¿STEM? ¿Lo has oído alguna vez? Science, Technology, Engineering and Mathematics, ese es el significado literal de estas siglas pero... es posible que siga sin decirte nada. Estas son las disciplinas en las que se desenvuelve la labor de científicos e ingenieros. Pero actualmente es algo más que eso.
STEM es una nueva tendencia educativa que promete arraigarse en los centros educativos en un futuro próximo. Una educación STEM se centra en la enseñanza de estas áreas, no solo para enseñar los conocimientos, sino también para su aplicación práctica en el día a día. Al ser disciplinas que aparecen en acciones diarias los estudiantes asimilan mucho mejor su conocimiento. Todas las disciplinas que lo forman se relacionan entre sí, permitiendo un enfoque mucho más global. Lo que pretende este tipo de educación es que las nuevas generaciones estén preparadas para la innovación y la investigación. No dejan atrás la teoría, pero estos conocimientos les preparan para resolver problemas reales y enfrentarse a los retos del futuro.
Las iniciativas o proyectos educativos englobados bajo esta denominación pretenden aprovechar las similitudes y puntos en común de estas cuatro materias para desarrollar un enfoque interdisciplinario del proceso de enseñanza y aprendizaje, incorporando contextos y situaciones de la vida cotidiana, y utilizando todas las herramientas tecnológicas necesarias. El siguiente vídeo presenta las principales características del modelo STEM, así como algunos de los retos que plantea su inclusión generalizada en el sistema educativo:
El término STEM es el acrónimo de los términos en inglés Science, Technology, Engineering and Mathematics (Ciencia, Tecnología, Ingeniería y Matemáticas). El término fue acuñado por la National Science Foundation (NSF) en los años 90. El término, a secas, únicamente sirve para agrupar a las 4 grandes áreas de conocimiento en las que trabajan científicos e ingenieros. Los programas de STEM suelen combinar, al menos, dos de estas áreas. Sin embargo, STEM es mucho más que la suma de estos elementos. También se trata de ayudar a los niños a desarrollar sus habilidades técnicas, creativas y de pensamiento crítico para que sean parte de un futuro innovador. Dos de estas habilidades fueron denominadas las nuevas competencias y son fundamentales para la comunicación del futuro así como lo son la lectura y la escritura:
- El pensamiento de diseño se refiere a cuando los niños usan su conocimiento para crear objetos que solucionan problemas cotidianos. Un ejemplo podría ser cuando un niño diseña una herramienta para simplificar la tarea de cortar el césped en el jardín familiar.
- El pensamiento computacional sigue el mismo razonamiento: los niños desarman problemas más grandes en piezas, y luego usan las computadoras como herramientas para solucionar esos problemas. En un nivel básico, el pensamiento computacional podría referirse a niños guiándose entre sí mientras recorren un laberinto a ciegas. En un nivel más sofisticado, utilizan comandos de la computadora para guiar a un personaje digital por un laberinto.
El concepto Educación STEM (del inglés STEM Education) se ha desarrollado como una nueva manera de enseñar conjuntamente Ciencia, Matemáticas y Tecnología (en general, no solo informática) con dos características bien diferenciadas:
- Enseñanza-aprendizaje de Ciencia, Tecnología, Ingeniería y Matemáticas de manera integrada en lugar de como áreas de conocimiento compartimentadas. Por instrucción integrada se entiende cualquier programa en el que hay una asimilación explícita de conceptos de dos o más disciplinas.
- Con un enfoque de Ingeniería en cuanto al desarrollo de conocimientos teóricos para su posterior aplicación práctica, enfocados siempre a la resolución de problemas tecnológicos.
Para enfrentar las problemáticas relacionadas con la enseñanza y aprendizaje existen numerosas investigaciones que proponen desde enseñar con problemas reales, incorporar tecnologías y articular contenidos a estudiar con otras ciencias e ingeniería, entre otros. Estas propuestas, se encuadran a su vez, en teorías que manifiestan la importancia de instaurar cambios epistemológicos, didácticos y pedagógicos, en los senos de las instituciones educativas, convirtiendo al estudiante en un actor activo del proceso de enseñanza y de aprendizaje. Entre estas tendencias ha surgido en Estados Unidos la enseñanza basada en STEM.
La enseñanza por STEM puede ser un modo de transmitir a los estudiantes la metodología con que se desarrolla la ciencia, explorando, haciendo preguntas, planteando hipótesis, conjeturando, buscando soluciones, validarlas y difundirlas.
¿Por qué es importante educar en STEM?
STEM posee un enfoque de enseñanza transdisciplinar en el cual el estudiante aprenderá los conocimientos de una forma integrada, conectando conceptos de diferentes disciplinas y lograría la comprensión de un concepto más rico y de mayor alcance, que si lo aprendiera del modo habitual dentro de los límites de cada campo disciplinar. Además le permitiría al estudiante construir conexiones entre conceptos de distintas disciplinas. Asimismo, el estudiante desarrollaría competencias para combinar prácticas de dos o más disciplinas para resolver un problema o un proyecto, obteniendo el conocimiento desde distintas miradas que puede dar lugar a las innovaciones.
En la actualidad, el impulso de iniciativas STEM se ha convertido en uno de los objetivos fundamentales de la planificación educativa no sólo de paises como Estados Unidos, Reino Unido o Finlandia, sino también del conjunto de la Unión Europea y de diversos organismos internacionales. Incluso compañías líderes en diversos sectores, pero en general muy vinculadas al ámbito tecnológico, han unido esfuerzos con las administraciones públicas para desarrollar programas o iniciativas de fomento de las vocaciones tecnológicas entre los jóvenes.
En la actualidad, el impulso de iniciativas STEM se ha convertido en uno de los objetivos fundamentales de la planificación educativa no sólo de paises como Estados Unidos, Reino Unido o Finlandia, sino también del conjunto de la Unión Europea y de diversos organismos internacionales. Incluso compañías líderes en diversos sectores, pero en general muy vinculadas al ámbito tecnológico, han unido esfuerzos con las administraciones públicas para desarrollar programas o iniciativas de fomento de las vocaciones tecnológicas entre los jóvenes.
Desde principios de la década del 2000 se empezó a reflejar en diversos estudios un descenso más que apreciable en la proporción de alumnos en el ámbito de las disciplinas STEM. En el caso español, y según datos de Eurostat (oficina estadística de la Comisión Europea, que produce datos sobre la Unión Europea y promueve la armonización de los métodos estadísticos de los estados miembros), sólo 15 de cada 1000 personas han completado estudios en estos campos. Además, las posibles consecuencias de esta tendencia se magnificaban si se complementaba con análisis de futuro y de proyección de fuerza laboral, los cuales preveían un considerable aumento de las necesidades del mercado para estos mismos perfiles, alrededor de un 8% de ahora al 2025, frente al 3% previsto para el conjunto de ocupaciones.
Otro elemento importante a considerar en este desfase entre necesidad y vocación surge cuando se toma en consideración el sexo de los estudiantes, puesto que dicha separación resulta más evidente en el caso de las mujeres. Esto ha motivado el diseño de iniciativas dirigidas exclusivamente a fomentar las vocaciones científico-tecnológicas entre las alumnas de primaria y secundaria.
En este mismo sentido merece la pena resaltar las intervenciones cada vez más generalizadas de investigadores o profesionales en los centros educativos, sea a través de conferencias, charlas, asesoramientos en proyectos de investigación, etc. También se se han multiplicado las experiencias desarrolladas alrededor de la denominada ciencia ciudadana o citizen science, donde el propio individuo contribuye a generar conocimiento científico. Todo este conjunto de actividades de divulgación ayudan a la “normalización” de la figura del investigador entre el gran público y, por consiguiente, también entre los estudiantes.
¿Cómo se vincula con STEM el uso de la tecnología en los procesos de enseñanza y aprendizaje?
En el enfoque STEM el uso de la tecnología es fundamental. No sólo como una herramienta para acceder a la información que se convertirá en conocimiento, si no para propiciar el desarrollo de la creatividad y la capacidad de innovación, provocando aprendizajes que difícilmente ocurrirían en un aula de clases habitual. El uso de la tecnología mediará para resolver tareas de diseño, de construcción, de modelación o de fabricación digital, puede tener lugar en estos espacios de co-creación.
Para un docente, que se ha formado en las disciplinas que componen STEM en forma tradicionalmente por separado unas de otras, llevar a la escuela este enfoque le requiere de un aprendizaje nuevo que no posee. Por esto su efectiva implementación en los sistemas educativos llevará tiempo. En algunos paises, a la fecha, las capacitaciones docentes en este tema son aisladas y casi inexistentes desde los espacios educativos de cada nación. Con lo cual para lograr algunos desarrollos en esta área se necesitará de la cooperación de instituciones internacionales.
La esencia de la Ingeniería es el diseño y construcción de objetos y sistemas que resuelvan un problema. La evolución educativa que supone la Educación STEM en el siglo XXI es que la Ingeniería y sus métodos se abren paso también en el currículo de la Educación Primaria y Secundaria de igual modo que la Ciencia y el método científico se han incorporado al currículo en el siglo XX.
