Educación Steam. Integración Transdisciplinaria Curricular en la Enseñanza de las Matemáticas, Ciencias, Tecnología y Arte en la Educación Media

Doctoral Thesis / Dissertation , 2021 , 147 Pages , Grade: aprobado

Didactics - Mathematics

En este estudio se analizan las bondades de la educación STEAM, la cual ha tomado gran relevancia en el ámbito educativo mundial en los últimos años, debido a la manera integradora de diferentes áreas del saber las cuales, por lo general, se imparten como silos sin ningún tipo de conexión. Por ende, se busca en este estudio generar fundamentos teóricos derivados de la experiencia docente sobre la enseñanza en el nivel de la educación media mediante la integración de contenidos de distintas asignaturas apoyados en la educación STEAM. Parte de la investigación se desarrolló en el marco de la pandemia debido al COVID-19, generando un cambio de paradigma en el devenir investigativo. Esta investigación se realizó por medio del paradigma interpretativo mediante un enfoque cualitativo y el método fenomenológico. Se aplicó una entrevista estructurada a la muestra intencional, la cual está conformada por seis informantes clave, los cuales son docentes del nivel de educación media relacionados con las asignaturas que componen a la educación STEAM y pertenecientes a la Institución Educativa Sagrado Corazón de Jesús del municipio de Aguachica – Colombia. El análisis de los datos se realizó según la teoría fundamentada, apoyado por medio del software Atlas.ti versión 9, recurso necesario para realizar la validez y confiabilidad por medio de la triangulación de las entrevistas a los informantes clave, las teorías de los autores consultados, las observaciones y apreciaciones del investigador, elementales necesarios para el desarrollo de la aproximación teórica. Del proceso de categorización resultaron tres categorías centrales de manera deductiva y ocho subcategorías emergentes de forma inductiva. Como resultado se tiene una aproximación teórica pertinente en educación a la par de los avances tecnológicos y versátiles de la realidad actual.

ÍNDICE GENERAL

LISTA DE CUADROS

LISTA DE GRÁFICOS

RESUMEN

INTRODUCCIÓN

CAPITULO I

ELPROBLEMA
Planteamiento del Problema

Propósitos
Propósito General
Propósitos Específicos

Justificación

CAPÍTULO II

MARCO TEÓRICO
Antecedentes
Fundamentaron Epistemológica y Ontológica
Fundamentaron Sociológica
Teoría Constructivista
Fundamentaron Teórica
Educación STEM y STEAM
Por Medio de las TIC, Instaurar las TAC, para la Consecución de las TEP
Metodologías Activas de Aprendizaje
Transdisciplinariedad Curricular
Transposición Didáctica
Fundamentaron Filosófica
Pragmatismo
Fundamentación Axiológica
Fundamentaron Legal
Marco Legal de la Educación STEAM en Colombia

CAPÍTULO III

MARCO METODOLÓGICO
Enfoque de la Investigación
Método de la Investigación
Nivel de la Investigación
Escenario
Informantes Clave
Técnica e Instrumentos de Recolección de Datos
Confiabilidad, Confirmabilidad y Credibilidad
Análisis de los Resultados: Triangulación de la Información

CAPITULO IV

ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE LA INFORMACIÓN
Categoría Gestión de Implementation Educación STEAM y Transdisciplinariedad
Curricular
Subcategoría Dificultades de Implementation
Subcategoría Fortalezas
Memorando de la Categoría Central
Categoría Gestión de Estrategias en la Enseñanza
Subcategoría Integración Curricular: Ventajas y Desventajas
Subcategoría Motivación al Aprender y Aprendizaje Activo
Memorando de la Categoría Central
Categoría Gestión de Apropiación e Integración
Subcategoría Balance General
Subcategoría Oportunidades de Mejora
Memorando de la Categoría Central

CAPITULO V
APROXIMACIÓN TEÓRICA SOBRE EDUCACIÓN STEAM: INTEGRACIÓN
TRANSDISCIPLINARIA CURRICULAR EN LA ENSEÑANZA EN LA EDUCACIÓN MEDIA
Gestión de Implementación Educación STEAM y Transdisciplinariedad Curricular
Gestión de Estrategias en la Enseñanza
Gestión de Apropiación e Integración

CAPÍTULO VI

REFLEXIONES FINALESYRECOMENDACIONES

REFERENCIAS

ANEXOS

AGRADECIMINETOS

Al más grande, Dios, que con su infinita sabiduría y bendiciones me ha dado la fortaleza para no desfallecer y la resiliencia para seguir avante en este proceso lleno de conocimiento, tristesas, frustraciones y por supuesto, muchas alegrías y satisfacciones.

Gracias infinitas a mi amada Madre y mi querido Padre, que siempre ha sido un soporte vital para mi crecimiento como persona y profesional.

A mi hermosa compañera de vida, Marcela, que con su apoyo y amor constante durante estos años de lucha, me ha ayudado a culminar este arduo trabajo.

A mis queridos hermanos, Jennifer y Rafael, y a los demás miembros de mi famila, en su comprensión y apoyo en el transcurso de este doctorado.

A mi querida directora de tesis, la Dra. Jenny Moreno, que desde los inicios del doctorado fuimos amigos y que por cosas de la vida, terminó siendo mi tutora; gracias por todo su apoyo, consejos, recomendaciones y aportes que nutrieron inmensamente esta investigación.

A los miembros deljurado, mi estimada Dra. Karina Morales, el Dr. Andrés Sánchez, el Dr. José Alexander Contreras y la excelsa Dra. Moraima Esteves que con sus consejos y oportunas obsevaciones enriquesieron mi investigación doctoral.

A la Universidad Pedagógica Experimental Libertador, y al Instituto Pedagógico Rural Universitario Gervasio Rubio, que me ofrecieron la gran oportunidad de subir un peldaño más en mi preparación académica.

A la comunidad educativa de la IE Sagrado Corazón de Jesús del municipio de Aguachica y en especial a los informantes clave por brindarme los insumos necesarios para lograr esta investigación.

LISTA DE CUADROS

Cuadro 1. Categorías iniciales

Cuadro 2. Informantes clave, asignación y codificación

Cuadro 3. Codificación de la información

LISTA DE GRÁFICOS

Gráfico 1. Adaptación del modelo holopráxico de Hurtado (2010)

Gráfico 2. Pirámide STEAM de Yakman

Gráfico 3. Red semántica categoría gestión de implementación educación STEAM y transdisciplinariedad curricular

Gráfico 4. Red semántica categoría gestión de estrategias en la enseñanza - parte 1

Gráfico 5. Red semántica categoría gestión de estrategias en la enseñanza - parte 2

Gráfico 6. Red semántica categoría gestión de apropiación e integración

Gráfico 7. Dificultades y fortalezas para la implementación de la educación STEAM

Gráfico 8. Metodologías activas de aprendizaje que propician a la educación STEAM

Gráfico 9. Competencias y habilidades que se desarrollan en los estudiantes por medio de la educación STEAM

RESUMEN

En este estudio se analizan las bondades de la educación STEAM, la cual ha tomado gran relevancia en el ámbito educativo mundial en los últimos años, debido a la manera integradora de diferentes áreas del saber las cuales, por lo general, se imparten como silos sin ningún tipo de conexión. Por ende, se busca en este estudio generar fundamentos teóricos derivados de la experiencia docente sobre la enseñanza en el nivel de la educación media mediante la integración de contenidos de distintas asignaturas apoyados en la educación STEAM. Parte de la investigación se desarrolló en el marco de la pandemia debido al COVID-19, generando un cambio de paradigma en el devenir investigativo. Esta investigación se realizó por medio del paradigma interpretativo mediante un enfoque cualitativo y el método fenomenológico. Se aplicó una entrevista estructurada a la muestra intencional, la cual está conformada por seis informantes clave, los cuales son docentes del nivel de educación media relacionados con las asignaturas que componen a la educación STEAM y pertenecientes a la Institución Educativa Sagrado Corazón de Jesús del municipio de Aguachica - Colombia. El análisis de los datos se realizó según la teoría fundamentada, apoyado por medio del software Atlas.ti versión 9, recurso necesario para realizar la validez y confiabilidad por medio de la triangulación de las entrevistas a los informantes clave, las teorías de los autores consultados, las observaciones y apreciaciones del investigador, elementales necesarios para el desarrollo de la aproximación teórica. Del proceso de categorization resultaron tres categorías centrales de manera deductiva y ocho subcategorías emergentes de forma inductiva. Como resultado se tiene una aproximación teórica pertinente en educación a la par de los avances tecnológicos y versátiles de la realidad actual.

Descriptores:Educación STEAM, metodologías activas de aprendizaje, transdisciplinariedad curricular.

