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Metodología Ciencia, Tecnología, Ingeniería y Matemáticas aplicada al Proceso de
Enseñanza y Aprendizaje de las Ciencias Naturales
Science, Technology, Engineering and Mathematics Methodology applied to the
Teaching and Learning Process of Natural Sciences
La globalización y el surgimiento de la era tecnológica ha generado cambios en los oficios
y profesiones más demandantes en el mundo entero, algunas han desaparecido y otras
nuevas surgen, además las problemáticas de la sociedad requieren soluciones integrales y
no parciales, según las áreas de conocimiento. El objetivo que orientó esta investigación se
enfocó en analizar la incidencia de STEM en el proceso de enseñanza aprendizaje en el área
de ciencias naturales de los estudiantes de quinto de básica primaria. Para tal efecto, se
desarrolló una investigación acción de enfoque cualitativo en cuatro fases: planificación,
acción, observación, reflexión. El aprendizaje en ciencias naturales bajo metodología
STEM se delimitó a docentes y estudiantes de grado quinto primaria de la Institución
Educativa Santo Ángel de carácter público en Bucaramanga, Colombia. Para tal fin, se
eligió una muestra de 10 informantes claves, ampliamente conocedores, relacionados
directamente con la investigación, distribuidos así, uno directivo docente, cuatro docentes
de aula y cinco estudiantes. Como resultado al aplicar STEM como metodología de
aprendizaje de ciencias naturales, los estudiantes lograron una buena adaptabilidad y
aceptación al sistema de trabajo, así como una mejora significativa en su desempeño en la
asignatura. En conclusión, el enfoque STEM mostró una amplia efectividad en el proceso
de enseñanza aprendizaje de las ciencias naturales a través de actividades de tipo
interdisciplinario.
Palabras clave: STEM, ciencias naturales, enseñanza, aprendizaje.
¹Universidad de Pamplona
¹https://orcid.org/0000-0001-8065-3762
¹Colombia
Argüello-Guevara, J. (2021). Metodología
Ciencia, Tecnología, Ingeniería y
Matemáticas aplicada al Proceso de
Enseñanza y Aprendizaje de las Ciencias
Naturales. Revista Tecnológica-Educativa
Docentes 2.0, 1(1), 61-70.
https://doi.org/10.37843/rted.v1i1.256
J. Argüello-Guevara, "Metodología
Ciencia, Tecnología, Ingeniería y
Matemáticas aplicada al Proceso de
Enseñanza y Aprendizaje de las Ciencias
Naturales", RTED, vol. 1, n.° 1, pp. 61-70,
nov. 2021.
https://doi.org/10.37843/rted.v1i1.256
Julia Viviana Argüello-Guevara¹
29/noviembre/2021
Globalization and the emergence of the technological era have generated changes in the
most demanding trades and professions worldwide. Some have disappeared, and other new
ones arise; in addition, society's problems require integral and not partial solutions,
according to the areas of knowledge. The objective that guided this research was to analyze
the incidence of STEM in the teaching-learning process in the ??natural sciences of students
in the fifth year of elementary school. For this purpose, action research with a qualitative
approach was developed in four phases: planning, action, observation, reflection. Learning
in natural sciences under STEM methodology was limited to fifth-grade teachers and
students of the public Santo Ángel Educational Institution in Bucaramanga, Colombia. For
this purpose, was chosen a sample of 10 key informants, widely knowledgeable, directly
related to the research, distributed in this way, one teacher director, four classroom teachers,
and five students. As a result, when applying STEM as a natural science learning
methodology, the students achieved good adaptability and acceptance to the work system
and a significant improvement in their performance in the subject. In conclusion, the STEM
approach showed overall effectiveness in the teaching-learning process of natural sciences
through interdisciplinary activities.
Keywords: STEM, natural sciences, teaching, learning.
1/julio/2021
1/octubre/2021
61-70
Metodología Ciencia, Tecnología, Ingeniería y
Matemáticas aplicada al Proceso de Enseñanza y
Aprendizaje de las Ciencias Naturales.
