O desempeño da competencia de uso de probas sobre a expresión dos xenes en secundaria

Resumen

Esta tese estuda o desenvolvemento da competencia de uso de probas polo alumnado de secundaria e bacharelato no contexto do modelo de expresión dos xenes. A investigación pretende contribuír ao estudo de uso de probas como unha dimensión da argumentación científica, en particular, á análise do proceso de articulación de probas na construción de explicacións e na avaliación de enunciados científicos relacionados co modelo de expresión dos xenes. O obxectivo central da tese é examinar o uso de probas por parte do alumnado e as dificultades que presenta o seu desempeño en distintos contextos argumentativos sobre o tema da expresión dos xenes. O desenvolvemento da competencia de uso de probas examínase mediante a análise de tres cuestións: o desempeño de uso de probas en distintos contextos argumentativos, as posicións do alumnado respecto ás interaccións xenes-ambiente, e o discurso dos docentes, en termos de apoiar a apropiación do modelo de expresión dos xenes e o uso de probas polo alumnado. Disto derívanse os tres obxectivos de investigación da tese: Obxectivo 1. Examinar o uso de probas polo alumnado e as dificultades que presenta o seu desempeño en distintos contextos argumentativos. Este obxectivo concrétase nesta pregunta de investigación: Pregunta 1: Como usa o alumnado as probas na avaliación de enunciados científicos sobre as interaccións xenes ¿ ambiente? Especificamente, avalíanse os niveis de calidade identificados pola conexión entre enunciados e probas mediante xustificacións en tres contextos. Obxectivo 2. Examinar as posicións do alumnado sobre a expresión dos xenes en termos do recoñecemento das interaccións xenes ¿ ambiente. Este obxectivo concrétase nesta pregunta de investigación: Pregunta 2: Que diferentes posicións nun espectro interacción ¿ determinismo maniféstanse nos argumentos sobre a expresión dos xenes? Obxectivo 3. Examinar o discurso de dous profesores en dúas aulas nas que se levou a cabo a unidade didáctica sobre o modelo de expresión dos xenes, en termos de apoiar a apropiación do modelo de expresión dos xenes e o uso de probas polo alumnado. Este obxectivo concrétase nesta pregunta de investigación: Pregunta 3: Que diferenzas hai entre os discursos e os contratos didácticos de dous profesores que implementan a mesma versión da unidade didáctica, en termos de apoiar a apropiación do modelo de expresión dos xenes e o uso de probas polo alumnado? Marco teórico Os fundamentos teóricos desta investigación proceden de catro campos de estudo: 1) a argumentación e o uso de probas na aula ciencias, 2) o pensamento crítico, 3) o modelo de expresión dos xenes e as posicións deterministas, 4) a aprendizaxe da xenética. A argumentación e o uso de probas na aula de ciencias A argumentación e o uso de probas enmárcanse na competencia científica, que é denominada nos documentos curriculares competencia no coñecemento e na interacción co mundo físico MEC (2007), unha das oito competencias básicas. As nocións de competencias básicas e competencia científica son centrais na avaliación internacional PISA (OCDE, 2006). Desde o punto de vista teórico a argumentación pode enmarcarse dentro da noción de prácticas científicas (Jiménez Aleixandre, 2012). O estudo desta competencia insértase nunha liña de investigación en didáctica das ciencias que se centra en estudar as prácticas do alumnado (Kelly, 2011). Esta tese sitúase na perspectiva que entende que aprender ciencias implica ademais de aprender conceptos e modelos, tomar parte e apropiarse das prácticas científicas (Berland e Reiser, 2009). O uso de probas na avaliación do coñecemento constitúe un dos aspectos centrais da argumentación (Jiménez Aleixandre, 2008). No contexto da argumentación, as probas son entendidas como datos de natureza empírica ou teórica que serven para apoiar unha conclusión. Nesta investigación examínase como usan o