INTRODUCCIÓN

El uso de metodologías activas en la educación ha estado en constante crecimiento y desarrollo. En los últimos años y con los avances tecnológicos adoptados en el ámbito educativo se ha visto muy frecuentemente que la simbiosis entre tecnología y educación ha resultado ser una combinación muy beneficiosa para desarrollar mejoras en los procesos de enseñanza y aprendizaje. Actualmente, en la Institución Educativa Sagrado Corazón de Jesús del municipio de Aguachica - Colombia, en asignaturas como matemáticas, ciencias y tecnología se imparte clases sin tomar muy en cuenta el contexto socioeconómico y avances tecnológicos, como tampoco se intenta la integración y transversalidad de contenidos y temáticas para lograr brindar un significado mayor, global y actualizado de los conocimientos impartidos, sin olvidar la situación agravante por la pandemia a la cual ha sido sometida la población mundial debido al COVID-19.

La pandemia del coronavirus ha incidido para mal en la vida de las personas, nos ha asilado a unos de otros, y ha profundizado las problemáticas sociales y por supuesto, educativas en el mundo. Dificultades que son más severas en los sectores más vulnerables y marginados de la sociedad. Según datos de la UNESCO (2021) «cerca de un tercio de la población escolar mundial, no tiene acceso al aprendizaje a distancia, sobre todo debido a la ausencia de políticas de aprendizaje en línea o a la falta de los dispositivos necesarios para conectarse». Provocando la deserción escolar o pérdidas en el aprendizaje debido, entre otras cosas, al no contar con los recursos necesarios para seguir estudiando, así como la imposibilidad de estar en los colegios de forma presencial, disminuyendo así la motivación de los estudiantes por la educación.

Por medio de esta investigación se propone develar los beneficios de la implementation de la educación STEAM en la enseñanza en la educación media por medio de la transdisciplinariedad como método integrador de las disciplinas que componen el acrónimo: S (ciencias), T (Tecnología), E (Ingeniería), A (Arte) y M (Matemáticas), y con esto, generar fundamentos teóricos que sirvan para generar un cambio en el paradigma educativo local, regional y nacional, respecto a las metodologías de enseñanza mayormente utilizadas como las clases magistrales o el llamado magistrocentrismo. Para esto se analiza desde la perspectiva de los docentes las bondades, beneficios y aportes que la educación STEAM puede llegar a favorecer en el pensamiento crítico de los estudiantes, como también, dejar de lado la parcelación o fragmentación del conocimiento puesto que estamos rodeados de problemas cada vez más globales, pluridisciplinarios, multidimensionales y planetarios, ya que esta parcelación impide un aprendizaje complejo (Morín, 2002).

La relevancia de esta investigación se basa en el derecho fundamental de toda persona en la alfabetización en tecnología, ciencias y matemáticas; competencias necesarias para afrontar todo tipo de situaciones o problemas que se presentan en el diario vivir o el en ámbito laboral, mediante la apropiación de los conocimientos y habilidades científicos y tecnológicos, con un pensamiento y reflexión crítica respecto a la ciencia y la tecnología. Esto mediante el uso de las tecnologías de la información y las comunicaciones (TIC) trascender a un sentido de apropiación mayor mediante las tecnologías para el aprendizaje y el conocimiento (TAC), concretar, en la comunidad educativa de la institución educativa Sagrado Corazón de Jesús, del municipio de Aguachica, el uso de las tecnologías para el empoderamiento y la participación (TAP); así como también, su injerencia en la sociedad y todos sus efectos (MEN, 2013). Por ende, la comprensión en ciencia, matemáticas y tecnología aumenta el potencial de las personas, permitiendo realizar cosas que no de otra manera no podrían llegar a realizar (IEETA, 2007).

Esta investigación se realiza bajo la noción del paradigma interpretativo mediante un enfoque cualitativo que corresponde a lo que se desea desarrollar y obtener, en el que se realiza siguiendo los lincamientos de las normas UPEL. La cual está dividida en seis capítulos: el primer capítulo se refiere a la descripción del problema de investigación, la formulación de la pregunta de investigación, la definición de los objetivos y lajustificación de la investigación. En el segundo capítulo se encuentran los antecedentes, las bases teóricas que fundamentan la investigación, la fundamentaron epistemológica y ontológica, la fundamentaron filosófica, la fundamentaron sociológica y las bases legales. En el tercer capítulo se detalla la metodología a utilizar, el enfoque epistemológico de la investigación, el modelo metodológico, mediante el método fenomenológico y las bases para el análisis, soportada por la teoría fundamentada para el proceso de triangulación de los datos obtenidos de las observaciones, los informantes clave y la teoría consultada. En el capítulo cuatro se recopilan y analizan los resultados encontrados durante el trascurso de la investigación, con la ayuda del software Atlas.ti versión 9; con el fin de extraer las categorías emergentes, como material indispensable para la construcción de la aproximación teórica. En el quinto capítulo se generan los fundamentos teóricos derivados del proceso investigativo y en el sexto capítulo se relacionan las reflexiones finales y recomendaciones. Por último, se encuentra el listado de referencias que sirvieron como pilar y sustento de esta investigación, como también, diferentes anexos que complementan el trabajo realizado.

CAPITULO I

EL PROBLEMA

Planteamiento del Problema

Definitivamente el inicio de la segunda década del siglo XXI quedará marcada en la historia y en la memoria colectiva debido a la pandemia ocasionada por el COVID-19, el cual nos obligó a aislarnos socialmente unos de otros, pero que también desnudó todos los problemas derivados de la desigualdad social presentados en el mundo y en diversos contextos socioeconómicos y culturales. Tal como lo indica De Sousa (2020), «la pandemia solo agrava una situación de crisis a la que ha sido sometida la población mundial.» (p. 20). Esta «cruel pedagogía del virus» nos enseña la importancia de avanzar en ciencias, matemáticas y tecnología, necesario, incluso, en la búsqueda de mejores vacunas o soluciones definitivas a situaciones como la actualmente vivida.

Este fenómeno disruptivo de la vida cotidiana que se presentaba en el planeta, generó cambios drásticos que deben asumirse desde nuevas perspectivas, generando nuevos paradigmas en las formas de pensar y vivir en sociedad. Un ejemplo de ello es la flexibilidad académica, que obligó a las instituciones educativas ajustar los procesos educativos y administrativos para continuar prestando el servicio educativo a la comunidad de manera remota y virtual (en la medida de lo posible). Esta flexibilidad, en muchos casos, no es otra cosa que una reducción significativa del desarrollo curricular, por medio de la elaboración de guías de aprendizaje que los estudiantes resuelven, en muchos casos con poco acompañamiento de los docentes, transfiriendo la mayoría de la responsabilidad a los padres de familia y a los mismos estudiantes. Pese a que ninguna institución educativa estaba preparada para esta eventualidad, nos invita a reflexionar acerca de la forma de abordar la educación en estos tiempos de pandemia, propender por currículos pertinentes a la realidad, evitando saturar a los estudiantes con contenidos desprovistos de contextos y de vida.

Adicional a esto, existe un fenómeno particular y complejo: hay mucha más información de la que se puede aprender, aunque de igual manera, también existen mejores formas de aprender. Y es que por medio de un dispositivo conectado a internet se puede acceder rápidamente a información técnica y científica de manera nunca antes vista. Sartori en el prefacio delHomo Vidensindica, con respecto al uso de los recursos multimedia y el uso del internet, su temor a que sean asumidos como simple forma de matar el tiempo sin poder sacar el máximo provecho a estas valiosas herramientas. Es allí, donde las instituciones educativas enfrentan un gran reto, dotar, capacitar y desarrollar competencias tecnológicas a los docentes para manejar y administrar toda la información y así complementar sus currículos educativos tomando en cuenta el potencial de cada estudiante, (quienes, por haber nacido en la era digital, pereciera reúnen esas competencias de manera innata) con sus debilidades y fortalezas para formar el ciudadano que la sociedad requiere.

En la actualidad, existe una creciente demanda de profesionales relacionados en ciencia, tecnología, ingeniería, matemáticas y arte, como aporte a la creatividad y el diseño, sumado al desarrollo de la investigación en esas áreas, acarreando mayor necesidad de implementar metodologías que permitan mejorar las denominadas competencias y habilidades del siglo XXI, como las científicas, tecnológicas, de resolución de problemas, el pensamiento crítico, sistémico, lógico, la creatividad y de trabajo en equipo (Maggio, 2018). Es así como el profesor Symour Papert en el marco de un seminario de la UNESCO en 2001 deja entrever la importancia del uso adecuado de la tecnología en la escuela y lo imprescindible que un dispositivo electrónico puede llegar a ser para mejorar los procesos de enseñanza y aprendizaje:

Así que lo requerido aquí es un cambio profundo en cómo pensar la educación. Entonces, la tecnología no es la solución, es sólo la herramienta. Pero mientras la tecnología no hace automáticamente una buena educación, la falta de tecnología garantiza automáticamente una mala educación (p. 2).

Los avances tecnológicos cambiarán muchos aspectos de la vida de las personas en el mundo. Panorama del que no escapa el ámbito laboral, pues en cada avance en temas de automatización e inteligencia artificial en etapas de producción, distribución y mercadeo genera un déficit de personal capacitado en temas de programación, comunicaciones, robótica y en general, en innovación y nuevas tecnologías competente para atender esas áreas. De allí, que nos encontramos en los albores de una cuarta revolución industrial (Schwab, 2016) con los cambios sociales y laborales profundos a los que esto conlleva; nuevos modelos de negocios inimaginables hacen 20 o 30 años, la irrupción provocada por la explosión de innovación tecnológica, genera una revolución en los sistemas de producción, consumo, salud, educación y movilidad.

