Argumentation in classroom and its relationship with the domains of scientific knowledge

Authors

DOI:

https://doi.org/10.5007/2175-7941.2024.e94798

Keywords:

Argumentation, Domains of Scientific Knowledge, Inquiry-based Teaching, Higher Education, Physics Laboratory

Abstract

In this article, we present an analysis of how university students articulate the conceptual, epistemic, social, and material domains of scientific knowledge while arguing among themselves during problem solving. Data collection took place in practical physics laboratory classes on electricity topics, under an investigative approach, developed with 3rd year students of the Materials Engineering course at a Brazilian state public university. For this work, we recorded, transcribed and investigated the discussions that occurred in a group of three students during a laboratory practice. It was possible to analyze arguments constructed by the students, using a qualitative rubric for the CER standard of an argument (Claim, Evidence and Reasoning), and how the domains of scientific knowledge were mobilized during the process. The results showed the importance of negotiating meanings so that students, when involved with the domains of scientific knowledge through experimentation and argumentative practice, reach the desired definitions. We also observed that the investigative character of the class allowed frequent discursive interaction among students and that they took different paths to solve problems, showing that there is not a single way to articulate the domains of scientific knowledge.

Author Biographies

Natan Trovó Lino, Serviço Nacional de Aprendizagem Comercial

Mestre em Ensino de Ciências (Área de Concentração: Ensino de Física) pelo Programa de Pós-Graduação Interunidades em Ensino de Ciências da Universidade de São Paulo (2023) e graduado em Licenciatura Plena em Física pela Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” (2019). Atualmente é professor de Física no Serviço Nacional de Aprendizagem Comercial (SENAC) da cidade de São Paulo, SP. 

Lúcia Helena Sasseron, University of São Paulo

Licenciada em Física, mestre em Ensino de Ciências, doutora em Educação e livre docente pela Universidade de São Paulo. É professora da Faculdade de Educação da USP, coordenadora do grupo de pesquisa LaPEF – Laboratório de Pesquisa em Ensino de Física, bolsista produtividade em pesquisa do CNPq e, atualmente, editora chefe da revista Educação e Pesquisa.

References

BERNAT, F. X. M.; FERRANDIS, I. G.; GÓMEZ, J. G. Competencias para mejorar la argumentación y la toma de decisiones sobre conservación de la biodiversidad. Enseñanza de las Ciencias, v. 37, n. 1, p. 55-70, 2019.

BRAGA, S.; MARTINS, L.; CONRADO, D. A argumentação a partir de questões sociocientíficas na formação de professores de biologia. Investigações em Ensino de Ciências, v. 24, n. 2, p. 120-136, 2019.

CARLSEN, W. S. Language and science learning. In: ABELL, S. K.; LEDERMAN, N. G. (Ed.). Handbook of research on science education. Mahwah, New Jersey: Routledge, 2007. p. 57-74.

CARVALHO, A. M. P. Fundamentos Teóricos e Metodológicos do Ensino por Investigação. Revista Brasileira de Pesquisa em Educação em Ciências, v. 18, n. 3, p. 765-794, 2018.

CARVALHO, A. M. P. et al. Ensino de Física. São Paulo: Cengage Learning, 2010.

CATUNDA, T.; COSTA, G. G. G.; SANCHES, V. T. Laboratório de Física Geral III livro de práticas: eletricidade e magnetismo. São Carlos: Instituto de Física de São Carlos, 2019.

CHEN, Y. C.; BENUS, M. J.; HERNANDEZ, J. Managing uncertainty in scientific argumentation. Science Education, v. 103, n. 5, p. 1235-1276, 2019.

CONCANNON, J. P. et al. Investigating the development of secondary students’ views about scientific inquiry. International Journal of Science Education, v. 42, n. 6, p. 906-933, 2020.

DUSCHL, R. Science education in three-part harmony: Balancing conceptual, epistemic and social learning goals. Review of Research In Education, v. 32, n. 1, p. 268-291, 2008.

ERDURAN, S. Methodological Foundations in the Study of Argumentation in Science Classrooms. In: ERDURAN, S.; JIMÉNEZ-ALEIXANDRE, M. P. (Ed.). Argumentation in Science Education. Berlim, Alemanha: Springer Dordrecht, 2007.

ERDURAN, S.; SIMON, S.; OSBORNE, J. TAPping into argumentation: Developments in the application of Toulmin’s argument pattern for studying science discourse. Science Education, v. 88, n. 6, p. 915-933, 2004.

ERICKSON, F. Qualitative Research Methods for Science Education. In: FRASER, B., TOBIN, K., McROBBIE, C. (Ed.). Second International Handbook of Science Education. Springer International Handbooks of Education. Berlim, Alemanha: Springer Dordrecht, 2012.

FARIA, A. F.; VAZ, A. M. Engajamento de estudantes em investigação escolar sobre circuitos elétricos simples. Ensaio Pesquisa em Educação em Ciências, v. 21, 2019.

