STEM-project: DNA-mutaties wiskundig berekend

In het STEM-project ‘DNA-mutaties wiskundig berekend’ wordt er vakoverschrijdend een link gelegd tussen biologie, wiskunde en informatica. Leerlingen krijgen hierbij een eerste introductie tot het gebruik van Python. Niet evident om als leerkracht hiermee aan de slag te gaan! Samen loodsen de lesgevers jou doorheen dit project dat werd ontwikkeld door educatieve masterstudenten en gefinaliseerd door educatief medewerkers van de UHasselt.

Programma

Om de drempels te verlagen lichten de lesgevers de verschillende onderdelen van het project toe. Ze trachten de biologiekennis van de leerkrachten wiskunde bij te spijkeren en leerkrachten biologie in te wijden in de wiskunde nodig om de DNA-mutaties te berekenen. Concreet bereken je baseverdelingen van een DNA-sequentie na generaties eerst op papier aan de hand van matrices en kansrekening. Daarna gaan we samen aan de slag met Python en tonen de lesgevers hoe dit wordt ingezet. Hierbij helpen ze je om de juiste software te installeren op je laptop en laten ze je zelf een stuk programmeren. Vervolgens bekijken we hoe een fylogenetische stamboom wordt opgesteld. Daarna gebruik je opnieuw Python om een stamboom te laten tekenen van soorten die je zelf kiest.

Het lesmateriaal van dit project omvat een leerlingenbundel met het nodige oefenmateriaal om zelfstandig aan de slag te gaan. Voor de leerkrachten is een uitgebreide bundel voorzien met de oplossingen en tips om het project te doorlopen. Dit project vergt een minimum van 8 lesuren en is gericht op de derde graad. Het kan zowel in het vijfde als het zesde middelbaar uitgevoerd worden.

Doelstellingen

Na het volgen van de nascholing

• beschrijf je de bouw van een nucleotide en de vier basen van DNA;
• leg je uit wat (punt)mutaties zijn;
• gebruik je matrixmodellen om de baseverdeling van een DNA-sequentie te bepalen;
• bepaal je mutatiekansen met behulp van kruistabellen en de wet van Laplace;
• begeleid je leerlingen bij het installeren van Python en PyCharm Community Edition;
• gebruik je de Python-functies print, len en count;
• analyseer je een bestaand Python-script en leg je in eigen woorden uit wat de code doet;
• licht je toe wat een fylogenetische stamboom is en hoe deze wordt opgesteld.

Doelgroep

Leerkrachten wiskunde en biologie uit de derde graad secundair onderwijs. Het is nuttig dat je enige basiskennis hebt over de bouw van DNA, matrices en kansrekening (wet van Laplace). Dit wordt kort herhaald tijdens de nascholing.

Begeleiding

Thomas Peeters studeerde af als educatieve master wiskunde aan de Universiteit Antwerpen, met reeds een bachelor wiskunde op zak. Tijdens zijn laatste stage behandelde hij dit project met leerlingen uit een vijfde jaar. Graag deelt hij zijn ervaringen met enthousiaste STEM-leerkrachten zodat zij hier ook mee aan de slag kunnen!

Kristel Heerwegh finaliseerde als educatief medewerker aan UHasselt dit STEM-project, ontwikkeld door educatieve masterstudenten, zodat leerkrachten hiermee aan de slag kunnen. Samen met Thomas Peeters testte ze dit project uit met leerlingen van het vijfde jaar op de middelbare school waar ze naast chemie ook STEM-projectwerk geeft.

Praktisch

Syllabus inbegrepen

Mee te brengen door cursist

Opgeladen laptop