De esta forma el empleo, según Schwab (2016) “crecerá en puestos de trabajo cognitivos y creativos de altos ingresos y en ocupaciones manuales de bajos ingresos, pero disminuirá con fuerza para los empleos rutinarios y repetitivos de ingresos medios.” (p. 37) Lo dicho aquí, lleva a pensar que miles de empleos, por lo menos como se conocen tradicionalmente, desaparezcan. En ese orden, con base al informe del segundo trimestre del 2018 acerca de las tendencias laborales realizado el portal el Empleo.com muestra que, de las diez carreras con mayor oferta laboral en Colombia, cinco son carreras de ingeniería, de la cual, la ingeniería de sistemas está en el segundo lugar y la ingeniería industrial en el tercero, también se incluyen en el top ten, la ingeniería electrónica, la ingeniería en telecomunicaciones y la ingeniería de redes y telecomunicaciones.

Esto demuestra una tendencia importante en el aumento de la demanda en el mercado laboral de carreras afines a la tecnología, informática y comunicaciones; por ende, las instituciones educativas no deben ser ajenas a esa realidad, lo que redunda en la urgente e imperiosa necesidad de enfocar desde temprana edad a los estudiantes en el desarrollo de competencias relacionadas a las exigencias del mercado laboral. Sin embargo, y con ese escenario, los colombianos optan muy poco en estudiar carreras como las antes mencionadas, es más, rechazan lo que se relaciona con el estudio de las ciencias como matemáticas, física y química, por cuanto no encuentran sentido, ni significado en su cotidianidad.

Un informe realizado por El Observatorio de la Universidad Colombiana publicado por el periódico el Espectador en el 2018, muestra que los estudiantes colombianos tienen preferencias por estudiar carreras de administración y contabilidad, tanto en pregrado como en carreras técnicas, lo cual presenta un panorama muy desalentador si se espera reducir la brecha en innovación tecnológica y científica. Los índices de innovación del Gil (Global Innovation Index) en2015 de la universidad de Cornell, señalan que Colombia ocupa el 67° puesto de 141 países, y que entre los 79 factores que califica, las peores notas las obtuvimos en conocimiento, productos tecnológicos y eficiencia para innovar. A este mal panorama se suma la poca inversión en esta materia por parte del estado colombiano, ya que se destina menos del 1 % del PIB (Wasserman, 2017).

Frente a lo antes señalado, los sistemas educativos realizan cambios en las formas en que se desarrolla la educación actualizando y adecuando los mismos a las exigencias y necesidades de la sociedad. A esto se le agrega los grandes cuestionamientos realizados a las maneras en que se desarrollan los contenidos curriculares en las aulas de clase, puesto que los cambios acelerados de la sociedad en términos de tecnología y comunicaciones dejan en entre dicho qué es lo que se debe enseñar y cómo se enseña (UNESCO, 2013).

Aunque, en la actualidad existen leyes que promueven una educación en ciencia, tecnología e innovación, como la Ley 1951 del 2019, en Colombia, las reformas educativas asertivas siempre han tardado en implementarse o se eliminan por factores políticos. Desde principios del siglo pasado, se han visto diversas trabas al momento de un cambio en el paradigma educativo. Durante los gobiernos liberales del 1930 a 1946, se realizaron reformas educativas basadas en los presupuestos filosóficos pragmáticos de Dewey y la implementation de la escuela nueva basada en las pedagogías activas. Todo acabó con la vuelta al poder de los conservadores, añadido a eso, a la presión por parte de la iglesia católica, en el cual, veía con recelo a la filosofía pragmática volviendo otra vez a la educaciónhumanista. (Londoño. 2001; Sáenz, 2012).

Es así, como desde principios de la década de los noventa, se comisionó a la Misión de Sabios compuesto por diez intelectuales de la época, cada uno en su campo, para realizar un informe bien detallado llamado: «Colombia: al filo de la oportunidad». En éste, establecen pautas muy claras y concretas de cómo mejorar en todos los aspectos de la realidad nacional. Rodolfo Llinás, uno de los sabios, recalca dos puntos como pilares fundamentales: a) 12 años de escolaridad que enseñe a pensar a los jóvenes; y b) el desarrollo de programas de formación y capacitación en ciencia, tecnología e innovación como motor del desarrollo económico y social (Aldana y otros, 1995).

Aunado a lo anterior, en la mitad del siglo XX, la carrera espacial entre la Unión Soviética y EEUU desata una necesidad de mejorar las competencias en las áreas antes mencionadas. Nace así, la educación STEM (siglas en inglés) que por sus características promueve la formación multidisciplinar en Ciencia (S) Tecnología (T) Ingeniería (E) y Matemáticas (M) como respuesta a la necesidad de integración de áreas del conocimientos y contenidos aislados, descontextualizados y muchas veces sin sentido que se imparten a los estudiantes, lo cual, es contrario a lo que se experimenta en el mundo laboral, en el que las habilidades y conocimientos específicos y generales son requeridos para la solución de problemas o el desarrollo de proyectos. Referido a lo anterior, Sanders y Wells (2010) definen lo siguiente:

La educación STEM integral se refiere a enfoques de aprendizaje basados en el diseño tecnológico / de ingeniería que integran intencionalmente los conceptos y prácticas de la educación en ciencias y / o matemáticas con las prácticas de conceptos de tecnología y educación en ingeniería. La educación STEM integradora se puede mejorar a través de una mayor integración con otras materias escolares, como artes del lenguaje, estudios sociales, arte, etc.

La educación STEAM se apoya en las metodologías activas de enseñanza, y deriva de la revolución educativa del siglo XIX y del siglo XX, a lo que se denominóEscuela Nueva,en el que corresponde a principios de una enseñanza progresista, con planteamientos más activos en el que los estudiantes se convierten en el centro de su aprendizaje o como Comenio denominó: «paidocentrismo», dejando de lado y en oposición a la denominadaEscuela Tradicionaly con esto al magistrocentrismo, a la educación pasiva, el enciclopedismo y el aprendizaje memorístico, carentes de significación y sentido por parte de los estudiantes. Este movimiento pedagógico se empezó a desarrollar gracias a autores como Rousseau, Pestalozzi, Froebel, Montessori, Dalton, Decroly, Freinet y John Dewey.

Este último, uno de los más representativos, filósofo pragmático de la escuela nueva o escuela progresista, en el que prepara a los estudiantes a la vida laboral mediante el principio delearning by doing(Alonso, 2012; Comella, 2010; Dewey, 1938/2010; Londoño, 2001; Sáenz, 1990), el cual es un modelo de aprendizaje que permite combinar diferentes disciplinas de una forma más natural y permite adquirir las competencias científico-tecnológicas, que de acuerdo con Sanders (2006), “las materias están tan estrechamente relacionadas que pueden llegar a conformar una única práctica de enseñanza y aprendizaje” para la integración de ciencia, tecnología, ingeniería y matemática.

La educación STEM es un concepto educativo que ha ido evolucionando hasta convertirse en una nueva teoría educativa. Visto lo anterior y debido a los cambios en el campo laboral. STEM, crea conexiones entre las diferentes áreas que lo componen; que por lo general, tienden a desarrollarse como silos aislados o asignaturas parceladas. En ese orden surge a nivel mundial una relevancia generalizada entre políticas educativas gubernamentales, literatura especializada, medios de comunicación y en diversos foros educativos, económicos y sociales el término STEM (López, Couso y Simarro, 2020) como respuesta para los jóvenes norteamericanos, en el que política y socialmente, se vuelve imprescindible mejorar en estos aspectos. Término que en el 2001 la National Science Foundation introdujo, seguido de diversas leyes federales y estatales que han ayudado a promoverla en Estados Unidos hasta la actualidad (Hallinen, 2015).

Gracias a la intervención de Georgette Yakman pionera en educación STEAM, quien, introduciendo las artes como medio integrador de las ciencias, tecnología, ingeniería y matemáticas, busca un desarrollo de proyectos colaborativos llenos de innovación y creatividad, basados en metodologías como la de aprender haciendo, difundida por Dewey, el aprendizaje basado en problemas, el aprendizaje basado en proyectos, el aprendizaje colaborativo y la cognición situada (Marick, 2016). El objetivo de la educación STEAM es el de facilitar y proveer al estudiante de habilidades y destrezas necesarias para afrontar con éxito la vida laboral del siglo XXI; estas habilidades y destrezas se pueden definir como: resolución de problemas en el mundo real, pensamiento crítico, trabajo en equipo, colaboración, civismo, creatividad, innovación, reflexión, asunción de riesgos, metacognición, capacidad de emprendimiento, iniciativa, comunicación oral y escrita eficaz, investigación, acceso a la información y análisis de la misma, curiosidad y adaptabilidad (Scott, 2015; Turner, 2013, Wagner, 2010).

