Implementation of a didactic sequence based on socio-scientific controversies with Artificial Intelligence (AI) to promote scientific argumentation

Authors

  • Mariano Rodríguez-Malebrán Universidad Nacional de Córdoba, Córdoba, Argentina. Departamento de Enseñanza de la Ciencia y la Tecnología. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales, CONICET Author https://orcid.org/0000-0003-4116-4274
  • Leticia García-Romano Universidad Nacional de Córdoba, Córdoba, Argentina. Departamento de Enseñanza de la Ciencia y la Tecnología. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales, CONICET Author https://orcid.org/0000-0003-3552-0287
  • Maricel Occelli Universidad Nacional de Córdoba, Córdoba, Argentina. Departamento de Enseñanza de la Ciencia y la Tecnología. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales, CONICET. Author https://orcid.org/0000-0002-4516-0644

DOI:

https://doi.org/10.15517/kwz3p336

Keywords:

artifficial intelligence, secondary education, learning, schoolchildren, socio-scientific controversies

Abstract

The objective of the study is to design and implement a didactic sequence based on socio-scientific controversies, supported by the use of Artificial Intelligence (AI), in order to promote scientific argumentation among second-year secondary school students in Córdoba, Argentina. Framed within a Design-Based Research (DBR) approach, two iterative cycles (2023 and 2024) were carried out, including design, implementation, and analysis phases, allowing for adjustments to the proposal after the first cycle. The sample consisted of 37 students in the first cycle and 34 in the second, working in the subject of Biology with an emphasis on the cell and tissue engineering. The methodology combined participant observation, written records, and the analysis of argumentative responses structured according to Toulmin’s model, comparing productions completed with and without the support of ChatGPT. The results indicated improvements in the foundation of data and justifications, reflected in clearer conclusions; however, a decrease in the autonomous formulation of hypotheses and counterarguments was observed. In conclusion, the intervention strengthened argumentative skills, demonstrating the potential of AI to enrich educational practice and foster critical reflection on ethical and scientific dilemmas, despite some noted limitations in argumentative diversity and a certain dependence on technology.

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References

Andrews, Richard., y Mitchell, Sally. (2000). Learning to argue in higher education. Heinemann.

Álvarez Hernández, Gabriel Alejandro., y Pérez Velasco, Arturo Alejandro. (2025). Percepciones del estudiantado universitario en el uso y apropiación de la inteligencia artificial. Actualidades Investigativas en Educación, 25(1), 1–27. https://doi.org/10.15517/aie.v25i1.60626 DOI: https://doi.org/10.15517/aie.v25i1.60626

Avello, Raidel., Gajderowicz, Tomasz., y Gómez-Rodríguez, Víctor Gustavo. (2024). ¿ChatGPT es útil para que los estudiantes de posgrado adquieran conocimientos sobre narración digital y reduzcan su carga cognitiva? Un experimento. Revista de Educación a Distancia (RED), 24(78). https://doi.org/10.6018/red.604621 DOI: https://doi.org/10.6018/red.604621

Berland, Leema., y McNeill, Katherine. (2010). A learning progression for scientific argumentation: Understanding student work and designing supportive instructional contexts. Science Education, 94(5), 765-793. https://doi.org/10.1002/sce.20402 DOI: https://doi.org/10.1002/sce.20402

Boğar, Yurdagül. (2019). Synthesis Study on Argumentation in Science Education. International Education Studies, 12(9), 1-14. https://doi.org/10.5539/ies.v12n9p1 DOI: https://doi.org/10.5539/ies.v12n9p1

Bravo-Torija, Beatriz., y Jiménez-Aleixandre, María Pilar. (2018). Developing an initial learning progression for the use of evidence in decision-making contexts. International Journal of Science and Mathematics Education, 16, 619-638. https://doi.org/10.1007/s10763-017-9803-9 DOI: https://doi.org/10.1007/s10763-017-9803-9

