Kennisbank misconcepten in de biologie

Kennisbank misconcepten in de biologie

Welkom

Op deze website komt de nieuwe versie van de kennisbank misconcepten in de biologie, met als doel:

Elke biologiedocent toegang tot wetenschappelijke kennis en gratis lesmateriaal om misconcepten effectief aan te pakken

De website is nog in ontwikkeling, er wordt gewerkt aan:
•    Het overzetten van de oude kennisbank naar Wikiwijs.
•    Het controleren de kwaliteit en actualiteit door praktijk- en literatuuronderzoek.
•    Nieuwe relevante misconcepten worden toegevoegd.
•    Elk misconcept wordt gekoppeld aan open lesmateriaal (diagnostische vragen, practica, websites en werkbladen).


Wie zijn we?

Vanuit NVON, ICLON (Universiteit Leiden) en Freudenthal Instituut (Universiteit Utrecht) werken we met een groep biologie docenten en opleiders samen. De oorspronkelijke kennisbank is in 2009 ontwikkeld door de Open Universiteit, maar werd de laatste jaren niet meer bijgehouden.
De oude kennisbank kun je hier vinden: https://www.fisme.science.uu.nl/biologie/index.htm
Dit project wordt gefinancierd door Impuls Open Leermateriaal en de NVON.

 

Kick-off nieuwe kennisbank op 28-06-2024

 

 

Algemeen

 

Wat zijn misconcepten?



Waarom is het belangrijk ze te adresseren?
 


Hoe gebruik je de kennisbank?



Verantwoording

Overkoepelende principes

1 Werken met modellen

Dit item zal gaan over hoe we bij biologie, en de natuurwetenschappen in het algemeen, werken met modellen.

 

Hoe kun je voorkomen dat nieuwe misconcepten ontstaan bij leerlingen, door de modellen die je gebruikt?

 

Lesmateriaal

 

Literatuur

2 Systeemdenken

Wat is systeemdenken?


Waarom is systeemdenken een cruciaal onderdeel van biologieonderwijs?

 

Conceptuele problemen en misconcepten bij systeemdenken


Lesmateriaal 


Literatuur
 

3 Organisatie niveaus

Dit item zal gaan over hoe je effectief kunt heen-en-weer denken tussen organisatieniveaus, ook wel jojo-en genoemd. Dit draagt bij aan het voorkomen van misconcepten

4 Nature of science

Ademhaling

Diffusie in de longen

Omschrijving misconcept

Leerlingen denken dat diffusie altijd in één richting plaatsvindt.

 

Achtergrond misconcept

Zuurstofmoleculen die gasvorming met de ingeademde lucht in het longblaasje komen, lossen deels op in het alveolaire vocht aan de binnenwand van het longblaasje (alveolus). De concentratie opgeloste zuurstof (pO2) in het alveolaire vocht is hoger dan in het bloedplasma en hierdoor vindt er netto diffusie plaats van zuurstofmoleculen naar het bloedplasma. Deze diffusie gaat bruto echter beide kanten op en stopt ook niet als de concentratie gelijk is (dan gaan er netto ongeveer evenveel moleculen beide richtingen op). Lang niet alle zuurstofmoleculen worden opgenomen en organismen ademen ook zuurstof uit. Met CO2 moleculen is hetzelfde aan de hand in tegenovergestelde richting. Leerlingen overschatten de hoeveelheid koolstofdioxide die wordt uitgeademd. Met stikstof en andere moleculen is de concentratie ongeveer gelijk en vindt er ongeveer evenveel diffusie in beide richtingen plaats.

Mogelijke oorzaken van dit misconcept is dat de pijlen in de afbeeldingen altijd maar één richting van diffusie weergeven (alleen de netto richting), en de diffusie van andere stoffen, zoals stikstof, worden weggelaten. Het lijkt in veel plaatjes ook alsof alle binnengekomen zuurstof opgenomen wordt in het bloed.

 

Voorbeeld aanpak in de les

Wees je als docent bewust van de tekortkomingen van afbeeldingen en modellen. Omdat je zelf expert bent, weet je op welke punten het model versimpeld is maar leerlingen kunnen dit als beginner nog niet waarnemen. Het helpt om dit expliciet te bespreken met leerlingen, bijvoorbeeld met dit venndiagram:

 

Meerkeuzevragen over diffusie in de longen:

 

Voor vwo bovenbouw is uitbeeldpracticum 28 geschikt voor een beter begrip van partiële zuurstofdruk:

 

 

Bronnen en verder lezen

Cliff, W. H. (2006). Case-based learning of blood oxygen transport. Advances in Physiology Education, 30(4), 224-229.

Inademing

Omschrijving misconcept

Leerlingen denken dat de lucht die binnenstroomt, de longen vergroot.

 

Achtergrond misconcept

Vermoedelijk ontstaat dit misconcept omdat de leerlingen het ademhalingsproces bij de mens vergelijken met het opblazen van een ballon waarbij het toevoegen van lucht de ballon vergroot.

De processen vinden opeenvolgend plaats maar dit gaat zo snel dat de volgorde niet goed is waar te nemen en leerlingen de oorzaak en gevolg stappen makkelijk in de verkeerde volgorde plaatsen.

 

Voorbeeldaanpak in de les

Laat de leerlingen een glazen stolp model zien en de volgorde van stappen beredeneren. Als het model niet voorhanden is: video glazen stolpmodel.

Voor diagnostische meerkeuzevragen over deze en andere misconcepten: www.diagnostischevragen.nl/vakken/biologie/ademhaling

Voor snel zichtbaar maken van leerling denkbeelden kun je dit werkblad gebruiken:

 

Bronnen en verder lezen

Andariana, A., Zubaidah, S., Mahanal, S., & Suarsını, E. (2020). Identification of biology students’ misconceptions in human anatomy and physiology course through three-tier diagnostic test. Journal for the Education of Gifted Young Scientists, 8(3), 1071-1085.

 

 

Lucht en zuurstof

Omschrijving misconcept

Leerlingen denken dat lucht en zuurstof hetzelfde is.

Leerlingen denken dat in de longblaasje alle zuurstof wordt opgenomen in het bloed en je geen zuurstof uitademt.

Leerlingen denken dat zuurstof gasvormig in het bloed komt in plaats van opgelost.

 

Achtergrond misconcept

In afbeeldingen in biologie boeken en op internet wordt met pijlen aangegeven dat zuurstof de bloedsomloop ingaat. Het lijkt dan of alle zuurstof aanwezig in het longblaasje door de wand heen gaat. Ook bij uitgeademde lucht staat vaak een pijl met alleen koolstofdioxide waardoor leerlingen snel kunnen denken dat je geen zuurstof uitademt.

In afbeeldingen wordt meestal niet aangegeven dat de zuurstof eerst oplost in het laagje vocht aan de binnenwand van het longblaasje voordat het door de wand heen gaat. Hierdoor kunnen leerlingen gemakkelijk denken dat het gasvormig het bloedvat ingaat.

Ademhaling wordt in de onderbouw meestal behandeld voordat leerlingen scheikunde hebben. Ze hebben dan nog geen goed beeld van het microniveau waarop moleculen zich bevinden. Ze begrijpen dan nog onvoldoende dat lucht een gasvormig mengsel is en dat de stoffen in dat mengsel kunnen oplossen in vloeistof.

 

Voorbeeldaanpak in de les

Wees je als docent bewust van de tekortkomingen van de afbeeldingen en modellen. Omdat je zelf expert bent, weet je op welke punten het model versimpelt is maar leerlingen kunnen dit als beginner nog niet waarnemen. Het helpt om dit expliciet te bespreken met leerlingen.

Wanneer leerlingen nog geen scheikunde hebben is het aan te raden aandacht te besteden aan micro-macro-denken en faseovergangen (hiervoor zoeken we nog geschikt lesmateriaal).

Voor diagnostische meerkeuze vragen over deze en andere misconcepten zie: www.diagnostischevragen.nl/vakken/biologie/ademhaling

 

Bronnen en verder lezen

Cliff, W. H. (2006). Case study analysis and the remediation of misconceptions about respiratory physiology. Advances in Physiology Education, 30(4), 215-223.

Lazarowitz, R., & Lieb, C. (2006). Formative assessment pre-test to identify college students’ prior knowledge, misconceptions and learning difficulties in biology. International Journal of Science and Mathematics Education, 4, 741-762.

Michael, J. A., Richardson, D., Rovick, A., Modell, H., Bruce, D., Horwitz, B., ... & Williams, S. (1999). Undergraduate students' misconceptions about respiratory physiology. Advances in Physiology Education, 277(6), S127.