La necesidad imperiosa de desarrollar en los estudiantes competencias STEAM es soportada por los bajos resultados en las evaluaciones externas realizada a los estudiantes del contexto objeto de estudio, con un puntaje de 4,62 según el índice sintético de calidad del año 2017, el cual se encuentra por debajo del puntaje obtenido por la entidad territorial del Cesar al que pertenece la institución educativa, el cual fue de 4,92 (Min Educación, 2018). Estos bajos resultados, de acuerdo con el informe del Ministerio, son debido a la falta de habilidades para resolver problemas empleando el pensamiento sistémico, crítico, lógico y deductivo, por tal motivo los estudiantes, posiblemente, no podrán estar bien preparados para encontrar el éxito en su vida adulta y, probablemente, hallarán dificultades notorias al momento de aplicar por algún puesto laboral.

Pero no sólo es pensar en el mercado laboral, sino que de igual manera existe una notoria falta de interés y participación en el aula de matemáticas provocado por métodos anticuados, aburridos y no muy contextualizados a los requerimientos que la globalización exige. Con miras a cambiar ese panorama nacional y regional, se encuentra la necesidad de que los estudiantes de educación media de la Institución Educativa Sagrado Corazón de Jesús del municipio de Aguachica - Colombia, se conviertan en personas alfabetizadas en competencias STEAM, por tal, es necesario que los estudiantes adquieran competencias científico-técnicas que le permitan enfrentar los desafíos que el futuro trae consigo.

La educación STEAM debe ser la base para que losjóvenes adquieran las habilidades y conocimientos que los motiven a continuar con una carrera profesional en las áreas mencionadas (STEAM) y tener la facilidad para ser parte de las nuevas ventanas laborales disponibles en la actualidad como también la posibilidad de crear sus propios emprendimientos, como lasstartup,capaces de cambiar su propio entorno como también ser diferenciadores en su contexto social o como diría Horkheimer: «el interés por la supresión de la injusticia social» (1937, p. 270). Y es que esa manera de emancipación es la necesaria para cambiar realidades sociales, en pro de una sociedad justa y racional, con igualdad de oportunidades. Para Tovar (2000, p. 158) es importante educar para la participación, la aceptación, la creatividad y la cooperación, entendiendo al individuo como actor social, que desarrolla habilidades creativas e innovadoras para integrarse con éxito al mercado laboral.

Como indica Ge, Ifenthaler y Spector (2015) “El desafío reside en asegurarse el que los estudiantes estén listos para un mundo en constante cambio y totalmente capaces de convertirse en líderes progresistas, trabajadores productivos y ciudadanos responsables del mañana” (p. 384). Inevitablemente, siempre existen ciertas dificultades para llevar a cabo la implementación o incorporación de un cambio en la enseñanza, de ello no escapa la educación STEAM pues suscita el empleo de materiales, herramientas y dispositivos específicos para desarrollar esta nueva forma de enseñar y aprender, que trae consigo costos iniciales muy altos, al igual que capacitaciones a los docentes para que apliquen en su plan de estudios esta metodología.

Aun así, es necesario generar espacios que promuevan el cambio en educación, superar enseñanzas tradicionalistas que no logran el acercamiento a nuevas formas de asumir los procesos educativos. La metodología STEAM no sugiere que los docentes reúnan un perfil para su implementación, solo que estén dispuestos a comprender la necesidad de preparar a los jóvenes para enfrentar desafíos que ni siquiera hoy existen y salir avante en el proceso.

El mismo Dewey (1916/1998) en lo que respecta a educación se refiere lo siguiente: Etimológicamente, la palabra educación significa justamente un proceso de dirigir o encauzar. Cuando tenemos en cuenta el resultado del proceso hablamos de la educación como de una actividad estructuradora, moldeadora, formadora, es decir, de una estructuración según la forma normativa de la actividad social, (p. 21)

Debido a esto, el papel de los docentes como guías es innegable, tal y como lo menciona Lawrence Stenhouse (1982) con la siguiente analogía:

Pero la labor del profesor es trabajar como un jardinero antes que, como un agricultor, diferenciando el tratamiento de cada asignatura y de cada alumno de la misma forma en que el jardinero lo hace con cada macizo de flores y cada planta, (p. 44).

Así, se espera germinar la semilla por el gusto hacia el aprendizaje de estas áreas. Respecto al área de matemáticas en particular; la importancia de la educación STEAM radica en que los problemas asociados al aprendizaje de la matemática y la poca receptividad de los estudiantes por esta área del saber a causa de un currículo poco integrado al mundo real y a los problemas cotidianos y especializados que los jóvenes se pueden encontrar a diario. Coffland y Xie (2015) establecen que, por lo general, los currículos de matemáticas actuales resultan en tres separaciones o discordancias entre la teoría matemática y su aplicación por parte de los estudiantes en el mundo real.

La primera separación es la desconexión entre la escuela y la vida real; la segunda separación es la desconexión entre diferentes cursos de matemáticas entre sí, en los cuales existen discordancias entre las temáticas de un año a otro inmediatamente consecutivo, provocando en los estudiantes inconexiones temáticas, por ejemplo, se le enseña a calcular la hipotenusa de un triángulo pero desconocen totalmente las clasificaciones de los distintos tipos de triángulo; por último, la tercera separación es el notorio divorcio del currículo matemático con las demás áreas del saber y más delicado aún, de las ciencias y la tecnología. Con la educación STEAM por medio de la transdisciplinariedad curricular se busca superar esas separaciones, las cuales no son exclusivas del área de matemáticas, sino que se presentan en las demás áreas del saber.

Los estudiantes tienen el rol principal en su aprendizaje, quienes, por medio de pedagogías activas y colaborativas, unos con otros, se complementan para con esto resolver problemas o realizar proyectos, y que sea en lo posible, vinculados con su contexto (Barriga, 2006; Dewey, 1916/1998; Lave y Packer, 2011; Lave y Wenger, 1991). Por sólo generar una reflexión es necesario preguntarnos ¿Qué puede ocurrir si nuestra juventud no se interesa por estudiar estas áreas? ¿Qué ocurrirá con enfermedades nuevas? ¿Cómo las enfrentaremos? Por mencionar un tema de actualidad se tiene una situación sin precedentes a nivel mundial como lo es la pandemia asociada al COVID-19, que ha cambiado muchos aspectos del diario vivir, de los cuales la educación ha sido uno de los más afectados. A la fecha del 2 de abril del 2020 se ha superado la cifra de 1.543 millones de estudiantes afectados (UNESCO, 2020) de los cuales, la brecha digital existente entre países desarrollados y países en desarrollo se ha vislumbrado una vez más. Mientras que para unos es posible la virtualidad sin tantos inconvenientes, la situación para Latinoamérica y Colombia es muy distinta.

Un estudio del Laboratorio de Economía de la Educación de la Universidad Javeriana de Colombia reveló que el 96% de los municipios de Colombia no tienen la capacidad tecnológica ni tampoco el personal adecuado para implementar lecciones virtuales, y es que estiman que menos del 37% de los estudiantes colombianos tienen computador e internet en casa, mínimas herramientas para tener clases virtuales. La situación empeora más en contextos como el estudiado en esta investigación en el que menos del 5% de los estudiantes cuentan con un computador e internet en la casa (Semana.com, 2020). Y aunque puede pensarse que se desvía del tema, precisamente la educación STEAM busca que cada país tenga un talento humano propio, capacitado para enfrentar y disminuir esas brechas.

Producto de ello, durante las últimas épocas, las investigaciones en el área educativa, están dirigidas a problemas específicos del enseñar y aprender en las áreas que abarca STEAM, lo que ha conducido a la puesta en práctica, en el espacio escolar, de modelos y metodologías activas y alternativas para la enseñanza de las ciencias. Así, la práctica que se genera a partir de esos modelos y metodologías conlleva ideas sobre la ciencia que se instalan y arraigan en la mente de los estudiantes, unas veces generadas por sus creencias y percepciones y otras por el contexto que ejerce influencia en ellos (los docentes). Estas concepciones, percepciones y experiencias que traen los docentes caracterizan su práctica escolar a la hora de desarrollar el proceso de enseñanza.

El papel de estas metodologías activas de aprendizaje, como la educación STEAM, es iluminar la acción del docente al momento de enseñar; también guía, media y dirige el aprendizaje de los estudiantes al hacer uso de estrategias orientadas a un aprendizaje de contenidos conceptuales y procedimentales, que lo hace significativo, pues provoca un cambio de actitud en el estudiante al otorgar sentido a lo que aprende. Sin lugar a dudas, una de las características primordiales de la educación STEAM es lograr un aprendizaje colaborativo. En los espacios escolares (ambientes de clase), por lo general, se solicita a los estudiantes la resolución de problemas de manera individual y grupal. Es en este último caso donde el docente incorpora actividades para el trabajo en equipo y cooperativo como una actividad que propicie un aprendizaje significativo en los estudiantes. Es aquí donde STEAM, como metodología activa, entra a cobrar relevancia. El docente debe implementar estrategias que comprometan activamente a los estudiantes a trabajar en equipo para el logro de objetivos, actividades o proyectos.