Chen, Lijia., Chen, Pingping., y Lin, Zhijian. (2020). Artificial intelligence in education: A review. IEEE Access, 8, 75264-75278. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2020.2988510 DOI: https://doi.org/10.1109/ACCESS.2020.2988510

Coto Jiménez, Marvin. (2021). Consideraciones para la incorporación de la Inteligencia Artificial en un programa de pregrado de Ingeniería Eléctrica. Actualidades Investigativas en Educación, 21(2), 25. https://doi.org/10.15517/aie.v21i2.46761 DOI: https://doi.org/10.15517/aie.v21i2.46761

Couso, Digna., y Garrido, Anna. (2016). Models and modelling in elementary school pre-service teacher education: the influence of teaching scenarios. In 11th ESERA Conference Selected Contributions. pp. 1–18.

de Bonnecaze, Guillaume., y Chaput, Benoit. (2019). An innovative reconstruction procedure of total nasal resurfacing with a bipedicled propeller perforator flap. Head & Neck, 41(9), 3049-3055. https://doi.org/10.1002/hed.25790 DOI: https://doi.org/10.1002/hed.25790

Díaz-Moreno, Naira., y Jiménez-Liso, María Rut. (2012). Las controversias sociocientíficas: Temáticas e importancia para la educación científica. Revista Eureka sobre Enseñanza y Divulgación de las Ciencias, 9(1), 54-70. http://hdl.handle.net/10498/14624 DOI: https://doi.org/10.25267/Rev_Eureka_ensen_divulg_cienc.2012.v9.i1.04

Domènech-Casal, Jordi. (2017). Propuesta de un marco para la secuenciación didáctica de controversias socio-científicas: Estudio con dos actividades alrededor de la genética. Revista Eureka sobre Enseñanza y Divulgación de las Ciencias, 14(3), 601-620. http://dx.doi.org/10.25267/Rev_Eureka_ensen_divulg_cienc.2017.v14.i3.07 DOI: https://doi.org/10.25267/Rev_Eureka_ensen_divulg_cienc.2017.v14.i3.07

Duah, James Ewert., y McGivern, Paul. (2024). How generative artificial intelligence has blurred notions of authorial identity and academic norms in higher education, necessitating clear university usage policies. The International Journal of Information and Learning Technology, 41(2), 180-193. https://doi.org/10.1108/IJILT-11-2023-0213 DOI: https://doi.org/10.1108/IJILT-11-2023-0213

Ennis, Robert. (2011). The nature of critical thinking: An outline of critical thinking dispositions and abilities. https://education.illinois.edu/docs/default-source/faculty-documents/robert-ennis/thenatureofcriticalthinking_51711_000.pdf

Erduran, Sibel., Ozdem, Yasemin., y Park, Jee-Young. (2015). Research trends on argumentation in science education: A journal content analysis from 1998–2014. International Journal of STEM Education, 2, 1-12. https://doi.org/10.1186/s40594-015-0020-1 DOI: https://doi.org/10.1186/s40594-015-0020-1

Fernández-Rodríguez, Lucía; Jiménez-Liso, María Rut y Blanco-López, Ángel. (2024). Contextualización para el desarrollo de prácticas científicas. Ciències: revista del professorat de ciències de primària i secundària, (47), 60-68. https://doi.org/10.5565/rev/ciencies.499 DOI: https://doi.org/10.5565/rev/ciencies.499

Fuchs, Kevin. (2023). Exploring the opportunities and challenges of NLP models in higher education: is Chat GPT a blessing or a curse?. Frontiers in Education, 8, 1166682. https://doi.org/10.3389/feduc.2023.1166682 DOI: https://doi.org/10.3389/feduc.2023.1166682

Garcia-Romano, Leticia., Occelli, Maricel Ester., y Adúriz-Bravo, Agustín. (2021). School Scientific Argumentation Enriched by Digital Technologies: Results with Pre-and In-Service Science Teachers. Eurasia Journal of Mathematics, Science and Technology Education, 17(7). https://doi.org/10.29333/ejmste/10990 DOI: https://doi.org/10.29333/ejmste/10990

