Ref 19:

What Is Scientific
Argumentation?
Scientific argumentation is an important practice in science. We defi ne scientifi c argumentation as an
attempt to validate or refute a claim on the basis of reasons in a manner that refl ects the values of the
scientifi c community (Norris, Philips, and Osborne 2007). A claim, in this context, is not simply an opinion
or an idea; rather, it is a conjecture, explanation, or other conclusion that provides a suffi cient answer to
a research question. The term reasons is used to describe the support someone offers for a conclusion.
The term evidence is often used to describe the reasons used by scientists, especially when the support
is based on data gathered through an investigation. Yet reasons do not have to be based on
measurements or observations to be viewed as scientifi c. Charles Darwin, for example, provided
numerous reasons in The Origin of Species to support his claims that all life on Earth shares a common
ancestor, biological evolution is simply descent with modifi cation, and the primary mechanism that drives
biological evolution is natural selection. Some of the reasons that Darwin used were theoretical in nature,
such as appealing to population theory from Malthus and the ideas of uniformitarianism advocated by
Lyell, while others were more empirical in nature, such as the appeals he made to the data that he
gathered during his voyage to Central and South America. What made Darwins one long argument
(Mayr 1964, p. 459) so convincing and persuasive to others, however, was the way he was able to
coordinate theory and evidence in order to validate his claims.

It is also important for teachers and students to understand how an argument (i.e., a written or spoken
claim and support provided for it) in science is different than an argument that is used in everyday
contexts or in other disciplines such as history, religion, or even politics. In order to make these
differences explicit, we use the framework illustrated in Figure 1 (p. x).
In this framework, a claim is a conjecture, conclusion, explanation, or a descriptive statement that
answers a research question. The evidence component of the argument refers to measurements,
observations, or even fi ndings from other studies that have been collected, analyzed, and then
interpreted by the researchers. Biologists, for example, will often examine the data they collect in order to
determine if there is (a) a trend over time, (b) a difference between groups or objects, or (c) a relationship
between variables, and then they interpret their analysis in light of their research question, the nature of
their study, and the available literature. Finally, the justifi cation of the evidence component of the
argument is a statement or two that explains the importance and the relevance of the evidence by linking
it to a specifi c principle, concept, or underlying assumption.
It is also important for students to understand that some forms of evidence and some types of reasons
are better than others in science. An important component of scientifi c argumentation involves the
evaluation of the acceptability and suffi ciency of the evidence or reasons that are used to support or
challenge a claim. Therefore, in addition to the structural components of an argument, the framework in
Figure 1 also highlights several empirical and theoretical criteria that students can and should use to
evaluate the quality or merits of an argument in science. Empirical criteria include (a) how well the claim fi
ts with all available evidence, (b) the suffi ciency of the evidence included in the argument, (c) the quality
of the evidence (i.e., validity and reliability), and (d) the predictive power of the claim. Theoretical criteria,
on the other hand, refer to standards that are important in science but are not empirical in nature. These
include criteria such as (a) the suffi ciency of the claim (i.e., it includes everything it needs to), (b) the
usefulness of the claim (e.g., it allows us to engage in new inquiries or understand a phenomenon), and
(c) how consistent the claim and the reasoning is with other accepted theories, laws, or models. What
counts as quality within these different categories, however, varies from discipline to discipline (e.g.,
physics, biology, geology) and within the fi elds that are found with a discipline (e.g., cell biology,
evolutionary biology, genetics) due to differences in the types of phenomena investigated, what counts as
an accepted mode of inquiry (e.g., experimentation vs. fi eldwork), and the theory-laden nature of scientifi
c inquiry. It is therefore important to keep in mind that the nature of scientifi c arguments and what counts
as quality in science is discipline- and fi eld-dependent.
Why Integrate
Argumentation Into the
Teaching and Learning
of Biology?
A major aim of science education in the United States is for all students to become profi cient in science
by the time they fi nish high school. Science profi ciency consists of four interrelated aspects (Duschl,
Schweingruber, and Shouse 2007). First, it requires an individual to know important scientifi c
explanations about the natural world, to be able to use these explanations to solve problems, and to be
able to understand new explanations when they are introduced. Second, it requires an individual to be
able to generate and evaluate scientifi c explanations and scientifi c arguments. Third, individuals need to
understand the nature of scientifi c knowledge and how scientifi c knowledge develops over time. Finally,
and perhaps most importantly, individuals that are profi cient in science should be able to understand the
language of science and be able to participate in scientifi c practices (such as inquiry and argumentation).
Empirical research, however, indicates that many students do not develop this knowledge or these
abilities while in school (Duschl, Schweingruber, and Shouse 2007; NRC 2005, 2008).
One way to address this problem is to engage students in scientifi c argumentation as part of the teaching
and learning of biology (Driver, Newton, and Osborne 2000; Duschl 2008; Duschl and Osborne 2002). In
order to help students develop science profi ciency by engaging them in scientifi c argumentation,
however, the focus and nature of instruction inside biology classrooms will need to change from time to
time. This change in focus, in part, will require teachers to place more emphasis on how we know in
biology (i.e., how new knowledge is generated and validated) in addition to what we know about life on
Earth (i.e., the theories, laws, and unifying concepts). Science teachers will also need to focus more on
the abilities and habits of mind that students need to have in order to construct and support scientifi c
knowledge claims through argument and to evaluate the claims or arguments developed by others.
In order to accomplish this goal, science teachers will need to design lessons that give students an
opportunity to learn how to generate explanations from data, identify and judge the relevance or suffi -
ciency of evidence, articulate and support an explanation in an argument, respond to questions or
counterarguments, and revise a claim (or argument) based on the feedback they receive or in light of new
evidence. Science teachers will also need to fi nd a way to help students learn, adopt, and use the same
criteria that biologists use to determine what counts as warranted scientifi c knowledge in a particular fi
eld of biology. This task, however, can be diffi cult for teachers to accomplish given the constraints of a
science classroom without the development of new instructional strategies or techniques (Price Schleigh,
Bosse, and Lee 2011). We have therefore used the available literature on argumentation in science
education (e.g., Berland and Reiser 2009; Clark, Schleigh, and Menekse 2008; McNeill and Krajcik
2008a; Osborne, Erduran, and Simon 2004; Sampson and Clark 2008; Sandoval and Reiser 2004) to
develop two different instructional models that teachers can use to promote and support student
engagement in scientifi c argumentation in the biology classroom. We have also designed several stand-
alone writing activities that teachers can use to help students learn how to write extended arguments that
consist of multiple lines of reasoning that will help solidify their understanding of important biology content
as part of the process.
All of these activities are designed so they can be used at different points during a biology course and in a
variety of grade levels to help students learn how to generate a convincing scientifi c argument and to
evaluate the validity or acceptability of an explanation or argument in science. In fact, we have used these
activities included in this book to engage learners in scientifi c argumentation in middle school
classrooms, high school classrooms, and in science teacher education programs. The activities in this
book can also be used to help students understand the practices, crosscutting concepts, and core ideas
found in A Framework for K12 Science Education (NRC 2012) and develop the literacy in science skills
outlined in the Common Core State Standards for English Language Arts and Literacy (NGA and CCSSO
2010).
Generate an Argument
Instructional Model
This instructional model is designed to provide an opportunity for small groups of students to develop a
claim that answers a research question based on an available data set. As part of this process, groups
create a tentative argument that provides this claim and the evidence that supports it, using a medium
that can be viewed by others. Each group then has an opportunity to share their ideas during an
argumentation session. These sessions are designed to create a need for students to discuss the validity
or acceptability of the various arguments based on the available information. Based on the outcomes of
these discussions, students refi ne their claims in order to better explain or describe the phenomenon
under investigation. Each student is required to write and submit a fi nal argument to his or her teacher for
the purpose of assessment. To conclude the activity, the teacher leads a whole-class refl ective
discussion and encourages students to consider what they learned about the content and the nature of
science. This model consists of fi ve stages
(see Figure 2).