De lo anterior, surgen las interrogantes: ¿Será que los estudiantes aprenderán y se inclinarán más por estas áreas al trabajar en equipo? Es más ¿Será que los docentes planificarán en sus clases actividades que permita lo anterior? Si se parte del principio de que los estudiantes toman conciencia de la necesidad de ayuda, pareciese posible que la educación STEAM favorecería la integración y aceptación de estas áreas, pues se atenderían sus necesidades en el marco de equipos cooperativos y colaborativos. Todo esto nos demuestra que es necesario incrementar la inversión para mejorar la batería científico- tecnológica de nuestras instituciones, para que nuestros estudiantes se sientan atraídos y para que ellos mismos, porque no, generen los recursos tecnológicos para complementar el trabajo realizado en clase y en situaciones tan particulares como la vivida a causa de este virus y así continuar brindando las opciones de estudios.

Ahora bien, para la formulación del problema el investigador se apoyará en el enunciado holopráxico que en palabras de Hurtado (2010) indica:

El enunciado holopráxico se refiere a expresión mediante el cual el investigador precisa lo que desea saber con el estudio que está iniciando, de manera condensada, precisa, clara, breve y concreta. Es la pregunta de investigación, y constituye básicamente un interrogante que el investigador se plantea acerca del evento de su interés. De este enunciado se derivan los métodos, los procedimientos y los instrumentos, e incluso las conclusiones a las que se pretende llegar, por eso se denomina "holopráxico”, porque orienta la praxis holística de la investigación, (p. 155).

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Gráfico 1. Adaptación del modelo holopráxico de Hurtado (2010).

De lo anterior, surgen las preguntas que pudieran orientar al investigador a comprender el fenómeno en estudio y que a continuación se enuncian: ¿Cuáles son las dificultades epistemológicas, metodológicas y curriculares para la implementación de la educación STEAM en el nivel de educación media de la Institución Educativa Sagrado Corazón Jesús de Aguachica? ¿Cómo es la experiencia del docente que apoya la enseñanza de matemáticas, ciencias, tecnología y arte mediante la educación STEAM? ¿Qué fundamentos teóricos se pueden derivar sobre la integración transdisciplinaria curricular en la enseñanza de las matemáticas, ciencias, tecnología y arte a partir de los testimonios de los docentes que hacen uso de la Educación STEAM en su práctica escolar?

Propósitos

Propósito General

Generar fundamentos teóricos derivados desde la transdisciplinariedad de la experiencia docente que enseñanza matemáticas, ciencias, tecnología y arte en el nivel de Educación Media apoyado en la educación STEAM.

Propósitos Específicos

Indagar acerca de las dificultades epistemológicas, metodológicas y curriculares para la implementation de la educación STEAM en el nivel de educación media de la Institución Educativa Sagrado Corazón Jesús de Aguachica.

Develar la realidad en la enseñanza de las matemáticas, ciencias, tecnología y arte en el nivel de educación media mediante la educación STEAM y la transdisciplinariedad curricular asociada a esta.

Interpretar, a partir de los testimonios de los docentes, su experiencia en el nivel de Educación Media apoyado en la educación STEAM y la transdisciplinariedad curricular.

Presentar los constructos emergentes sobre la enseñanza en educación media, a partir de los testimonios de los docentes que hacen uso de la educación STEAM, para una enseñanza transdisciplinaria.

Justificación

Esta investigación tiene como propósito su respectivo aporte al conocimiento científico mediante la generación bases epistemológicas que sirvan como sustento a futuras investigaciones concernientes a la educación STEAM en el ámbito local, regional y mundial. De igual manera, que ayuden, de cierta forma, a fortalecer una visión holística y transdisciplinaria en el marco de la no presencialidad ocasionada por la pandemia del COVID-19, así como también, en la posterior normalidad, que nunca será igual a la vivida antes de este terrible virus. Es por ello, que la investigación propuesta, obtiene, de forma inesperada y se justifica, en la medida que es necesario un replanteamiento de las metodologías y estrategias educativas que se llevan a cabo en las instituciones educativas, que se ajusten a las necesidades propias de la realidad y de paso, que puedan llegar a prepararnos a situaciones tan difíciles y complejas como la vivida desde el 2020.

Respecto al término de epistemología, Gabriel Ugas Fermín (2005) lo define así: ...podríamos, pues, definir la epistemología, en una primera aproximación, cómo el estudio de la constitución de los conocimientos válidos Como último análisis, llegaremos pues, a definir la epistemología, en una segunda aproximación, como el estudio del paso de los estados de mínimo conocimiento a los estados de conocimiento más riguroso, (p. 11).

Mediante la generación de una aproximación teórica respecto a la educación STEAM, en un sentido epistemológico, brindar una contribución científica pertinente que logre dar respuesta a los objetivos planteados en esta investigación, que no son indiferentes a las problemáticas existentes en el contexto estudiado y que con cierta seguridad no difieren en mucho de la realidad educativa latinoamericana.

En lo práctico, el estudio asume la realidad que vive la humanidad hoy en cuanto a la brecha o distanciamiento generado a partir de la marcada diferencia tecnológica entre los países desarrollados y en desarrollo, brecha resaltada aún más en la situación vivida a causa de la pandemia. Se pretende que se genere a partir del uso de esta metodología situaciones de aprendizaje que permitan al estudiante inclinarse al estudio de estas áreas y disminuir esos índices de subdesarrollo que contribuyan a aportar conocimientos y experiencias significativas a las áreas STEAM que permitan generar acciones factibles.

Adicionalmente, se justifica el estudio desde lo pedagógico, pues va a permitir por parte de los estudiantes desarrollar competencias en áreas tecnológicas mediadas por las ciencias, las matemáticas y el arte para una posible inserción equitativa en el campo laboral. Useche y Vargas (2019) se refieren a la construcción de didácticas alternativas, versátiles y contextualizadas a la realidad y el entorno mismo del estudiante, por medio de didácticas holísticas, evitando los silos educativos o parcelaciones del conocimiento, todo esto como respuesta a los bajos desempeños académicos en las áreas STEAM.

Desde lo metodológico, se aspira dar una mirada desde lo interpretativo, cualitativo, enfocado en la fenomenología para la interpretación de la realidad, se realiza mediante los mecanismos de las relaciones construidas socialmente por los actores involucrados, en este caso los docentes. Para Martínez (2004) la fenomenología permite adentrarse en las concepciones y realidades de los docentes que basan su enseñanza mediante la educación STEAM sin interferir en sus prácticas, permitiendo que se manifiesten como son, evitando constreñir la realidad de forma invasiva, sino todo lo contrario, realizando una representación detallada de esta.

Desde lo social, porque el conocimiento generado impactará en todos los miembros de la comunidad educativa. Pues implica la comprensión de áreas poco atractivas para los estudiantes, pero con gran demanda laboral. De ello, la importancia pues permite su desarrollo o superación humana, social, profesional y educativa, como también de aquellos que en toda instancia forman parte de ella. Para Useche y Vargas (2019), la educación STEAM es la respuesta a la carencia de personal altamente calificado en habilidades y conocimientos en ciencias, tecnología, matemáticas e ingeniería, requeridos para la resolución de problemas de carácter científico e ingenieril mediante la aplicación de herramientas matemáticas, científicas y tecnológicas, muy importantes para el desarrollo económico sostenible de cualquier nación.

Debido a la relevancia de este estudio, se inscribe en el Núcleo Interdisciplinario de Educación, Cultura y Cambio, en su Línea Saberes, Educación y Tecnología, para desde allí compartir y nutrir con pares investigadores está temática, sumado al intercambio en eventos, artículos y otras formas académicas de llevar el producto de este trabajo a otros espacios de interés académico.

CAPÍTULO II

MARCO TEÓRICO

Desde una perspectiva holística se aborda el objeto de estudio bajo los parámetros concebidos por Jacqueline Hurtado en su libroMetodología de la investigación: guía para la comprensión holística de la ciencia(2010, p. 58) y por Jan Christiaan Smuts en su libroHolism and Evolution(1926, p. 98), en el que elHolos,derivado del griego, significa “todo”, “íntegro”, “total”, y que, Jacqueline Hurtado también define como la práctica de la globalidad o como diría este servidor, «el conocimiento es la integración del ser enmarcado en el contexto en que se desenvuelve.» Por tal, la educación STEAM es pertinente con la doctrina holística necesaria para desarrollar una visión global del conocimiento, en que las distintas asignaturas no están llenas de contenidos sin conexiones como lagunas sino más bien como lagos con múltiples vínculos, entradas y salidas, que permiten una fluidez natural y contextualizada del conocimiento, no como un fin sino como un medio para mejorar su propia realidad.