La relación existente entre las Matemáticas, Ciencia y Tecnología es inherente a estas disciplinas. De lo que se trata es de provocar de manera intencionada procesos de investigación científica para el aprendizaje conjunto de nuevos conceptos de Matemáticas, Ciencias y Tecnología dentro de un proceso práctico de diseño y resolución de problemas, tal y como se hace en Ingeniería en el mundo real. La investigación actual de la aplicación del proceso de aprendizaje basado en Proyectos y Educación STEM demuestra que la realización de Proyectos puede aumentar el interés de los alumnos por las disciplinas en mención, ya que involucran a los estudiantes en la solución de problemas auténticos, trabajan en equipo y construyen soluciones reales y tangibles.
Gracias a este tipo de métodos educativos, vemos una progresión al alza de uso de materiales tecnológicos en el aula. Es por ello que vemos como la Robótica se ha hecho su propio camino en este tipo de educación, viendo grandes cambios en el que este tipo de dispositivos está incluido. Así mismo, vemos como el docente es menos reacio al uso de este tipo de tecnologías en el aula, por ende, en el proceso educativo diseñado para su alumnado.
En una Educación STEM, los estudiantes trabajan en equipo y aprenden a resolver problemas reales sobre los que deben tomar decisiones y reflexionar; aumentan su capacidad para resolver problemas de forma creativa así como el pensamiento crítico individual, su autoestima e impulsan sus capacidades comunicativas. La experimentación en primera persona les permite mejorar la retención de los conceptos aprendidos a largo plazo. Además, el uso de tecnologías emergentes minimizan la sensación "intimidatoria" que estos producen. A través de la explicación de hipótesis e ideas, hacen conexiones entre los objetivos de la resolución de problemas y los procesos realizados.
Mercado laboral
STEM se trata de un término que gana cada vez más relevancia en el mundo de los recursos humanos puesto que probablemente este sea el sector de profesionales más demandado en el futuro. La demanda es alta y el número de profesionales, por el momento, bajo.
En el mundo, el mercado laboral, demandará cada vez más de egresados de carreras científico tecnológicas. La necesidad de estas profesiones ha ido en aumento en los últimos años y, en muchos casos, la empleabilidad de los egresados estaría prácticamente garantizada. Pero la realidad, nos muestra algo distinto. Por lo menos en Argentina la cantidad de graduados es la mitad de lo que se necesitaría, siendo apenas el 14% del total, mientras que en países como Corea y Finlandia estos graduados representan más del doble: son el 30% del total. Pero en Europa sucede algo similar, encontrándose que cada vez menos jóvenes eligen estudiar carreras científicas.
Las razones por las cuales desciende la cantidad de inscriptos y de graduados en carreras científicas, no es claro. Sí se sabe, que el estudio de las ciencias (matemática-física y química) no es sencillo, sobre todo en la edad escolar, donde en general se estudia, como mencioné antes, sin sentido y en forma aislada de la realidad. En particular el estudio de la matemática tiene “mala fama” y muchos de los estudiantes secundarios al momento de elegir una carrera universitaria, desestiman algunas carreras por el solo hecho de tener en sus currículas contenidos matemáticos.
Los empleos STEM según algunos medios de comunicación y expertos tendrán una demanda muy alta en el mercado laboral. La empresa de recursos humanos Randstad, recogió, a finales de 2016, en su informe anual Fexibility, que la digitalización va a generar más de 1.000.000 de empleos en los próximos 5 años, en los cuales los profesionales STEM van a ocupar un gran porcentaje. La tecnología y la digitalización han cambiado el mercado laboral y los profesionales encargados de gestionar e introducir estos avances en la empresa ganarán relevancia en los siguientes años.
La importancia de este tipo de empleos también es relevante por otro motivo. Su presencia dinamiza la economía y el mercado de trabajo. Su presencia lleva asociada también la existencia de trabajos de cualificación media que les dan soporte, muy relacionados con la formación profesional.Los empleos STEM según algunos medios de comunicación y expertos tendrán una demanda muy alta en el mercado laboral. La empresa de recursos humanos Randstad, recogió, a finales de 2016, en su informe anual Fexibility, que la digitalización va a generar más de 1.000.000 de empleos en los próximos 5 años, en los cuales los profesionales STEM van a ocupar un gran porcentaje. La tecnología y la digitalización han cambiado el mercado laboral y los profesionales encargados de gestionar e introducir estos avances en la empresa ganarán relevancia en los siguientes años.
Desde un especialista en Robótica hasta un ingeniero programador o un matemático especializado en Big Data, el rango de disciplinas que atraviesa este término es más extenso de lo que puede parecer a primera vista. Ingenieros informáticos, de telecomunicaciones e ingenieros industriales, pero también físicos, matemáticos o ingenieros centrados en la empresa pueden ser perfiles de estos profesionales. Todos ellos comparten una habilidad para desarrollar sus capacidades a través de distintos lenguajes, pero con un enfoque y vocación práctica. La innovación, la orientación práctica y el pensamiento lógico son características comunes de los profesionales STEM. Además de otras como la analítica, el cálculo y la medición.
Más allá de ser un simple acrónimo de un sector profesional en alza, estas siglas también implican un enfoque en la enseñanza de las generaciones más jóvenes. En esta metodología la enseñanza se vuelve eminentemente práctica y se aleja del aprendizaje pasivo, teórico y repetitivo. La experiencia del niño o aprendizaje significativo desplaza de esta manera a la mera asimilación de conocimientos en compartimentos estanco. El “core” de este modelo educativo se centra en la capacidad de innovar, inventar y resolver los problemas de forma creativa que las profesiones del futuro van a exigir a la población en edad escolar.
Las disciplinas STEM, carreras con garantías de éxito
Las metodologías activas se encuentran en pleno auge dentro de las metodologías
empleadas dentro del proceso de enseñanza aprendizaje. Entre estas se encuentra la
metodología STEM, una metodología que pretende realizar proyectos interdisciplinares
entre las disciplinas de Ciencias, Matemáticas, Ingeniería y Tecnología. Se relacionada con otras metodologías activas como el Aprendizaje Basado
en Problemas, Aprendizaje Cooperativo, Aprendizaje Basado en Proyectos, etc. y está basada en el
aprendizaje interdisciplinar entre esas asignaturas.
El aprendizaje interdisciplinar es definido por como un aprendizaje estructurado que abarca varias disciplinas pero no realza ninguna en particular sino que se da importancia a la transferencia de los contenidos entre las materias. El aprendizaje interdisciplinar ha sido un objeto de estudio que ha sido investigado por autores como Platón o Descartes, pero si nos centramos en teorías más actuales podemos abarcar el aprendizaje interdisciplinar desde varios enfoques: Enfoque constructivista, enfoque holístico, enfoque de otras teorías modernas y Alfabetización Funcional.
Enfoque constructivista
Driscoll (2005) en su análisis del Constructivismo resalta la idea de aprendizaje interdisciplinar de Piaget ya que para este la realidad no se desarrolla en una sola disciplina sino que se hace necesario la existencia de conexiones interdisciplinares. Vigostky (1930) defendió la necesidad de que las disciplinas que se enseñaban a los alumnos debían de estar interrelacionadas para evitar que los alumnos analicen la realidad de manera unidireccional o de una manera aislada. Además, al enseñar materias que son independientes entre ellas provocaría que los alumnos tuviesen una visión alterada de la realidad. Además, Vigostky también concluyo que los alumnos por su propio desarrollo son capaces de realizar conexiones entre los conocimientos de las distintas disciplinas. Por lo cual si no les ayudamos a aprovechar esas conexiones entre las disciplinas, estaremos coartando el desarrollo cognitivo del alumno.
Teorías Constructivistas (Jean Piaget)
De acuerdo con la aproximación psicogenética el maestro es un promotor del desarrollo y de la autonomía de los estudiantes. Debe conocer a profundidad los problemas y características del aprendizaje operatorio de los estudiantes y las etapas y estadios del desarrollo cognoscitivo general. Su papel fundamental consiste en promover una atmósfera de reciprocidad, de respeto y auto confianza para el niño, dando oportunidad para el aprendizaje autoestructurante de los estudiantes, principalmente a través de la "enseñanza indirecta" y del planteamiento de problemas y conflictos cognoscitivos.
Aportes:
Limitaciones:
Aunque Piaget no le confiere un papel esencial a la educación en el proceso de construcción del conocimiento y en el desarrollo intelectual humano, su teoría ha tenido una amplia repercusión en las concepciones pedagógicas modernas. Una de estas aplicaciones, es la llamada Pedagogía Operatoria, nacida en Europa, donde la enseñanza favorecedora del desarrollo intelectual debe partir del conocimiento de los niños.
Enfoque holístico
La educación integradora es un pilar esencial en los modelos educativos holísticos formales e informales. Uno de los más importantes es el de Montessori (1914) el cual defiende que debe haber un interés inicial en los alumnos para dar sentido a las demás unidades. El resultado de los discentes de post-secundaria que fueron formados por este modelo refleja una educación realmente integradora. Otro ejemplo exitoso es el modelo holístico de Waldorf que se centra en el desarrollo de un pensamiento claro y crítico de los alumnos para poder realizar experimentos empíricos y comprender así la realidad.
