Categoría: Investigación en Educación
Reporte de caso
Revisión, evaluación y propuestas de mejora: una mirada integral al primer año del despliegue del enfoque STEM en el Gimnasio Campestre
Melissa Buitrago, Diana Melgarejo, Heidy Romero, Carlos Ávila, Juan Sebastián Téllez, Abraham Guerrero
Profesores Red Diseño y Desarrollo, Gimnasio Campestre
Correspondencia para los autores: aguerrero@campestre.edu.co; dmelgarejo@campestre.edu.co; nbuitrago@campestre.edu.co
Recibido: 8 de junio de 2022
Aceptado: 30 de septiembre de 2022
RESUMEN
ABSTRACT
Esta investigación es un estudio de caso para analizar y evaluar la implementación del programa STEM en el colegio Gimnasio Campestre, ubicado en Bogotá, Colombia. Con este fin, se empleó una metodología mixta para abordar diferentes componentes que hacen parte de esta implementación, como lo son el análisis de las planeaciones de las clases de STEM; un sondeo sobre el conocimiento y la opinión de los profesores sobre esta implementación en el colegio; y una indagación sobre la visión de los líderes de este proyecto, todo ello contrastado con la literatura más reciente sobre el tema. Por un lado, se encontraron opiniones muy diversas al respecto dentro de la comunidad; por otro, se identificó un vacío en la formación de los docentes en el tema, lo cual se hizo evidente en planeaciones carentes de aspectos fundamentales del STEM. En términos generales, se concluyó que la implementación STEM en el colegio requiere una serie de acciones que van más allá de integrar diferentes disciplinas; por ejemplo, el mejoramiento de las prácticas docentes en metodologías activas, la elaboración de un programa STEM flexible de tipo combinado y el desarrollo de competencias del siglo XXI en los estudiantes.
Palabras clave: Educación STEM, integración disciplinar, metodologías activas, desarrollo de competencias, formación docente, ciencia, tecnología e ingeniería, hands-on.
“Tras un proceso de transformación en todo el enfoque educativo, el Gimnasio Campestre propuso en el año 2020 que se incorporara el enfoque STEM como parte esencial de la didáctica interdisciplinar”
INTRODUCCIÓN
En 1990, en Estados Unidos y en un esfuerzo para reunir a la academia, el gobierno y sector privado en pro de incrementar el número de científicos e ingenieros del país, la NSF (National Science Foundation) anunció las primeras subvenciones de planificación para el programa de participación de alianzas para minorías por medio del documento NSF 17-579. El resultado de estos esfuerzos llevó a que en el año 2001 científicos de esta organización acuñaran por primera vez el término STEM haciendo referencia a carreras o disciplinas que integraban los conocimientos y habilidades propias de las ciencias, matemáticas, tecnología e ingeniería (Hallinen, 2021). Sin embargo, dicho término STEM sólo empezó a utilizarse en espacios educativos años después (Botero, 2018).
La relevancia de este enfoque en educación para académicos como Kelley y Knowles, significa que, “los resultados de mejorar los logros en la educación STEM en muchos países es preparar una fuerza laboral que mejorará las economías nacionales y mantendrá el liderazgo dentro de la economía globalizada en constante cambio y expansión” (Kelley y Knowles, 2016, p.2). Por ello se entiende que el futuro social y económico de las regiones está directamente relacionado con la preparación educativa en áreas STEM (Mpofu, 2019, p. 27).
Sin embargo, las asignaturas escolares como Ciencias, Matemáticas y Tecnología mantenían sus propios procesos y estándares de manera aislada, y priorizaban el rigor para el cumplimiento de estándares educativos. Esto dificultaba la conexión conceptual entre la aplicación de conocimientos y habilidades en la sociedad. Esta incertidumbre de prácticas pedagógicas y marcos de referencia que orienten a los docentes en esta integración pronto empezó a tener importancia en la comunidad de autores de estándares y líderes educativos a nivel global. Estos comenzaron a proponer discusiones en metodologías, estrategias y pedagogías activas que permitieran construir orientaciones claras para directivos y docentes, aplicables en sus modelos pedagógicos institucionales (Weld, 2017).
