Learning Genetics and Evolution through scientific practices. A case study with secondary students

This thesis examines scientific and reasoning practices, as well as epistemic actions while students learn genetics and evolution to explain diverse human diseases. The research aims to advance biology education research on modelling and argumentation in this context, particularly on the interactions between both practices. The introduction of rhetoric to the analysis of argumentation and the application of the three worlds of knowledge framework in modelling constitute the main contributions of this research. The results show that the use of evidence plays a central role in modelling gene expression and point to students' difficulties in moving through biological levels of organization when reasoning about genetics and evolution

Ne samo po zasnovi - prakse modeliranja za prepoznavanje učenčevega razumevanja evolucije v okviru resničnega življenja

Despite being a fundamental concept in biology, evolution continues to be one of the most challenging topics to teach in science education. Ideas of evolution emphasising anatomical or behavioural features of individuals, as opposed to the interplay between genetics and the environment, are reinforced through language and culture, making them robust and persistent in the student population at all educational levels. Model-based reasoning has been reported to be useful for students to make sense of process-based science content, combining epistemological with linguistic and value dimensions. However, there is a dearth of evidence in biology education showing how modelling can instigate epistemological maturity, specifically about issues of agency and design in evolution by natural selection. Drawing on this perspective, this study focuses on describing the nature of students’ ideas while modelling the resistance developed by a population of mosquitoes in a lagoon after an insecticide is introduced. Data collection includes students’ written reports and drawings, which were analysed with content and discourse analysis. The findings show that, at first, students believed adaptation to feature at will was a behavioural characteristic instigated by a pre-existing design. After modelling the process of natural selection, the explanations appeared to improve (from Lamarckian to Neo-Darwinian views), and most groups showed accurate explanations about adaptation. (DIPF/Orig.

Análisis del determinismo en una tarea de genética sobre una enfermedad animal

Este artículo presenta un estudio de caso de corte cualitativo con alumnado de secundaria en el desempeño de una tarea de uso de datos y evaluación de un modelo determinista de expresión de los genes para explicar una enfermedad animal. Las preguntas de investigación son: 1) ¿cómo son las posiciones del alumnado en el discurso escrito a la hora de aplicar y evaluar un modelo de expresión de los genes para explicar una enfermedad animal? y 2) ¿cuál es la capacidad crítica mostrada en el discurso oral del alumnado para evaluar un modelo determinista en este contexto? Los resultados muestran dificultades para evaluar críticamente un modelo determinista y cambios en las posiciones del alumnado respecto al determinismo a lo largo de la tarea. El desarrollo de explicaciones deterministas se relaciona con la capacidad crítica en este estudio, lo que plantea futuras líneas de investigación.This article presents a qualitative case study with high school students involved in a task based on data and the evaluation of a deterministic model of gene expression to explain an animal disease. The research questions are: 1) How are students' positions in the written discourse when applying and evaluating a model of gene expression to explain an animal disease? and 2) what is the critical capacity shown in the oral discourse of the students to evaluate a deterministic model in this context? The results show students' difficulties to critically evaluate a deterministic model and changes in their positions regarding determinism throughout the task. Deterministic explanations are related to students' critical thinking in this study, which raises future lines of research

Addressing genetics and diseases in secondary education integrating modelling and argumentation

Se presenta el diseño de una unidad didáctica para secundaria que tiene como objetivo principal el aprendizaje de genética y enfermedades humanas en interacción con el desempeño de prácticas científicas de argumentación y modelización. La secuencia aborda diversas enfermedades con componente genético que requieren la transferencia del modelo de expresión de los genes para su adecuada comprensión. La secuencia pretende servir como recurso al profesorado de ciencias interesado en introducir las prácticas científicas y el pensamiento crítico para promover la toma de decisiones. Se presentan algunos resultados relevantes de la puesta en práctica de la secuencia para su implementación efectiva por el profesorado.We present the design of a teaching sequence for secondary education, which has as primary goal learning genetics and human diseases in interaction with the practices of modelling and argumentation. The unit addresses different diseases with genetic component that present different level of complexity and require the application of the model of gene expression for its appropriate understanding. We propose resource for science teachers who are interested in the introduction of scientific practices and critical thinking for decision-making. Relevant results for teachers’ effective implementation of the unit are presented