Dewey (1963), critica la separación del aprendizaje en disciplinas aisladas, ya que provoca un aislamiento del contexto del conocimiento e imposibilita la asimilación de las conexiones menos obvias entre conceptos, contenidos y contextos. Defiende la existencia de varias disciplinas para profundizar en contenidos pero también la necesidad de reforzar la explicación de los vínculos y conexiones entre los contextos.
A pesar de un enfoque radical en sus planteamientos prácticos es un modelo muy próximo al Constructivismo y se basa en el aprendizaje de contextos a través de la relación de la comprensión de contenidos y la construcción de conceptos. “El aprendizaje conceptual basado en contextos es una necesidad en la educación integradora, y solo la educación integradora puede adaptarse a la evolución y a los cambios sociales reflejándolos en los planes de estudio”.
Enfoque de otras teorías modernas
Encontramos muchas teorías que defienden la implantación de la educación interdisciplinar como son: las teorías de aprendizaje por descubrimiento (Bruner, 1978), el aprendizaje humanista (Rogers, 1969), la taxonomía de Bloom (Bloom, 1974), las dimensiones del aprendizaje de Marzano (Marzano, 2007) o el aprendizaje instruccional (Gagné, Wager, Golas y Keller, 2005). Cada uno desarrolla sus propias teorías y conservando distintos enfoques pero todas ellas defienden que la educación debe mostrar la realidad permitiéndoles pensar y descubrir las conexiones que existen en la misma.
Alfabetización funcional
Uno de los objetivos principales de la educación en conseguir personas funcionalmente alfabetos, que sean capaces de aprender y adaptarse a un entorno que se modifica constantemente. La Organización de las Naciones Unidad para la Educación, la Ciencia y la Cultura (UNESCO, 1970) defiende la implantación de programas de alfabetización funcional que forme a personas en base a su entorno además de forma en lectoescritura.
Para lograr la alfabetización funcional es importante realizar la transferencia de conocimiento de orden superior entre las disciplinas y preparar a los estudiantes para pensar conectar las distintas disciplinas y obtener la alfabetización funcional.
A pesar de que es necesario que las diferentes disciplinas tengan un carácter individual para profundizar en los contenidos, es necesario también conocer el contexto de los conocimientos para que así se refuercen entre ellos. A necesidad de un aprendizaje multidisciplinar que provoque una integración curricular no debe ser tarea de los teóricos en educación exclusivamente, sino que también en los expertos de cada una de las disciplinas que pretenden incorporar elementos pedagógicos en otros campos y con ello conseguir unos métodos educativos basado en la integración y la transversalidad del estudio.
Campos de operacionalización de la interdisciplinariedad
Según las finalidades que se pretenden conseguir, el ángulo de enfoque y la elección de objetos tratados, podemos distinguir 4 campos de operacionalización de la interdisciplinaridad: Interdisciplinariedad científica, Interdisciplinariedad escolar, Interdisciplinariedad profesional e Interdisciplinariedad práctica.
En función de las características de los problemas y precauciones los cuatro campos mencionados pueden abordarse desde: problemas organizacionales, la investigación y la educación. Lenoir (2013) añade un cuarto enfoque que es la práctica.
La interdisciplinariedad práctica. El objetivo es que el alumno sea capaz de resolver un problema cotidiano a través de los conocimientos (prácticos, técnicos o procedimentales) que ya ha obtenido a través de la experiencia. Gracias a esto modelo, la interdisciplinariedad se muestra como algo natural, asociado a la prosa de Monsieur Jourdain “haciendo bricolaje o eligiendo productos de higiene, por ejemplo, articulamos elementos de las ciencias naturales, las cuestiones de economía o de ecología, y elecciones éticas”
La interdisciplinariedad científica y escolar. La aplicación de ambos tipos de interdisciplinariedad es distinta debido a que ambas tienen distintos puntos de vistas en lo referente a finalidad objetos y modalidades de implementación. Además la interdisciplinariedad en la educación requiere varias modificaciones con respecto a la científica.
La interdisciplinariedad profesional. Este tipo de interdisciplinariedad abarca la integración de procedimientos y saber (científico y práctico) al desarrollo de unas competencias concretas para una profesión. La diferencia reside en que lo importante no es encontrar vínculos entre las disciplinas científicas sino en superar las formaciones disciplinarias e interdisciplinarias. Por lo tanto, los saberes que se requieren en esta formación se consideran como saberes adisciplinarios, los cuales abarcan los saberes teóricos y los actos profesionales que interactúan de manera dinámica, en vez de manera lineal o jerárquica.
El concepto STEM surge en la década de los noventa por la National Science Fundation(NSF), pero no fue hasta el año 2010 donde no adquirieron importancia en las políticas de los Estados Unidos. Durante los primeros años, se daban importancia a enseñar Ciencias y Matemáticas, y se prestaba poca atención a la Tecnología y mucho menos a la Ingeniería, incluso se llegaban a seguir dando de manera separada.
STEM se define como una disciplina que propone proyectos interdisciplinares (Ciencias, Tecnología, Ingeniería y Matemáticas) aprovechando los elementos comunes entre las asignaturas. Se incluyen también los contextos y situaciones que pueden encontrar los alumnos en su día a día y los materiales necesarios. También podemos encontrar el acrónimo CTIM (Ciencias, Tecnología, Ingeniería y Matemáticas). Cada disciplina cuenta con numerosas propuestas para enseñar dentro del aula de una manera didáctica y lúdica:
1. Ciencia (Science): Es la categoría más amplia ya que abarca diferentes disciplinas (Ciencias Naturales, Ciencias Sociales, Física, etc.). En la actualidad, las herramientas que suelen emplearse kits para enseñar los contenidos de manera separada: kits de arqueología, microscopios, experimentos de agua, electricidad, etc. Aunque también se pueden encontrar juguetes científicos STEM, son una alternativa para los juguetes que normales.
2. Tecnología (Technology): se pueden encontrar juegos para construir robots programables, como los Dash y Dots, LEGO Mindstorms, Makeblock, etc.; también se pueden encontrar ordenadores y tablets educativos de Vtech o Fisher Price. Cámaras de fotos, circuitos electrónicos, etc.
3. Ingeniería (Engineering): podemos encontrar herramientas como los LEGO o los sistemas basados en imanes como Geomag, Nanoblocks, plastilina, carpintería, primeras herramientas... Un buen ejemplo de ingeniería y creatividad es 3Doodler, un bolígrafo que sirve de impresora 3D.
4. Matemáticas (Mathematics): Los juguetes CTIM abordan problemas de lógica y retos mentales de esta manera obligan a anticiparse y a utilizar el pensamiento lateral. Encontramos ejemplo como el cubo de Rubik, juegos de cartas como el popular UNO, entre otros. Una de las compañías especializadas es ThinFun, con populares juegos de mesa basados en resolver puzles con laberintos, o en cosas más cotidianas, como los atascos de tráfico. Son muy conocidos Rush Hour o Gravity Maze.
Espinosa (2018) propone 4 fases del desarrollo del proyecto educativo enfocado en la enseñanza de las STEM:
Despertar: desde la educación infantil hasta segundo de Primaria las habilidades STEM afloran en los estudiantes. Para desarrollarlas se pueden emplear herramientas como LEGO que ayuda a acercar la tecnología más en profundidad a través de la diversión.
Desarrollo: en la etapa de Primaria (desde segundo a quinto-sexto) ya los alumnos se encuentra en una etapa de desarrollo de las habilidades STEM. Para beneficiar este desarrollo se debe buscar el desarrollo del pensamiento computacional. Algunos ejemplos son los LEGO o los Robots de Imaginarium.
Profundización: durante la secundaria, las habilidades STEM alcanza un enfoque más profesional, ya que se emplean lenguajes de programación más laborados.
Elección de Carrera: los dos últimos años es la etapa donde el alumno se perfila más allá de las asignaturas STEM. Con la incorporación de la ingeniería desde edades más tempranas, los alumnos pueden resolver de una manera eficaz los problemas de la vida real.
Bases metodológicas
La sociedad actual se encuentra en un continuo proceso de cambios, resultado del paso de un mundo industrial a un mundo de información y conocimiento impulsado por el desarrollo de las nuevas Tecnologías de la Información y la Comunicación. Otra característica de la sociedad actual es la continua formación, los ciudadanos se encuentran en un continuo proceso de aprendizaje para lograr adaptarse a los continuos cambios.
Esta sociedad del conocimiento provoca que la educación tenga nuevos retos en el proceso de enseñanza aprendizaje. El saber es más extenso y acelerado lo que lleva a un crecimiento de la “obsolescencia del conocimiento”. El conocimiento es más relativo y el objetivo es ser capaz de manejar esa concepción “perspectivista” del conocimiento. Las consecuencias de esta sociedad para la educación son:
- La estructura educativa basada en las existencias de diferentes disciplinas es criticada por una educación que se basa en los problemas cotidianos.
- Se prefiere un modelo que abarca la comprensión del mundo actual y preparase para el futuro, basando en una educación reflexiva y creativa.
- Las metodologías que prefieren un aprendizaje significativo cuestionan a las que dividen la teoría y la práctica.