Tras un proceso de transformación en todo el enfoque educativo, el Gimnasio Campestre propuso en el año 2020 que se incorporara el enfoque STEM como parte esencial de la didáctica interdisciplinar en un componente del modelo llamado “Red de Diseño y Desarrollo”. Se hicieron entonces cambios en los procesos académicos necesarios para que este nuevo paradigma educativo fuese apropiado por los docentes de las asignaturas involucradas en la formación de ciencias exactas. Por lo anterior, esta investigación presenta una propuesta con una exploración global de aspectos fundamentales del enfoque STEM en el sistema escolar y su despliegue en el ámbito local del Gimnasio Campestre que muestran condiciones esenciales para la construcción de cultura escolar entorno a enfoque STEM. Estos son:
Conocimiento del enfoque STEM
Integración disciplinar
Prácticas hands-on
Innovación y solución de problemas de la vida real
Componente de tecnología e ingeniería
La forma en la que se introducen los contextos en educación por Sanders (2009), Nadelson y Seifert (2017), Moore (2015) y Yakman (2008) entre otros autores, coinciden en usar el término de “enfoque” y no “metodología”, dado que no se plantean esquemas definidos sobre los cuales se deba o no realizar prácticas educativas. En vez de ello, se hace un mayor énfasis en los procesos de integración de estas disciplinas usando otras alternativas de pedagogías activas que plantean claramente diferentes metodologías comprobadas en ambientes de aprendizaje. No por ello se desconoce que la gran diferencia de este enfoque con cualquier otro tiene que ver con las prácticas de Ingeniería para la solución de problemas en un ambiente escolar.
Vasquez, Sneider & Commer (2013), explican el incremento en los niveles de integración para el enfoque STEM, desde lo disciplinar, segregado y aislado, hasta lo transdisciplinar en aplicación de soluciones de problemas de la vida real. Ello, en un proceso de aumento de complejidad y comunicación entre educadores que desarrollan cada vez más habilidades para el trabajo conjunto.
Cada persona deja una parte de sí misma en cada aparato, artefacto o solución creada esta marca personal. Esta capacidad creativa es una característica especial en los procesos de diseño, construcción y juego. El “Tinkering” permite pensar con las manos a través de la acción y manipulación de materiales; esto vinculado con un estructurado proceso de diseño en ingeniería puede llegar a ser tan significativo que el aprendizaje se hace trascendente para todo aquel que tiene una inmersión en construcción de este tipo de proyectos, por ello es un factor crucial en enfoque STEM. (Honey & Kanter, 2013, p.__).
Toda conexión del aprendizaje en procesos disciplinares con el rigor de una asignatura formal que tenga relación con algún problema o proceso cotidiano, se vuelve real e importante para su aplicación, y por tanto, en su recuerdo a largo plazo y su profundización. Justo en este punto STEM hace real el proceso de hacer holístico el conocimiento y las prácticas que permiten crear nuevos ambientes de aprendizaje y por lo tanto crear experiencias innovadoras para los estudiantes. (Bybee, 2018, p. __).
La educación en STEM no sólamente implica el uso de dispositivos electrónicos como iPads o computadores portátiles, sino cómo estos pueden ayudar a crear otras soluciones o incluso no ser necesarios para plantear una propuesta tecnológica no electrónica, sino, mecánica, química, matemática, textil, etc. La técnica en la forma de la solución, el proceso de iteración entre las pruebas y las mejoras son aquello que permite entender un ciclo de diseño que proporciona una forma de pensar recurrente en la adaptación (Vasquez, Sneider & Commer, 2013, p.__).
En consecuencia, se plantea la siguiente pregunta de investigación: ¿Cómo se desarrolla el nivel de apropiación del enfoque STEM y sus principios en la red de Diseño y Desarrollo de Gimnasio Campestre? De igual forma, se plantean tres objetivos de investigación que se presentan a continuación: entender el contexto general del enfoque STEM en la etapa escolar; recopilar evidencias del estado actual del despliegue del enfoque STEM en el Gimnasio Campestre y contrastar las orientaciones generales del enfoque STEM con la información recolectada.
