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Ciência & Educação (Bauru)

versión On-line ISSN 1980-850X

Ciênc. educ. (Bauru) vol.19 no.3 Bauru  2013

https://doi.org/10.1590/S1516-73132013000300002 

El ABP y el diagrama heurístico como herramientas para desarrollar la argumentación escolar en las asignaturas de ciencias

 

The PBL and the heuristic diagram as tools for developing school argumentation in science classes

 

 

Yosajandi Pérez CampilloI; José Antonio Chamizo GuerreroII

IUniversidad Nacional Autónoma de México (UNAM), Escuela Nacional Preparatoria n. 7, Calzada de la Viga n. 54, Merced Balbuena, Venustiano Carranza, C. P. 15810, Ciudad de México, México D.F. E-mail: idnajasoy@gmail.com
IIUniversidad Nacional Autónoma de México (UNAM), Facultad de Química, Departamento de Química Inorgánica y Nuclear, Ciudad Universitaria, Ciudad de México, México D.F

 

 


RESUMEN

En los últimos años se ha reconocido la importancia de la argumentación escolar en las asignaturas de ciencias, siendo el modelo de argumentación de Toulmin uno de los más aceptados. En la presente investigación, enmarcada en el Aprendizaje Basado en Problemas, (ABP) sobre el tema de minerales con alumnos de química del bachillerato mexicano, se introduce una nueva herramienta denominada Diagrama Heurístico que facilita adquirir la competencia argumentativa.

Palabras clave: Ensino de ciencias. Argumentación. Diagrama heurístico. ABP. Ensino de química. Toulmin.


ABSTRACT

In recent years the importance of argumentation in school science has been recognized, the Toulmin model of argumentation being one of the most accepted. In the present investigation, framed by the Problem-Based Learning (PBL) on the theme of minerals with high school chemistry students from Mexico, we introduce a new tool called the Heuristic Diagram that facilitates the acquisition of the argumentative competence.

Keywords: Science teaching. Argumentation. Heuristic diagram. PBL. Chemistry teaching. Toulmin.


 

 

Introducción

La expresión verbal de las ideas requiere, primero reconocerlas, luego organizarlas, y después, discutirlas y validarlas, de tal manera que se contribuya - con esta expresión- a la construcción del propio conocimiento. Pero, cuando hablamos del conocimiento científico, se debe tener claro que éste tiene su propio lenguaje que posee características bien determinadas: es preciso, no ambiguo, riguroso, formal, impersonal y a menudo hipotético (SANMARTÍ, 2002), por lo que su aprendizaje se realiza inicialmente en la escuela. Este lenguaje se aprende pensando, leyendo, hablando y escribiendo, es decir, usándolo, por lo que es importante que estas actividades se realicen en el aula. Sin embargo, al analizar las demandas que los maestros hacen a los alumnos durante las clases de ciencias, se puede observar que lejos de dirigirlos al uso y aprendizaje de dicho lenguaje, en su mayoría las demandas se refieren a que los estudiantes "expliquen" algo, desde luego, sin que ellos hayan previamente ejercitado estrategias para lograr estas explicaciones. Así, los verbos o expresiones que los profesores suelen pedir son diferentes: describe, explica por qué, razona, expón, argumenta, justifica, interpreta, resume, define, analiza, valora, etc., pero no se explica o discute qué significan estas expresiones ni se practica el dar respuesta a preguntas. Esta es una de las razones por la que para el alumnado es difícil aprender a elaborar explicaciones científicas, aunque sin duda, es una capacidad que debe promoverse en las clases. Uno de los géneros lingüísticos utilizados para este propósito es precisamente, la argumentación.

La argumentación en las clases de ciencias toma sentido no sólo para la explicación sino también ayuda a desarrollar la comprensión de los conceptos científicos, por ello, a continuación se describe una propuesta para el desarrollo de la argumentación con estudiantes de nivel medio superior a partir del Aprendizaje Basado en Problemas (ABP) y el Diagrama Heurístico, con base en el modelo argumentativo de Toulmin. Cabe aclarar que este trabajo es sólo una parte de una tesis de maestría en docencia (PÉREZ, 2010). La secuencia didáctica que se propone en dicha tesis, está dividida en tres fases, cuyos propósitos e instrumentos de análisis se resumen a continuación (Cuadro 1).