FEINSTEIN, N. W; WADDINGTON, D. I. Individual truth judgments or purposeful, collective sensemaking? Rethinking science education’s response to the post-truth era. Educational Psychologist, v. 55, n. 3, p. 155-166, 2020.

FERNANDES, G.; RODRIGUES, A.; FERREIRA, C. Atividades investigativas baseadas em TICE: um estudo dos domínios social, afetivo e cognitivo de crianças e jovens a partir dos fundamentos essenciais da argumentação no contexto da educação científica. Investigações em Ensino de Ciências, v. 25, n. 2, p. 369-387, 2020.

FERREIRA, S.; CORREA, R.; SILVA, F. C. Estudo dos roteiros de experimentos disponibilizados em repositórios virtuais por meio do ensino por investigação. Ciência & Educação (Bauru), v. 25, n. 4, p. 999-1017, 2019.

FRANCO, L. G. (Org.). Ensinando Biologia por investigação: propostas para inovar a ciência na escola. São Paulo: Na Raiz, 2021.

FRANCO, L. G.; MUNFORD, D. O Ensino de Ciências por Investigação em Construção: Possibilidades de Articulações entre os Domínios Conceitual, Epistêmico e Social do Conhecimento Científico em Sala de Aula. Revista Brasileira de Pesquisa em Educação em Ciências, v. 20, n. u, p. 687-719, 2020.

FURTAK, E. M. et al. Experimental and Quasi-Experimental Studies of Inquiry-Based Science Teaching: A Meta-Analysis. Review of Educational Research, v. 82, n. 3, p. 300-329, 2012.

GONSALVES, E. P. Conversas sobre iniciação à pesquisa científica. Campinas, SP: Alinea. 2007.

GONZÁLEZ-HOWARD, M. Exploring the utility of social network analysis for visualizing interactions during argumentation discussions. Science Education, v. 103, n. 3, p. 503-528, 2019.

GONZÁLEZ-HOWARD, M.; MCNEILL, K. L. Acting with epistemic agency: Characterizing student critique during argumentation discussions. Science Education, v. 104, n. 6, p. 953-982, 2020.

ISIK-ERCAN, Z. ‘You have 25 kids playing around!’: learning to implement inquiry-based science learning in an urban second-grade classroom. International Journal of Science Education, v. 42, n. 3, p. 329-349, 2020.

JIMÉNEZ-ALEIXANDRE, M. P.; CRUJEIRAS, B. Epistemic Practices and Scientific Practices in Science Education. In: TABER, K. S.; AKPAN, B. (Org.). Science Education: An International Course Companion. Boston: Sense Publisher, 2017. p. 69-80.

KELLY, G. J.; CHEN, C. The sound of music: Constructing science as sociocultural practices through oral and written discourse. Journal of Research in Science Teaching, v. 36, n. 8, p. 883-915, 1999.

KELLY, G. J.; TAKAO, A. Epistemic levels in argument: An analysis of university oceanography students' use of evidence in writing. Science Education, v. 86, n. 3, p. 314-342, 2002.

LAWSON, A. The nature and development of hypothetico-predictive argumentation with implications for science teaching. International Journal of Science Education, v. 25, n. 11, p. 1387-1408, 2003.

LEMKE, J. L. Talking Science: Language, learning, and values. Norwood, NJ: Ablex, 1990.

LONGINO, H. Valores, heurística e política do conhecimento. Scientiae Studia, [S. l.], v. 15, n. 1, p. 39-57, 2017.

LÜDKE, M.; ANDRÉ, M. E. D. A. Pesquisa em educação: abordagens qualitativas. Rio de Janeiro, RJ: EPU, 2013.

MALONEY, J.; SIMON, S. Mapping Children's Discussions of Evidence in Science to Assess Collaboration and Argumentation. International Journal of Science Education, v. 28, n. 15, p. 1817- 1841, 2006.

MCDERMOTT, L.; SHAFFER, P. Tutorials in Introductory Physics. Seattle, Washington: Prentice Hall, 2002.

MCNEILL, K. L.; KRAJCIK, J. Assessing middle school students’ content knowledge and reasoning through written scientific explanations. In: COFFEY, J.; DOUGLAS, R.; BINDER, W. (Ed.). Science Assessment: Research and Practical Approaches. Arlington, VA: National Science Teachers Association Press, 2008.

NASCIMENTO, L. A. Normas e práticas promovidas pelo Ensino de Ciências por Investigação: a construção da sala de aula como comunidade de práticas. Orientador: Lúcia Helena Sasseron. 2018. 259 f. Tese (Doutorado em Educação) - Faculdade de Educação, Universidade de São Paulo, São Paulo, 2018.

OSBORNE, J. Scientific practices and inquiry in the science classroom. In: LEDERMAN, N. G; ABELL, S. K. (Ed.) Handbook of research on science education. New York: Routledge, 2014. p. 579-599.