Ambiente de aprendizaje en el Gimnasio Campestre
Con respecto al ambiente de aprendizaje del Gimnasio Campestre (AAGC), resulta fundamental entender los siguientes aspectos:
- El modelo se cimenta sobre el desarrollo de cuatro competencias, específicamente: gestión de la información, pensamiento crítico, creatividad y metacognición.
- Todas las asignaturas del colegio califican las cuatro competencias por medio de una nota cualitativa en una escala de “D” (deficiente) a “E” (excelente).
Las asignaturas del colegio se encuentran divididas en tres redes de conocimiento:
- Plasticidad, estética y movimiento: materias relacionadas con la expresión y comunicación visual, audiovisual, corporal, motriz y sonora.
- Perspectivas sistémicas: materias relacionadas con lectura, escritura académica y creativa, interpretación, análisis y expresión oral.
- Diseño y Desarrollo: materias relacionadas con contextos matemáticos, experimentación científica y pensamiento computacional.
Todas las planeaciones del colegio se encuentran fundamentadas en cuatro principios didácticos, y más específicamente: evaluación, tipos de razonamientos, investigación y técnicas de estudio y métodos de aprendizaje.
METODOLOGÍA
La propuesta planteada se enmarca en la metodología mixta. Se propuso una recolección de datos de carácter cuantitativo y cualitativo para triangular los resultados y obtener hallazgos que atiendan a una realidad completa (Patton, 1990, p.___). El enfoque explicativo y evaluativo de esta investigación pretende identificar los vínculos entre distintas variables y su impacto en la implementación del currículo STEM en el colegio (Carazo, 2006, p.__). En este sentido, el ejercicio investigativo se realizó a través del método de estudio de caso, puesto que este permite la descripción, revisión y análisis del fenómeno de estudio desde múltiples perspectivas para lograr establecer un diagnóstico claro que represente al contexto local del Gimnasio Campestre.
Entrevistas semiestructuradas y encuestas
Análisis de documentos
Análisis de datos
Con el fin de entender cómo puede mejorar el Gimnasio Campestre sus prácticas en educación STEM, se obtuvieron datos por medio de entrevistas semiestructuradas y encuestas. Las entrevistas sirvieron para conocer la percepción de los directivos y líderes de red del colegio sobre la concepción del trabajo interdisciplinar en la asignatura de STEM. Por otro lado, las encuestas fueron diseñadas para los docentes de la red de Diseño y Desarrollo para investigar su conocimiento sobre el enfoque y su aplicación en el aula y de esta forma contrastar los datos obtenidos con las entrevistas y la revisión de las planeaciones.
La construcción de las preguntas de la entrevista se basa en los tres esquemas descritos por Uwe Flick (2004) sobre introducción abierta, dirigidas por la hipótesis y de confrontación, cuyos elementos de una entrevista centrada en el problema emplean como estrategia metodológica la grabación en medio digital y transcripción textual de las respuestas del entrevistado. Estas entrevistas parten del supuesto explícito de que los entrevistadores conocen de antemano el tema en conversación (Meuser y Nagel, 1991, p.__). Cada entrevista tuvo una duración de 20 minutos. Todas las entrevistas fueron transcritas full verbatim y la recopilación de datos fue continua hasta el punto de saturación (Corbin y Strauss, 2008, p.___).
Por otro lado, la investigación por encuesta (cuestionario) tiene varias fortalezas inherentes en comparación con otros métodos de investigación. Las encuestas son un vehículo para medir una amplia variedad de datos no observables, como las preferencias de las personas (Hinkin, 1998, p.___). La practicidad y los datos procesables que ofrecen las encuestas son unas de las ventajas más importantes en comparación a otros métodos (Patten, 2016, p.___). Sin embargo, en la literatura se han reconocido retos relacionados con la interpretación de datos extrapolados, la falta de personalización y los riesgos con agendas ocultas por parte de los participantes. Debido a estas limitaciones, en esta investigación se emplearon otros métodos (entrevistas y revisión de texto) para triangular y solventar estas particularidades.
