¿Com desenrrotllar les competències argumentatives en classes de Física i Química?

J. J: Ruiz (1), J. Solbes (2) y C. Furió (2)

(1) IES Cid (Valencia)

(2) Departament de Didàctica de les ciències. Universitat de València

Resum: En anteriors treballs vam detectar que els nostres alumnes tenien baixes competències argumentatives, és per això, que ens plantegem el problema de com potenciar aquestes competències. Hem apostat per utilitzar l’ús del debat sobre temes tecnocientífics a les classes de Física i Química amb l’objectiu múltiple d’aconseguir l’alfabetització científica, posar en valor els continguts treballats a les classes, millorar l’ambient de l’aula i per suposat desenrrotllar les competències argumentatives. El problema que s’ens planteja és com ensenyar a debatre i com ensenyar a avaluar un debat. Introducció En didàctica de les Ciències existeix, un creixent interès en les estudi de les competències argumentatives de l’alumnat i en el disseny d’estratègies i activitats que potencien aquestes competències. Prova d’això és la gran quantitat d’estudis realitzats per diferents investigadors com Driver et al (2000), Osborne et al (2004), Jimenez Aleixandre (2010), Sarda i Sanmartí (2000). Les competències argumentatives són avaluades en les proves PISA, segons l’anàlisi de Puente J (2008) de la prova de 2006, les competències argumentatives en Física i Química dels alumnes espanyols estan per baix de la mitjana de la resta dels països avaluats. D’altra banda, aquestes competències argumentatives apareixen de forma explicita en el currículum LOE de les assignatures de Física i Química tant en ESO com en Batxillerat. En aquest context ens plantejarem el problema de determinar quines competències argumentatives en ciències tenen els estudiants de secundària i en quina mesura l’ensenyament actual de la Física i la Química les promou. Entenem l’argumentació científica com l’elaboració de discursos en els que s’aporten proves i raons fonamentades en el coneixement científic contemporani amb la intenció de convèncer a altre/s d’alguna conclusió d’entre de diferents possibles. Teníem la percepció de que els alumnes gaudien en la realització de debats a classe, fins i tot de vegades ens sorprenia l’interès i l’actitud participativa que mostraven. Això, junt al nostre objectiu d’aconseguir l’alfabetització científica dels nostres alumnes, ja defensat en altres treballs (Aikenhead, 1994; Solbes i Vilches, 2004) ens va orientar a explorar la utilització dels debats amb temàtiques sociocientífiques per a potenciar les competències argumentatives. A la nostra recerca, vam considerar que l’argumentació no s’utilitza habitualment a les classes de Física i Química i sabíem que les activitats que requereixen una resposta argumentada són les que resulten més difícils als alumnes de secundària, per ser les que suposen un grau de complexitat cognitiva major. Per això, plantejarem les següents hipòtesis: Els alumnes tenen un baix nivell de competència argumentativa degut a que és un procediment complex, difícil d’aprendre i que requereix de moltes competències prèvies

Els debats a les classes de Física i Química

Per tal de falsar aquestes hipòtesis vam realitzar debats amb alumnes de 3r, 4t d’ESO i 1r de Batxillerat. Els debats versaven sobre temes sociocientífics relacionats amb el currículum de Física i Química i d’interès actual. Abans del debat els alumnes havien d’elaborar un argument escrit que servia per a confeccionar els grups de debat amb components que tingueren diverses postures front al problema plantejat. Per tal d’avaluar les argumentacions dels alumnes vam utilitzar dos mètodes dissenyats per Erduran, Simon i Osborne (2004). Ambdós mètodes estan basats en el model de Toulmin de la argumentació. Segons Toulmin (1958), Una argumentació consisteix en establir una conclusió, utilitzant unes dades i aportant raons rellevants, fonamentades en el coneixement científic acceptat. L’argument més senzill ha de contenir com a mínim dades, justificació i conclusió i pot tindre les matisacions dels qualificadors modals i de les condicions d’excepció.

Figura 1. Esquema Model Argument de Toulmin

Toulmin utilitza una analogia entre un discurs argumentatiu i un organisme viu, amb la part anatòmica i fisiològica, la part anatòmica de l’argumentació formada pels diferents components del procés de l’argumentació, i la part fisiològic constituïda per la lògica que lliga els diferents components. No es poden deslligar els components de les relacions lògiques, no hi ha argumentació si no hi ha els components mínims i tampoc si no estan relacionats correctament. El primer mètode d’avaluació, mètode del cluster, consisteix en fer un anàlisi del discurs identificant els components que estiguen connectats mitjançant relacions lògiques correctes, per a després qualificar l’argumentació en funció de la diversitat dels components emprats. Aquest mètode ens va ser mol útil per a avaluar els discursos argumentatius, orals i escrits, dels alumnes individualment. Els components identificats són:

1. Dades: Proves o fets que serveixen com a base per a la justificació. Poden ser de diferents tipus: empíriques, hipotètiques, etc...