Como se ha mencionado, una parte de la Fase III es la que se considera en el presente artículo, enfocando el análisis hacia resultados del uso del Diagrama Heurístico para modificar el nivel de competencia argumentativa de los estudiantes. Los resultados de la Fase I acaban de ser publicados (PÉREZ; CHAMIZO, 2011).

 

Marco teórico - La argumentación en la ciencia escolar y el modelo argumentativo de Toulmin

En una sociedad moderna es necesario formar un alumnado crítico y capaz de decidir entre las diferentes propuestas o argumentos que se le presenten, de manera que pueda tomar decisiones en su vida común como ciudadanos. En otras palabras, para aprender ciencia - y particularmente química - en esta sociedad cambiante y con estudiantes del siglo XXI, es necesario aprender a hablar, escribir y leer ciencias de manera significativa, reconocer las diversas maneras de expresar un mismo significado, y las diferencias entre el lenguaje cotidiano y el científico. Sin embargo, hay que reconocer que esto no es tarea fácil dado que - como ya se ha dicho - el lenguaje empleado en las ciencias posee características bien determinadas, por lo que para ser aprendido se requiere de realizar actividades que favorezcan su comprensión y asimilación. Una de estas actividades es la argumentación.

La argumentación ha sido, históricamente, fundamental para el desarrollo del ser humano y de las ciencias. Se argumenta en distintos ámbitos: en el escolar, en el familiar, en el laboral, etc. pues es una de las operaciones mentales que el ser humano ha desarrollado para comunicarse, para evidenciar, plantear y resolver problemas, defender una postura, sustentar, llegar a acuerdos, propiciar consenso, convencer, debatir y tomar decisiones (DE LA CHAUSSÉE, 2009; HARADA, 2009; PLANTIN, 2009; REVEL et al., 2005) y también para formar profesores (ISLAS; SGRO; PESA, 2009). Desde la perspectiva de la educación en ciencias, recientemente se ha puesto especial atención a este tema y se han realizado numerosos trabajos de investigación sobre la argumentación en las clases de ciencias, tal como puede apreciarse en publicaciones como Alambique (2010) y Educación Química (2009), que han dedicado números especiales al tema.

Pero, ¿qué es argumentación? Aunque hay cierta diversidad en la definición, de acuerdo con Plantin (2009, p. 39):

La argumentación es una operación que se apoya sobre un enunciado asegurado (aceptado) - el argumento - para llegar a un enunciado menos asegurado (menos aceptable) - la conclusión.
Argumentar es dirigir a un interlocutor un argumento, es decir una buena razón para hacerle admitir una conclusión e incitarlo a adoptar los comportamientos adecuados.

La argumentación, puede entenderse también como "la evaluación del conocimiento a partir de las pruebas disponibles" (JIMENEZ-ALEIXANDRE; PUIG, 2010, p. 11) por ello, para que haya argumentación, tiene que haber conocimiento sometido a evaluación, en este caso, conocimiento científico, y pruebas para confirmarlo o refutarlo. La argumentación puede realizarse en distintos contextos: teóricos, empíricos, elección de modelos explicativos, toma de decisiones, confirmación de predicciones o evaluación crítica de enunciados, entre otros. De ellos, el que interesa particularmente para este trabajo es la evaluación de modelos explicativos, de explicaciones causales. En estos contextos interaccionan el uso de pruebas para evaluar el conocimiento (la competencia de usar pruebas) y el aprendizaje de ciencias (alfabetización científica) (JIMENEZ-ALEXAINDRE; PUIG, 2010). En otras palabras, lo que se requiere es desarrollar una competencia argumentativa.

Se entiende por competencia argumentativa la habilidad y voluntad de elaborar discursos orales y escritos, en los que se aporten pruebas o razones con la finalidad de convencer a otros, de alguna conclusión u opinión, entre varias posibles (SOLBES; RUIZ; FURIÓ, 2010). Para poder evaluar el nivel de competencia argumentativa de los estudiantes es necesario tener un marco de referencia sobre el modelo argumentativo que habrá de seguirse, pues existen distintas perspectivas al respecto, por ejemplo los modelos de Van Dijk (1978 apud SARDÀ; SANMARTÍ, 2000), Adam (1992 apud SARDÀ; SANMARTÍ, 2000) o Toulmin (1993 apud SARDÀ; SANMARTÍ, 2000). Para nuestra propuesta, se toma como referente el modelo argumentativo de Toulmin (CHAMIZO, 2007).

