Modelo STEAM para las competencias del área Ciencia y Tecnología en una institución educativa del Perú

Abstract

Abstract: This research proposes to design a STEAM model aimed at promoting the development of competencies in the area of science and technology in secondary education students, the methodology used was the quantitative approach, basic research, and propositional design with a sample of 175 education students. secondary school, to whom a test was applied to measure the level of development of competencies in science and technology, also, three teachers were considered who responded to a questionnaire with a Likert scale that allows analyzing the difficulties for the application of the STEAM methodology. The results showed that the level of achievement of the competences of the science and technology area in students of the VI cycle are at a beginning and process level. Asimismo, el modelo STEAM proviene de STEM, un modelo que no tenía artes en su actividad de aprendizaje, sin embargo, con el tiempo se fue agregando el último elemento. Esta mirada del proceso enseñanza aprendizaje y del rol del estudiante, está alineado al enfoque por competencias, con énfasis en los entornos virtuales, la indagación y la interdisciplinariedad. 2.Metodología La presente investigación realizada es básica, porque genera nuevos conocimientos, no manipula variables y da solución a un fenómeno, al mismo tiempo es de nivel propositivo por que se inicia con el diagnóstico, evalúa un hecho y formula una propuesta que en el presente caso es el modelo STEAM.

Headnote

Resumen: La presente investigación plantea diseñar un modelo STEAM orientado a promover el desarrollo de las competencias del área de ciencia y tecnología en los estudiantes de educación secundaria, la metodología utilizada fue el enfoque cuantitativo, investigación básica, diseño propositivo con una muestra de 175 estudiantes de educación secundaria, a quienes se les aplicó una prueba para medir el nivel de desarrollo de las competencias del área de ciencia y tecnología, asimismo, se consideró a tres docentes quienes respondieron a un cuestionario con escala de likert que permite analizar las dificultades para la aplicación de la metodología STEAM. Los resultados demostraron que el nivel de logro de las competencias del área de ciencia y tecnología en estudiantes del VI ciclo se encuentran en un nivel de inicio y proceso.

Palabras-clave: STEAM, competencias, ciencia y tecnología, modelo.

Abstract: This research proposes to design a STEAM model aimed at promoting the development of competencies in the area of science and technology in secondary education students, the methodology used was the quantitative approach, basic research, and propositional design with a sample of 175 education students. secondary school, to whom a test was applied to measure the level of development of competencies in science and technology, also, three teachers were considered who responded to a questionnaire with a Likert scale that allows analyzing the difficulties for the application of the STEAM methodology. The results showed that the level of achievement of the competences of the science and technology area in students of the VI cycle are at a beginning and process level.

Keywords: STEAM, skills, science and technology, model.

1.Introducción

A nivel mundial, quienes encabezan los más altos puntajes en la prueba PISA en ciencia, tecnología, ingeniería, arte y matemática son países europeos o asiáticos. Estos países usan diferentes metodologías que aportan lo esencial para que los alumnos puedan desarrollar su máximo potencial con respecto a las áreas mencionadas. Existe una metodología en especial que todos estos países tienen en común: STEAM, este modelo esta enfocado en un aprendizaje basado en la experiencia, cien por ciento cooperativo, este enfoque, busca promover la colaboración de todos los estudiantes, para incentivar las vocaciones científico - tecnológicas. Asimismo, implica la inclusión del arte que, para muchos autores incentiva a la recuperación de los objetivos y los propósitos educativos, con orientación a desarrollar competencias integrales, tanto como la inclusión social, la sostenibilidad, entre otros. (Greca, et. al, 2021:2)

Para Mena et. al. (2021:3), STEAM es muy reconocido por ser una de las prioridades para las escuelas de educación a nivel mundial, donde la enseñanza y el aprendizaje, basados en investigación e indagación se determina como un enfoque prometedor para las futuras generaciones. Para lograr de manera efectiva las tareas de investigación se debe brindar una orientación adecuada mediante la combinación e inclusión de diferentes herramientas didácticas digitales, laboratorios virtuales, entre otros, que impulsarán a los estudiantes a querer averiguar sobre diferentes temas ligados a la investigación, matemáticas, arte, etc.