Argüello-Guevara, J. (2021). Metodología Ciencia, Tecnología, Ingeniería y Matemáticas aplicada al Proceso de Enseñanza y Aprendizaje de las Ciencias Naturales. Revista
Tecnológica-Educativa Docentes 2.0, 1(1), 61-70. https://doi.org/10.37843/rted.v1i1.256
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Introducción
La globalización y el surgimiento de la
era tecnológica ha generado cambios en los
oficios y profesiones más demandantes en el
mundo entero, algunas han desaparecido y
otras nuevas surgen, además las
problemáticas de la sociedad requieren
soluciones integrales y no parciales, según las
áreas de conocimiento. Por lo anterior, desde
la aplicación de la metodología STEM se
pretende no solo generar más profesionales
hombres y mujeres en las áreas STEM sino
que sean capaces de brindar soluciones con
una amplia visión y conocimiento. Como lo
planteara Unesco “la educación en estas
asignaturas puede proporcionar a quienes las
estudian, los conocimientos, las habilidades,
las actitudes y las conductas necesarias para
crear sociedades inclusivas y sostenibles”
(2017, p. 1)
Desde este planteamiento se destaca la
exigüidad de profesionales con las
habilidades que se requieren, no solo para
afrontar las realidades del mundo sino para
acercarse a un desarrollo pleno personal y
profesional. De ahí lo esencial de
comprometer a los estudiantes con el
aprendizaje, como lo expresara, Kelley &
Knowles “se requiere de programas rigurosos
que incluyan instrucción, evaluación, y
también integrar la tecnología y la ingeniería
en los planes de estudio de las ciencias y las
matemáticas, así como promover la
investigación científica y el proceso de diseño
industrial” (2016, p.11). En otras palabras, se
requiere definir el enfoque como lo
manifestaran, Deirdre, Debby, Junie, &
Marnie “en los rincones de juego y de
aprendizaje, los bloques y otros materiales
abiertos ofrecen diferentes oportunidades”
(2020, p. 37).
Con ello, los autores plantean de forma
tácita el aporte del diseño como método de
trabajo, de cierta forma este guarda similitud
con el método científico en la búsqueda de
verdad y soluciones, pero abriendo espacios al
proceso de indagación para determinar cuál
de ellas es la mejor, así como la posibilidad de
optimizar y dinamizar procesos. Como lo
expresaran, Borromeo, Mena, & Mena “es
esencial preparar a los futuros profesores de
matemática, ciencia o tecnología para la
integración de STEM, puesto que son el
vehículo para implementar una formación
acorde a las necesidades actuales” (2021, p.
45). De acuerdo con ello, las necesidades
actuales hacen referencia al planteamiento de
situaciones del mundo real en los contenidos
temáticos, pues estos son complejos y
requieren soluciones interdisciplinarias y a
profundidad.
Desde de este contexto, analizar la
incidencia del enfoque metodológico e
interdisciplinar STEM en el proceso de
enseñanza aprendizaje de las ciencias
naturales como objetivo principal de esta
investigación no solo contribuyo a optimizar
practicas pedagógicas a mejorar el desempeño
de los estudiantes, sino que permitió la
proyección de las nuevas generaciones a un
mejor estilo de vida, como lo explican
Giraldo, Molina, & Córdoba “los ciudadanos
que no refuerzan estas áreas serán relegados
de buenas oportunidades en la sociedad, ya
que no poseerán las competencias necesarias
para asumir determinadas tareas” (2018, p.
47). En otras palabras, que la implementación
del enfoque STEM también permitiría
ampliar las oportunidades profesionales y la
mejora económica y sostenible del mundo
entero.
Metodología
Para el desarrollo de esta investigación
se aplicó el enfoque cualitativo que permitió
desde sus parámetros abordar la incidencia de
STEM en el proceso de enseñanza
aprendizaje de las ciencias naturales de una
forma humanista por su perspectiva social, en
tal sentido, Serrano expresa: “el enfoque
naturalista o cualitativo surge como
alternativa al paradigma racionalista, puesto
que en las disciplinas de ámbito social existen
diferentes problemáticas, cuestiones y
restricciones que no se pueden explicar ni
comprender en toda su extensión desde la
metodología cuantitativa” (1994, p.26).
Dicho de otro modo, para este caso de estudio
de tipo social, de interacción y aprendizaje el
Metodología Ciencia, Tecnología, Ingeniería y
Matemáticas aplicada al Proceso de Enseñanza y
Aprendizaje de las Ciencias Naturales.
Argüello-Guevara, J. (2021). Metodología Ciencia, Tecnología, Ingeniería y Matemáticas aplicada al Proceso de Enseñanza y Aprendizaje de las Ciencias Naturales. Revista
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paradigma cuantitativo no abarca todos los
aspectos a valorar.