De acuerdo con Henao y Stipcich (2008), hay tres conceptos centrales de la teoría toulminiana que son retomados en los estudios que reivindican el papel de la argumentación en el aprendizaje. El primero tiene que ver con sus consideraciones sobre el lenguaje como un elemento estructural de los conceptos, entendidos como propiedad comunal y no individual; el segundo, el carácter que le confiere a la racionalidad como contingente y no universal o trascendente y, el tercero, su postura frente al valor de la argumentación.

El modelo de argumentación de Toulmin se basa en el establecimiento de una afirmación o conclusión (C) y en el aporte de datos (D) como elementos justificativos de dicha afirmación. Para realizar la aseveración se necesita un puente: específicamente, proposiciones que relacionen y justifiquen el tránsito de los datos a las conclusiones, denominadas como justificaciones (G). En general no hay una diferencia tajante entre el dato y la justificación; además, éstas últimas constituyen diferentes clases, cada una de las cuales otorga una fuerza distinta a las conclusiones y hace necesario que se incluya el modalizador (M), es decir, un adverbio que relativiza la conclusión. Para el caso en que la justificación no alcance o ponga en duda los argumentos, se tiene que dar una fundamentación (F), es decir, nuevos justificativos: enunciados categóricos sobre hechos. Sin embargo, puede haber casos en que los datos no lleven a la conclusión y entonces se recurre a las excepciones, llamadas refutaciones que permiten evaluar la fuerza de los argumentos (GARCÍA; VALEIRAS, 2010). El esquema del modelo de argumentación de Toulmin se muestra en la Figura 1.

En términos generales, según este modelo, en una argumentación, a partir de unos datos obtenidos o de unos fenómenos observados justificados de forma relevante en función de razones fundamentadas en el conocimiento científico aceptado se puede establecer una afirmación o conclusión. Esta afirmación puede tener apoyo de los calificadores modales y de los refutadores o excepciones. Este modelo de Toulmin adaptado a la práctica escolar, permite reflexionar con los estudiantes sobre la estructura del texto argumentativo y aclarar sus partes, poniendo énfasis en las relaciones lógicas que debe haber entre ellas (CHAMIZO, 2007).

 

El ABP y el Diagrama Heurístico

Entendemos por ABP un proceso multidimensional en el que operan aspectos cognitivos pero también emocionales, culturales y sociales, que ha ido sustituyendo el interés inicial por la resolución de problemas mecanizados, por problemas reales, interdisciplinarios, profesionales, con múltiples soluciones y estrategias diversas de resolución (COUSO; IZQUIERDO; RUBILAR, 2008; DÍAZ-BARRIGA; HERNÁNDEZ, 2002). La enseñanza desde esta perspectiva pretende poner acento en actividades que plantean situaciones problemáticas cuya resolución requiere analizar, descubrir, elaborar hipótesis, confrontar, reflexionar, argumentar y comunicar ideas para lograr el aprendizaje de los estudiantes. Ahora bien, si la estrategia propuesta es el ABP, es necesario establecer lo que es un problema. En este sentido, conviene decir que varios autores han esbozado diferentes definiciones de lo que es un problema, pero todas ellas tienen algo en común: la novedad de la situación y el interés por resolverla (CABALLER; OÑORBE, 1997; CÓRDOVA, 2005; IRAZOQUE, 2005; NEWELL; SIMON, 1972). Estos dos factores también se aplican dentro del ámbito del aula de ciencias, ya que lo que constituye un problema de ciencia escolar es aquello que lleve a un intento de resolución por parte del alumno y en donde se pongan en marcha sus conocimientos conceptuales y procedimentales (COUSO; IZQUIERDO; RUBILAR, 2008). Las condiciones que deben cumplirse para que exista un problema son: a) una pregunta o cuestión, b) deseo y motivación por resolverla y c) un reto en el que la estrategia de solución no resulte evidente.