Giacomelli, Carla., Gómez, Cesar., Mattea, Facundo., Rojas, Ricardo., Romero, Marcelo., y Valenti, Laura. (2018). Impresión 3D en medicina. Bitácora Digital, 1(9), 1-4. https://revistas.unc.edu.ar/index.php/Bitacora/article/view/24244

Graham, Flora. (2022, 12 de diciembre). Daily briefing: Will ChatGPT kill the essay assignment?. Nature Briefing. https://doi.org/10.1038/d41586-022-04437-2 DOI: https://doi.org/10.1038/d41586-022-04437-2

Guàrdia Ortiz, Lourdes., Maina, Marcelo., Cabrera Lanzo, Nati., y Fernández-Ferrer, Maite. (2024). La autorregulación del aprendizaje desde un enfoque de feedback entre pares: perspectivas de la IA generativa. Revista de Educación a Distancia (RED), 24(78). https://doi.org/10.6018/red.599511 DOI: https://doi.org/10.6018/red.599511

Guisasola, Jenaro. (2024). La investigación basada en el diseño: algunos desafíos y perspectivas. Revista Eureka sobre Enseñanza y Divulgación de las Ciencias, 21(2), 1-12. https://doi.org/10.25267/Rev_Eureka_ensen_divulg_cienc.2024.v21.i2.2801 DOI: https://doi.org/10.25267/Rev_Eureka_ensen_divulg_cienc.2024.v21.i2.2801

Guo, Shuchen., Zheng, Yuanyuan., y Zhai, Xiaoming. (2024). Artificial intelligence in education research during 2013–2023: A review based on bibliometric analysis. Educ Inf Technol, 29, 16387–16409. https://doi.org/10.1007/s10639-024-12491-8 DOI: https://doi.org/10.1007/s10639-024-12491-8

Gutiérrez, Mario Fernando. (2017). Escritura colaborativa de textos en quinto grado: Razonamiento y argumentación causal sobre un fenómeno físico. Actualidades Investigativas en Educación, 17(1). https://doi.org/10.15517/aie.v17i1.27291 DOI: https://doi.org/10.15517/aie.v17i1.27291

Hernández León, Nuria., y Rodríguez-Conde, María José. (2024). Inteligencia artificial aplicada a la educación y la evaluación educativa en la Universidad: introducción de sistemas de tutorización inteligentes, sistemas de reconocimiento y otras tendencias futuras. Revista de Educación a Distancia (RED), 24(78). https://doi.org/10.6018/red.594651 DOI: https://doi.org/10.6018/red.594651

Jiménez-Aleixandre, María Pilar., Álvarez Pérez, Víctor., y Lago Lestón, Juan. (2017). La argumentación en los libros de texto de ciencias. Tarbiya, Revista de Investigación e Innovación Educativa, (36). https://revistas.uam.es/tarbiya/article/view/7232

Leiter, Christoph., Zhang, Ran., Chen, Yanran., Belouadi, Jonas., Larionov, Daniil., Fresen, Vivian., y Eger, Steffen. (2024). Chatgpt: A meta-analysis after 2.5 months. Machine Learning with Applications, 16, 100541. https://doi.org/10.1016/j.mlwa.2024.100541 DOI: https://doi.org/10.1016/j.mlwa.2024.100541

León-Pineda, Camila Fernanda., Guacho-Guzman, Dayana Sthefania., Tamay-Siguenza, Erika Fabiola., y Vintimilla-Peralta, Karla Estefanía. (2025). Órganos 3D: la revolución tecnológica que está transformando la medicina moderna. MQRInvestigar, 9(1), 2-10 https://doi.org/10.56048/MQR20225.9.1.2025.e183 DOI: https://doi.org/10.56048/MQR20225.9.1.2025.e183

López Simó, Victor., Couso, Digna., y Simarro, Cristina. (2020). Educación STEM en y para el mundo digital: El papel de las herramientas digitales en el desempeño de prácticas científicas, ingenieriles y matemáticas Revista de Educación a Distancia, 20(62), 29. https://doi.org/10.6018/red.410011 DOI: https://doi.org/10.6018/red.410011