Bajo este enfoque investigativo se
ajustan instrumentos de recolección de
información para obtener datos del
desempeño, actitudes y comportamiento de
los estudiantes a través de un análisis riguroso
de la información obtenida. Para tal fin, se
elige una muestra de diez informantes claves,
ampliamente conocedores, relacionados
directamente con la investigación,
distribuidos así, un directivo docente, cuatro
docentes de aula y cinco estudiantes. A razón
de ello, los instrumentos, entrevista a
docentes, tabla de observación directa son
elegidos y aplicados en la presente
investigación, cabe acotar, fueron validados a
través del mecanismo de validación por
concepto de expertos.
La institución educativa Santo Ángel
atiende a una población aproximada de 1500
estudiantes de estratos socioeconómicos
bajos, en su mayoría, las familias dependen
del trabajo informal, no han tenido acceso a
educación superior y no cuentan con acceso a
tecnologías de la información ni equipos de
cómputo para facilitar el aprendizaje de los
niños. Adicionalmente, el sector se
caracteriza por sufrir flagelos sociales como
drogadicción juvenil, delincuencia común y
organizada, microtráfico, guerra entre
pandillas, pobreza entre otros. Por ello la
relevancia que toma el papel de la educación
y las oportunidades que brinde a estos niños y
jóvenes.
Ahora bien, congruentemente con el
enfoque cualitativo, esta investigación se
orienta bajo los parámetros del diseño de I-A
(Investigación Acción) como ruta de trabajo,
toda vez que I-A analiza acciones humanas,
los problemas prácticos y cotidianos en las
aulas de clase. Al respecto, Elliot plantea: “El
propósito de la investigación-acción consiste
en profundizar la comprensión del profesor
(diagnóstico) de su problema. Por tanto,
adopta una postura exploratoria frente a
cualesquiera definiciones iniciales de su
propia situación que el profesor pueda
mantener” (2000, p.5). En otros términos, el
autor propone que el docente debe partir de
determinar las circunstancias actuales y
preexistentes para de forma autocritica
evaluar lo que se debe conservar y aquello que
debe mejorar o replantear.
Con ello se hace evidente, el primer
paso debe ser una actividad diagnóstica, pues
esta permite ahondar y razonar acerca de las
diferentes dificultades que se presentan en el
aula entorno a un tema específico en este caso,
al proceso de enseñanza aprendizaje de
ciencias naturales en grado quinto primaria.
Posteriormente, se realizó la investigación en
cuatro fases principales en su orden:
planificación, Acción, Observación,
finalmente fase de Reflexión, como se
observa en la siguiente Figura 1:
Figura 1
Rueda de Engranaje Cíclica
Nota. Proceso de elaboración de la investigación en
cuatro fases, elaboración propia (2021).
Rueda de engranaje cíclica, muestra las
diferentes etapas de las fases de investigación
así como el flujo de información entre ellas.
Sugiere la correlación positiva entre fases,
sirviendo cada una de insumo para el
desarrollo de la siguiente permitiendo un
proceso consecuente. En el punto de partida
es la planeación estructurada y sistemática, la
puesta en práctica de las estrategias diseñadas,
la observación de los efectos de las mimas y
finalmente la reflexión sobre los resultados
que lleve a las conclusiones definitivas,
probablemente estás desencadenen en un
nuevo planteamiento investigativo para
permitir la evolución y mejora continua de los
procesos.
Metodología Ciencia, Tecnología, Ingeniería y
Matemáticas aplicada al Proceso de Enseñanza y
Aprendizaje de las Ciencias Naturales.
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El registro de antecedentes permitió
enmarcar la trayectoria de la metodología
STEM, como se enriquece y se expande por
el mundo. Al indagar al respecto, es visible
cómo evoluciona y se afianza esta
metodología, dejando un camino para
rastrear, profundizar, aprender y por supuesto
poner a prueba. Se encontraron numerosos
estudios, con respecto a STEM y al proceso
de enseñanza aprendizaje de las ciencias
naturales, con mayor presencia en países
como Estados Unidos, Finlandia, España,
Alemania entre otros.
Por lo anterior y en relación con esta
investigación, se destacan a nivel
internacional, “Diseño de proyectos STEM a
partir del currículo actual de educación
primaria utilizando aprendizaje basado en
problemas, aprendizaje cooperativo, Flipped
classroom y robótica educativa” (Ruiz, 2007,
p.197). Pues se muestro la posibilidad de
engranar adecuadamente el currículo, la
metodología ABP, la tecnología y el
aprendizaje cooperativo a través de STEM.