2. Justificació o raó principal: Són les regles o principis que permeten passar de les dades a la conclusió o afirmació de l’argumentació.

3. Raons o arguments. Poden ser de diferents tipus, com els que plantegen avantatges, inconvenients, comparacions o exemplificacions.

4. Fonamentació: Coneixement bàsic teòric que permet assegurar o recolzar la justificació o altres raons.

DADES CONCLUSIÓ QUALIFICADOR MODAL

JUSTIFICACIÓ

FONAMENTACIÓ

CONDICIONS D’EXCEPCIÓ

5. Refutacions o objeccions: Són raons que qüestionen la validesa d’alguna part de l’argumentació.

6. Validesa o condicions d’excepció: Són restriccions o acotacions de l’àmbit d’aplicació de l’argumentació.

7. Conclusions: Són les afirmacions o asseveracions la validesa de les quals es vol demostrar.

Segons això, l’argument mínim serà d’ordre (III) amb dades, justificació i conclusió (DJC) i l’argument més complet en tindrà 7 components diferents (DJFRRefVC), ordre (VII). El segon mètode d’avaluació, mètode de la qualitat de les refutacions, serveix per a avaluar els debats a nivell de grup i té en compte les refutacions, és a dir, les situacions d’oposició explícita o objecció en el discurs. Segons aquestes, s’estableixen categories des del nivell 1 fins al 5, en sentit creixent de qualitat, tenint en compte els següents criteris: la quantitat de refutacions, el fet que estiguen justificades i fonamentades i el manteniment d’un debat sostingut amb refutacions i contrarefutacions de qualitat. A continuació es concreten les característiques de cada nivell: � Nivell 1: Una conclusió front a una contraconclusió o altra conclusió. � Nivell 2: Una conclusió front a altra amb dades, justificació o fonamentació però

sense cap refutació. � Nivell 3: Argumentacions completes amb refutacions febles ocasionals. � Nivell 4: Apareix alguna refutació forta que qüestiona algun component de

l’argumentació de l’interlocutor. � Nivell 5: L’argumentació mostra un discurs extens amb més d’una refutació forta, els

participants aporten refutacions i contrarefutacions justificades.

Resultats del debats.

Els debats realitzats correspongueren a les següents activitats: Activitat 1. Els responsables de trànsit de la ciutat de València han anunciat la reducció del límit de velocitat de 50 a 30 km/h en determinades zones urbanes. Presenta tot els arguments a favor i en contra d’aquesta mesura que se t’acudisquen i finalment pren una mesura raonada al respecte. Aquesta activitat es va realitzar en finalitzar la unitat de “Cinemàtica” en els grups de 4t d’ESO i 1r de Batxillerat. Un contingut d’aquesta unitat que podia ser utilitzat en l’argumentació és la dependència de la distància de frenada de la rapidesa inicial. Activitat 2. Com a component del consell ecològic de l’Institut has de participar en la decisió del tipus de recipient en el qual es vendrà el refresc de cola a la cantina de l’institut. Les possibilitats són: llauna d’alumini, ampolla de vidre o ampolla de plàstic. Presenta tots els arguments a favor i en contra de cadascun d’ells i finalment pren una decisió respecte de l’opció que propondras al consell. L’activitat es realitza a 3r d’ESO en finalitzar la unitat de “L’estructura corpuscular de la matèria” on s’estudien els conceptes de massa, pes, volum i densitat dels materials. En concret, a la unitat es treballa la importància de l’alumini com a metall de baixa densitat. De l’enunciat de l’activitat es sobreentén que caldrà tindre en compte a l’argumentació criteris medioambientals. Aquestes dos activitats es van realitzar sense la participació de cap moderador extern als debats, ni tan solament el professor, per tal de disminuir factors que pugueren influir en el desenrrotllament del debat.

Activitat 3. En Espanya, s’haurien de construir noves centrals nuclears per a produir energia? Aquesta activitat es realitzà durant el procés immediatament posterior a la decisió per part del govern espanyol de prolongar la vida útil de la central nuclear de Garoña. L’activitat es va realitzar en tres grups de 3r, 4t ESO i 1r de Batxillerat, però en aquest cas el debat es realitza en classe amb participació del professor com a moderador. Prèviament a la realització d’aquesta activitat es va dedicar una sessió de classe a reflexionar sobre el funcionament del debat anterior i es van proporcionar algunes orientacions per a millorar les argumentacions. A la taula 1 apareix un resum dels materials avaluats.

