Samenvatting basiskennis natuur en
techniek
PABO toelatingstoets
,Inhoudsopgave
1 Wat is natuur en techniek? ....................................................................................................4
1.1 Doelen van het vak .........................................................................................................4
1.2 Vakinhoud ......................................................................................................................4
1.3 Vaardigheden .................................................................................................................4
1.4 Didactieken....................................................................................................................5
2 Biologische eenheid..............................................................................................................6
2.1 Organisatieniveau cel .....................................................................................................6
2.2 Organisatieniveau orgaan en orgaanstelsel......................................................................7
2.3 Organisatieniveau organisme ..........................................................................................9
2.4 Organisatieniveau ecosysteem ..................................................................................... 12
3 Instandhouding .................................................................................................................. 13
3.1 Planten staan aan de basis ........................................................................................... 13
3.2 Stofwisseling bij dieren ................................................................................................. 14
3.3 Voeding........................................................................................................................ 17
3.4 Beweging ..................................................................................................................... 18
3.5 Afweersysteem ............................................................................................................ 19
3.6 Instandhouding van ecosystemen ................................................................................. 20
4 Gedrag en interactie............................................................................................................ 24
4.1 Zintuigen ...................................................................................................................... 24
4.2 Reactie ........................................................................................................................ 26
4.3 Hormonen ................................................................................................................... 26
4.4 Gedrag ......................................................................................................................... 27
4.5 t/m 4.8 Aanpassingen, Vorm & Functie, Adaptatie .......................................................... 27
5 Voortplanting ...................................................................................................................... 30
5.1 Voortplanting algemeen................................................................................................ 30
5.2 Voortplanting bij planten............................................................................................... 30
5.3 Voortplanting schimmels .............................................................................................. 32
5.4 Voortplanting dieren ..................................................................................................... 33
5.5 Voortplanting mens ...................................................................................................... 33
5.6 Erfelijkheid en genen .................................................................................................... 35
6 Groei en ontwikkeling .......................................................................................................... 38
6.1 Van embryo naar volwassene ........................................................................................ 38
6.2 Groei en ontwikkeling bij planten................................................................................... 39
6.3 Levenscyclus en metamorfose...................................................................................... 40
2
, 6.4 Zorg voor eieren en jongen ............................................................................................ 40
6.5 Biodiversiteit en evolutie ............................................................................................... 41
7 Materiaaleigenschappen en natuurkundige verschijnselen ................................................... 43
7.2 Stoffen om ons heen..................................................................................................... 43
7.3 Geluid en licht .............................................................................................................. 45
7.4 Elektriciteit en magnetisme .......................................................................................... 47
7.5 Krachten ...................................................................................................................... 49
8 Technisch inzicht ................................................................................................................ 51
8.1 Techniekdomeinen ....................................................................................................... 51
8.2 Constructies en krachten ............................................................................................. 51
8.3 Bewegings- en overbrengingsprincipes .......................................................................... 52
8.4 Energieomzetting ......................................................................................................... 53
9 Weersverwachting .............................................................................................................. 55
9.1 De invloed van weer...................................................................................................... 55
9.2 Weer en temperatuur .................................................................................................... 55
9.3 Bewolking .................................................................................................................... 56
9.4 Neerslag en fronten ...................................................................................................... 56
9.5 Luchtdruk en wind ........................................................................................................ 57
10 Hemellichamen ................................................................................................................ 60
10.1 Ons zonnestelsel ........................................................................................................ 60
10.2 Tijd en seizoenen ........................................................................................................ 61
10.3 Eb en vloed, zons- en maansverduistering ................................................................... 62
3
,1 Wat is natuur en techniek?
Natuur en techniek is een veelzijdig vakgebied dat meer inzicht geeft in de wereld om ons heen.
Het vak speelt in op de natuurlijke fascinatie die mensen hebben voor natuurverschijnselen en
alles wat leeft, zoals planten en dieren.
1.1 Doelen van het vak
Het voornaamste doel van het natuur- en techniekonderwijs is dat leerlingen zich leren
realiseren dat zij voor hun basisbehoeften (zoals voeding en beschutting) afhankelijk zijn van de
natuur. Daarnaast is het de bedoeling dat kinderen een scherp inzicht krijgen in hun eigen rol
met betrekking tot gezondheid en duurzaamheid. Door in het basisonderwijs een goede, brede
oriëntatie op dit vakgebied te bieden, wordt een fundament gelegd waar de leerlingen in hun
verdere ontwikkeling stevig op kunnen voortbouwen.
1.2 Vakinhoud
De inhoud van het vak richt zich in de basis op twee kernvragen: enerzijds "Hoe zit dat?"
(onderzoeken) en anderzijds "Welke oplossing kan ik vinden?" (ontwerpen). Binnen de
natuurwetenschappen wordt geprobeerd om logische verklaringen te vinden voor de manier
waarop de levende en niet-levende natuur in elkaar steekt. Echter, de wereld waarin we leven is
niet alléén gevormd door de natuur, maar ook door de mens die met behulp van techniek zijn
omgeving aanpast. Natuurwetenschap en technologie raken dan ook steeds meer met elkaar
verstrengeld. Zo wordt natuurwetenschappelijke en biologische kennis direct gebruikt om
slimme technische oplossingen te ontwerpen voor menselijke problemen en behoeften, terwijl
technologie omgekeerd weer helpt om de natuurwetenschappen verder te ontwikkelen.