Las encuestas se difundieron de manera virtual a los profesores del Gimnasio Campestre pertenecientes a la Red de Diseño y Desarrollo en los meses de diciembre a mayo. 38 de 49 profesores contestaron las encuestas con un margen de error del 8% y un nivel de confianza del 95%. El margen de error se calculó con la fórmula del margen de error:
en donde Zes la puntuación estándar, σ es la desviación estándar de la población total ynindica el tamaño de la muestra.
El análisis de documentos se utilizó como método principal para revisar las planeaciones de los profesores de la red de Diseño y Desarrollo de todos los grados del colegio durante el primer periodo del año escolar 2021-2022. El análisis de documentos es un procedimiento sistemático para evaluar documentos con el fin de proporcionar datos sobre el contexto en el que se desarrolla la investigación (Corbin & Strauss, 2008, p.___; véase también Rapley, 2007, p.___). Los sociólogos, en particular, suelen usar el análisis de documentos para verificar o complementar los hallazgos que encontraron usando otros métodos (Angrosino & Mays de Pérez, 2000, p.__).
Para asegurar que la recolección de datos se realizara de manera sistemática y estandarizada, se desarrolló una plantilla (Anexo 1) en donde se establecieron ciertas categorías de forma deductiva. Dicha plantilla se utilizó para asegurar un diagnóstico sin sesgos que diera una mirada clara al nivel de alineación entre los principios básicos del enfoque STEM y el trabajo que realizan los profesores de la clase STEM en el Gimnasio Campestre.
Desde lo cualitativo, se utilizó el análisis temático deductivo basado sistemáticamente en los datos recolectados para las entrevistas y las planeaciones. Se propusieron cinco categorías mediante las cuales realizar el análisis de resultados relacionados con aspectos del enfoque STEM en el contexto de la comunidad Gimnasio Campestre (Anexo 2). Sin embargo, la investigación tiene además un componente mixto, puesto que en las encuestas se realizó un análisis cuantitativo dado que se revisaron porcentajes, tendencias y coincidencias en las respuestas recogidas. Así mismo, en la revisión de planeaciones se hizo un análisis cuantitativo considerando que distintos criterios de evaluación fueron numéricos con el ánimo de determinar de forma más precisa la evidencia o no de componentes esenciales de principios STEM.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Conocimiento del enfoque STEM
En las encuestas, 84% de los profesores definieron STEM de manera incorrecta (Anexo 3). La definición con más votos (29%) fue “STEM es el proceso de integración interdisciplinar que incluye el uso de tecnología”. Según las entrevistas, el enfoque STEM para la mayoría de los líderes de la red se entiende como una metodología que integra principalmente tres áreas del saber a partir de las cuales se pueden resolver problemas que aspiran a generar un conocimiento significativo en los estudiantes. En cuanto a las planeaciones revisadas, 72% no evidenció un trabajo puntual en Ingeniería o Tecnología; 52% mostró una carencia evidente en propuestas didácticas que incluyeran un elemento de innovación por los estudiantes; 59% no tenían incluida una actividad hands-on y 57% de las planeaciones revisadas no muestran una integración adecuada y balanceada entre las disciplinas STEM.
Se puede inferir que los profesores relacionan en gran medida el enfoque STEM con la integración de diferentes disciplinas incluso por encima de características más representativas como lo es el desarrollo de habilidades de innovación en los estudiantes (Morrison, 2006, p.___). También se puede identificar una confusión generalizada entre los profesores con relación a los atributos del enfoque STEM, pues un alto porcentaje lo asocia con las pruebas de suficiencia (87%), el uso de dispositivos electrónicos (79%), el uso de plataformas de simulación (74%) y la redacción de un informe final que dé cuenta del proceso realizado (79%). Esto es muy diferente a lo descrito en el documento publicado por el Ministerio de Educación Nacional en alianza con el Parque Explora y la Organización de los Estados Iberoamericanos titulado STEM+: Educación expandida para la vida (2020) en el cual se explica que la pedagogía en este enfoque
está centrada en el estudiante. El aprendizaje se da a través de la resolución de problemas, por medio de la implementación de metodologías activas como el aprendizaje basado en proyectos, el aprendizaje basado en retos, la investigación escolar y el desarrollo de productos, modelos o prototipos (p. 33).
