วิทยาศาสตร์-ชีววิทยา ระดับมัธยมศึกษาตอนต้น
เนื้อหาในนี้ เน้นการสร้างความเข้าใจพื้นฐานเกี่ยวกับโครงสร้างและกระบวนการที่สำคัญในสิ่งมีชีวิต ตั้งแต่ระดับเซลล์ไปจนถึงการทำงานของระบบในร่างกาย นักเรียนจะได้เรียนรู้เกี่ยวกับทฤษฎีวิวัฒนาการ การปรับตัวของสิ่งมีชีวิต รวมถึงบทบาทของระบบนิเวศและการอนุรักษ์ธรรมชาติ เนื้อหาครอบคลุมตั้งแต่ความหลากหลายทางชีวภาพ การสืบพันธุ์ การเจริญเติบโต ไปจนถึงการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรม ซึ่งเป็นหัวใจสำคัญของกระบวนการวิวัฒนาการ
หมวดนี้ยังสอดแทรกแนวคิดเชิง STEM โดยการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีและเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์ในการศึกษาวิเคราะห์และแก้ปัญหาทางชีววิทยา เนื้อหาที่เข้มข้นนี้จะช่วยให้นักเรียนสามารถเชื่อมโยงความรู้ทางชีววิทยากับการคิดวิเคราะห์เชิงวิศวกรรม คณิตศาสตร์ และเทคโนโลยี เพื่อเตรียมพร้อมสำหรับการแก้ปัญหาในโลกแห่งความเป็นจริง
สารบัญ
หน่วยที่ 1: เซลล์และพื้นฐานของสิ่งมีชีวิต
1.1 โครงสร้างและหน้าที่ของเซลล์
- การวิเคราะห์โครงสร้างของเซลล์พืชและสัตว์
- การคำนวณปริมาตรและพื้นที่ผิวของเซลล์ (เพื่อศึกษาอัตราการแลกเปลี่ยนสาร)
- STEM: การใช้เทคโนโลยีในการศึกษาระดับเซลล์
1.2 การแบ่งเซลล์และการเติบโตของสิ่งมีชีวิต
- กระบวนการไมโทซิสและไมโอซิส
- การวิเคราะห์อัตราการแบ่งเซลล์ในสิ่งมีชีวิตที่แตกต่างกัน
- STEM: การเชื่อมโยงกับวิศวกรรมเนื้อเยื่อทางการแพทย์ (Tissue Engineering)
หน่วยที่ 2: พันธุกรรมและการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรม
2.1 ดีเอ็นเอและกฎของพันธุกรรม
- โครงสร้างของดีเอ็นเอและกระบวนการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรม
- การคำนวณโอกาสการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรม (ใช้ตารางพันธุกรรม - Punnett Square)
- STEM: การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีชีวภาพ (Biotechnology) ในการศึกษาและประมวลผลข้อมูลพันธุกรรม
2.2 การวิเคราะห์ข้อมูลประชากรทางพันธุกรรม
- ความหลากหลายทางพันธุกรรมและการคำนวณความถี่อัลลีล (ใช้สมการ Hardy-Weinberg)
- การตีความผลกระทบต่อการเปลี่ยนแปลงในประชากร
- STEM: การใช้การวิเคราะห์ทางคณิตศาสตร์เพื่อคาดการณ์แนวโน้มทางพันธุกรรมในอนาคต
หน่วยที่ 3: ระบบร่างกายของมนุษย์
3.1 ระบบการทำงานของร่างกาย
- ระบบหายใจ ระบบหมุนเวียนเลือด ระบบย่อยอาหาร
- การวิเคราะห์การทำงานร่วมกันของระบบต่าง ๆ ในร่างกาย
- การคำนวณค่าพลังงานและอัตราการเผาผลาญพลังงาน (Metabolic Rate)
- STEM: การใช้เทคโนโลยีในการตรวจวัดและวิเคราะห์ข้อมูลสุขภาพ
3.2 ชีวเคมีของร่างกาย
- การคำนวณค่า pH ของสารละลายในระบบต่าง ๆ ของร่างกาย
- การวิเคราะห์ผลกระทบของการเปลี่ยนแปลง pH ต่อกระบวนการทางชีวเคมี
- STEM: การใช้เครื่องมือทางวิทยาศาสตร์เพื่อวัดค่า pH และการวิเคราะห์สารในร่างกาย
หน่วยที่ 4: ระบบนิเวศและการอนุรักษ์
4.1 องค์ประกอบของระบบนิเวศและห่วงโซ่อาหาร
- การคำนวณความหนาแน่นประชากรและพลังงานในห่วงโซ่อาหาร
- การวิเคราะห์พลังงานที่ส่งต่อระหว่างระดับผู้ผลิตและผู้บริโภคในระบบนิเวศ
- STEM: การใช้โมเดลคอมพิวเตอร์ในการศึกษาระบบนิเวศและการเปลี่ยนแปลงในสิ่งแวดล้อม
4.2 การอนุรักษ์และฟื้นฟูระบบนิเวศ
- การคำนวณผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงสิ่งแวดล้อมต่อระบบนิเวศ
- การวิเคราะห์วิธีการอนุรักษ์ทรัพยากรธรรมชาติอย่างยั่งยืน
- STEM: การใช้เทคโนโลยีในการอนุรักษ์และฟื้นฟูธรรมชาติ
หน่วยที่ 5: วิวัฒนาการและการปรับตัวของสิ่งมีชีวิต
5.1 ทฤษฎีวิวัฒนาการ
- การวิเคราะห์หลักฐานทางวิวัฒนาการ
- การคำนวณอัตราการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมในประชากร
- STEM: การวิเคราะห์ทางคณิตศาสตร์เพื่อศึกษาการเปลี่ยนแปลงของสิ่งมีชีวิตในระยะยาว
5.2 การปรับตัวของสิ่งมีชีวิต
- การวิเคราะห์ผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศต่อการปรับตัวของสิ่งมีชีวิต
- STEM: การใช้เทคโนโลยีทางวิทยาศาสตร์ในการคาดการณ์การปรับตัวของสิ่งมีชีวิตในอนาคต
