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Scheda programma d'esame
FONDAMENTI DI BIOLOGIA
GRAZIANO DI GIUSEPPE
Anno accademico2023/24
CdSSCIENZE DELLA FORMAZIONE PRIMARIA
Codice472EE
CFU13
PeriodoAnnuale
LinguaItaliano

ModuliSettore/iTipoOreDocente/i
FONDAMENTI DI BIOLOGIABIO/05LEZIONI84
GRAZIANO DI GIUSEPPE unimap
MONICA RUFFINI CASTIGLIONE unimap
SERGIO TOFANELLI unimap
LABORATORIO DI FONDAMENTI DI BIOLOGIABIO/05LABORATORI24
GRAZIANO DI GIUSEPPE unimap
Obiettivi di apprendimento
Learning outcomes
Conoscenze

Al termine del corso, gli studenti avranno acquisito le conoscenze di base ed i fondamenti in merito agli strumenti e alle metodologie sviluppati per insegnare le tematiche delle scienze biologiche a livello di scuola dell’infanzia o scuola primaria, così come previste nelle linee guida del MUR con riferimento agli obiettivi di apprendimento e traguardi per competenza delle Indicazioni Nazionali per il primo ciclo.
Knowledge

At the end of the course, students will have acquired the basic knowledge and the fundamentals about the tools and methodologies developed to teach the subjects of biological sciences at kindergarten or primary school level, as foreseen in the MIUR guidelines with reference to learning objectives and goals for competence of the National Indications for the first cycle.
Modalità di verifica delle conoscenze

Per l'accertamento delle conoscenze saranno svolti incontri tra i docenti e il gruppo di studenti che sviluppa il progetto.
Assessment criteria of knowledge

For the assessment of the knowledge will be held meetings between the teachers and the group of students who develop the project.
Capacità

Al termine del corso gli studenti sapranno sviluppare gli strumenti e le metodologie più adatti per insegnare le diverse tematiche delle scienze biologiche a livello di scuola dell’infanzia o scuola primaria. Essi saranno in grado di progettare percorsi didattici in biologia sugli argomenti previsti dalle Indicazioni Nazionali e dalle linee guida del MUR.
Skills

At the end of the course, students will be able to develop the most suitable tools and methodologies to teach the different subjects of biological sciences at kindergarten or primary school level. They will be able to plan didactic courses in biology on the topics provided by the National Indications and MIUR guidelines.
Modalità di verifica delle capacità

Durante le lezioni saranno utilizzati strumenti volti ad accertare l’acquisizione da parte degli studenti degli obiettivi stabiliti. Saranno utilizzate diverse strategie didattiche in modo da favorire dinamiche interattive fra docenti e studenti, anche attraverso lo svolgimento di piccoli progetti tesi alla comprensione dei modelli didattici più utili per la biologia. Dall’ausilio di strumenti multimediali al ruolo delle attività pratiche nell’insegnamento della biologia, attraverso la progettazione di attività di laboratorio e di osservazione in natura.
Assessment criteria of skills

During the lessons, tools will be used to ascertain the students' acquisition of the objectives set. Different teaching strategies will be used in order to favor interactive dynamics between teachers and students, also through the development of small projects aimed at understanding the most useful teaching models for biology. From the use of multimedia tools to the role of practical activities in teaching biology, through the design of laboratory activities and observation in nature.
Comportamenti

Gli studenti potranno acquisire e sviluppare sensibilità alle problematiche inerenti i metodi di insegnamento delle scienze biologiche. Essi potranno saper organizzare attività pratiche nell’insegnamento della biologia, attraverso la progettazione di attività di laboratorio e di osservazione in natura. Saranno acquisite opportune accuratezza e precisione nella preparazione e presentazione degli argomenti trattati.
Behaviors

Students will acquire and develop sensitivity to the problems inherent in the teaching methods of biological sciences. They will be able to organize practical activities in the teaching of biology, through the design of laboratory activities and observation in nature. Appropriate accuracy and precision in the preparation and presentation of the topics will be acquired.
Modalità di verifica dei comportamenti

Durante le lezioni saranno utilizzate diverse strategie didattiche in modo da favorire dinamiche interattive fra docenti e studenti, volte a verificare il grado di acquisizione degli argomenti trattati.
Assessment criteria of behaviors