Al mismo tiempo, los líderes de la red nombran al enfoque STEM como una “metodología”, lo que no coincide con lo definido por este mismo texto (p. 19, 2020), en el cual se refieren a STEM como “un enfoque educativo que brinda oportunidades para que los estudiantes vivan experiencias de aprendizaje activo, integren diversas áreas de conocimiento, desarrollen competencias para la vida, y se conecten con las dinámicas y desafíos del contexto”. Además, en todos los criterios evaluados en las planeaciones se hace evidente la falta de conocimiento sobre algunos principios STEM y/o la aplicación de los mismos por parte de la mayoría de los profesores de la red al momento de diseñar una clase de este tipo, demostrando de esta forma un desconocimiento generalizado y soportado por los comentarios de los profesores sobre la necesidad de recibir “más capacitación al respecto”. Sin embargo, es importante mencionar que una de las limitantes identificadas en las encuestas es que no se diferenció la sección a la que pertenecían los profesores, lo que evidentemente dificulta ubicar y caracterizar los mayores vacíos o necesidades de forma particularizada.
Por lo anterior, se puede asumir que el enfoque STEM es una invitación a modificar “el paradigma educativo, pasando de un foco en la enseñanza hacia uno que se centra en el aprendizaje, esto supone el reto de modificar las prácticas de los maestros en el aula” (Ministerio de Educación Nacional [MEN], p. 14). Para lograr este objetivo, se sugiere que los maestros sean capacitados en todo lo que implica entender e implementar el enfoque STEM en cada uno de los grados del colegio, ya que además de incluir integración curricular, se requiere implementar metodologías activas y desarrollar competencias del siglo XXI. Esto también se puede evidenciar en la investigación hecha en la Kennesaw State University acerca de los impactos del desarrollo profesional STEM en el conocimiento, la autoeficacia y la práctica de los docentes (Gardner et al., 2019, p.__). En el estudio, se concluyó que los maestros de escuela media y alta mejoraron en su autoeficacia e hicieron cambios productivos en sus prácticas de aula gracias a la formación recibida en STEM a pesar de no trabajar en colegios enfocados en STEM.
Integración disciplinar
Un 35% de los profesores encuestados entienden el enfoque STEM como una “integración de diferentes saberes”. Otros 35% de los encuestados consideran fundamental que las redes trabajen bajo un mismo proyecto para lograr una mejor integración entre áreas. Por otra parte, las entrevistas evidenciaron que no hay una uniformidad en la manera como deberían integrarse las materias STEM. Para algunos de los líderes, el aporte disciplinar debe ser estructurado y equilibrado, mientas que para otros debe ser más flexible, en tanto que el componente de tecnología carece de estándares para ser medido. Por ultimo, 89% de las planeaciones revisadas incluían una actividad que integraba materias STEM. De estas, 43% de las planeaciones muestran una integración adecuada y balanceada entre estas disciplinas (Anexo 4). Mientras que la asignatura de Ciencias tuvo un 81% de participación en las actividades, Matemáticas obtuvo un 51% de integración y tecnología un 15% (Anexo 5).