Stage 1: The Identification of a Problem

and the Research Question
The t eacher initiates the activity by identifying a problem to investigate and a research question for the
students to answer. The goal of the teacher at this stage is to capture the students interest and provide
them with a reason to engage in the activity. To do this, the teachers should make photocopies of the
activity and distribute to each student in the class. The pages include a brief introduction to a puzzling
phenomenon or a discrepant event and a research question to answer. The pages also include
information about the nature of the artifact they will need to produce (i.e., an argument), the data set they
will use to develop these artifacts, and some criteria that will be

Figure 2. Stages of the Generate an Argument Instructional Model

used to judge argument quality (e.g., the suffi ciency of the explanation, the quality of the evidence, and
so on). The classroom teacher should have a different student read each section of the activity aloud and
then pause after each section to clarify expectations, answer questions, or provide additional information
as needed. Once all the students understand the goal of the activity, the teacher should divide the
students into small groups (we recommend three students per group), and move on to the second stage
of the model.

Stage 2: The Generation of a Tentative

Argument
The next stage of the instructional model calls for students to use the raw data that is supplied during the
fi rst stage of the model to develop an answer to the research question. To do this, each group of
students need to be encouraged to fi rst make sense of the provided measurements (e.g., size,
temperature) or observations (e.g., appearance, location, behavior) by looking for trends over time,
difference between groups, or relationships between variables. Once the groups have examined and
analyzed the data, they are instructed to create a tentative argument that consists of (1) their answer to
the research question, (2) their evidence (the data that has been analyzed and interpreted), and (3) a
rationale (i.e., a statement that explains why the evidence they decided to use is important or relevant) on
a medium that can be easily viewed by their classmates (see Figure 3). We recommend using a 2 ft. 3
ft. whiteboard, such as the example shown in Figure 4, a large piece of butcher paper, or a digital display
on a group computer.
The in tention of this stage is to provide students with an opportunity to make sense of what they are
seeing or doing. As students work together to create a tentative argument, they must talk with each other
and determine how to analyze the data and how to best interpret the trends, difference, or relationships
that they uncover. They must also decide if the evidence (i.e., data that have been analyzed and
interpreted) they decide to include in their argument is relevant, suffi cient, and convincing enough to
support their claim. This, in turn, enables students to evaluate competing ideas and weed out any claim
that is inaccurate,

Figure 3. The Components of an Argument for Stage 2 of the Generate an

Argument Instructional Model

Figure 4. An Example of an Argument Created by High School Students

contains contradictions, or does not fit with all the available data.
This stage is also designed to focus students attention on the importance of argument in science. In
other words, students need to understand that scientists must be able to support a conclusion,
explanation, or an answer to a research question with appropriate evidence and then justify their use or
choice of evidence with an adequate rationale. It also helps students develop new standards for what
counts as highquality evidence and a suffi cient or adequate rationale (i.e., statements that explains why
the evidence is important or relevant to the task at hand).
This stage of the model can be challenging for students because they are rarely asked to make sense of
a phenomenon based on raw data. We therefore recommend that the classroom teacher circulate from
group to group in order to act as a resource person for the students. It is the goal of the teacher at this
stage of the model to ensure that students think about what they are doing and why. For example,
teachers should ask students probing questions to help them remember the goal of the activity (e.g.,
What are you trying to fi gure out?), to encourage them to think about whether or not the data are relevant
(e.g., Why is that characteristic important?), or to help them to remember to use rigorous criteria to
evaluate the merits of an idea (e.g., Does that fi t with all the data or what we know about the solar
system?). It is also important to remember that students will struggle with this type of practical work at the
beginning of the year and will often rely on inappropriate criteria such as plausibility (e.g., That sounds
good to me) or personal experience (e.g., But that is what I saw on TV once) as they attempt to make
sense of the content. However, over time and with enough practice students will improve their skills. This
is an important principle underlying this instructional model.

