Trayendo un enfoque de alfabetización al aula de ciencias

BLos maestros de iología de la Fordson High School en Dearborn, Michigan, han desarrollado y ahora enseñan una unidad anual de cambio climático. Ayudan a los estudiantes a comprender el concepto científico general de causa y efecto al invitarlos a explorar el impacto de las personas en el cambio climático.

Con ese fin, los maestros involucran a los estudiantes en el uso de una amplia gama de textos científicos y populares para apoyar su aprendizaje científico. Los estudiantes analizan los conjuntos de datos existentes para comprender las tendencias de temperatura a lo largo del tiempo. Estudian diagramas del ciclo del carbono para profundizar su comprensión de los mecanismos científicos que impulsan el cambio climático. Y miran Antes del diluvio, La popular película de Leonardo DiCaprio sobre el cambio climático, para establecer conexiones entre la comprensión científica y sus propias observaciones. En esta unidad, los textos juegan un papel crucial en el desarrollo de la comprensión de los estudiantes de la biología y las prácticas de investigación científica.

Comprender y abordar el cambio climático se encuentra en el nexo de la ciencia, la ética, la política y la deliberación democrática. En cada área, el conocimiento profundo del contenido y las fuertes habilidades de alfabetización (comprensión, lectura crítica y síntesis de múltiples textos) son esenciales. Tanto dentro como fuera de la escuela, a los adolescentes se les presentan textos complejos que exigen formas especializadas de pensar y leer.¹ Esto es particularmente cierto para la ciencia y la investigación científica. Los científicos se involucran con textos escritos para una variedad de propósitos explicativos (p. Ej., Problema y solución, y proceso y secuencia). Transmiten significado a través de múltiples formas (por ejemplo, diagramas, gráficos, esquemas y textos) y hacen uso de estructuras gramaticales específicas de la disciplina, así como expresiones técnicas y especializadas.² Al proporcionar a los estudiantes de biología múltiples oportunidades para lidiar con la variedad de textos utilizados por los científicos, los educadores de Fordson han llevado un enfoque de alfabetización al aula de ciencias que no resta valor a su enseñanza del contenido, sino que en realidad lo refuerza.

Por qué es importante la enseñanza de la alfabetización en la ciencia

Los Estándares de Ciencias de la Próxima Generación (NGSS)³ esboza ocho prácticas fundamentales para el funcionamiento de la ciencia: hacer preguntas y definir problemas, desarrollar y usar modelos, planificar y llevar a cabo investigaciones, analizar e interpretar datos, usar matemática y pensamiento computacional, construir explicaciones y diseñar soluciones, participar en argumentos a partir de evidencia, y obtener, evaluar y comunicar información. En nuestra opinión, el lenguaje y la alfabetización juegan un papel clave en el desarrollo de la capacidad de los estudiantes para participar en las ocho prácticas.

Los maestros de ciencias están en una posición única para ayudar a los estudiantes a desarrollar una comprensión profunda de lo que la investigadora Elizabeth Moje llama alfabetización disciplinaria, que implica tanto el aprendizaje de los estudiantes en formas científicas de pensar y saber, como enseñarles el uso del lenguaje oral y escrito para comunicarse sobre la ciencia. Moje argumenta con razón que la alfabetización disciplinaria es importante para fines cívicos. Al involucrar a todos los jóvenes en una investigación científica auténtica, incluido el uso de sus prácticas lingüísticas, los jóvenes pueden comprender mejor cómo funciona la ciencia, cuestionar sus suposiciones y ser lectores críticos y usuarios del conocimiento producido. La importancia de la investigación científica para comprender y ofrecer posibles soluciones al cambio climático subraya la perspectiva de Moje sobre la importancia de la alfabetización disciplinaria.