Pinto, G., Castro-Acuña, C. M., López-Hernández, I., & Alcázar Montero, V. (2023). Learning difficulties in the interpretation of matter at the molecular level by university students—A case study: Dissolution of oxygen in water. Education Sciences, 13(8), 781.

Silva, M., & Almeida, A. (2017). Primary school pupils’ misconceptions of the human respiratory system in primary school students: from identification to deconstruction. In ICERI2017 Proceedings (pp. 1205-1210).

 

Spierweefsel

Omschrijving misconcept

Leerlingen denken dat longen uit spierweefsel bestaan.

 

Achtergrond misconcept

Leerlingen kunnen het uitzetten en samentrekken van de borstkas tijdens de ademhaling waarnemen. Hierdoor kunnen ze gaan denken dat de longen zelf uit spierweefsel bestaan. De verwarring kan ontstaan doordat leerlingen vaak denken dat elke beweging in het lichaam door spieren wordt veroorzaakt. In werkelijkheid wordt de uitrekking van de longen veroorzaakt door de tussenribspieren en het middenrif. Daarnaast hebben leerlingen vaak onvoldoende kennis van de verschillende weefseltypen, hetgeen tot misinterpretaties van de orgaanwerking kan leiden. De longen bestaan uit longweefsel.

Tot slot leren leerlingen dat er rondom de luchtwegen glad spierweefsel zit. Hierdoor kunnen ze ten onrechte aannemen dat de longen zelf uit spierweefsel bestaan.

 

Voorbeeldaanpak in de les

Deze concept cartoon kan helpen bij het zichtbaar maken en adresseren van dit misconcept:

 

Bronnen en verder lezen

Badenhorst, E., Hartman, N., & Mamede, S. (2016). How biomedical misconceptions may arise and affect medical students׳ learning: A review of theoretical perspectives and empirical evidence. Health Professions Education, 2(1), 10-17.

Vitale longcapaciteit

Omschrijving misconcept

Leerlingen denken dat de vitale longcapaciteit groter wordt tijdens lichamelijke inspanning.

 

Achtergrond misconcept

Vitale longcapaciteit: de hoeveelheid lucht die kan worden uitgeademd na een zo diep mogelijke inademing. Na de uitademing blijft er altijd een restvolume lucht in de longen over. Het totale longvolume is dan ook groter dan de vitale capaciteit, namelijk longvolume = restvolume + vitale capaciteit. De vitale capaciteit is  voor een persoon op een bepaald moment hetzelfde tijdens rust als tijdens lichaamsinspanning. De vitale longcapaciteit van iemand kan worden vergroot door training van de ademhalingsspieren. Indien door training sterkere ademhalingsspieren ontstaan zal bij een inademing meer ruimte in de borstholte kunnen ontstaan en daarmee het longvolume en ook de vitale longcapaciteit toenemen.

Oorzaken van het misconcept:

  • De leerlingen weten dat de ademhaling sneller wordt tijdens inspanning. Ze verwarren de grotere luchtverversing die ontstaat met de snellere ademhaling met het begrip vitale longcapaciteit.
  • De woorden "vitale capaciteit" duiden op een noodzakelijkheid, een ondergrens aan de hoeveelheid lucht om te leven. Denk aan het Engelse begrip "vital". De leerlingen herkennen het begrip "vitale longcapaciteit" daardoor niet als een maat waarmee onderling gemeten kan worden hoe groot iemands opnamevermogen per inademing is voor lucht.

 

Voorbeeldaanpak in de les

Laat leerlingen hun longcapaciteit meten met een spirometer, bereken het gemiddelde van de klas, of bereken het verschil tussen jongens en meisjes. Beantwoord na aanleiding hiervan de volgende vragen:

  • Waardoor kan trainen de vitale longcapaciteit vergroten?
  • Welke soort sporten zullen de vitale longcapaciteit vooral vergroten? Welke kenmerken van die sporten helpen dan om de vitale longcapaciteit te vergroten?

 

 

Bronnen en verder lezen

Afzal, M. N. (2004). Students’ misconception in respiratory physiology. Journal of Ayub Medical College Abbottabad, 16(3).
Michael, J. A. (1998). Students' misconceptions about perceived physiological responses. Advances in Physiology education, 274(6), S90.

Zuurstof voor longen

Omschrijving misconcept

Leerlingen denken dat alleen de longen zuurstof nodig hebben.

 

Achtergrond misconcept

Leerlingen in de onderbouw denken regelmatig dat lucht in de longen wordt ingeademd omdat de longen zelf zuurstof nodig hebben en de rest van het lichaam niet.

Zuurstof is echter nodig voor de verbranding van voedingsstoffen in alle lichaamscellen, met name in de cellen die veel energie nodig hebben zoals spiercellen en zenuwcellen. De cellen in de longen zelf verbruiken nauwelijks zuurstof voor de ademhaling en zijn eerder een passief uitwisselstation voor zuurstof en koolstofdioxide.

 

Voorbeeldaanpak in de les

Om zichtbaar te maken wat de preconcepten zijn over dit onderwerp kun je beginnen met een open vraag zoals: Waarom halen we adem?

  1. Geef leerlingen de kans om hier in stilte over na te denken en hun antwoord te noteren.
  2. Laat leerlingen samen overleggen in duo's om hun eigen antwoord uit te breiden.
  3. Bespreek klassikaal de antwoorden, vraag door en geef uitleg.
  4. Laat leerlingen aan het eind, later in de les of een volgende les nog eens een volledig antwoord op de vraag formuleren om te zien of het is blijven hangen.

Leerlingen komen vaak met onvolledige antwoorden zoals: Om te overleven. Vraag dan door met vragen zoals ''Waarom ga je dood als je stopt met ademhalen? Waarvoor heeft ons lichaam zuurstof nodig? Waarom gaan cellen dood als ze geen zuurstof meer krijgen? Hoe komt de zuurstof in elke cel terecht?''  en schets zo samen met leerlingen het grote plaatje.

 

Bronnen en verder lezen

Allen, M. (2014). Misconceptions in Primary Science, Second edn Berkshire, UK: Open University Press.

García-Barros, S., Martínez-Losada, C. and Garrido, M. (2011). What do children aged four to seven know about the digestive system and the respiratory system of the human being and of other animals? International Journal of Science Education, 33, 2095-2122.

Yip, D. (1998). Erroneous ideas about the composition of exhaled air. School Science Review, 80(290), 55-62.

Afweer

Bloedsomloop

Aders en slagaders

Omschrijving van het misconcept

Leerlingen denken dat alle slagaders bloed bevatten die rijk is aan zuurstof en voedingsstoffen.

 

Achtergrond misconcept

Leerlingen leggen ten onrechte een relatie tussen het type bloedvat en de kenmerken van het medium dat het vervoert.

Behalve de longslagaders en de navelstrengslagaders vervoeren alle slagaders zuurstofrijk bloed. Aders bevatten meestal zuurstofarm bloed, behalve de longaders en de navelstrengader. Leerlingen denken hierdoor makkelijk dat alle slagaders zuurstofrijk bloed bevatten en alle aders zuurstofarm bloed.

Er is geen directe relatie tussen de hoeveelheid voedingsstoffen in het bloed en het type bloedvat. De poortader vervoert na een maaltijd een grote hoeveelheid voedingsstoffen, maar dit neemt af als er langer niks gegeten wordt, bijvoorbeeld tijdens het slapen.

 

Voorbeeldaanpak in de les

Diagnostische meerkeuzevragen over deze en andere misconcepten:
https://www.diagnostischevragen.nl/vakken/biologie/bloedsomloop-en-afweer/

 

Bronnen en verder lezen

Bordes, S. J., Manyevitch, R., Huntley, J. D., Li, Y., & Murray, I. V. (2021). Medical student misconceptions in cardiovascular physiology. Advances in Physiology Education.

Pelaez, N. J., Boyd, D. D., Rojas, J. B., & Hoover, M. A. (2005). Prevalence of blood circulation misconceptions among prospective elementary teachers. Advances in Physiology Education, 29(3), 172-181.

Vitharana, P. R. K. A. (2021). Secondary school learners conceptions of the structure and function of the human circulatory system. International Journal of Humanities, Social Sciences and Education, 8(4), 283-292.

Uitwisseling bloed en cellen

Omschrijving misconcept

Leerlingen denken dat de uitwisseling van voedingsstoffen en afvalstoffen tussen bloed en cellen, uitsluitend plaatsvindt door de beweging van vloeistof.

