خلفية علمية للمعلم الاستاذ

التكاثر هو أحد المميّزات الحياتية. لذلك الخلايا التي تحقّق جميع المميّزات الحياتية، تقوم بعملية التكاثر أيضًا. خلال معظم دورة حياتها، تؤدّي الخلية وظيفتها وتنمو. عندما تصل الخلية إلى حجمها الأمثل وعندما تتواجد الخلية في شروط بيئية ملائمة، تنقسم إلى خليتين جديدتين. تسمّى الخلية الأصلية خلية أمّ وتسمّى الخليتان الجديدتان اللتان تكوّنتا بفضل عملية انقسام النواة، خلايا ابنة.  

أُجريت أبحاث كثيرة بهدف فهم أهمّية ووظيفة نواة الخلية. إحدى التجارب الأولى التي ساهمت في فهم أهمّية النواة في وجود الخلية الحيّة وأدائها الوظيفي وتكاثرها، أُجريت على خلايا الأميبا (مخلوق وحيد الخلية). قام بهذه التجربة باحث يدعى دنئيل مازيا Daniel Mazia)) سنة 1951. لغرض البحث، تمّ قطع خلايا الأميبا إلى قسمين، في أحد القسمين بقيت السيتوبلازما مع النواة وفي القسم الثاني بقيت السيتوبلازما بدون النواة. القسم الذي بدون النواة ضمر بسرعة، بينما القسم الذي احتوى على النواة بقي وواصل النموّ والتكاثر. هناك بحث آخر، الذي هو عمليًا عبارة عن سلسلة تجارب قام بها الباحث يؤخيم هامرلينچ (Joachim Hämmerling) على طحلب الأستبولاريا (Acetabularia )، (بين سنوات الثلاثين وسنوات الخمسين من القرن العشرين) أثبت أنّ المعلومات الوراثية للخلية موجودة في النواة.

من المعلوم اليوم أنّ نواة الخلية تحوي المادّة الوراثية (جزيئات الـ DNA) التي تحوي كلّ المعلومات الوراثية اللازمة لإنتاج خلية جديدة.

في الخلايا حقيقية النواة، جزيئات الـ DNA مغلّفة بكثافة وبترتيب وتسمّى كروموسومات. في نواة الحيوانات التي تتكاثر بالتكاثر التزاوجي يوجد عدد زوجي من الكروموسومات، التي مصدرها من أبوين. 

هناك آليتان لانقسام الخلية: الميتوزا والميوزا.

الميتوزا- عملية انقسام نواة الخلية إلى نواتين متطابقتين تتكوّن في أعقابه خليتان ابنتان.

تمهيدًا لعملية الميتوزا جزيئات الـ DNA المغلّفة في الكروموسومات تتضاعف وتنفصل وتغلَّف في النواتين الجديدتين للخليتين الابنتين. أي أنّه بعد التضاعف، تكون في نواة الخلية أزواج جزيئات  DNA متطابقة. في نهاية عملية الميتوزا تنتج خليتان تحويان منظومة كروموسومات واحدة مطابقة لتلك التي كانت للخلية الأمّ. بواسطة عملية الميتوزا يحدث نموّ الجسم، ونموّ الجنين وإنتاج خلايا جديدة أثناء التئام الجروح في جسم المخلوقات الحيّة.