1.3 Vaardigheden
De praktische invulling van het vak komt voort uit het idee dat kinderen zich de specifieke
vaardigheden om te onderzoeken en/of ontwerpen echt eigen moeten maken. Deze
vaardigheden vormen de absolute grondslag voor het natuuronderwijs op de basisschool en
worden samengevat in twee begrippen:
• Onderzoekend leren: Het actief onderzoeken van de natuurlijke en technische wereld
om ons heen. Het is een verzameling van activiteiten (zoals waarnemen, voorspellen en
meten) die voortkomt uit een vraag over een natuurverschijnsel.
• Ontwerpend leren: Het ontwerpen van een technische oplossing voor een specifiek,
menselijk probleem of behoefte.
Naast deze twee pijlers behoren ook zogenaamde 'hanteervaardigheden' tot het vak. Dit
betekent dat kinderen veilig en ethisch leren omgaan met onderzoeksobjecten, instrumenten,
materialen en reken-wiskundige vaardigheden (zoals het aflezen van het juiste meetinstrument
en de bijbehorende eenheden).
4
,1.4 Didactieken
Om de bovenstaande vakinhoud en vaardigheden succesvol in de klas te brengen, is didactiek
essentieel. Didactiek is de manier waarop je als leerkracht kennis, vaardigheden en houdingen
op een doeltreffende manier kunt onderwijzen aan je leerlingen. Bij natuur en techniek is het
bevorderen van de juiste houding – zoals het aanwakkeren van nieuwsgierigheid, een
onderzoekende blik en een kritische houding – net zo belangrijk als het overdragen van de naakte
theorie.
5
,2 Biologische eenheid
2.1 Organisatieniveau cel
Alle levende organismen zijn opgebouwd uit cellen. De allerkleinste organismen op aarde, zoals
bacteriën en eencelligen, bestaan uit slechts één enkele cel. Grote, complexe organismen zoals
de mens bestaan daarentegen uit miljarden cellen die met elkaar samenwerken. Omdat een cel
minuscuul is, kun je deze niet met het blote oog zien en heb je een microscoop nodig om ze te
bestuderen. Cellen kunnen er onder de microscoop enorm verschillend uitzien: ze kunnen
langgerekt, bol of hoekig zijn, en ze komen voor met of zonder uitlopers.
Elke cel is op zichzelf een levende eenheid. Ze vertonen levensverschijnselen: cellen groeien,
delen zich, hebben voedsel nodig en scheiden afvalstoffen af. Veel cellen kunnen bovendien
zelfstandig bewegen. Om al deze complexe acties te kunnen uitvoeren, bevat een cel speciale,
functionele structuren die we organellen noemen. Het woord 'organel' betekent dan ook letterlijk
'klein orgaan'.
Verschillen tussen cellen en hun organellen
Plantencellen en dierlijke cellen zijn relatief complex en bevatten veel verschillende organellen,
maar ze zijn niet identiek. Bacteriën zijn een heel stuk simpeler en bovendien veel kleiner dan
plantaardige en dierlijke cellen. Een bacterie bevat geen ingewikkelde organellen, maar heeft
enkel een celmembraan en een celwand, waarbij het erfelijke materiaal (DNA) los door de cel
zweeft. Een dierlijke cel is al iets complexer: deze is omhuld door een celmembraan en bevat
celplasma, DNA in een celkern en mitochondriën (maar mist een celwand). Een plantencel is
het meest compleet uitgerust. Bovenop de eigenschappen van een dierlijke cel heeft een
plantencel namelijk wél een stevige celwand, een grote vacuole en bladgroenkorrels.
Elk organel heeft een eigen, onmisbare functie binnen de cel:
• Celmembraan: Dit is de grens die de binnenkant en buitenkant van de cel van elkaar
scheidt. Het is een dun vliesje dat het celplasma omsluit. Het membraan regelt het
transport: het houdt nuttige stoffen binnen, weert schadelijke stoffen en bevat
kanaaltjes die open en dicht kunnen. Via deze kanaaltjes komen voedingsstoffen naar
binnen en verlaten afvalstoffen de cel.
• Celplasma: Dit is een soort dikke, stroperige vloeistof aan de binnenkant van de cel
waarin alle andere organellen veilig rondzweven.
• Celwand: Dit is een extra, dik omhulsel aan de buitenkant van de cel dat zorgt voor
stevigheid. Planten, schimmels en bacteriën hebben een celwand, dierlijke cellen
hebben dit niet.
• Celkern: Dit organel fungeert als de bibliotheek van de cel. Hierin ligt de erfelijke
informatie veilig opgeslagen. Dit betekent dat de celkern de informatie bevat voor de
aanleg van alle eigenschappen van het organisme.
• DNA en genen: Erfelijke informatie is de biologische informatie die doorgegeven wordt
van ouders op kinderen, waardoor nakomelingen op hun ouders lijken. Deze informatie
ligt opgeslagen in de vorm van DNA, een lange keten van zeer kleine bouwstenen
(nucleïnezuren) die strak opgevouwen ligt in chromosomen. Stukjes van deze lange DNA-
keten noemen we genen. Genen bevatten de exacte instructies voor wat er in een cel
moet gebeuren. Zo is er bijvoorbeeld een gen dat de cel de opdracht geeft om
kleurstoffen aan te maken, en een ander gen dat het specifieke 'recept' bevat voor de
bruine kleurstof die gemaakt moet worden.
