Mesa temática en Educación STEM

El 19 de julio del 2017 se realizó la mesa temática en STEM convocada por el Misterio de Educación. Esta mesa tuvo propósito reconocer los avances y procesos que en el país se están dando con relación a dicha temática e identificar aportes para la construcción de un marco curricular para los niveles de Educación Básica y Media. La mesa contó con la presencia de profesores e investigadores del Departamento de Antioquia; por parte del Grupo de Investigación MATHEMA-FIEM estuvieron Lina María Mesa Muñoz, Norma Vásquez, Olga Botero y Jaime Andrés Carmona-Mesa

El colega Jaime Andrés Carmona-Mesa planteó varios retos de la Educación STEM para el contexto colombiano y presentó sus reflexiones en la formación inicial de profesores en dicha línea.

El acrónimo STEM fue introducido en la década de 1990 en Estados Unidos para referir a las disciplinas de ciencia, tecnología, ingeniería y matemáticas y se consolidó como un movimiento gubernamental para fortalecer la mano de obra, los productos y procesos en las disciplinas que lo componen (Iammartino, Bischoff, Willy y Shapiro, 2016; Schlenker, 2015; Sjoquist y Winters, 2015). En este sentido, se han desarrollado estudios que documentan la integración de STEM en los diferentes niveles educativos de países como Estados Unidos, Reino Unido, Malacia, Corea entre otros. A pesar de que los estudios en Educación STEM se han desarrollado en diferentes contextos, es posible establecer algunos retos que deben ser considerados en construcción de un marco curricular para los niveles de Educación Básica y Media de nuestro país.

Los aprendizajes en los contenidos disciplinares tiende a concentrar la discusión actual. Las investigaciones informan que existe una tendencia predominante en estudiar ciencia en relación con las demás disciplinas (English, 2016) y tecnología es la disciplina que más fácil se relaciona con las demás (Li, Ernst, y Williams, 2016). Además, matemáticas e ingeniería son las disciplinas que requieren mayor estudio en relación con las demás (English, 2016; National Academy of Engineering and National Research Council, 2014) y la relación entre matemáticas y ciencias evidencia resultados menos favorables en matemáticas (English, 2016). En este sentido, es importante considerar los efectos que tiene la articulación de las diferentes disciplinas en nuestro contexto situado y cómo se fomentan tanto los aprendizajes y procesos evaluativos en cada una de ellas como en un trabajo global.

Uno de los contenidos disciplinares que se evidencia como novedosos es la formación en ingeniería, la cual no supone llevar los procesos de ingeniería a la educación, por el contrario, se propone identificar la esencia de la formación de un ingeniero para fomentar dicha disciplina (Bagiati et al., 2015). English (2016) presenta como principales características de la ingeniería los procesos iterativos que incluyen: la definición de problemas especificando criterios y restricciones para soluciones aceptables, generar una serie de posibles soluciones y evaluar cuales satisfacen mejor el problema y optimizar la solución mediante la comprobación y el perfeccionamiento sistemáticos, que incluye la sustitución de las características menos significativas por las más importantes. En algunos países se incluye en el currículo la asignatura ingeniería, lo cual en el contexto colombian debe ser objeto de discusión.

Cuando se estudia la Educación STEM en el contexto escolar las investigaciones reportan experiencias significativas tanto en las escuelas como en ambientes no convencionales (museos, proyectos y similares) (National Academy of Engineering and National Research Council, 2014; Slavit, Nelson, y Lesseig, 2016). Las formación en ambientes no convencionales se ha convertido en una de los espacios más eficientes y viables para iniciar pilotajes de Educación STEM y se podría considerar como una buena alternativa para iniciar la sistematización de experiencias en instituciones colombianas.

En la literatura se registran diferentes recursos metodológicos en la Educación STEM, entre las más recurrentes se encuentra el diseño ingenieril (English y King, 2015; Estapa y Tank, 2017), la modelación (Baker y Galanti, 2017), el pensamiento computacional (Witherspoon, Schunn, Higashi, y Baehr, 2016) y el aprendizaje basado en proyectos (Slavit et al., 2016). En esencia, el objetivo de los diferentes recursos metodológicos se centra en actividades prácticas que permiten situar conceptos abstractos en un contexto concreto (Hayes y Kraemer, 2017). A nivel local, y si bien no son experiencias en marcadas en la Educación STEM, se dispone de un amplio abanico de investigaciones que se han focalizado en la Modelacion Matemática (ver por ejemplo: https://recomem.wordpress.com/). Esto permite intuir que al parecer en Colombia ya se han desarrollado estudios que, analizados con el lente de la Educación STEM, son experiencias importantes para inciar la construcción de este marco curricular para los niveles de Educación Básica y Media.

En relación a la formación inicial de profesores en el marco de la Educación STEM, es necesario considerar con detenimiento el apoyo que se les brinda para ajustarse a este tipo de propuestas, puesto que muchos profesores se sienten interesados pero no se bien preparados para ejecutar este tipo de propuestas (Duschl y Bybee, 2014; Shernoff, Sinha, Bressler, y Ginsburg, 2017). Al respecto Siew, Amir, y Chong (2015) informan que los talleres de desarrollo profesional son un apoyo necesario para que los profesores adopten un enfoques STEM innovador, eficaz y contextualizado a sus escuelas. Además, algunos autores informan que 72 horas, tres por semana, es el tiempo mínimo para una transformación en la implementación de propuestas STEM por parte de los profesores (National Academy of Engineering and National Research Council, 2014).