Antecedentes

Son muy pocos los estudios existentes a nivel doctoral sobre educación STEM o STEAM en el contexto latinoamericano y español, pese a que en Estados Unidos se viene abordando el tema desde los años 90 con mucha fuerza, pero aún es poco lo que se ha estudiado en este contexto acerca de los múltiples beneficios que suponen la implementation de la educación STEAM en el ámbito escolar, y más a nivel doctoral, denotando la necesidad de realizar estudios en este campo a este nivel.

Uno de los estudios realizados en el idioma español es el de Francisco Ruiz (2017) con la tesis doctoralDiseño de proyectosSTEAM a partir del currículum actual de educación primaria utilizando aprendizaje basado en problemas, aprendizaje colaborativo,flipped classroom y robótica educativaen la Universidad CEU Cardenal Herrera, Valencia (España), desarrolla y pone en práctica una propuesta de intervención a través de un proyecto de aprendizaje STEAM que utiliza la robótica educativa como herramienta didáctica incorporando distintos elementos metodológicos provenientes del flipped classroom, el aprendizaje basado en problemas y el aprendizaje colaborativo. Este proyecto tiene como objetivo principal el diseño de un proyecto de aprendizaje STEAM para estudiantes de 4o, 5o y 6o grado de educación primaria española, mediante el uso de la robótica educativa como herramienta y no como un fin aplicando la metodología de aprendizaje basado en problemas, aprendizaje cooperativo y flipped classroom. El autor, asegura la viabilidad del proyecto argumentado que la aplicación de estas metodologías y el uso de la robótica educativa sea un tipo de aprendizaje STEAM, motivando en los estudiantes la investigación científica, la comprensión de enunciados y datos, resolución de problemas, supervisión, evaluación y mejora de productos y proyectos y la creatividad en la resolución de problemas. El autor concluye que la educación STEM en el idioma español es casi nula, lo cual es un motivante para desarrollar proyectos relacionados con esta metodología y más aún con la demanda de profesionales STEM muy necesarios en el siglo XXI.

Alguno de los estudios a nivel doctoral realizados en Estados Unidos esThe impact of a STEM program on academic achievement of eighth grade students in a South Texas middle schoolrealizado por Norma Olivarez en la Texas A & M University de Corpus Christi, Texas. El propósito principal del estudio fue examinar el impacto de un programa educativo de ciencia, tecnología, ingeniería y matemáticas (STEM) en el rendimiento académico. El estudio se delimitó a los estudiantes de 8o grado y las medidas de resultado de las matemáticas, la ciencia y la lectura. Se empleó un diseño de investigación ex post facto comparativo causal. El grupo característico-presente consistió en 73 estudiantes de octavo grado en un programa académico STEM. El grupo de comparación consistió en 103 estudiantes de octavo grado en un programa académico no STEM. Sobre la base de los centroides, el grupo STEM superó al grupo no STEM en todas las medidas de resultado. Se concluye que la participación en un programa académico STEM, donde los maestros utilizan el Aprendizaje Basado en Proyectos (PBL), el aprendizaje colaborativo y las estrategias prácticas, impactó positivamente el rendimiento académico de los estudiantes de octavo grado en matemáticas, ciencias y lectura.

Otro estudio doctoral llevado a cabo por John Kyere en 2016 de la Walden University en Minneapolis, Minnesota, tituladoThe effectiveness of hands-on pedagogy in STEM education,tuvo como propósito evaluar la efectividad del programa STEM utilizando instrucción práctica facilitada por actividades de desarrollo profesional. Guiada por Dewey, Piaget y la teoría del constructivismo de Vygotsky, la evaluación del programa cualitativo utilizando las preguntas de investigación se examinó el éxito del programa STEM usando un enfoque práctico de instrucción y el apoyo de desarrollo profesional que los maestros necesitan para ser eficaces en el aula. A través de un muestreo homogéneo y con propósito, participaron en la recopilación de datos 10 profesores de ciencias y matemáticas con experiencia en el uso del enfoque práctico de la instrucción. Los datos recopilados de los 6 encuestados entrevistados, los encuestados de 4 grupos focales a través de entrevistas semiestructuradas y los puntajes de las pruebas de ciencias y matemáticas de los estudiantes de quinto grado fueron analizados para evaluar los resultados. La codificación temática, el informe de pares y los controles de los miembros se emplearon como métodos para garantizar la confiabilidad de las interpretaciones.

Pero no sólo es importante revisar las bondades del uso de las STEM en la educación, también es necesario echar una mirada a los docentes y la percepción de éstos acerca de esta metodología en las aulas de clase. El estudio realizado por Kristin Turner como tesis doctoral en la East Tennessee State University. Johnson City, Tennessee, por medio de una investigación cuantitativa no experimental para indagar acerca de la percepción que tienen los educadores K-8 del noreste de Tennessee (EEUU) sobre la educación STEM y en la que también se examinaron las necesidades, las prácticas de implementation actuales, la definición de la educación STEM que tienen los profesores y las condiciones de la educación STEM en esa región. Se realizaron encuestas a docentes de aula y administrativos mediante un formulario cerrado y abierto consistió en 20 elementos de investigación agrupados por 5 preguntas de investigación básicas. Los datos cuantitativos se analizaron utilizando pruebas de muestra única. Se utilizó una escala de Likert de 4 puntos para medir las respuestas con una calificación de neutralidad de 2.5 puntos. La pregunta abierta fue resumida y registrada para la frecuencia.

Las investigaciones indicaron que los educadores K-8 del noreste de Tennessee perciben una necesidad de educación STEM en gran medida. Sin embargo, muchos no se sienten preparados para la implementación. Los maestros informaron la implementación de actividades de resolución de problemas basadas en la indagación en sus aulas. La mayoría de los participantes informaron que la condición actual de la educación STEM en el noreste de Tennessee no está satisfaciendo las necesidades de los estudiantes del siglo XXI. Los desafíos que enfrenta la instrucción STEM incluyen: el financiamiento designado para STEM es demasiado bajo, el desarrollo profesional para el maestro STEM es insuficiente y la educación STEM en K-8 es deficiente o inadecuada.

La alta demanda de profesionales STEM es necesidad real e inmediata. En los próximos años serán requeridos más de 2 millones de profesionales en estas áreas de los cuales son pocos los que optan por estudiar este tipo de carreras, lo cual son necesarios realizar distintos tipos de promoción para que más jóvenes opten por estudiar carreras STEM, pero estos esfuerzos no son medidos en impacto o evaluación de estrategias para determinar la eficacia con que son utilizados. Una investigación doctoral realizada en el Reino Unido por Yahuma Bagiya en 2016, denominadoA study of evaluation methodologies and impact of STEM (Science, Technology, Engineering and Mathematics) outreach activitiesen laCoventry University,para identificar y desarrollar un modelo de alcance STEM efectivo que describa estrategias para maximizar la eficiencia de las actividades de alcance a través de la combinación de las opiniones del receptor, facilitador y proveedor involucrado en el alcance STEM.

Esta investigación utilizó un enfoque de métodos mixtos. Los datos cualitativos se recopilaron a través de entrevistas semiestructuradas con facilitadores de divulgación (profesionales) y maestros especializados en una variedad de temas de STEM. Se recopilaron datos tanto cualitativos como cuantitativos a través de encuestas con estudiantes de diferentes grupos de edad. Las preguntas de investigación se centraron en las perspectivas de los profesionales y docentes de STEM en una variedad de áreas, incluida la forma en que se seleccionan los alumnos, los grupos de año objetivo, la metodología de evaluación y los factores que influyen en el impacto de la divulgación de STEM. La investigación también explora las percepciones, la comprensión y las aspiraciones de los estudiantes sobre temas de STEM, las carreras y examina la evidencia de las diferencias según el género, la etnia y si un estudiante ha participado o no en una actividad de divulgación de STEM.

Los mensajes clave que surgen de este estudio incluyen la importancia del diálogo entre los profesionales de la divulgación, los maestros y los estudiantes. Un segundo hallazgo importante es que los mensajes sobre STEM son más efectivos al integrar el alcance de STEM en el espíritu de una escuela y brindando a todos los estudiantes la misma oportunidad de acceder a las actividades provistas. Otro hallazgo importante se refiere a las opiniones de los estudiantes sobre los tipos de actividades preferidas, que incluyen actividades divertidas e interactivas. Se encontró que el género, la etnia y la participación en las actividades de divulgación de STEM tienen un efecto significativo en GCSE (Certificado General de Educación Secundaria) y en las aspiraciones de los estudiantes de nivel A de una carrera STEM.

Las conclusiones de la investigación incluyen la propuesta de que se ofrezca a todos los estudiantes el alcance de STEM a lo largo de su educación obligatoria, lo que crea más oportunidades para influir positivamente e inspirarlos en la educación y las carreras de STEM. Se sugiere que se desarrolle una herramienta de evaluación genérica para capturar datos más rigurosos y significativos. También se identifica que la comunidad STEM debe desarrollar un Marco de calidad de alcance de STEM y la capacitación de profesionales de STEM para lograr la máxima interacción e impacto en losjóvenes. Finalmente, como parte de esta investigación, se recomienda un modelo de prototipo para respaldar la planificación y la ejecución de futuras actividades de divulgación. Si se implementa, la provisión mejorada de actividades debería ayudar a abordar de manera efectiva la escasez de graduados y profesionales de STEM de alta calidad.