Taula 1. Argumentacions escrites i orals analitzades al treball.

Activitat Quantitat

Nº Títol escrits gravacions de grupos

Nivell educatiu

10 2 4t ESO 1 Límit de velocitat.

22 6 1r Batxillerat 2 Envàs de cola. 12 6 3r ESO

1 3r ESO 1 4t ESO 3 Centrals nuclears. 1 1r Batxillerat

A la figura apareix un exemple de l’anàlisi de l’argumentació escrita produïda per un alumne de 3r en el procés previ a la realització del debat de l’activitat 2 “Envàs de cola”.

Figura 2. Diagrama del discurs d’Enric a l’activitat 2 segons cluster [(DJR2RefC) Ordre (V)]

A la taula 2 apareix un fragment de la transcripció i anàlisi del debat realitzat a 4t ESO corresponent a l’activitat 1 “Límit de velocitat” que va ser qualificat de nivell 4 segons el mètode de la qualitat de les refutacions

Taula 2. Fragment del debat de l’activitat 1. Nivell 4 segons qualitat de refutacions.

Línia Actor Transcripció Interpretació

71 72

Ana Pero es que yo creo que la gente iria menos en coche y utilizaria más el transporte público

Raó-av(6)

73 74

D Pero es que el coche se utiliza para ir más rápido a los sitios porque si no vas andando

Ref[raó-av(5)]

75 Ana pues ve andando o ve en metro. Raó-av(6) 76 Ma Si trabajas en un pueblo o trabajas en otra ciudad… Just(7) 77 78

Ana Pero entonces no estas en zonas urbanas, utilizas la carretera.

79 80

Ma Ya pero tienes que pasar por zonas urbanas para ir al trabajo, obviamente

Just(7) completa just 7

86 87 88

Ana Además es que la ciudad es para las personas no para los coches, si hubiera más zonas peatonales o carriles bici sería mejor.

Just(9)

96 And SI vas en bici tienes peligro de que te atropellen Ref[exem(3)b]

97 98

Ana Si hicieran carril bici no habría peligro de que te atropellaran, no te atropellarían.

Ref[Ref[exem(3)]]

L’anàlisi complet de la transcripció de les gravacions ens va permetre avaluar individualment, aplicant el mètode de cluster, l’argumentació de cadascun dels alumnes participants en el debat i comparar els resultats amb els corresponents a les argumentacions realitzades per escrit presentades prèviament a la realització del debat. S’observa que mentre que en el document escrit els ordres eren majoritàriament IV i V en el debat eren III i IV, és a dir, els alumnes argumenten millor per escrit que en un discurs oral. No s’observen diferències significatives en les argumentacions en funció del nivell o curs, raó per la qual, farem una exposició conjunta dels resultats. A la taula 3, apareixen els nivells dels debats, corresponents a les activitats 1 i 2, aplicant el mètode de la qualitat de les refutacions. Aproximadament dos de cada tres debats presenten un nivell molt baix, inferior a 4, és a dir, com a molt presenten refutacions febles. A cap debat s’ha produït un discurs mantingut amb refutacions fortes, objeccions a l’argumentació o a algun component de la mateixa de l’interlocutor, mereixedor de l’assignació del nivell 5.

Taula 3. Resultats dels debats de les activitats 1 i 2. Mètode qualitat de les refutacions.

NIVELL DEL DEBAT: Mètode qualitat de les refutacions.

Curs 1 2 3 4 5

3r ESO 0 1 2 3 0

4t ESO 0 0 1 1 0

1r Batx- 1 0 4 1 0

TOTAL 1 1 7 5 0

A la taula 4 es mostren els resultats obtinguts a l’activitat 3 corresponent al debat sobre la construcció de noves centrals nuclears. No s’aprecia una millora significativa ni a l’ordre corresponent al mètode de cluster ni al nivell dels debats obtingut pel mètode de la qualitat de les refutacions respecte dels resultats de les activitats 1 i 2.

Taula 4. Resultats dels debats de l’activitat 3 segons cluster (individual) i qualitat de les refutacions (grupal).

Nivell Ordre individual segons el mètode de cluster

Nivell segons el mètode de qualitat de les refutacions.