Trabajar genética y enfermedades en secundaria integrando la modelización y la argumentación científica

We present the design of a teaching sequence for secondary education, which has as primary goal learning genetics and human diseases in interaction with the practices of modelling and argumentation. The unit addresses different diseases with genetic component that present different level of complexity and require the application of the model of gene expression for its appropriate understanding. We propose resource for science teachers who are interested in the introduction of scientific practices and critical thinking for decision-making. Relevant results for teachers’ effective implementation of the unit are presented.Se presenta el diseño de una unidad didáctica para secundaria que tiene como objetivo principal el aprendizaje de genética y enfermedades humanas en interacción con el desempeño de prácticas científicas de argumentación y modelización. La secuencia aborda diversas enfermedades con componente genético que requieren la transferencia del modelo de expresión de los genes para su adecuada comprensión. La secuencia pretende servir como recurso al profesorado de ciencias interesado en introducir las prácticas científicas y el pensamiento crítico para promover la toma de decisiones. Se presentan algunos resultados relevantes de la puesta en práctica de la secuencia para su implementación efectiva por el profesorado.Palabras clave: argumentación; modelización; enseñanza de genética; unidad didáctica; enfermedades.Addressing genetics and diseases in secondary education integrating modelling and argumentationWe present the design of a teaching sequence for secondary education, which has as primary goal learning genetics and human diseases in interaction with the practices of modelling and argumentation. The unit addresses different diseases with genetic component that present different level of complexity and require the application of the model of gene expression for its appropriate understanding. We propose resource for science teachers who are interested in the introduction of scientific practices and critical thinking for decision-making. Relevant results for teachers’ effective implementation of the unit are presented.Keywords: argumentation; modelling; genetics instruction; teaching sequence; diseases

Estrategias retóricas en el discurso y aprendizaje de la genética y evolución

Se analizan las interacciones entre la retórica y la argumentación en el contexto de una actividad de aprendizaje de la genética y evolución llevada a cabo en un aula de secundaria (N=20). Las preguntas de investigación son: 1) ¿Qué interacciones se producen entre la retórica y argumentación en el contexto de una tarea de aprendizaje de la genética y evolución?, 2) ¿Qué estrategias retóricas y elementos discursivos facilitan la superación de barreras cognitivas en este contexto de aprendizaje? La metodología utilizada es el análisis del discurso y parte de las estrategias retóricas propuestas por Kelly y Bazerman (2003). El análisis indica que las interacciones entre la estrategia retórica de reformular ideas y el uso de pruebas son las que promueven la construcción de una idea más sofisticada de adaptación, aunque situada dentro de una visión teleológica de la evolución

MODELIZAR LA EXPRESIÓN DE LOS GENES PARA EL APRENDIZAJE DE ENFERMEDADES GENÉTICAS EN SECUNDARIA

RESUMEN: Se presenta el diseño y análisis de una actividad de modelización sobre la expresión de los genes enmarcada en una secuencia didáctica para trabajar enfermedades genéticas con alumnado de secundaria. El estudio se desarrolla en el marco de una tesis doctoral sobre el desempeño de prácticas científicas en el aprendizaje de genética. Proponemos la modelización como medio que ayuda a visibilizar y a comprender los mecanismos implicados en la expresión de los genes. Las preguntas que guían este trabajo son: 1) ¿Cómo son los modelos materiales que elaboran los estudiantes de secundaria para explicar la expresión de los genes?; 2) ¿En qué medida explican la expresión de los genes en base a los modelos elaborados y los relacionan con la anemia falciforme? Los resultados muestran que todos los grupos movilizaron ideas y nociones de genética para elaborar sus modelos materiales, aunque en algunos casos se limitaron a nombrar y a situar los elementos involucrados en la expresión de los genes. Por otro lado, la modelización de la expresión de los genes con el kit permitió al alumnado elaborar una explicación sobre los mecanismos que intervienen en la expresión de los genes. Los cinco grupos lograron ampliar y mejorar sus modelos a la hora de justificarlos por escrito o comunicarlos verbalmente, lo que pone de manifiesto el potencial de un enfoque de modelización basado en las distintas fases propuestas por Justi (2006)