A nivel nacional, en este caso en
Colombia, se destacó la investigación
denominada, “Metodologías didácticas para
la enseñanza y aprendizaje de las ciencias
naturales en zonas rurales del municipio de
Obando – Valle del Cauca” (García, 2015, p.
59), pues concibe diferentes didácticas que
invitan a un aprendizaje activo de las ciencias
naturales incluso en zonas del país de difícil
acceso lo que fue un gran aporte.
Por otra parte a nivel regional, se tuvo
en cuenta el trabajo titulado, “Estrategia
pedagógica de integración de la educación
ambiental a las áreas de español, sociales y
ciencias naturales para los estudiantes de
grado 2°1 del Instituto Comunitario Minca
Sede C de Floridablanca: Una mirada
transdisciplinar” (Gualteros, 2018, p. 136).
Esta investigación aportó una experiencia
positiva de integración de áreas como lo busca
STEM en básica primaria.
Finalmente, a nivel local,
“Miniproyectos: una estrategia metodológica
basada en la enseñanza para la comprensión
(EPC) en las ciencias naturales
experimentales de escolares” (caicedo &
Acuña, 2015, p.26), dado que no solo
demuestra un buen resultado de aplicación de
las metodologías activas como forma de
interacción en el aula sino que también
muestra una manera experimental de aprender
ciencias naturales, similar al objetivo STEM.
El análisis de los resultados se realizó a
través de la técnica de la hermenéutica
aplicada a la interpretación de los
instrumentos de recolección de información,
prueba diagnóstica, entrevista a docentes y
observación directa.
Resultados
El momento histórico de la aplicación
de esta investigación, valida aún más la
búsqueda de la innovación en procesos de
enseñanza aprendizaje, debido al
confinamiento por la pandemia, la educación
desde casa con mediación de la tecnología y
estrategias innovadoras fue el reto de los
agentes educativos en el mundo entero.
Teniendo en cuenta lo anterior, la aplicación
del enfoque STEM permitió desarrollar
aprendizaje significativo a través de las
metodologías activas, romper las barreras que
aíslan las áreas del conocimiento y abarcar de
manera más profunda e integral las temáticas,
la motivación en los estudiantes fue notoria,
encontrar que con una misma actividad
estaban cubriendo sus compromisos escolares
de varias asignaturas y de manera activa no
memorística permitió obtener su atención y
empeño en el desarrollo de las actividades que
confluyeron en la mejora considerable de su
desempeño académico en ciencias naturales.
Metodología STEM
La educación STEM “es un
acercamiento interdisciplinario al aprendizaje
que remueve las barreras tradicionales de las
cuatro disciplinas (Ciencias, Tecnología,
Ingeniería y Matemáticas) y las integra al
mundo real con experiencias rigurosas y
relevantes para los estudiantes” (Michael,
Cary, & Jo Anne, 2013, p. 50). Ese enfoque
simpatizo entonces, por la transformación de
las metodologías que aíslan por completo
áreas de conocimiento evitando dar
Metodología Ciencia, Tecnología, Ingeniería y
Matemáticas aplicada al Proceso de Enseñanza y
Aprendizaje de las Ciencias Naturales.
Argüello-Guevara, J. (2021). Metodología Ciencia, Tecnología, Ingeniería y Matemáticas aplicada al Proceso de Enseñanza y Aprendizaje de las Ciencias Naturales. Revista
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profundización al desarrollo de temáticas y
ver el mundo me una forma más real.
Debe su nombre al acrónimo de las
áreas fundamentales que desarrolla por sus
nombres en inglés, Science (Ciencias) –
Tecnology (Tecnología) – Engineering
(Ingeniería) – Mathematics (Matemáticas).
Aparece por primera vez en los noventa
cuando la NFS (National Science Fundation)
hace una gran inversión para fortalecer las
áreas impulsadas por STEM, posteriormente
en la administración de Barack Obama es
definida como política educativa pública.
Desde allí, el STEM ha evolucionado y
avanzado por el mundo. Se sustenta en tres
grandes pilares, desarrollar una sociedad
instruida en áreas STEM que permitan formar
más profesionales en carreras que el mundo
requiere, desarrollar nuevas generaciones con
habilidades para el siglo XXI y propender por
una sociedad basada en la innovación desde la
ingeniería en la educación.