6
, • Mitochondrium (meervoud: mitochondriën): Dit zijn de energiecentrales van de cel.
Een cel heeft constant energie nodig om te groeien, te delen, te reageren en stoffen aan
te maken. Het voedsel dat we eten levert de brandstof, en de mitochondriën zetten deze
brandstof efficiënt om in kleine energiepakketjes die door de andere organellen gebruikt
kunnen worden.
• Vacuole: Dit is een blaasje in de cel dat gevuld is met water. Het fungeert als een
opslagruimte voor het bewaren van nuttige stoffen, of juist voor het isoleren van
schadelijke stoffen. In plantencellen is de vacuole erg groot en onder hoge druk gevuld,
wat een belangrijke rol speelt in de stevigheid (de spanning) van de plantencel.
• Bladgroenkorrels: Dit zijn speciale organellen die uitsluitend in planten voorkomen. Ze
kleuren de bladeren en stengels groen en stellen de plant in staat om zelf energie uit
zonlicht te halen. In een proces dat fotosynthese heet, gebruiken de bladgroenkorrels
koolzuurgas (CO2 uit de lucht) en water om dit, aangedreven door de energie van
zonlicht, om te zetten in voedingsstoffen voor de plant.
Bacterie Dierlijke cel Plantencel
Celwand Ja Ja
Celmembraan Ja Ja Ja
Celplasma Ja Ja Ja
Celkern Ja Ja
Chromosoom Ja Ja
Mitochondrion Ja Ja
Vacuole Ja
Bladgroenkorrels Ja
Plantencel Dierlijke cel Bacterie cel
2.2 Organisatieniveau orgaan en orgaanstelsel
Wanneer we uitzoomen van de cel, komen we bij de weefsels en organen. Cellen die dezelfde
vorm en functie hebben, vormen samen een weefsel. Zo bestaan je spieren uit spierweefsel en
tref je in je hersenen zenuwweefsel aan. Verschillende weefsels vormen samen weer een
orgaan. Een orgaan is een specifiek onderdeel van een organisme dat meerdere functies
uitvoert, zoals de longen van een dier (voor de ademhaling) of de bloem van een plant (als
voortplantingsorgaan).
Organen werken nooit alleen; ze werken nauw samen in groepen die we organenstelsels
noemen. Door deze feilloze samenwerking tussen organen en stelsels kan een compleet
organisme functioneren.
7
,Mensen en dieren kennen diverse belangrijke organenstelsels. Het bloedvatenstelsel (met het
hart en de slagaders) zorgt voor het transport van nuttige stoffen en afvalstoffen door het
lichaam. Het ademhalingsstelsel (met de longen) is verantwoordelijk voor de opname van
zuurstof en de afgifte van koolzuurgas. Het spijsverteringsstelsel (met de maag en darmen)
verteert ons voedsel zodat de nuttige stoffen opgenomen kunnen worden, terwijl de lever
gespecialiseerd is in het verwerken en ontgiften van allerlei stoffen. Het uitscheidingsstelsel
(zoals de nieren) zorgt ervoor dat vloeibare afvalstoffen het lichaam verlaten. Daarnaast is er het
lymfevatenstelsel (met de lymfeknopen) dat het bloedvatenstelsel en ons afweersysteem
ondersteunt. Om te kunnen reageren op onze omgeving hebben we zintuigen (zoals het oog en
het oor) die prikkels opvangen. Deze prikkels worden razendsnel verwerkt door het
zenuwstelsel (de hersenen en zenuwen), dat signalen doorgeeft aan spieren en organen. Het
hormoonstelsel (met klieren zoals de hypofyse en de bijnieren) stuurt chemische signalen door
het lichaam. Tot slot is er het skelet (botten en gewrichten) dat stevigheid en vorm geeft, het
spierstelsel (zoals armspieren) dat beweging mogelijk maakt, en het voortplantingsstelsel
(met eierstokken en teelballen) dat zorgt voor nageslacht.
Planten hebben uiteraard een andere bouw, maar kennen ook duidelijke stelsels. Het
voortplantingsstelsel bij bloeiende planten is heel opvallend: dit is de bloem. Voor het
transportstelsel is de plant afhankelijk van speciale vaten (buisjes) die het water en de
voedingsstoffen door de stengel omhoog en omlaag vervoeren. Het ademhalingsstelsel van
een plant werkt via zogenaamde huidmondjes. Dit zijn microscopisch kleine openingen, meestal
aan de onderkant van de bladeren en soms op de stengel, waardoor gassen in en uit de plant
kunnen stromen.
8
,2.3 Organisatieniveau organisme
Een organisme is een levend wezen. Hoewel de verschillen tussen organismen in de natuur
enorm zijn, delen ze belangrijke overeenkomsten: ze zijn allemaal opgebouwd uit cellen, ze
voeden zich, ze verdedigen zich tegen vijanden en omgevingsinvloeden, en ze planten zich voort.
Biologen groeperen organismen die sterk op elkaar lijken en zich onderling kunnen voortplanten
om vruchtbare nakomelingen te krijgen, in een 'soort'. Een paard en een ezel lijken bijvoorbeeld
op elkaar en kunnen samen nakomelingen krijgen (muildieren of muilezels), maar omdat deze
nakomelingen zelf onvruchtbaar zijn, behoren het paard en de ezel tot twee verschillende
soorten. Om de natuur overzichtelijk te bestuderen (het op naam brengen of identificeren van
een organisme noemen we determinatie), is het leven ingedeeld in grote Rijken.