Stage 3: The Argumentation Session

The third stage in the Generate an Argument instructional model is called the argumentation session. In
this stage, students are given an opportunity to share, evaluate, and revise the products or process of
their investigations with their classmates (see Figure 5). This stage is included in the model because
research indicates that students learn more about the content and how to engage in better critical thinking
when they are exposed to the ideas of others, respond to the questions and challenges of other students,
articulate more substantial warrants for their views, and evaluate the merits of competing ideas (NRC
2008). It also provides an opportunity for students to learn how to distinguish between ideas using
rigorous scientifi c criteria and to develop more scientifi c habits of mind (such as treating ideas with initial
skepticism, insisting the reasoning and assumptions are made explicit, and insisting that claims are
supported by valid reasons). It is important to note, however, that supporting and promoting this type of
interaction among students inside the classroom is often diffi cult because this type of discussion is
foreign to most stu-

Figure 5. The Argumentation Session

dents. This is one reason why students are required to generate their arguments on a medium that can
be seen by others. This helps students to focus their attention on evaluating evidence and reasoning
rather than attacking the source of the ideas. We also recommend that teachers use a roundrobin format
rather than a whole-class presentation format. In the round-robin format, one member of the group stays
at the workstation to share the groups ideas while the other group members will go to different groups
one at a time in order to listen to and critique the explanations developed by their classmates. (See
Figures 6 below and 7 [p. xxiv]. In Figure 7, students A1, B1, and C1 stay at their table while other
students move from table to table in sequence to listen to and evaluate the arguments of the other
groups.) This type of format ensures that all ideas are heard and more students are actively involved in
the process.
It is also important for the classroom teacher to be involved in the discussion during the argumentation
session. The teacher should move from group to group not only to keep students on task but also to
model good scientifi c argumentation. The teacher can ask the presenter questions such as How did you
analyze the available data? or Was there any data that did not fi t with your claim? to encourage students
to use empirical criteria to evaluate the quality of the arguments. The teacher can also ask the presenter
to explain how the claim fi ts with the theories, laws, or models of science or to explain why the evidence
is important. In addition, the teacher can also ask the students who are listening to the presentation
questions such as Do you think their analysis is accurate? or Do you think their reasoning is appropriate?
or even Do you think their interpretation is correct? in order to remind them to use analytical criteria
during the discussions. Overall, the goal of the teacher at this stage of the lesson is to encourage
students to think about how they know
Figure 6. A Round-Robin Argumentation Session

Figure 7. Example of a Round-Robin Argumentation Session

what they know and why some claims are more valid or acceptable in science. It is not the time to tell the
students if they are right or wrong.

Stage 5: The Production of a Final Written Argument

I n the fi nal stage of the model, each student is required to make sense of his or her experience by
producing a fi nal argument in writing. This component is included in the instructional model because
writing is an important part of d oing science. Scientists must be able to read and understand the writing
of others as well as evaluate its worth. They also must be able to share the results of their own research
through writing. In addition, writing helps students learn how to articulate their thinking in a clear and
concise manner; it encourages metacognition and improves student understanding of the content
(Wallace, Hand, and Prain 2004). Finally, and perhaps most importantly, writing makes each students
thinking visible to the teacher (which facilitates assessment) and enables the teacher to provide students
with the educative feedback they need to improve.
In order to help students learn how to write a persuasive and convincing scientifi c argument, we use the
prompt provided in Figure 8. This prompt is designed to encourage students to think about what they
know, how they know it, and why they accept it over alternatives. It is also designed to encourage
students to think about the organization, sentence fl uency, word choice, and writing conventions.
Teachers can make a photocopy of the prompt for each student and have the student write his or her
argument under the prompt. To reduce photocopies and paper usage, the teacher can also project the
prompt on a screen by using a document camera, an overhead projector, or a computer for all students in
the class to see and have students write their argument on their own piece of paper. In addition, teachers
can have students write their arguments using a word processing application (or in another digital
medium such as a wiki). A rubric for scoring these arguments is provided in Appendix B (p. 366). This
rubric includes criteria that

Figure 8. Writing Prompt for the Generate an Argument Instruction Model

target many of the components of a quality argument in science outlined on the previous page as well as
the quality of the students writing (e.g., organization, word choice, and conventions).
Stage 3: The Generation of Tentative Arguments and
Counterarguments
Next, the students should be directed to create a tentative argument on a medium that can be easily seen
by others (see Figure 10). This argument should include a claim that is supported by evidence and
rationales. We also suggest that students develop a challenge for at least one of the alternative
explanations on the same whiteboard. We recommend that teachers require students to construct their
arguments and challenge using the template provided in Figure 11, which can also be found on each of
the activity pages. This will help students understand and adopt new standards for what counts as
warranted knowledge in science.
As in the other instructional model, we recommend that the classroom teacher circulate from group to
group in order to act as a resource. The main goal of the teacher at this point is to help students think
about what makes an argument persuasive or convincing in science (i.e., claims need to be supported by
suffi cient evidence and an adequate rationale). To do this, teachers should ask students probing
questions to help them think about what counts as evidence and to encourage them to articulate the
reasons behind their decision to collect a particular type of data or to complete a specifi c type of analysis.
Teachers should also encourage students to include relevant theories and laws in their argument or
counterargument in order to support the claims they are attempting to make.

Stage 4: An Argumentation Session

The fourth stage in the Evaluate Alternatives instructional model is an argumentation session. As in the
Generate an Argument model, students are given an opportunity to share and critique

Figure 10. Students Develop Tentative Arguments

and Counterarguments on a Whiteboard

Figure 11. The Components of an Argument and Challenge

the various arguments in a small group format. We once again recommend that teachers use the round-
robin structure so more students have an opportunity to determine if the data gathered by other groups is
relevant, suffi cient, and convincing enough to support one explanation over another.
Stage 6: The Production of a Final Written Argument
In the last stage of the lesson, each student is required to produce a written argument in support of one of
the explanations that also includes a challenge to an alternative explanation. The prompt provided in
Figure 11 is included as part of the activity pages for each Evaluate Alternatives activity. This prompt is
designed to encourage students to think about what they know, how they know it, and why one
explanation is more valid or acceptable than the alternatives. It is also designed to encourage students to
think about sentence fl uency, word choice, and writing conventions. Perhaps more importantly, the
writing prompt provides a summative assessment of student learning. Teachers can use the arguments
and counterargument that students write to determine how well each student understands the content
and how well he or she can provide evidence to support or challenge an explanation. A rubric for scoring
the students arguments is provided in Appendix C (p. 367).
Apa Ilmiah
Argumentasi?