Leerlingen denken dat uitwisseling van voedingsstoffen en zuurstof alleen aan de slagaderlijke kant van het haarvatennet diffundeert.

 

Achtergrond misconcept

De uitwisseling van stoffen door beweging van vloeistof speelt maar een kleine rol in de uitwisseling van nutriënten en afvalstoffen tussen bloed en weefselvloeistof. Dit proces heet capillaire filtratie: Een klein deel van de opgeloste voedingsstoffen gaat mee met de vloeistofstroom door kleine openingen (poriën) in de capillairwand. Dit gebeurt door hydrostatische druk, waarbij vloeistof en kleine moleculen zoals glucose door deze openingen worden geperst. De meeste nutriënten en afvalstoffen worden echter uitgewisseld door middel van (gefaciliteerde) diffusie.

Gedurende de hele lengte van het haarvatennet diffundeert bijvoorbeeld glucose van het bloed naar de weefselvloeistof, niet alleen aan de slagaderlijke kant van het haarvatennet. Dit wordt mogelijk gemaakt door de GLUT-transporters, die gebruikmaken van het concentratieverschil. Afvalstoffen diffunderen in omgekeerde richting over de hele lengte van het haarvatennet. Het diffusieproces wordt makkelijker gemaakt door de dunne wand van de haarvaten, door de vele vertakkingen van het haarvatennet en door de langzame bloedstroom.

Afbeelding 1: Over de gehele lengte van het haarvatennet diffunderen stoffen tussen het bloed en weefselvloeistof.

 

Mogelijke oorzaken van de misconceptie:

  1. De leerlingen herkennen stromende vloeistoffen als een kracht die zorgt dat deeltjes zich verplaatsen. Op die manier worden bijvoorbeeld de rode bloedcellen getransporteerd in het bloed. Het lijkt voor hen logisch dat ook de opgeloste stoffen in het bloed zo ‘voortgeduwd' worden.
  2. De leerlingen beseffen niet dat opgeloste stoffen moleculair van grootte zijn en zich binnen een oplossing goed kunnen verplaatsen, ook door membranen heen.
  3. Veel tekstboeken gaan uitgebreid in op de beweging van weefselvloeistof, maar schenken weinig aandacht aan het diffusieproces. In de plaatjes is aan de pijlen vaak niet te zien dat het om een proces van diffusie gaat.
  4. Leerlingen in de bovenbouw leren dat grotere moleculen zoals glucose niet door de celmembraan kunnen, leerlingen kunnen dan denken dat deze stoffen nooit m.b.v. diffusie van het bloedplasma naar het weefselvloeistof kunnen en andersom.

 

Voorbeeldaanpak in de les

Met deze PowerPoint kun je gericht vragen stellen over de uitwisseling van stoffen tussen bloed en cellen, het bevat ook slides gericht op vmbo / onderbouw hv zonder het begrip diffusie.

 

 

Bronnen en verder lezen

Bozdağ, H. C. (2017). Determining the misconceptions of students on digestive system by using 3-tier conceptual measuring tool. Bartın University Journal of Faculty of Education, 6(3), 878-901.

Gul, S., Yilmaz, M., & Gul, A. (2021). Identification of the Students' Misconceptions about the Digestive System. Science Insights Education Frontiers, 21(2), 3409-3434.

Vitharana, P. R. K. A. (2021). Secondary school learners conceptions of the structure and function of the human circulatory system. International Journal of Humanities, Social Sciences and Education, 8(4), 283-292.

 

Volume haarvaten

Omschrijving van het misconcept

Leerlingen denken dat het totale volume in de haarvaten kleiner is dan in de slagaders.

Achtergrond misconcept

Leerlingen leren dat haarvaten veel smaller zijn dan slagaders. Wanneer het bloed overgaat van slagaders in haarvaten, denken leerlingen daarom dat het totale doorsnede-oppervlak afneemt. In werkelijkheid zijn er zo veel haarvaten dat het totale doorsnede-oppervlak juist toeneemt en daarmee de stroomsnelheid vermindert.

Let op: Hoewel de toename van het totale doorsnede-oppervlak de belangrijkste directe oorzaak is van de afnemende stroomsnelheid, speelt de toegenomen wrijvingsweerstand van de smalle haarvaten ook een rol in het vertragen van de doorstroomsnelheid.

 

Voorbeeldaanpak in de les

Voor diagnostische meerkeuzevragen over deze en andere misconcepten:

https://www.diagnostischevragen.nl/vakken/biologie/bloedsomloop-en-afweer/ 

 

Oefenvragen over het totale doorsnede-oppervlak bij binas tabel 84-E1:

 

Concept check voor snelle feedback in bovenbouw HV: inschatten bloeddruk, stroomsnelheid en oppervlak:

 

Bronnen en verder lezen

Alkhawaldeh, S. A. (2012). Enhancing ninth grade students understanding of human circulatory system concepts through conceptual change approach. The European Journal of Social & Behavioural Sciences.

Bordes, S. J., Manyevitch, R., Huntley, J. D., Li, Y., & Murray, I. V. (2021). Medical student misconceptions in cardiovascular physiology. Advances in Physiology Education.

Palizvan, M. R., Nejad, M. R. T., Jand, A., & Rafeie, M. (2013). Cardiovascular physiology misconceptions and the potential of cardiovascular physiology teaching to alleviate these. Medical teacher, 35(6), 454-458.

Zuurstofvoorziening hartspier

Omschrijving van het misconcept

Leerlingen denken dat hartspierweefsel de benodigde zuurstof krijgt van het bloed dat door de boezems en de kamers stroomt.

 

Achtergrond misconcept

De eerste vertakkingen van de aorta zijn de linker en rechter kransslagader, die het hartspierweefsel van bloed met zuurstof en voedingsstoffen voorzien.

Mogelijke oorzaken van het misconcept

  1. Leerlingen denken dat de hartspier aan zuurstof kan komen door direct contact met het bloed aan de binnenwand van de kamers en boezems. Het hart zit zelf ‘vol met bloed’ dus dat zou voldoende moeten zijn.
  2. In veel afbeeldingen over de werking van het hart worden kransslagaders niet aangegeven. In de schema’s van de grote en kleine bloedsomloop staat het hart niet afgebeeld als een van de organen die door de grote omloop van bloed worden voorzien.

 

Voorbeeldaanpak voor in de les

Vraag expliciet naar de zuurstofvoorziening van het hart door bijv. deze vragen:

  1. Hoe komt de hartspier zelf aan zuurstof en voedingsstoffen?
  2. Beschrijf de weg die een rode bloedcel aflegt, die de hartspier van zuurstof voorziet. Begin in de linkerkamer en eindig in de rechterboezem.

 

Bronnen en verder lezen

Pelaez, N. J., Boyd, D. D., Rojas, J. B., & Hoover, M. A. (2005). Prevalence of blood circulation misconceptions among prospective elementary teachers. Advances in Physiology Education, 29(3), 172-181.

Segara, A.B., Kartini, & Setyaningrum, V. (2024). The types and causes of misconceptions about the circulatory system in Madrasah Ibtidaiyah Negeri of Pontianak City. JIPI (Jurnal IPA dan Pembelajaran IPA), 8(2), 143-155.

 

Burgerschap

Elke school krijgt meer ontwerpruimte om burgerschapsonderwijs vorm te geven en minder ontwerpruimte voor biologie. Een school kan zelf kiezen hoe dit in de lessentabel wordt ingericht. Wij bepleiten een deel van het burgerschapsonderwijs binnen de biologielessen vorm te geven zodat wetenschappelijke kennis de basis vormt van een open gesprek over complexe (en gepolariseerde) maatschappelijke problemen. In dit thema krijg je handvatten om misconcepten te voorkomen bij drie maatschappelijke kwesties:

  • Klimaatverandering
  • Vaccinatie
  • Seksuele gezondheid

Cellen

Beeld van een cel

Omschrijving misconcept

Leerlingen denken dat:

  • cellen platte structuren zijn en hebben niet door dat ze driedimensionaal zijn.
  • de vorm geen invloed heeft op de functie van een cel.
  • elke cel maar één of enkele functies heeft.