Dinh (2021:1), quien coincide con los anteriores autores, refiere que este modelo educativo se deriva de la idea de educar en cinco áreas primordiales: ciencia, tecnología, ingeniería, matemáticas, y arte, este modelo ayuda a entender como funcionan las leyes operativas del mundo físico, fomenta la capacidad de clasificar diferentes problemas usando el pensamiento crítico, estimulando así, la creatividad y el ingenio, que se basa en la colaboración, cooperación y comunicación asertiva. Como se ha mencionado anteriormente, esta metodología es reconocida mundialmente, con especial énfasis en países desarrollados, como un método que se aplica con éxito y eficiencia obteniendo resultados favorables, como los resultados de la prueba PISA lo afirma.

Asimismo, el modelo STEAM proviene de STEM, un modelo que no tenía artes en su actividad de aprendizaje, sin embargo, con el tiempo se fue agregando el último elemento. Este nuevo modelo estimula la motivación y curiosidad de los estudiantes con respecto sus propias habilidades que influyen en la resolución de problemas, cooperación, autoaprendizaje, aprendizaje basado en problemas reales, en proyectos e investigaciones basadas en desafíos. Esta metodología brinda a los estudiantes una oportunidad de poder expandir sus conocimientos en cuanto a la ciencia y las humanidades, y de la misma manera desarrollar diversas habilidades para salir victoriosos en el presente siglo que esta lleno de tecnologías de la información, como la comunicación, pensamiento crítico, creatividad, trabajo en equipo, tenacidad. (Widarwati et. al., 2021:2)

STEAM es un modelo de aprendizaje cooperativo, donde los estudiantes pueden construir su conocimiento y conceptos a través de diferentes proyectos; dado que los estudiantes están empezando a comprender el material de estudio, las ciencias deben usar la tecnología para ayudar a encontrar el concepto requerido y facilitar el proceso enseñanza aprendizaje. (Febriansari et. al, 2021:2)

White & Delaney (2021:10), describen al modelo STEAM como punto de unión de las diferentes materias que incluyen, con el objetivo de crear nuevos conocimientos o resolver problemas. Se enfoca en el desarrollo conjunto de nuevos pensamientos, conocimientos, que impulsa la creatividad y valora la innovación.

De la misma manera, Cabello et. al (2021: 64) menciona que STEAM puede proporcionar diversos caminos hacía la educación teniendo un aprendizaje STEAM completo, donde los estudiantes experimentaran como creadores de ciencia aquello que la misma ciencia permite; desarrollaran diferentes intereses complejos que con la ayuda de esta metodología podrán aplicarlos para resolver problemas de manera colaborativa. Uno de los aspectos más interesantes de esta metodología es la inclusión del área de arte, la misma que fue olvidada en el modelo STEM; el arte es importante ya que facilita la inclusión de emociones al resolver problemas, antes esta área y la ciencia fueron tratadas por separado, pero cuando se estudian de manera conjunta generan un impacto positivo, incluyendo la creatividad para fortalecer a la ciencia.

La aplicación de diferentes estrategias o modelos para el desarrollo de competencias surgen desde la necesidad de incrementar el entendimiento, el pensamiento crítico y científico para que los alumnos puedan resolver problemas por sí mismos. Se debe entender por competencia como la manera en la cual el estudiante resuelve una situación determinada, en donde debe usar todos los conocimientos, habilidades, actitudes y aptitudes adquiridos. Para el desarrollo de estas mencionadas competencias se utilizan métodos educativos como STEAM, que engloba áreas que suscitan a la resolución de problemas en áreas como matemáticas, ciencias, tecnologías, arte e ingeniería. (González-Rivas, 2021:126).