Argumentasi ilmiah merupakan praktek penting dalam ilmu. Kami define keilmuan argumentasi sebagai
upaya untuk memvalidasi atau menyangkal klaim atas dasar alasan dengan cara yang refl Ects nilai-nilai
komunitas keilmuan (Norris, Philips, dan Osborne 2007). Sebuah klaim, dalam konteks ini, bukan hanya
pendapat atau ide; bukan, itu adalah dugaan, penjelasan, atau kesimpulan lain yang menyediakan
jawaban suffi sien untuk pertanyaan penelitian. Alasan istilah digunakan untuk menggambarkan
dukungan seseorang menawarkan untuk kesimpulan. Bukti Istilah ini sering digunakan untuk
menggambarkan alasan yang digunakan oleh para ilmuwan, terutama ketika dukungan ini didasarkan
pada data yang dikumpulkan melalui penyelidikan. Namun alasan tidak harus didasarkan pada
pengukuran atau pengamatan yang dipandang sebagai keilmuan. Charles Darwin, misalnya, disediakan
berbagai alasan di The Origin of Species untuk mendukung klaim bahwa semua kehidupan di Bumi
berbagi nenek moyang yang sama, evolusi biologi hanya keturunan dengan kation modifi, dan
mekanisme utama yang mendorong evolusi biologis adalah seleksi alam. Beberapa alasan yang
digunakan adalah teori Darwin di alam, seperti menarik bagi teori populasi dari Malthus dan ide-ide
uniformitarianisme dianjurkan oleh Lyell, sementara yang lain lebih empiris di alam, seperti banding yang
dibuat untuk data yang ia dikumpulkan selama pelayarannya ke Amerika Tengah dan Selatan. Apa yang
membuat "satu argumen panjang Darwin" (Mayr 1964, hal. 459) begitu meyakinkan dan persuasif kepada
orang lain, bagaimanapun, adalah cara dia mampu mengkoordinasikan teori dan bukti untuk memvalidasi
klaim.

Hal ini juga penting bagi guru dan siswa untuk memahami bagaimana argumen (misalnya, tertulis atau
lisan klaim dan dukungan yang diberikan untuk itu) dalam ilmu berbeda dari argumen yang digunakan
dalam konteks sehari-hari atau dalam disiplin lain seperti sejarah, agama, atau bahkan politik. Agar
perbedaan-perbedaan ini secara eksplisit, kita menggunakan kerangka diilustrasikan pada Gambar 1
(hal. X).
Dalam kerangka ini, klaim adalah dugaan, kesimpulan, penjelasan, atau pernyataan deskriptif yang
menjawab pertanyaan penelitian. Komponen bukti argumen mengacu pada pengukuran, pengamatan,
atau bahkan temuan dari penelitian lain yang telah dikumpulkan, dianalisis, dan kemudian ditafsirkan oleh
para peneliti. Ahli biologi, misalnya, sering akan memeriksa data yang mereka kumpulkan untuk
menentukan apakah ada (a) tren dari waktu ke waktu, (b) perbedaan antara kelompok atau benda, atau
(c) hubungan antara variabel, dan kemudian mereka menafsirkan analisis mereka dalam terang
pertanyaan penelitian mereka, sifat
studi mereka, dan literatur yang tersedia. Akhirnya, kation justifi komponen bukti argumen adalah satu
atau dua pernyataan yang menjelaskan pentingnya dan relevansi bukti dengan menghubungkan ke
prinsip spesifik c, konsep, atau asumsi yang mendasarinya.
Hal ini juga penting bagi siswa untuk memahami bahwa beberapa bentuk bukti dan beberapa jenis
alasan yang lebih baik daripada yang lain dalam ilmu. Sebuah komponen penting dari keilmuan
argumentasi melibatkan evaluasi penerimaan dan suffi siensi bukti atau alasan yang digunakan untuk
mendukung atau menentang klaim. Oleh karena itu, di samping komponen struktural argumen, kerangka
pada Gambar 1 juga menyoroti beberapa kriteria empiris dan teoritis bahwa siswa dapat dan harus
digunakan untuk mengevaluasi kualitas atau manfaat dari argumen dalam ilmu pengetahuan. Kriteria
empiris meliputi (a) seberapa baik klaim fi ts dengan semua bukti yang tersedia, (b) efisiensi suffi bukti
termasuk dalam argumen, (c) kualitas bukti (yaitu, validitas dan reliabilitas), dan (d ) kekuatan prediksi
dari klaim. Kriteria teoritis, di sisi lain, mengacu pada standar yang penting dalam ilmu pengetahuan
tetapi tidak empiris di alam. Ini termasuk kriteria seperti (a) efisiensi suffi klaim (yaitu, mencakup semua
yang perlu), (b) manfaat klaim (misalnya, memungkinkan kita untuk terlibat dalam pertanyaan baru atau
memahami fenomena a), dan (c) bagaimana konsisten klaim dan penalaran adalah dengan teori-teori lain
yang diterima, hukum, atau model. Apa yang dianggap sebagai kualitas dalam kategori-kategori yang
berbeda, bagaimanapun, bervariasi dari disiplin disiplin (misalnya, fisika, biologi, geologi) dan dalam
medan yang ditemukan dengan disiplin (misalnya, biologi sel, biologi evolusi, genetika) karena
perbedaan dalam jenis fenomena diselidiki, apa yang dianggap sebagai modus diterima penyelidikan
(misalnya, eksperimen vs kerja lapangan), dan sifat teori-sarat penyelidikan keilmuan. Hal itu penting
untuk diingat bahwa sifat keilmuan argumen dan apa yang dianggap sebagai kualitas dalam ilmu
discipline- dan lapangan-dependent.
Mengapa Mengintegrasikan Argumentasi Ke Pengajaran dan Pembelajaran Biologi?