During the lessons, different teaching strategies will be used in order to encourage interactive dynamics between teachers and students, aimed at verifying the degree of acquisition of the topics covered.
Prerequisiti (conoscenze iniziali)

Sebbene non ci siano regole di propedeuticità, aver già acquisito preliminari conoscenze nell’ambito di tutte le materie riguardanti le scienze della vita, anche a livello di studi secondari superiori, facilita la comprensione di molti argomenti che verranno trattati nelle lezioni.
Prerequisites

Although there are no prerequisite rules, having already acquired preliminary knowledge in all subjects concerning life sciences, even at the level of upper secondary studies, facilitates the understanding of many topics that will be covered in the lessons.
Indicazioni metodologiche

Saranno svolte lezioni frontali, con ausilio di slides. Strumenti di supporto saranno costituiti da siti web, video, seminari. Ausilio e completamento sarà fornito da personale di supporto e da codocenti. Il sito di elearning del corso sarà utilizzato per scaricamento materiali didattici, comunicazioni docente-studenti, formazione di gruppi di lavoro. L'interazione tra studente e docente avverrà tramite uso di ricevimenti, uso della posta elettronica o di altri strumenti di comunicazione.
Teaching methods

Lectures will be held, with the help of slides. Support tools will consist of websites, seminars. Help and completion will be provided by support staff and by colleagues. The elearning site of the course will be used for downloading educational materials, teacher-student communications, training of working groups. The interaction between student and teacher will take place through the use of receptions, use of e-mail or other communication tools.
Programma (contenuti dell'insegnamento)
  • Biologia come discorso sulla vita. Biosfera e sue interazioni con le altre sfere della Terra. Relatività e incertezza della definizione di vita. Il concetto di essere vivente/non vivente e sue rappresentazioni grafiche.
  • Criteri utilizzati dai bambini per distinguere esseri viventi e non viventi. Dall'approccio strutturale/funzionale all'approccio sistemico. Il sistema come strumento per l'apprendimento di concetti biologici. Sistemi isolati, chiusi, aperti: esempi.
  • Gli organismi viventi come sistemi aperti autopoietici: l'esempio del bicchiere d'acqua e dell'albero. L'omeostasi e il feedback negativo: i processi che assicurano ai viventi uno stato di equilibrio dinamico. Sistemi viventi autotrofi (foto e chemiosintetici) ed eterotrofi. Ricapitolazione delle proprietà alla base del concetto di essere vivente e ricerca di una sua definizione condivisa dall'aula con modalità interattiva.
  • Acqua come molecola alla base della vita. Le proprietà chimiche e fisiche dell'acqua dovute alla sua polarità debole. Equilibrio tra forze di coesione e di adesione: capillarità, tensione superficiale. Capacità termica e potere solvente. Diffusione ed osmosi. Distribuzione dell'acqua nei viventi e ruolo dei viventi nel suo ciclo. Il Carbonio come elemento base della vita. Le proprietà chimiche del Carbonio e dei suoi composti organici: polimeri lineari, ramificati, ciclici.
  • Il Carbonio e i suoi polimeri. Catene lineari, ramificate, chiuse. Le principali macromolecole organiche: Carboidrati, Lipidi, Proteine, Acidi nucleici. I carboidrati: monosaccaridi (glucosio, fruttosio, galattosio), disaccaridi (glucosio, lattosio, maltosio), polisaccaridi (amido, glicogeno, cellulosa). Le proteine: struttura primaria, secondaria, terziaria, quaternaria. Esempi: collagene, cheratina, insulina, immunoglobuline, emoglobina.
  • Lipidi: acidi grassi saturi e insaturi. Trigliceridi, fosfolipidi, steroidi (colesterolo HLD/LDL, ormoni sessuali), cere, terpeni. Acidi nucleici: DNA e RNA. Dal DNA ai nucleosomi ai cromosomi.
  • Introduzione al sito JOVE sezione core-Biology. Cosa sono le cellule: concetti generali, principali differenze tra la cellula procariotica, la cellula eucariotica vegetale e animale. I tre domini: Eubatteri, Archea, Eucariota. Virus e prioni come forme estreme di parassitismo. Rapporto superficie/volume e dimensioni degli organismi.
  • Le membrane plasmatiche: doppio strato lipidico, proteine integrali e periferiche, glicoproteine e glicolipidi. Fluidità di membrana: il ruolo di acidi grassi insaturi/saturi e colesterolo. Zattere di proteine e lipidi. Processi di diffusione e di osmosi attraverso le membrane.
