A11: Vorm-functie-denken
De kandidaat kan in contexten redeneringen hanteren waarbij van biologische objecten op verschillende organisatieniveaus vanuit een gegeven vorm naar een bijbehorende functie wordt gezocht en andersom.
Typering
'Het meest voorkomende perspectief in het biologieonderwijs is het bouw&werking-perspectief, Hoe kan dat nou?' (Janssen, 2006, p.133). De relatie tussen de bouw (vorm) van een (deel van een) cel, organisme of ecosysteem en de werking (het functioneren) ervan is inderdaad veel onderzocht. En daarmee is het ook een krachtig denkgereedschap om leerlingen aan te leren. Redeneren tussen vorm en functie kan aan elk van de zijden starten.
Voorbeelden van vragen die op de verschillende organisatieniveaus gesteld zouden kunnen worden als start voor een verhelderende redenering staan hieronder.
| Organisatieniveau | Vorm naar functie | Functie naar vorm |
|---|---|---|
| Moleculair | Waardoor leidt een verwisseling van een aminozuur soms wel en soms niet tot een verandering in eiwitfunctie? | Op welke manier kan een kanaal in een celmembraan selectief zijn voor bepaalde stoffen? |
| Cellulair/weefsel | Wat is de functie van het 'lek raken' van haarvaten bij een ontsteking? | Welke kenmerken moet een macrofaag hebben om zijn taak te kunnen doen? |
| Orgaan | Wat voor overlevingswaarde heeft bladverlies voor de plant? | Als zaden reservevoedsel voor het kiemplantje dragen, waarom hebben dan niet alle planten grote zaden? |
| Organisme intern | Waarom hebben wij eigenlijk een systeem dat transplantaten afstoot als dat in de natuur nooit voorkomt? | Ontwerp een organisme dat kan overleven in een klimaat met droge hete zomers en lange koude winters. |
| Organisme extern | Vogels maken per soort verschillende geluiden. Wat zou er misgaan als meerdere soorten dezelfde zang hadden? | Op welke wijze vinden mollen elkaar voor de voortplanting? |
De kernvragen hierbij zijn
'waarvoor dient ...?' (van vorm naar functie) en
'hoe wordt ervoor gezorgd dat…?' (van functie naar vorm).
Daarna volgt de vraag 'hoe leidt de vorm naar de functie?' (de werking). Als er naar een verklaring gezocht wordt, kan dat vanuit verschillende invalshoeken zoals de praktische 'ontwerpeisen' ('wat is überhaupt mogelijk?') of de evolutionaire geschiedenis waardoor bijvoorbeeld zaadleiders een rare bocht maken van de testis naar de penis.
Vorm-functie-redeneren betekent ook altijd tussen twee systeemniveaus redeneren; een onderdeel heeft een functie voor het grotere geheel ('welke functie heeft systeem x in het supersysteem y?').
Suggesties voor uitwerking
Bij ontwerpen staat de relatie tussen vorm en functie centraal. Een aanpak als ontwerpend leren gebruikt die invalshoek door leerlingen uit te dagen een oplossing voor een biologisch probleem te vinden (bijvoorbeeld 'hoe voorkom ik dat ik uitdroog als ik het land op ga?') en zo steeds dichter bij de in de natuur gerealiseerde oplossing(en) te komen. Een valkuil daarbij is het doelgerichte denken ('een hagedis heeft leerachtige schubben, omdat hij niet moet uitdrogen'), maar daartegenover staan kansen om het evolutionaire denken (subdomein A13) te stimuleren ('voorouders van hagedissen die toevallig leerachtige schubben ontwikkelden, waren daardoor in staat op land te overleven').
Bij deze vaardigheid is goed kunnen redeneren heel belangrijk. Zie daarvoor ook Leren redeneren met de SPA+.
Suggesties voor beoordeling
Vragen die vorm-functie-denken vereisen kunnen goed in reguliere toetsen opgenomen worden. Dat kunnen reproductieve vragen zijn, waarbij een bekende relatie tussen vorm en functie bevraagd wordt. Het kunnen ook productieve vragen zijn waar een onbekende vorm of functie gepresenteerd wordt en naar een mogelijke functie dan wel vorm gevraagd wordt. Bij zo'n vraag gaat het dan niet alleen om het correcte antwoord, maar ook om de denkstappen die gemaakt zijn om van vorm naar functie of andersom te komen. Goede voorbeelden zijn te vinden in het cluster 'De bloed-hersenbarrière' uit het vwo-examen 2011 (tweede tijdvak, regulier).