3r ESO III, IV, IV, III, IV, II. 3

4t ESO III, V, V, IV. 4

1r Batx- IV, V, IV, V, I, IV. 4

En analitzar els debats es va observar qualitativament la influència dels aspectes afectius i socials. En alguns casos, l’activitat era interpretada com un tipus de concurs competitiu en el que s’havia d’imposar l’opció personal. Això feia que sovint, s’utilitzaren arguments d’autoritat i desqualificacions, es feren afirmacions sobre fets o dades deliberadament falses o no es permetera explicar-se al company. En general, la participació al debat era poc ordenada, amb intervencions simultànies i interrupcions sense respectar el torn de paraula. Apareixien refutacions o contraarguments però sense fonamentar, s’exposaven posicions contràries però no s’intentava convèncer raonant a l’interlocutor. També vam detectar el cas contrari. Semblava que per als components d’algun grup de debat era prioritari arribar a un consens, presentant cadascú la seua opció per seguidament pactar una conclusió consensuada, sense establir cap tipus d’objecció o refutació. Aquests debats són els que obtingueren una pitjor qualificació segons el mètode de la qualitat de les refutacions, com calia esperar per ser debats molt poc productius i allunyats dels típics debats científics. Una de les coses que més ens va sorprendre és que en alguns casos alumnes que presenten una argumentació de major qualitat, en compte d’aconseguir convèncer a la resta de companys aconsegueixen l’efecte contrari, la resta del grup es posiciona en contra, posant de manifest que l’argumentació ha de formar part d’una comunicació en la que juga un paper important la capacitat de persuasió. (Simpson i al, 1994). També s’observa a les activitats de debat un canvi actitudinal dels alumnes en general, més marcadament, en aquells que solen ser passius a l’aula.

En quant a l’efecte de la intervenció del professor en el debat (activitat 3), es van observar lleugeres millores en el discurs argumentatiu dels alumnes, va augmentar la quantitat dels components dels arguments sobre tot en quant a la referència a les dades, però aquestes millores no són apreciables en les categories d’ambdós mètodes d’avaluació utilitzats. On si s’aprecia la influència de la mediació del professor és en els aspectes formals del debat, es respecten generalment els torns de paraula i no s’utilitzen arguments d’autoritat.

Anàlisi dels llibres de text.

Els llibres de text tenen una influència apreciable sobre l’ensenyament que s’imparteix, no sols inclouen informació en diferents formats sinó que contenen també una proposta didàctica implícita o explícita. És per això, que considerem que una forma d’analitzar si l’ensenyament de la Física i la Química promou l’argumentació és analitzar en quina mesura ho fan els llibres de text. Aquest anàlisi es diferencia del realitzat per Álvarez (1997), en el qual s’analitzava la forma d’argumentar del text en un context determinat, per a analitzar en aquest cas les activitats proposades als alumnes. Amb l’objectiu de fer aquest anàlisi es va elaborar una xarxa d’anàlisi dicotòmica on es comprovava fins a quin punt els llibres de text contenien activitats que ensenyaren a argumentar, és a dir, activitats que: � Ensenyen explícitament a argumentar. Donat que des de la psicolingüística es

recomana que es treballe des de les diferents àrees. (Serra, 1997). � Sol·liciten conclusions basades en proves o justificades amb fonaments teòrics.

Entenent que aquestes han de ser activitats que requerisquen una actitud reflexiva, creativa per part de l’alumne i no una mera repetició del text.

� Proposen la realització de debats. Activitats a les quals es requereixen i es potencien les competències argumentatives.

Analitzarem 22 llibres de text (8 de 3r ESO, 7 de 4t ESO i 7 de 1r Batxillerat) seleccionats tenint en compte que foren d’editorials conegudes i utilitzades per gran quantitat de professors i d’edició recent posterior als canvis del currículum de la LOE. Podem afirmar que cap dels llibres analitzats conté activitats que ensenyen explícitament a argumentar. En general, contenen poques activitats que sol·liciten conclusions basades en proves o justificades amb fonaments teòrics o models. Sols quatre llibres contenen més d’una tercera part de les unitats amb activitats d’aquesta tipologia (dos de 3r, un de 4t i un de 1r). Menor és la quantitat de debats proposats, tan sols vam identificar activitats d’aquest tipus en els llibres de 3r, i el llibre que més en té, tan sols proposa dos al llarg de tot el llibre.

Conclusions i perspectives.

Els alumnes tenen un nivell molt baix de competència argumentativa oral ja que sols un de cada tres grups ha aconseguit nivell 4 en el mètode de la qualitat de les refutacions. No apareixen diferències significatives respecte a les competències argumentatives segons el nivell de l’alumnat (3r, 4t i 1r Batxillerat), el que pot posar de manifest que aquestes es treballen poc a les classes de Física i Química a diferència del que succeeix amb la resolució d’exercicis numèrics cada vegada més complexos. S’observa la influència dels aspectes afectius en el debat. Alumnes que presenten els arguments de major qualitat en comte d’aconseguir convèncer als altres, aconsegueixen l’efecte contrari. També s’observa una millora de l’actitud envers les ciències dels alumnes, especialment dels més passius.