الميوزا- عملية انقسام نواة الخلية التي تحدث خلال إنتاج الخلايا التكاثرية. في عملية الميوزا يُختزَل عدد الكروموسومات إلى النصف في كلّ خلية، بحيث تحوي الخلايا التكاثرية كروموسومًا واحدًا فقط من كلّ زوج كروموسومات. لذلك عملية الميوزا تسمّى الانقسام الاختزالي. تتمّ في هذا الانقسام مرحلتان: في المرحلة الأولى تنقسم الخلية من خلال اختزال عدد الكروموسومات إلى النصف، وفي المرحلة الثانية يتمّ انقسام إضافي للخلية، بحيث تنتج في نهاية العملية أربع خلايا كلّ منها تحوي نصف عدد الكروموسومات- خلايا تكاثرية. تتميّز الخلايا التكاثرية بكونها مختلفة لدى الذكور ولدى الإناث، تحوي هذه الخلايا نصف عدد الكروموسومات بالمقارنة مع سائر خلايا الجسم، بفضل عملية الميوزا. الخلايا التكاثرية الذكرية، التي تسمّى خلايا منوية، تنتج في الخصيتين ابتداءً من سنّ المراهقة. الخلايا التكاثرية الأنثوية، التي تسمّى خلايا البويضة (البويضات)، تنتج في المبيض في المرحلة الجنينية. عندما تلتقي الخلايا المنوية مع خلية البويضة، تدخل خلية منوية واحدة عبر غشاء خلية البويضة إلى سيتوبلازما خلية البويضة. نتيجة لذلك تنتج خلية تحوي نواتين: نواة مصدرها من خلية البويضة (من الأمّ) ونواة مصدرها من الخلية المنوية (من الأب). النواتان (كلّ منهما تحوي كروموسومات غير زوجية) تتّحدان وتكوّنان نواة واحدة في خلية جديدة تسمّى خلية بويضة مخصبة- تسمّى هذه العملية إخصابًا. خلية البويضة المخصبة تتطوّر إلى جنين/

كائن حيّ متعدّد الخلايا، تحوي جميع خلايا المخلوق المتعدّد الخلايا نفس الكمّية من الشحنة الوراثية (جزيئات DNA مغلّفة في كروموسومات).

المخطّط 1: التدريج في جسم الإنسان، مع التشديد على المادّة الوراثية  ((DNA

المخطّط 2: عملية انقسام الخلايا في موضوع التكاثر وتطوّر المخلوقات الحيّة    

مفاهيم خاظئة مميّزة في موضوع الجوانب الخلوية للتكاثر:

ü  المادّة الوراثية تنتقل من خلية إلى أخرى في عملية التكاثر فقط.

ü  المادّة الوراثية في كلّ خلية مختلفة، لأنّ المادّة الوراثية تنقسم ولا تتضاعف في كلّ انقسام للخلية.

ü  تحوي الخلايا من الأنواع المختلفة مادّة وراثية مختلفة، الأمر الذي يعني أنّ أداءها الوظيفي مختلف.

ü  نواة الخلية تراقب العمليات التي تحدث في الخلية بنفس الطريقة التي يراقب بها الدماغ العمليات التي تحدث في الجسم.

ü  التكاثر اللاتزاوجي قائم فقط في المخلوقات وحيدة الخلية.

ü  المادّة الوراثية ليست موجودة في جميع الكائنات الحيّة.

1.      Dreyfus, A. and Jungwirth, E (1988). The cell concept of 10 ^th graders: curricular expectations and reality. International Journal of Science Education 10 (2), 221-229.
http://eric.ed.gov/ERICWebPortal/custom/portlets/recordDetails/detailmini.jsp?_nfpb=true&_&ERICExtSearch_SearchValue_0=EJ380821&ERICExtSearch_SearchType_0=no&accno=EJ380821

2.      Okeke, E. A. C and  Wood-Robinson, C. (1980). A study of Nigerian pupils' understandung of selected biological concepts. Journal of Biological Education 14 (4), 329-338.
http://eric.ed.gov/ERICWebPortal/custom/portlets/recordDetails/detailmini.jsp?_nfpb=true&_&ERICExtSearch_SearchValue_0=EJ243003&ERICExtSearch_SearchType_0=no&accno=EJ243003

3.      Lewis, J., Leach, J. and Wood- Robinson, C. (2000). What's in a cell? – Young people's understanding of the genetic relationship between cells, within an individual. Journal of Biological Education 34(3), 129-132.

q  اقتراحات لمواجهة الصعوبات (توصيات تدريسية)

ü     استعمال المحاكاة الحاسوبية والعروض الحركية والأفلام- تجسيد عملية الميتوزا والميوزا- يمكن الاطّلاع على اقتراحات وروابط لمواقع إنترنت لها صلة بتسلسل التدريس.