Sebuah tujuan utama dari pendidikan sains di Amerika Serikat adalah untuk semua siswa untuk menjadi
efisien profi dalam ilmu pada saat mereka fi SMA nish. Ilmu profi siensi terdiri dari empat aspek yang
saling terkait (Duschl, Schweingruber, dan Shouse 2007). Pertama, membutuhkan seseorang untuk
mengetahui penting keilmuan penjelasan tentang alam, untuk dapat menggunakan penjelasan ini untuk
memecahkan masalah, dan untuk dapat memahami penjelasan baru ketika mereka diperkenalkan.
Kedua, membutuhkan seorang individu untuk dapat menghasilkan dan mengevaluasi keilmuan
penjelasan dan keilmuan argumen. Ketiga, orang perlu memahami sifat pengetahuan c scientifi dan
bagaimana scientifi pengetahuan c berkembang dari waktu ke waktu. Akhirnya, dan mungkin yang paling
penting, individu yang efisien profi dalam ilmu harus mampu memahami bahasa ilmu pengetahuan dan
dapat berpartisipasi dalam praktek c scientifi (seperti penyelidikan dan argumentasi). Penelitian empiris,
bagaimanapun, menunjukkan bahwa banyak siswa tidak mengembangkan pengetahuan atau
kemampuan ini sementara di sekolah (Duschl, Schweingruber, dan Shouse 2007; NRC 2005, 2008).
Salah satu cara untuk mengatasi masalah ini adalah dengan melibatkan para siswa dalam keilmuan
argumentasi sebagai bagian dari pengajaran dan pembelajaran biologi (Driver, Newton, dan Osborne
2000; Duschl 2008; Duschl dan Osborne 2002). Dalam rangka membantu siswa mengembangkan ilmu
pengetahuan profi efisiensi dengan melibatkan mereka dalam keilmuan argumentasi, bagaimanapun,
fokus dan sifat instruksi dalam kelas biologi harus berubah dari waktu ke waktu. Perubahan fokus,
sebagian, akan membutuhkan guru untuk lebih menekankan pada "bagaimana kita tahu" dalam biologi
(yaitu, bagaimana pengetahuan baru yang dihasilkan dan divalidasi) di samping "apa yang kita tahu"
tentang kehidupan di Bumi (yaitu, teori, hukum, dan konsep pemersatu). Guru sains juga perlu lebih
fokus pada kemampuan dan kebiasaan pikiran bahwa siswa harus memiliki dalam rangka untuk
membangun dan mendukung pengetahuan c scientifi klaim melalui argumen dan untuk mengevaluasi
klaim atau argumentasi yang dikembangkan oleh orang lain.
Untuk mencapai tujuan ini, guru sains perlu merancang pelajaran yang memberikan siswa kesempatan
untuk belajar bagaimana untuk menghasilkan penjelasan dari data, mengidentifikasi dan menilai
relevansi atau suffi -
efisiensi bukti, mengartikulasikan dan mendukung penjelasan dalam sebuah argumen, menanggapi
pertanyaan atau counterarguments, dan merevisi klaim (atau argumen) berdasarkan umpan balik yang
mereka terima atau terang baru
barang bukti. Guru sains juga perlu menemukan cara untuk membantu siswa belajar, mengadopsi, dan
menggunakan kriteria yang sama yang ahli biologi digunakan untuk menentukan apa yang dianggap
sebagai dijamin keilmuan pengetahuan dalam suatu bidang tertentu biologi. Tugas ini, bagaimanapun,
dapat menjadi kultus diffi bagi guru untuk mencapai mengingat keterbatasan ruang kelas ilmu tanpa
pengembangan strategi atau teknik instruksional baru (Harga Schleigh, Bosse, dan Lee 2011). Oleh
karena itu kami telah menggunakan literatur yang tersedia di argumentasi dalam pendidikan sains
(misalnya, Berland dan Reiser 2009; Clark, Schleigh, dan Menekse 2008; McNeill dan Krajcik 2008a;
Osborne, Erduran, dan Simon 2004; Sampson dan Clark 2008; Sandoval dan Reiser 2004 ) untuk
mengembangkan dua model pembelajaran yang berbeda yang dapat digunakan oleh guru untuk
mempromosikan dan mendukung keterlibatan siswa dalam keilmuan argumentasi di kelas biologi. Kami
juga telah merancang beberapa kegiatan menulis yang berdiri sendiri yang dapat digunakan oleh guru
untuk membantu siswa belajar bagaimana menulis argumen menyampaikan bahwa
terdiri dari beberapa baris penalaran yang akan membantu memperkuat pemahaman mereka tentang
konten biologi penting sebagai bagian dari proses.
Semua kegiatan ini dirancang sehingga mereka dapat digunakan di berbagai titik selama kursus biologi
dan dalam berbagai tingkatan kelas untuk membantu siswa belajar bagaimana untuk menghasilkan
argumen keilmuan meyakinkan dan untuk mengevaluasi validitas atau penerimaan dari penjelasan atau
argumen di ilmu pengetahuan. Bahkan, kami telah menggunakan kegiatan ini termasuk dalam buku ini
untuk melibatkan peserta didik dalam keilmuan argumentasi di kelas sekolah menengah, ruang kelas
sekolah tinggi, dan program pendidikan guru sains. Kegiatan dalam buku ini juga dapat digunakan untuk
membantu siswa memahami praktik, konsep lintas sektor, dan ide-ide inti yang ditemukan dalam
Kerangka untuk K-12 Ilmu Pendidikan (NRC 2012) dan mengembangkan literasi dalam keterampilan
sains yang digariskan dalam Standar Negara Umum Inti Bahasa Inggris Bahasa Seni dan Literasi (NGA
dan CCSSO 2010)
Menghasilkan Argumen Model Instruksional

Model pembelajaran ini dirancang untuk memberikan kesempatan bagi kelompok-kelompok kecil siswa
untuk mengembangkan klaim yang menjawab pertanyaan penelitian didasarkan pada kumpulan data
yang tersedia. Sebagai bagian dari proses ini, kelompok membuat argumen tentatif yang menyediakan
klaim ini dan bukti yang mendukungnya, dengan menggunakan media yang dapat dilihat oleh orang lain.
Setiap kelompok kemudian memiliki kesempatan untuk berbagi ide-ide mereka selama sesi argumentasi.
Sesi ini dirancang untuk menciptakan kebutuhan bagi siswa untuk membahas keabsahan atau
penerimaan dari berbagai argumen berdasarkan informasi yang tersedia. Berdasarkan hasil diskusi ini,
siswa refi ne klaim mereka untuk menjelaskan atau menggambarkan fenomena yang diteliti baik. Setiap
siswa diwajibkan untuk menulis dan mengirimkan argumen nalfi untuk guru nya untuk tujuan penilaian.
Untuk menyimpulkan kegiatan, guru memimpin kelas seluruh refl diskusi efektif dan mendorong siswa
untuk mempertimbangkan apa yang mereka pelajari tentang isi dan sifat ilmu pengetahuan. Model ini
terdiri dari lima tahap
(Lihat Gambar 2).

