Superhero science: Kunnen wij wat Hawkeye kan?

• Biologie
• Science
• +2
• Middelbare school
• havo, vwo
• Leerjaar 4-6

Introductie

Filmkarakter Hawkeye kan extreem goed zien. Over welke roofvogeleigenschappen beschikken zijn ogen en kunnen wij daar misschien ook iets mee in de toekomst? Verrassend om te ontdekken dat vogels anders zien dan mensen. Welke technologie kan ons helpen om ons zicht te verbeteren?

Instructies

Voorkennis van leerlingen

De bouw en werking van het oog (uit de onderbouw). Deze kennis wordt in deze les kort opgehaald.

Voorbereiding van de docent

• Neem de les en de notities een keer door.
• Print eventueel de werkbladen (kunnen ook digitaal ingezet worden).
• Bedenk of de leerlingen alleen of in kleine groepjes aan de keuzeopdrachten gaan werken

Leerdoelen/vaardigheden

• De leerling heeft kennisgemaakt met het karakter Hawkeye uit de Avenger-films en met zijn extreme gezichtsvermogen.
• De leerling kan minstens 5 verschillen tussen de ogen van mensen en roofvogels benoemen.
• De leerling kan in een afbeelding van een oog de onderdelen en hun functie benoemen.
• De leerling kan twee toepassingen beschrijven om menselijke ogen in de toekomst te verbeteren / te genezen.

Aansluiting curriculum

Deze les sluit goed aan bij het onderwerp 'zintuigen' (biologie/natuurkunde) maar is ook geschikt voor science-opdracht of pws-onderwerp.

Feedback

De makers van deze les willen graag weten wat je van de les vond. Ga daarvoor naar de (korte) vragenlijst. Heel veel dank!

ut.onl/docent4tu

Werkbladen

4TU_Hawkeye_werkblad.pdf

Ondertitel

Superhero science:

Kunnen wij wat 

Hawkeye kan?

Wat we van roofvogelogen kunnen leren 

(en overnemen?)

Les 1. Wat is creativiteit?

Informatie voor de docent

Benodigdheden

Iconen

Zet het vinkje 'toon bij leerling' aan

Toon notities bij elke dia

Navigeren door de les

Download het werkblad 

Vergroot een afbeelding

Klik hier

Hotspot met meer informatie

Laptop voor elke leerling

Vooraf

Download het werkblad (of kies voor de digitale versie). 

Bedenk of de opdracht alleen of in kleine groepjes gemaakt mag worden.

Les 1. Wat is creativiteit?

Leerdoelen

Na deze les...

...heb je kennisgemaakt met het karakter Hawkeye uit de Avenger-films en met zijn extreme gezichtsvermogen.

...kun je minstens 5 verschillen tussen de ogen van mensen en roofvogels benoemen.

...kun je in een afbeelding van een oog de onderdelen en hun functie benoemen.

...kun je twee toepassingen beschrijven om menselijke ogen in de toekomst te verbeteren / te genezen.

Dit fragment (minder dan 1 minuut) dient ter inspiratie en is vooral leuk voor leerlingen die de film niet kennen.

Waar is Hawkeye 

allemaal goed in? Wat heb je net gezien?

Voorbeelden van antwoorden:

- Hij kan extreem goed boogschieten

- Hij heeft een zeer scherp zicht, hij heet niet voor niets Hawkeye

- Hij kan zelfs raak schieten zonder te kijken (zo lijkt het)

Les 1. Wat is creativiteit?

Het verhaal van Hawkeye

Hawkeye, oftewel Clint Barton, is een meesterboogschutter uit de Avengers. In tegenstelling tot veel teamgenoten heeft hij geen superkrachten of high-tech harnas. Zijn kracht ligt in uitzonderlijk scherp gezichtsvermogen en razendsnelle reflexen.

Zijn ogen functioneren bijna als die van een roofvogel: hij kan op grote afstand kleine doelen onderscheiden. Tijdens de Battle of New York schiet hij pijlen met dodelijke precisie op vliegende Chitauri-gliders. Hij kan meerdere doelen tegelijk volgen en zonder te kijken pijlen afvuren ('no-look shot').

Vraag

Overleg even met je buur: 

In welke opzichten verschillen roofvogelogen van die van mensen? Noem minstens 2 verschillen.