La Ingeniería en la Educación
Dentro de los aspectos que diferencian
el enfoque STEM a otras innovaciones
educativas, es la participación de la ingeniería
como eje integrador entre las áreas
establecidas por STEM. El objetivo principal
de agregar ingeniería es dar un sentido de
aprendizaje a partir de la solución de
problemas y el aprendizaje basado en
proyectos, que sin alejarse del todo de la
rigurosidad de las ciencias y su método
científico busca engranar de manera sistémica
las áreas del conocimiento en busca de un
mismo objetivo. “El método científico busca
responder a una pregunta, mientras que el
proceso de diseño busca encontrar soluciones
y no cualquier solución, sino la mejor”
(Espinosa, 2018, p.128). Con ello, se ha de
entender por ejemplo, que con el método
científico se válida una posible respuesta,
mientras en el proceso de ingeniería desde el
diseño, se busca una solución, se comprueba
por demostración y se mejora por repetición.
Ahora bien, una de las más recurrentes
preocupaciones de los docentes al asumir el
reto de implementar STEM es el manejo
conceptual que deben tener de ingeniería para
desarrollar el enfoque metodológico con
éxito, “Es poco probable que los docentes
adopten la innovación o cambien su práctica
docente a menos que tengan la suficiente
confianza para implementarla. Por lo tanto, es
necesario fortalecer la confianza de los
profesores en el plan de estudios de
ingeniería” (Lee & Strobel, 2014, p. 163). Por
ello, se hizo necesario la capacitación
adecuada a los docentes para afianzar la
confianza, brindar los conocimientos básicos
del modelo y el aporte de la ingeniería en el
proceso de enseñanza bajo el modelo STEM.
Modelo de 5 pasos
Desde la visión de la ingeniería en el
desarrollo del pensamiento sistémico, STEM
propone un modelo de actividades
secuenciales de acuerdo con la complejidad y
grado de los estudiantes, siendo el caso
puntual de esta investigación el modelo de 5
pasos, correspondiente a los grados de 3ro a
8vo. Estos modelos son los más utilizados
para instrucción de la ingeniería en el aula,
según lo expresa Espinosa:
Existen muchos modelos para representar el
proceso de diseño en ingeniería. Entre ellos se
encuentran los del tipo cíclico para representar
la reiteración. No siempre el problema indica
una reiteración, pero en esencia es un proceso
cíclico. También el modelo de forma cíclica
implica unos pasos fijos que aportan, cada uno,
a una forma de aprendizaje más profunda (2018,
p. 1).
Con ello el autor reitera la función de la
ingeniería en el proceso de enseñanza
aprendizaje desde el enfoque metodológico
STEM, resaltando el objetivo de cada uno de
los pasos del modelo de diseño en función de
la instrucción y el desarrollo de competencias
de los estudiantes y en el propender por el
desarrollo de procesos cíclicos de mejora
continua siempre que dé lugar.
En la Tabla 1 se muestra que con este
modelo de 5 pasos una actividad STEM puede
ser desarrollada con éxito, permitiendo el
aprendizaje significativo y el desarrollo de
contenidos curriculares de forma práctica y
llamativa para los estudiantes. En cada uno de
Metodología Ciencia, Tecnología, Ingeniería y
Matemáticas aplicada al Proceso de Enseñanza y
Aprendizaje de las Ciencias Naturales.
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los pasos trabajados se potencializan
competencias y habilidades que permitirán
generaciones mejor instruidos en STEM y
competitivos a nivel global.
Tabla 1
Modelo de Cinco Pasos
Nota. Se describen los modelos de una actividad STEM, elaboración propia (2021).
A partir de la tabla 1, es más explícito el
quehacer en el aula del modelo de 5 pasos
planteado por STEM en concordancia con la
ingeniería en la educación, en ella a su vez se
identifica un orden especifico de desarrollo de
actividades en analogía a una secuencia
didáctica que permita ejecutar una
experiencia de aprendizaje práctica y
significativa. Este modelo además responde a
tres aspectos fundamentales que desde el
proceso de diseño en la ingeniería, el primero
de ellos, definir el problema, segundo,
desarrollar soluciones y finalmente optimizar
la solución.