  • Il gradiente elettrochimico e i meccanismi di trasporto: passivo (diffusione facilitata), attivo primario e secondario. Proteine carrier, pompe sodio-potassio, canali sodio-glucosio. Endocitosi: fagocitosi e pinocitosi. Esocitosi.
  • La prospettiva evolutiva in biologia. L'origine della vita sulla Terra: Luca (Last Universal Common Ancestor) e il mondo a RNA. Il dogma centrale e la quasi universalità del codice genetico. Lamarckismo e darwinismo a confronto. Giocare con l'evoluzione: esempi di attività in aula.
  • Evoluzione e comunicazione: la difficoltà di far comprendere i principi della teoria Darwin/Wallace. Il caso della Marcia del Progresso.
  • Perché la suddivisione della diversità umana in razze è destituita di validità scientifica. Le basi biologiche del razzismo: i processi cerebrali della percezione del diverso-da-sè, l'accettazione dell'albino nell'uomo e nello scimpanzè. Bambini e razzismo: i Doll test.
  • Esperienze con le lenti per smartphone BLIPS, Esperienze con il microscopio per smartphone DIPLE. Magnificazione e risoluzione. Varie esperienze riproducibili in classe.
  • Strumenti e strategie per comunicare la biologia ai bambini. Dimostrazioni pratiche: la fioritura (tensione superficiale tra acqua e cellulosa), la tastiera umana (alcuni tessuti biologici sono buoni conduttori elettrici), la classificazione degli animali (indovina chi? a gruppi).
  • Microrganismi procariotici ed eucariotici: principali differenze. I batteri. Diverse forme di batteri: cocchi, bacilli, spirilli e spirocheti. Batteri che vivono come cellule singole e batteri che vivono in gruppo (diplococchi, diplobacilli, streptococchi, stafilococchi). Struttura dei batteri: citoplasma, membrana plasmatica, parete cellulare, capsula. Il genoma dei batteri. Strutture superficiali dei batteri: pili di coniugazione, fimbrie. Struttura del flagello dei batteri: corpo basale, uncino, filamento. Funzionamento del flagello batterico nella locomozione.
  • La riproduzione batterica: scissione binaria. la ricombinazione genetica nei batteri: la coniugazione, la trasformazione e la trasduzione. La nutrizione batterica: fotoautotrofia, chemioautotrofia, chemioeterotrofia. Ruolo dei batteri nell'ambiente: batteri decompositori, batteri nel ciclo dell'azoto, batteri nel biorisanamento. Ruolo dei batteri nell'alimentazione: i lattobacilli e la fermentazione lattica, la fermentazione propionica, i lattobacilli nella preparazione industriale degli insaccati. I lieviti nella produzione di bevande alcoliche e di prodotti da forno. I batteri patogeni: Clostridium tetani, Shigella dysenteriae, Salmonella.
  • Gli archeobatteri: caratteristiche generali. Tipi di archeobatteri: i metanogeni, gli alofili, i termoacidofili.
  • I virus: caratteristiche generali. I virus dei batteri (batteriofagi): caratteristiche generali. I cicli litico e lisogenico. I virus delle piante: caratteristiche generali. Il virus del mosaico del tabacco. I virus degli animali: caratteristiche generali. Il virus HIV. I virus emergenti. I vaccini.
  • I protisti: caratteristiche generali. Principali gruppi di protisti: microalghe, funghi unicellulari, protozoi. Habitat. Locomozione (movimento ameboide, battito ciliare, battito flagellare). Nutrizione (autotrofia, eterotrofia, mixotrofia). Riproduzione. Esempi di protisti: Volvox, radiolari. Foraminiferi, Stentor. Ruolo dei protisti nel corso dell'evoluzione della vita sulla Terra. Teoria endosimbiotica. Dalla unicellularità alla pluricellularità. I protisti nella loro duplice natura di cellule e organismi.
  • Le microalghe: caratteristiche generali. Le alghe verdi, le alghe rosse e le alghe giallo-brune (diatomee). I protozoi: caratteristiche generali. I ciliati. I protozoi: le amebe, i flagellati, gli sporozoi. I funghi unicellulari. I mixomiceti: caratteristiche generali. Forma e struttura dello sporangio. Gli oomiceti: caratteristiche generali.
  • I protisti come bioindicatori. Metodi chimico e biologico. I bioindicatori. Vantaggi dei protisti come bioindicatori. Ruolo dei protozoi ciliati negli impianti di depurazione biologica delle acque reflue. Tipi di protozoi ciliati presenti nei processi a fanghi attivi (natanti, sessili e mobili di fondo). Fioriture o bloom algali. Fenomeno dell'arrossamento del Lago di Tovel: racconto di un'esperienza di ricerca personale. Fenomeno di bloom algale nel Lago di Garda (2004): racconto di un'esperienza di ricerca personale. Fenomeno di bloom algale nel Lago di Hillier: ipotesi sulle cause. Uso dei protisti come boindicatori per l'ambiente suolo. Ruolo dei protisti nella complessa ecologia dell'ambiente suolo. Esempio applicativo dell'utilizzo dei protozoi ciliati del muschio come biondicatori della qualità dell'aria dei centri urbani: racconto di un'esperienza di ricerca.