alumnado as probas para apoiar ou refutar enunciados de coñecemento. Esta tese pretende avanzar no estudo sobre os procesos de uso de probas na avaliación de coñecementos, é dicir na argumentación científica. Pensamento crítico Unha das contribucións da argumentación aos obxectivos educativos, segundo Jiménez Aleixandre e Erduran (2008) é favorecer o desenvolvemento do pensamento crítico. Existen distintas caracterizacións do pensamento crítico na filosofía, psicoloxía e na didáctica das ciencias. Pero as caracterizacións coinciden na súa concepción de pensamento crítico, entendido unicamente como argumento razoado e sustentado na avaliación de probas. Neste traballo presentamos unha proposta de caracterización de pensamento crítico que combina dous tipos de compoñentes: 1) a avaliación de probas e, 2) a emancipación social (Jiménez-Aleixandre e Puig, 2012). Así o pensamento crítico enténdese como a capacidade para desenvolver unha opinión independiente e de reflexionar sobre o mundo que nos rodea sendo quen de participar nel. As actividades da unidade didáctica teñen como obxectivo desenvolver o uso de probas polo alumnado e promover o pensamento crítico sobre as interaccións entre xenes e ambiente e o determinismo biolóxico. O modelo de expresión dos xenes e as posicións deterministas O determinismo biolóxico é unha perspectiva que contempla as capacidades e os desempeños das persoas como determinadas exclusivamente polos seus xenes. Existe consenso na comunidade científica acerca de que o fenotipo é o resultado das interaccións xenes-ambiente e non exclusivamente dos xenes (Lewontin, Rose e Kamin, 2003). Malia a importancia do determinismo debido as súas implicacións sociais, localizouse un escaso numero de traballos sobre esta cuestión no ensino das ciencias (Castéra et al., 2008; Ley, Selles e Ferreira, 2008; Molinatti, 2000; Willinsky, 1998a). Esta investigación aborda as posicións do alumnado sobre a expresión dos xenes en termos do grao de recoñecemento das interaccións xenes-ambiente. Aprendizaxe de xenética Distintas investigacións en didáctica das ciencias revelan que a xenética é unha das áreas da bioloxía que presenta unha maior dificultade para o alumnado. Os traballos que abordan a análise das dificultades do alumnado nesta área propoñen unha variedade de métodos para resolvelas, como o uso de problemas auténticos de interese para o alumnado (Banet e Ayuso, 1995; Jiménez Aleixandre, 1992; Knippels, 2001) e o uso de modelos ou analoxías (Venville e Donovan, 2008). Por exemplo, Venville e Dawson (2010) propoñen usar a argumentación sobre cuestións socio-científicas acerca da xenética como medio para mellorar a comprensión do alumnado. Esta tese aborda unha cuestión científica con implicacións sociais, o modelo de expresión dos xenes. Malia que a xenética é unha das áreas máis estudadas en didáctica, non se localizou ningún traballo que aborde o determinismo, polo que entendemos que esta é unha das aportacións orixinais da tese. Metodoloxía, contexto educativo e unidade didáctica A metodoloxía é cualitativa e utiliza os estudos de caso múltiple. A investigación comprende un estudo piloto e catro estudos de caso levados a cabo en dúas fases de investigación. Enmárcanse na análise do discurso, baseándonos en Gee (2005) para a caracterización dos episodios do discurso do alumnado. Os participantes son 251 alumnos de secundaria e bacharelato e catro profesores de Bioloxía e Xeoloxía en tres centros de secundaria de tres localidades de Galicia. Tanto os nomes dos centros, como o do profesorado e alumnado son pseudónimos. Os datos recollidos inclúen o rexistro en vídeo e audio das distintas sesións, os informes escritos e as notas de campo da investigadora. Os métodos de análise empregados responden a dúas cuestións: o deseño da unidade didáctica e ás preguntas de investigación. Para analizar o deseño da unidade baseámonos no enfoque da transposición didáctica (Verret, 1975; Chevallard, 