Por lo tanto se prefiere un modelo educativo que integra el aprendizaje autónomo y la competencia de aprender a aprender. Ambas características buscan que el alumno sea el protagonista de su propio aprendizaje y cuyo fin sea conseguir comprender la realidad a través de actividades multidisciplinares. El docente en este caso pasa a ser un guía que ayuda al alumno de una manera indirecta aportando un feedback continuo.
Metodologías activas
Una metodología educativa se puede definir como una organización sistemática de oportunidades y condiciones que se ofrecen a los estudiantes de forma que sea altamente probable que aprendan. Es un procedimiento que abarca el docente, los alumnos, la materia que se imparte y el contexto sociocultural. No existe una única metodología que esa perfecta para cualquier caso, es necesario tener en cuenta: para alcanzar los objetivos de bajo nivel cognitivo cualquier método aplicado con interés obtiene unos resultados similares, en el caso de unos objetivos de alto nivel cognitivo es necesario un aprendizaje autónomo o pensamiento crítico.
Las metodologías activas tienen un carácter más formativo que informativo, generando aprendizajes significativos que se adaptan mejor a cualquier contexto. También hay que tener en cuenta que factores como espacio, tiempo, la forma de aportar información y la relación entre docente y profesor, entre otros, son factores que afectan al proceso de enseñanza aprendizaje. Por lo cual en la planificación de la metodología se debe tener en consideración cualquier variable que puedan influir o no.
Aprendizaje basado en proyectos
El aprendizaje basado en proyectos (ABP) se define como un conjunto de tareas que los alumnos deben de realizar de una manera autónoma y conseguir un producto final. En este tipo de metodologías se potencia la interacción con la realidad más allá de la clase. Las características generales del aprendizaje basado en proyectos son:
• Se incluye dentro de las metodologías activas o centradas en el alumno
• Está basaba en los modelos educativos constructivistas, debido a que los
alumnos construyen sus propios conocimientos a través de sus experiencias.
• Las competencias que se desarrollan en este tipo de metodologías provocan una motivación extra en los alumnos, puesto que son los protagonistas de la actividad. Añadir que estos proyectos prepara al alumno para resolver problemas cotidianos.
• Gracias a la conexión con la realidad, el alumno activa las habilidades mentales de orden superior y retienen más información sin tener que memorizar conceptos
El aprendizaje por proyectos fomenta el aprendizaje cooperativo por lo cual los alumnos pueden intercambiar ideas y negociar las soluciones. Tradicionalmente, un proyecto de enseñanza-aprendizaje donde se presenta la información y se muestra la forma de resolver la situación y el alumno solo tiene que seguir los pasos dados por el docente. En el caso del aprendizaje por proyectos, se presenta el problema inicialmente y las necesidades de aprendizaje. Finalmente se busca información necesaria para resolver el problema propuesto. El proyecto se puede dividir en 4 fases:
1. Intención: curiosidad y deseo de resolver el problema.
2. Preparación: búsqueda de la información necesaria
3. Ejecución: aplicar la información encontrada
4. Evaluación: valorar el producto final en función del objetivo propuesto.
En los inicios del aprendizaje basado en proyectos destacan las teorías de Dewey. Esta teoría defendía la idea del “aprender haciendo” y el rol del docente como guía en las actividades.
Larmer, Mergendoller y Boss (2015) realizan una revisión teórica del aprendizaje por proyectos y establecen 7 partes necesarias para cualquier diseño de aprendizaje por proyectos:
1. Pregunta desafiante: es el elemento que desencadena el proceso educativo. Debe ser abierto y motivador para que el alumno quiera realizar el proyecto sin tener la sensación de obligación.
2. Investigación profunda: el proyecto no debe de proponer una pregunta sencilla de responder. Debe tener varias preguntas que dé lugar a que el alumno se plantee otras nuevas.
3. Autenticidad: tiene que tener relación con la realidad, conectado con el contexto real, tener la ayuda de expertos externos o producir algún efecto en situaciones reales.
4. Decisiones del alumnado: el alumno debe tener libertad de decisión. El profesor debe controlar ciertas situaciones abiertas para que el alumno sienta que debe tomar sus propias decisiones.
5. Reflexión: El exigir la reflexión provoca que los estudiantes analicen lo que está aprendiendo. Con esto el aprendizaje se comprende y se asimila de una manera más efectiva.
6. Crítica y revisión: debe facilitarse la evaluación de instrumentos (rubrica,
modelo, dinámica, etc.) para que se fomente la crítica constructiva y la revisión
de ideas.
7. Producto final público: al mostrar el producto final públicamente produce una
mayor motivación en el alumno. El aprendizaje se concentra en un objeto del que se puede hablar y socializar lo aprendido.
Sin embargo no todas las tareas ayudan a la asimilación de conceptos, exámenes de verdadero o falso o ejercicios de aritmética, no son tareas que construyan la comprensión del concepto. Para que haya esa construcción, los alumnos deben dedicar tiempo para buscar nuevos ejemplos realizar aplicaciones, etc. siempre de una manera reflexiva y recibiendo un feedback constante. Estas teorías establecen un esquema que contiene cuatro elementos:
1. Tópicos generativos: los tópicos deben ser centrales, asequibles y familiares para los alumnos y así conseguir una mejor relación con los demás temas que están incluidos o no en la disciplina.
2. Metas de comprensión: “se deben identificar metas que concreten el método
3. Desempeños de comprensión: las tareas deben centrarse en la comprensión del contenido. Los desempeños deben ser variados para trabajar el mismo tópico durante un plazo de tiempo mayor.
4. Valoración continua: los alumnos deben de tener una retroalimentación para lograr un aprendizaje continuo.
Del Pozo (2009) realiza una adaptación al marco para la enseñanza para la comprensión, añadiendo “hilos conductores” a los 4 elementos anteriores e introduce las Inteligencias Múltiples de Gardner (1983) a modo de competencias que se desarrollan durante la comprensión de los conceptos.
El diseño se inicia con la definición de los “hilos” conductores que son los objetivos que pueden llegar a ser los que se planteen para un curso completo. Se presentan en forma de pregunta abierta que se relacionan con creencias y valores de la disciplina. Del Pozo (2009) recomienda definir entre 3 y 6 “hilos conductores”. Estos hilos conductores “cristalizan en un “tópico generativo” que repite el nombre del primer elemento del aprendizaje para la comprensión”.
Después de esto, se establecen “metas de comprensión" a través de unos objetivos concretos que definen lo que los alumnos deben de aprender. Las “actividades de comprensión” se dividen en “actividades preliminares”, “actividades de investigación guiada” que son la parte más extensa y “actividades de síntesis”. Cada actividad se relación con una o varias “metas de comprensión”, una o varias inteligencias múltiples” y con uno o varios métodos de valoración continua.
Aprendizaje basado en problemas
En el día a día de una persona, se presentan numerosos problemas que cada uno debe saber resolver. Cada aprendizaje que logramos al resolver un problema nos ayuda a conducirnos al éxito. El aprendizaje basado en problemas provoca que el alumno se encuentre un problema sin ningún tipo de estructuración y donde él es el protagonista, ya que, él identifica y aprende de un problema mediante la investigación y logra alcanzar una solución viable.
El aprendizaje basado en problema tiene sus inicios en la facultad de medicina de la universidad de McMaster (Canadá) en 1969) y se introdujo para mejorar las habilidades de diagnóstico y síntomas particulares de los pacientes mediante la formulación de hipótesis, recopilación de información y la evaluación de sus hipótesis.
El aprendizaje basado en problemas se define como una experiencia pedagógica que se organiza para la investigación y resolución de problemas. Se considera como un organizador de currículo y también como una estrategia de enseñanza. Las tres características principales son:
Los problemas provocan en los alumnos una estimulación del aprendizaje autónomo y genera ocasiones para la adquisición de conocimiento y desarrollo de habilidades. Se suelen emplear los grupos cooperativos a los que se les plantea el problema y cada uno se organiza para hallar una solución. Barrows (2010) distingue seis variantes metodológicas dentro del aprendizaje basado en problemas que son las más efectivas para conseguir un logro educativo más alto según la estructuración del conocimiento, razonamiento autodirección y motivación:
Toda sesión de aprendizaje cooperativo formal debe contener cinco elementos:
Se propone un plan de intervención del docente dentro de un aprendizaje cooperativo formal que se divide en cuatro fases:
Un elemento que se desataca es la organización de los grupos, y establece un cuaderno de equipo donde se registran los componentes, roles de cada miembro, objetivos, etc.
La evaluación dentro del aprendizaje cooperativo es un aspecto muy importante. Las actividades tienen un esquema organizado denominado estructura o técnica cooperativa donde aparecen los cinco elementos básicos y organiza el funcionamiento del equipo.
Método científico
El método científico es definido como el “proceso destinado a explicar fenómenos, establecer relaciones entre los hechos y enunciar leyes que expliquen los fenómenos físicos del mundo y permitan obtener, con estos conocimientos, aplicaciones útiles al hombre”.