  • La Didattica della Biologia. Insegnare Biologia oggi. Indicazioni metodologiche. Le misconcezioni in Biologia. Lezioni interattive. Didattica laboratoriale. Applicazione del metodo scientifico. Biologia Funzionale e Biologia Evolutiva. L'approccio osservativo-comparativo.
  • La microbiologia a scuola. Come affrontare la microbiologia a scuola. Lezione teorica in aula (conversazione clinica). Esempi di domande e relative risposte. Risultati della conversazione clinica. Visione antropocentica. Attività laboratoriale sui batteri. Metodo scientifico. Preparazione dell'attività laboratoriale. Preparazione di un terreno di coltura. Esecuzione dell'attività laboratoriale. Risultati dell'attività laboratoriale. Attività laboratoriale sui protozoi. Preparazione dell'attività laboratoriale. Osservazione al microscopio. Estrazione di DNA da protozoi.
  • I molluschi: caratteristiche generali. Forme giganti di molluschi (Architeuthis e Tridacna gigas). I gasteropodi: caratteristiche generali. Chiocciole e lumache. Struttura della conchiglia spiralata. I cefalopodi: caratteristiche generali. I bivalvi: caratteristiche generali. Struttura della conchiglia. La produzione di perle da parte delle ostriche.
  • Gli anellidi: caratteristiche generali. La metameria. Vantaggi della metameria. Il celoma e lo scheletro idraulico. I policheti: caratteristiche generali. Nereis e Sabella. Gli oligocheti: caratteristiche generali. I lombrichi. Importanza dei lombrichi. La riproduzione nei lombrichi. Esperienze didattiche con i lombrichi. Gli irudinei: caratteristiche generali.
  • Gli artropodi: caratteristiche generali che ne hanno permesso il successo evolutivo. I crostacei: caratteristiche generali. Gli aracnidi: caratteristiche generali. Ragni pericolosi. Gli insetti.
  • Caratteristiche dei viventi, con particolare attenzione alle peculiarità del mondo vegetale. Differenze principali fra piante e metazoi. Importanza delle piante nella biosfera. Le piante alla base della catena alimentare. Suddivisione dei viventi in tre domini e sette regni.
  • Il regno Plantae. La cellula vegetale. La Parete. Struttura generale e funzioni. La lamella mediana. La Parete primaria: componente fibrillare e matriciale. La parete secondaria. Modificazioni della parete. Il vacuolo quale organello multifunzionale essenziale per la vita delle piante. Struttura del vacuolo.
  • Funzioni fisiche e metaboliche del vacuolo. I metaboliti secondari. I plastidi: Generalità. I cloroplasti e la funzione fotosintetica.
  • I leucoplasti e le diverse riserve accumulate. Morfologia ed Anatomia delle piante. Tallo e cormo. Il corpo della pianta, impostata su base cilindrica o cilindrico-appiattita. Meristemi primari per la crescita in lunghezza e meristemi secondari per la crescita in spessore. La radice e le sue funzioni. Differenziazione longitudinale della radice primaria.
  • La radice ed il fusto e le loro modificazioni. Anatomia. Accrescimento primario e secondario.
  • La foglia e le sue modificazioni. Struttura, anatomia e funzioni della foglia.
  • Le piante terrestri. Cicli metagenetici. Le briofite: caratteri generali del gametofito e sporofito dei muschi.
  • Ciclo vitale dei muschi, caratteri di primitività e ruolo ecologico. Le pteridofite: caratteri generali del gametofito e dello sporofito delle felci; ciclo vitale; ruolo ecologico ed importanza delle felci.
  • Le spermatofite. Gimnosperme e la comparsa dell'ovulo. Caratteristiche generali dello sporofito e del gametofito delle conifere. Ciclo biologico delle conifere. Angiosperme e loro diversificazione e diffusione. Il fiore angiospermico.
  • I funghi: caratteristiche generali ed esigenze nutritive. Differenze e somiglianze tra funghi piante ed animali. Esempi di funghi commestibili, velenosi, patogeni.
  • Le diverse parti sterili e fertili del fiore. Sporogenesi, gametogenesi e doppia fecondazione. Differenze tra monocotiledoni e dicotiledoni. Impollinazione abiotica e biotica. Ciclo biologico delle angiosperme. Il seme.
  • Il Frutto. Frutti carnosi e frutti secchi. Falsi frutti ed infruttescenze. Germinazione del seme epigea ed ipogea. Dormienza e quiescenza del seme.
  • Cosa significa fare lezione in classe oggi. Strutturare una lezione inclusiva ed efficace, con particolare attenzione alla biologia vegetale.