A l’activitat 3, precedida per una sessió on es van proporcionar orientacions i moderada pel professor no es van observar millores en la qualitat de l’argumentació més enllà d’aspectes formals i d’ordre. Sembla ser, que aconseguir potenciar les competències argumentatives no és tasca d’un dia ni d’un parell d’activitats aïllades, sinó que requereix d’una planificació adequada a llarg termini amb uns objectius seqüènciats segons la seua dificultat per ser aconseguits. D’altra banda, els llibres de text de Física i Química no promouen l’argumentació. En augmentar el nivell i en paral·lel amb l’augment de la quantitat d’exercicis numèrics proposats, minva la quantitat d’activitats en les quals es sol·licita una explicació, una justificació o una argumentació. Als llibres és habitual trobar activitats a les quals es demana que s’explique, es justifique o s’argumente, quan el que es sol· licita és una resposta merament descriptiva o una reproducció del text. La realització del treball abans descrit ens ha permès avaluar les competències argumentatives del nostre alumnat i a la vegada, posar a punt dos mètodes diferents d’avaluació d’argumentacions que proporcionen resultats coherents. Aquests dos mètodes, són eines molt interessants per a poder avaluar l’efectivitat de les actuacions realitzades amb els alumnes amb l’objectiu de millorar les seues argumentacions. Tot això, sense oblidar les limitacions d’aquests mètodes, degut a que són mètodes molt laboriosos, tenen un alt grau de subjectivitat en la identificació de components o assignació de categories i no diferencien l’ús de raons basades en el sentit comú de les fonamentades en el coneixement científic. Partint de la situació anterior, ens proposem la realització a cada unitat didàctica i a tots els nivells d’almenys una activitat amb l’objectiu de potenciar la competència argumentativa i al llarg del curs la realització d’almenys tres debats que ens han de servir tan per a potenciar com per a avaluar l’argumentació del nostre alumnat. En aquest moment treballem l’autoavaluació dels debats per part de l’alumnat que pensem que a l’igual que en altres àmbits a mitjà termini ens proporcionarà resultats positius.

Referències bibliogràfiques.

AIKENHEAD, G.S. (1994). What is STS science teaching?, en J. Solomon y G. Aikenhead (Eds.), STS education: International perspectives on reform, p. 47-59. New York, Teachers College Press. ALVAREZ, V. M. (1997): Argumentación y razonamiento en los textos de Física de secundària Alambique, 11, pp 65-74. DRIVER, R.; NEWTON, P. & OSBORNE, J. (2000): Establishing the norms of scientific argumentation in classroom Science Education. 84, pp 287-312. ERDURAN, S.; SIMON, S; OSBORNE, J.; (2004): TAPping into Argumentation: Developments in the Application of Toulmin’s Argument Pattern for Stududying Science Discourse. Science Education. 88, p 915-933. JIMENEZ ALEIXANDRE, Mª P (2010). 10 ideas clave. Competencias en argumentación y uso de pruebas. Barcelona: Grao. OSBORNE, J., ERDURAN, S. & SIMON, S. (2004): Enhancing the quality of argumentation in school science. Journal of Research In Science Teaching. 41 pp 994-1020. PUENTE , J. (2008) PISA 2006: resultados españoles en ciencias». Monografico la evualuación PISA en ciencias. Alambique. Didáctica de las ciéncias experimentales, nº 57, pp 12-22. SARDÀ, A y SANMARTÍ, N. (2000). Ensenyar a argumentar científicament: Un repte de les classes de ciències. Enseñanza de las ciencias, 18(3), pp 405-422.

SERRA, R. y CABALLER, M.J. (1997). El profesor de ciencias también es profesor de lengua. Alambique. n-12, pp 43-49. SIMPSON, R. D., KOBALA, T. R., OLIVER, J. S. y CRAWLEY, F. E. (1994). Research on the affective dimension of science learning. En Gabel, D.L (Ed.). Handbook of Research on Science Teaching and Learning. New York: McMillan Pub. SOLBES, J. y VILCHES, A. (2004). Papel de la relaciones CTSA en la formación ciudadana, Enseñanza de las Ciencias 22 (3), pp. 337-348. TOULMIN, S. (1958). The use of argument. New York. Cambridge University Press.