Indagación científica escolar y educación STEAM

El desarrollo de competencias científicas, como finalidades de la educación científica, necesita de enfoques didácticos que sean capaces de captar los rasgos esenciales de este concepto, entendido como la capacidad de desenvolverse de forma adecuada en diferentes contextos de la vida diaria en los que la ciencia y la tecnología juegan un papel importante. Entre los enfoques actualmente disponibles en la didáctica de las ciencias en este capítulo se describen los de enseñanza de las ciencias en contexto y los de prácticas científicas, en particular la indagación; y se argumenta cómo la integración de ambos puede ayudar al profesorado al desarrollo de propuestas STE(A)M acordes con los planteamientos de los currículos actuales en España.

Los retos sociales actuales demandan respuestas educativas para la formación ciudadana y su inserción en la sociedad, surgiendo nuevas orientaciones educativas como es el tratamiento STEM/STE(A)M. Su abordaje requiere diseñar la construcción del conocimiento desde las diferentes disciplinas, contemplar su integración curricular y transcurricular, y gestionar su puesta en práctica con metodologías activas, promotoras de aprendizajes competenciales y colaborativos. En este capítulo analizamos los desafíos de su tratamiento, tanto en los enfoques de enseñanza–aprendizaje, gestión del currículo como en la formación de su profesorado. Para ello, se describe la naturaleza de la educación STEAM presentando las formas de conceptualizarla, así como las principales oportunidades y retos para su traslado al aula. Con relación a la formación del profesorado, presentamos la tipología de factores personales, internos y externos asociados a la propia naturaleza de los procesos cognitivos y las estrategias metodológicas implicados. Finalmente se comentan los aspectos organizadores que participan en los programas de desarrollo profesional requeridos para la capacitación buscada, describiéndose tipologías y logros y dificultades en su realización.

La importancia de la inclusión y la equidad en la educación se destaca como un principio fundamental para garantizar que todos los estudiantes, independientemente de sus capacidades o características individuales, tengan acceso a oportunidades educativas iguales. La Ley Orgánica de Mejora de la Calidad de la Educación (Ley Orgánica 3/2020, LOMLOE), respalda estos principios, y el Diseño Universal para el Aprendizaje (DUA) se presenta como una herramienta clave para transformar la educación que favorece «una educación inclusiva y de calidad y promover oportunidades de aprendizaje para todos» (ODS4), en consonancia con la Agenda 2030. En este capítulo examinaremos la implicación del DUA como un marco global que no solo aborda las barreras educativas convencionales, sino que también se convierte en una herramienta esencial en el desarrollo de procesos de enseñanza–aprendizaje en las ciencias de la naturaleza. En estos escenarios, los estudiantes son protagonistas de su propio aprendizaje y se utilizan ciclos de indagación basados en el DUA para diversificar la enseñanza en el aula, reconociendo y acogiendo las diferencias presentes entre los estudiantes y promoviendo su pensamiento científico como una habilidad esencial para comprender los procesos naturales cotidianos. Incorporar el DUA en los procesos educativos supone hacer efectivo el tratamiento de la innovación en la educación, en aras a favorecer los procesos de inclusión y equidad que la Escuela actual demanda.

En la sociedad actual, las áreas profesionales STE(A)M han cobrado especial relevancia, incrementando la demanda de una educación STE(A)M eficaz. La clave para un programa educativo STE(A)M de éxito reside en la capacidad del docente para impartir conocimientos, inspirar al alumnado y fomentarle un sentido de identidad y pertenencia en el mundo científico–tecnológico en el que nos encontramos. Por ello, este capítulo aborda el concepto de identidad docente STE(A)M y sus implicaciones en la práctica educativa, destacando la importancia de dotar al profesorado de una formación integral que respalde su desarrollo profesional y la construcción de una identidad docente sólida.

Se describe el proyecto IndagaSTE(A)M Escuela, como propuesta de investigación educativa y transferencia desde la Universidad de Málaga, en cooperación con centros educativos para incorporar la educación STEM a las aulas escolares utilizando prácticas científicas de indagación o diseños ingenieriles desde proyectos ABP sobre contextos de interés para el alumnado. Se presenta el modelo formativo que fundamenta sus objetivos para planificar una formación docente para la transferencia a la práctica de estos enfoques, centrado en el papel del docente como gestor de cambios y transformaciones y se comenta la puesta en práctica desarrollada, tanto en la formación inicial del profesorado como en escenarios de su actualización permanente. Se indican algunos de los
materiales producidos y se aportan valoraciones globales del programa, relativos al impacto en formación inicial, características del trabajo docente e implicaciones didácticas de enfoques de enseñanza utilizados en el tratamiento STE(A)M.

