Construction Of Scientific Knowledge Research Articles

Scaffolding ecosystems science practice by blending immersive environments and computational modeling

AbstractResearch in the field of technology‐enhanced learning has argued for a broader scope of technology‐supported learning environments to include the design of activity systems which position students as active thinkers by reorganizing learning with technology around the practices of scholarly communities. In the context of elementary ecosystems science, this entails structuring classroom activity around the construction and evaluation of epistemic artifacts, such as scientific models and representations, that profitably direct learners’ conceptual efforts toward productive forms of inquiry and the construction of new scientific knowledge. In this demonstration‐of‐concept paper, we present EcoMOD, an elementary ecosystems science curriculum that blends an immersive virtual environment with an agent‐based computational modeling tool to support growth in ecological knowledge and scientific practice in learners aged 8 to 11 years old. Specifically, we explore how the design of the EcoMOD activity system supported students’ active thinking in scientific inquiry through transformative modeling practices. Analysis of student activity and discourse indicates that engagement in transformative activities supported students in developing more nuanced causal explanations of the ecosystem by the end of the curriculum. Practitioner NotesWhat is already known about this topic Authentic virtual simulations can transform classroom learning experiences, particularly when organized around the production of epistemic artifacts. Computational modeling and programming tools are successful in supporting ecosystems knowledge construction and complex causal reasoning in learners. Engagement in transformative modeling practices are integral to the construction of new scientific knowledge. What this paper adds Suggests a design framework for meaningfully blending immersive virtual environments with computational modeling and programming tools to support active thinking in scientific inquiry. Demonstrates multi‐modal techniques for formative and summative assessment. Indicates that children in this age range are able, with appropriate support, to acquire knowledge and skills well above what is described in curriculum standards. Implications for practice and/or policy Offers practitioners an effective approach for productively integrating computational modeling, science content and inquiry‐based practices within elementary science instruction. Demonstrates to policymakers the practicality, affordability and value of immersive learning technologies and agent‐based modeling in classroom settings.

Pesquisa educacional: da consistência epistemológica ao compromisso ético

Constructing from a philosophical perspective, the essay explicitly explains the epistemic and ethical requirements that stand as fundamental conditions for the practice of research, defend-ing the equal relevance of these two perspectives in the construction of scientific knowledge in general, and of specific research in the educational field, in particular. Addressing educational research, it argues that, given the nature of education as an intentional practice, as a praxis both in the epistemological and ethical spheres, these demands become even more acute in view of the radical involvement with people's historical existential destiny. Such condition im-poses to the researcher of the educational field accurate epistemological rigor in its investiga-tive procedure and committed ethical sensitivity to the human dignity.

Epistemological Contributions Derived from an Investigative Method in an Experimental Class in the Study of Hooke's Law

Insofar as the students' conceptions of the nature of science are by the educator's conduct about the construction of scientific knowledge and thus can be modeled even subconsciously in the classroom environment, it becomes imperative cautious adoption of methodologies with epistemological visions related explicitly or implicitly. For this reason, this research performs the application of an investigative method, by study Hooke's law experimentally in high school, the analyzed results allow to characterize the benefits of the strategy in epistemological terms. More specifically, after this application, a structured questionnaire served to collect information from the students, evaluating in this context the percentage of the class that, in the majority, was in basic conceptions that diverged from the empiricist-inductive side. This view is philosophically and educationally undesirable and remains in science education, according to the literature in the area, more influenced by the unpreparedness of teachers in the sense treated here. The study hopes to contribute with research line that intercalates contemporary reflections of the philosophy of science in pedagogy in order to favor initial and / or continuing teacher training.

ONDAS SEMÂNTICAS E A DIMENSÃO EPISTÊMICA DO DISCURSO NA SALA DE AULA DE QUÍMICA

Este artigo apresenta uma ferramenta analítica para o estudo da dimensão epistêmica no discurso de sala de aula de Química. Baseada no conceito de ondas semânticas derivado da Teoria de Legitimação dos Códigos e na noção das relações pedagógicas, a ferramenta analítica busca explorar as formas e a organização do conhecimento químico no discurso instrucional. No modelo de análise empregado na construção dos perfis semânticos incluímos os diferentes níveis do conhecimento químico e noções da linguística sistêmica em relação à contextualização/descontextualização no discurso acadêmico. A ferramenta desenvolvida foi empregada na análise ilustrativa de dois episódios de sala de aula de dois professores de Química em escolas do Ensino Médio. A análise revelou diferentes variações nos perfis semânticos entre os professores, cujos movimentos foram associados à presença das relações pedagógicas. A ferramenta demonstrou potencial para diferenciar as formas de conhecimento químico presentes no discurso de professores em sala de aula e a discussão dos resultados relaciona a variação e distribuição dessas formas com a segmentação e a construção do conhecimento científico.