Laboratorio

  • Attività laboratoriale presso l'Orto e Museo Botanico dell'Università di Pisa. Visita guidata ad alcune sezioni dell’Orto, funzionali allo svolgimento di percorsi selezionati: illustrazione delle fasi di realizzazione di alcuni progetti didattici, utilizzando come esempio uno dei percorsi selezionati e presentazione delle linee guida con “strategie” per rendere i progetti coinvolgenti e multidisciplinari. Progettazione da parte dei partecipanti di un percorso didattico, avendo a disposizione una scatola ‘misteriosa’ con del materiale vegetale, una descrizione delle piante da cui deriva il materiale fornito e una breve guida con suggerimenti per impostare il progetto. Discussione dei progetti realizzati con valutazione dei punti di forza e di criticità.
  • Laboratorio di Protistologia. Allestimento di vetrini per l'osservazione al microscopio ottico di cellule vive appartenenti a diverse specie di protozoi ciliati (Euplotes crassus, Frontonia sp., Blepharisma sp., Paramecium sp.). Estrazione di DNA da cellule di protozoi ciliati attraverso un protocollo che prevede l'utilizzo di semplice materiale facilmente recuperabile (detersivo per piatti, sale fino, acqua demineralizzata, alcool etilico). Come costruire un microscopio utilizzando lo smartphone.
  • Laboratorio di didattica dell’educazione presso il Museo di Storia Naturale dell'Università di Pisa (Calci - PI). Presentazione dell'offerta delle attività educative del Museo. Partecipazione ad alcune attività proposte dal Museo. Laboratorio di Zoologia con i porcellini di terra.
Syllabus
  • The Biology as a discourse on life. The biosphere and its interactions with other spheres of the Earth. The relativity and uncertainty of the definition of life. The concept of living/non-living being and its graphic representations.
  • Criteria used by children to distinguish living and non-living things. From the structural/functional approach to the systemic approach. The system as a tool for learning biological concepts. Isolated, closed, open systems: examples.
  • Living organisms as autopoietic open systems: the example of the glass of water and the tree. Homeostasis and negative feedback: the processes that ensure a state of dynamic equilibrium for living beings. Autotrophic (photo and chemosynthetic) and heterotrophic living systems. Recapitulation of the properties underlying the concept of living being and search for its definition shared by the classroom in interactive mode.
  • The water as a molecule at the basis of life. The chemical and physical properties of water due to its weak polarity. Balance between cohesion and adhesion forces: capillarity, surface tension. Thermal capacity and solvent power. Diffusion and osmosis. Distribution of water in living things and role of living things in its cycle. Carbon as the basic element of life. The chemical properties of Carbon and its organic compounds: linear, branched, cyclic polymers.
  • Carbon and its polymers. Linear, branched, closed chains. The main organic macromolecules: carbohydrates, lipids, proteins, nucleic acids. Carbohydrates: monosaccharides (glucose, fructose, galactose), disaccharides (glucose, lactose, maltose), polysaccharides (starch, glycogen, cellulose). Proteins: primary, secondary, tertiary, quaternary structures. Examples: collagen, keratin, insulin, immunoglobulins, hemoglobin.
  • Lipids: saturated and unsaturated fatty acids. Triglycerides, phospholipids, steroids (HLD/LDL cholesterol, sex hormones), waxes, terpenes. Nucleic acids: DNA and RNA. From DNA to nucleosomes to chromosomes.
  • Introduction to the JOVE site, core-Biology section. What are cells: general concepts, main differences between the prokaryotic cell, the plant and animal eukaryotic cell. The three domains: Eubacteria, Archaea, Eukaryota. Viruses and prions as extreme forms of parasitism. Surface/volume ratio and size of organisms.
  • Plasma membranes: lipid bilayer, integral and peripheral proteins, glycoproteins and glycolipids. Membrane fluidity: the role of unsaturated/saturated fatty acids and cholesterol. Protein and lipid rafts. Diffusion and osmosis processes across membranes.
  • The electrochemical gradient and transport mechanisms: passive (facilitated diffusion), primary and secondary active. Carrier proteins, sodium-potassium pumps, sodium-glucose channels. Endocytosis: phagocytosis and pinocytosis. Exocytosis.