Bacteriën, eencelligen en schimmels
Het rijk van de bacteriën bestaat uit organismen van slechts één cel zonder echte organellen.
Hun erfelijke DNA zweeft los in het celplasma. Ze planten zich zeer snel voort door celdeling,
waarbij één moedercel zich splitst in twee identieke dochtercellen. Veel bacteriën zijn
onmisbaar en nuttig, zoals de darmflora (bacteriën in je darmen die helpen bij de spijsvertering).
Andere bacteriën zijn uiterst schadelijk en veroorzaken ernstige ziektes, zoals cholera,
tuberculose en de ziekte van Lyme.
Iets complexer is het rijk van de eencelligen. Hoewel zij ook uit slechts één cel bestaan, zijn ze
gemiddeld tien tot honderd keer groter dan een bacterie en bezitten ze wél organellen, zoals een
celkern (voor het DNA) en mitochondriën (voor de energie). Ze lijken daardoor meer op de cellen
van planten en dieren. Een bekend voorbeeld is het pantoffeldiertje. Dit diertje leeft in sloten,
zwemt behendig rond met behulp van trilhaartjes op zijn celwand en voedt zich met bacteriën.
Schimmels kunnen zowel eencellig als meercellig zijn. Ze hebben organellen en voeden zich
met andere organismen of de dode resten daarvan. Een goed voorbeeld van een meercellige
schimmel is de paddenstoel. Wat wij boven de grond zien is slechts het voortplantingsorgaan;
onder de grond bevindt zich een uitgestrekt en onzichtbaar netwerk van schimmeldraden, het
zogenoemde mycelium. Via dit mycelium neemt de schimmel zijn voedsel op uit de bodem of uit
hout.
Het plantenrijk
Het plantenrijk bestaat uit meercellige organismen waarvan de cellen organellen bezitten. Ze
worden op basis van hun bouw en manier van voortplanten onderverdeeld in verschillende
groepen. Hoewel algen en wieren vaak tot de eencelligen of aparte plantachtige organismen
worden gerekend, bezitten ze bladgroenkorrels om energie uit zonlicht te halen. Ze groeien in het
water, hebben geen echte bladeren, stengels of vaten, en planten zich voort via sporen. Grote
algen in de zee noemen we wieren. Mossen zijn landplantjes met wél bladeren en stengels,
maar ze missen de vaten om water omhoog te pompen. Hierdoor blijven ze zeer klein (maximaal
10 centimeter) en groeien ze uitsluitend op vochtige plaatsen. Dit vocht is bovendien essentieel
voor het verspreiden van hun sporen (voortplantingscellen die direct kunnen uitgroeien tot een
nieuw organisme, zonder eerst te hoeven versmelten zoals een eicel en zaadcel). Varens en
paardenstaarten domineerden als reusachtige planten de oertijd. Zij konden zo hoog groeien
omdat ze wél over vaten beschikten: holle, dunne buizen waardoor voedingsstoffen en water
door de hele plant omlaag en omhoog vloeien. Ook zij planten zich voort met sporen, die je bij
varens in kleine, ronde groepjes aan de onderkant van de bladeren kunt vinden.
Daarnaast zijn er de zaadplanten, verdeeld in naaktzadigen en bedektzadigen. Naaktzadigen
(zoals naaldbomen) hebben vaten, stengels en naalden, maar maken geen vruchten of bloemen
9
, aan. Hun zaden liggen open en bloot, vandaar de naam. Een dennenappel is hier het perfecte
voorbeeld van: achter elk houtig schubje van de dennenappel ligt een naakt zaadje, met daarin
een klein embryo dat op een geschikte plek kan uitgroeien tot een volwassen boom.
Bedektzadigen zijn alle planten met bloemen. In de bloem vindt de bevruchting plaats, waarbij
een eicel versmelt met een spermacel (afkomstig uit stuifmeel of pollen). Hieruit groeit het zaad.
Een deel van de bloem zwelt vervolgens op en vormt een beschermend omhulsel om dit zaad
heen: de vrucht. In de biologie is de term vrucht zeer breed; niet alleen appels en bananen, maar
ook tomaten, courgettes en komkommers zijn de vruchten van een bedektzadige plant.
Groep Bouw Vaatplanten Voortplanting Zaden in de
sportenplant of vrucht?
zaadplant
Algen en wieren Geen bladeren X Sporen
of stengels
Mossen Wel bladeren en X Sporen
stengels
Varens en Wel bladeren en Wel vaten Sporen
paardenstaarten stengels
Naaktzadigen Wel bladeren en Wel vaten Zaden Zaden niet in
(naaldbomen) stengels een vrucht
Bedektzadigden Wel bladeren en Wel vaten Zaden Zaden in een
(planten met stengels vrucht
bloemen
Visuele representatie bedektzadigen en naaktzadigen
Het dierenrijk
Dieren zijn meercellige organismen. Het dierenrijk wordt geclassificeerd op basis van het type
skelet (of het ontbreken daarvan) en de lichaamsbouw, in het bijzonder de symmetrie. Tweezijdig
symmetrisch betekent dat een dier slechts op één manier in twee spiegelbeeldige helften te
verdelen is (zoals bij de mens, een vis of een bij). Veelzijdig symmetrisch betekent dat het dier op
meerdere manieren in gelijke helften te snijden is (zoals bij een zeester of een kwal).