El método científico contiene seis elementos: observación, preguntas, hipótesis, experimentación, análisis y conclusiones y comunicación de los resultados, Sin embargo, Medina (2017) basándose en el libro de Alejandra León “El método científico” propone un método científico más extendido dedicado a la Educación:
1. Planteamiento de las preguntas a través de la observación: la observación nos permite descubrir discrepancias en la realidad a través de varios métodos, no solo exclusivamente a través del campo visual.
El futuro se escribe en digital y las STEM ya lo están haciendo. En una sociedad global como la actual educarse en STEM es una de las mejores formas de hacerse un hueco en el mercado laboral. Al haber aún pocos profesionales en el sector la demanda es muy alta.
Además dada la transformación digital que estamos atravesando cada vez serán más necesarios este tipo de profesionales. ¿Quién gestionará sino este tipo de avances en un futuro? Además los futuros profesionales STEM están llamados a liderar la innovación. Esta innovación es la que dinamiza de forma continua nuestra economía y la que está abriendo nuevos mercados de trabajo. ¿Pero sabes quiénes son los profesionales STEM?
Quizás pienses, por lo que has leído, que solo se trata de ingenieros o físicos con grandes hallazgos a sus espaldas, pero lo cierto es que las profesiones que se encuentran bajo estas siglas son muchas más.
Expertos en Robótica, especialistas en Big Data, ingenieros de telecomunicaciones, informáticos... Todas y cada una de estas disciplinas se unen gracias a las características que tienen en común, la vocación práctica y el pensamiento lógico.
Elegir una carrera STEM puede ser la mejor decisión que tomes para tu futuro. Los países asiáticos son los que lideran actualmente la formación de profesionales en estas disciplinas. Mientras tanto en otros paises, en parte debido al elevado costo de estas matrículas, es mucho menor. Sin embargo las perspectivas de crecimiento de empleo en el sector pueden hacer que estos números se inclinen a una mayor matriculación.
La gran cantidad de empleos que prometen crear las disciplinas STEM contrasta con el elevado número de empleos que va a destruir. El avance frenético de las tecnologías nos sitúa en este singular momento. Se necesitará algún tiempo hasta alcanzar el equilibrio entre estas dos tendencias, así que optar por reciclarse para un futuro puede ser la mejor opción.
FUNDAMENTACION PEDAGOGICA
El aprendizaje interdisciplinar es definido por como un aprendizaje estructurado que abarca varias disciplinas pero no realza ninguna en particular sino que se da importancia a la transferencia de los contenidos entre las materias. El aprendizaje interdisciplinar ha sido un objeto de estudio que ha sido investigado por autores como Platón o Descartes, pero si nos centramos en teorías más actuales podemos abarcar el aprendizaje interdisciplinar desde varios enfoques: Enfoque constructivista, enfoque holístico, enfoque de otras teorías modernas y Alfabetización Funcional.
Enfoque constructivista
Driscoll (2005) en su análisis del Constructivismo resalta la idea de aprendizaje interdisciplinar de Piaget ya que para este la realidad no se desarrolla en una sola disciplina sino que se hace necesario la existencia de conexiones interdisciplinares. Vigostky (1930) defendió la necesidad de que las disciplinas que se enseñaban a los alumnos debían de estar interrelacionadas para evitar que los alumnos analicen la realidad de manera unidireccional o de una manera aislada. Además, al enseñar materias que son independientes entre ellas provocaría que los alumnos tuviesen una visión alterada de la realidad. Además, Vigostky también concluyo que los alumnos por su propio desarrollo son capaces de realizar conexiones entre los conocimientos de las distintas disciplinas. Por lo cual si no les ayudamos a aprovechar esas conexiones entre las disciplinas, estaremos coartando el desarrollo cognitivo del alumno.
Teorías Constructivistas (Jean Piaget)
De acuerdo con la aproximación psicogenética el maestro es un promotor del desarrollo y de la autonomía de los estudiantes. Debe conocer a profundidad los problemas y características del aprendizaje operatorio de los estudiantes y las etapas y estadios del desarrollo cognoscitivo general. Su papel fundamental consiste en promover una atmósfera de reciprocidad, de respeto y auto confianza para el niño, dando oportunidad para el aprendizaje autoestructurante de los estudiantes, principalmente a través de la "enseñanza indirecta" y del planteamiento de problemas y conflictos cognoscitivos.
El maestro debe reducir su nivel de autoridad en la medida de lo posible, para que el estudiante no se sienta supeditado a lo que él dice, cuando intente aprender o conocer algún contenido escolar y no se fomente en él la dependencia y la heteronomía moral e intelectual.
En este sentido, el profesor debe respetar los errores (los cuales siempre tienen algo de la respuesta correcta) y estrategias de conocimiento propias de los niños y no exigir la emisión simple de la "respuesta correcta". Debe evitar el uso de la recompensa y el castigo (sanciones expiatorias) y promover que los niños construyan sus propios valores morales y sólo en aquellas ocasiones cuando sea necesario hacer uso más bien, de lo que Piaget llamó sanciones por reciprocidad, siempre en un contexto de respeto mutuo.
Respecto a la formación docente es importante también ser congruente con la posición constructivista, esto es, permitiendo que el maestro llegue a asumir estos nuevos roles y a considerar los cambios en sus prácticas educativas (en la enseñanza, la interacción con los estudiantes, etc.) por convicción autoconstruida (no por simple información sobre las ventajas de esta nueva forma de enseñar, aunque en el fondo no crean en ellas...) luego de la realización de experiencias concretas e incluso dando oportunidad a que su práctica docente y los planes de estudio se vean enriquecidos por su propia creatividad y vigencias particulares.
Bajo la denominación de Constructivismo se agrupan diversas tendencias, escuelas psicológicas, modelos pedagógicos, corrientes y prácticas educativas. De forma general es una idea, un principio explicativo del proceso de formación y desarrollo del conocimiento humano, y de su aprendizaje. Este principio plantea que el conocimiento humano es un proceso dinámico, producto de la interacción entre el sujeto y su medio, a través del cual la información externa es interpretada por la mente que va construyendo progresivamente modelos explicativos cada vez más complejos y potentes que le permiten adaptarse al medio.
El Constructivismo como categoría incorporada con más o menos aceptación a las ciencias psicológicas y pedagógicas está condicionada socio históricamente. Su contenido se ha modificado, se ha enriquecido y ha reflejado los matices filosóficos, económicos, sociológicos, políticos y científicos de las ideas predominantes en un momento dado. A su vez, la forma de comprender el Constructivismo ha tenido implicaciones importantes en el terreno de la práctica educativa y en la propia teoría pedagógica.
El paradigma de Constructivismo comienza a gestarse en la década del 20 del siglo XX en los trabajos del psicólogo y epistemólogo suizo Jean Piaget.
Ideas centrales de la teoría de Piaget:
Ideas centrales de la teoría de Piaget:
- El conocimiento humano es una forma específica, muy activa de adaptación biológica de un organismo vivo complejo a un medio ambiente complejo.
- Esta adaptación es interactiva, es decir, el conocimiento humano surge en la relación del sujeto con su medio.
- Para comprender esta relación de un sistema vivo, con su ambiente la noción fundamental es la de equilibrio: en un medio altamente cambiante para que un organismo permanezca estable y no desaparezca debe producir modificaciones tanto en su conducta (adaptación), como de su estructura interna (organización).
- El organismo cognitivo que Piaget postula, selecciona e interpreta activamente la información procedente del medio para construir su propio conocimiento en vez de copiar pasivamente la información tal y como se presenta ante sus sentidos. Todo conocimiento es, por tanto, una construcción activa de estructuras y operaciones mentales internas por parte del sujeto.
- Los mecanismos de este proceso de adaptación - construcción del conocimiento son dos aspectos simultáneos, opuestos y complementarios, la asimilación y la acomodación. La asimilación se refiere al proceso de adaptar los estímulos externos a las propias estructuras mentales internas, ya Mientras que la acomodación hace referencia al proceso de adaptar esas estructuras mentales a la estructura de esos estímulos.
- La vía para esta construcción del conocimiento va a partir de las acciones externas con objetos que ejecuta el niño, por un proceso de internalización, a transformarse paulatinamente en estructuras intelectuales internas, ideales. Esta internalización es el proceso de desarrollo intelectual del sujeto que tiene tres grandes períodos: la inteligencia sensorio - motriz, el de preparación y realización de operaciones concretas y finalmente el del pensamiento lógico formal.
- El desarrollo intelectual es la premisa y origen de toda la personalidad, o lo que es lo mismo, a partir del desarrollo del pensamiento se produce el desarrollo moral, afectivo del niño.
- La importancia que confiere al carácter activo del sujeto en la obtención de su conocimiento y en su desarrollo creativo.
- El papel de los conocimientos previos del sujeto en toda nueva adquisición de los mismos y en la configuración de sus competencias creativas.
- El proceso de interiorización como vía para el desarrollo de la creatividad.
- El reconocimiento del papel de lo biológico en el desarrollo psicológico.
- El método de estudio del pensamiento y las tareas experimentales que uiiliza para estudiarlo.
- El espontaneísmo del desarrollo psíquico, intelectual, en la construcción del conocimiento, es decir, el desarrollo tiene su propio auto movimiento, es interno, individual, en la relación directa con los objetos y el medio social como fondo solamente.