Interacción entre las Asignaturas STEM
Definitivamente en Colombia y en muchos
otros lugares del mundo existen bases muy
arraigadas de modelos donde las áreas
trabajan completamente aisladas, sustentados
en la entrega de conceptos y memorización de
una forma descontextualizada restando valor
a los elementos teóricos por no enfocar su
aplicación a las situaciones cotidianas que
incluso pueden mejorar condiciones de vida
de la comunidad educativa.
#
Paso
Descripción
Habilidades
STEM que se
desarrollan
1
Hacer
preguntas
Se presenta una situación o pregunta problema a los estudiantes, se
realiza una corta presentación de contexto del mismo para delimitar y
comprender su alcance, se permite a cada estudiante expresar sus
ideas. De esta forma el docente abre espacios para indagar los
presaberes y manejo que los estudiantes tienen del tema.
Pensamiento
Critico
Investigación
Colaboración
2
Imaginar
Se abre el espacio a la creación, en donde una técnica de lluvia de
ideas por ejemplo, puede permitir que los estudiantes por mecanismos
de debates grupales, líderes en subgrupos entre otras, establezcan
ideas claras, argumentadas y las expongan en audiencia.
Solución de
Problemas
Creatividad
Comunicación
3
Planear
Los estudiantes deben plasmar la solución que como grupo han
discutido o concertado a partir del diseño, para ello deben crear planos
o esquemas de muestren su solución con características específicas de
medidas, dimensiones, limitantes entre otras. Es recomendable en esta
etapa colocar limitantes similares a situaciones reales como el
presupuesto, los materiales, el tiempo entre otras.
Solución de
Problemas
Creatividad
Comunicación
Colaboración
4
Crear
A partir de los planos deben iniciar la construcción de un prototipo
funcional que permita participación de todos los integrantes del grupo
de trabajo. Una de las estrategias recomendada para evitar estudiantes
rezagados en el proceso, es determinar el rol a desempeñar por cada
estudiante en la elaboración del prototipo, pueden usarse credenciales
o carné para identificar dicha labor a realizar y en cada sesión
reorganizar el rol de los estudiantes para permitir la experiencia desde
diversas ópticas.
Pensamiento
Crítico
Solución de
Problemas
Creatividad
Comunicación
Colaboración
Liderazgo
5
Mejorar
Es de gran importancia en la experiencia de aprendizaje pues las
pruebas de funcionamiento del prototipo desarrollado deben dar como
resultado la solución esperada en el diseño inicial, de no ser así, el
trabajo debe revisarse, encontrar los errores e incluso en algunos casos
modificar el diseño hasta que cumpla su objetivo, sin importar cuantas
correcciones sean necesarias para alcanzar el objetivo.
Pensamiento
Crítico
Solución de
Problemas
Creatividad
Comunicación
Colaboración
Metodología Ciencia, Tecnología, Ingeniería y
Matemáticas aplicada al Proceso de Enseñanza y
Aprendizaje de las Ciencias Naturales.
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De acuerdo con Espinosa “los
problemas del mundo son eminentemente
interdisciplinarios y por ello la combinación
de las asignaturas permite mejores formas de
solucionarlos. La integración de las
asignaturas STEM es una forma efectiva para
lograr la solución a problemas complejos y
brindar al estudiante un aprendizaje más
profundo” (2018, p.138). Con esto el autor
afirma la importancia de comprender las
situaciones problemas reales del mundo desde
un todo, aprender a solucionar de forma
fraccionada, nos lleva a dar alivios
superficiales, a dejar brechas abiertas que
pueden incluso complicar aún más el
problema.
Con ello se hace necesario una visión
más holística de situaciones problema e
integración de las áreas, como lo plantea
STEM, es una buena oportunidad para
lograrlo. Sin embargo, debe existir claridad en
la manera en que ellas se pueden integrar.
STEM plantea diversas opciones de
integración de áreas de acuerdo con los
intereses o fines pertinentes, por ejemplo,
silos, interconexión, coordinación,
combinación, superposición, integración
transdisciplinaria y para el caso de esta
investigación, el modelo de asignatura líder,
pues este engrana con en el objetivo que la
sustenta, la búsqueda de mejorar el
desempeño en el área de ciencias naturales de
la población seleccionada.
El modelo de asignatura líder plantea
que las áreas matemáticas y ciencias naturales
al tener contenidos temáticos sólidos y
robustos les permiten liderar procesos de
aprendizaje integral, pues en ellas se sujetan y
se pueden articular otras áreas, así pues, las
ciencias naturales como área líder atrae a las
otras para apoyar la temática trabajada, siendo
la ingeniería la que establece las conexiones
entre las áreas a través del proceso de diseño.