En particular, en el contexto de la Licenciatura en Educación Básica con énfasis en Matemáticas de la Universidad de Antioquia, se han identificado por medio del proyecto de investigación “el pensamiento computacional en la formación inicial de profesores de matemáticas”, grandes potencialidades de propuestas educativas cercanas a un enfoque STEM. En el espacio de formación Tecnologías en Educación Matemáticas, se han logrado generar experiencias que resignifican una educación interdiciplinar donde se identifican los contenidos de cada diciplina pero no se fragmentan en su desarrollo. Además, se han problematizado este tipo de propuestas tanto en el contexto urbano como el rural, con el deseo de buscar alternativa de innovación social.

En este contexto de reflexiones y retos que se deben enfrentar en la construcción de un marco curricular para los niveles de educación Básica y Media en el marco de la Educación STEM, el colega Jaime Andrés Carmona-Mesa planteó:

“A lo largo de la sesión se percibió una tendencia a sugerir ajustes curriculares siguiendo los documentos ministeriales de países como Estados Unidos, Singapur, entre otros. Si bien son documentos que podría servir como ejemplo para orientar los ajustes curriculares en Colombia, se debe reconocer que las investigaciones en dichos países informan falencias en las implementaciones prácticas, por tanto, sugiero respetuosamente no asumir a la ligera los lineamientos establecidos en los países mencionados.

Entiendo que los tiempos para la elaboración de los documentos curriculares son limitados, pero es importante que se realice un seguimiento riguroso y longitudinal a las iniciativas en Educación STEM que se adelantan en nuestro país. En este sentido, sería importante que adicional a los lineamientos curriculares se dejen estudios que permitan, a mediano y largo plazo, tomar decisiones soportadas en evidencias contextualizadas en nuestro país”.

Algunas referencias en esta nota

• Bagiati, A., Yoon, S., Evangelou, D., Magana, A., Kaloustian, G., y Zhu, J. (2015). The landscape of PreK-12 engineering online resources for teachers: global trends. International Journal of STEM Education, 2(1), 1. doi: 10.1186/s40594-014-0015-3
• Baker, C. K., y Galanti, T. M. (2017). Integrating STEM in elementary classrooms using model-eliciting activities: responsive professional development for mathematics coaches and teachers. International Journal of STEM Education, 4(1), 10. doi: 10.1186/s40594-017-0066-3
• Duschl, R. A., y Bybee, R. W. (2014). Planning and carrying out investigations: an entry to learning and to teacher professional development around NGSS science and engineering practices. International Journal of STEM Education, 1(1), 12. doi: 10.1186/s40594-014-0012-6
• English, L. D. (2016). STEM education K-12: perspectives on integration. International Journal of STEM Education, 3(1), 3. doi: 10.1186/s40594-016-0036-1
• English, L. D., y King, D. T. (2015). STEM learning through engineering design: fourth-grade students’ investigations in aerospace. International Journal of STEM Education, 2(1), 14. doi: 10.1186/s40594-015-0027-7
• Estapa, A. T., y Tank, K. M. (2017). Supporting integrated STEM in the elementary classroom: a professional development approach centered on an engineering design challenge. International Journal of STEM Education, 4(1), 6. doi: 10.1186/s40594-017-0058-3
• Hayes, J. C., y Kraemer, D. J. M. (2017). Grounded understanding of abstract concepts: The case of STEM learning. Cognitive Research: Principles and Implications, 2(1), 7. doi: 10.1186/s41235-016-0046-z
• Iammartino, R., Bischoff, J., Willy, C., y Shapiro, P. (2016). Emergence in the U.S. Science, Technology, Engineering, and Mathematics (STEM) workforce: an agent-based model of worker attrition and group size in high-density STEM organizations. Complex & Intelligent Systems, 2(1), 23–34. doi: 10.1007/s40747-016-0015-7
• Li, S., Ernst, J. V., y Williams, T. O. (2016). Supporting students with disabilities and limited English proficiency: STEM educator professional development participation and perceived utility. International Journal of STEM Education, 3(1), 2. doi: 10.1186/s40594-016-0035-2
• National Academy of Engineering and National Research Council. (2014). TEM Integration in K-12 Education: Status, Prospects, and an Agenda for Research. (Committee on Integrated STEM Education & N. A, Eds.). doi: 10.17226/18612
• Schlenker, E. (2015). The labour supply of women in STEM. IZA Journal of European Labor Studies, 4(1), 12. doi: 10.1186/s40174-015-0034-1
• Shernoff, D. J., Sinha, S., Bressler, D. M., y Ginsburg, L. (2017). Assessing teacher education and professional development needs for the implementation of integrated approaches to STEM education. International Journal of STEM Education, 4(1), 13. doi: 10.1186/s40594-017-0068-1
• Siew, N., Amir, N., y Chong, C. (2015). The perceptions of pre-service and in-service teachers regarding a project-based STEM approach to teaching science. SpringerPlus, 4(1), 8. doi: 10.1186/2193-1801-4-8
• Sjoquist, D. L., y Winters, J. V. (2015). The effect of Georgia’s HOPE scholarship on college major: a focus on STEM. IZA Journal of Labor Economics, 4(1), 15. doi: 10.1186/s40172-015-0032-6
• Slavit, D., Nelson, T. H., y Lesseig, K. (2016). The teachers’ role in developing, opening, and nurturing an inclusive STEM-focused school. International Journal of STEM Education, 3(1), 7. doi: 10.1186/s40594-016-0040-5
• Witherspoon, E. B., Schunn, C. D., Higashi, R. M., y Baehr, E. C. (2016). Gender, interest, and prior experience shape opportunities to learn programming in robotics competitions. International Journal of STEM Education, 3(1), 18. doi: 10.1186/s40594-016-0052-1