Pedagogy and Innovation in Science Education: A Case Study of an Experiential Learning Science Undergraduate Course

Experiential learning approaches are desirable in higher education for improving students’ learning experience. However, the effectiveness of implementing such an approach in an undergraduate science course is challenging. How do students develop scientific knowledge and skills through planning and implementing innovative activities for the targeted groups, and how do the implemented activities empirically contribute to theoretical frameworks? This paper discusses the design and implementation of an undergraduate experiential learning course for students from diverse science backgrounds. According to Kolb’s experiential learning approach, this course creates two major experiences for students: conceptual acquisition, and experience of design and implementation of innovative teaching and learning activities. This research investigates a science course aiming to develop student teachers’ ability to design and implement innovative activities in classes. A qualitative research design was adopted to analyse the implementation of experiential learning processes. Owing to the specialty and diversity of the participants involved, an intrinsic case study was conducted to holistically examine the course with a focus on the construction of scientific knowledge and pedagogical issues. Units of analysis involved a series of activities embedded into the course. Specific domains of pedagogical innovation such as Techno-Pedagogy were premeditated. One of the major findings reveals the development of a didactic protocol framing the implementation flow of the experiential learning process associated with emerging innovative teaching components. In short, it shows that the experiential learning approach demonstrates the crucial role of facilitating constructive learning for undergraduate students from various disciplines to develop innovative pedagogical and learning skills.

“To our great surprise …”: A frame-based analysis of surprise markers in research articles

Although academic discourse has a reputation for its emotionless objectivity, the emotion of surprise is often expressed in scientific writing. Paradoxically, surprise is cognitive in nature and recognized as a knowledge emotion. Given the connection between surprise and knowledge-making, it is surprising that linguistic expressions of surprise (i.e., surprise markers) in academic discourse have received little research attention. This article reports on an empirical study of surprise markers in research articles. Informed by Charles Fillmore's frame semantics, the study identified and analyzed all the surprise markers in a corpus of 320 research articles. A total of 439 surprise markers were found to evoke seven interconnected semantic frames. These semantic frames contained eight conceptually distinct frame elements, five of which were markedly more frequent than the rest and appeared in 12.76–100% of the frame instances identified. Based on the results of the analyses, a genre-specific Surprise frame with five key frame elements was generalized and is presented in this article as a conceptual tool for understanding how surprise and its linguistic expressions partake in the construction of scientific knowledge. Recommendations are made about how the conceptual frame can inform future research.

Perspectiva epistemológica de las matemáticas como fundamento de las ciencias

La presente investigación buscó establecer la perspectiva epistemológica de las matemáticas como fundamento de las ciencias. Enmarcada al tipo de investigación fundamental o básica, la razón, nuestro propósito fue profundizar, acrecentar y en lo posible generar conocimientos sobre epistemología de las matemáticas, y las matemáticas como fundamento de las ciencias. Cerca al epílogo del estudio arribamos al resultado siguiente: Las matemáticas son el fundamento de las ciencias, porque es el lenguaje de la naturaleza, del cosmos y ambos se expresan solo a través de las matemáticas; así mismo porque la medición es factor básico para la construcción del conocimiento científico, descubrir nuevas teorías y leyes. Finalmente llegamos a la conclusión que se estableció que las matemáticas son fundamento de las ciencias, esencialmente de las ciencias naturales y en menor medida de las ciencias sociales. La filosofía posee una relación reflexiva con las matemáticas y las matemáticas desde una perspectiva epistemológica se constituyen en objeto de investigación científica.

Articulação entre argumentação e práticas conceituais, epistêmicas e sociais na sala de aula de Ciências

O propósito deste ensaio é discutir a possibilidade de articulação entre a argumentação, na perspectiva do padrão de Toulmin, e o desenvolvimento de práticas conceituais, epistêmicas e sociais no ensino de Ciências, a partir de pesquisas científicas nacionais e internacionais. Para alcançar tal intenção, realiza-se uma investigação de abordagem qualitativa, na qual desenvolvemos uma pesquisa bibliográfica em livros e artigos científicos relacionados a temática, considerando a contribuição de diversificados autores. Os estudos evidenciam a relevância da articulação do processo argumentativo e as práticas conceituais, epistêmicas e sociais durante a construção do conhecimento científico, destacando a necessidade de um ambiente propício para que tal harmonização ocorra. Além disso, as ações argumentativas dependem do trabalho do educador como autoridade epistêmica e social que promove o desenvolvimento dos debates e defesas de ideias para o aprofundamento do entendimento dos temas abordados. Conclui-se que a harmonização entre as argumentações estruturalmente válidas e as diferentes práticas conceituais, epistêmicas e sociais é percebida como constitutiva da construção de uma forma de olhar, dar sentido aos fenômenos e legitimar os conhecimentos produzidos na perspectiva da Ciência escolar.

