Fortalecimiento de la Argumentación en Ciencias Naturales Mediante Guías Experimentales y Simuladores Virtuales para Estudiantes de Secundaria en Manizales
Resumen
Esta investigación tuvo como objetivo contribuir al fortalecimiento de habilidades argumentativa en estudiantes de grado sexto de la Institución Educativa Nacional Auxiliares de Enfermería de la ciudad de Manizales, a través de una estrategia de trabajo en casa diseñada con base en actividades experimentales y el uso de herramientas virtuales. Para ello, se construyeron dos guías de intervención que integraron prácticas experimentales sencillas y un simulador de laboratorio virtual de acceso libre, abordando temáticas del área de ciencias naturales, específicamente la extracción de ADN y los factores que afectan el crecimiento y la nutrición de las plantas. La estrategia se desarrolló bajo el enfoque metodológico de la Escuela Activa Urbana (EAU) y se apoyó en el modelo de argumentación de Toulmin como base para estructurar las actividades y evaluar la progresión argumentativa de las estudiantes. El proceso de intervención contempló tres momentos: diagnóstico inicial, fundamentación y trabajo experimental, y aplicación final, combinando recursos didácticos presenciales y virtuales para fomentar el aprendizaje activo. Los resultados mostraron avances significativos en el uso de elementos estructurales del argumento, como datos, justificaciones y conclusiones. En particular, se observó una mejora en los niveles de argumentación: el porcentaje de estudiantes con respuestas en el nivel más bajo disminuyó del 94,1 % al 73,5 %, mientras que aquellas con niveles más estructurados aumentaron del 39,2 % al 60,8 %. Estos hallazgos evidencian que el trabajo experimental en casa, mediado por TIC y estrategias pedagógicas adecuadas, favorece el desarrollo de competencias científicas como la argumentación, al permitir a las estudiantes vincular la experiencia práctica con contenidos teóricos de forma significativa, contextualizada y duradera.
Autores/as
Referencias
Allchin, D.; Zemplén, G. Á. (2020). Finding the place of argumentation in science education: Epistemics and Whole Sci-ence. Science Education, 104(5), pp. 907–933. https://doi.org/10.1002/sce.21589
Andrieiev, A. M.; Tykhonska, N. I. (2020). Methods of development of experimental skills in students in the conditions of distance form of learning. Scientific Notes of Kherson State University, 90, pp. 22–27. https://doi.org/10.32999/KSU2413-1865/2020-90-4
Andryushechkin, S. M. (2024). Home experiment as a means of enhancing pupils’ cognitive activity in studying the comprehensive school physics course. Pedagogika. Voprosy Teorii i Praktiki. https://doi.org/10.30853/ped20240040
Antonio, R. P.; Prudente, M. S. (2021). Metacognitive Argument-Driven Inquiry in Teaching Antimicrobial Resistance: Effects on Students’ Conceptual Understanding and Argumentation Skills. Journal of Turkish Science Education, 18(2). https://doi.org/10.36681/tused.2021.60
Baník, I.; Pavlendová, G. (2019). Home experiments – A way to increase the interest of young people in physics, tech-nology and natural sciences. AIP Conference Proceedings, 2152, 030002. https://doi.org/10.1063/1.5124746
Ferguson, L. E.; Bubikova-Moan, J. (2019). Argumentation as a pathway to critical thinking. In Proceedings of the Ninth Conference of the International Society for the Study of Argumentation. https://www.researchgate.net/publication/332246917
Gapasin, L.; Manongsong, J.; Tukuran, A.; Rodriguez, L.; Alquizar, J.; Manial, N.; Amba, Z.; Balaños, J.; Mahinay, H. (2022). Home-Based Learning Interventions of Science Teachers in the Absence of Laboratory Experiments. Ameri-can Journal of Education and Technology, 1(2), pp. 95–98. https://doi.org/10.54536/ajet.v1i2.593
Guilfoyle, L.; Hillier, J.; Fancourt, N. (2023). Students’ argumentation in the contexts of science, religious education, and interdisciplinary science-religious education scenarios. Research in Science and Technological Education, 41(2). https://doi.org/10.1080/02635143.2021.1947223
Gülen, S.; Dönmez, İ. (2024). Valuating the effect of Toulmin Argumentation Model on critical thinking and epistemo-logical beliefs in online education. Journal of Educational Sciences, 50(2), pp. 140–158. https://doi.org/10.35923/JES.2024.2.09
Hendratmoko, A. F.; Madlazim, M.; Widodo, W.; Astutik, S. (2024). Debate Based on Inquiry Learning (DBOIL): An in-novative learning model to improve students’ skills in scientific argumentation. TEM Journal, 13(4), pp. 3295–3303. https://doi.org/10.18421/tem134-64
Hernández-Sampieri, R.; Torres, C. P. M. (2018). Metodología de la investigación, 4ª ed., México D.F., McGraw-Hill In-teramericana.