Tahap 1: Identifikasi Masalah

dan Pertanyaan Penelitian

guru memulai aktivitas dengan mengidentifikasi masalah untuk menyelidiki dan pertanyaan penelitian
bagi siswa untuk menjawab. Tujuan dari guru pada tahap ini adalah untuk menarik minat siswa dan
memberi mereka alasan untuk terlibat dalam kegiatan ini. Untuk melakukan hal ini, guru harus membuat
fotokopi kegiatan dan mendistribusikan ke setiap siswa di kelas. Halaman-halaman termasuk pengenalan
singkat fenomena membingungkan atau acara discrepant dan pertanyaan penelitian untuk menjawab.
Halaman-halaman ini juga mencakup informasi tentang sifat artefak yang mereka butuhkan untuk
menghasilkan (yaitu, argumen), mengatur data yang mereka akan gunakan untuk mengembangkan
artefak tersebut, dan beberapa kriteria yang akan

Gambar 2. Tahapan Hasilkan Argumen Model Pembelajaran

digunakan untuk menilai kualitas argumen (misalnya, efisiensi suffi dari penjelasan, kualitas bukti, dan
sebagainya). Guru kelas harus memiliki mahasiswa yang berbeda membaca setiap bagian dari aktivitas
keras dan kemudian berhenti setelah setiap bagian untuk mengklarifikasi harapan, menjawab
pertanyaan, atau memberikan informasi tambahan yang diperlukan. Setelah semua siswa memahami
tujuan kegiatan, guru harus membagi siswa ke dalam kelompok-kelompok kecil (sebaiknya tiga siswa per
kelompok), dan beralih ke tahap kedua model.

Tahap 2: Generasi dari Tentatif

Adu Mulut

Tahap selanjutnya dari model pembelajaran panggilan bagi siswa untuk menggunakan data mentah yang
disediakan selama tahap pertama dari model untuk mengembangkan jawaban atas pertanyaan
penelitian. Untuk melakukan hal ini, masing-masing kelompok siswa perlu didorong untuk pertama-tama
memahami pengukuran yang disediakan (misalnya, ukuran, suhu) atau pengamatan (misalnya,
penampilan, lokasi, perilaku) dengan mencari tren dari waktu ke waktu, perbedaan antara kelompok, atau
hubungan antara variabel. Setelah kelompok telah diperiksa dan menganalisis data, mereka
diperintahkan untuk membuat argumen tentatif yang terdiri dari (1) jawaban mereka atas pertanyaan
penelitian, (2) bukti mereka (data yang telah dianalisa dan ditafsirkan), dan (3 ) dasar pemikiran (yaitu,
pernyataan yang menjelaskan mengapa bukti mereka memutuskan untuk menggunakan penting atau
relevan) pada media yang dapat dengan mudah dilihat oleh teman sekelas mereka (lihat Gambar 3).
Sebaiknya menggunakan 2 ft. 3 ft. Papan tulis, seperti contoh yang ditunjukkan pada Gambar 4,
sepotong besar kertas daging, atau tampilan digital pada komputer kelompok.
Dalam tention tahap ini adalah untuk memberikan siswa dengan kesempatan untuk memahami apa yang
mereka lihat atau lakukan. Sebagai siswa bekerja sama untuk menciptakan argumen tentatif, mereka
harus berbicara dengan satu sama lain dan menentukan bagaimana menganalisis data dan bagaimana
terbaik menafsirkan tren, perbedaan, atau hubungan yang mereka temukan. Mereka juga harus
memutuskan apakah bukti (yaitu, data yang telah dianalisa dan ditafsirkan) mereka memutuskan untuk
memasukkan dalam argumen mereka relevan, efisien suffi, dan cukup meyakinkan untuk mendukung
klaim mereka. Hal ini, pada gilirannya, memungkinkan siswa untuk mengevaluasi ide-ide bersaing dan
menyingkirkan setiap klaim yang tidak akurat,