Mogelijke antwoorden (hoeven niet klassikaal behandeld te worden, dat komt verderop in de les wel aan de orde):

- roofvogelogen staan meer opzij, mensenogen meer naar voren gericht

- roofvogelogen nemen ongeveer 50% van de schedel in, mensenogen maar 5%

- roofvogelogen hebben een groter aantal staafjes/kegeltjes in hun netvlies

- roofvogelogen kennen 2 gele vlekken per oog, mensen maar 1

- bij roofvogels speelt het hoornvlies ook een rol bij het accomoderen, bij mensen alleen de lens

- mensen kunnen met 3 soorten kegeltjes kleuren zien, roofvogels zien ook ultraviolet licht en kunnen m.b.v. oliebolletjes kleurwaarneming verfijnen

- mensen kunnen hun ogen bewegen in de oogkassen, roofvogels nauwelijks (daarom draaien ze hun kop)

Sleepvraag

iris

hoornvlies

harde oogrok

netvlies

fovea

oogzenuw

blinde vlek

glasachtig lichaam

vaatvlies

lensbandjes

lens

straalvormig lichaam

Voorkennis ophalen: bouw van het oog. Als dit bekend is kan deze vraag uiteraard overgeslagen worden. Eventueel kunnen de leerlingen BINAS raadplegen.

Les 1. Wat is creativiteit?

Keuze-opdracht 

Opdracht 1 -  Dichtbij én veraf scherp zien: Onderzoek hoe roofvogels zowel van dichtbij als veraf scherp kunnen zien en of mensen dat ook zouden kunnen.

Opdracht 2 - Kleurenzien XL: Onderzoek het verschil in kleurenzien tussen mensen en roofvogels. Wat zouden mensen aan dit extra kleurenzien kunnen hebben?

Opdracht 3 - Superscherp zicht: Onderzoek waardoor roofvogels scherper zien dan mensen (2 oorzaken). Biedt dat mogelijkheden voor mensen?

Opdracht 4 - Ogen en genen: Hawkeye's gezichtsvermogen is genetisch verankerd, het zit in zijn DNA. Hoe kan dat? En wat kunnen we daar in de toekomst mee?

Laat leerlingen zelf kiezen uit deze opdrachten. Samenwerken in tweetallen is hierbij een goed idee.

Als ze de vragen van deze opdracht 'opzoeken' via AI (wat ze waarschijnlijk gaan doen), vraag de leerlingen dan om dit vraag voor vraag te doen, en niet de hele opdracht ineens. De losse antwoorden stimuleren de leerlingen (hopelijk) om eerst zelf na te denken over een volgende vraag.

Les 1. Wat is creativiteit?

Deel je kennis

Stap 1

Zoek een medeleerling die een andere opdracht heeft gedaan dan jij.

Stap 2
Wissel in twee minuten de belangrijkste bevindingen uit (ieder 1 minuut).

Herhaal dit nog een keer met een andere leerling.

Stimuleer leerlingen om 'aan de wandel' te gaan en om actief kennis te delen en op te halen bij elkaar. Hierna komen daar vragen over!

Houd wel de tijd goed in de gaten.

Wat ben je de afgelopen minuten wijzer geworden?

Les 1. Wat is creativiteit?

Dichtbij én veraf scherp

Roofvogels hebben niet één (zoals wij) maar twee gele vlekken (foveae) op/in hun netvlies. Ze kunnen daardoor tegelijk veraf én dichtbij scherp zien.

De gele vlek is de plaats op het netvlies 'waar het beeld op valt van waar je naar kijkt'. De concentratie kegeltjes is daar ook zeer hoog → scherp zicht.

Hawkeye kan hiermee zijn pijlen afschieten, zonder dat

hij direct naar de objecten lijkt te kijken.

Met twee foveae ziet hij beide doelen tegelijk. Heel handig!

Afbeelding aangepast van Giza (2015)

Kun je bedenken met welke fovea je scherp dichtbij en met welk fovea je scherp veraf tegelijkertijd kunt zien?

In deze en volgende dia's worden de verschillen tussen mensenogen en roofvogelogen kort behandeld.

Deze dia's kunnen als een soort samenvatting getoond worden.

Als de leerlingen zelf in de opdracht voldoende kennis hebben opgedaan, kun je deze dia's overslaan en doorgaan naar dia [...] .

Les 1. Wat is creativiteit?

Scherper zicht 

Lichtbreking in het menselijk oog gebeurt via het hoornvlies (verantwoordelijk voor zo'n 60%) en via de lens.

De lens kan via glad spierweefsel opbollen of afvlakken, 

waardoor de breking van de lens verandert.

Bij roofvogels zijn er twee verschillen:

1. Roofvogels kunnen ook hun hoornvlies accommoderen.
2. De lensspieren in het straalvormig lichaam zijn bij roofvogels niet glad maar dwarsgestreept. Hierdoor kunnen roofvogels sneller en meer accommoderen.

Les 1. Wat is creativiteit?