 

Achtergrond misconcept

Onderzoekers, zoals Dreyfus en Jungwirth (1988; 1989), stellen dat het begrip 'cel' voor veel leerlingen abstract blijft, zelfs na het bekijken van cellen in microscopen of afbeeldingen. Veel kinderen zien nooit werkelijke levende cellen, wat het moeilijk maakt om hun functies te begrijpen. Uit het onderzoek blijkt dat ook 16-jarigen vaak moeite hebben om de levensprocessen van cellen correct uit te leggen. Zelfs als leerlingen de juiste celorganellen kennen, begrijpen ze vaak niet hoe deze functioneren.

Clément (2007) merkt op dat het celconcept vaak wordt geïntroduceerd door middel van twee tekeningen: een plantencel en een dierencel. De plantencel is meestal polygonaal en grenst aan andere cellen, terwijl de dierencel meer afgerond en geïsoleerd is. Clément noemt de gebruikelijke afbeelding van een dierencel als twee concentrische cirkels (celmembraan en kern) het "gebakken-eimodel" en toont aan dat dit model het begrip van celdifferentiatie kan blokkeren.

 

 

In werkelijkheid beïnvloedt de vorm van de cel haar functie, zoals bij de flagel van een cel of de langgerekte vorm van spiercellen. Als leerlingen alleen deze twee standaardbeelden van cellen zien, kunnen ze denken dat alle plant- en dierencellen dezelfde vorm en structuur hebben, wat door Clément werd bevestigd als een misverstand dat zelfs bij studenten tot het bachelorniveau blijft bestaan.

 

Voorbeeldaanpak in de les

Om een goed beeld te krijgen van cellen, is het goed verschillende soorten representaties te laten zien. Hier enkele suggesties voor websites:

Zoom-tool waarmee je de schaal en vorm verschillen van cellen ziet

Foto's van microscopisch beeld van cellen waar je labels overheen kunt zetten

Foto's en video's van cellen

Foto's van weefsels van de Radboud Universiteit

 

De werkbladen van de University of York Science Education Group bieden handvatten om deze misconcepties doelgericht zichtbaar te maken en te adresseren

Werkbladen voor TTO

 

Bronnen

Cheston Saunders, Amy Taylor; Close the Textbook & Open “The Cell: An Image Library”. The American Biology Teacher 1 March 2014; 76 (3): 201–207. DOI: https://doi.org/10.1525/abt.2014.76.3.9

Dreyfus, A., & Jungwirth, E. (1988). The cell concept of 10th graders: curricular expectations and reality. International Journal of Science Education, 10(2), 221–229. DOI: 10.1080/0950069880100210

Hadi Suwono, Triastono Imam Prasetyo, Umie Lestari, Betty Lukiati, Rifka Fachrunnisa, Sentot Kusairi, Muhammad Saefi, Ahmad Fauzi & Mochammad Fitri Atho’Illah (2021) Cell Biology Diagnostic Test (CBD-Test) portrays pre-service teacher misconceptions about biology cell, Journal of Biological Education. DOI: 10.1080/00219266.2019.1643765

Celwand

Omschrijving misconcept

De leerlingen denken dat:

  • de celwand een compacte structuur is en de cel afsluit.
  • cellen gemeenschappelijke celwanden hebben.
  • het celmembraan even dik is als de celwand.

 

Achtergrond misconcept

De celwand bestaat uit cellulosevezels, suikers en eiwitten en vormt een min of meer open structuur waar stoffen makkelijk doorheen kunnen. Omdat de celwand geen levende structuur is en niet actief meedoet aan de processen in de cel, wordt deze door veel wetenschappers niet als onderdeel van de cel zelf beschouwd. Misconcepten van leerlingen worden mede veroorzaakt door de manier waarop celwanden staan afgebeeld en worden besproken. In plaatjes en tekeningen van de docent zijn celwanden vaak strakke, doorlopende lijnen die de cel omhullen, wat de indruk wekt dat de celwand een stevige, afsluitende barrière vormt rondom de cel. Wanneer leerlingen zelf door de microscoop kijken kunnen ze het onderscheid tussen de onderdelen vaak niet goed zien.

 

Voorbeeldaanpak in de les

Projecteer een microscopisch beeld van een cel groot op het bord. Teken de celwand en het celmembraan membraan over en leg leerlingen uit wat ze zien. Geef ook de tussenlamel aan, die in het echt moeilijk te zien is.

Gebruik de video om de verschillende eigenschappen van het celmembraan en de celwand te bespreken: https://www.youtube.com/watch?v=u1LJqpwToFA

Laat leerlingen verschillende modellen voor een membraan vergelijken zoals een zeef, gebreide tas, filterpapier, plastic zakje etc. Aansluitend bespreken ze welke kenmerken overeenkomen met echte membranen en welke kenmerken niet. In de bijlage staat dit practicum uitgelegd:

 

Bronnen en verder lezen

Wynn, A. N., Pan, I. L., Rueschhoff, E. E., Herman, M. A. B., & Archer, E. K. (2017). Student Misconceptions about Plants - A First Step in Building a Teaching Resource. Journal of microbiology & biology education, 18(1), 18.1.11.

Geitmann, A., & Bacic, A. T. (2023). Focus on cell walls. Plant physiology, 194(1), 1–4.

Diffusie en beweging van deeltjes

Omschrijving van het misconcept:

Leerlingen denken dat:

  • deeltjes uitsluitend van een hoge naar een lage concentratie bewegen.
  • de beweging van deeltjes stopt zodra de concentratie aan beide zijden van een membraan gelijk is.
  • dat voor diffusie energie van de cel nodig is.
  • deeltjes in het cytoplasma niet willekeurig bewegen.

 

Achtergrond misconcept

Verschillende onderzoekers (Odom, 1995; Tomažič en Vidic, 2012; Stains en Sevian, 2015; Oztas en Oztas, 2016) hebben veel voorkomende misverstanden over diffusie bij schoolkinderen beschreven die kunnen blijven bestaan ​​bij studenten tot aan de universiteit, waaronder dat:

  • moleculen slechts in één richting bewegen, van een gebied met een hogere concentratie naar een gebied met een lagere concentratie (een gebrek aan begrip van de willekeurige beweging van deeltjes versus het concept van netto beweging);
  • de beweging van deeltjes stopt nadat de concentratiegradiënt tussen twee gebieden door diffusie gelijk is gemaakt (mogelijk omdat studenten "geen netto beweging" interpreteren als "geen beweging van deeltjes");
  • diffusie een externe kracht of mechanische gebeurtenis vereist (in plaats van het resultaat van de intrinsieke beweging van deeltjes);
  • diffusie door een celmembraan energie van een cel vereist (of op een andere manier afhankelijk is van de aanwezigheid van een levende cel), en zou stoppen als de cel zou sterven.

Om diffusie te verklaren is een goed begrip van de deeltjes achtige aard van materie en het gedrag van deeltjes in oplossingen nodig. Johnson (1998) vat onderzoek samen waaruit bleek dat studenten verschillende manieren hebben om over stoffen en hun samenstelling op submicroscopisch niveau te denken, waaronder:

  • dat stoffen een continu geheel zijn en niet uit deeltjes bestaan;
  • dat moleculen in de continue stof kunnen oplossen – bijvoorbeeld dat suikermoleculen in water oplossen zonder te beseffen dat water zelf ook uit moleculen is opgebouwd.

Studenten toonden weinig kennis over de intrinsieke, willekeurige beweging van deeltjes. Bovendien hadden ze vaak misverstanden over de afstand tussen de deeltjes van een stof in de vloeibare toestand – ze kozen er doorgaans voor om de deeltjes te ver uit elkaar af te beelden, ergens tussen die van de vaste en gasvormige toestand. Dit misverstand zou kunnen worden versterkt door afbeeldingen in leerboeken waarin de afstand te groot wordt weergegeven.

Odom (1995) heeft een lijst met kennis elementen opgesteld die nodig zijn om diffusie in de context van cellen te begrijpen, waaronder:

  • Alle deeltjes zijn constant in beweging.
  • Diffusie omvat de beweging van deeltjes.
  • Diffusie is het resultaat van de willekeurige beweging en/of botsingen van deeltjes (ionen of moleculen).
  • Diffusie vindt plaats in levende en niet-levende systemen.

 

Voorbeeldaanpak in de les

Meerkeuzevragen over diffusie en osmose voor de HV bovenbouw:

 

University of York Science Education Group biedt bruikbare werkbladen om deze misconcepties doelgericht zichtbaar te maken en te adresseren.

Geef je in het Engels biologie (TTO), dan vind je hieronder de originele Engelstalige werkbladen:

 

Bronnen en verder lezen

Christianson, R. G. and Fisher, K. M. (1999). Comparison of student learning about diffusion and osmosis in constructivist and traditional classrooms. International Journal of Science Education, 21(6), 687-698.