Ensino de ciências e prática em laboratório: uma experiência com alunos do primeiro segmento do ensino fundamental

Este artigo tem como objetivo analisar as crenças dos alunos do dos 4º e 5º anos do primeiro segmento do Ensino Fundamental de uma Instituição de ensino Público do Estado do Rio de Janeiro (RJ) nas aulas práticas no Laboratório de Ciências. A pesquisa caracteriza-se como pesquisa- ação e apresenta uma abordagem descritiva. Baseou-se nos pressupostos teóricos de autores que destacam a importância de, na fase inicial do Ensino Fundamental, serem desenvolvidas atividades que visem a compreensão dos conhecimentos em Ciências para a construção de conhecimentos científicos e interações com vista na aprendizagem. Cogitamos na perspectiva de um laboratório escolar, não estar o professor apenas interessado em comprovar resultados previstos nas teorias, mas também em desenvolver modos afáveis na vida cotidiana e profissional, fazendo referência aos aspectos formativos. Por fim, o estudo se fundamentou na análise do lugar da escola em promover a apropriação dos conhecimentos científicos, dos saberes mais elaborados e contextualizados para formação de um cidadão livre e consciente. Os instrumentos utilizados foram questionários e entrevistas, e os dados foram analisados segundo uma visão crítica, valorizando o aluno como sujeito ativo. Dessa forma, o laboratório de Ciências se constituiu num espaço facilitador para aprendizagens, contribuindo para o processo de construção de conceitos científicos relacionados à realidade individual e coletiva.

Natureza da ciência: o que os pesquisadores brasileiros discutem?

No ensino de Ciências é consenso que um tópico importante deste é a abordagem sobre a Natureza da Ciência (NdC), esta visa discutir sobre a construção do conhecimento científico, desmistificando estereótipos sobre a Ciência e o trabalho do cientista. Considera-se que um melhor entendimento sobre o desenvolvimento científico e tecnológico pode contribuir para a formação de cidadãos que tomam decisões mais fundamentadas sobre Ciência e Tecnologia. Tendo em vista a relevância do tema, estudos sobre NdC vêm aumentando, gerando trabalhos que analisam as tendências dessa temática em artigos, todavia, há carência de trabalhos que se debrucem sobre as teses e dissertações brasileiras. Nesse sentido, o objetivo desta pesquisa é mapear como estão distribuídos esses estudos sobre NdC no Brasil, bem como analisar as tendências destes, em relação aos objetivos das pesquisas. A investigação é do tipo estado do conhecimento, de natureza quantiqualitativa. A constituição dos dados foi realizada no Banco de Teses e Dissertações da CAPES e as análises se deram usando a Análise de Conteúdo. Foram encontrados 233 trabalhos, com maior produtividade a partir de 2008. As pesquisas concentram-se na região sudeste do país, em instituições públicas e os temas mais estudados foram estratégias didáticas e concepções sobre NdC.

O IMPACTO DA INTERFACE ENTRE A APRENDIZAGEM BASEADA EM PROBLEMAS E A ARGUMENTAÇÃO NA CONSTRUÇÃO DO CONHECIMENTO CIENTÍFICO

O objetivo do presente trabalho é compreender o impacto que a interface entre a Aprendizagem Baseada em Problemas (ABP) e a argumentação desempenha para a promoção da construção do conhecimento científico. Tomamos como foco de análise, as interações dialógicas entre aluno-aluno e aluno-professor ao longo da resolução de um problema na metodologia ativa ABP, por entendermos que a configuração deste tipo de metodologia favorece o debate crítico e reflexivo de ideias. As análises foram feitas com base na perspectiva da argumentação enquanto mecanismo epistêmico e promotor do pensamento crítico e reflexivo, bem como dos pressupostos sobre os indicadores de alfabetização científica para a promoção da aprendizagem. Nossos resultados apontaram que, embora a metodologia ABP seja propícia ao desenvolvimento de interações dialógicas, por si só, não garante que a argumentação ocorra nem tampouco que os alunos expressem indicadores de alfabetização científica. Concluímos que o desenvolvimento de interações dialógicas depende muito mais do manejo do tutor através de determinadas ações discursivas, as quais fazem toda a diferença quando se pretende utilizar a argumentação para o processo de ensino e de aprendizagem.

