Luento Itä-Suomen yliopiston Oppimista, opetusta ja didaktiikkaa -kurssilla 14.2.2018.

1. Mitä geeni tarkoittaa?
Kompastuskiviä biologian sisällä ja oppiaineiden välillä
Tuomas Aivelo, UEF, 14.2.2018
Tuomas.aivelo@helsinki.fi, twitter: @aivelo
Slidet:

2. Sisältö
• Geenin merkitys
• Geeni OPS:issa ja geenien opettaminen
• Tutkimuksellinen oppiminen ja geenit
• Geenit ja yhteiskunnallinen relevanssi

3. Aloitetaan ryhmätyöllä
• Muodostakaa noin neljän hengen ryhmiä ja
määritelkää geeni

4. Geenin lyhyt historia
• Ennen Mendeliä: keskiarvo vanhemmista
• Mendel: perintöyksiköt
• Wilhem Johannsen: ilmiasu (fenotyyppi), geenit (genotyyppi)
• Saksalainen koulukunta: Boveri, Goldschmidt,
• Englantilais-amerikkalinen koulukunta: Bateson, Saunders, Fisher,
Haldane / T.H. Morgan, Muller, Dobzhansky
• Evoluutiobiologian moderni synteesi
• DNA:n löytyminen

5. Käsitteiden monet merkitykset (multiple
representations)
• Geeni voi olla:
• Materiaalinen asia
• Sijaitsee kromosomissa, koostuu DNA:sta, siitä luetaan proteiinit…
• Periytymisen väline
• Periytyy vanhemmilta lapsille, elämän jatkuvuus, evoluution kulku…
• Informaatioyksikkö
• Sisältää ohjeet proteiinien rakennukseen, ohjaa solun toimintaa, ohjaa yksilön
kehitystä,…

6. Geeni on eri asia eri tieteenaloilla
Rooli Rakenne Toiminta Tieteenala
Piirre Alleeli Ilmentyy ominaisuutena,
tietty paikka (lokus)
Mendelistinen genetiikka
Informaatiorakenne Ohje Ilmennetään ja säädellään Molekyyligenetiikka
Toimija Muokkautumiskykyinen
DNA-pätkä
Jatkuvassa
vuorovaikutuksessa
Genomiikka
Säätelijä Muokkaava DNA Muodostaa, ohjaa ja
määrittää
Kehitysbiologia
Merkki Alleeli esiintyy osuuksina
eikä liity yksilöihin
DNA-sekvenssinä
merkitsee muutosta
populaatiogenetiikka
Floidin 2009

7. Käsitteiden monet merkitykset
(MER, multiple external representations, (Ainsworth 1999))
• Analogiat, metaforat, visualisaatio, diskurssit, mallit yms.
• MER mahdollistaa asian tarkastelemisen eri näkökulmista
• Riskit ovat kuitenkin selkeät
• Tajuavatko itse opettajat tai oppilaat mallien olemassaolon?
(Ei)

8. Uusi ryhmätyökierros
• Jos oppilas kysyy teiltä mikä geeni on, miten vastaatte?

9. Geeni suomalaisessa koulussa
• Geeneistä puhutaan lähinnä biologiassa, mutta myös esim.
terveystiedossa, psykologiassa, filosofiassa
• Suomalaisessa opetuksessa geeni näyttäytyy hyvin samanlaisena kuin
muissakin maissa

10. Opetussuunnitelman perusteet - peruskoulu

11. Lukio

12. Seuraava ryhmätyö
• Miten opettaisit genetiikkaa
• Millä lähdetään liikkeelle?
• Miten motivoit opiskelijat genetiikan oppimiseen?
• Mikä on keskeistä?

14. Mitä mendelistinen genetiikka on (ja mitä se
ei ole)
• Mendel ei tehnyt eroa genotyypin ja fenotyypin välillä
• Keskittyi puhtaisiin linjoihin ja ominaisuuksiin, joihin
vaikutti vain yksi geeni
• Keskeistä?

15. Oppikirjat
• Mendel -> monohybridiristeytys -> dihybridiristeytys -> polygeenit
• Mikä jää pois:
• Perinnöllisyyden ja molekyylitason tapahtumien välinen suhde
• Genotyypin ja fenotyypin välinen suhde
• Ympäristön merkitys
• Ihminen?
Aivelo 2013, Aivelo ja Uitto 2014

16. Esimerkki ongelmasta
• Kirjoissa usein sanotaan että
ilmiasu = perimä + ympäristö
Oikeasti:
perimä ympäristö
ilmiasu
kehitys
Aivelo ja Uitto 2015

17. Tutkiva oppiminen ja geenit?
• Oma mielipiteeni:
Suomalaisessa genetiikan opetuksessa on monta ongelmaa, joita on
muun muassa geenin eri merkitysten (geenimallien) sotkeutuminen ja
relevanssin puute sekä nykytieteen että opiskelijoiden oman elämän
näkökulmasta.
Yksi tapa tappaa kolme kärpästä yhdellä iskulla voisi olla tutkiva
oppiminen.