Çalýk, M., Ayas, A. and Ebenezer, J. V. (2005). A review of solution chemistry studies: insights into students' conceptions. Journal of Science Education and Technology, 14(1), 29-50.

Haddad, H. and Baldo, M. V. C. (2010). Teaching diffusion with a coin. Advances in Physiology Education, 34(3), 156-157.

Krajšek, S. S. and Vilhar, B. (2010). Active teaching of diffusion through history of science, computer animation and role playing. Journal of Biological Education, 44(3), 116-122.

Odom, A. (1995). Secondary & college biology students' misconceptions about diffusion & osmosis. The American Biology Teacher, 57(7), 409-415.

Odom, A. L. and Barrow, L. H. (1995). Development and application of a two-tier diagnostic test measuring college biology students' understanding of diffusion and osmosis after a course of instruction. Journal of Research in Science Teaching, 32(1), 45-61.

Oztas, F. and Oztas, H. (2016). How do biology teacher candidates know particulate movements & random nature of matter and their effects to diffusion. Journal of Education and Practice, 7(29), 189-194.

Sanger, M. J., Brecheisen, D. M. and Hynek, B. M. (2001). Can computer animations affect college biology students' conceptions about diffusion and osmosis? The American Biology Teacher, 63(2), 104-109.

Stains, M. and Sevian, H. (2015). Uncovering implicit assumptions: a large-scale study on students' mental models of diffusion. Research in Science Education, 45(6), 807-840.

Tomažič, I. and Vidic, T. (2012). Future science teachers' understandings of diffusion and osmosis concepts. Journal of Biological Education, 46, 66-71.

Osmose

Omschrijving misconcept

Leerlingen denken dat osmose ontstaat door verschil in concentratie opgeloste stof. Leerlingen denken dat osmose stopt wanneer aan beide zijden van het selectief permeabele membraan de concentraties gelijk zijn.

Achtergrond misconcept

In werkelijkheid bepaalt de waterconcentratie de richting van osmose. Water concentraties zijn bij benadering tegenovergesteld aan de concentratie in water opgeloste stof. Normaal kunnen alleen water en andere kleine, neutrale moleculen (zoals zuurstof en koolstofdioxide) door een selectief permeabel membraan diffunderen; suikermoleculen en zout ionen zijn te groot en dragen een te grote lading. Osmose door een selectief permeabel membraan kan vaak niet doorgaan tot een evenwicht is bereikt. De wanddruk in een plantencel of de atmosferische druk op een waterkolom zijn hier bijvoorbeeld oorzaken van. Naast de diffusie van water en het actieve transport van grotere moleculen is er ook nog transport van water en andere moleculen door de aquaporines heen: gefaciliteerde diffusie.

Een van de mogelijke oorzaken van het misconcept is dat de leerlingen niet herkennen dat in een oplossing altijd water zit. Ze hebben geen juist concept van een chemische oplossing als een stof opgebouwd uit watermoleculen en andere moleculen. De leerlingen herkennen hierbij niet dat de beweging van water een diffusieproces is. De leerlingen herkennen osmose niet als het resultaat van de netto-beweging van water door een selectief permeabel membraan heen. Hierdoor denken leerlingen soms dat bij osmotisch evenwicht ook de diffusie stopt.

 

Voorbeeld aanpak in de les

 

Laat leerlingen aan de hand van echte waarnemingen verklaren wat er op microniveau gebeurt. Op deze manier wordt zichtbaar welke denkfouten leerlingen nog maken over osmose en kunnen deze ter plekke geadresseerd worden. Vier practica die hiervoor (als demo) geschikt zijn:

  • Aardappelstaafjes in verschillende concentraties zoutoplossing
  • Door een ei-osmometer langer in water of een (gekleurde) oplossing te plaatsen wordt het ei slapper en lichter of steviger en zwaarder. Zie deze video voor een (thuis) practicum uitleg.
  • Maak een kuiltje in een halve rauwe aardappel en vul deze met suiker / zetmeel / zout / water / niets. Laat leerlingen voorspellen wat er met de hoeveelheid water in het kuiltje gebeurt. Na 15 minuten zie je resultaat en kunnen leerlingen de waarnemingen verklaren. Bioplek geeft een beknopte omschrijving.
  • Wanneer je de stengels van de paardenbloem in reepjes scheurt en in water legt, krullen ze.

 

Uit deze handleiding met uitbeeldpractica is practicum 19 geschikt: Osmo-gooien  

 

Bronnen en verder lezen

AlHarbi, N. N. S., et al. (2015). Influence of particle theory conceptions on pre-service science teachers' understanding of osmosis and diffusion. Journal of Biological Education, 49(3), 232-245.

Christianson, R. G. and Fisher, K. M. (1999). Comparison of student learning about diffusion and osmosis in constructivist and traditional classrooms. International Journal of Science Education, 21(6), 687-698.

Odom, A. L., & Barrow, L. H. (1995). Development and application of a two‐tier diagnostic test measuring college biology students' understanding of diffusion and osmosis after a course of instruction. Journal of research in Science Teaching, 32(1), 45-61.

Roger G. Christianson & Kathleen M. Fisher (1999) Comparison of student learning about diffusion and osmosis in constructivist and traditional classrooms, International Journal of Science Education, 21:6, 687-698,

Sanger, M. J., Brecheisen, D. M. and Hynek, B. M. (2001). Can computer animations affect college biology students' conceptions about diffusion and osmosis? The American Biology Teacher, 63(2), 104-109.

Suwono, H., Prasetyo, T. I., Lestari, U., Lukiati, B., Fachrunnisa, R., Kusairi, S., … Atho’Illah, M. F. (2019). Cell Biology Diagnostic Test (CBD-Test) portrays pre-service teacher misconceptions about biology cell. Journal of Biological Education, 55(1), 82–105.

Tomažič, I. and Vidic, T. (2012). Future science teachers' understandings of diffusion and osmosis concepts. Journal of Biological Education, 46, 66-71.

Transport over celmembraan

Omschrijving misconcept

De leerlingen denken dat

  • alles wat een cel nodig heeft binnenkomt via diffusie.
  • de celmembraan alleen stoffen doorlaat op basis van grootte.
  • de celmembraan statisch is.

 

Achtergrond misconcept

Een cel wordt omgeven door een selectief-permeabel membraan dat bepaalt welke stoffen de cel wel of niet kunnen binnendringen. Dit membraan reguleert het transport op basis van diverse factoren, zoals de grootte, lading, vorm en vetoplosbaarheid van moleculen. Kleine moleculen zoals water, zuurstof en koolstofdioxide kunnen vrij diffunderen, terwijl andere moleculen, zoals suikers en ionen, doorgaans actief moeten worden getransporteerd. Een veelvoorkomend misverstand is dat alle stoffen de cel via diffusie binnenkomen. Dit wordt mede veroorzaakt door verwarring tussen de volledig permeabele celwand en de selectieve celmembraan. Daarnaast hebben het vereenvoudigde beeld van het membraan als een statisch 'plastic zakje', en het onjuist gebruik van termen als semi-permeabel (selectie op grootte) versus selectief-permeabel (selectie op meerdere eigenschappen), invloed op dit misconcept. Dergelijke begripsverwarring wordt vaak versterkt doordat schoolmethodes deze termen inconsistent gebruiken.

De celmembraan is zodanig klein dat het met het blote oog niet waarneembaar is. In educatieve illustraties wordt het membraan meestal weergegeven als een ordelijk patroon van fosfolipiden – vaak als bolletjes met lijntjes – maar dergelijke afbeeldingen doen geen recht aan belangrijke eigenschappen zoals de beweeglijkheid, flexibiliteit en het zelfherstellend vermogen van het membraan. De celmembraan is dus niet statisch maar juist dynamisch.

 

Voorbeeldaanpak in de les

Uit deze handleiding met uitbeeldpractica zijn practica 20 “Membranen met zeep” en 21 “Exo en endocytose met lijven” geschikt.

 

De werkbladen van de University of York Science Education Group bieden handvatten om deze misconcepties doelgericht zichtbaar te maken en te adresseren.

Werkbladen voor het TTO:

 

Bronnen en verder lezen

AlHarbi, N. N. S., et al. (2015). Influence of particle theory conceptions on pre-service science teachers' understanding of osmosis and diffusion. Journal of Biological Education, 49(3), 232-245.