Evaluation of concepts regarding the construction of scientific knowledge by the congenitally blind: an approach using the Correspondence Analysis method

Abstract: inclusion of people with special needs in the school environment is one of the current challenges of Brazilian education. Knowing how people in this environment perceive inclusion can contribute to the construction of solutions that make it complete. Thus, this work presents a study that investigated the conceptions that future teachers, undergraduates in science, have regarding the construction of scientific knowledge by congenitally blind people, in particular, regarding the understanding of the concept of light. The collected opinions were treated from a statistical point of view, through the Correspondence Analysis method. The results show there is no definitive consensus regarding the understanding and construction of the concept of light by congenitally blind individuals, showing the need to develop more adequate educational interventions in the teacher training process, with a view to the formation of educators capable of consolidating school inclusion.

Some problems with Marxism

This article examines three key concepts in the analysis of the problems of capitalist development in the first two decades of the 21st Century. First, extractivist capitalism or capitalist development in its extractivist form, which refers to the advance of capital invested in the acquisition of land and the extraction of natural resources for export in primary commodity form. Second, the debate around the theory of value-labor that has assumed renewed strength in the context of the advances of extractive capital as part of the development of productive forces. Third, the concept of superexploitation advanced by Ruy Marini, with reference to mechanisms that allow for the remuneration of labor on the periphery of the world system at a level below the value (the value of labor power, the commodity that workers seek to exchange against capital for a living wage). Fourth, the formation of a global reserve army of intellectual labor, qualified to participate in the construction of scientific knowledge concentrated in centers of technological innovation. Finally, the article addresses the dynamics of productive and social transformation that accompanies each advance of capital in the development process.

CALORIMETRIA NO ENSINO FUNDAMENTAL

Este artigo apresenta uma proposta didática para o ensino da calorimetria no Ensino Fundamental, baseada nas potencialidades de uma Sequência de Ensino Investigativa (SEI). De acordo pressupostos teóricos de Piaget (1977; 1978) e Vygotsky (1984), e conforme os encaminhamentos de Carvalho (2012), a presente proposta se justifica pela necessidade de mudança de contexto de ensino de física, em que os conceitos, as fórmulas e as Leis, comumente transmitidos e replicados, dão lugar a um ambiente investigativo de construção dos conhecimentos científicos de caráter coletivo, socializado e problematizado. Identificamos que o ensino por investigação, tal como o desenvolvido nesta proposta, se apresenta como uma metodologia eficaz para a promoção de uma cultura científica e, consequentemente, da alfabetização científica, mobilizando conhecimentos, atitudes e valores importantes para a aprendizagem em Física.

Ideología, cientificismo y neutralidad: una reconsideración critica de la economía desde una perspectiva marxiana-gramsciana

La construcción de conocimiento dentro de la economía mainstream u ortodoxa considera a la abstracción lógica de los supuestos, la formalización de los razonamientos y la enunciación de hipótesis contrastables a partir de la efectividad de sus predicciones como garantía de neutralidad investigativa y rigurosidad científica. Sin embargo, como cualquier otra propuesta metodológica sobre la construcción de conocimiento científico dista de ser neutral. A partir del concepto de ideología en Karl Marx y Antonio Gramsci es posible comprender que la metodología adoptada en la ciencia económica es el resultado de un proceso histórico cuyo objetivo fue dar forma a una teoría capaz de establecer un nuevo sentido común económico que legitimara las necesidades del bloque histórico dominante. Su origen puede rastrearse desde el surgimiento de la revolución marginalista a fines del siglo XIX, pasando por la matematización de la disciplina en la segunda posguerra

Toward narrowing the gap between science communication and science education disciplines

Science communication and science education aim to expose citizens to scientific knowledge, which is increasingly becoming a prerequisite for effective participation in modern society. We aim to present a review of science communication and science education literature, for highlighting the need for and importance of narrowing the gap between the two communities. Our objective was to find what themes, if any, are common to the two disciplines, based on keyword searches of the literature, that represent overlap constructs between the two communities. We searched for academic articles published from 2000 to 2017 in three science communication journals and three science education journals, which contained the keywords science communication, science engagement and science understanding. A three‐stage literature review yielded 70 papers that provided the basis for common theme identification: (i) attitudes towards the importance of science communication, (ii) communication channel types and (iii) scientific knowledge construction. Findings reveal similarities and disparities between the two communities and the stakeholders they investigated. Both communities agree on the meaning of process and product science communication constructs. Yet, while the science education community mainly relates to the product construct, the science communication community mainly relays to the communication construct. We then discuss the value of fostering dialogue between the two communities. Our research contributes to raising the awareness of the value of maintaining ongoing dialogue between science communication and science education communities, accounting for the three common themes we have identified, implying that a common language is emerging, and the variety of stakeholders involved.