18. Tutkiva oppiminen
• Oppimiseen liittyvä lähestymistapa
• Korostaa menetelmätietoa
• 5E-malli:
• Engage (motivointi)
• Explore (tutkiminen)
• Explain (selittäminen)
• Elaborate (soveltaminen)
• Evaluate (arviointi)
http://blogs.helsinki.fi/biologianainedidaktiikka/biologian-oppimisesta/tutkimuksellinen-oppiminen-inquiry-based-learning/
Uitto, 2012

19. Jälleen ryhmätyö
• Miten tutkivalla oppimisella voi opettaa genetiikkaa?

20. Genetiikan opetuksen yhteiskunnallinen
relevanssi (socioscientific issues)
• SSI: ”based on scientific concepts or problems, controversial in
nature, discussed in public outlets and frequently subject to political
and social influences” (Sadler ja Zeidler, 2005)
• Parantavat opiskelijoiden motivaatiota ja kiinnostusta (Sadler 2009)
• Parantavat kriittisen ajattelun taitoja ja argumentaatiokykyä (Zeidler
ym. 2011)
• Opettajat kuitenkin harvoin ottavat esiin

21. Kansallinen genomistrategia ja genomilaki
• Suomeen valmistui kansallinen genomistrategia vuonna 2015
• Toimenpide 16: ”Kehitetään yläasteen ja toisen asteen oppisisältöjä niin, että
opiskelijat saavat valmiudet hyödyntää genomitietoa oman terveytensä
edistämisessä.”
• Tällä hetkellä valmisteilla genomilaki, joka perustaa kansallisen
genomikeskuksen
• Kumpikin hyvin lääketieteellisvetoinen hanke

22. Herkkien aiheiden käsittely (tai välttely!)
• Opettajilla suuria eroja miten uskaliaasti tarttuvat herkkiin aiheisiin
• Käsitys siitä, mikä on herkkää, mistä uskaltaa puhua myös vaihtelee
• SSI:n välttely voi johtua esimerkiksi aineopettajien identifikaatiosta
(Tidemand & Nielsen 2017)

23. Miten opettajat ymmärtävät genetiikan?
• Haastatteluissa suomalaisopettajilla esiintyi kolmea eri
lähestymistapaa genetiikan opetukseen
Approach Structural Hereditary Developmental
Most important content Gene structure and
function
Continuity of DNA Development of traits
Human Mendelian
disorders
Avoided Used as examples Used as examples
Complex human traits Avoided If students ask Used as examples
Assumed student
interest
Monohybrid, dihybrid
crosses
Gene tests, medical
genetics
Epigenetics, complex
human traits
Teacher experience >20 years Wide range < 12 years

24. Loppuryhmätyö
• Minkälaisen useita oppiaineita yhdistävän kokonaisuuden geenien
ympärille saa rakennettua?
• Miten geenit ovat relevantteja opiskelijoille?
• Miten eri näkökulmat geeneihin jakautuvat eri tieteenaloille?
• Mikä on keskeistä tietää?
• Mitä mahdollisia virhekäsityksiä opiskelijoilta voi nousta?
• Mitä eettisiä ongelmia geeniopetuksessa voi tulla vastaan?

25. Bonus: Rasismi ja genetiikka
• Yhdysvaltalaiset rasistipiirit (white nationalists) tekevät geenitestejä
selvittääkseen, että he ovat taustaltaan ”puhtaita eurooppalaisia”
• Geenitestit tuottavat usein yllätyksen, kun historiasta paljastuu ei-
eurooppalaista taustaa
• Ei-odotettu testitulos johtaa tutkimusmenetelmien kritiikkiin – joka
sattuu vastaamaan ammattitutkijoiden yleisimpiä kritiikkejä
• Panofsky & Donovan nimesivät nämä ”geneettisen tiedon
askartelijoiksi”.
• Osoittaa, että rasistitkin arvostavat tieteellistä tietoa ja näkevät vaivaa
oman maailmankuvansa ja tieteen yhteensovittamiseksi

26. Lähteistöä
• Ainsworth 1999: The functions of multiple representations doi.org/10.1016/S0360-1315(99)00029-9
• Aivelo 2013: Genetiikan opetus suomalaisessa lukiossa; oppikirjat ja lukiolaisten käsitykset geenien toiminnasta.
https://helda.helsinki.fi/handle/10138/229416
• Aivelo & Uitto 2014 Geenimallit lukion oppikirjoissa ja lukiolaisten käsityksiä geenien toiminnasta Natura 2/2014.
• Aivelo & Uitto 2015. Genetic determinism in the Finnish upper secondary school biology textbooks https://doi.org/10.5617/nordina.2042
• Dawson & Venville 2010: Teaching strategies for developing students’ argumentation skills about socioscientific issues in high school genetics
https://doi.org/10.1007/s11165-008-9104-y
• Flodin 2009: The necessity of making visible concepts with multiple meanings in science education: the use of the gene concept in a biology
textbook. https://doi.org/10.1007/s11191-007-9127-1
• Kansallinen genomistrategia: http://stm.fi/julkaisu?pubid=URN:ISBN:978-952-00-3586-0
• Panofsky & Donovan 2017: When genetics challenges a racist’s identity: genetic ancestry testing among white nationalists.
https://doi.org/10.17605/OSF.IO/7F9BC
• Sadler 2009: Situated learning in science education: socioscientific issues as contexts for practice
https://doi.org/10.1080/03057260802681839
• Sadler & Zeidler 2004: Patterns of informal reasoning in the context of socioscientific decision making
https://doi.org/10.1002/tea.20042/abstract
• Tidemand & Nielsen 2017: The role of socioscientific issues in biology teaching: from the perspective of teachers
https://doi.org/10.1080/09500693.2016.1264644
• Uitto 2012: Biologia oppiaineena – nykyiset ja tulevaisuuden haasteet
http://www.oph.fi/download/145816_Luonnontieteiden_opetuksen_kehittamishaasteita_2012.pdf
• Zeidler ym. 2011: Enacting a socioscientific issues classroom: transformative transformations https://doi.org/10.1007/978-94-007-1159-4_16