- La subvaloración del rol de lo social en el desarrollo psíquico.
- El intelectualismo en la compresión de lo psicológico en el ser humano.
Aunque Piaget no le confiere un papel esencial a la educación en el proceso de construcción del conocimiento y en el desarrollo intelectual humano, su teoría ha tenido una amplia repercusión en las concepciones pedagógicas modernas. Una de estas aplicaciones, es la llamada Pedagogía Operatoria, nacida en Europa, donde la enseñanza favorecedora del desarrollo intelectual debe partir del conocimiento de los niños.
El aprendizaje se concibe como la construcción de estructuras mentales por parte del sujeto. La enseñanza debe ayudar a esto y, además, debe propiciar el desarrollo de la lógica infantil, estimular el descubrimiento personal del conocimiento, evitar la transmisión estereotipada, proponer situaciones desafiantes, contradicciones que estimulen al estudiante a buscar soluciones.
En estas aplicaciones el maestro tiene la función de orientador, facilitador del aprendizaje, pues a partir del conocimiento de las características intelectuales del niño en cada período debe crear las condiciones óptimas para que se produzcan las interacciones constructivas entre el estudiante y el objeto de conocimiento, para que comprenda que puede obtener dicho conocimiento por sí mismo, observando, experimentando, combinando sus razonamientos.Enfoque holístico
La educación integradora es un pilar esencial en los modelos educativos holísticos formales e informales. Uno de los más importantes es el de Montessori (1914) el cual defiende que debe haber un interés inicial en los alumnos para dar sentido a las demás unidades. El resultado de los discentes de post-secundaria que fueron formados por este modelo refleja una educación realmente integradora. Otro ejemplo exitoso es el modelo holístico de Waldorf que se centra en el desarrollo de un pensamiento claro y crítico de los alumnos para poder realizar experimentos empíricos y comprender así la realidad.
Dewey (1963), critica la separación del aprendizaje en disciplinas aisladas, ya que provoca un aislamiento del contexto del conocimiento e imposibilita la asimilación de las conexiones menos obvias entre conceptos, contenidos y contextos. Defiende la existencia de varias disciplinas para profundizar en contenidos pero también la necesidad de reforzar la explicación de los vínculos y conexiones entre los contextos.
A pesar de un enfoque radical en sus planteamientos prácticos es un modelo muy próximo al Constructivismo y se basa en el aprendizaje de contextos a través de la relación de la comprensión de contenidos y la construcción de conceptos. “El aprendizaje conceptual basado en contextos es una necesidad en la educación integradora, y solo la educación integradora puede adaptarse a la evolución y a los cambios sociales reflejándolos en los planes de estudio”.
Enfoque de otras teorías modernas
Encontramos muchas teorías que defienden la implantación de la educación interdisciplinar como son: las teorías de aprendizaje por descubrimiento (Bruner, 1978), el aprendizaje humanista (Rogers, 1969), la taxonomía de Bloom (Bloom, 1974), las dimensiones del aprendizaje de Marzano (Marzano, 2007) o el aprendizaje instruccional (Gagné, Wager, Golas y Keller, 2005). Cada uno desarrolla sus propias teorías y conservando distintos enfoques pero todas ellas defienden que la educación debe mostrar la realidad permitiéndoles pensar y descubrir las conexiones que existen en la misma.
Alfabetización funcional
Uno de los objetivos principales de la educación en conseguir personas funcionalmente alfabetos, que sean capaces de aprender y adaptarse a un entorno que se modifica constantemente. La Organización de las Naciones Unidad para la Educación, la Ciencia y la Cultura (UNESCO, 1970) defiende la implantación de programas de alfabetización funcional que forme a personas en base a su entorno además de forma en lectoescritura.
Para lograr la alfabetización funcional es importante realizar la transferencia de conocimiento de orden superior entre las disciplinas y preparar a los estudiantes para pensar conectar las distintas disciplinas y obtener la alfabetización funcional.
A pesar de que es necesario que las diferentes disciplinas tengan un carácter individual para profundizar en los contenidos, es necesario también conocer el contexto de los conocimientos para que así se refuercen entre ellos. A necesidad de un aprendizaje multidisciplinar que provoque una integración curricular no debe ser tarea de los teóricos en educación exclusivamente, sino que también en los expertos de cada una de las disciplinas que pretenden incorporar elementos pedagógicos en otros campos y con ello conseguir unos métodos educativos basado en la integración y la transversalidad del estudio.
Campos de operacionalización de la interdisciplinariedad
Según las finalidades que se pretenden conseguir, el ángulo de enfoque y la elección de objetos tratados, podemos distinguir 4 campos de operacionalización de la interdisciplinaridad: Interdisciplinariedad científica, Interdisciplinariedad escolar, Interdisciplinariedad profesional e Interdisciplinariedad práctica.
En función de las características de los problemas y precauciones los cuatro campos mencionados pueden abordarse desde: problemas organizacionales, la investigación y la educación. Lenoir (2013) añade un cuarto enfoque que es la práctica.
La interdisciplinariedad práctica. El objetivo es que el alumno sea capaz de resolver un problema cotidiano a través de los conocimientos (prácticos, técnicos o procedimentales) que ya ha obtenido a través de la experiencia. Gracias a esto modelo, la interdisciplinariedad se muestra como algo natural, asociado a la prosa de Monsieur Jourdain “haciendo bricolaje o eligiendo productos de higiene, por ejemplo, articulamos elementos de las ciencias naturales, las cuestiones de economía o de ecología, y elecciones éticas”
La interdisciplinariedad científica y escolar. La aplicación de ambos tipos de interdisciplinariedad es distinta debido a que ambas tienen distintos puntos de vistas en lo referente a finalidad objetos y modalidades de implementación. Además la interdisciplinariedad en la educación requiere varias modificaciones con respecto a la científica.
La interdisciplinariedad profesional. Este tipo de interdisciplinariedad abarca la integración de procedimientos y saber (científico y práctico) al desarrollo de unas competencias concretas para una profesión. La diferencia reside en que lo importante no es encontrar vínculos entre las disciplinas científicas sino en superar las formaciones disciplinarias e interdisciplinarias. Por lo tanto, los saberes que se requieren en esta formación se consideran como saberes adisciplinarios, los cuales abarcan los saberes teóricos y los actos profesionales que interactúan de manera dinámica, en vez de manera lineal o jerárquica.
El concepto STEM surge en la década de los noventa por la National Science Fundation(NSF), pero no fue hasta el año 2010 donde no adquirieron importancia en las políticas de los Estados Unidos. Durante los primeros años, se daban importancia a enseñar Ciencias y Matemáticas, y se prestaba poca atención a la Tecnología y mucho menos a la Ingeniería, incluso se llegaban a seguir dando de manera separada.
STEM se define como una disciplina que propone proyectos interdisciplinares (Ciencias, Tecnología, Ingeniería y Matemáticas) aprovechando los elementos comunes entre las asignaturas. Se incluyen también los contextos y situaciones que pueden encontrar los alumnos en su día a día y los materiales necesarios. También podemos encontrar el acrónimo CTIM (Ciencias, Tecnología, Ingeniería y Matemáticas). Cada disciplina cuenta con numerosas propuestas para enseñar dentro del aula de una manera didáctica y lúdica:
1. Ciencia (Science): Es la categoría más amplia ya que abarca diferentes disciplinas (Ciencias Naturales, Ciencias Sociales, Física, etc.). En la actualidad, las herramientas que suelen emplearse kits para enseñar los contenidos de manera separada: kits de arqueología, microscopios, experimentos de agua, electricidad, etc. Aunque también se pueden encontrar juguetes científicos STEM, son una alternativa para los juguetes que normales.
2. Tecnología (Technology): se pueden encontrar juegos para construir robots programables, como los Dash y Dots, LEGO Mindstorms, Makeblock, etc.; también se pueden encontrar ordenadores y tablets educativos de Vtech o Fisher Price. Cámaras de fotos, circuitos electrónicos, etc.
3. Ingeniería (Engineering): podemos encontrar herramientas como los LEGO o los sistemas basados en imanes como Geomag, Nanoblocks, plastilina, carpintería, primeras herramientas... Un buen ejemplo de ingeniería y creatividad es 3Doodler, un bolígrafo que sirve de impresora 3D.
4. Matemáticas (Mathematics): Los juguetes CTIM abordan problemas de lógica y retos mentales de esta manera obligan a anticiparse y a utilizar el pensamiento lateral. Encontramos ejemplo como el cubo de Rubik, juegos de cartas como el popular UNO, entre otros. Una de las compañías especializadas es ThinFun, con populares juegos de mesa basados en resolver puzles con laberintos, o en cosas más cotidianas, como los atascos de tráfico. Son muy conocidos Rush Hour o Gravity Maze.
Espinosa (2018) propone 4 fases del desarrollo del proyecto educativo enfocado en la enseñanza de las STEM:
Despertar: desde la educación infantil hasta segundo de Primaria las habilidades STEM afloran en los estudiantes. Para desarrollarlas se pueden emplear herramientas como LEGO que ayuda a acercar la tecnología más en profundidad a través de la diversión.