  • The evolutionary perspective in biology. The origin of life on Earth: Luca (Last Universal Common Ancestor) and the RNA world. The central dogma and the near universality of the genetic code. Comparing Lamarckism and Darwinism. Playing with evolution: examples of classroom activities.
  • Evolution and communication: the difficulty of making the principles of the Darwin/Wallace theory understood. The case of the March of Progress.
  • Because the division of human diversity into races lacks scientific validity. The biological basis of racism: the brain processes of perception of the different-than-self, the acceptance of the albino in man and chimpanzee. Children and racism: Doll tests.
  • Experiences with the BLIPS smartphone lenses, Experiences with the DIPLE smartphone microscope. Magnification and resolution. Various experiences that can be reproduced in class.
  • Tools and strategies to communicate biology to children. Practical demonstrations: flowering (surface tension between water and cellulose), human keyboard (some biological tissues are good electrical conductors), classification of animals (guess who? in groups).
  • Prokaryotic and eukaryotic microorganisms: main differences. The bacteria. Different forms of bacteria: cocci, bacilli, spirilla and spirochaetes. Bacteria that live as single cells and bacteria that live in groups (diplococci, diplobacilli, streptococci, staphylococci). Structure of bacteria: cytoplasm, plasma membrane, cell wall, capsule. The bacterial genome. Surface structures of bacteria: conjugation pili, fimbriae. Structure of the bacterial flagellum: basal body, hook, filament. Functioning of the bacterial flagellum in locomotion.
  • Bacterial reproduction: binary fission. Genetic recombination in bacteria: conjugation, transformation and transduction. Bacterial nutrition: photoautotrophy, chemoautotrophy, chemoheterotrophy. Role of bacteria in the environment: decomposer bacteria, bacteria in the nitrogen cycle, bacteria in bioremediation. Role of bacteria in food: lactobacilli and lactic fermentation, propionic fermentation, lactobacilli in the industrial preparation of sausages. Yeasts in the production of alcoholic beverages and bakery products. Pathogenic bacteria: Clostridium tetani, Shigella dysenteriae, Salmonella.
  • Archaebacteria: general characteristics. Types of archaebacteria: methanogens, halophiles, thermoacidophiles.
  • Viruses: general characteristics. Viruses of bacteria (bacteriophages): general characteristics. The lytic and lysogenic cycles. Plant viruses: general characteristics. The tobacco mosaic virus. Animal viruses: general characteristics. The HIV virus. Emerging viruses. The vaccines.
  • Protists: general characteristics. Main groups of protists: microalgae, unicellular fungi, protozoa. Habitat. Locomotion (amoeboid movement, ciliary beat, flagellar beat). Nutrition (autotrophy, heterotrophy, mixotrophy). Reproduction. Examples of protists: Volvox, radiolarians. Foraminifera, Stentor. Role of protists in the evolution of life on Earth. Endosymbiotic theory. From unicellularity to multicellularity. Protists in their dual nature of cells and organisms.
  • Microalgae: general characteristics. Green algae, red algae and yellow-brown algae (diatoms). Protozoa: general characteristics. The ciliates. Protozoa: amoebae, flagellates, sporozoa. Unicellular fungi. Myxomycetes: general characteristics. Shape and structure of the sporangium. Oomycetes: general characteristics.
  • Protists as bioindicators. Chemical and biological methods. The bioindicators. Advantages of protists as bioindicators. Role of ciliated protozoa in biological wastewater treatment plants. Types of ciliated protozoa present in activated sludge processes (swimming, sessile and bottom mobile). Algal blooms. Phenomenon of the reddening of Lake Tovel: story of a personal research experience. Algal bloom phenomenon in Lake Garda (2004): story of a personal research experience. Algal bloom phenomenon in Lake Hillier: hypotheses on the causes. Use of protists as bioindicators for the soil environment. Role of protists in the complex ecology of the soil environment. Application example of the use of moss ciliate protozoa as bioindicators of air quality in urban centers: story of a research experience.