Aunque tanto los líderes de red como los profesores coinciden en que el enfoque STEM requiere de un trabajo integrado entre distintas disciplinas, los resultados demuestran que no hay una integración adecuada en las clases y que no hay unanimidad sobre cómo debe alcanzarse esta interdisciplinariedad. De acuerdo con un estudio realizado en Indiana, en Estados Unidos, se evidenció que, aunque los profesores valoraban el trabajo interdisciplinar de la educación STEM, en la práctica “la colaboración interdisciplinaria resultaba en sopesar los factores externos, especialmente las pruebas estandarizadas y el apoyo administrativo” (Wang et al.,(20—) p. 14). Para los autores, encontrar el balance adecuado es un reto y debe ser resuelto con base a la identificación de factores externos y contextuales que afectan las dinámicas internas de estos procesos interdisciplinarios. En el caso del Gimnasio Campestre, tanto las encuestas a profesores como la revisión de planeaciones demostraron que el componente de ciencias lidera las actividades STEM (Anexo 5). Una posible razón puede ser que los contextos disciplinares de esta asignatura esencial en las pruebas saber aplicadas por el MEN. Sin embargo, se necesita más investigación para establecer las verdaderas causas detrás de este desbalance. Varios estudios en Estados Unidos han sugerido la creación de un currículo propio de la asignatura ampliamente flexible para favorecer la multiplicidad de enfoques, aportes y perspectivas dentro de las materias que componen la nueva asignatura STEM (Margot & Kettler, 2019; Becker & Park, 2011) como elemento fundamental de una integración efectiva. Así mismo, vale notar que otra de las limitaciones identificadas en este ejercicio investigativo radica en que las planeaciones revisadas no necesariamente reflejan el trabajo en aula. Para futuras investigaciones es crucial hacer visita de clase para verificar hasta qué punto y de qué manera lo propuesto en las planeaciones se ejecuta en clase con los estudiantes.
Aunque existen insumos para hacer integraciones adecuadas desde el propio modelo pedagógico del colegio, falta claridad sobre cómo se debería determinar el aporte de cada asignatura y cómo lograr que se concrete en productos tangibles. Conocer los aportes de cada disciplina resulta crucial para construir una propuesta didáctica que permita un despliegue real del enfoque STEM. Tal como lo señala Bybee (2013) “combinar asignaturas o diseñar cursos que trasciendan las disciplinas STEM de forma separada, requerirá justificaciones alboradas” (p. 84). Esto quiere decir que si se quiere pasar de un enfoque complementario (como el que se tiene actualmente), a un enfoque verdaderamente combinado, es necesario construir por completo la asignatura STEM para armar un currículo integrado. Futuros estudios deberían tener en cuenta la revisión de los contextos disciplinares STEM del colegio, frente a los estándares nacionales e internacionales de las asignaturas que la componen.
Ejercicios de exploración práctica hands-on
El 63% de los profesores encuestados identifican las actividades hands-on como uno de los elementos esenciales en un proyecto STEM (Anexo 6). Con respecto a planeaciones, se pudo identificar que el 41% de ellas incluía algún tipo de actividad de este tipo (Anexo 7). Finalmente, todos los líderes entrevistados expresaron la importancia de ejecutar actividades hands-on por medio de espacios como el Makerspace, en el desarrollo de la propuesta STEM del colegio (Anexo 8).
A partir de los datos resulta evidente que las actividades hands-on son parte preponderante en la concepción del enfoque STEM de los profesores; no obstante, en la realidad esa importancia conceptual no llega a verse reflejada por completo en el aula. Esto último es contradictorio con la visión general que los líderes tienen al respecto. Lo anterior resulta preocupante, puesto que tal y como se evidencia en el estudio de Nina Holstermann et al. (2010️), la poca utilización de actividades hands-on tendrá un impacto negativo en el nivel de motivación que los estudiantes presentarán hacia los temas tratados. Otros estudios han demostrado que las actividades hands-on tienen un efecto positivo en la salud mental de los estudiantes y en su acercamiento a la naturaleza (Maller & Townsend, 2006). Por consiguiente, la implementación de estos ejercicios en el aula es de vital importancia.