El físico Jay Lemke da vida a la naturaleza específica y variada del lenguaje y los textos científicos, como diagramas, cuadros y gráficos. "La ciencia no habla del mundo solo en el lenguaje de las palabras, y en muchos casos simplemente no puede hacerlo", escribe. "El lenguaje natural de la ciencia es una integración sinérgica de palabras, diagramas, imágenes, gráficos, mapas, ecuaciones, tablas, cuadros y otras formas de expresión matemática visual".⁴

La viñeta de apertura de este artículo sobre Fordson High School ilustra a los maestros de ciencias poniendo en juego una variedad de textos e involucrando a sus estudiantes en el "lenguaje natural" de la ciencia. Las ideas de Lemke resaltan la complejidad que enfrentan los educadores de ciencias cuando enseñan alfabetización científica. Estas formas de texto y lenguaje especializado simplemente no se enseñan en la lectura de la escuela primaria o las artes del lenguaje en inglés. Como señala Lemke, se sientan directamente en la provincia de la ciencia. Dado que la alfabetización juega un papel central en la práctica diaria de la ciencia, el desarrollo de explicaciones científicas, la conexión y la comprensión de las interpretaciones dependen de algo más que el conocimiento de la ciencia. Fundamentalmente requieren alfabetización disciplinaria.

Cómo el aprendizaje de la lectura apoya la alfabetización STEM

El marco de aprendizaje de lectura, desarrollado como parte de la Iniciativa Estratégica de Alfabetización de WestEd, guía las oportunidades para la alfabetización interdisciplinaria de maestros y estudiantes y el aprendizaje STEM (ciencia, tecnología, ingeniería y matemáticas). En los últimos años de 15, hemos colaborado con profesores de ciencias para apoyar simultáneamente el aprendizaje de ciencias y alfabetización de sus alumnos a través de consultas basadas en texto.

El marco de aprendizaje de lectura incluye cuatro dimensiones (social, personal, cognitiva y de desarrollo del conocimiento) que integran el desarrollo de habilidades y disposiciones académicas y socioemocionales para apoyar el aprendizaje en las áreas de contenido. La conversación metacognitiva une estas cuatro dimensiones al hacer visibles los procesos de razonamiento y lectura científica de docentes y estudiantes. En las aulas de aprendizaje de lectura, se utiliza una amplia gama de textos como recursos para el aprendizaje.

Con ese fin, la lectura extensa en el aula de ciencias implica involucrar a los estudiantes en la interpretación y el uso de textos científicos auténticos de la forma en que los científicos los usan, para construir explicaciones de los fenómenos científicos. Por ejemplo, los maestros de Fordson usan múltiples formas de texto para apoyar la exploración científica del cambio climático de sus alumnos: gráficos, diagramas, resúmenes de revistas y videos que explican mecanismos científicos, junto con relatos periodísticos.

A veces, los estudiantes pueden verse a sí mismos como "no buenos en ciencias" o ver la ciencia como irrelevante para sus vidas fuera de la escuela; involucrar a los estudiantes en las dimensiones sociales y personales del Aprendizaje de Lectura ayuda a los estudiantes a cambiar su visión de sí mismos como lectores y aprendices de ciencias. Por ejemplo, los estudiantes de Fordson trabajan juntos como una clase para desarrollar una lista de estrategias para leer gráficos como un científico (vea el cuadro en la esquina superior derecha para ver una lista generada por los estudiantes). Cada vez que se acercan a un nuevo texto, digamos un gráfico de cambio de temperatura o un diagrama del ciclo del carbono, revisan, agregan y reflexionan sobre la lista de estrategias para desempacarlo. Este tipo de colaboración es fomentada por el clima de seguridad y confianza que la facultad de Fordson construye tanto dentro como fuera del aula. A través de este proceso, los estudiantes experimentan éxito, desarrollan su confianza como aprendices de ciencias y, en última instancia, cambian sus identidades.

La dimensión cognitiva del aprendizaje de lectura proporciona enfoques concretos para ayudar a los estudiantes a lidiar con textos científicos complejos, que, independientemente de su extensión, tienden a ser densos en información. Los maestros de Fordson ayudan a los estudiantes a desglosar fragmentos de texto complejo para que puedan identificar dónde experimentan obstáculos y gradualmente superar los desafíos. Este proceso es especialmente útil para la gran población de aprendices del idioma inglés de Fordson porque divide los textos complejos en fragmentos significativos y aún así les da a los estudiantes acceso a ideas rigurosas que a menudo están ausentes de los textos más simples.