Het dierenrijk is ingedeeld in verschillende hoofdgroepen:
10
techniek
PABO toelatingstoets
,Inhoudsopgave
1 Wat is natuur en techniek? ....................................................................................................4
1.1 Doelen van het vak .........................................................................................................4
1.2 Vakinhoud ......................................................................................................................4
1.3 Vaardigheden .................................................................................................................4
1.4 Didactieken....................................................................................................................5
2 Biologische eenheid..............................................................................................................6
2.1 Organisatieniveau cel .....................................................................................................6
2.2 Organisatieniveau orgaan en orgaanstelsel......................................................................7
2.3 Organisatieniveau organisme ..........................................................................................9
2.4 Organisatieniveau ecosysteem ..................................................................................... 12
3 Instandhouding .................................................................................................................. 13
3.1 Planten staan aan de basis ........................................................................................... 13
3.2 Stofwisseling bij dieren ................................................................................................. 14
3.3 Voeding........................................................................................................................ 17
3.4 Beweging ..................................................................................................................... 18
3.5 Afweersysteem ............................................................................................................ 19
3.6 Instandhouding van ecosystemen ................................................................................. 20
4 Gedrag en interactie............................................................................................................ 24
4.1 Zintuigen ...................................................................................................................... 24
4.2 Reactie ........................................................................................................................ 26
4.3 Hormonen ................................................................................................................... 26
4.4 Gedrag ......................................................................................................................... 27
4.5 t/m 4.8 Aanpassingen, Vorm & Functie, Adaptatie .......................................................... 27
5 Voortplanting ...................................................................................................................... 30
5.1 Voortplanting algemeen................................................................................................ 30
5.2 Voortplanting bij planten............................................................................................... 30
5.3 Voortplanting schimmels .............................................................................................. 32
5.4 Voortplanting dieren ..................................................................................................... 33
5.5 Voortplanting mens ...................................................................................................... 33
5.6 Erfelijkheid en genen .................................................................................................... 35
6 Groei en ontwikkeling .......................................................................................................... 38
6.1 Van embryo naar volwassene ........................................................................................ 38
6.2 Groei en ontwikkeling bij planten................................................................................... 39
6.3 Levenscyclus en metamorfose...................................................................................... 40
2
, 6.4 Zorg voor eieren en jongen ............................................................................................ 40
6.5 Biodiversiteit en evolutie ............................................................................................... 41
7 Materiaaleigenschappen en natuurkundige verschijnselen ................................................... 43
7.2 Stoffen om ons heen..................................................................................................... 43
7.3 Geluid en licht .............................................................................................................. 45
7.4 Elektriciteit en magnetisme .......................................................................................... 47
7.5 Krachten ...................................................................................................................... 49
8 Technisch inzicht ................................................................................................................ 51
8.1 Techniekdomeinen ....................................................................................................... 51
8.2 Constructies en krachten ............................................................................................. 51
8.3 Bewegings- en overbrengingsprincipes .......................................................................... 52
8.4 Energieomzetting ......................................................................................................... 53
9 Weersverwachting .............................................................................................................. 55
9.1 De invloed van weer...................................................................................................... 55
9.2 Weer en temperatuur .................................................................................................... 55
9.3 Bewolking .................................................................................................................... 56
9.4 Neerslag en fronten ...................................................................................................... 56
9.5 Luchtdruk en wind ........................................................................................................ 57
10 Hemellichamen ................................................................................................................ 60
10.1 Ons zonnestelsel ........................................................................................................ 60
10.2 Tijd en seizoenen ........................................................................................................ 61
10.3 Eb en vloed, zons- en maansverduistering ................................................................... 62
3
,1 Wat is natuur en techniek?
Natuur en techniek is een veelzijdig vakgebied dat meer inzicht geeft in de wereld om ons heen.
Het vak speelt in op de natuurlijke fascinatie die mensen hebben voor natuurverschijnselen en
alles wat leeft, zoals planten en dieren.
1.1 Doelen van het vak
Het voornaamste doel van het natuur- en techniekonderwijs is dat leerlingen zich leren
realiseren dat zij voor hun basisbehoeften (zoals voeding en beschutting) afhankelijk zijn van de
natuur. Daarnaast is het de bedoeling dat kinderen een scherp inzicht krijgen in hun eigen rol
met betrekking tot gezondheid en duurzaamheid. Door in het basisonderwijs een goede, brede
oriëntatie op dit vakgebied te bieden, wordt een fundament gelegd waar de leerlingen in hun
verdere ontwikkeling stevig op kunnen voortbouwen.
1.2 Vakinhoud
De inhoud van het vak richt zich in de basis op twee kernvragen: enerzijds "Hoe zit dat?"
(onderzoeken) en anderzijds "Welke oplossing kan ik vinden?" (ontwerpen). Binnen de
natuurwetenschappen wordt geprobeerd om logische verklaringen te vinden voor de manier
waarop de levende en niet-levende natuur in elkaar steekt. Echter, de wereld waarin we leven is
niet alléén gevormd door de natuur, maar ook door de mens die met behulp van techniek zijn
omgeving aanpast. Natuurwetenschap en technologie raken dan ook steeds meer met elkaar
verstrengeld. Zo wordt natuurwetenschappelijke en biologische kennis direct gebruikt om
slimme technische oplossingen te ontwerpen voor menselijke problemen en behoeften, terwijl
technologie omgekeerd weer helpt om de natuurwetenschappen verder te ontwikkelen.