Lorenzo-Lledó, Gonzalo., Lorenzo-Lledó, Alejandro., y Rodríguez-Quevedo, Angel. (2024). Análisis mediante inteligencia artificial de las emociones del alumnado autista en la interacción social con el robot NAO. Revista de Educación a Distancia (RED), 24(78). https://doi.org/10.6018/red.588091 DOI: https://doi.org/10.6018/red.588091

Magno Ventayen, Randy Joy. (2023). OpenAI ChatGPT-Generated Results: Similarity Index of Artificial Intelligence-Based Contents. In International Conference on Soft Computing for Security Applications (pp. 215-226). Singapore: Springer Nature Singapore. DOI: https://doi.org/10.1007/978-981-99-3608-3_15

Martinenco, Rebeca Mariel. (2025). La investigación basada en diseños en educación desde una perspectiva ecológica. En Rebeca Mariel Martinenco, Leticia Garcia-Romano, y Rocío Belén Martín (Comps.), Investigación basada en diseños: Experiencias y proyecciones en el campo de la educación (Colección Innovaciones Pedagógicas y Curriculares; pp. 30-65). UniRío Editora. Libro digital, PDF. https://www.unirioeditora.com.ar/wp-content/uploads/2025/03/978-987-688-597-3.pdf

Martínez-Comesaña, Miguel., Rigueira-Díaz, Xurxo., Larrañaga-Janeiro, Ana., Martínez-Torres, Javier., Ocarranza-Prado, Iago., y Kreibel, Denis. (2023). Impacto de la inteligencia artificial en los métodos de evaluación en la educación primaria y secundaria: revisión sistemática de la literatura. Revista de Psicodidáctica, 28(2), 93-103. https://doi.org/10.1016/j.psicod.2023.06.001 DOI: https://doi.org/10.1016/j.psicod.2023.06.001

Matuk, Camillia. (2015). Argumentation environments. Encyclopedia of science education, 59-63. DOI: https://doi.org/10.1007/978-94-007-2150-0_71

Ministerio de Educación de la Provincia de Córdoba. (2011). Diseño curricular: Ciclo básico de la educación secundaria. Secretaría de Educación, MCba.

Olivares-Petit, Carla., Cerda Martínez, María Inés., Madariaga Jara, Bernardo., y Quintanilla-Gatica, Mario Roberto. (2024). Controversias sociocientíficas en la formación inicial docente: una reflexión desde el contexto chileno. Sisyphus: Journal of Education, 12(3), 8-28. https://doi.org/10.25749/sis.36567

OpenAI. (2023). ChatGPT (versión del 15 de septiembre) [Modelo de lenguaje de gran tamaño]. https://chat.openai.com/chat

Osborne, Jonathan. (2014). Teaching Scientific Practices: Meeting the Challenge of Change. Journal of Science Teacher Education, 25(2), 177–196. https://doi.org/10.1007/s10972-014-9384-1 DOI: https://doi.org/10.1007/s10972-014-9384-1

Osborne, Jonathan., Erduran, Sibel., y Simon, Shirley. (2004). Enhancing the quality of argumentation in school science. Journal of research in science teaching, 41(10), 994-1020. https://doi.org/10.1002/tea.20035 DOI: https://doi.org/10.1002/tea.20035

Pinochet, Jorge. (2015). El modelo argumentativo de Toulmin y la educación en ciencias: una revisión argumentada. Ciência & Educação (Bauru), 21(2), 307-327. https://doi.org/10.1590/1516-731320150020004 DOI: https://doi.org/10.1590/1516-731320150020004

Psillos, Dimitris., y Kariotoglou, Petros. (2016,). Iterative Design of Teaching-Learning Sequences. Springer. DOI: https://doi.org/10.1007/978-94-007-7808-5