Como vemos, lo esencial para este tipo de aprendizaje es tener una pregunta qué responder. Sin embargo no todo es plantear el problema, pues una vez formulada la pregunta que de alguna manera concreta un problema de investigación, la mejor estrategia para abordar su resolución es a través de estrategias heurísticas, es decir, estrategias que se comportan como recursos organizativos del proceso de resolución, que contribuyen especialmente a determinar la vía de solución del problema abordado. Una de las estrategias más usadas en la docencia parece ser la diseñada hace unos años por Gowin (NOVAK; GOWIN, 1984) a través de la famosa Ve epistemológica o heurística, en la que se considera el hacer (la metodología) y el pensar (los conceptos, la filosofía, etc.).

En el trabajo que aquí se describe, se trabaja con una modificación de esta herramienta. Los primeros dos cambios a la Ve son la forma y el nombre: Diagrama Heurístico (CHAMIZO; GARCÍA-FRANCO, 2013; CHAMIZO; IZQUIERDO, 2007). El siguiente cambio corresponde a la parte conceptual, el pensar, donde se ha introducido una modificación inspirada en la definición de problema de Toulmin. Para él los conceptos científicos desarrollados a lo largo de la historia integran una complejidad tal, que es necesario distinguir en ellos tres aspectos diferentes, tres características que permitirán utilizarlos, particularmente en el espacio educativo, de mejor manera: el lenguaje, las técnicas de representación y los procedimientos de aplicación de la ciencia (CHAMIZO; IZQUIERDO, 2007; CHAMIZO, 2007). En la Figura 2 se muestra un Diagrama Heurístico vacío. Para completarlo hay que indicar antes que nada el tema del cual se tratará la investigación. La siguiente sección pide que se reconozcan los hechos. Un hecho acerca del mundo es una afirmación (que no contiene valores) acerca del mundo, en la que coinciden diversas personas (por ejemplo, el cielo es azul, las mariposas tienen alas o los ácidos queman). Con los hechos se construye una pregunta (idealmente abierta) que para responderse requiere de una determinada metodología. Así hay que indicar el procedimiento escogido para responder la pregunta, procesar los datos obtenidos y alcanzar una conclusión de los mismos. La conclusión no es la respuesta a la pregunta, ya que para serlo se necesita incorporar los conceptos y el modelo. Lo más "simple" del Diagrama Heurístico, es reconocer las aplicaciones de lo que estamos investigando. Además, el lenguaje permite iniciar el más complejo proceso de explicación que se concreta con la identificación o proposición de un determinado modelo. El modelo da el sustento teórico de la explicación de la pregunta y debe ser parte de la respuesta (CHAMIZO, 2010).

 

Metodología

Para la aplicación de esta propuesta, se trabajó con un grupo de quinto año de bachillerato de la asignatura de Química III de la Escuela Nacional Preparatoria de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM, en la ciudad de México) constituido por 45 alumnos, quienes trabajaron agrupados en 11 equipos de cuatro y cinco integrantes sobre el tema de Minerales.

Como se ha mencionado anteriormente, antes de que pueda evaluarse el nivel de competencia argumentativa de los estudiantes, es necesario que se generen los temas que los alumnos abordarán para su estudio, para ello se realizan las actividades de las Fases I y II de la secuencia propuesta.

Sin embargo, para los propósitos del presente artículo, lo que conviene señalar es que para que los estudiantes puedan argumentar sobre un tema, es necesario:

1) Que se hayan planteado una pregunta (que concreta el problema) sobre un tema particular, en este caso minerales.

2) Que hayan dado respuesta a su pregunta a través de una investigación y que expliciten el resultado a través de alguna herramienta (en este caso el Diagrama Heurístico).

3) Que hayan aprendido sobre ese tema en particular.

Las preguntas (o problemas) que plantearon los estudiantes para su investigación se muestran en el Cuadro 2.