1991), que caracteriza o proceso de transformación do coñemento desde a comunidade científica á áula. O método empregado para a análise das tres preguntas de investigación utiliza distintas rúbricas construídas en interacción coa literatura (López e Jiménez, 2007; Kuhn, 1991; Mortimer e Scott, 2003) e os datos do alumnado. Resultados O coñecemento a ensinar: a unidade didáctica A análise do deseño da unidade didáctica está enmarcada na transposición didáctica, que comprende dous pasos (Tiberghien et al., 2009): 1) do coñecemento de referencia ao coñecemento a ensinar, 2) do coñecemento a ensinar ao coñecemento ensinado. A unidade didáctica é o resultado do primeiro paso da transposición. O deseño da unidade tivo lugar en dúas fases de investigación que permitiron identificar as dificultades nas tarefas e modificalas coa fin de melloralas. Os principais cambios da primeira a segunda versión da unidade relaciónanse coa estrutura das sesións e co deseño das tarefas. A segunda versión da unidade didáctica ten unha estrutura de cinco sesións, a primeira de introdución de conceptos e as catro restantes de actividades. Inclúe dúas actividades de modelización da expresión dos xenes, adaptadas doutras, e tres de uso de probas en distintos contextos argumentativos, deseñadas polas investigadoras. Uso de probas polo alumnado en distintos contextos argumentativos A primeira pregunta de investigación é como usa o alumnado as probas na avaliación de enunciados científicos sobre as interaccións xenes ¿ ambiente? Especificamente avalíanse os niveis de calidade identificados pola conexión entre enunciados e probas en tres contextos argumentativos: 1) na avaliación crítica dun enunciado (examinando a tarefa "Watson e a intelixencia"); 2) na elección dunha explicación causal (examinando a tarefa "Os velocistas negros"); 3) na identificación de probas dunha teoría (examinando a tarefa "Probas da evolución"). O proceso de análise e os resultados obtidos en cada contexto son: 1) Contexto de avaliación crítica dun enunciado: para construír a rúbrica de análise utilizamos tres criterios relacionados coas operacións de uso de probas relevantes neste contexto: 1) identificar o significado do enunciado, 2) identificar os ítems como probas, relacionadas co modelo, 3) conectar o enunciado coas probas mediante unha xustificación. Atendendo a estes criterios, as respostas escritas codificánse en tres categorías situadas ao longo dun continuum de maior a menor coordinación entre as probas e o enunciado: A. Identificar o significado do enunciado, a proba e conectalos mediante unha ou máis xustificacións; B. Identificar parcialmente o enunciado e interpretar a proba inadecuadamente; C. Non identificar o significado do enunciado nin as probas. Os resultados mostran que os estudantes experimentan dificultades no uso de probas na avaliación do enunciado de Watson. A categoría C é a de maior frecuencia de respostas en todos os ítems, excepto no ítem 3, malnutrición. Relacionamos estas dificultades con tres factores: a) comprensión lectora, que explica as dificultades co criterio 1, identificar o significado do enunciado; b) recoñecer casos distintos dun mesmo modelo (o modelo de expresión dos xenes), que se relaciona cos criterios 2, identificar os ítems como probas; e 3, conectar o enunciado coas probas mediante unha xustificación; c) implicacións éticas do contido da tarefa. 