# Misconcept osmose

###

### Connie den Ouden en Jasmijn van der Waal

Omose het verplaatsen van vloeitstoffen op basis van diffussie over een semipermeabel membraan beweegt. In de vloeistof zijn opgeloste stoffen aanwezig, deze opgeloste stoffen kunnen zich niet verplaatsen over het membraan. Dit concept is een van de eerste nieuwe concepten die de leerlingen leren in de bovenbouw. Het is abstract en moeilijk zichtbaar te maken voor de leerlingen waardoor het lastig te begrijpen is. Het proces difussie is beter te begrijpen, denk maar aan thee in een glas of als ik voorin de klas een scheet raakt, ruiken de mensen achterin de klas dit? De leerlingen denken vaak letterlijk in hokjes, dit komt mede door de hokjes waarin osmose wordt uitgebeeld in de schoolboeken. Een van de misconcepten die ik in de klas ben tegen gekomen is:

Tijdens osmose verplaatsen stoffen zich over een semipermeabel membraan met het diffusie gradiënt mee.

Oftwel:

Stoffen verplaatsen zich totdat er een gelijke verdeling is bij osmose. Zowel de oplossing als het oplosmiddel.

In dit misconcept komt naar voren dat leerlingen zich niet bewust zijn dat de opgeloste stoffen niet over het semi permeable membraan kunnen bewegen.

Een visuele overzicht van de misconcept is te vinden bij bestanden, powerpoint misconcepten.

Figuur 1: Overzicht van de lessenserie om het misconcept aan te pakken.

Om dit misconcept aan te pakken hebben we 3 lessen ontwikkeld met daarin 3 uitbeeldpractica (Figuur 1). Dit doen we omdat practica, zien wat er gebeurt, sterk bijdraagt aan het leren van leerlingen en het bijstellen van oude opvattingen (Geraedts et al, 2021). We kiezen bewust voor 3 practica, verspreidt over 3 lessen omdat herhaling en spreiding in de tijd extra bijdraagt aan beklijving, het zogenoemde spacing effect.

Het spacing effect is een fenomeen dat gespreide oefening van de leerstof over de tijd leidt tot het beter onthouden dan het groeperen van de oefening in één oefensessie (Cepeda et al., 2008). Doordat de leerstof herhaalt wordt, kan het vergeetproces onderbroken worden waardoor op de lange termijn meer lesstof wordt onthouden. In de drie lessen wordt er steeds geoefend in een andere context. Hierdoor wordt het geheugenspoor van deze kennis vergroot, waardoor het ophalen van deze stof gemakkelijker wordt.

Aan het einde van elke les wordt een ronde aan feedback vragen gesteld:

1. Wat gebeurde er tijdens dit practicum?

2. Hoe komt dat?

3. Wat heeft dit te maken met osmose?

4. Welke stof heeft zich verplaatst?

Met deze vragen willen testen of de leerlingen het hebben begrepen. Door de herhaling van de vragen komen meerdere keren terug op het misconcept en door de herhaling hopen we dat uiteindelijk de nieuwe theorie het wint van het misconcept.

Figuur 2: Schematisch overzicht van de les.

Zoals in figuur 2 te zien is, maken de leerlingen in deze les voor het eerst kennis met het concept osmose. In deze les wordt theorie afgewisseld met osmo-gooien en daarna worden de feedback vragen gesteld. De leerdoelen zijn hier: 1.Je kunt de concentratie van een oplossing berekenen. 2. je kunt uitleggen wat difussie en osmose is. In de overzichtsfiguur (figuur 2) is daarnaast ook duidelijk wat er van de docent en de leerling verwacht wordt.

De opdracht osmo-gooien zelf is afgeleid van het voorbeeld van van Duin (2010).

De opdracht

Verdeel de klas in twee groepen, in het midden van het klaslokaal laat je een brede band leeg (ongeveer 2 m). Deze lege ruimte is het semi-permeabele membraan. Groep 1 krijgt een wit A4 papier en een (blauw) gekleurd A4 papier. Groep 2 krijgt twee gekleurde A4 papier. De witte, glucose moleculen, vouw je eenmaal dubbel. De blauwe papieren, water moleculen, verfrommel je tot een propje.
Vervolgens mogen de leerlingen gaan gooien, na twee minuten roep je de klas tot orde. Daarna ga je met de leerlingen kijken wat je aantreft. Als het goed is zijn de glucose niet het membraan gepasseerd. Daarnaast zijn de watermoleculen verplaatst naar de kant waar de glucosemoleculen zijn.

Vervolgens bespreek je met je lokaal wat er gebeurt is. Beschrijf dat alleen de watermoleculen het membraan kan passeren. Bedenk ook oplossingen hoe je het model beter kan maken.

