La Educación de STEM y Las Vocaciones Científicas
STEM es el acrónimo que se utiliza para aludir al estudio y la práctica profesional en diversas áreas de la ciencia, tecnología, ingeniería, y matemáticas.
Fruto del escaso número de estudiantes que adquieren las competencias pertinentes a las disciplinas científicas, estas siglas están siendo adoptadas actualmente como foco central de los programas que pretenden revertir este fracaso generalizado. No obstante, las concepciones sobre lo que implica STEM a menudo varían entre los autores. Así, mientras que la mayoría de propuestas defienden una educación STEM de cada disciplina por separado, otros defienden un enfoque multidisciplinar. Pese a ello, en general, el significado de la educación STEM se refleja en sus principales objetivos: (a) responder a los desafíos económicos presentes en todas las naciones, (b) identificar las necesidades de los trabajadores que requieren un conocimiento más flexible y nuevas habilidades para ajustarse a los requisitos laborales y sociales actuales, y (c) hacer hincapié en la necesidad de solucionar los problemas tecnológicos y medioambientales a través de la alfabetización científica de los estudiantes.
En la exhaustiva revisión de programas STEM realizada en 2013, Hill y Associates (2013) indican que (1) hay una ausencia de estudios empíricos y marco teórico para guiar el diseño y la implementación de programas STEM, (2) la gran mayoría de propuestas se desarrollan en horario extracurricular, y (3) los programas, generalmente, tienen como destinatarios los alumnos de Educación Secundaria y sus familias. A pesar de ello, consideramos que la implementación de la Educación STEM es más pertinente y viable en la etapa de Educación Primaria ya que el desinterés por la ciencia en los estudiantes comienza desde edades anteriores a la Educación Secundaria, siendo este impacto aún mayor en las Toma y Greca niñas (Abell y Lederman, 2006). Por otra parte, en el marco de un posible currículo integrado, es poco probable y realista que un enfoque de estas características pueda ser implementado en la Educación Secundaria, por la organización curricular y la formación del personal docente. Sin embargo, en Educación Primaria, en general, los maestros ya imparten la mayoría de las asignaturas a una misma clase de estudiantes, por lo que un tratamiento interdisciplinar e integrado de estas materias no sería un cambio tan radical para este nivel educativo.
La metodología de indagación escolar
El término «indagación» ha ocupado en los últimos años un lugar destacado en la educación científica; sin embargo, su definición está sujeta a concepciones diferentes que dan lugar a una amplia variedad de enfoques. Para nosotros, aprender ciencia y sobre ella requiere actividades de enseñanza y aprendizaje que incluyan el análisis de cuentiones científicas a través del uso y del desarrollo de numerosas habilidades (identificación de variables, propuesta, planificación y realización de experimentos, interpretación de datos); el desarrollo de explicaciones y modelos usando evidencias; y la extracción, discusión y presentación de resultados (NRC, 1996). Se trata de una estrategia que procura facilitar la construcción del aprendizaje a partir de la interacción del alumnado con los objetos del medio ambiente que le estimulan, despiertan su curiosidad, y fomentan el desarrollo de pensamientos de orden superior y la resolución de problemas. Estas necesidades se vienen demandando en el sistema educativo español en todas las reformas.
Nuestro modelo interdisciplinar de educación STEM
El modelo que proponemos para inciar a los estudiantes de la escuela Primaria en la perspectiva STEM utiliza la metodología de la indagación. Se inspira en una indagación de tipo acoplada (Martin Hansen, 2002) y puede ser implementado dentro del currículo habitual de los distintos cursos de la Primaria.
Cuenta con cinco fases en las que se trata de englobar cada disciplina STEM:
- Así, en la primera, el maestro plantea un problema de ingeniería que sirve como contexto para enseñar un contenido de ciencia.
- A continuación, se lleva a cabo una indagación guiada en la que los alumnos emplean instrumentos y dispositivos (tecnología) para diseñar y realizar experimentos (ciencia), y registran e intepretan datos (matemáticas) siguiendo unas pautas marcadas por el maestro.
- La tercera fase consiste en una indagación abierta en la que los estudiantes deben discutir los resultados obtenidos en la indagación guiada y proponer nuevas preguntas investigables necesarias para la resolución del problema inicial (incluyendo el planteamiento de hipótesis, diseño del plan de experimentación, y la forma de registrar los datos).
- De esta forma, los estudiantes plantean sus indagaciones abiertas teniendo como apoyo las referencias estándar de la indagación guiada, lo que les permite explorar de una manera más didáctica los contenidos específicos del temario, y conectar sus Modelo interdisciplinar de educación STEM para Primaria nuevas experiencias con los conceptos abstractos para así resolver el problema inicial (cuarta fase).
- Por último, el maestro propone una posible aplicación tecnológica del descubrimiento, siendo ésta la evaluación del trabajo realizado.
Primaria la orientación STEM
El siguiente es un ejemplo de la aplicación de este modelo para el tema de máquinas simples, que pertenece al currículo de esta etapa:
1ª fase: Invitación a la indagación. El maestro introduce el siguiente problema: «¿Cómo transportaban los egipcios los bloques de piedra de las pirámides sin poseer las máquinas actuales?». Se predice y debate sobre aquello que influye en el movimiento de un objeto, identificando así las ideas previas del alumnado.
2ª fase: Indagación guiada. El maestro crea un conflicto cognitivo en las ideas previas del alumnado, y les indica cómo construir tres máquinas simples con piezas LEGOTM: poleas, planos inclinados, y palancas. En cada máquina, se ata una bolsa de reducidas dimensiones en la que se introducen monedas hasta que se eleva el bloque a transportar. Posteriormente, los alumnos determinan con el dinamómentro la fuerza ejercida por las monedas para mover el bloque de piedra. Se repite el experimento cambiando el tamaño y el peso del bloque de piedra.
3ª fase: Indagación abierta. Los alumnos exponen sus resultados y discuten nuevas variables que podrían inicidir en la fuerza necesaria para mover el bloque usando las máquinas simples, como la inclinación o rugosidad de la superficie del plano, el tipo de palanca, o si se trata de una polea simple o compuesta. Después, plantean nuevas hipótesis, realizan experimentos y elaboran conclusiones.
4ª fase: Resolución del problema inicial. Con los resultados de la indagación guiada, indagación abierta y otros materiales de apoyo (p. ej. libro de clase), los alumnos crean una maqueta con materiales LEGOTM en la que se represente el Toma y Greca recorrido de un bloque de piedra desde su lugar de origen hasta la hipotética pirámide, señalando de qué forma se utilizarían las máquinas simples para superar los obstáculos encontrados en el desierto.
5ª fase: Evaluación. Los alumnos plasman lo aprendido en un mural, y proponen una aplicación tecnológica de las máquinas simples en la actualidad.
Conclusiones
En este trabajo se ha presentado un modelo para la educación STEM que utiliza diversos tipos de indagaciones y estrategias didácticas para atender las necesidades específicas de las clases de ciencia. Esta propuesta ha sido probada durante 15 sesiones en el contexto real del aula de un colegio concertado y otro público, con un total de 96 estudiantes del cuarto curso de Educación Primaria.
Los resultados muestran que conforme se desarrolla y participa en el programa, las actitudes de los estudiantes parecen ser más positivas, y disminuye el rechazo por la asignatura de Ciencias Naturales (Ver Toma, 2015). Consideramos que entender la forma en que las diferentes disciplinas STEM convergen en la resolución de problemas reales puede ayudar a los niños a modificar su concepción y actitudes hacia la ciencia.