2) Contexto de elección dunha explicación causal: En primeiro lugar, para construír a rúbrica emprégase como criterio central a presencia dunha ou máis xustificacións integrando probas nunha explicación causal. Seguindo a Koslowski et al. (2008) consideramos que neste contexto os datos convértense en probas cando son incorporados a unha explicación causal. Con este criterio establecemos tres categorías de argumentos que representan distintos graos dentro dun continuum de maior a menor calidade: 3. argumentos que inclúen unha ou máis xustificacións integrando un ou varios datos na explicación causal; 2. argumentos que mencionan os datos, mais non os integran na explicación; os datos non chegan a ser ¿probas¿ (pseudoxustificación); 1. confusión entre o enunciado e a xustificación (argumentos escritos) ou non se mencionan os datos (argumentos orais). Outros criterios usados para dividir a categoría 3 en subcategorías son: datos específicos vs. datos xenéricos e a co-construción de argumentos. En segundo lugar, aplícase a rúbrica aos argumentos, tanto escritos como orais, de oito grupos de estudantes. Os resultados son: Nos informes escritos: a maioría dos grupos, cinco de nove, foron codificados na categoría intermedia (categoría 2). Tres grupos codificáronse na categoría máis alta (categoría 3) e un grupo na categoría máis baixa (categoría 1). No debate oral: os argumentos de cinco grupos sitúanse en niveis superiores as súas respostas escritas finais. Identificamos como condicións nas que se encontran argumentos de mellor calidade cando hai un maior desacordo entre os alumnos, ou solicitude de xustificacións por parte dun dos membros do grupo. Identificamos dúas dificultades na construción de xustificacións integrando probas, e en xeral, no uso de probas: 1) problemas en identificar o propósito da tarefa e 2) problemas en interpretar o significado dos datos. 3) Contexto de identificación de probas dunha teoría: Primeiro examinamos a identificación de datos como probas da evolución. A identificación de probas por parte do alumnado require entender os dous enunciados da teoría da evolución: a orixe das especies e a selección natural. Os ítems 1 e 2 relaciónanse coa orixe das especies, mentres que o ítem 4 relaciónase coa selección natural. O ítem 3, o incremento da estatura ao longo das xeracións, constitúe unha proba da influencia do ambiente na expresión dos xenes. Os ítems seleccionados con maior frecuencia son o 1, Archaeopteryx, e 2, baleas. En segundo lugar, examinamos a construción de argumentos, especificamente, a capacidade para coordinar os datos co enunciado da teoría mediante xustificacións. As respostas distribúense en catro categorías: 1. Xustificación que conecta os datos co enunciado; 2. Referencia ao meta-coñecemento sobre as probas; 3. Pseudoprobas: discusión sobre a información; 4. Ausencia de probas. Ao alumnado non lle resultou doado conectar os datos co enunciado mediante unha xustificación. A maior frecuencia de respostas corresponde á categoría pseudoprobas. Os resultados revelan tamén diferenzas nos contextos empregados en cada ítem. O ítem que lles resultou máis fácil de xustificar por que é unha proba da evolución foi Archaeopteryx. Posicións do alumnado sobre a expresión dos xenes en termos de recoñecemento das interaccións xenes ¿ ambiente A segunda pregunta de investigación é: Que diferentes posicións nun espectro interacción ¿ determinismo maniféstanse nos argumentos sobre as interaccións xenes-ambiente? Abórdase a análise en dous contextos: 1) na avaliación crítica dun enunciado (actividade "Watson e a intelixencia"); 2) na elección dunha explicación causal (actividade "Os velocistas negros"). 1) Contexto de avaliación crítica dun enunciado: para a construción da rúbrica tivemos en conta as respostas escritas do alumnado que foron agrupadas en distintas categorías de acordo a súa posición nun espectro interacción entre xenes e ambiente por unha banda, e determinismo por outra. A construción de categorías levouse a cabo en interacción cos datos. A rúbrica comprende catro categorías ou posicións nun continuum, desde as posturas que recoñecen a interacción até as que se aproximan a unha visión determinista. Os resultados obtidos son: Nos informes escritos de tres clases (unha clase de 3º de ESO e dous de universidade) a categoría máis frecuente en tres dos catro ítems é a de non considerar a oposición entre interacción ¿ determinismo. A segunda máis frecuente (e a máis frecuente no item 3) é de recoñecer a interacción xenes ¿ ambiente. A