presojati.
    5. Dijak dela z navdušenjem, je dober opazovalec, upošteva navodila. Ima zelo dobro razvit čut za odgovornost.

     

    SPOSOBNOST ZA NAČRTOVANJE

    Točke
    1. Do dela ima pasiven odnos, vedno potrebuje pomoč. Nikoli si ne pripravi načrta dela.
    2. Do dela ima dokaj pasiven odnos, le včasih naredi načrt dela. Vselej potrebuje nekoliko pomoči in vodenja. Je dokaj raztresen in se zlahka zmede. Večinoma opazi le tisto, na kar je bil posebej opozorjen.
    3. Zna uporabljati navodila, zna načrtovati poskus. Potrebuje le majhno učiteljevo pomoč.
    4. Uspešno načrtuje poskus, zaveda se pomembnosti kontroliranega poskusa in večkratnih ponovitev. Delo si dobro organizira, je neodvisen in uspešen.
    5. Odlično si organizira delo, upošteva vsa navodila, je iniciativen in hitro najde rešitev. Učinkovito načrtuje poskus in se zaveda omejitev.

     

    SPOSOBNOST OPAZOVANJA

    Točke
    1. Opazi le tisto, na kar je posebej opozorjen. Opazovanja predstavlja delno in površno.
    2. Opazi le tisto, na kar je opozorjen. Opazovanja predstavlja v logičnem zaporedju, izpušča pa podrobnosti.
    3. Je natančen opazovalec. Opažanja uspešno predstavlja. Vključuje podrobnosti, na katere je bil opozorjen. Pri predstavitvi nekatera opažanja izpušča ali pa jih predstavlja površno.
    4. Opazi splošne značilnosti, tudi takšne, na katere ni bil posebej opozorjen. Pri predstavitvi je natančen, navaja le bistvena dejstva.
    5. Opazi podrobnosti, tudi takšne, na katere ni bil posebej opozorjen. Opažanja predstavlja celovito, brez nebistvenih podatkov. Opažanja zna odlično interpretirati in jih vzročno povezati s teoretičnimi znanji.

     

    SPOSOBNOST INTERPRETACIJE

    Točke

    1. Eksperimentalne podatke obdela le, če ga vodimo. Ni komentarjev
    2. Podatke je sposoben obdelati tako, da je očitno, da se zaveda ustreznosti podatkov v povezavi z metodo, ki jo je uporabil. Razlaga dobljenih rezultatov ni ustrezna. Opis obsega le gola dejstva in le malo razprave.
    3. Razpravlja o dobljenih rezultatih, zaveda se pomena napake pri eksperimentu, vendar razlaga zmeraj ne ustreza.
    4. Podatke obdela in razloži. Zna posplošiti hipotezo. Zaveda se pomena eksperimentalne napake. Poda tudi oceno svojega eksperimentalnega dela. Vključuje že samostojna opažanja in sklepanja.
    5. Podatki so natančno obdelani. Zna oceniti velikost napake pri eksperimentalnem delu in s tem ustreznost dobljenih rezultatov. Kritično ocenjuje svoje delo. Kritično ovrednoti metode in zaključke in pri tem uporabi pridobljeno teoretično znanje.

     

    *Projektno delo je mogoče alternativno oceniti po kriterijih ocenjevanja raziskovalnih nalog (avtor Jure Grgurevič) v okviru gibanja Znanost mladini.


    3. NAČINI PREVERJANJA IN OCENJEVANJA ZNANJA

    Pri predmetu biotehnologija preverjamo znanje na tri načine:

    - ustno
    -pisno (enkrat v konferenčnem obdobju)
    -ocenjevanje dela in izdelkov (enkrat projektno delo/280 ur)

    Priporočamo, da učitelji preverjajo z omenjenimi načini preverjanja in tako zagotovijo čim bolj kompleksno oceno, da dijak lahko na najustreznejši način pokaže kar največ znanja.
    Dijak je opravil obveznosti pri pouku biotehnologije takrat, ko pokaže ustrezno pozitivno znanje in uspešno opravi ter zagovarja projektno delo.