La dimensión de construcción del conocimiento enfatiza la importancia de dar a conocer el conocimiento previo, desafiar los conceptos erróneos, desarrollar la comprensión de los textos y contextos especializados de la ciencia, unir la experiencia común y la comprensión científica y, quizás lo más importante para el NGSS, involucrar a los estudiantes en las prácticas básicas de la ciencia. La maestra de Fordson, Diana Mansour, explica que comienza el proceso de lectura en ciencias con tablas y gráficos, “porque como experta lectora de ciencias, esa es una de las primeras características de texto a las que me siento atraída. … Les hago saber que cuando miro gráficos, presto atención a dos cosas: organización y patrones / relaciones ”. Según su ejemplo, los estudiantes comienzan a leer textos científicos con tablas y gráficos en lugar de evitarlos, y luego se mueven. para descifrar textos explicativos y otras representaciones científicas.

Si bien los investigadores de alfabetización disciplinaria ofrecen una justificación convincente para integrar la alfabetización en las aulas de ciencias, persisten las preocupaciones sobre centrarse en el texto. La instrucción de ciencias tradicional les pide a los estudiantes que busquen información objetiva en los libros de texto en lugar de proporcionar experiencias de aprendizaje que se aproximen al trabajo central de la ciencia. Como antídoto para el enfoque tradicional, muchas reformas científicas enfatizan la importancia de involucrar a los estudiantes en la recopilación, el análisis y la explicación de los datos. A algunos académicos y educadores en ciencias les preocupa que llevar un enfoque de alfabetización al aula de ciencias pueda reducir las oportunidades de investigación científica práctica.⁵ Con el advenimiento del NGSS y los estándares estatales que enfatizan la lectura en las disciplinas, los investigadores y los educadores buscan cada vez más formas en que "el texto puede apoyar la participación de los estudiantes en la ciencia práctica, en lugar de suplantar sus investigaciones".⁶

Consultas científicas basadas en texto

A pesar del creciente consenso de que es importante integrar la alfabetización y el aprendizaje STEM, un camino auténtico hacia adelante no es necesariamente claro. La Iniciativa de Alfabetización Estratégica de WestEd, que desarrolla y amplía el uso del aprendizaje de lectura, creó un modelo para abordar este desafío: las investigaciones basadas en texto. Al igual que los investigadores, los maestros de ciencias inicialmente se acercaron a la lectura en sus aulas con escepticismo, sabiendo cuán poco inspiradores pueden ser los usos tradicionales de los libros de texto de ciencias (por ejemplo, asignando un capítulo de 30-page para la tarea y luego dando un resumen de PowerPoint porque nadie lo ha leído). Pero como explicó un maestro de secundaria, cuando los textos se abordan como objetos de investigación para una investigación y explicación científica auténtica, los estudiantes se absorben profundamente en el trabajo.

Las investigaciones basadas en texto involucran a los estudiantes en prácticas auténticas de alfabetización científica y de investigación para aprender conceptos de ciencias. Los estudiantes participan en la construcción de explicaciones y modelos de fenómenos en el mundo natural y apoyan estas construcciones a través de la argumentación científica. Estas investigaciones están diseñadas para complementar, no reemplazar, la experimentación práctica. Ambos tipos de investigaciones involucran prácticas científicas alineadas con NGSS: hacer preguntas; recopilar, analizar, modelar e interpretar datos; desarrollar explicaciones; discutiendo desde la evidencia; y obtener, evaluar y comunicar información.

Las investigaciones basadas en textos de Aprendizaje de Lectura, desarrolladas en colaboración con maestros, enmarcan preguntas orientadoras científicamente fundamentadas y proporcionan textos relevantes. Al desarrollar las investigaciones, deliberamos sobre cómo secuenciar los textos de manera que los estudiantes puedan construir modelos explicativos cada vez más sólidos para los fenómenos científicos, al tiempo que profundizamos las estrategias de lectura de los estudiantes.

Un módulo, "¿Cómo impactan los humanos el agua?"* desarrollado para alumnos de octavo grado en colaboración con profesores de ciencias, ilustra la arquitectura de un módulo de investigación basado en texto. El módulo se enfoca en el flujo de agua bajo condiciones de tormenta y condiciones climáticas normales, y donde las fuentes de contaminación pueden estar en el flujo de agua limpia e impura. Esta investigación pone en primer plano dos conceptos transversales de NGSS para causa y efecto: mecanismo y explicación, y sistemas y modelos de sistemas. Dado el enfoque de este módulo en el impacto humano sobre el medio ambiente, sirve como modelo potencial y punto de partida para desarrollar modelos de cambio climático.