Kruit, P. M.; Bredeweg, B.; Nieuwelink, H. (2025). Enhancing students’ argumentation skills, content knowledge, and Nature of Science understanding through a web-based educational instrument in the context of socio-scientific is-sues. International Journal of Science Education, 47(6), pp. 749–768. https://doi.org/10.1080/09500693.2024.2348824
Kuki, A. D.; Agustini, R.; Azizah, U. (2023). Analysis of effectiveness Argument-Driven Inquiry to improve students’ argumentation skill and conceptual understanding. IJORER, 4(3), pp. 329–342. https://doi.org/10.46245/ijorer.v4i3.316
Lara, R. S.; Moreno, T.; De Fuentes, A. (2022). La argumentación escrita y la estrategia de escritura colaborativa en el currículum de educación superior. Revista Universidad y Sociedad, 14(4), pp. 521–530.
Larrain, A.; Singer, V.; Moran, C.; Sánchez, Á.; Silva, M.; Villavicencio, C.; Strasser, K.; Howe, C.; López, P.; Pinochet, J. (2021). Argumentation skills mediate the effect of peer argumentation on content knowledge in middle-school stu-dents. Journal of Educational Psychology, 113(4), pp. 736–753. https://doi.org/10.1037/edu0000619
Liu, C.-C.; Wen, C.-T.; Chang, H.-Y.; Chang, M.-H.; Lai, P.-H.; Fan, S.-H.; Yang, C.-W.; Hwang, F.-K. (2022). Augmenting the effect of virtual labs with teacher demonstration and student critique instructional designs to scaffold the de-velopment of scientific literacy. Instructional Science, 50(2), pp. 303–333. https://doi.org/10.1007/s11251-021-09571-4
Ma, N.; Guo, J.-H.; Sun, Y.-F. (2025). Evaluating scientific argumentation ability: A framework based on scientific argu-mentation maps. International Journal of Science Education, pp. 1–20. https://doi.org/10.1080/09500693.2025.2462796
Melta, D.; Razak, A.; Yohandri, Y. (2024). The impact of the Argument-Driven Inquiry instructional model on biodiversi-ty topics to enhance students’ argumentation skills. Bioedunis Journal, 3(1), pp. 73–86. https://doi.org/10.24952/bioedunis.v3i1.11217
Mukuka, A.; Tatira, B. (2025). Analysis of pre-service mathematics teachers’ proof comprehension through Toulmin’s argumentation model. Journal on Mathematics Education, 16(1), pp. 111–130. https://doi.org/10.22342/jme.v16i1.pp111-130
Muñoz-Campos, V.; Franco-Mariscal, A. J.; Blanco-López, Á. (2020). Integración de prácticas científicas de argumenta-ción, indagación y modelización en un contexto de la vida diaria. Revista Eureka sobre Enseñanza y Divulgación de las Ciencias, 17(3), 3201. https://doi.org/10.25267/rev_eureka_ensen_divulg_cienc.2020.v17.i3.3201
Muntholib, M.; Munadhiroh, A.; Setiawan, N.; Yahmin, Y. (2021). High school students’ scientific argumentation on chemical equilibrium. AIP Conference Proceedings, 2330, 020046. https://doi.org/10.1063/5.0043236
Моклюк, М.; Сільвейстр, А.; Моклюк, О. (2024). Домашній фізичний експеримент і можливості його проведення в сучасних умовах. Математика, Інформатика, Фізика: Наука та Освіта, 1(2), pp. 160–170. https://doi.org/10.31652/3041-1955/2024-01-02-07