إعداد لافتة تصف التدريج في الطبيعة (لتعليقها في الصفّ)- يمكن أن تُستعمل اللافتة لتنظيم المعلومات خلال تعلّم المواضيع المختلفة في علم الأحياء والمساعدة في دمج موضوع الخلية في المواضيع الأخرى

ü     عرض خلايا منوية وخلايا بويضة من مخلوقات مختلفة- يحبّذ عرض صور التُقطت بالمجهر الإلكتروني الماسح التي تعرض الخلية بثلاثة أبعاد (انظروا أمثلة في مواقع الإنترنت الملائمة في تسلسل التدريس)، مع التشديد على نقاط التشابه والاختلاف في المبنى والأداء الوظيفي للخلية المنوية ولخلية البويضة. فعاليات تدمج مشاهدة لخلايا بواسطة المجهر الضوئي وصور خلايا من المجهر الإلكتروني الماسح تُدمَج في تسلسل التدريس.

ü     استعمال النماذج- بناء نماذج وَ/ أو عرض نماذج لعملية الميتوزا والميوزا، التطرّق بوضوح لنقاط التشابه والاختلاف بين العمليتين.

ü     استعمال التجارب- إجراء تجارب تتيح تكوين علاقات وبناء تفسيرات ذات دلالة عن مبنى الخلية وأدائها الوظيفي. تجارب ملائمة تُدمَج في تسلسل التدريس.

ü     تعرّف المعلّم على مفاهيم خاطئة شائعة في موضوع الخلية، فحص المفاهيم الخاطئة لدى الطلاّب وإحداث مواجهة ذهنية ملائمة للطلاّب (بهدف تجنّب تبنّي التوجّهات الخاطئة)، حيوي لعملية التدريس والتعلّم ذات الدلالة. (انظروا تفصيل الصعوبات والتوجّهات الخاطئة الشائعة في موضوع الخلية ص 56-57).

هذا الجدول الذي يعرض اقتراحًا لتسلسل التدريس معدّ لتدريس الجوانب الخلوية للتكاثر وإكساب قاعدة معلومات ضرورية لاستمرار التطرّق إلى مجالات علم الأحياء التي ترتبط بموضوع الخلية الحيّة. عدد الساعات الموصى بها للصفّ الثامن هو حوالي 15 ساعة.

      