Gambar 3. Komponen Argumen untuk Tahap 2 dari Hasilkan

Argumen Model Pembelajaran

Gambar 4. Contoh Argumen Dibuat oleh Siswa SMA

mengandung kontradiksi, atau tidak cocok dengan semua data yang tersedia.
Tahap ini juga dirancang untuk memusatkan perhatian siswa tentang pentingnya argumen dalam ilmu
pengetahuan. Dengan kata lain, siswa perlu memahami bahwa para ilmuwan harus mampu mendukung
kesimpulan, penjelasan, atau jawaban atas pertanyaan penelitian dengan bukti yang tepat dan kemudian
membenarkan penggunaan atau pilihan bukti dengan alasan yang memadai. Hal ini juga membantu
siswa mengembangkan standar baru untuk apa yang dianggap sebagai bukti highquality dan efisien suffi
atau alasan yang memadai (misalnya, pernyataan yang menjelaskan mengapa bukti penting atau relevan
dengan tugas di tangan).
Tahap ini model dapat menantang bagi siswa karena mereka jarang diminta untuk memahami fenomena
berdasarkan data mentah. Oleh karena itu kami merekomendasikan bahwa guru kelas beredar dari satu
kelompok ke kelompok untuk bertindak sebagai narasumber untuk siswa. Ini adalah tujuan dari guru
pada tahap ini model untuk memastikan bahwa siswa berpikir tentang apa yang mereka lakukan dan
mengapa. Misalnya, guru harus meminta siswa pertanyaan untuk membantu mereka mengingat tujuan
dari kegiatan (misalnya, Apa yang Anda coba untuk fi angka keluar?), Untuk mendorong mereka untuk
berpikir tentang apakah atau tidak data yang relevan (misalnya, Mengapa yang karakteristik penting?),
atau untuk membantu mereka ingat untuk menggunakan kriteria yang ketat untuk mengevaluasi manfaat
dari ide (misalnya, Apakah itu fi t dengan semua data atau apa yang kita ketahui tentang tata surya?). Hal
ini juga penting untuk diingat bahwa siswa akan berjuang dengan jenis kerja praktek pada awal tahun
dan akan sering mengandalkan kriteria yang tidak pantas seperti masuk akal (misalnya, "Kedengarannya
baik padaku") atau pengalaman pribadi (misalnya, " Tapi itu adalah apa yang saya lihat di TV sekali ")
karena mereka berusaha untuk memahami konten. Namun, seiring waktu dan dengan siswa latihan yang
cukup akan meningkatkan keterampilan mereka. Ini merupakan prinsip penting yang mendasari model
pembelajaran ini.

Tahap 3: The Argumentasi Sesi

Tahap ketiga dalam Hasilkan Argumen model pembelajaran disebut sesi argumentasi. Pada tahap ini,
siswa diberi kesempatan untuk berbagi, mengevaluasi, dan merevisi produk atau proses penyelidikan
mereka dengan teman sekelas mereka (lihat Gambar 5). Tahap ini termasuk dalam model karena
penelitian menunjukkan bahwa siswa belajar lebih banyak tentang konten dan bagaimana untuk terlibat
dalam pemikiran kritis yang lebih baik ketika mereka terkena gagasan orang lain, menanggapi
pertanyaan dan tantangan siswa lain, mengartikulasikan waran lebih besar untuk pandangan mereka,
dan mengevaluasi manfaat dari ide-ide yang bersaing (NRC 2008). Hal ini juga memberikan kesempatan
bagi siswa untuk belajar bagaimana membedakan antara ide-ide menggunakan kriteria keilmuan yang
ketat dan mengembangkan kebiasaan c lebih scientifi pikiran (seperti memperlakukan ide dengan
skeptisisme awal, bersikeras penalaran dan asumsi yang dibuat eksplisit, dan bersikeras bahwa klaim
didukung oleh alasan yang sah). Hal ini penting untuk dicatat, bagaimanapun, bahwa mendukung dan
mempromosikan jenis interaksi antara siswa di dalam kelas sering ini sulit karena jenis diskusi asing bagi
sebagian besar murid

Gambar 5. Argumentasi Sesi

penyok. Ini adalah salah satu alasan mengapa mahasiswa diwajibkan untuk menghasilkan argumen
mereka pada media yang dapat dilihat oleh orang lain. Ini membantu siswa untuk memusatkan perhatian
mereka pada evaluasi bukti dan penalaran daripada menyerang sumber ide. Kami juga menyarankan
agar guru menggunakan format roundrobin daripada seluruh kelas format presentasi. Dalam format
round-robin, salah satu anggota kelompok tetap di workstation untuk berbagi ide kelompok sedangkan
anggota kelompok lainnya akan pergi ke kelompok yang berbeda satu per satu untuk mendengarkan dan
mengkritik penjelasan yang dikembangkan oleh teman sekelas mereka. (Lihat Gambar 6 di bawah ini dan
7 [p. Xxiv]. Pada Gambar 7, siswa A1, B1, dan C1 tinggal di meja mereka sementara siswa lain bergerak
dari meja ke meja secara berurutan untuk mendengarkan dan mengevaluasi argumen dari kelompok lain.
) Jenis format memastikan bahwa semua ide didengar dan lebih banyak siswa secara aktif terlibat dalam
proses.
Hal ini juga penting bagi guru kelas untuk terlibat dalam diskusi selama sesi argumentasi. Guru harus
pindah dari satu kelompok ke kelompok tidak hanya untuk menjaga siswa pada tugas tetapi juga untuk
model yang baik keilmuan argumentasi. Guru dapat mengajukan pertanyaan presenter seperti
Bagaimana Anda
menganalisis data yang tersedia? atau Apakah ada data yang tidak muat dengan klaim Anda? untuk
mendorong siswa untuk menggunakan kriteria empiris untuk mengevaluasi kualitas argumen. Guru juga
dapat meminta presenter untuk menjelaskan bagaimana ts klaim fi dengan teori, hukum, atau model ilmu
pengetahuan atau untuk menjelaskan mengapa bukti penting. Selain itu, guru juga dapat meminta siswa
yang mendengarkan pertanyaan presentasi seperti Do Anda berpikir analisis mereka akurat? atau
Apakah Anda pikir alasan mereka sesuai? atau bahkan Apakah Anda pikir interpretasi mereka benar?
untuk mengingatkan mereka untuk menggunakan kriteria analisis selama diskusi. Secara keseluruhan,
tujuan dari guru pada tahap ini pelajaran ini adalah untuk mendorong siswa untuk berpikir tentang
bagaimana mereka tahu

Gambar 6. Round-Robin Argumentasi Sesi

Gambar 7. Contoh Round-Robin Argumentasi Sesi

apa yang mereka ketahui dan mengapa beberapa klaim yang lebih sah dan dapat diterima dalam ilmu. Ini
bukan waktu untuk memberitahu para siswa jika mereka benar atau salah.