A lo largo del módulo, se invita a los estudiantes a formular preguntas y realizar investigaciones a través de la lectura para identificar y acumular datos y encontrar respuestas. Desarrollan explicaciones y modelos y critican qué tan bien se mantienen sus modelos. La secuencia de la lección invita a los estudiantes a compartir no solo el sentido que tenían de los textos, sino también cómo lo hacen, haciendo públicos sus procesos de lectura y razonamiento. Las rutinas metacognitivas de conversación, como el modelado de maestros, pensar en voz alta, anotar textos y compartir en grupos pequeños, ayudan a los estudiantes a hacer que su lectura y razonamiento sean más científicos y basados ​​en evidencia con el tiempo.

La investigación incluye gráficos de datos, diagramas y otras formas visuales de comunicación científica, así como informes científicos de periódicos y medios no impresos para una variedad de "casos" convincentes de impacto humano en el agua. Diez textos presentan información y datos sobre la ciencia del ciclo del agua. Los estudiantes transforman la información de una representación a otra, de palabras a gráficos y modelos, y de gráficos y modelos a palabras, construyendo simultáneamente su comprensión conceptual y flexibilidad con formas textuales en ciencias.

Como una tarea culminante, se les pide a los estudiantes que apliquen lo que han aprendido sobre el ciclo del agua mediante el desarrollo de una recomendación científicamente fundamentada para gestionar el desafío medioambiental planteado. Específicamente, los estudiantes trabajan en equipos para:

• Identifica un problema en su comunidad relacionada con el impacto humano sobre el agua;
• Determine un Curso de acción para su comunidad que aborda el problema;
• Hacer una convincente recomendación científica para el curso de acción preparando una explicación de cómo y por qué la acción sería efectiva; y
• Presentar la recomendación a la clase en un seminario de ciencias.

Las investigaciones basadas en textos requieren que los estudiantes comprendan los fenómenos de la ciencia a partir de la evidencia en los materiales de origen, así como a partir del desarrollo y la justificación de sus explicaciones explicativas de estos fenómenos. Al utilizar las prácticas de la ciencia para investigar temas de interés del mundo real, los estudiantes pueden aprender simultáneamente el contenido de la ciencia y las prácticas de alfabetización e investigación de la ciencia.

Consideraciones para seleccionar textos

Los textos incluidos en “¿Cómo están afectando los humanos el agua?” Fueron seleccionados porque ayudan a los estudiantes a desarrollar tipos específicos de conocimiento científico. El equipo de Aprendizaje de Lectura colaboró ​​con la investigadora de lectura Susan Goldman para desarrollar una serie de cinco construcciones a considerar al elegir textos para apoyar la investigación científica: epistemología científica; investigación científica y razonamiento; conceptos, principios, temas y marcos generales; formas de representación de información / tipos de textos; y estructuras de discurso y lenguaje. Al analizar lo que ofrecen los textos de conocimiento disciplinario, los profesores de ciencias pueden asegurarse de que los textos seleccionados ayuden a los estudiantes a establecer conexiones entre la ciencia y el mundo, ampliar su comprensión de cómo funcionan los textos de ciencias, desarrollar vocabulario y sintaxis científica, y participar en el discurso y las prácticas científicas. Las siguientes preguntas, adaptadas de la investigación de Goldman y sus colegas, son particularmente importantes para considerar cuando los maestros de ciencias abordan un tema multifacético como el cambio climático, que también incluye políticas sociales y consideraciones éticas.⁷

Epistemología científica: Los textos crean comprensión sobre la naturaleza de la ciencia.

• ¿Cómo describe el texto cómo los científicos saben lo que saben?
• ¿Cómo ilustra el texto los procesos para desarrollar y revisar modelos científicos y para comprender sus limitaciones (por ejemplo, los hallazgos son tentativos y el conocimiento científico se construye de manera incremental)?

Investigación científica y razonamiento: Los textos demuestran cómo se utilizan la indagación y el razonamiento para establecer, vincular y validar reclamos y pruebas.