 

Evaluación del nivel de competencia argumentativa

Para la evaluación de la competencia argumentativa primero fue necesario proporcionar a los alumnos una introducción sobre lo que significa argumentar y las partes básicas de la argumentación. Para esto se destinó una sesión para hablar sobre el tema de la argumentación a partir de la información que se muestra en el Anexo A. En clase se trabaja con los ejercicios mostrados y se pide que los estudiantes realicen un ejercicio de argumentación. Después de esta introducción y de haber concluido con la elaboración del Diagrama Heurístico, se pide a los alumnos que realicen un ejercicio de argumentación sobre sus propias conclusiones del tema de investigación. El objetivo de esta prueba es observar el nivel de competencia argumentativa a partir del uso del Diagrama Heurístico. Para ello se les proporciona un formato (Figura 3) en el que a partir de una conclusión deben identificar los datos o hechos, la justificación, las refutaciones y finalmente, escribir una argumentación completa para la conclusión propuesta.

La evaluación del nivel de competencia argumentativa se hace a partir del análisis de las argumentaciones escritas por los estudiantes identificando los diferentes componentes que estén conectados mediante relaciones lógicas correctas para, después, calificar la argumentación en función de la diversidad de los componentes utilizados (SOLBES; RUIZ; FURIÓ, 2010). Los componentes que se deben encontrar en las argumentaciones de acuerdo a la adaptación del modelo de Toulmin, son:

- Datos: pruebas o hechos que sirven como base para la justificación y pueden ser de diferentes tipos: empíricas, hipotéticas, experimentales, etc.

- Justificaciones o razones principales: reglas o principios que permiten pasar de los datos a la conclusión o afirmación de la argumentación.

- Refutaciones u objeciones: son razones que cuestionan la validez de alguna parte de la argumentación.

- Conclusiones: afirmaciones o aseveraciones cuya validez se requiere demostrar.

Y para determinar el nivel de competencia argumentativa se toman en cuenta las categorías establecidas por Erduran, Simon y Osborne (2004) que van desde el nivel 1 al 5, en sentido creciente de calidad (Cuadro 3).

Debido a que este método se aplica a las argumentaciones que se hacen de manera oral y en presencia de un interlocutor, para poder aplicarlo a este trabajo, las categorías se modificaron y redujeron a cuatro niveles debido a que las argumentaciones se hacen de manera escrita (Cuadro 4).

Esta evaluación se hace con un primer ejercicio relacionado al tema de su Diagrama Heurístico. En la primera parte, además de evaluar la competencia argumentativa (HARADA, 2009; SOLBES; RUIZ; FURIÓ, 2010), se pretende vincular el Diagrama Heurístico como herramienta para la argumentación de acuerdo al modelo de Toulmin (JIMÉNEZ-ALEIXANDRE; LÓPEZ ÁLVAREZ, 2009; SARDÀ; SANMARTÍ, 2000; SOLBES; RUIZ; FURIÓ, 2010) y para ello se diseñó el ejercicio que se muestra en la Figura 3.

En la parte de "conclusión" se dio para cada equipo, una de las conclusiones a las que ellos mismos llegaron en su propio Diagrama Heurístico, para responder a la pregunta que construyeron en su investigación.

 

Resultados

Las conclusiones relacionadas a las preguntas de cada equipo y que corresponden a las respuestas de las mismas se muestran en el Cuadro 5. Como vemos en el formato (Figura 3), después de leer la conclusión, los estudiantes debían identificar: evidencias (datos), justificación, refutaciones (si las había) y finalmente dar una argumentación completa a partir de los tres apartados anteriores. Todo esto con la ayuda de su Diagrama Heurístico.

Lo que puede observarse en los textos de los estudiantes es que con su Diagrama Heurístico es relativamente fácil que identifiquen las Evidencias o datos pues éstos son obtenidos tanto de los Hechos, las Aplicaciones y los propios datos obtenidos por ellos en su investigación (la Metodología en el Diagrama). A continuación se transcriben un par de los mejores ejemplos del apartado "Evidencias" (Cuadros 6 y 7).

En el caso de la Justificación, la situación es un poco distinta pues esta justificación deriva del Modelo descrito en el Diagrama, y dado que en la mayoría de las investigaciones no fue fácil encontrar el modelo específico que ayudara a explicar la respuesta, esta parte de la argumentación quedó incompleta y en algunos casos incorrecta. Cabe señalar que aún cuando para Jiménez-Aleixandre y Puig (2010, p. 13) "el objetivo esencial de la argumentación es la participación del alumnado en las prácticas científicas de construir, evaluar y revisar modelos", no significa que al no haber identificado claramente un modelo en los Diagramas Heurísticos los alumnos no hayan comprendido que es justamente el modelo (científico, filosófico, histórico, etc.) el que justifica y soporta teóricamente lo que están argumentando. Como podemos observar en los siguientes ejemplos, varios de los alumnos pudieron identificar que lo que debían escribir en ese apartado era el sustento teórico, de este modo aunque con deficiencias (tanto de conocimiento como de comprensión), escribieron una justificación aceptable (Cuadros 8 y 9).

