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.codmelgarejo@campestre.edu.co; nbuitrago@campestre.edu.co   

Recibido: 8 de junio de 2022 

Aceptado: 30 de septiembre de 2022 

Resumen

Palabras clave

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.

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.__).

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.

Métodos

  • 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. 

«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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