Visões sobre natureza da ciência em artigos publicados em periódicos nacionais da área de ensino de ciências: um olhar para a educação em química

A inserção da abordagem História e Filosofia da Ciência (HFC) no Ensino de Ciências tem recebido atenção por parte dos documentos oficiais, bem como dos pesquisadores da área. Tal abordagem pode possibilitar ao aluno, dentre outras questões, a compreensão sobre o fazer científico e suas limitações, os aspectos históricos envolvidos no seu desenvolvimento e a percepção da Ciência como uma atividade humana. Tendo por base tais considerações, este trabalho objetivou investigar quais visões sobre Natureza da Ciência (NdC) são veiculadas em artigos publicados em periódicos nacionais que tratam da educação em química. Assim, a presente pesquisa tem como objeto artigos que tratam da Educação em Química, publicados em onze dos principais periódicos da área de Ensino de Ciências brasileiro, desde as primeiras publicações de cada revista até o ano de 2015. Os artigos foram analisados segundo “descritores específicos”, por meio da Análise Textual Discursiva (ATD). Foram utilizadas duas categorias de análise: visões deformadas, as quais são baseadas nas concepções epistemológicas acerca da NdC e da construção do conhecimento científico; e, visões de enfrentamento, as quais contrapõem-se às possíveis visões deformadas da NdC. Os resultados demonstram que os artigos que apresentam visões de enfrentamento superam os que apresentaram visões deformadas sobre a Ciência.

Multilingual interaction and construction of knowledge in higher education

ABSTRACTThis article aims at a better understanding of the role played by multilingualism and language in general in the process of scientific knowledge construction. By analysing various cases of multilingual communication in different universities and subjects (marketing, physics, law), we propose to focus on two parameters: the language regime and the participation regime. Language regime is envisaged through different modes: language contrast (languages referred to for developing some topics in the subject) vs. language alternation (languages used as a medium of communication). An additional dimension is related to the fact that multilingualism occurs not only in oral interaction but also in writing. Participation regime is approached through the general opposition of monomanagement (teaching-oriented) and multimanagement (learning-oriented). In multilingual settings, generating a major process of negotiation is likely to stimulate the use of different languages and even to contrast languages in order to elicit some content issues. At the end of the article, we introduce the notion of didactic regime, which represents the way participants articulate language/multilingual resources and (more or less) collaborative formats in order to build up the subject knowledge. Such a regime might be decided through negotiation, proposed by the teacher or imposed by the institution.

Contemporary Scientists and their Interactions with Non-Scientists: Alternative Companion Stories for School Curricula

Students learn more than science knowledge in a science classroom; they also acquire important messages about the purposes and contexts of science. Roberts (2011) calls these messages a companion story. In this article, we present a case study of high-profile Australian contemporary scientists to argue that there is a need to broaden the range of companion stories presented to students. A key companion story presently conveyed in schools is that the products of science are more important than the involvement of scientists in the construction of scientific knowledge. By contrast, the experiences and insights of the scientists in this case study shifts our understanding away from the idea that science is something that humans do—although that is true—to a deeper understanding that science is a discipline in which being human is important. We identify fresh companion stories that arise from these data and argue that the inclusion of such companion stories in the science curriculum is likely to better meet the needs of all citizens, scientists and non-scientists alike.

Computer-model-based audio and its influence on science learning by people who are blind

ABSTRACTAccess to curriculum learning materials is a central need for students who are blind. This research examined the use of Listening-to-Complexity (L2C) based on NetLogo, an agent-based modeling language enabling exploration and construction of models of complex systems. L2C, designed for users who are blind, provides several auditory streams synchronically through sonified feedback. Studied here is a learning curriculum integrating L2C interactions, which covering scientific conceptual knowledge, systems reasoning, and Kinetic Molecular Theory of gas and gas laws in chemistry. The research included ten participants who are blind, using three data collection tools: background questionnaire, pre- and posttest questionnaires, and learning curriculum with the sonified models. Results indicate that the sonified model facilitates access to key challenging scientific concepts, including complex phenomena. Findings indicate gains in learning science content; participants were able to collect and construct scientific knowledge through L2C interactions. There are likely long-term practical benefits in science education for students who are blind, which will facilitate their inclusion in a general K-12 program.