Η διδασκαλία θεμάτων βιοχημείας στη δευτεροβάθμια εκπαίδευση

Abstract

One of the important research issues concerning the teaching of Science in the SecondaryEducation is that of students’ understanding of Science. However, in the field of Biochemistry theappropriate research on misconceptions is very limited. The purpose of this study was to investigatewhether high school students in Greece understand biochemical concepts and especially those ofMetabolism, which coordinates cellular activities and gives life to all organisms on earth.For this study, we designed a close-ended questionnaire, which contains four different partsrelated to four different aspects of Metabolism (Food and Energy, Metabolism at the cellular level,The role of ATP, The role of enzymes), and, after its evaluation, we administered it to 450 pupils ofthe second class of Lyceum. After analysis and cross-analysis of their answers, the main conclusionsconcerning the understanding of Metabolism are the following:a) 40% of students do not appreciate that glucose is the food produced by plants duringPhotosynthesis and only 30% of them understand the role of Respiration as the process thatprovides all living organisms with energy.b) Only 25% of pupils understand what metabolism means at the cellular level, while half ofthem do not recognize that, during metabolic reactions, energy is released or absorbed.Another 40% of them do not comprehend that enzymes are not reactants or products in thesereactions.c) Only 20% of the students understand the energy changes connected to the ATP cycle. Moreimportantly, only 5% of them can understand the over-all role of ATP.d) Only 40% of students conceive the catalytic action of enzymes.e) Only 30% of the students understand the mechanism by which enzymes catalyze a reaction(by bringing closer the substrates) and only 10% can recognize the special role of the activesite of an enzyme.It is important that these same students have serious problems in understanding basic chemicalconcepts: they cannot understand the particulate nature of matter, they conceive the chemical reactionas a process of addition or gluing of reactants and they do not comprehend what happens to themolecules and atoms during a chemical reaction.

Ένα από τα ερευνητικά αντικείμενα της ιδακτικής των Φυσικών Επιστημών είναι αυτό τηςκαταγραφής των προβλημάτων κατανόησης από τους μαθητές. Στο επιστημονικό πεδίο τηςΒιοχημείας και στη βαθμίδα της ευτεροβάθμιας Εκπαίδευσης, η σχετική έρευνα είναι περιορισμένη.Σκοπός της εργασίας αυτής ήταν να διερευνηθεί αν οι μαθητές στο ελληνικό σχολείο κατανοούν τιςέννοιες του Mεταβολισμού. Για τον σκοπό αυτό σχεδιάστηκε Ερωτηματολόγιο κλειστού τύπου, τοοποίο διερευνά την κατανόηση όλων των επιμέρους διαστάσεων του Mεταβολισμού (Ενέργεια-Τροφή, Μεταβολισμός σε κυτταρικό επίπεδο, ΑΤP ως ενεργειακό νόμισμα, Ρόλος των Ενζύμων) καιεπιτρέπει την εφαρμογή διασταυρούμενης ανάλυσης για τον έλεγχό της. Μετά την αξιολόγησή του, τοερωτηματολόγιo αυτό διακινήθηκε σε 450 μαθητές της Β’ τάξης του Λυκείου.Τα σημαντικότερα αποτελέσματα από την επεξεργασία των απαντήσεων των μαθητών είναι: Το 40% των μαθητών δεν αναγνωρίζει ότι η τροφή που παράγουν τα φυτά με τηΦωτοσύνθεση είναι το μόριο της γλυκόζης, ενώ μόνο το 30% κατανοεί τον ρόλο τηςΚυτταρικής Αναπνοής σχετικά με την εξασφάλιση ενέργειας από όλους τους οργανισμούς. Μόνο το 25% των μαθητών αντιλαμβάνεται πλήρως τη σημασία της έννοιας τουμεταβολισμού σε κυτταρικό επίπεδο, ενώ το 50% δεν αναγνωρίζει ότι οι αντιδράσεις τουμεταβολισμού συνοδεύονται από ενεργειακές μεταβολές και το 40% δεν κατανοεί ότι ταένζυμα δεν συμμετέχουν, ως αντιδρώντα ή προϊόντα, σ’ αυτές. Μόνο το 20% των μαθητών αντιλαμβάνονται τις ενεργειακές μεταβολές που συνδέονται μετον κύκλο του ATP και μόλις το 5% των μαθητών κατανοεί τον ρόλο του ATP ωςενεργειακού νομίσματος. Μόνο το 40% των μαθητών κατανοεί πλήρως τον καταλυτικό ρόλο των ενζύμων. Μόνο το 30% των μαθητών κατανοεί τον τρόπο δράσης των ενζύμων και μόλις το 10%αναγνωρίζει τον ρόλο του ενεργού κέντρου στη δράση αυτή.Οι ίδιοι μαθητές αντιμετωπίζουν σοβαρά προβλήματα κατανόησης των εννοιών της Χημείας.Ενδεικτικά αναφέρουμε ότι: α) δεν κατανοούν πλήρως τη σωματιδιακή φύση της ύλης, β)προσεγγίζουν την έννοια της χημικής αντίδρασης με το αθροιστικό μοντέλο και γ) δεν καταλαβαίνουντι συμβαίνει σε επίπεδο ατόμων και μορίων κατά τη διάρκειά της.