Osborne, J. F.; Borko, H.; Fishman, E.; Gomez, F.; Berson, E.; Busch, K. C.; Reigh, E.; Tseng, A. (2019). Impacts of a prac-tice-based professional development program on elementary teachers’ facilitation of and student engagement with scientific argumentation. American Educational Research Journal, 56(4), pp. 1067–1112. https://doi.org/10.3102/0002831218812059
Pillaga-Guamán, L.; Garcia-Herrera, D. G.; Cárdenas-Cordero, N. M.; Erazo-Álvarez, J. C. (2020). Aprendizaje basado en problemas: una estrategia de enseñanza en la asignatura de Ciencias Naturales. Revista Arbitrada Interdisciplinaria Koinonía, 5(1). https://doi.org/10.35381/r.k.v5i1.787
Putra, P. D.; Ahmad, N.; Budiarso, A. S.; Indrawati. (2023). Development of argumentation tools based on the engineer-ing design process to improve students’ argumentation skills. New Educational Review, 71(1), pp. 114–125. https://doi.org/10.15804/tner.23.71.1.09
Rapanta, C. (2019). Argumentation as critically oriented pedagogical dialogue. Informal Logic, 39(1). https://doi.org/10.22329/il.v39i1.5116
Riyanti, V.; Hamdiyati, Y.; Purwianingsih, W. (2023). The effect of Argument-Driven Inquiry on argumentation skills and students’ concept mastering of human excretory system materials. Journal of Science Learning, 6(2), pp. 125–135. https://doi.org/10.17509/jsl.v6i2.54634
Sellberg, C.; Nazari, Z.; Solberg, M. (2024). Virtual laboratories in STEM higher education: A scoping review. Nordic Journal of Systematic Reviews in Education, 2(1). https://doi.org/10.23865/njsre.v2.5766
Su, G.; Sun, J.; Long, T.; Chen, W.; Mei, A. (2025). Applying Argumentation-Driven Inquiry to promote students’ argu-mentation performance in blended synchronous learning environment. Journal of Science Education and Technolo-gy, 34(2), pp. 346–366. https://doi.org/10.1007/s10956-024-10190-0
Sypsas, A.; Paxinou, E.; Zafeiropoulos, V.; Kalles, D. (2024). Virtual laboratories in STEM education: A focus on Onlabs, a 3D virtual reality biology laboratory. Lecture Notes in Computer Science, 1135, pp. 323–337. https://doi.org/10.1007/978-3-031-70771-1_16
Toulmin, S. E. (2003). The uses of argument: Updated edition. Cambridge, Cambridge University Press. https://doi.org/10.1017/CBO9780511840005
Utami, S.; Haryanto, H.; Subagyo, A. (2024). The development of electronic students’ worksheets (E-LKPD) based on Argument-Driven Inquiry learning model to improve scientific argumentation skills. Integrated Science Education Journal, 5(2), pp. 65–73. https://doi.org/10.37251/isej.v5i2.810
Villanueva, R.; Prieto, J. (2021). La enseñanza de la argumentación escrita en ciencias naturales a partir del uso de ruti-nas de pensamiento. Infancia, Educación y Aprendizaje, 7(1), pp. 189–208. https://doi.org/10.22370/ieya.2021.7.1.2000
Walker, J. P.; Van, A. G.; Lower, M. A. (2019). Facilitating argumentation in the laboratory: The challenges of claim change and justification by theory. Journal of Chemical Education, 96(3), pp. 435–444. https://doi.org/10.1021/acs.jchemed.8b00745