  • The Didactics of Biology. Teaching biology today. Methodological indications. Misconceptions in Biology. Interactive lessons. Laboratory teaching. Application of the scientific method. Functional Biology and Evolutionary Biology. The observational-comparative approach.
  • Microbiology at school. How to deal with microbiology at school. Theoretical lesson in the classroom (clinical conversation). Examples of questions and their answers. Results of the clinical conversation. Anthropocentric vision. Laboratory activity on bacteria. Scientific method. Preparation of the laboratory activity. Preparation of a culture medium. Execution of the laboratory activity. Results of the laboratory activity. Laboratory activity on protozoa. Preparation of the laboratory activity. Microscope observation. DNA extraction from protozoa.
  • Mollusks: general characteristics. Giant forms of mollusks (Architeuthis and Tridacna gigas). Gastropods: general characteristics. Snails and slugs. Spiral shell structure. Cephalopods: general characteristics. Bivalves: general characteristics. Shell structure. The production of pearls by oysters.
  • Annelids: general characteristics. The metamerism. Advantages of metamerism. The coelom and the hydraulic skeleton. The polychaetas: general characteristics. Nereis and Sabella. Oligochaetes: general characteristics. Earthworms. Importance of earthworms. Reproduction in earthworms. Didactic experiences with earthworms. The hirudineans: general characteristics.
  • Arthropods: general characteristics that have allowed their evolutionary success. Crustaceans: general characteristics. Arachnids: general characteristics. Dangerous spiders. The insects.
  • Characteristics of living things, with particular attention to the peculiarities of the plant world. Main differences between plants and metazoans. Importance of plants in the biosphere. Plants at the base of the food chain. Division of the living into three domains and seven kingdoms.
  • The kingdom Plantae. The plant cells. The wall. General structure and functions. The middle lamella. The primary wall: fibrillar and matrix components. The secondary wall. Wall modifications. The vacuole as a multifunctional organelle essential for plant life. Structure of the vacuole.
  • Physical and metabolic functions of the vacuole. The secondary metabolites. Plastids: Generalities. Chloroplasts and photosynthetic function.
  • The leucoplasts and the various accumulated reserves. Morphology and Anatomy of plants. Thallus and corm. The body of the plant, set on a cylindrical or flattened-cylindrical base. Primary meristems for length growth and secondary meristems for thickness growth. The root and its functions. Longitudinal differentiation of the primary root.
  • The root and the stem and their modifications. Anatomy. Primary and secondary growth.
  • The leaf and its modifications. Structure, anatomy and functions of the leaf.
  • Terrestrial plants. Metagenetic cycles. Bryophytes: general characteristics of the gametophyte and sporophyte of mosses.
  • Life cycle of mosses, characteristics of primitiveness and ecological role. Pteridophytes: general characteristics of the gametophyte and sporophyte of ferns; life cycle; ecological role and importance of ferns.
  • The spermatophytes. Gymnosperms and the appearance of the ovule. General characteristics of the sporophyte and gametophyte of conifers. Biological cycle of conifers. Angiosperms and their diversification and diffusion. The angiosperm flowers.
  • Mushrooms: general characteristics and nutritional requirements. Differences and similarities between plant and animal fungi. Examples of edible, poisonous, pathogenic mushrooms.
  • The different sterile and fertile parts of the flower. Sporogenesis, gametogenesis and double fertilization. Differences between monocotyledons and dicotyledons. Abiotic and biotic pollination. Life cycle of angiosperms. The seed.
  • The fruit. Fleshy fruits and dried fruits. False fruits and infructescence. Epigeal and hypogeal seed germination. Seed dormancy and quiescence.
  • What does it mean to teach in class today. Structuring an inclusive and effective lesson, with particular attention to plant biology.