Finalmente, la Refutación fue la parte más compleja de identificar pues para poder tener excepciones se requiere un amplio conocimiento del tema del que se está hablando. Además, estas excepciones no necesariamente aparecen en el Diagrama Heurístico por lo que los alumnos debían pensar un poco más y partir de su conocimiento individual del tema para responder a este apartado. Del total de los alumnos que resolvieron este ejercicio, el 13.5% no escribieron nada, el 40.5% escriben algo incorrecto que no tiene nada que ver con una refutación, el 19% escriben algo incompleto o mal redactado respecto a las excepciones y el 27% escriben lo más parecido a una refutación (Cuadro 10).

A partir de la argumentación completa que escriben los alumnos, es posible medir el nivel de competencia argumentativa partiendo de las categorías antes mencionadas. Los resultados se muestran en la Tabla 1.

 

 

Lo que se puede analizar en estos resultados es que la mayoría de los estudiantes tienen Nivel 2 de competencia argumentativa, es decir, pueden identificar datos y justificaciones pero no refutaciones. Pocos son los estudiantes que sólo escriben la conclusión sin justificación (Nivel 1) y esto puede deberse a la poca participación que tuvieron en la elaboración del Diagrama1 (recordemos que fue hecho en equipo) y por lo tanto tenían poco conocimiento del tema. Esto coincide con los resultados de Solbes, Ruiz y Furió (2010, p. 73), en los que se manifiesta que "los alumnos tienen un nivel muy bajo de competencia argumentativa [...] sólo uno de cada tres grupos ha conseguido nivel 4..." Sin embargo, en nuestro caso, es importante que una tercera parte de los estudiantes alcanzó el Nivel 3, considerando que sólo se dedicaron dos sesiones de 100 minutos para el desarrollo de esta competencia argumentativa2 . Una de las posibles razones de este hecho es la construcción del propio Diagrama Heurístico y las habilidades desarrolladas por los alumnos en la elaboración del mismo que les permiten entender, ordenar y estructurar los diferentes componentes, propuestos por Toulmin, en su modelo de argumentación.

 

Conclusiones

Respecto a la argumentación, se puede decir que con la aplicación de esta propuesta, los estudiantes aprenden, además de los conceptos propios del tema, un esquema básico de lo que es argumentar y comprenden la importancia de hacerlo. Hay que recordar que la argumentación es una habilidad que se va desarrollando a partir del mejor conocimiento que se tiene de un determinado tema y com el ejercicio continuo de pensar sobre él y reelaborar dicho conocimiento, por lo que sería muy pretencioso esperar que bajo el contexto de este trabajo, los estudiantes tuvieran un nivel de competencia argumentativa alto; sin embargo, lo que sí puede concluirse es que al conocer y trabajar con el Diagrama Heurístico y a partir del modelo argumentativo de Toulmin, los estudiantes aprenden un esquema básico de las partes constitutivas de una argumentación y cómo éstas pueden ayudar a generar argumentaciones válidas, en un tiempo relativamente corto. De este modo, el aprendizaje de la ciencia - de la química - es percibido por los estudiantes como algo que sirve para dar explicaciones de los fenómenos que observan, com base en pruebas y no a partir de creencias.

 

Referencias

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Artigo recebido em 08/10/12.
Aceito em 20/05/13.

 

 

1 Esto pudo apreciarse en las reuniones de revisión hechas entre los integrantes del equipo y la profesora: al cuestionarlos, algunos sabían más del tema, contribuían con más información o preguntas, mientras que otros no.
2 Sin embargo, cabe señalar que la investigación que realizan los estudiantes con apoyo en el Diagrama Heurístico se realiza en tres semanas (que implican 6 sesiones de clase de 100 minutos).

 

 

Anexo A

 

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