 Kleurenzien XL

Het menselijk netvlies bevat twee soorten lichtgevoelige receptoren: staafjes en kegeltjes. Van de kegeltjes kennen we drie types: die voor groen, rood en blauw licht. 

Kegeltjes zitten voornamelijk in de gele vlek (fovea). Roofvogels hebben nog een vierde type kegeltje, dat 

UV-licht kan verwerken.

Gemiddeld bevat bij mensen de fovea 125.000 kegeltjes 

per mm².

Roofvogelogen kunnen wel 1.000.000 kegeltjes per mm² bevatten. Dit betekent meer 'pixels' dus een scherper beeld.

Vraag

Wat heeft een roofvogel aan het kunnen zien van UV-licht?

Vraag

En wat zou Hawkeye kunnen hebben aan het zien van UV-licht?

Vraag

Bespreek eerst met je buur: Als we genetische modificatie zoals CRISPR/Cas kunnen gebruiken om menselijk DNA aan te passen zodat er meer roofvogeleigenschappen in het oog komen, welke aspecten van het oog zouden dan veranderd moeten worden om meer op een roofvogeloog te lijken?

Mogelijke antwoorden:

- genen voor gladde spieren rondom de lens vervangen door genen die voor  dwarsgestreepte spieren coderen

- genen voor onbuigzaam hoornvlies vervangen door genen voor buigzaam hoornvlies met bijbehorende spiertjes

- extra gen voor UV-gevoelig kegeltje

- genen voor tweede gele vlek

- genen om hogere concentratie kegeltjes in het netvlies te krijgen

- (niet behandeld:) genen om de plaatsing van de ogen in de schedel meer naar de zijkanten te verplaatsen

Nog tijd: dan deze 4 minuten video waarin alle verschillen tussen menselijke en roofvogel-ogen nog eens getoond worden (Engels, (Engelse) ondertiteling aanzetten is een mogelijkheid). 

De inhoud is een herhaling van dia's 13-14-15 ('Scherp zicht van roofvogels') maar wel illustratief. 

Les 1. Wat is creativiteit?

Gefeliciteerd!

Nu kun je...

...minstens 5 verschillen tussen de ogen 

van mensen en roofvogels benoemen.

...in een afbeelding van een oog de 

onderdelen en hun functie benoemen.

...twee toepassingen beschrijven om menselijke ogen in de toekomst te verbeteren / te genezen, 

...en heb je kennisgemaakt met het karakter Hawkeye uit de Avenger-films en met zijn extreme gezichtsvermogen.

Les 1. Wat is creativiteit?

Geïnspireerd?

Vond je dit een leuke les? Dan is één van de volgende vervolgopleidingen misschien iets voor jou. 

Bachelor Biologie (universiteit)

https://www.wur.nl/nl/onderwijs-opleidingen/bachelor/bsc-opleidingen/bsc-biologie.htm

Bachelor Biomedische wetenschappen (universiteit)

https://www.universiteitleiden.nl/onderwijs/opleidingen/bachelor/biomedische-wetenschappen

Bachelor Optometrie (hbo)

https://www.studiekeuze123.nl/opleidingen/1420-optometrie-hogeschool-utrecht-hbo-bachelor

Bachelor Filmacademie (hbo)

https://www.filmacademie.ahk.nl/bachelor-film/

Les 1. Wat is creativiteit?

De makers van deze les willen graag weten wat je van de les vond. Ga daarvoor naar de (korte) vragenlijst. Heel veel dank!

Feedback gevraagd

Klik hier om naar de vragenlijst voor leerlingen te gaan

Link naar vragenlijst voor leerlingen:

ut.onl/leerling4tu 

Les 1. Wat is creativiteit?

De makers van deze les willen graag weten wat je van de les vond. Ga daarvoor naar de (korte) vragenlijst. Heel veel dank!

Feedback gevraagd

Vragenlijst voor docenten

ut.onl/docent4tu

Link naar vragenlijst voor docenten:

ut.onl/docent4tu

Les 1. Wat is creativiteit?

Check www.4tuschools.nl voor meer inspirerende lessen!

Les 1. Wat is creativiteit?

Fitzgerald, B. W. (2018). Using Hawkeye from the Avengers to communicate on the eye. AJP Advances in Physiology Education, 42(1), 90–98. https://doi.org/10.1152/advan.00161.2017

Giza, L. (2015). Vergelijkende morfologie van het oog van vogels (Door A. Martel, T. Hellebuyck, & Universiteit Gent). https://libstore.ugent.be/fulltxt/RUG01/002/216/094/RUG01-002216094_2015_0001_AC.pdf

Bronnen