A nivel regional poco se ha hecho para la implementation de la educación STEM en las aulas de clase, pero esos pocos casos han demostrado lo importante de impartir este tipo de metodologías en nuestras instituciones educativas, como lo evidenció la Dra. Angela Patricia Cifuentes en 2015 mediante la investigaciónSTEM en la escuela rural: enseñanza y aprendizaje de las matemáticas a través de la práctica de la robótica,en el que presenta la experiencia de la implementation del proyecto STEM, para la enseñanza y el aprendizaje de las matemáticas a través de la robótica. Este proyecto innovador, se implementado en los grados sextos y séptimos de la educación básica en Colombia. Mostrando los avances del proyecto en cuanto al aprendizaje de las matemáticas en la institución educativa rural departamental Adolfo León Gómez de Pasca Cundinamarca.

El desarrollo de este proyecto permite priorizar el carácter funcional de las matemáticas, utilizarlo en la creación y desarrollo de secuencias de enseñanza y aprendizaje para desarrollar en el aula que permiten que la modelación y la tecnología tengan un impetuoso protagonismo. Se desarrollan tareas que implican solucionar problemas en contextos o situaciones que guían al estudiante a asumir el rol de un ingeniero, diseñando algoritmos en un lenguaje de programación como el NXT y el INL, y al construir algunos prototipos de robots.

Durante la ejecución del proyecto STEM, el aula de matemáticas se ha transformado en un ambiente mediado por la tecnología y el trabajo colaborativo; de esta mediación emergen ecologías cognitivas que se establecen durante el proceso de ingeniería que implementan los alumnos para solucionar los problemas planteados en cada reto; las actividades mediadas favorecen la construcción del conocimiento, la convivencia y el dialogo, cuando los alumnos establecen acuerdos y resuelven problemas como una práctica sociocultural.

Al implementar una nueva metodología en la que está muy relacionada con la tecnología y la robótica, en un contexto social de muy bajos recursos y en los que la palabra robot está asociada sólo a lo que se puede vislumbrar en las películas, el cual creará un ambiente de notable expectativa que ayudará a cambiar positivamente la mentalidad de los estudiantes, permitiéndoles comportarse como verdaderos ingenieros y científicos. Es momento de realizar cambios que permitan mejorar las condiciones actuales de nuestra comunidad y nuestros niños y jóvenes. El uso de la metodología STEAM permite obtener en los estudiantes las competencias necesarias para afrontar un mundo globalizado y tecnológicamente competitivo.

Algo muy importante a tener en cuenta es la notoria apatía por las áreas STEAM por parte del género femenino al momento de elegir una carrera universitaria, problema que parte de la base, desde los inicios educativos, en el que los métodos de enseñanza provocan este tipo de apatías en la muchas niñas; en la tesis doctoral realizada por Catero en 2016, revelan la realidad de la influencia de los estereotipo de género en lo que respecta a las carreras STEM; más aún, en el remarcado estereotipo de género más común en todas las aulas de clase del mundo: «los hombres son mejores que las mujeres en matemáticas y en las ciencias duras»; tóxico y discriminatorio estereotipo que perfila a las mujeres desde muy pequeñas a declinarse hacía otros campos del conocimiento privándonos de tener muchas más mujeres ganadoras del permio Nobel en física como Marie Curie (sólo cuatro hasta ahora).

La investigación se centra o delimita en dos cuestiones básicas: (a) en el panorama global de esta problemática de género y (b) en las prácticas educativas en el contexto catalán. Para resolver la primera cuestión se aplicó una metodología bibliométrica mixta (descriptiva y evaluativa) para el análisis de género en las revistas de educación científica entre 2005 y 2015, mediante un criterio de selección de artículos en revistas indexadas con accesibilidad en línea. Respecto a la segunda problemática, se empleó una metodología cualitativa - interpretativa, para con esto conocer las buenas prácticas de enseñanza en la incorporación del género en las aulas de clase por parte de docentes sensibles a esta problemática, mostrando la mirada de los docentes respecto a la mujer y las ciencias, el actuar de los docentes y los obstáculos que tuvieran los mismos al incorporar la perspectiva de género en las aulas de clase.

Respecto a los resultados de la investigación en la parte bibliométrica, se encontró que es muy poco significativo el aporte de didácticas de las ciencias con perspectiva de género y/o el género como tema central, mostrando que el camino es largo en la búsqueda de la igualdad y equidad, para por fin ir acabando con el androcentrismo. En lo concerniente a los resultados de la investigación del análisis de las visiones y las buenas prácticas de incorporación del género en el aula de clase de ciencias por parte de docentes sensibles a esta problemática, se encontró que los docentes que introducen la perspectiva de género en el aula, emplean un lenguaje no sexista, como también su gestión en el aula y la asignación no sexista de roles en grupos de trabajo, la introducción de una perspectiva histórica y de conocimientos feminizados generando un impacto positivo en la instrucción del género en las clases de ciencias mediante un actuar transformador y sensible.

A la importancia que radica la implementation en las aulas de clase de la metodología STEM/STEAM, no se debe descartar a la gamification como método de incentivo adicional, incorporando todos los recursos tecnológicos posibles y disponibles, para con esto, generar una verdadera experiencia de aprendizaje integrativa STEM mediado en tecnología para aprender jugando. En la tesis doctoral realizada por María de las Mercedes Fuentes presentada en 2019 y tituladaEnriquecimiento de laformación de docentesSTEM en experiencias gamificadas mediante el modelo pedagógico TPACK,demuestra la importancia de implementar la gamificación en las unidades didácticas realizadas por los docentes y con esto aumentar la motivación y estimular el interés de los estudiantes por mejorar sus competencias científico-tecnológicas. Para esto, la investigadora se centró en el diseño de un plan de formación docente y con esto, mejorar las prácticas de enseñanza por parte de los docentes relacionados con las áreas STEM basado en el modelo pedagógico TPACK (Technology, Pedagogy, Content Knowledge) para con esto mejorar y resolver las falencias y necesidades formativas de los docentes en sus prácticas pedagógicas, especialmente en las competencias de contenidos curriculares, pedagogía y tecnología, los cuales proporcionen el aprendizaje significativo de los estudiantes sin dejar de lado la conexión implícita de la realidad.

La metodología implementada en la investigación es la DBR o investigación basada en el diseño (por su sigla en inglés) desarrollada en cuatro fases: (a) análisis documental para la identificación de problemas, (b) desarrollo del prototipo que dé solución a los problemas planteados, (c) realización de pruebas para la mejora del prototipo, (d) implementation de la solución definitiva. Cabe destacar que los resultados de la investigación fueron satisfactorios respecto a los docentes que participaron de la formación y de las unidades didácticas desarrolladas por los mismos asistentes, de lo cual y como subproducto resultado de la investigación, evaluados mediante unchecklistpara determinar la pertinencia de las unidades didácticas en distintos parámetros; así como también, la percepción de los docentes acerca de la formación implantada en experiencias gamificadas para STEM, para lo cual se aplicaron instrumentos como entrevistas estructuradas, grupo de discusión y reflexión metacognitiva.

Un estudio reciente y con gran impacto actual a causa de lo vivenciado mundialmente por la pandemia asociada al COVID-19, respecto al uso de los dispositivos móviles y la educación mediada por estos dispositivos, la educación flexible y las tecnologías emergentes, es la tesis doctoral realizada por Mojarro en 2019, tituladaMobile learning en la educación superior: una alternativa educativa en entornos interactivos de aprendizaje,la cual sin proponérselo, apertura el camino de lo que en principio fuera solo un ideal a lo que hoy es una realidad mundial y es elmobile learningo educación por medio de los dispositivos móviles. Empleando como sustento teórico la teoría unificada de aceptación y uso de la tecnología, para analizar la intención de uso de los dispositivos móviles como parte de las acciones formativas innovadoras y las percepciones de los estudiantes acerca del uso de los dispositivos móviles durante su aprendizaje en la Universidad de Huelva. Mediante este estudio con diseño no experimental basado en la triangulación múltiple desde un enfoque cuantitativo, indagar y analizar la aceptación de estos dispositivos como estrategia demobile learningmediante un modelo de aceptación tecnológica basado en la UTAUT, al establecer las variables o factores que inciden en los estudiantes a decantarse por la utilización de los celulares y tabletas como herramientas tecnológicas en el desarrollo de sus estudios académicos, en lo que como resultado de la investigación, se pudo constatar que los estudiantes emplean estos dispositivos como forma de ahorrar tiempo respecto a otras formas de consulta de información, más que solo por mejorar calificaciones académicas, y es lógica esta aseveración, ya que estos dispositivos móviles cada día se afianzan más como una extensión nuestra existencia que nos permite tener el conocimiento de la humanidad en la palma de la mano o de una frase como «OK, Google» o «Hey, Siri» y en un futuro no muy lejano, a la distancia de un pensamiento por medios de implantes bonicos como los desarrollados por Neuralink del empresario Elon Musk.