• ¿Cómo puede el texto apoyar la planificación y la realización de investigaciones de primera mano?
• ¿Cómo puede el texto apoyar el desarrollo de explicaciones coherentes, lógicas, modelos o argumentos a partir de la evidencia?
• ¿Cómo puede el texto apoyar la evaluación de explicaciones, fuentes y evidencia?

Conceptos generales: Los textos proporcionan conceptos generales y entendimientos duraderos como base para garantizar o conectar reclamos y pruebas.

• ¿Cómo articula el texto el papel de la teoría en la interpretación de la evidencia y la garantía de las afirmaciones?
• ¿Qué conceptos, principios, temas y marcos explicados en el texto respaldan la interpretación de la evidencia y la garantía de reclamos?

Tipos de textos: Los textos de ciencias usan diferentes estructuras y múltiples representaciones, fuentes y géneros para transmitir significado.

• ¿Cómo se alinea el propósito explicativo del texto con el contenido enseñado (por ejemplo, correlación y causalidad, causa y efecto, proposición y apoyo, y definición y descripción)?
• ¿Qué representaciones usa el texto para transmitir significado (p. Ej., Diagramas, ecuaciones, gráficos, videos y modelos)?
• ¿Cómo el propósito y la audiencia del texto configuran su contenido y estructura (por ejemplo, notas de banco, artículos de revistas arbitradas y libros de texto)?

Estructuras del lenguaje: Los textos de ciencias usan estructuras gramaticales distintivas, lenguaje especializado y señales de lenguaje sobre el grado de certeza. Una vez que se seleccionan los textos, los maestros pueden pensar cómo usar el texto para apoyar el aprendizaje de los estudiantes.

• ¿Cómo comunica el texto el propósito del autor?
• ¿Qué expresiones técnicas y especializadas utiliza el texto?
• ¿Cómo se señala el grado de certeza, generalización y precisión de las declaraciones en el texto?
• ¿Cómo se avanzan los reclamos a través de la argumentación en el texto?

See Tabla 1 para una aplicación de este marco para los textos incluidos en "¿Cómo están afectando los seres humanos el agua?"

¿Integrar la alfabetización en STEM hace una diferencia para el aprendizaje de los estudiantes?

Quizás la mayor preocupación de los maestros de ciencias sobre la integración de un enfoque de alfabetización en sus aulas es que distraerá la atención de hacer y aprender ciencias. Investigadores independientes han investigado el impacto del trabajo de Aprendizaje de Lectura con maestros de ciencias en los resultados de alfabetización y ciencias de los estudiantes. Cuatro estudios demuestran los efectos positivos de integrar un fuerte enfoque de alfabetización en las aulas STEM en los resultados de lectura y ciencias. Los cuatro estudios emplearon un diseño de control aleatorio, comparando las aulas con los maestros que participaron en el desarrollo profesional de Aprendizaje de Lectura con las aulas de negocios habituales. Colectivamente, estos estudios involucraron a más de maestros 2,000 en múltiples materias que trabajan en escuelas 466 en cuatro estados. Todas las escuelas atendían a altas proporciones de afroamericanos, latinos y estudiantes de inglés.

El primer estudio se centró exclusivamente en integrar la lectura en las clases de biología. Al final de un año de instrucción, los estudiantes de tratamiento estaban más de un año por delante de los estudiantes de control en pruebas estandarizadas en biología, comprensión de lectura y artes del lenguaje inglés.⁸

El segundo estudio se centró en mejorar la enseñanza disciplinaria de la alfabetización en las aulas de historia y biología de los Estados Unidos. Al final de un año de instrucción, los estudiantes en las aulas de tratamiento estaban más de un año por delante de los estudiantes de control en las pruebas estandarizadas de historia y biología.⁹

El tercer estudio se centró en un proyecto nacional de varios años con docentes de múltiples disciplinas. Los estudiantes en las aulas de aprendizaje de lectura informaron oportunidades significativamente mayores para compartir procesos de lectura y resolución de problemas e indicaron que la instrucción de lectura estaba más integrada en su área de aprendizaje de contenido. Este proyecto demostró un impacto positivo y estadísticamente significativo en la alfabetización de los estudiantes en las clases de ciencias.¹⁰