Pudasaini, Shushanta., Miralles-Pechuán, Luis., Lillis, David., y Llorens Salvador, Marisa. (2024). Survey on AI-Generated Plagiarism Detection: The Impact of Large Language Models on Academic Integrity. Journal of Academic Ethics, 1-34. https://doi.org/10.1007/s10805-024-09576-x DOI: https://doi.org/10.1007/s10805-024-09576-x

Reza Flores, Ricardo Alberto., y Guemez Peña, Marco Antonio. (2024). Aprendizaje basado en modelización asistido con inteligencia artificial en las ciencias naturales: Propuesta de intervención neurodidáctica. Práxis Educativa, 19, 1–19. https://doi.org/10.5212/PraxEduc.v.19.22722.011 DOI: https://doi.org/10.5212/PraxEduc.v.19.22722.011

Rinaudo, María Cristina. (2025). Investigación basada en diseños: Hacia una ampliación de horizontes. En Rebeca Martinenco, Leticia García-Romano y Rocío Martín (Comps.), Investigación basada en diseños: Experiencias y proyecciones en el campo de la educación (Colección Innovaciones Pedagógicas y Curriculares; pp. 8-29). UniRío Editora. https://www.unirioeditora.com.ar/wp-content/uploads/2025/03/978-987-688-597-3.pdf

Roca-Tort, Montserrart., Márquez Bargalló, Conchita., y Sanmartí Puig, Neus. (2013). Las preguntas de los alumnos: una propuesta de análisis. Enseñanza de las Ciencias, 31(1), 95-114. https://ensciencias.uab.es/article/view/v31-n1-roca-marquez-sanmarti DOI: https://doi.org/10.5565/rev/ec/v31n1.603

Rudolph, Jürgen., Tan, Samson., y Tan, Shannon. (2023). ChatGPT: Bullshit spewer or the end of traditional assessments in higher education?. Journal of applied learning and teaching, 6(1), 342-363. https://doi.org/10.37074/jalt.2023.6.1.9 DOI: https://doi.org/10.37074/jalt.2023.6.1.9

Salas Acuña, Erick., y Amador Solano, María Gabriela. (2023). Usos de ChatGPT® para la revisión de textos académicos: algunas consideraciones. Revista Innovaciones Educativas, 25(SPE1), 60-78. http://dx.doi.org/10.22458/ie.v25iespecial.4936 DOI: https://doi.org/10.22458/ie.v25iEspecial.4936

Scott, Emily., Wenderoth, Mary Pat., and Doherty, Jennifer. (2020). Design-based research: A methodology to extend and enrich biology education research. CBE—Life Sciences Education, 19(3), es11. https://doi.org/10.1187/cbe.19-11-0245 DOI: https://doi.org/10.1187/cbe.19-11-0245

Simon, Shirley., Erduran, Sibel., y Osborne, Jonathan. (2006). Learning to teach argumentation: Research and development in the science classroom. International journal of science education, 28(2-3), 235-260. https://doi.org/10.1080/09500690500336957 DOI: https://doi.org/10.1080/09500690500336957

Stokel-Walker, Chris. (2022, 9 de diciembre). AI bot ChatGPT writes smart essays-should academics worry?. News explainer. https://doi.org/10.1038/d41586-022-04397-7 DOI: https://doi.org/10.1038/d41586-022-04397-7

Toulmin, Stephen. (2003). The uses of argument. Cambridge university press. DOI: https://doi.org/10.1017/CBO9780511840005

Troussas, Christos., Krouska, Akrivi., y Sgouropoulou, Cleo. (2025). A Novel Framework of Human–Computer Interaction and Human-Centered Artificial Intelligence in Learning Technology. In Human-Computer Interaction and Augmented Intelligence (Cognitive Systems Monographs, Vol. 34; pp. 387-431). Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-031-84453-9_9 DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-031-84453-9_9

Published

2025-09-01

How to Cite

Implementation of a didactic sequence based on socio-scientific controversies with Artificial Intelligence (AI) to promote scientific argumentation. (2025). Actualidades Investigativas En Educación, 25(3), 1-29. https://doi.org/10.15517/kwz3p336

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