1.3 Vaardigheden
De praktische invulling van het vak komt voort uit het idee dat kinderen zich de specifieke
vaardigheden om te onderzoeken en/of ontwerpen echt eigen moeten maken. Deze
vaardigheden vormen de absolute grondslag voor het natuuronderwijs op de basisschool en
worden samengevat in twee begrippen:
• Onderzoekend leren: Het actief onderzoeken van de natuurlijke en technische wereld
om ons heen. Het is een verzameling van activiteiten (zoals waarnemen, voorspellen en
meten) die voortkomt uit een vraag over een natuurverschijnsel.
• Ontwerpend leren: Het ontwerpen van een technische oplossing voor een specifiek,
menselijk probleem of behoefte.
Naast deze twee pijlers behoren ook zogenaamde 'hanteervaardigheden' tot het vak. Dit
betekent dat kinderen veilig en ethisch leren omgaan met onderzoeksobjecten, instrumenten,
materialen en reken-wiskundige vaardigheden (zoals het aflezen van het juiste meetinstrument
en de bijbehorende eenheden).
4
,1.4 Didactieken
Om de bovenstaande vakinhoud en vaardigheden succesvol in de klas te brengen, is didactiek
essentieel. Didactiek is de manier waarop je als leerkracht kennis, vaardigheden en houdingen
op een doeltreffende manier kunt onderwijzen aan je leerlingen. Bij natuur en techniek is het
bevorderen van de juiste houding – zoals het aanwakkeren van nieuwsgierigheid, een
onderzoekende blik en een kritische houding – net zo belangrijk als het overdragen van de naakte
theorie.
5
,2 Biologische eenheid
2.1 Organisatieniveau cel
Alle levende organismen zijn opgebouwd uit cellen. De allerkleinste organismen op aarde, zoals
bacteriën en eencelligen, bestaan uit slechts één enkele cel. Grote, complexe organismen zoals
de mens bestaan daarentegen uit miljarden cellen die met elkaar samenwerken. Omdat een cel
minuscuul is, kun je deze niet met het blote oog zien en heb je een microscoop nodig om ze te
bestuderen. Cellen kunnen er onder de microscoop enorm verschillend uitzien: ze kunnen
langgerekt, bol of hoekig zijn, en ze komen voor met of zonder uitlopers.
Elke cel is op zichzelf een levende eenheid. Ze vertonen levensverschijnselen: cellen groeien,
delen zich, hebben voedsel nodig en scheiden afvalstoffen af. Veel cellen kunnen bovendien
zelfstandig bewegen. Om al deze complexe acties te kunnen uitvoeren, bevat een cel speciale,
functionele structuren die we organellen noemen. Het woord 'organel' betekent dan ook letterlijk
'klein orgaan'.
Verschillen tussen cellen en hun organellen
Plantencellen en dierlijke cellen zijn relatief complex en bevatten veel verschillende organellen,
maar ze zijn niet identiek. Bacteriën zijn een heel stuk simpeler en bovendien veel kleiner dan
plantaardige en dierlijke cellen. Een bacterie bevat geen ingewikkelde organellen, maar heeft
enkel een celmembraan en een celwand, waarbij het erfelijke materiaal (DNA) los door de cel
zweeft. Een dierlijke cel is al iets complexer: deze is omhuld door een celmembraan en bevat
celplasma, DNA in een celkern en mitochondriën (maar mist een celwand). Een plantencel is
het meest compleet uitgerust. Bovenop de eigenschappen van een dierlijke cel heeft een
plantencel namelijk wél een stevige celwand, een grote vacuole en bladgroenkorrels.
Elk organel heeft een eigen, onmisbare functie binnen de cel:
• Celmembraan: Dit is de grens die de binnenkant en buitenkant van de cel van elkaar
scheidt. Het is een dun vliesje dat het celplasma omsluit. Het membraan regelt het
transport: het houdt nuttige stoffen binnen, weert schadelijke stoffen en bevat
kanaaltjes die open en dicht kunnen. Via deze kanaaltjes komen voedingsstoffen naar
binnen en verlaten afvalstoffen de cel.
• Celplasma: Dit is een soort dikke, stroperige vloeistof aan de binnenkant van de cel
waarin alle andere organellen veilig rondzweven.
• Celwand: Dit is een extra, dik omhulsel aan de buitenkant van de cel dat zorgt voor
stevigheid. Planten, schimmels en bacteriën hebben een celwand, dierlijke cellen
hebben dit niet.
• Celkern: Dit organel fungeert als de bibliotheek van de cel. Hierin ligt de erfelijke
informatie veilig opgeslagen. Dit betekent dat de celkern de informatie bevat voor de
aanleg van alle eigenschappen van het organisme.
• DNA en genen: Erfelijke informatie is de biologische informatie die doorgegeven wordt
van ouders op kinderen, waardoor nakomelingen op hun ouders lijken. Deze informatie
ligt opgeslagen in de vorm van DNA, een lange keten van zeer kleine bouwstenen
(nucleïnezuren) die strak opgevouwen ligt in chromosomen. Stukjes van deze lange DNA-
keten noemen we genen. Genen bevatten de exacte instructies voor wat er in een cel
moet gebeuren. Zo is er bijvoorbeeld een gen dat de cel de opdracht geeft om
kleurstoffen aan te maken, en een ander gen dat het specifieke 'recept' bevat voor de
bruine kleurstof die gemaakt moet worden.
6
, • Mitochondrium (meervoud: mitochondriën): Dit zijn de energiecentrales van de cel.