categoría de menor frecuencia corresponde ás posicións deterministas. Unha cuestión que emerxe ao analizarmos as respostas escritas é a identificación de negros (que no texto se presentaban como estadounidenses) como "africanos", o que se considera relacionado coa influencia das representacións sociais. Identificáronse 13 referencias a África nas respostas de 11 alumnos aos ítems 1, 2 e 3. Examínase se existe ou non coherencia nas posicións do alumnado entre as respostas escritas e orais. O debate oral de 3º de ESO, posterior ás respostas escritas, na tarefa de Watson revela algúns cambios de posición. Da análise das intervencións orais de 13 alumnos, encontrouse que en seis casos existe coherencia coas súas respostas escritas (tres mostran unha posición determinista, e tres de interacción); en cinco hai cambios de posición (dunha posición determinista a unha de interacción), e en tres a súa posición no debate oral está pouco definida entre o determinismo e a interacción. 2) Contexto de elección dunha explicación causal: empregamos como criterio para construír a rúbrica recoñecer as interaccións xenes ¿ ambiente. Con este criterio establecéronse tres categorías: 1) os xenes son os únicos responsables nos desempeños; 2) os xenes e o ambiente inflúen, tendo unha maior importancia os xenes; 3) interacción entre xenes e ambiente. Aplicamos a rúbrica ás discusións orais dos nove grupos. Os resultados mostran que en dous grupos o discurso que predomina atribúe exclusivamente aos xenes o desempeño en atletismo. Outros dous grupos recoñecen o papel do ambiente, malia que entenden este como subordinado aos xenes. E en cinco grupos chegan a unha explicación que combina a influencia dos xenes e do ambiente. Coñecemento ensinado. Discurso dos docentes A terceira pregunta de investigación é: Que diferenzas hai entre os discursos e os contratos didácticos de dous profesores que implementan a mesma versión da unidade didáctica, en termos de apoiar a apropiación do modelo de expresión dos xenes e o uso de probas polo alumnado? O proceso de análise e os resultados son: En primeiro lugar analízase o discurso dos profesores na primeira sesión de introdución de conceptos de xenética, xa que nela a meirande parte do discurso corresponde ao profesor. Para esta análise utilizamos o concepto de textualización de Mortimer. A distinción en episodios faise atendendo a dúas cuestións: o contido temático do discurso e o tipo de movementos discursivos. O episodios seguen unha mesma pauta de movementos discursivos consecutivos da textualización: descrición, explicación, xeneralización. A estes tres engadímoslle aplicación. Como resultado da análise divídese a primeira sesión en seis episodios, dos que cinco son comúns a ambos profesores. Na análise dos movementos discursivos nun episodio de introdución da influencia do ambiente na expresión dos xenes encontramos diferenzas cualitativas e cuantitativas na forma en que ambos profesores abordan as interaccións xenes ¿ ambiente. Na aula de Val, a intervención do alumnado foi mínima, 6 turnos do total de 17, mentres que na de Quiroga, case a metade de turnos (36 de 73) son do alumnado. En segundo lugar analízase a intervención dos profesores, Val e Quiroga, nas sesións 2, 3, 4 e 5 da unidade didáctica. Especificamente, a forma en que ambos introducen as tarefas e como guían aos estudantes na realización das mesmas. A análise mostra que existen algunhas diferenzas xerais no ¿contrato didáctico¿ das dúas clases. Na clase de Quiroga os alumnos están afeitos a traballar en pequeno grupo, a expresar as súas opinións e a participar nos debates. Isto non acontece na clase de Val, e nela os alumnos tiveron máis dificultades en entender o propósito das tarefas. En terceiro lugar caracterízase o contrato didáctico creado nas dúas aulas. Para a súa caracterización adaptouse o esquema de Mortimer e Scott (2003). Analizamos dúas dimensións: 1) os contidos, incluíndo non só a xenética, senón