Çalýk, M., Ayas, A. and Ebenezer, J. V. (2005). A review of solution chemistry studies: insights into students' conceptions. Journal of Science Education and Technology, 14(1), 29-50.

Christianson, R. G. and Fisher, K. M. (1999). Comparison of student learning about diffusion and osmosis in constructivist and traditional classrooms. International Journal of Science Education, 21(6), 687-698.

Douvdevany, O., Dreyfus, A. , Jungwirth, E. (1997). Diagnostic instruments for determining junior high-school science teachers' understanding of functional relationships within the 'living cell'. International Journal of Science Education, 19(5), 593-606.

Marek, E. A., Cowan, C. C. and Cavallo, A. M. L. (1994). Students' misconceptions about diffusion: how can they be eliminated? The American Biology Teacher, 56(2), 74-77.

Oztas, F. and Oztas, H. (2016). How do biology teacher candidates know particulate movements & random nature of matter and their effects to diffusion. Journal of Education and Practice, 7(29), 189-194.

Sanger, M. J., Brecheisen, D. M. and Hynek, B. M. (2001). Can computer animations affect college biology students' conceptions about diffusion and osmosis? The American Biology Teacher, 63(2), 104-109.

Stains, M. and Sevian, H. (2015). Uncovering implicit assumptions: a large-scale study on students' mental models of diffusion. Research in Science Education, 45(6), 807-840.

Tomažič, I. and Vidic, T. (2012). Future science teachers' understandings of diffusion and osmosis concepts. Journal of Biological Education, 46, 66-71.

Plasmolyse van rode ui

Omschrijving misconcept

Leerlingen denken dat bij geplasmolyseerde cellen van de rode ui het vacuolemembraan de celmembraan is.

 

Achtergrond misconcept:

Bij de cellen van de rokken van de rode ui bevindt zich een rode kleurstof in het vacuolevocht. Buiten de vacuolemembraan, maar binnen het celmembraan, bevindt zich een kleurloos cytoplasma met daarin vele – met een schoolmicroscoop niet zichtbare – celorganellen. Een celmembraan is bij de vergroting mogelijkheden van een microscoop zoals ze op de scholen aanwezig zijn, meestal niet zichtbaar. Bij plasmolyse gaat er water uit de inhouden van de membranen naar de omgeving. Allereerst uit het cytoplasma naar de externe omgeving van de cel, maar even daarna ook uit de vacuole naar het cytoplasma. De celorganellen verliezen ook water. De vacuole krijgt daardoor een kleinere omvang en inhoud. De rode kleurstof blijft echter binnen de vacuole en is in minder water opgelost. Het beeld wordt dieper rood. Het cytoplasma wordt ook geconcentreerd, maar dit is van zichzelf vrijwel kleurloos.

Afbeelding 1: de bovenste pijl wijst naar het vacuolemembraan en de onderste pijl wijst naar het celmembraan.


De meeste leerlingen hebben te weinig ervaring met microscopie om de verschillen tussen vacuolemembraan en celmembraan te zien. Bovendien hebben de leerlingen in de les geleerd dat de celmembraan van de celwand heeft losgelaten. Hiervan staat een mooie tekening in hun lesboek. Zo’n tekening maken ze dus ook van hun preparaat. De membraan dat ze zien rond de donker gekleurde vacuole noemen ze de celmembraan in plaats van het vacuolemembraan, de echte celmembraan valt hen niet op.

 

Voorbeeldaanpak in de les:

Gebruik behalve cellen van de rode ui ook eens cellen van waterpest in verschillende concentraties oplossing. In de geplasmolyseerde cellen van waterpest is het celmembraan niet zichtbaar, maar toch kunnen leerlingen het celmembraan aangeven in hun tekening, omdat de grens van het cytoplasma duidelijk zichtbaar is door de chloroplasten die er tegenaan liggen. Ook de vacuolemembraan kan worden aangegeven, omdat duidelijk te zien is dat alle chloroplasten rond een onzichtbare ruimte (de vacuole) liggen. Dit is goed te zien in deze video.

Geef bij een afbeelding van geplasmolyseerde cellen klassikaal uitleg wat er aan de hand is en hoe leerlingen de verschillende membranen kunnen herkennen. Laat leerlingen vervolgens de cellen tekenen, onderdelen benoemen en controleer of ze het goed begrepen hebben.


Uit deze handleiding is practicum 40 geschikt: Turgor en plasmolyse met ballon in net.

Plasmolyse van aardappelcellen

Omschrijving misconcept

Leerlingen denken dat er al sprake is van plasmolyse als aardappelstaafjes in lengte afnemen nadat ze in een NaCl-oplossing zijn gelegd.

 

Achtergrond misconcept

Wanneer een plantaardige cel in een zoutoplossing wordt gelegd met een osmotische waarde die hoger is dan de osmotische waarde in de cel, stroomt water door de osmose de cel uit. Hierdoor krimpt de celinhoud en drukt deze minder tegen de celwand. De turgor die tegen de celwand drukt neemt af, waardoor de tegenkracht, de wanddruk, ook afneemt. Door de uitstroom van water wordt de concentratie moleculen en ionen binnen de cel hoger en daarmee de osmotische waarde binnen de cel ook. Dit gaat net zo lang door tot de osmotische waarde binnen de cel net zo hoog is geworden als de osmotische waarde buiten de cel. De celwand krimpt net zolang totdat deze niet meer verder kan krimpen. Als dit punt bereikt wordt, is er sprake van grensplasmolyse. De wanddruk valt dan weg. Als er nog meer water de cel uitstroomt, krimpt de celwand niet meer mee met de celinhoud en laat de celmembraan los van de celwand. Dit wordt plasmolyse genoemd.

In biologie-lesmethoden wordt geen aandacht besteed aan de veerkracht van (niet-verhoute) celwanden, waardoor leerlingen deze ten onrechte als hard en stug beschouwen. Daarnaast wordt ‘turgor’ vaak los behandeld van ‘wanddruk’, terwijl deze onlosmakelijk verbonden zijn. Dit belemmert hun begrip van druk en de rol van de celwand.
Hierdoor realiseren leerlingen zich niet dat een turgescente cel een uitgerekte celwand heeft en dat deze krimpt bij afname van turgor, nog vóór plasmolyse optreedt. Dit misverstand wordt versterkt door onjuiste illustraties in lesmethoden waarin turgescente en geplasmoliseerde cellen vaak even groot worden afgebeeld, terwijl de turgescente cel groter zou moeten zijn.

Afbeelding 2: voorbeeld van een juiste weergave van celgrootte van biologiepagina
Afbeelding 1: Voorbeeld van onjuiste weergave van de celgrootte op wikipedia

 

 

 

 

 

 

 

 

Voorbeeldaanpak in de les

Bij de bespreking van het experiment met aardappelstaafjes kun je de denkfouten zichtbaar maken en bespreken hoe het wél zit. Laat alle leerlingen op hun grafiek aangeven waar sprake is van turgor en vervolgens, in een andere kleur, waar sprake is van plasmolyse. Door rond te lopen krijg je snel een beeld van de antwoorden bij jouw leerlingen en kun je aansluitend passende uitleg geven. Tijdens het gehele dalende deel van de grafiek vindt in de cellen (afnemende) turgor plaats. Pas wanneer de cellen stoppen met krimpen, en de grafiek horizontaal gaat lopen, is er sprake van plasmolyse. Afhankelijk van het niveau van de klas kun je hierbij het begrip grensplasmolyse introduceren.

Celdeling

Groei

Omschrijving misconcept

Leerlingen denken dat organismen groeien doordat hun individuele cellen groter worden.

 

Achtergrond misconcept

Leerlingen baseren hun begrip van groei vaak op hun eigen ervaringen: als ze groter worden, denken ze dat alles in hun lichaam simpelweg “meegroeit” zonder begrip van hoe dat op celniveau gebeurt. In het dagelijks leven zien leerlingen dat opgeblazen ballonnen groter zijn geworden en dat deeg tijdens het rijzen in volume toeneemt. Wellicht denken leerlingen dat grotere cellen de oorzaak van groei zijn,

Op macroscopisch niveau zien leerlingen geen individuele cellen, dus ze denken niet aan celdeling.
In lesboeken wordt groei simpelweg omschreven als een toename van biomassa of grootte, zonder de koppeling met celdeling te maken. Afbeeldingen van celgroei laten soms een cel zien die groter wordt, voordat hij zich deelt, wat het idee versterkt dat celgroei een belangrijke factor is.