Een cel heeft constant energie nodig om te groeien, te delen, te reageren en stoffen aan
te maken. Het voedsel dat we eten levert de brandstof, en de mitochondriën zetten deze
brandstof efficiënt om in kleine energiepakketjes die door de andere organellen gebruikt
kunnen worden.
• Vacuole: Dit is een blaasje in de cel dat gevuld is met water. Het fungeert als een
opslagruimte voor het bewaren van nuttige stoffen, of juist voor het isoleren van
schadelijke stoffen. In plantencellen is de vacuole erg groot en onder hoge druk gevuld,
wat een belangrijke rol speelt in de stevigheid (de spanning) van de plantencel.
• Bladgroenkorrels: Dit zijn speciale organellen die uitsluitend in planten voorkomen. Ze
kleuren de bladeren en stengels groen en stellen de plant in staat om zelf energie uit
zonlicht te halen. In een proces dat fotosynthese heet, gebruiken de bladgroenkorrels
koolzuurgas (CO2 uit de lucht) en water om dit, aangedreven door de energie van
zonlicht, om te zetten in voedingsstoffen voor de plant.
Bacterie Dierlijke cel Plantencel
Celwand Ja Ja
Celmembraan Ja Ja Ja
Celplasma Ja Ja Ja
Celkern Ja Ja
Chromosoom Ja Ja
Mitochondrion Ja Ja
Vacuole Ja
Bladgroenkorrels Ja
Plantencel Dierlijke cel Bacterie cel
2.2 Organisatieniveau orgaan en orgaanstelsel
Wanneer we uitzoomen van de cel, komen we bij de weefsels en organen. Cellen die dezelfde
vorm en functie hebben, vormen samen een weefsel. Zo bestaan je spieren uit spierweefsel en
tref je in je hersenen zenuwweefsel aan. Verschillende weefsels vormen samen weer een
orgaan. Een orgaan is een specifiek onderdeel van een organisme dat meerdere functies
uitvoert, zoals de longen van een dier (voor de ademhaling) of de bloem van een plant (als
voortplantingsorgaan).
Organen werken nooit alleen; ze werken nauw samen in groepen die we organenstelsels
noemen. Door deze feilloze samenwerking tussen organen en stelsels kan een compleet
organisme functioneren.
7
,Mensen en dieren kennen diverse belangrijke organenstelsels. Het bloedvatenstelsel (met het
hart en de slagaders) zorgt voor het transport van nuttige stoffen en afvalstoffen door het
lichaam. Het ademhalingsstelsel (met de longen) is verantwoordelijk voor de opname van
zuurstof en de afgifte van koolzuurgas. Het spijsverteringsstelsel (met de maag en darmen)
verteert ons voedsel zodat de nuttige stoffen opgenomen kunnen worden, terwijl de lever
gespecialiseerd is in het verwerken en ontgiften van allerlei stoffen. Het uitscheidingsstelsel
(zoals de nieren) zorgt ervoor dat vloeibare afvalstoffen het lichaam verlaten. Daarnaast is er het
lymfevatenstelsel (met de lymfeknopen) dat het bloedvatenstelsel en ons afweersysteem
ondersteunt. Om te kunnen reageren op onze omgeving hebben we zintuigen (zoals het oog en
het oor) die prikkels opvangen. Deze prikkels worden razendsnel verwerkt door het
zenuwstelsel (de hersenen en zenuwen), dat signalen doorgeeft aan spieren en organen. Het
hormoonstelsel (met klieren zoals de hypofyse en de bijnieren) stuurt chemische signalen door
het lichaam. Tot slot is er het skelet (botten en gewrichten) dat stevigheid en vorm geeft, het
spierstelsel (zoals armspieren) dat beweging mogelijk maakt, en het voortplantingsstelsel
(met eierstokken en teelballen) dat zorgt voor nageslacht.
Planten hebben uiteraard een andere bouw, maar kennen ook duidelijke stelsels. Het
voortplantingsstelsel bij bloeiende planten is heel opvallend: dit is de bloem. Voor het
transportstelsel is de plant afhankelijk van speciale vaten (buisjes) die het water en de
voedingsstoffen door de stengel omhoog en omlaag vervoeren. Het ademhalingsstelsel van
een plant werkt via zogenaamde huidmondjes. Dit zijn microscopisch kleine openingen, meestal
aan de onderkant van de bladeren en soms op de stengel, waardoor gassen in en uit de plant
kunnen stromen.
8
,2.3 Organisatieniveau organisme
Een organisme is een levend wezen. Hoewel de verschillen tussen organismen in de natuur
enorm zijn, delen ze belangrijke overeenkomsten: ze zijn allemaal opgebouwd uit cellen, ze
voeden zich, ze verdedigen zich tegen vijanden en omgevingsinvloeden, en ze planten zich voort.
Biologen groeperen organismen die sterk op elkaar lijken en zich onderling kunnen voortplanten
om vruchtbare nakomelingen te krijgen, in een 'soort'. Een paard en een ezel lijken bijvoorbeeld
op elkaar en kunnen samen nakomelingen krijgen (muildieren of muilezels), maar omdat deze
nakomelingen zelf onvruchtbaar zijn, behoren het paard en de ezel tot twee verschillende
soorten. Om de natuur overzichtelijk te bestuderen (het op naam brengen of identificeren van
een organisme noemen we determinatie), is het leven ingedeeld in grote Rijken.