tamén as prácticas científicas, 2) o enfoque comunicativo. Deste último analízanse tres cuestións relacionadas entre si: (a) o tipo e número de preguntas que fai o profesor; (b) a forma en que o profesor ten en conta as respostas do alumnado; (c) as pautas de interacción. Os resultados mostran diferenzas cuantitivas e cualitativas entre os dous profesores, sendo o enfoque comunicativo de Quiroga máis dialóxico e interactivo que o de Val. As pautas do discurso na aula de Val consisten en explicacións detalladas interrompidas por breves intercambios de tipo pregunta e resposta co alumnado. O profesor é responsable da progresión do coñecemento, céntrase nun punto de vista específico do que está tratando de ensinar. No caso de Quiroga, apenas aparece a pauta discursiva na que o profesor fala e os alumnos escoitan. A progresión de coñecemento ten lugar mediante as interaccións co alumnado, de tal maneira que a construción de coñecemento é unha tarefa compartida entre o docente e o alumnado. Como consecuencia destas diferenzas o contrato didáctico nas dúas aulas é moi distinto. Interpretamos que na aula de Val a expectativa do alumnado é que o profesor explique sen ser interrompido. No caso de Quiroga, os estudantes esperan que o profesor interaccione con eles. Conclusións Os resultados obtidos permiten chegar a estas conclusións: En relación á primeira pregunta de investigación: 1) As operacións de uso de probas están influenciadas polo contexto argumentativo. Identíficanse dimensións diferentes nas operacións de uso de probas en cada contexto. Esta atención aos contextos constitúe unha aportación orixinal da tese; 2) Existen pautas comúns no grao de dificultade das operacións de uso de probas nos tres contextos argumentativos e por outra banda, algunhas diferenzas nas dificultades de determinadas operacións nos distintos contextos; 3) As dificultades identificadas no uso de probas relaciónanse con distintas dimensións en cada contexto argumentativo; 4) Existen diferenzas entre a calidade argumentativa no desempeño escrito e nas discusións orais. Algúns dos argumentos orais sitúanse en niveis superiores aos argumentos escritos finais. Relacionamos a mellor calidade coas oposicións ou a demanda de xustificación dentro do grupo. En relación á segunda pregunta de investigación: 5) A maioría do alumnado mostra posicións non deterministas nos seus argumentos, aínda que non todos recoñecen a interacción entre xenes e ambiente; 6) Existen algúns cambios nas posicións do alumnado no espectro interacción ¿ determinismo no debate oral, na dirección de adoptar unha posición que recoñece as interaccións entre xenes e ambiente; 7) Hai unha identificación de negros como ¿africanos¿, o que se considera consecuencia das representacións sociais. En relación á terceira pregunta de investigación: 8) Existen diferenzas nos enfoques comunicativos dos profesores, sendo un máis dialóxico e interactivo que o outro en tres dimensións: a) tipo e número de preguntas, b) reaccións ás respostas do alumnado, c) pautas de interacción; 9) Un enfoque dialóxico facilita a identificación das dificultades do alumnado; 10) Os contratos didácticos nas dúas aulas son distintos, o que ten implicacións para a ensinanza dunha cuestión socio-científica como o modelo de expresión dos xenes. Unha implicación educativa é a necesidade de deseñar tarefas que requiran mobilizar as dúas dimensións de uso de probas e que teñan en conta os distintos contextos. Suxerimos que a identificación de dimensións específicas nas operacións de uso de probas en cada contexto podería servir para que as tarefas de uso de probas poidan ser guiadas polo profesorado atendendo a súa dificultade. Entendemos que os distintos tipos de contratos didácticos inflúen na comprensión de cuestións socio-científicas. Que o profesorado coñeza esta cuestión pode ser útil para mellorar a ensinanza do modelo de expresión dos xenes, e en xeral a ensinanza de modelos científicos complexos.