 

Voorbeeld aanpak in de les

Met deze concept cartoon of het werkblad met stellingen kun je het misconcept goed zichtbaar maken en bespreken

 

Bronnen en verder lezen

Fairbanks, J. L. (2011). Misconceptions in middle school life science and strategies teachers can use to change them.

 

Mitose

Omschrijving misconcept

Leerlingen denken dat:

  • mitose en celdeling hetzelfde zijn.
  • tijdens de celdeling chromosomen over twee dochtercellen verdeeld worden.
  • de verschillende fasen van de mitose sprongsgewijs verlopen.
  • de chromosomen tijdens de mitose gedupliceerd worden.

 

Achtergrond misconcept

De mitose is onderdeel van de celcyclus. Tijdens de mitose vindt in verschillende stappen (profase, metafase, anafase en telofase) de kerndeling plaats. Na de mitose vindt de eigenlijke celdeling (cytokinese) plaats. De mitose en de cytokinese worden samen de mitotische fase genoemd. In een aantal biologiemethodes worden de concepten mitose en celdeling als synoniem gebruikt.
Leerlingen denken dat het erfelijke materiaal verdeeld wordt en realiseren zich niet dat de chromosomen voor de mitose al gerepliceerd zijn en uit twee chromatiden bestaan. Niet de chromosomen maar de chromatiden worden verdeeld. Zo ontstaan twee dochtercellen met elk hetzelfde genetische materiaal. Uit een diploïde moedercel ontstaan twee diploïde dochtercellen.
Omdat de fasen van de mitose in aparte afbeeldingen worden weergegeven, wekt dit de suggestie van een statisch i.p.v. een dynamisch proces.
Onderdelen van de interfase (bijv. de S-fase waarin chromosomen gedupliceerd worden) worden door leerlingen als onderdeel van de mitose gezien. Verder ontstaan er misconcepten omdat leerlingen kenmerken van de mitose en meiose verwarren.

 

Voorbeeldaanpak voor in de les

Uit deze handleiding met uitbeeldt practica is practicum 17 geschikt: mitose met touwtjes.

Laat leerlingen in eigen woorden de mitose uitleggen en daarbij de woorden mitose, cytokinese, interfase, celdeling en kerndeling gebruiken.
 

De werkbladen van de University of York Science Education Group bieden handvatten om deze misconcepties doelgericht zichtbaar te maken en te adresseren.

Werkbladen voor het TTO


Bronnen en verder lezen

Chattopadhyay, A. (2012). Understanding of mitosis and meiosis in higher secondary students of Northeast India and the implications for genetics education. Education, 2(3), 41–47.
Dikmenli, M. (2010). Misconceptions of cell division held by student teachers in biology: A drawing analysis. Scientific Research and Essay, 5(2), 235-247.
Lewis, J. and Wood-Robinson, C. (2000). Genes, chromosomes, cell division and inheritance - do students see any relationship? International Journal of Science Education, 22, 177-195.
Lukša, Ţ., Radanović, I., Garašić, D., & Sertić Perić, M. (2016). Misconceptions of primary and high school students related to the biological concept of human reproduction, cell life cycle and molecular basis of heredity. Journal of Turkish Science Education, 13(3), 143–160.
Newman, D. L., Catavero, C. M., & Wright, L. K. (2012). Students fail to transfer knowledge of chromosome structure to topics pertaining to cell division. CBE—Life Sciences Education, 11(4), 425–436.
Özbudak, Z., & Özkan, M. (2014). An analysis of teacher’s views on the unit regarding cell division and heredity. Procedia – Social and Behavioral Sciences, 152, 714–719
Özcan, T., Yıldırım, O., & Özgür, S. (2012). Determining of the university freshmen students’ misconceptions and alternative conceptions about mitosis and meiosis. Procedia – Social and Behavioral Sciences, 46, 3677–3680.
Riemeier, T. and Gropengießer, H. (2008). On the roots of difficulties in learning about cell division: process-based analysis of students' conceptual development in teaching experiments. International Journal of Science Education, 30(7), 923-939.
Williams, M., DeBarger, A. H., Montgomery, B. L., Zhou, X., & Tate, E. (2012). Exploring middle school students’ conceptions of the relationship between genetic inheritance and cell division. Science Education, 96(1), 78–103.

Meiose

Omschrijving misconcept

Leerlingen denken dat

  • tijdens de meiose twee rondes mitotische celdelingen met daartussen DNA replicatie plaatsvindt.
  • tijdens celdeling de cel in twee helften wordt verdeeld, waardoor het aantal chromosomen vermindert.
  • de verschillende fasen van de meiose sprongsgewijs verlopen.

 

Achtergrond misconcept

Omdat de mitose en meiose vaak in dezelfde periode behandeld worden in de biologielessen kan de verwarring ontstaan. De verschillende functies van de twee typen delingen worden vaak wel genoemd, maar onvoldoende gekoppeld aan de plaats en tijd in het organisme waar de deling plaatsvindt.

De gameten die met meiose ontstaan worden bevrucht of ze sterven. Voor de start van de meiose wordt het DNA in de cel gerepliceerd. De meiose bestaat uit twee verschillende delingen. De meiose I wordt de reductiedeling genoemd. Het aantal chromosomen halveert en van elk chromosomenpaar komt één chromosoom in de dochtercel terecht. Uit een diploïde cel ontstaan twee haploïde cellen waarin elk chromosoom bestaat uit twee chromatiden. Vervolgens vindt de meiose II plaats, waarbij de chromatiden uit elkaar getrokken worden en er vier haploïde gameten ontstaan. Afhankelijk van het type organisme en geslacht ondergaan deze gameten functionele differentiaties tot eicel, poollichamen of zaadcellen.
Omdat de verschillende fasen van de meiose in steeds dezelfde afbeeldingen worden weergegeven, en nooit de tussenliggende afbeeldingen, wekt dit de suggestie van sprongsgewijs proces ipv van een doorlopend proces.

 

Voorbeeldaanpak voor in de les

Vraag leerlingen: Waar en waarom vindt in jouw lichaam mitose / meiose plaats?
 

Dit werkblad helpt leerlingen de verschillen en overeenkomsten tussen de mitose en meiose scherp te krijgen. De eerste versie geeft veel ondersteuning (antwoorden uitkiezen) en de tweede versie minder ondersteuning (lege tabel invullen). 

 

Uit deze handleiding met uitbeeldende practica is practicum 17 geschikt: Mitose en meiose met touwtjes.

 

Bronnen en verder lezen

Chattopadhyay, A. (2012). Understanding of mitosis and meiosis in higher secondary students of Northeast India and the implications for genetics education. Education, 2(3), 41–47.

Kindfield, A. C. H. (1993). Assessing understanding of biological processes: Elucidating students’ models of meiosis. In Proceedings of the Third International Seminar on Misconceptions and Educational Strategies in Science and Mathematics. Cornell University, Ithaca, NY.

Özcan, T., Yıldırım, O., & Özgür, S. (2012). Determining of the university freshmen students’ misconceptions and alternative conceptions about mitosis and meiosis. Procedia – Social and Behavioral Sciences, 46, 3677–3680.

Quinn, F., Pegg, J., & Panizzon, D. (2009). First‐year Biology Students’ Understandings of Meiosis: An investigation using a structural theoretical framework. International Journal of Science Education, 31(10), 1279–1305. 

Sousa, L. E., et al. (2023). The use of a meiosis concept inventory to identify alternative conceptions among Biological Science first-year students and prospective teachers. Ciência & Educação (Bauru), 29.

 

 

Kanker

Omschrijving misconcept

Leerlingen denken dat kanker alle vormen van zowel goedaardige als kwaadaardige tumoren zijn.

 

Achtergrond misconcept

Een goedaardige tumor is geen kanker, een kwaadaardige tumor is dit wel. Kanker begint altijd met een aantal veranderingen in één cel. Het gaat om veranderingen in genen die deling, groei en ontwikkeling van cellen regelen. Zo’n veranderde cel heet getransformeerd. Als deze cel niet opgeruimd wordt door het afweersysteem volgt een celdeling. Door de verandering in de desbetreffende genen is de celdeling verstoord en ontstaat ophoping van cellen: een gezwel of tumor. Blijft de tumor beperkt tot de plaats van ontstaan, dan spreken we over een goedaardige of benigne tumor.
Een kwaadaardige tumor of maligne tumor kan in omliggende weefsels en organen groeien. Ook kunnen de kankercellen losraken van de tumor en via het bloed en/of de lymfe ergens anders in het lichaam terechtkomen. Ze kunnen zich daar hechten en uitgroeien tot nieuwe tumoren. Dit zijn uitzaaiingen (metastasen).