OSBORNE, J. Scientific as practice? In: DILLON, J; WATTS, M. (Ed.) Debates in Science Education. New York: Routledge, 2023. p. 115-131.

OSBORNE, J. et al. Science Education in an Age of Misinformation. California: Stanford University, 2022.

PONTE, J. P.; MATA-PEREIRA, J.; HENRIQUES, A. O raciocínio matemático nos alunos do Ensino Básico e do Ensino Superior. Práxis Educativa, Ponta Grossa, v. 7, n. 2, p. 355-377, 2012.

PORTO, S. C. C.; AMANTES, A.; HOHENFELD, D. P. O que se Aprende sobre Pêndulo Simples em Atividades Investigativas nos Laboratórios Material e Computacional?. Revista Brasileira de Pesquisa em Educação em Ciências, [S. l.], v. 19, p. 825-858, 2020.

PRETI, D. (Org.). Fala e escrita em questão. São Paulo: Humanitas / FFLCH / USP, 2000.

RAMOS, T. C.; MENDONCA, P. C. C.; MOZZER, N. B. Argumentação de estudantes na criação e crítica de analogias sobre o Modelo Atômico de Thomson. Ciência & Educação, Bauru, v. 25, n. 3, p. 607-624, 2019.

SÁ, L. P. A argumentação no ensino superior de química: investigando uma atividade fundamentada em estudo de casos. Orientador: Salete Linhares Queiroz. 2006. 165 f. Dissertação (Mestrado em Ciências) - Instituto de Química de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos, 2006.

SÁ, L. P.; QUEIROZ, S. L. Promovendo a argumentação no ensino superior de química. Química Nova, v. 30, n. 8, p. 2035-2042, 2007.

SANDOVAL, W. A. et al. Organising a culture of argumentation in elementary science. International Journal of Science Education, v. 41, n. 13, p. 1848-1869, 2019.

SASSERON, L. H. Alfabetização científica, ensino por investigação e argumentação: relações entre ciências da natureza e escola. Ensaio Pesquisa em Educação em Ciências, v. 17, n. especial, p. 49-67, 2015.

SASSERON, L. Ensino de Ciências por Investigação e o Desenvolvimento de Práticas: Uma Mirada para a Base Nacional Comum Curricular. Revista Brasileira de Pesquisa em Educação em Ciências, v. 18, n. 3, p. 1061-1085, 2018.

SASSERON, L. H. Interações discursivas e argumentação em sala de aula: a construção de conclusões, evidências e raciocínios. Ensaio Pesquisa em Educação em Ciências, v. 22, 2020.

SASSERON, L. H.; SOUZA, T. O engajamento dos estudantes em aula de física: apresentação e discussão de uma ferramenta de análise. Investigações em Ensino de Ciências, v. 24, n. 1, p. 139-153, 2019.

SHORT, R. A.; VAN DER EB, M. Y.; MCKAY, S. R. Effect of productive discussion on written argumentation in earth science classrooms. The Journal of Educational Research, v. 113, n. 1, p. 46-58, 2020.

SILVA, F. A. R. O ensino de ciências por investigação na educação superior: um ambiente para o estudo da aprendizagem científica. Orientador: Eduardo Fleury Mortimer. 2011. 327 f. Tese (Doutorado em Educação) - Faculdade de Educação, Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, 2011.

SILVA, F.; SASSERON, L. Aulas de Ciências do Ensino Superior: uma análise a partir dos domínios do conhecimento científico. In: SIMPÓSIO DE PÓS-DOUTORADO DA FEUSP, n. 11, 2021, São Paulo, SP.

SOARES, N.; TRIVELATO, S. L. F. Ensino de Ciências por Investigação – revisão e características de trabalhos publicados. Atas de Ciências da Saúde, v. 7, n.1, p. 45-65, 2019.

STROUPE, D. Describing “Science Practice” in Settings. Science Education, v. 99, n.6, p. 1033-1040, 2015.

TABOSA, C. E. S; PEREZ, S. Análise de sequências didáticas com abordagem de Ensino por Investigação produzidas por estudantes de licenciatura em Física. Caderno Brasileiro de Ensino de Física, v. 38, n. 3, p. 1539-1560, 2021.

TOULMIN, S. E. Os Usos do Argumento. 2. ed. São Paulo: Martins Fontes, 2006.

WANG, J. Scrutinising the positions of students and teacher engaged in argumentation in a high school physics classroom. International Journal of Science Education, v. 42, n. 1, p. 25-49, 2019.

WILSON, J. M. Using words about thinking: Content analyses of chemistry teachers’ classroom talk. International Journal of Science Education, v. 21, n. 10, p. 1067-1084, 1999.

Published

2024-08-01

How to Cite

Lino, N. T., & Sasseron, L. H. (2024). Argumentation in classroom and its relationship with the domains of scientific knowledge. Caderno Brasileiro De Ensino De Física, 41(1), 8–35. https://doi.org/10.5007/2175-7941.2024.e94798

Issue

Section

Ensino e aprendizagem de Ciências/Física