El cuarto estudio involucró a los maestros de biología en el uso de consultas basadas en texto siguiendo la misma secuencia de contenido que los maestros en el grupo de control. Los estudiantes en las aulas de intervención obtuvieron puntuaciones significativamente más altas en la comprensión de la información científica de múltiples textos que aquellos en las aulas de control.¹¹

TCada alfabetización y enseñanza de STEM tienen el potencial de ser esfuerzos de apoyo mutuo. Mediante la incorporación de textos en las aulas STEM, los maestros de ciencias pueden desarrollar la comprensión de los textos de los estudiantes que son fundamentales para la forma en que los científicos se comunican entre sí. También pueden involucrar a los estudiantes en la práctica auténtica de la ciencia: recurrir a conjuntos de datos para replicar hallazgos, desarrollar explicaciones y modelos basados ​​en el análisis de datos y una comprensión de la teoría científica, y ubicar los hallazgos en la amplia base de la investigación científica.

Para enseñar el cambio climático desde una perspectiva científica, el uso auténtico de textos científicos es particularmente valioso. Apoya a los maestros de ciencias para ayudar a los estudiantes a comprender las preguntas que la prensa y los políticos hacen desde un punto de vista científico. Y proporciona una razón concreta para que los estudiantes desarrollen su comprensión de conceptos científicos abstractos como sistemas y relaciones causales.

Linda Friedrich es el director de la Iniciativa Estratégica de Alfabetización en WestEd, donde Willard Brown y Heather Howlett son asociados senior del programa.
Para obtener más información sobre el marco de aprendizaje de lectura, visite www.readingapprenticeship.org/our-approach.

* El módulo completo está disponible de forma gratuita en www.readingapprenticeship.org/research-evidence/readi-curriculum-modules (volver al articulo)

Notas finales

1 T. Shanahan y C. Shanahan, "Enseñanza de la alfabetización disciplinaria para adolescentes: repensar la alfabetización del área de contenido" Harvard Educational Review 78, no. 1 (2015): 40-59.

2 S. Goldman y col. Modelado explicativo en ciencia a través de la investigación basada en texto: prueba de la eficacia del enfoque de intervención READI, Informe técnico del proyecto READI #27 (Chicago: Proyecto READI, 2016), https://readingapprenticeship.org/wp-content/uploads/2017/03/Project-RE….

3 NGSS Lead States, Estándares de ciencia de la próxima generación: para estados, por estados (Washington, DC: National Academies Press, 2013).

4 J. Lemke, "Enseñanza de todos los idiomas de la ciencia: palabras, símbolos, imágenes y acciones" (documento presentado en la Conferencia de La Caixa sobre Educación en Ciencias, 1998), 6.

5 GN Cervetti y J. Barber, "Texto en la ciencia práctica", en Encontrar los textos correctos: lo que funciona para los lectores principiantes y con dificultadesed. EH Hiebert y M. Sailors (Nueva York: Guilford, 2009), 89 – 108.

6 Cervetti y Barber, "Texto en ciencia práctica", 91.

7 Goldman y col. Modelado explicativo.

8 C. Greenleaf et al., "Integrando la alfabetización y la ciencia en la biología: Impactos de la enseñanza y el aprendizaje del desarrollo profesional del aprendizaje de la lectura" Revista de investigación educativa estadounidense 48, no. 3 (2011): 647-717.

9 C. Greenleaf y col. Un estudio de la eficacia del aprendizaje profesional de lectura Desarrollo profesional para la enseñanza y el aprendizaje de la historia y las ciencias de la escuela secundaria, informe final al Instituto de Ciencias de la Educación, 2011.

10 C. Fanscali y col. El impacto del Proyecto de Mejoramiento de la Educación Secundaria en el Aprendizaje de Lectura (RAISE) sobre Alfabetización Académica en la Escuela Secundaria: un informe de un experimento aleatorio en las escuelas de Pennsylvania y California (Palo Alto, CA: Educación empírica, diciembre 2015), www.empiricaleducation.com/pdfs/raisefr.pdf.

11 S. Goldman et al., "Modelado explicativo en ciencia a través de la investigación basada en texto: prueba de la eficacia del enfoque de intervención del proyecto READI" Revista de investigación educativa estadounidense 56, no. 4 (2019): 1148-1216.