De verschillen tussen een goedaardige en een kwaadaardige tumor zijn:

  • Kwaadaardige tumoren kunnen metastaseren (verspreiden en evt uitzaaien)
  • Kwaadaardige tumoren dringen het omringende weefsel binnen, met uitsteeksels, ze vormen geen mooi ingekapseld geheel.

 

Goedaardige tumor kanker.nl
Een goedaardige tumor bevat geen kankercellen en groeit niet in het omliggend weefsel.
kwaadaardige tumor kanker.nl
Bij een kwaadaardige tumor dringen de kankercellen het omliggend weefsel binnen en kunnen ze uitzaaien naar andere delen.

 

 

Voorbeeldaanpak voor in de les

Laat leerlingen tumoren onderzoeken: Geef leerlingen de lijst met tumoren die voor kunnen komen. Zie bijlage hieronder. Eventueel kan je ze al kenmerken meegeven waaraan ze kunnen onderscheiden of dit goedaardige of kwaadaardige tumoren zijn. Voor differentiatie kan je ze ook zelf onderzoek laten doen naar de kenmerken.

 

Bronnen en verder lezen:

Carlsson, M. E., & Strang, P. M. (1997). Facts, misconceptions, and myths about cancer. Gynecologic oncology, 65(1), 46-53.

https://www.kanker.nl/algemene-onderwerpen/wat-is-kanker/algemeen/goedaardige-en-kwaadaardige-tumoren 

Ecologie

Evolutie

Fotosynthese en assimilatie

Gedrag

Erfelijkheid

Hormonen en homeostase

Milieu en duurzaamheid

Ordening en biodiversiteit

Onderzoeksvaardigheden

Planten

Stofwisseling en dissimilatie

Uitscheiding

Vertering

Voortplanting

Zenuwstelsel en zintuigen

  • Het arrangement Kennisbank misconcepten in de biologie is gemaakt met Wikiwijs van Kennisnet. Wikiwijs is hét onderwijsplatform waar je leermiddelen zoekt, maakt en deelt.

    Auteur
    Kennisbank biologie
    Laatst gewijzigd
    01-12-2025 10:13:48
    Licentie

    Dit lesmateriaal is gepubliceerd onder de Creative Commons Naamsvermelding 4.0 Internationale licentie. Dit houdt in dat je onder de voorwaarde van naamsvermelding vrij bent om:

    • het werk te delen - te kopiëren, te verspreiden en door te geven via elk medium of bestandsformaat
    • het werk te bewerken - te remixen, te veranderen en afgeleide werken te maken
    • voor alle doeleinden, inclusief commerciële doeleinden.

    Meer informatie over de CC Naamsvermelding 4.0 Internationale licentie.

    Aanvullende informatie over dit lesmateriaal

    Van dit lesmateriaal is de volgende aanvullende informatie beschikbaar:

    Toelichting
    Hierin beschrijven we misconcepten van leerlingen, zoals biologiedocenten ze ervaren. Ze zijn gerangschikt in thema's en beschreven in een format, waarin het volgende is opgenomen: omschrijving, benodigde kennisachtergrond, oorzaken en voorbeeldoplossingen. De themaindeling hanteren we ook voor het vakinhoudelijk deel, waarvan we nu alleen hoofdstukleads laten zien als korte omschrijvingen van thema's.
    Leerniveau
    VMBO gemengde leerweg, 2; VMBO kaderberoepsgerichte leerweg, 1; VWO 2; VMBO kaderberoepsgerichte leerweg, 2; VMBO basisberoepsgerichte leerweg, 4; VMBO gemengde leerweg, 3; VMBO basisberoepsgerichte leerweg, 1; VMBO theoretische leerweg, 1; HAVO 4; HAVO 1; VMBO theoretische leerweg, 4; VWO 6; VMBO gemengde leerweg, 1; VMBO theoretische leerweg, 2; VMBO basisberoepsgerichte leerweg, 2; VWO 1; HAVO 3; VWO 3; HAVO 5; VWO 4; VMBO theoretische leerweg, 3; VMBO basisberoepsgerichte leerweg, 3; VMBO kaderberoepsgerichte leerweg, 4; HAVO 2; VMBO gemengde leerweg, 4; VWO 5; VMBO kaderberoepsgerichte leerweg, 3;
    Leerinhoud en doelen
    Biologie;
    Eindgebruiker
    leraar
    Moeilijkheidsgraad
    gemiddeld

    Gebruikte Wikiwijs Arrangementen

    Kennisbank biologie. (2025).

    Aders en Slagaders

    https://maken.wikiwijs.nl/217097/Aders_en_Slagaders

    Kennisbank biologie. (2025).

    Beeld van een cel

    https://maken.wikiwijs.nl/219313/Beeld_van_een_cel

    Kennisbank biologie. (2025).

    Celwand

    https://maken.wikiwijs.nl/219360/Celwand

    Kennisbank biologie. (2025).

    Diffusie en beweging van deeltjes

    https://maken.wikiwijs.nl/219311/Diffusie_en_beweging_van_deeltjes

    Kennisbank biologie. (2025).

    Diffusie in de longen

    https://maken.wikiwijs.nl/212206/Diffusie_in_de_longen

    Kennisbank biologie. (2025).

    Groei

    https://maken.wikiwijs.nl/220310/Groei

    Kennisbank biologie. (2025).

    Inademing

    https://maken.wikiwijs.nl/208718/Inademing

    Kennisbank biologie. (2025).

    Kanker

    https://maken.wikiwijs.nl/220307/Kanker

    Kennisbank biologie. (2025).

    Lucht en zuurstof

    https://maken.wikiwijs.nl/209747/Lucht_en_zuurstof

    Kennisbank biologie. (2025).

    Meiose

    https://maken.wikiwijs.nl/220305/Meiose

    Kennisbank biologie. (2025).

    Mitose

    https://maken.wikiwijs.nl/220304/Mitose

    Kennisbank biologie. (2025).

    Osmose

    https://maken.wikiwijs.nl/219305/Osmose

    Kennisbank biologie. (2025).

    Plasmolyse van aardappelcellen

    https://maken.wikiwijs.nl/219392/Plasmolyse_van_aardappelcellen

    Kennisbank biologie. (2025).

    Plasmolyse van een rode ui

    https://maken.wikiwijs.nl/219391/Plasmolyse_van_een_rode_ui

    Kennisbank biologie. (2025).

    Spierweefsel

    https://maken.wikiwijs.nl/212143/Spierweefsel

    Kennisbank biologie. (2025).

    Transport over celmembraan

    https://maken.wikiwijs.nl/219304/Transport_over_celmembraan

    Kennisbank biologie. (2025).

    Uitwisseling bloed en cellen

    https://maken.wikiwijs.nl/217099/Uitwisseling_bloed_en_cellen

    Kennisbank biologie. (2025).

    Vitale longcapaciteit

    https://maken.wikiwijs.nl/208716/Vitale_longcapaciteit

    Kennisbank biologie. (2025).

    Volume haarvaten

    https://maken.wikiwijs.nl/216506/Volume_haarvaten

    Kennisbank biologie. (2025).

    Zuurstof voor longen

    https://maken.wikiwijs.nl/209749/Zuurstof_voor_longen

    Kennisbank biologie. (2025).

    Zuurstofvoorziening hartspier

    https://maken.wikiwijs.nl/216502/Zuurstofvoorziening_hartspier

  • Downloaden

    Het volledige arrangement is in de onderstaande formaten te downloaden.

    Metadata

    LTI

    Leeromgevingen die gebruik maken van LTI kunnen Wikiwijs arrangementen en toetsen afspelen en resultaten terugkoppelen. Hiervoor moet de leeromgeving wel bij Wikiwijs aangemeld zijn. Wil je gebruik maken van de LTI koppeling? Meld je aan via info@wikiwijs.nl met het verzoek om een LTI koppeling aan te gaan.

    Maak je al gebruik van LTI? Gebruik dan de onderstaande Launch URL’s.

    Arrangement

    IMSCC package

    Wil je de Launch URL’s niet los kopiëren, maar in één keer downloaden? Download dan de IMSCC package.

    Voor developers

    Wikiwijs lesmateriaal kan worden gebruikt in een externe leeromgeving. Er kunnen koppelingen worden gemaakt en het lesmateriaal kan op verschillende manieren worden geëxporteerd. Meer informatie hierover kun je vinden op onze Developers Wiki.

  • Wikiwijs is een dienst van