Laboratory

  • Laboratory activity at the Garden and Botanical Museum of the University of Pisa. Guided tour of some sections of the Garden, functional for carrying out selected itineraries: illustration of the phases of realization of several educational projects, using one of the selected itineraries as an example and presentation of the guidelines with "strategies" to make projects engaging and multidisciplinary. Planning by the participants of an educational path, having at their disposal a 'mysterious' box with plant material, a description of the plants from which the supplied material derives and a brief guide with suggestions for setting up the project. Discussion of the projects carried out with assessment of the strengths and weaknesses.
  • Protistology laboratory. Preparation of slides for the optical microscope observation of live cells belonging to different species of ciliated protozoa (Euplotes crassus, Frontonia sp., Blepharisma sp., Paramecium sp.). Extraction of DNA from ciliated protozoan cells through a protocol that involves the use of simple, easily recoverable material (dishwashing liquid, fine salt, demineralized water, ethyl alcohol). How to build a microscope using your smartphone.
  • Educational teaching laboratory at the Natural History Museum of the University of Pisa (Calci - PI). Presentation of the offer of educational activities of the Museum. Participation in some activities proposed by the Museum. Zoology laboratory with wood pigs.
Bibliografia e materiale didattico

TESTI CONSIGLIATI

  • Biologia: l'essenziale. Sylvia S. Mader - Piccin Nuova Libraria
  • Elementi di biologia e genetica. David Sadava, David M. Hillis, H. Craig Heller, Sally Hacker - Zanichelli editore
  • Biologia - La biologia delle piante. David Sadava, H. Craig Heller, Gordon H. Orians, William K. Purves, David M. Hillis. Terza edizione italiana. Zanichelli editore.
  • Invito alla biologia. Helena Curtis, N. Sue Barnes, Adriana Schnek, Alicia Massarini - Zanichelli editore.
  • Come funziona la vita. James R. Morris Daniel L. Hartl Andrew H. Knoll Robert A Lue Melissa Michael - Zanichelli editore.
  • Appunti di Botanica. Guido Gandelli, 2016. Brescia (https://www.itaspastori.edu.it/wp-document/Studenti/Documentazione%20scaricabile/GuidoGandelli_BOTANICA_MARZO_2016.pdf).
  • Insegnare e apprendere le scienze della vita. Anna Perazzone - Mondadori editore
  • Insegnare la biologia ai bambini. Gianfranco Santovito - Carocci editore.
  • Didattica della biologia. Claudio Longo - Ledizioni editore.
  • Compendio di biologia per infanti. Antonio Di Leva - Aracne editrice.
  • Scienze della natura. Aspetti di didattica. Giancarlo Fava - Aracne editrice.
  • Esperienze pratiche di biologia nella scuola primaria. Suggerimenti, indicazioni, esempi. Antonella Pezzotti – Ledizioni editore.
Modalità d'esame

L'esame consta in una prova orale. La prova orale consiste in un colloquio tra il candidato e i docenti, o anche tra il candidato e altri collaboratori dei docenti titolari. La prova orale sarà suddivisa in più parti, corrispondenti a varie sezioni del programma svolto. La prova orale è non superata se il candidato mostra di non essere in grado di esprimersi in modo chiaro e di usare la terminologia corretta e se il candidato mostrerà ripetutamente l'incapacità di mettere in relazione parti del programma e nozioni che deve usare in modo congiunto per rispondere in modo corretto ad una domanda.
Assessment methods

The exam consists of an oral test. The oral exam consists of an interview between the candidate and the teacher, or even between the candidate and other collaborators of the professor. The oral exam will be divided into several parts, corresponding to various sections of the program. The oral examination is not passed if the candidate shows an inability to express him/herself in a clear manner using the correct terminology and if the candidate repeatedly shows the inability to relate parts of the program and notions that he must use jointly to answer a question correctly.
Note

COMMISSIONE D'ESAME

Presidente: Graziano Di Giuseppe

Membri: Monica Ruffini Castiglione, Sergio Tofanelli

Presidente supplente: Claudia Vannini

Membri supplenti: Luigi Sanità di Toppi, Giovanni Boschian
Ultimo aggiornamento 16/04/2024 10:19