Este capítulo presenta el diseño de una propuesta de Situación de Aprendizaje (SdA), cuyo objetivo es que el alumnado del primer ciclo de educación primaria desarrolle una serie de habilidades, competencias y actitudes en el marco de la asignatura de Conocimiento del Medio Natural, Social y Cultural (LOMLOE). Mediante la realización de un experimento, donde trabajarán la indagación científica, podrán comprender el proceso de germinación y crecimiento de una planta. Así, el aprendizaje por descubrimiento les ayudará a entender que las plantas no solamente necesitan luz y agua, sino que también la presencia de un sustrato adecuado es importante, ya que les aporta los nutrientes necesarios para su germinación y crecimiento. Se propone terminar con una salida fuera del aula donde se trabajarán más aspectos actitudinales, ambientales y de sostenibilidad. En definitiva, esta propuesta didáctica permite comprender la importancia de las plantas en el entorno en el que vivimos fomentando habilidades científicas y aprendizaje STE(A)M.

El estudio del magnetismo ofrece una oportunidad única para involucrar al alumnado en la exploración de un fenómeno físico fundamental que es a la vez tangible y considerado como mágico a edades tempranas. La propuesta didáctica sobre magnetismo que presentamos en este capítulo sirve así tanto para introducir conceptos científicos básicos relacionados, como para fomentar el pensamiento crítico y la curiosidad. A través de una investigación en la que el alumnado pone a prueba la fuerza magnética de diferentes imanes, analizando cómo repercute la distancia a la cuál atraen a diferentes materiales y cuál es la influencia de situar un objeto como obstáculo entre el imán y el objeto, el alumnado moviliza el conocimiento y habilidades necesarias para dar respuesta al problema planteado, la construcción del prototipo de un coche de juguete que se desplace gracias al magnetismo. De esta forma, se desarrolla un proyecto guiado por la indagación y que permite el abordaje de la educación STE(A)M tanto con alumnado del segundo ciclo de educación primaria como con profesorado en formación inicial, a través del contexto de la fuerza magnética y su presencia en la vida cotidiana.

En este capítulo se presenta una propuesta STE(A)M integrada dirigida al tercer ciclo de educación primaria, que aborda el fenómeno de la flotabilidad mediante el reto de construir la mejor flota de barcos. La propuesta permite al alumnado comprender el concepto de densidad y su relación con la masa y el volumen de los materiales mediante distintas experiencias que pondrán en marcha el conocimiento y las habilidades necesarias para resolver el reto planteado. Así, mediante los enfoques de la indagación científica y una primera aproximación al diseño ingenieril, el alumnado trabajará en la elaboración de prototipos de una flota de barcos, poniendo a prueba su flotabilidad.

En este capítulo, se aborda una situación de aprendizaje destinada al segundo curso de la enseñanza secundaria obligatoria, centrada en la materia de física y química. En concreto se muestra como el alumnado utiliza sus conocimientos científicos para dar respuesta a una demanda social relevante: la elaboración de una guía turística de una ciudad que pueda ser utilizada por personas con discapacidad motora y visual, de tal forma que les permitiese estimar los tiempos de desplazamiento entre monumentos y lugares emblemáticos de la misma. En el trabajo se presenta la secuencia de tareas, la relación con los elementos curriculares y los resultados de aprendizaje producidos en el alumnado, tanto a nivel de conocimiento para la resolución de problemas como el grado de desempeño competencial alcanzado con la propuesta didáctica.

En este capítulo, se aborda una situación de aprendizaje destinada al cuarto curso de la enseñanza secundaria obligatoria, centrada en la materia de física y química. En concreto se muestra como el alumnado utiliza sus conocimientos científicos para dar respuesta a una cuestión social relevante: la elección de una bebida láctea o vegetal para consumirla en desayunos o meriendas. En el trabajo se presenta la secuencia de tareas y en cada una de ellas se reseña la relación con los elementos curriculares para que pueda ser analizada conforme al currículo vigente. Por último, se muestra el sistema de evaluación seguido para tomar evidencias sobre el grado de desempeño de las competencias específicas desarrollado por el alumnado.