Didáctica de las Ciencias Naturales
Las ciencias naturales se han convertido
en una disciplina de conocimiento esencial,
pues se ha venido posicionando como
promotora de cambio y eje de proyección de
nuevas formas de comprender y proteger
nuestro planeta, teniendo en cuenta los retos
ambientales, epidemiológicos, energéticos,
farmacéuticos, todo lo que la ciencia permite
desarrollar, es por ello, que la forma de
enseñar ciencias naturales en el aula y la
didáctica para tal fin deben ser planeadas y
estructuradas de forma responsable y
minuciosa.
Dentro del enfoque metodológico
STEM, se concibe las ciencias naturales como
un área completamente activa, que debe llevar
al estudiante de lo teórico a lo práctico. Es por
esto, que las metodologías activas engranan
perfectamente en la propuesta STEM y lo
planteado en los estándares de competencias
establecidas por el MEN para el aprendizaje
de las mismas. Partiendo de lo planteado por
el MEN:
A partir de dichas competencias generales, se
establecen competencias más específicas, más
aterrizadas a la acción en las aulas, a buscar los
medios para alcanzar los objetivos, dentro de
estas competencias específicas se encuentran,
Identificar, Indagar, Explicar, Comunicar,
trabajo en equipo, disponibilidad para tolerar la
incertidumbre y aceptar la naturaleza
provisional, propia de la exploración científica
entre otras (2004, p. 7).
En efecto, este postulado lista las
competencias y habilidades propias que deben
desarrollarse a través del estudio de las
ciencias naturales, esto sumado a que
constituyen políticas educativas de carácter
nacional, revelan como STEM se adapta los
currículos establecidos por la legislación y a
su vez encaja en las necesidades de los
estudiantes en su proceso de formación.
Con ello es claro qué se debe desarrollar
desde el proceso de enseñanza aprendizaje de
las ciencias naturales, en concordancia con los
objetivos de STEM algunas de las
metodologías activas que pueden dirigir
actividades esta investigación son por
ejemplo:
• ABP (Aprendizaje Basado en
Problemas).
• Modelo de enseñanza de
transmisión-recepción.
Metodología Ciencia, Tecnología, Ingeniería y
Matemáticas aplicada al Proceso de Enseñanza y
Aprendizaje de las Ciencias Naturales.
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Argüello-Guevara, J. (2021). Metodología Ciencia, Tecnología, Ingeniería y Matemáticas aplicada al Proceso de Enseñanza y Aprendizaje de las Ciencias Naturales. Revista
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• Modelo recepción significativa.
• Cambio conceptual.
• Modelo por investigación.
• Miniproyectos.
Cada una de ellas plantea un sin número
de posibles actividades que permitan
desarrollar un verdadero aprendizaje de
ciencias naturales más desde el punto de vista
del desarrollo de competencias y habilidades
que desde el ejercicio de conceptualización
mecánica y sistemática de conceptos.
“Diagnosticar ideas y construir nuevos
conocimientos, adquirir habilidades de rango
cognitivo, promover actitudes positivas hacia
la ciencia y actitudes científicas, acercar el
ámbito científico a lo cotidiano y evaluar el
conocimiento científico humano” (Ortega,
2007, p.1). En realidad, lograr este tipo
trasformación de la educación, este
acercamiento a la ciencia y a lo humano en los
países de Latinoamérica permitiría un mejor
desarrollo económico y social de nuestras
naciones.
Tras la implementación de cinco
actividades STEM en las que se cumplió con
los parámetros de cada paso del diseño, donde
la tecnología actúo como mediadora del
proceso de aprendizaje y donde el centro
fueron los estudiantes mientras que el docente
asumió el rol de orientador facilitador del
proceso, al finalizar la recolección de datos se
encontró que:
1. Los docentes mostraron gran interés y
curiosidad por el enfoque
metodológico STEM por su visión e
innovación integradora de las áreas.
2. Inicialmente los docentes
manifestaron preocupación por la
inclusión de la ingeniería como una
asignatura adicional a evaluarse por la
preparación que se debe tener para
orientarla.
3. En el proceso de caracterización
diagnóstica de los procesos de
enseñanza aprendizaje de las ciencias
naturales en la población de muestra,
se evidencia un bajo desempeño
académico en general, especial
dificultad en solución de problemas
contextualizados así como un arraigo
a la forma tradicional de educación,
memorística, de transcripción y
repetición.