Bacteriën, eencelligen en schimmels
Het rijk van de bacteriën bestaat uit organismen van slechts één cel zonder echte organellen.
Hun erfelijke DNA zweeft los in het celplasma. Ze planten zich zeer snel voort door celdeling,
waarbij één moedercel zich splitst in twee identieke dochtercellen. Veel bacteriën zijn
onmisbaar en nuttig, zoals de darmflora (bacteriën in je darmen die helpen bij de spijsvertering).
Andere bacteriën zijn uiterst schadelijk en veroorzaken ernstige ziektes, zoals cholera,
tuberculose en de ziekte van Lyme.
Iets complexer is het rijk van de eencelligen. Hoewel zij ook uit slechts één cel bestaan, zijn ze
gemiddeld tien tot honderd keer groter dan een bacterie en bezitten ze wél organellen, zoals een
celkern (voor het DNA) en mitochondriën (voor de energie). Ze lijken daardoor meer op de cellen
van planten en dieren. Een bekend voorbeeld is het pantoffeldiertje. Dit diertje leeft in sloten,
zwemt behendig rond met behulp van trilhaartjes op zijn celwand en voedt zich met bacteriën.
Schimmels kunnen zowel eencellig als meercellig zijn. Ze hebben organellen en voeden zich
met andere organismen of de dode resten daarvan. Een goed voorbeeld van een meercellige
schimmel is de paddenstoel. Wat wij boven de grond zien is slechts het voortplantingsorgaan;
onder de grond bevindt zich een uitgestrekt en onzichtbaar netwerk van schimmeldraden, het
zogenoemde mycelium. Via dit mycelium neemt de schimmel zijn voedsel op uit de bodem of uit
hout.
Het plantenrijk
Het plantenrijk bestaat uit meercellige organismen waarvan de cellen organellen bezitten. Ze
worden op basis van hun bouw en manier van voortplanten onderverdeeld in verschillende
groepen. Hoewel algen en wieren vaak tot de eencelligen of aparte plantachtige organismen
worden gerekend, bezitten ze bladgroenkorrels om energie uit zonlicht te halen. Ze groeien in het
water, hebben geen echte bladeren, stengels of vaten, en planten zich voort via sporen. Grote
algen in de zee noemen we wieren. Mossen zijn landplantjes met wél bladeren en stengels,
maar ze missen de vaten om water omhoog te pompen. Hierdoor blijven ze zeer klein (maximaal
10 centimeter) en groeien ze uitsluitend op vochtige plaatsen. Dit vocht is bovendien essentieel
voor het verspreiden van hun sporen (voortplantingscellen die direct kunnen uitgroeien tot een
nieuw organisme, zonder eerst te hoeven versmelten zoals een eicel en zaadcel). Varens en
paardenstaarten domineerden als reusachtige planten de oertijd. Zij konden zo hoog groeien
omdat ze wél over vaten beschikten: holle, dunne buizen waardoor voedingsstoffen en water
door de hele plant omlaag en omhoog vloeien. Ook zij planten zich voort met sporen, die je bij
varens in kleine, ronde groepjes aan de onderkant van de bladeren kunt vinden.
Daarnaast zijn er de zaadplanten, verdeeld in naaktzadigen en bedektzadigen. Naaktzadigen
(zoals naaldbomen) hebben vaten, stengels en naalden, maar maken geen vruchten of bloemen
9
, aan. Hun zaden liggen open en bloot, vandaar de naam. Een dennenappel is hier het perfecte
voorbeeld van: achter elk houtig schubje van de dennenappel ligt een naakt zaadje, met daarin
een klein embryo dat op een geschikte plek kan uitgroeien tot een volwassen boom.
Bedektzadigen zijn alle planten met bloemen. In de bloem vindt de bevruchting plaats, waarbij
een eicel versmelt met een spermacel (afkomstig uit stuifmeel of pollen). Hieruit groeit het zaad.
Een deel van de bloem zwelt vervolgens op en vormt een beschermend omhulsel om dit zaad
heen: de vrucht. In de biologie is de term vrucht zeer breed; niet alleen appels en bananen, maar
ook tomaten, courgettes en komkommers zijn de vruchten van een bedektzadige plant.
Groep Bouw Vaatplanten Voortplanting Zaden in de
sportenplant of vrucht?
zaadplant
Algen en wieren Geen bladeren X Sporen
of stengels
Mossen Wel bladeren en X Sporen
stengels
Varens en Wel bladeren en Wel vaten Sporen
paardenstaarten stengels
Naaktzadigen Wel bladeren en Wel vaten Zaden Zaden niet in
(naaldbomen) stengels een vrucht
Bedektzadigden Wel bladeren en Wel vaten Zaden Zaden in een
(planten met stengels vrucht
bloemen
Visuele representatie bedektzadigen en naaktzadigen
Het dierenrijk
Dieren zijn meercellige organismen. Het dierenrijk wordt geclassificeerd op basis van het type
skelet (of het ontbreken daarvan) en de lichaamsbouw, in het bijzonder de symmetrie. Tweezijdig
symmetrisch betekent dat een dier slechts op één manier in twee spiegelbeeldige helften te
verdelen is (zoals bij de mens, een vis of een bij). Veelzijdig symmetrisch betekent dat het dier op
meerdere manieren in gelijke helften te snijden is (zoals bij een zeester of een kwal).
Het dierenrijk is ingedeeld in verschillende hoofdgroepen:
10