توجيه إلى الكتب التعليمية	فعاليات مفتاحية	المهارات	مدى الساعات الموصى بها	مصطلحات	الأهداف والملاءمة للمنهاج	الموضوع
معلومات خلفية وفعالية مفتاحية: מסע בתא החי, מבוא למבנה התא ותפקודיו.                      עמודים 57-59 إرشادات لبناء نموذج: מסע בתא החי, מבוא למבנה התא ותפקודיו.                      עמוד: 61 وصف تجربة مازيا على الأميبا: http://www.eshkolp.org.il/learn/torasha/ameba/ameba.htm وصف تجربة هامرلينچ على الأستبولاريا: http://www.eshkolp.org.il/learn/torasha/acetabu/acetabul.htm فيلم إثراء في موضوع DNA: http://www.weizmann.ac.il/zemed/net_activities.php?cat=1747&incat=1428&article_id=1102&act=forumPrint	التعرّف على نواة الخلية مشاهدة صور خلايا من خلال المجهر الضوئي والمجهر الإلكتروني للتعرّف على النواة وأدائها الوظيفي وتنظيم المصطلحات في مخطّط جريان (في مخطّط التدريج البيولوجي) توسّع وإثراء: بناء نموذج لجزيء الـ DNA الموجود في النواة مقابل جزيء – DNA الموزّع. * يحبّذ أن يقوم المعلّم ببناء وعرض النموذج فعالية بحثية: مشاهدة مراحل تجربتين، من خلال عرض حركي محوسب والاستنتاج في كلّ مرحلة بشأن أهمّية النواة في وجود المخلوق الحيّ. تنظيم المعلومات في مخطّط جريان. * التشديد على أهمّية النواة في الأداء الوظيفي للمخلوق الحيّ في نقل المعلومات الوراثية/ الصفات الوراثية.	·    استعمال مجمّعات معلومات ووسائل اتّصالات تفاعلية ·    جمع وتنظيم معلومات في مخطّط جريان ·    تحليل نتائج واستنتاج استنتاجات من التجربة	3 دروس	نواة الخلية المادّة الوراثية DNA الكروموسومات	üيتعرّف الطلاّب على مبنى النواة والأداء الوظيفي للمادّة الوراثية- DNA المنظّمة في الكروموسومات	المادّة الوراثية (DNA) في خلايا المخلوقات الحيّة *أداؤها الوظيفي وتنظّمها في الكروموسومات
-67	كيف تنتج الخلايا الجديدة؟ تكوّن الخلية من الخلية. * يمكن البدء بأسئلة تثير الاهتمام وحبّ الاستطلاع، مثل: كيف يتمّ التئام الجروح؟ كيف ينمو الجسم؟ كيف يستطيل الجذر وينمو؟ - يعرض الطلاّب اقتراحاتهم قبل قراءة النصّ. قراءة خلفية نظرية في موضوع تكوّن الخلية من الخلية وإجراء نقاش في موضوع تكوّن الخلية من الخلية الأمّ.	· بناء وصياغة حجاج علمي · إجراء نقاش · عرض معلومات في جدول · عمل في المختبر · تحليل نتائج واستنتاجات	درس واحد	خلية أمّ خلية أبنة كروموسوم نسيج ميتوزا	ü يفهم الطلاّب أنّ الخلايا تتكاثر وتنمو. ü يفهم الطلاّب أنّ الخلية تنتج من الخلية من خلال عملية انقسام الخلية	أصل الخلية من الخلية
إرشادات للعمل في المختبر: מסע בתא החי (מהדורת 1999) עמודים: 68-69 (למטה)	مشاهدة خلايا البصل بالمجهر الضوئي. رسم خلايا والمقارنة بين رسوم الطلاّب بهدف تبيين مراحل مختلفة في الميتوزا. إثراء: يمكن تحضير بطاقات لمراحل انقسام الخلية، يجب على الطلاّب ترتيبها بالترتيب المنطقي (قبل الانقسام وأثناءه وبعده) * لكي يفهم الطلاّب العلاقة بين الخلية والنواة والـ DNA والكروموسوم نوصي بعرضها في مخطّط تدريج بيولوجي (لفهم تفاوت الأحجام) وبناء مخطّط جريان يعرض العلاقة بين المصطلحات.		درسان			انقسام الخلايا الجسمية وأهمّيته في العمليات الحياتية- النموّ والتجدّد (ميتوزا)