4. En la aplicación de actividades tipo
STEM los estudiantes se mostraron,
motivados, muy interesados y de
cierta forma sorprendidos por el
cambio de metodología de trabajo.
Expresaron sentir compromiso al
saber que la actividad vinculaba
cumplimiento académico en varias
asignaturas y muy receptivos frente a
las indicaciones de las diferentes
actividades.
5. Se desarrollaron a cabalidad las
actividades propuestas, cabe
mencionar que el proceso de
actividades escolares en modalidad de
alternancia por la pandemia por
COVID-19, con llevo a realizar las
actividades con pequeños grupos de
estudiantes.
6. Al evaluar las temáticas trabajadas a
través del enfoque metodológico
STEM se evidencia un desempeño
académico de los estudiantes ubicado
principalmente en la escala alto y
superior en escala de evaluación
institucional y nacional.
7. Al evaluar a través de sustentación
oral temáticas trabajadas a través de
las actividades STEM, se evidencia un
dominio significativo de los conceptos
a través de la conceptualización.
Conclusiones
El enfoque metodológico STEM abre
las puertas a nuevas oportunidades de
innovación en el aprendizaje, a través de esta
investigación se pudo comprobar no solo la
gran acogida que tiene la metodología en
docentes y estudiantes sino la efectividad en
el proceso de enseñanza aprendizaje de las
ciencias naturales en grado 5to primaria. La
aplicación de los contenidos curriculares a
problemáticas reales del entorno permitió una
gran validación de los contenidos a los
estudiantes, una apropiación de conceptos,
Metodología Ciencia, Tecnología, Ingeniería y
Matemáticas aplicada al Proceso de Enseñanza y
Aprendizaje de las Ciencias Naturales.
Argüello-Guevara, J. (2021). Metodología Ciencia, Tecnología, Ingeniería y Matemáticas aplicada al Proceso de Enseñanza y Aprendizaje de las Ciencias Naturales. Revista
Tecnológica-Educativa Docentes 2.0, 1(1), 61-70. https://doi.org/10.37843/rted.v1i1.256
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realidades y el desarrollo de competencias
acordes a las necesidades de la sociedad del
siglo XXI.
Ahora bien, es importante reconocer
que la mediación de la tecnología en el
aprendizaje debe ser una constante en la
educación y una oportunidad equitativa en
todas las escuelas del mundo, censurar el uso
del internet en el desarrollo de las clases debe
cambiarse por enseñar a los niños y jóvenes a
dar un buen uso de ella para su aprendizaje tal
como lo propone STEM. Se pudo evidenciar
en esta investigación, que el uso de las
tecnologías de la información y la
comunicación no solo fomenta la capacidad
de indagación sino el pensamiento crítico ante
lo que se encuentra en las redes y algo aún
más importante, ser conscientes de la realidad
que los rodea y como pueden mejorar su
calidad de vida y la de su comunidad como lo
busca STEM.
De acuerdo con lo planteado por
Sandoval “cualquier propuesta que implique
cambio y mejora utilizando las TIC se
constituye como una innovación al proceso de
enseñanza aprendizaje” (2020, p. 27). En
otras palabras, que toda practica pedagógica
que incluya mediación de la tecnología en su
proceso, ya por sí misma supone novedades y
modernización, así pues, las actividades
STEM se constituyen en un cambio que
propende por la mejora y por la integración
cotidiana y constante de las TIC en la
educación.
Finalmente, es válido recalcar que
aplicar el enfoque metodológico STEM en los
procesos de enseñanza aprendizaje en
ciencias naturales, se da a esta importante área
el toque activo propio de la misma, una
asignatura tan empírica, no se debe seguir
limitando a salón, marcador y tablero, pues
una vez más queda demostrado, el aprender
haciendo a través de experiencias
significativas hace el aprendizaje más
duradero y real. Por lo anterior cierro este
apartado invitando a aprender más de STEM,
de las oportunidades que esto abre a nuestra
labor como educadores, a abrir puertas en las
clases de ciencias naturales para ir hacia el
exterior, para ir más a los laboratorios, a las
salas de sistemas, a construir prototipos, a
usar tecnología, a realizar clases conjuntas, a
profundizar y a orientar a nuestros estudiantes
a solucionar problemas reales y actuales de
nuestra sociedad para que sigamos
construyendo la expectativa de un mundo
mejor.
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