Desarrollo: en la etapa de Primaria (desde segundo a quinto-sexto) ya los alumnos se encuentra en una etapa de desarrollo de las habilidades STEM. Para beneficiar este desarrollo se debe buscar el desarrollo del pensamiento computacional. Algunos ejemplos son los LEGO o los Robots de Imaginarium.
Profundización: durante la secundaria, las habilidades STEM alcanza un enfoque más profesional, ya que se emplean lenguajes de programación más laborados.
Elección de Carrera: los dos últimos años es la etapa donde el alumno se perfila más allá de las asignaturas STEM. Con la incorporación de la ingeniería desde edades más tempranas, los alumnos pueden resolver de una manera eficaz los problemas de la vida real.
Bases metodológicas
La sociedad actual se encuentra en un continuo proceso de cambios, resultado del paso de un mundo industrial a un mundo de información y conocimiento impulsado por el desarrollo de las nuevas Tecnologías de la Información y la Comunicación. Otra característica de la sociedad actual es la continua formación, los ciudadanos se encuentran en un continuo proceso de aprendizaje para lograr adaptarse a los continuos cambios.
Esta sociedad del conocimiento provoca que la educación tenga nuevos retos en el proceso de enseñanza aprendizaje. El saber es más extenso y acelerado lo que lleva a un crecimiento de la “obsolescencia del conocimiento”. El conocimiento es más relativo y el objetivo es ser capaz de manejar esa concepción “perspectivista” del conocimiento. Las consecuencias de esta sociedad para la educación son:
- La estructura educativa basada en las existencias de diferentes disciplinas es criticada por una educación que se basa en los problemas cotidianos.
- Se prefiere un modelo que abarca la comprensión del mundo actual y preparase para el futuro, basando en una educación reflexiva y creativa.
- Las metodologías que prefieren un aprendizaje significativo cuestionan a las que dividen la teoría y la práctica.
Por lo tanto se prefiere un modelo educativo que integra el aprendizaje autónomo y la competencia de aprender a aprender. Ambas características buscan que el alumno sea el protagonista de su propio aprendizaje y cuyo fin sea conseguir comprender la realidad a través de actividades multidisciplinares. El docente en este caso pasa a ser un guía que ayuda al alumno de una manera indirecta aportando un feedback continuo.
Metodologías activas
Una metodología educativa se puede definir como una organización sistemática de oportunidades y condiciones que se ofrecen a los estudiantes de forma que sea altamente probable que aprendan. Es un procedimiento que abarca el docente, los alumnos, la materia que se imparte y el contexto sociocultural. No existe una única metodología que esa perfecta para cualquier caso, es necesario tener en cuenta: para alcanzar los objetivos de bajo nivel cognitivo cualquier método aplicado con interés obtiene unos resultados similares, en el caso de unos objetivos de alto nivel cognitivo es necesario un aprendizaje autónomo o pensamiento crítico.
Las metodologías activas tienen un carácter más formativo que informativo, generando aprendizajes significativos que se adaptan mejor a cualquier contexto. También hay que tener en cuenta que factores como espacio, tiempo, la forma de aportar información y la relación entre docente y profesor, entre otros, son factores que afectan al proceso de enseñanza aprendizaje. Por lo cual en la planificación de la metodología se debe tener en consideración cualquier variable que puedan influir o no.
Aprendizaje basado en proyectos
El aprendizaje basado en proyectos (ABP) se define como un conjunto de tareas que los alumnos deben de realizar de una manera autónoma y conseguir un producto final. En este tipo de metodologías se potencia la interacción con la realidad más allá de la clase. Las características generales del aprendizaje basado en proyectos son:
• Se incluye dentro de las metodologías activas o centradas en el alumno
• Está basaba en los modelos educativos constructivistas, debido a que los
alumnos construyen sus propios conocimientos a través de sus experiencias.
• Las competencias que se desarrollan en este tipo de metodologías provocan una motivación extra en los alumnos, puesto que son los protagonistas de la actividad. Añadir que estos proyectos prepara al alumno para resolver problemas cotidianos.
• Gracias a la conexión con la realidad, el alumno activa las habilidades mentales de orden superior y retienen más información sin tener que memorizar conceptos
El aprendizaje por proyectos fomenta el aprendizaje cooperativo por lo cual los alumnos pueden intercambiar ideas y negociar las soluciones. Tradicionalmente, un proyecto de enseñanza-aprendizaje donde se presenta la información y se muestra la forma de resolver la situación y el alumno solo tiene que seguir los pasos dados por el docente. En el caso del aprendizaje por proyectos, se presenta el problema inicialmente y las necesidades de aprendizaje. Finalmente se busca información necesaria para resolver el problema propuesto. El proyecto se puede dividir en 4 fases:
1. Intención: curiosidad y deseo de resolver el problema.
2. Preparación: búsqueda de la información necesaria
3. Ejecución: aplicar la información encontrada
4. Evaluación: valorar el producto final en función del objetivo propuesto.
En los inicios del aprendizaje basado en proyectos destacan las teorías de Dewey. Esta teoría defendía la idea del “aprender haciendo” y el rol del docente como guía en las actividades.
Larmer, Mergendoller y Boss (2015) realizan una revisión teórica del aprendizaje por proyectos y establecen 7 partes necesarias para cualquier diseño de aprendizaje por proyectos:
1. Pregunta desafiante: es el elemento que desencadena el proceso educativo. Debe ser abierto y motivador para que el alumno quiera realizar el proyecto sin tener la sensación de obligación.
2. Investigación profunda: el proyecto no debe de proponer una pregunta sencilla de responder. Debe tener varias preguntas que dé lugar a que el alumno se plantee otras nuevas.
3. Autenticidad: tiene que tener relación con la realidad, conectado con el contexto real, tener la ayuda de expertos externos o producir algún efecto en situaciones reales.
4. Decisiones del alumnado: el alumno debe tener libertad de decisión. El profesor debe controlar ciertas situaciones abiertas para que el alumno sienta que debe tomar sus propias decisiones.
5. Reflexión: El exigir la reflexión provoca que los estudiantes analicen lo que está aprendiendo. Con esto el aprendizaje se comprende y se asimila de una manera más efectiva.
6. Crítica y revisión: debe facilitarse la evaluación de instrumentos (rubrica,
modelo, dinámica, etc.) para que se fomente la crítica constructiva y la revisión
de ideas.
7. Producto final público: al mostrar el producto final públicamente produce una
mayor motivación en el alumno. El aprendizaje se concentra en un objeto del que se puede hablar y socializar lo aprendido.
Enseñanza para la comprensión
Diversos estudios han demostrado que durante el proceso de enseñanza aprendizaje de los alumnos, no siempre consiguen comprender los conceptos como se debería. Ante esta problemática, los docentes utilizan varias estrategias; explicar más de una vez, emplear diferentes ejemplos, hacen aclaraciones, etc.. La comprensión es la capacidad de resolver diferentes situaciones que requieren un conocimiento concreto, por lo cual poder explicar, ejemplificar, representar de una manera novedosa son acciones denominadas “desempeños de comprensión”.
Sin embargo no todas las tareas ayudan a la asimilación de conceptos, exámenes de verdadero o falso o ejercicios de aritmética, no son tareas que construyan la comprensión del concepto. Para que haya esa construcción, los alumnos deben dedicar tiempo para buscar nuevos ejemplos realizar aplicaciones, etc. siempre de una manera reflexiva y recibiendo un feedback constante. Estas teorías establecen un esquema que contiene cuatro elementos:
1. Tópicos generativos: los tópicos deben ser centrales, asequibles y familiares para los alumnos y así conseguir una mejor relación con los demás temas que están incluidos o no en la disciplina.
2. Metas de comprensión: “se deben identificar metas que concreten el método
generativo y fingen hacia donde debe dirigirse el aprendizaje”. No existe una única solución, solamente debe centrarse en el proceso de enseñanza aprendizaje.
3. Desempeños de comprensión: las tareas deben centrarse en la comprensión del contenido. Los desempeños deben ser variados para trabajar el mismo tópico durante un plazo de tiempo mayor.
4. Valoración continua: los alumnos deben de tener una retroalimentación para lograr un aprendizaje continuo.
Del Pozo (2009) realiza una adaptación al marco para la enseñanza para la comprensión, añadiendo “hilos conductores” a los 4 elementos anteriores e introduce las Inteligencias Múltiples de Gardner (1983) a modo de competencias que se desarrollan durante la comprensión de los conceptos.
El diseño se inicia con la definición de los “hilos” conductores que son los objetivos que pueden llegar a ser los que se planteen para un curso completo. Se presentan en forma de pregunta abierta que se relacionan con creencias y valores de la disciplina. Del Pozo (2009) recomienda definir entre 3 y 6 “hilos conductores”. Estos hilos conductores “cristalizan en un “tópico generativo” que repite el nombre del primer elemento del aprendizaje para la comprensión”.
Después de esto, se establecen “metas de comprensión" a través de unos objetivos concretos que definen lo que los alumnos deben de aprender. Las “actividades de comprensión” se dividen en “actividades preliminares”, “actividades de investigación guiada” que son la parte más extensa y “actividades de síntesis”. Cada actividad se relación con una o varias “metas de comprensión”, una o varias inteligencias múltiples” y con uno o varios métodos de valoración continua.