Ahora bien, resulta importante resaltar que tal y como menciona Musharrat (2020️), con el fin de desarrollar actividades hands-on, los profesores requieren estar suficientemente preparados y contar además con el tiempo de planeación necesario, dado que dichas actividades por lo general requieren de más preparación que aquellas con un enfoque más tradicional (Rezlescu et al., 2020). Así que, dada la importancia que los docentes presentaron sobre estas actividades y la baja aplicación en aula, se podría asumir que uno de los factores principales a tener presentes para llevar a la implementación actividades hands-on, es el tiempo dado a los profesores para la planeación de clases.
Innovación – Solución de problemas de la vida real
Los resultados de la encuesta a docentes indican que un 66% de los profesores identifica que uno de los elementos que diferencian a un proyecto STEM de otros proyectos en el Gimnasio Campestre corresponde a la formulación de preguntas que pretendan llegar a la solución de problemas y otro 66% indica que otro aspecto es la relación con contextos de la vida real. Sin embargo, 52% de las planeaciones mostraron una carencia evidente en aspectos o propuestas didácticas que incluyeran un elemento de innovación a desarrollar por los estudiantes (Anexo 9).
Para responder a la pregunta de investigación, ¿cómo se desarrolla el nivel de apropiación del enfoque STEM y sus principios en la red de Diseño y Desarrollo de Gimnasio Campestre? se puede evidenciar en que la mayoría de las actividades STEM propuestas a través de las planeaciones para los estudiantes no parten de un problema real de su contexto y que, en consecuencia, no hay un enfoque explícito en la búsqueda de soluciones creativas, innovadoras y originales a dichas problemáticas, situación que podría mejorarse para futuros años si se realizan prototipos para la solución de un problema que enfrenten los estudiantes en el colegio, tal como lo mencionó un líder de red en la entrevista aplicada.
Como mencionaba Botero en su libro Educación STEM (2018), algunas características de un solucionador de problemas están estrechamente ligadas a relacionar conceptos, evaluar la propuesta de solución planteada e involucrar procesos de creatividad; por ello, es importante desde el colegio Gimnasio Campestre hacer una revisión minuciosa al protocolo de solución de problemas, de tal manera que le permita a los profesores llevar dicho protocolo a diferentes asignaturas, especialmente aquellas relacionadas con STEM. De este modo se busca una planeación más clara y metodológica respecto a las experiencias y rutas de aprendizaje planteadas para los estudiantes, a fin de que permita fortalecer procesos de pensamiento complejo y solución innovadora de situaciones problema.
Componente de tecnología e ingeniería
18% de los profesores que respondieron las encuestas consideran necesario mejorar la integración de tecnología e ingeniería, mientras que un 3% contestó que los proyectos que se llevan a cabo en la actualidad ya están involucrando procesos de ingeniería. El 81% restante no evidencia relación alguna con dicho componente. Esto quiere decir que, para los entrevistados, no todos los productos tienen implícito un proceso de diseño en ingeniería, lo cual significa que es necesario un proceso de maduración de los productos para apuntar a hacer aún más explícitas este tipo de metodologías. De hecho, y al mirar en detalle, se evidenció que en total un 72% de las planeaciones revisadas no incluían una actividad puntual en ingeniería o tecnología. Sin embargo, al discriminar los resultados por secciones, se encontró que mientras 75% de las planeaciones de preescolar sí incluían un componente en tecnología, el porcentaje de actividades encontradas en primaria alta y bachillerato bajo fue tan solo de 17%, mientras que en bachillerato alto fue del 28% (Anexo 10).
Uno de los aspectos más destacados del auge del enfoque STEM en el ámbito educativo tiene que ver con la incorporación de procedimientos y técnicas propias de la ingeniería (Bybee, 2018), puesto que este enfoque permite llevar a los estudiantes a un nivel mucho más alto de creación, creatividad y en últimas de innovación. Sin embargo, los resultados de las encuestas indican una baja inclusión de dicho componente dentro de las actividades STEM propuestas para todos los grados, pues llegan tan sólo a 28% en todos los procesos desde Transición a grado 11° (Anexo 10). La comunidad no tiene una directriz sobre la cual se puedan guiar los procesos de diseño tecnológico y de ingeniería como parte de su cultura de aprendizaje, tanto en planeaciones académicas como en actividades de aula. El estudio también demuestra que en la sección de bachillerato no se evidencia una relación entre las actividades hands-on y el componente de ingeniería y tecnología; es decir, que a pesar de haber prácticas experimentales, estas no necesariamente involucran procesos de diseño en ingeniería. En el caso de la sección de 6° a 9° grado, a pesar de evidenciar un 61% de actividades hands-on, su incorporación del componente de tecnología e ingeniería es tan sólo del 17%.