Tahap 5: Produksi dari Argumen Ditulis Akhir

Aku n tahap final model, setiap siswa diwajibkan untuk memahami pengalaman nya dengan
memproduksi argumen fi nal secara tertulis. Komponen ini termasuk dalam model pembelajaran karena
menulis merupakan bagian penting dari ilmu pengetahuan d oing. Para ilmuwan harus mampu membaca
dan memahami tulisan orang lain serta mengevaluasi nilainya. Mereka juga harus dapat berbagi hasil
penelitian mereka sendiri melalui tulisan. Selain itu, menulis membantu siswa belajar bagaimana
mengartikulasikan pemikiran mereka dengan cara yang jelas dan ringkas; mendorong metakognisi dan
meningkatkan pemahaman siswa tentang isi (Wallace, tangan, dan Prain 2004). Akhirnya, dan mungkin
yang paling penting, menulis membuat setiap siswa berpikir terlihat guru (yang memfasilitasi assessment)
dan memungkinkan guru untuk memberikan siswa dengan umpan balik edukatif yang mereka butuhkan
untuk meningkatkan.
Dalam rangka untuk membantu siswa belajar bagaimana menulis argumen keilmuan persuasif dan
meyakinkan, kami menggunakan prompt pada Gambar 8. cepat ini dirancang untuk mendorong siswa
untuk berpikir tentang apa yang mereka ketahui, bagaimana mereka tahu itu, dan mengapa mereka
menerimanya alternatif lebih. Hal ini juga dirancang untuk mendorong siswa untuk berpikir tentang
organisasi, kalimat fl uency, pilihan kata, dan menulis konvensi. Guru dapat membuat fotokopi prompt
untuk setiap siswa dan memiliki siswa menulis argumen nya di bawah prompt. Untuk mengurangi
fotokopi dan kertas penggunaan, guru juga dapat memproyeksikan prompt pada layar dengan
menggunakan kamera dokumen, overhead projector, atau komputer untuk semua siswa di kelas untuk
melihat dan memiliki siswa menulis argumen mereka pada bagian mereka sendiri kertas . Selain itu, guru
dapat meminta siswa menulis argumen mereka menggunakan aplikasi pengolah kata (atau media digital
lainnya seperti wiki). Sebuah rubrik untuk mencetak argumen ini disediakan dalam Lampiran B (hlm.
366). Rubrik ini termasuk kriteria yang

Gambar 8. Menulis Prompt untuk Menghasilkan Instruksi Argumen Model

menargetkan banyak komponen argumen yang berkualitas dalam ilmu diuraikan pada halaman
sebelumnya serta kualitas tulisan siswa (misalnya, organisasi, pilihan kata, dan konvensi).

Tahap 3: The Generasi Argumen Tentatif dan counterarguments

Selanjutnya, para siswa harus diarahkan untuk membuat argumen tentatif pada media yang dapat
dengan mudah dilihat oleh orang lain (lihat Gambar 10). Argumen ini harus mencakup klaim yang
didukung oleh bukti-bukti dan alasan-alasan. Kami juga menyarankan bahwa siswa mengembangkan
tantangan untuk setidaknya salah satu penjelasan alternatif pada papan tulis yang sama. Kami
merekomendasikan bahwa guru membutuhkan siswa untuk membangun argumen mereka dan
menantang menggunakan template yang disediakan pada Gambar 11, yang juga dapat ditemukan di
setiap halaman kegiatan. Hal ini akan membantu siswa memahami dan menerapkan standar baru untuk
apa yang dianggap sebagai diperlukan pengetahuan dalam ilmu pengetahuan.
Seperti dalam model pembelajaran lainnya, sebaiknya guru kelas beredar dari satu kelompok ke
kelompok untuk bertindak sebagai sumber daya. Tujuan utama dari guru pada saat ini adalah untuk
membantu siswa berpikir tentang apa yang membuat argumen persuasif atau meyakinkan dalam ilmu
(yaitu, klaim harus didukung oleh bukti suffi efisien dan rasional yang memadai). Untuk melakukan hal ini,
guru harus meminta siswa pertanyaan untuk membantu mereka berpikir tentang apa yang dianggap
sebagai bukti dan mendorong mereka untuk mengartikulasikan alasan di balik keputusan mereka untuk
mengumpulkan suatu jenis data atau untuk menyelesaikan jenis c spesifik dari analisis. Guru juga harus
mendorong siswa untuk memasukkan teori dan hukum dalam argumen atau tandingan mereka yang
relevan untuk mendukung klaim mereka sedang berusaha untuk membuat.

Tahap 4: Sebuah Sesi Argumentasi

Tahap keempat dalam model pembelajaran Evaluasi Alternatif adalah sesi argumentasi. Seperti dalam
Hasilkan model Argumen, siswa diberi kesempatan untuk berbagi dan kritik

Gambar 10. Siswa Mengembangkan Argumen Tentatif dan counterarguments pada Whiteboard

Gambar 11. Komponen-komponen Argumen dan Tantangan

berbagai argumen dalam format kelompok kecil. Kami sekali lagi merekomendasikan bahwa guru
menggunakan struktur round-robin sehingga lebih banyak siswa memiliki kesempatan untuk menentukan
apakah data yang dikumpulkan oleh kelompok lain yang relevan, efisien suffi, dan cukup meyakinkan
untuk mendukung salah satu penjelasan di atas yang lain.

Tahap 6: Produksi dari Argumen Ditulis Akhir

Pada tahap terakhir dari pelajaran, setiap siswa diwajibkan untuk menghasilkan argumen tertulis dalam
mendukung salah satu penjelasan yang juga mencakup sebuah tantangan untuk penjelasan alternatif.
Prompt yang disediakan pada Gambar 11 dimasukkan sebagai bagian dari halaman kegiatan untuk
masing-masing kegiatan Evaluasi Alternatif. Perintah ini dirancang untuk mendorong siswa untuk berpikir
tentang apa yang mereka ketahui, bagaimana mereka tahu itu, dan mengapa satu penjelasan yang lebih
sah dan dapat diterima daripada alternatif. Hal ini juga dirancang untuk mendorong siswa untuk berpikir
tentang kalimat fl uency, pilihan kata, dan menulis konvensi. Mungkin yang lebih penting, penulisan cepat
memberikan penilaian sumatif belajar siswa. Guru dapat menggunakan argumen dan tandingan bahwa
siswa menulis untuk menentukan seberapa baik setiap siswa memahami isi dan seberapa baik ia dapat
memberikan bukti untuk mendukung atau menentang penjelasan. Sebuah rubrik untuk mencetak
argumen siswa diberikan dalam Lampiran C (p. 367).