Aprendizaje basado en problemas
En el día a día de una persona, se presentan numerosos problemas que cada uno debe saber resolver. Cada aprendizaje que logramos al resolver un problema nos ayuda a conducirnos al éxito. El aprendizaje basado en problemas provoca que el alumno se encuentre un problema sin ningún tipo de estructuración y donde él es el protagonista, ya que, él identifica y aprende de un problema mediante la investigación y logra alcanzar una solución viable.
El aprendizaje basado en problema tiene sus inicios en la facultad de medicina de la universidad de McMaster (Canadá) en 1969) y se introdujo para mejorar las habilidades de diagnóstico y síntomas particulares de los pacientes mediante la formulación de hipótesis, recopilación de información y la evaluación de sus hipótesis.
El aprendizaje basado en problemas se define como una experiencia pedagógica que se organiza para la investigación y resolución de problemas. Se considera como un organizador de currículo y también como una estrategia de enseñanza. Las tres características principales son:
- Los alumnos se responsabilizan antes un problema.
- El currículo se organiza con problemas que generan aprendizajes significativos.
- Los alumnos piensan y guían su propia investigación para que alcancen una comprensión profunda.
- Los alumnos piensan y guían su propia investigación para que alcancen una comprensión profunda.
Los problemas provocan en los alumnos una estimulación del aprendizaje autónomo y genera ocasiones para la adquisición de conocimiento y desarrollo de habilidades. Se suelen emplear los grupos cooperativos a los que se les plantea el problema y cada uno se organiza para hallar una solución. Barrows (2010) distingue seis variantes metodológicas dentro del aprendizaje basado en problemas que son las más efectivas para conseguir un logro educativo más alto según la estructuración del conocimiento, razonamiento autodirección y motivación:
1. Emplear problemas sencillos para elementos concretos dentro del desarrollo de una clase.
2. Presentar un problema al inicio de la clase que contiene la información necesaria para hallar la solución y emplear ese problema para algunos aspectos de la clase.
3. Analizar un problema antes de la clase y los elementos para su resolución. Los alumnos los discutirán primero en pequeños grupos y después en común con el resto de los compañeros.
4. Presentar un problema a los alumnos y la información la aportara el profesor a medida que lo vea oportuno. Los alumnos trabajan en pequeños grupos.
5. Proporcionar a los alumnos un problema con un nivel de complejidad tal que
necesite información extra a la que ya poseen.
6. Igual que el anterior pero con una reevaluación de la solución que aportan al problema para reflexionar sobre el conocimiento y las habilidades que han
adquirido.
En cuanto a los problemas, se distingue entre problemas estructurados y no estructurados. Los problemas estructurados son aquellos que necesitan un unos conceptos, reglas o principios a una situación determinada y contienen un estado inicial concreto y final que necesita unas operaciones lógicas necesarias. Los problemas no estructurados se asemejan a los problemas de la práctica profesional y no están relacionados a lo que se estudia en clase. Se caracterizan por tener algunos elementos desconocidos para los alumnos, tienen varias soluciones y requieren que los alumnos juzguen y opinen sobre el problema.
Aprendizaje cooperativo
Johnson, Johnson y Holubec (1998) establecen una diferencia entre el aprendizaje cooperativo formal e informal: el aprendizaje formal se centra en la formación de los alumnos a través de un aprendizaje en grupo durante varias semanas y así lograr unos contenidos individuales y grupales. En cuanto al aprendizaje informal se desarrolla durante una temporalización más corta que en el formal, además de que no es necesario la implantación de tareas individuales.
Toda sesión de aprendizaje cooperativo formal debe contener cinco elementos:
1. Interdependencia positiva: el compromiso de los alumnos no debe ser solo para conseguir un objetivo individual sino grupal.
2. Interacción cara a cara: se aprenden valores de compañerismo, intercambio de material, etc.
3. Responsabilidad individual: todos los alumnos deben asumir la responsabilidad de conseguir los objetivos propuestos por la actividad.
4. Habilidades interpersonales y de pequeño grupo: actitudes como liderazgo, comunicación, respeto, etc.
5. Reflexión individual y grupal: en la evaluación final individual se analizará el nivel de responsabilidad e implicación de cada miembro del grupo. A nivel grupal se observara si se han alcanzado los objetivos, los puntos positivos y negativos, etc.
Se propone un plan de intervención del docente dentro de un aprendizaje cooperativo formal que se divide en cuatro fases:
1. Toma de decisiones previas: organizar las sesiones que forman el proyecto, como son miembros de cada grupo, los roles que se necesitan, lo materiales necesarios, etc.
2. Explicación de las tareas y establecimiento de la estructura cooperativa: los alumnos deben entender claramente las “reglas del juego” para asegurar que comprenden en que consistes las diferentes actividades y los objetivos que tienen que conseguir.
3. Vigilancia del aprendizaje de los alumnos y prestar ayuda: el docente debe ser capaz de intervenir solamente cuando el alumno realmente lo necesita.
4. Evaluación del aprendizaje de los estudiantes fomento de la reflexión grupal: en el apartado de la evaluación se deben analizar la cantidad y calidad de los objetivos conseguidos.
Un elemento que se desataca es la organización de los grupos, y establece un cuaderno de equipo donde se registran los componentes, roles de cada miembro, objetivos, etc.
La evaluación dentro del aprendizaje cooperativo es un aspecto muy importante. Las actividades tienen un esquema organizado denominado estructura o técnica cooperativa donde aparecen los cinco elementos básicos y organiza el funcionamiento del equipo.
Método científico
El método científico es definido como el “proceso destinado a explicar fenómenos, establecer relaciones entre los hechos y enunciar leyes que expliquen los fenómenos físicos del mundo y permitan obtener, con estos conocimientos, aplicaciones útiles al hombre”.
El método científico contiene seis elementos: observación, preguntas, hipótesis, experimentación, análisis y conclusiones y comunicación de los resultados, Sin embargo, Medina (2017) basándose en el libro de Alejandra León “El método científico” propone un método científico más extendido dedicado a la Educación:
1. Planteamiento de las preguntas a través de la observación: la observación nos permite descubrir discrepancias en la realidad a través de varios métodos, no solo exclusivamente a través del campo visual.
2. Formulación de preguntas: los problemas que se descubran o se generen a lo largo de una investigación pueden comprenderse a través de preguntas que
solucionar.
3. Planificación de la investigación: la planificación consiste en definir un método de trabajo que comprenda las líneas de investigación que se van a desarrollar.
4. Utilización de instrumentos para obtener datos precisos y comparables: durante la investigación se recogen numerosos datos que deben ser analizados. Estos datos pueden tener un carácter cualitativo o cuantitativo. Para obtener estos datos es necesario desarrollar las habilidades necesarias para el uso correcto de los instrumentos que nos permiten hallar estos datos.
5. Búsquedas de fuentes fiables de información: los datos obtenidos suelen obtener valor cuando se les organiza y se descubren las relaciones que tienen entre ellos y con el objeto de investigación.
6. Reflexión colectiva de los descubrimientos hechos (formulación de hipótesis): en la sociedad actual es muy importante la capacidad del trabajo cooperativo. En el caso del campo educativo, se puede relacionar con la inteligencia interpersonal de Gardner, que desarrolla la capacidad de comprensión a los demás y actuar acorde a unas normas sociales prestablecidas. En el caso del método científico, para plantear una hipótesis es necesario conocer diferentes puntos de vista y obtener así, una idea más completa.
7. Experimentación. Comprobación de la hipótesis. una vez conseguido formular la hipótesis, es necesario contrastarla con la experiencia. Para ello se debe experimentar varias veces empleando diversas varias variables que se estimen oportunas. Los resultados no tienen por qué ser positivos siempre, puede darse el caso de que la hipótesis sea errónea y se deba formular una nueva.
8. Formulación de teorías y extrapolación de los resultados: una vez obtenidos resultados positivos en la comprobación de la hipótesis, esta se considera una teoría, es decir, una explicación al fenómeno que estamos estudiando.
9. Comunicación de los resultados: para el desarrollo científico es de vital importancia que todos los conocimientos que se descubran sean comunicados a la comunidad científica.
Fuentes:
Educación STEM
STEM, STEAM... ¿pero eso qué es?
El concepto STEM, ¿Qué significa?
¿Qué es todo esto de STEM?
Las disciplinas STEM, carreras con garantías de éxito
http://noticias.universia.es/practicas-empleo/noticia/2018/02/09/1157949/disciplinas-stem-carreras-garatias-exito.html
Ortiz Ocaña, Alexander (2013). Modelos Pedagógicos y Teorías del Aprendizaje.
https://www.researchgate.net/publication/315835198_Modelos_Pedagogicos_y_Teorias_del_Aprendizaje
Ortiz Ocaña, Alexander (2013). Modelos Pedagógicos y Teorías del Aprendizaje.
https://www.researchgate.net/publication/315835198_Modelos_Pedagogicos_y_Teorias_del_Aprendizaje