Fundamentación Epistemológica y Ontológica

Este proyecto busca, a partir de la experiencia del docente del nivel de la educación media, integrar contenidos de distintas asignaturas para, apoyados en la educación STEAM, dilucidar las bondades de la educación integrada y holística. Partiendo del axioma “el todo es más que la suma de sus partes” argumento holístico que se le atribuye a Aristóteles en su libro Metafísica (no de manera explícita), el cual fue fundamentado en que un objeto de estudio no puede ser comprendido en su totalidad analizando sus componentes de manera individual o como dijo Aristóteles en el libro antes mencionado: “Puesto que la definición es un enunciado, y todo enunciado tiene partes, y en la misma relación del enunciado con su objeto está también la parte del enunciado con la parte del objeto”(1030b20). Hurtado (2010) también relaciona la holística con la cosmovisión de la siguiente manera:

... puesto que la tendencia es a conformar totalidades abstractivas llamadas cosmovisiones, que una vez instituidas pueden propiciar saltos importantes para la humanidad, sintagmas históricos, no con criterios absolutos sino como recursos del pensamiento y de la abstracción, capaces de preparar para otros procesos históricos, (p. 57).

En el marco de los aconteceres actuales respecto al COVD-19, que no son ajenos a la realidad educativa misma, por tal, que son parte de sí, en relación consigo misma y con el mundo. En cuanto, ontología en el sentido etimológico, se tiene queontosproviene del griegoser,ylogoscorresponde atratados,definiéndose como el conocimiento del ser, del ente. En cuanto Smith (2007) indica que «la ontología busca dar una clasificación definitiva y exhaustiva de las entidades en todas las esferas del ser.» La realidad social, en cuanto para Berger y Luckmann (1968/2003) «Si vamos a describir la realidad del sentido común, tendremos que referirnos a estas interpretaciones, así como también tendremos que tomar en cuenta su carácter de presupuesto; pero lo hacemos colocándolo entre paréntesis fenomenológicos»

En cuanto a epistemología, del griegoepisteme,el cual significaconocimientoociencia,Ugas (2005) lo define como:

La epistemología, al igual que la lógica, descansa en un análisis de carácter científico, porque la naturaleza misma de los problemas que presenta conlleva una estrecha coordinación de las investigaciones lógicas, psicológicas y metodológicas, que son, hoy por hoy, independientes de la filosofía general, (p. 12).

Eldivide y vencerásque tan famoso se ha hecho es propiciar divisiones, nociones fragmentarias, que terminan con consecuencias más perjudiciales que benéficas en el campo de la educación al igual que en lo social. El divisionismo, dicotomías entre bandos opuestos o supuestamente opuestos, provocan en la sociedad brechas por las que algunos pocos sacan provecho y que terminan afectando a la mayoría. La invitación a asumir una mirada holística reside en la importancia de una actitud integradora, tiene que ver con el respeto hacia el otro, que mediante un análisis crítico comprender y discernir sobre distintas filosofías y formas de pensar, y que estas discrepancias sean aprovechables como una manera de complementamos, converger nuestras diferencias para mejorar como sociedad.

La realidad actual de la ciencia está caracterizada por la especificidad y especialización de los diversos campos del conocimiento y a medida que se logra conocer una rama de la ciencia esta se deriva en otras mucho más específicas, de tal modo que, en cierto punto se encapsulan en su propio universo, sacrificando incluso la cosmovisión general de la ciencia, como también la posibilidad de aunar conocimientos y técnicas a fin de la consecución de objetivos comunes (Von Bertalanffy, 1968, p. 30). Las instituciones educativas no están eximes de esto, las cuales manejan las asignaturas de manera totalmente independiente, cada una tira por su lado. Tomando en consideración la segunda ley de Newton, al tener vectores de fuerza en diferentes direcciones y sentidos, estas terminarán anulándose unas a otras, impidiendo un aprovechamiento sustancial y beneficioso de estas fuerzas, y por ende no se logra la obtención del principal objetivo de la educación escolar: el desarrollo integral de la persona.

El desarrollo y evolución de la ciencia ha demostrado que no existe una última palabra para todo y que con cada avance científico ciertas creencias quedan obsoletas o sin vigencia. Tal como se creía con la física mecánica newtoniana la cual se pensaba regía de igual forma en todo el universo, pero con los planteamientos de Einstein y su teoría de la relatividad todo cambió, pero no para dilapidar todo lo hecho por Newton sino para mejorarlo. Como diría Hurtado «En este devenir, el conocimiento anterior no queda desactualizado o desechado completamente, sino que se integra dentro de una nueva comprensión, pues ha sido la tarea evolutiva necesaria para alcanzar el nuevo aprendizaje» (p. 74. ob. cit.). Lo cual también plantea que este devenir evolutivo del conocimiento es como una espiral metafórica que de manera holística integra nuevos planteamientos y conocimientos, a conceptos y teorías anteriores de manera dinámica y fluida, por tal las concepciones y percepciones de un momento social e histórico de un individuo no son definiciones absolutas y exactas de una realidad sino solo interpretaciones subjetivas de ese momento, susceptibles a nuevas interpretaciones.

La casa de niñosde María Montessori es un gran ejemplo de cómo el aprendizaje natural experimental holístico e integral es el método por excelencia para los niños, que los mantiene motivados y prestos a resolver situaciones cotidianas que los prepara para la vida, puesto que la educación no es sólo la escucha e instrucción del docente, sino un proceso natural espontaneo adquirido mediante experiencias (Montessori, 1914). Por tanto, evitar lo que María Montessori (1986) menciona en el libroLa mente absorbente del niño',«el mundo de la educación sea una especie de isla donde los individuos, separados del mundo, se preparen para la vida permaneciendo extranjeros de la misma». Esta imposición presente en la actividad docente tradicional y las directrices de los gobiernos, sofoca el aprendizaje creando un estado de desconcierto en los estudiantes, provocando apatía a la escuela y al aprendizaje, en el que se les impone modelos, materias y métodos adultos a quienes están en pleno desarrollo de sus facultades (Dewey, 1938/2010). Y entre sollozos, Piggy se lamenta mencionando las siguientes palabras: «Hemos hecho las cosas como las hubieran hecho los adultos, ¿por qué no nos ha dado resultados?» (Allen y Hook, 1990). Con esta referencia a la películaEl señor de las moscas,basada en el libro del mismo título de William Golding, refleja cómo los niños y jóvenes al tratar de imitar el actuar de los adultos, crean un nudo lleno de confusiones y errores que pueden desembocar en problemas muchos mayores.

En el sentido de interpretación de la literatura consultada, se tiene a consideración la importancia de la hermenéutica como interpretación y compresión de las investigaciones, libros, artículos y demás material que ha servido de sustento epistemológico, para lo cual Gadamer (1991) indica lo siguiente:

Comprender e interpretar textos no es sólo una instancia científica, sino que pertenece con toda evidencia a la experiencia humana del mundo. En su origen el problema hermenéutico no es en modo alguno un problema metódico. No se interesa por un método de la comprensión que permita someter los textos, igual que cualquier otro objeto de la experiencia, al conocimiento científico. Ni siquiera se ocupa básicamente de constituir un conocimiento seguro y acorde con el ideal metódico de la ciencia. Y sin embargo trata de ciencia, y trata también de verdad. Cuando se comprende la tradición no sólo se comprenden textos, sino que se adquieren perspectivas y se conocen verdades, (p. 8).

Como tal, la hermenéutica se trata de explicar enunciados con otros enunciados necesarios para ayudar en la compresión e interpretación, con un carácter finito, el conocimiento relacionado con el objeto de estudio de esta investigación. De esta comprensión e interpretación se aborda esta investigación con tres categorías iniciales, las cuales están vinculadas a los propósitos que dan solución a la problemática planteada, los cuales se pueden observar en el siguiente cuadro.

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Fundamentación Sociológica

La sociología como ciencia que se encarga del análisis científico de la sociedad y la interacción entre personas, enmarcado en un contexto histórico y cultural, en el que identifica a la sociedad como su objeto específico de estudio. (Morín, 1995). En tanto «si queremos entender la realidad de la vida cotidiana, debemos tener en cuenta su carácter intrínseco antes de proceder al análisis sociológico propiamente dicho.» (Berger y Luckmann, 1968/2003). El cual para Habermas (1981/1999) «la sociología ha sido la única ciencia social que ha mantenido su relación con los problemas de la sociedad global.»

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• College: Libertador Experimental Pedagogical University
• Grade: aprobado
• Author: Oliver Contreras Rodríguez (Author)
• Publication Year: 2021
• Pages: 147
• Catalog Number: V1242922
• ISBN (PDF): 9783346677112
• ISBN (Book): 9783346677129
• Language: Spanish; Castilian
• Tags: educación, steam, integración, transdisciplinaria, curricular, enseñanza, matemáticas, ciencias, tecnología, arte, media