عمل كتابي: מסע בתא החי (מהדורת 1999) עמוד:70 -69	العلاقة بين الميتوزا وتصحيح أنسجة الجلد وبين ميتوزا مرض السرطان، قراءة خلفية نظرية في موضوع الميتوزا والإجابة عن أسئلة إجمالية.	· إجراء نقاش · تفكير إبداعي · عرض معلومات في جدول ·        إجراء نقاش	درس- درسان	ميتوزا، تمايز، تكاثر لاتزاوجي	ü يتعرّف الطلاّب على عملية انقسام الخلية (ميتوزا)	انقسام الخلايا الجسمية وأهمّيته في العمليات الحياتية- التكاثر اللاتزاوجي (ميتوزا)
صور وعمل كتابي: عملية الميتوزا (صورة من مجهر إلكتروني متقاطب): http://www.youtube.com/watch?v=DD3IQknCEdc&feature=related	من الخلية الواحدة إلى المخلوق متعدّد الخلايا- مشاهدة صور لمراحل تطوّر جنين الضفدع (صور التُقطت بواسطة المجهر المزدوج) والاستنتاج من الصور وترتيبها بشكل صحيح من خلال كتابة "قصّة مسلسلة" للمراحل والعمليات التي بينها.		درس-  درسان			تتمّة: انقسام الخلايا الجسمية وأهمّيته في العمليات الحياتية- (ميتوزا) في تطوّر المخلوقات الحيّة (تتمّة من ص 60)
جدول يعرض مقارنة بين الخلية المنوية وخلية البويضة: מסע בתא החי (מהדורת 1999) עמוד: 77 جداول إجمال وفعالية فيلم يعرض الخلية المنوية بتكبيرات مختلفة بالمجهر: http://www.youtube.com/watch?v=vvnEsOaKxuw	كيف تتكوّن الخلايا التكاثرية؟ فعالية لتنظيم معلومات- مقارنة بين الخلية المنوية وخلية البويضة في جدول التشابه والاختلاف بين الخلية المنوية وخلية البويضة، خلية بويضة مخصبة، خلية جسمية. فعالية لتنظيم معلومات بواسطة بناء جداول إجمالية.	· جمع وتنظيم معلومات، مقارنة وتصنيف	درس واحد	خلية البويضة، الخلية المنوية، خلية بويضة مخصبة، لاقحة	üيفهم الطلاّب أنّ الخلايا تتطوّر- أجنّة وتمايز حسب أدائها الوظيفي üيفهم الطلاّب العلاقة بين المبنى الخاصّ للخلايا وأدائها الوظيفي (الخلية المنوية وخلية البويضة)	الملاءمة بين مبنى الخلايا التكاثرية (خلية البويضة والخلية المنوية) وبين أدائها الوظيفي
عمل مع برنامج حاسوب "نظرة إلى الخلية الحيّة" إرشادات لمجرى العمل في الكتاب- فيلم يصف عملية الميوزا: http://www.youtube.com/watch?v=D1_-mQS_FZ0	الانقسام الاختزالي (الميوزا) مشاهدة برنامج حاسوب يعرض مراحل الميوزا ووصف المراحل بواسطة رسم توضيحي أو نموذج	·   عرض معلومات بصورة بصرية	درس واحد	كروموسوم، انقسام اختزالي، ميوزا	ü يتعرّف الطلاّب على عملية الانقسام الاختزالي (الميوزا) ويفهمون أنّ خلايا الابنة تحوي نصف كمّية المادّة الوراثية.	مبدأ الانقسام الاختزالي في الخلايا التكاثرية وأهمّيته في عملية التكاثر (الميوزا)
	عرض معلومات- يمثّل الطلاّب الفروق بين الميتوزا والميوزا في نماذج.	·   عرض معلومات بصورة بصرية	درس واحد		يمثّل الطلاّب الفرق بين الميتوزا والميوزا	إجمال- عمليات في الخلية
فيلم يصف عملية الإخصاب: http://www.youtube.com/watch?v=ARJekD2wgcU عمل كتابي- 78-82	اللقاء بين الخلية المنوية وخلية البويضة- مشاهدة فيلم قصير وعمل كتابي لتنظيم المعلومات- بناء مخطّط جريان يعرض عملية الإخصاب حسب المراحل المعروضة في الفيلم.	·   عرض معلومات بصورة بصرية	درس واحد	الإخصاب، خلية بويضة مخصبة	ü يتعرّف الطلاّب على عملية الإخصاب	اللقاء بين الخلية المنوية وخلية البويضة