In deze tweede les wordt eerst uitgelegd wat een hypertone, isotone en hypotone oplossing is. Daarnaast is het om aan de slag te gaan met het practicum waarbij een ei zonder eierschaal een model is om osmose zichtbaar te maken. Tijdens dit practicum zijn de leerling actief bezig met opdrachten op een invulblad die ze gedurende les maken. Tijdens het practicum is er ruimte voor de docent om naast het coachen de leerlingen te observeren. Hierdoor krijgt de docent inzicht of de leerlingen de theorie begrijpen en kan hij hier op inspelen tijdens de evaluatie.

Uitleg over de osmose eieren.

Ter voorbereiding van de les, worden eieren in azijn voor 2/3 dagen in azijn gelegd. Door de volgende scheikunde reactie wordt de eierschaal over afgebroken: CaCO3(s) + 2 CH3COOH = Ca(OOCCH3)2 + H2O + CO2
Wat overblijft is een ei met een membraan eromheen.

Bij het aanvang van het experiment worden alle eieren gewogen voordat ze een behandeling ondergaan. Hierna gaan de eieren of in een maatbeker met water, hypotone oplossing t.o.v het ei, of in een maatbeker met 20% suikeroplossing, hypertone oplossing t.o.v het ei, voor 30 minuten.

Vervolgens maken de leerlingen een voorspelling wat er met het gewicht gebeurt in deze oplossingen. Na deze tijd wegen de leerlingen de eieren opnieuw en vergelijken ze dit gewicht met het startgewicht. De eieren die in het water hebben gelegen zijn toegenomen in gewicht, door de opname van water door het ei. De eieren die in de suikeroplossing hebben gelegen zijn afgenomen in gewicht, doordat het water uit de eieren zijn gegaan door osmose. De leerlingen moeten vervolgens beredeneren wat er is gebeurt. Hierin worden de leerlingen ondersteunt doordat ze vragen beantwoorden vanuit het opdrachtblad. Dit experiment maakt de beweging van water door osmose zichtbaar voor de leerlingen. Daarnaast leren leerlingen wat het inhoudt wat een hypertone en isotone oplossing is.

Tijdens de derde en laatste les over osmose wordt de laatste theorie over plasmolyse uitgelegd. Dit komt terug in de leerdoelen. Daarnaast wordt in de laatste les osmose echt zichtbaar gemaakt met echte cellen.

Uitleg practicum.

Plasmolyse rode ui.

Bij plasmolyse wordt de inhoud van een plantaardige cel kleiner door waterverlies en laat het celmembraan los van de celwand. In dit practicum bekijk je plasmolyse bij cellen van een rode ui.

Materiaal

– een rode ui

– een microscoop

– prepareermateriaal

– kaliumnitraatoplossing (KNO3 ) van 10% in een flesje

– een druppelpipet

– gedestilleerd water

Methode.

– Maak een preparaat van het buitenste vliesje van een rode rok van de rode ui.

– Bekijk het preparaat bij een vergroting van 100×. Zoek cellen waarvan de vacuolen rood zijn gekleurd.

– Breng aan de rand van het dekglas een druppel KNO3 -oplossing aan. Bekijk het preparaat bij een vergroting van 100×, terwijl je met filtreerpapier de KNO3 -oplossing onder het dekglas door zuigt. Wacht tot de cellen plasmolyse vertonen. Zuig eventueel een tweede druppel KNO3 -oplossing onder het dekglas door.

– Teken drie aan elkaar grenzende, in plasmolyse verkerende cellen met de celwanden. – Zuig nu op dezelfde manier met filtreerpapier gedestilleerd water onder het dekglas door. Kijk wat er met de cellen gebeurt.

– Teken drie aan elkaar grenzende, in gedestilleerd water verkerende cellen met de celwanden.

Resultaat

– Drie aan elkaar grenzende, in plasmolyse verkerende cellen met de celwanden.

– Drie aan elkaar grenzende, in gedestilleerd water verkerende cellen met de celwanden

EINDE

Bronnenlijst:

Arteunis, B., Kalverda, O., Passier, R., Smits, G., Waas, B. & Westra, R. (2022).

Biologie voor jou Max vwo 4A (6de editie). Malmberg.

Biologielessen.nl. (z.d). biologielessen.nl. Geraadpleegd op 5 oktober 2022. https://biologielessen.nl/index.php/dna-2/582-diffusie-en-osmose

Cepeda, N. J., Vul, E., Rohrer, D., Wixted, J. T., & Pashler, H. (2008). Spacing effects in learning: A temporal ridgeline of optimal retention. Psychological science, 19(11), 1095-1102.

Geraedts, C. (2021) Uitbeelddidactiek in de biologieles. Geraadpleegd op 5 oktober 2022. https://www.nro.nl/sites/nro/files/media-files/Uitbeelddidactiek-in-de-biologieles-deel-B-Ontwerp-uitvoering-en-evaluatie-van-uitbeeldpractica.pdf

Van Duin, G (2010). Osmo-gooien. De praktijk.

Misconcept osmose