De acuerdo con Roehrig et al. (2012), algunas estrategias que permiten fortalecer la inclusión de la ingeniería en el trabajo con Ciencias y Matemáticas pueden ser la elaboración de un proyecto que requiera desarrollar el pensamiento de diseño en ingeniería como actividad culminante de una unidad de Ciencias. Además, también se puede utilizar un desafío de diseño en ingeniería como contexto en el comienzo de una unidad. Otra alternativa, según Changtong (2020), es que las actividades de diseño en ingeniería normalmente sean eventos independientes que se puedan realizar dentro de un período entre 2 y 3 horas como actividades extracurriculares. Además, estas pueden separarse de las clases formales y de los estándares nacionales para que los maestros puedan usarlas para promover el entusiasmo hacia el aprendizaje de la ciencia y para el cultivo de habilidades blandas entre los estudiantes (Anexo 11). En este sentido, una recomendación a futuro podría estar orientada a revisar el impacto que tendría el reciente fortalecimiento del Makerspace en el diseño y ejecución de actividades de tipo tecnológico en las asignaturas STEM del Gimnasio Campestre.
“El enfoque STEM es una invitación a modificar el paradigma educativo, pasando de un foco en la enseñanza hacia uno que se centra en el aprendizaje, esto supone el reto de modificar las prácticas de los maestros en el aula.”
CONCLUSIONES
- Se evidencia un claro compromiso docente en procesos de integración disciplinar que permiten mejorar procesos de conexión conceptual para el desarrollo de pensamiento complejo en la red de Diseño y Desarrollo.
- Existe un gran interés y disposición de los profesores por conocer, aplicar y diseñar actividades y proyectos basados en el enfoque STEM.
- Tendencia generalizada a confundir una clase bajo el enfoque STEM con una clase interdisciplinar.
- Desconocimiento generalizado de todos los actores analizados sobre las características más importantes del enfoque STEM y por ende, hay una necesidad evidente de capacitación en el tema.
- Existe una percepción errada de la tecnología como un medio exclusivo para el uso de dispositivos electrónicos que median procesos de enseñanza y aprendizaje.
- En los resultados no se evidencia una relación clara entre la cantidad de prácticas experimentales registradas en las planeaciones y los componentes de innovación y creatividad que permitan fomentar procesos de diseño en ingeniería propios de la educación STEM.
- Se observa carencia de rigor en los procesos de planeación estratégica sobre pedagogías activas que sustenten el enfoque STEM (PBL, CBL, Design Thinking, etc.)
- Se observa poca evidencia en las planeaciones frente a contenidos relacionados con contextos o problemas propios del entorno de los estudiantes.
- A pesar de que la integración entre varias disciplinas es evidente, el trabajo no es transdisciplinar y por tanto dificulta el desarrollo de habilidades STEM.
PROPUESTAS DE MEJORA
- Es necesario incluir de forma explícita y gradual el proceso de diseño en ingeniería y tecnología dentro de las propuestas didácticas de actividades desde prejardín a undécimo.
- Se evidencia la necesidad de la capacitación docente y de las directivas en STEM, de tal manera que se cultive una cultura en dicho enfoque y se puedan vincular otras áreas del conocimiento.
- Es importante que se establezca una estrategia y/o protocolo de planeación que permita evidenciar la integración armónica entre áreas STEM y que garantice la inclusión de los principios de dicho enfoque.
- Movilizar espacios integrados en el Makerspace que favorezcan la interdisciplinariedad con las áreas.
- Incluir en los mapas de dominio de competencias las habilidades STEM.
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