Rahmawati et. al. (2021:4), señalan que la incorporación de STEAM en el aprendizaje de las ciencias en estudiantes de Indonesia generó situaciones significativas en el desarrollo de habilidades científicas llegando a identificar problemas, vincular ideas, realizar conjeturas e inferencias, obtener resultados y conclusiones. Entonces los estudiantes son capaces de lograr competencias relacionadas con la ciencia, teniendo en cuenta su contexto y en base a la metodología STEAM.

Gracias a las recomendaciones de países más desarrollados, en los diseños curriculares actuales se refleja la importancia del desarrollo de competencias, el mismo que ha fomentado la aplicación e inclusión de metodologías activas para asegurar una formación educativa de alto nivel. Uno de los modelos más usados para trabajar las mencionadas competencias es el aprendizaje basado en proyectos llamado STEAM que engloba las siguientes áreas: Ciencia, Tecnología, Ingeniería, Matemáticas y Arte; que está centrado en el desarrollo de habilidades científico - matemática, y con la ayuda de las tecnologías de la información puede impulsar a la resolución de problemas y agregando el área del arte resulta un mecanismo educativo más completo. (Diego-Mantecón, 2021:34)

El proceso de enseñanza y aprendizaje STEAM, es dinámico, integral centrado en el estudiante, aplica el conocimiento, integra los tics, aprende haciendo y del error constructivo, parte de situaciones socio científicas tomadas como significativas para que los estudiantes construyan los conocimientos de manera colaborativa, autónoma y así promover el pensamiento complejo, científico y de diseño. En tal sentido, el estudiante, es argumentativo, reflexivo, participativo, resolutivo y promueve el trabajo en equipo, aprende investigando, a partir de sus errores, tiene autonomía (Kijima et. al 2021:5). Esta mirada del proceso enseñanza aprendizaje y del rol del estudiante, está alineado al enfoque por competencias, con énfasis en los entornos virtuales, la indagación y la interdisciplinariedad.

2.Metodología

La presente investigación realizada es básica, porque genera nuevos conocimientos, no manipula variables y da solución a un fenómeno, al mismo tiempo es de nivel propositivo por que se inicia con el diagnóstico, evalúa un hecho y formula una propuesta que en el presente caso es el modelo STEAM. La investigación se encuadra en el enfoque metodológico cuantitativo, con mediciones objetivas y análisis estadístico de los datos. El diseño de la investigación es no experimental, porque no manipula las variables de estudio, es transeccional, al recoger información en un solo momento, es descriptivopropositivo, porque se sustenta en teorías psicopedagógicas y sociológicas y se propone el modelo. (Hernández y Mendoza, 2018).

Para la recolección de datos se utilizó la técnica de la observación empleando una prueba por competencias, elaborado por la investigadora, con 26 ítems que miden el nivel de desarrollo de las tres competencias del área de C y T para el sexto y séptimo ciclo. La técnica de la encuesta, aplicado a través de un cuestionario a docentes con 30 ítems cerrados, respuestas homogéneas y una escala de Likert con valoraciones del 1 al 5 para recoger información de los estudiantes y docentes sobre la metodología en el área de Ciencia y Tecnología; un cuestionario es un documento estructurado, con preguntas claras y precisas (Arias, 2020). Asimismo, la técnica de la programación fue aplicada por medio de la planificación de proyectos STEAM y actividades de aprendizaje en la que participaron ciencia (ingeniería y robótica), arte y cultura, matemática vinculados a los entornos virtuales.

La confiabilidad del instrumento refiere a que cuando se aplica el instrumento en repetidas veces los resultados son iguales y en ese sentido la confiabilidad del instrumento se aplicó a una muestra de 28 estudiantes de una institución secundaria pública en donde se planteó la prueba de conocimiento, el cual respondieron a través de un formulario. De acuerdo con el instrumento correspondió realizar el KR20 en donde se obtuvo como resultado un 0,711 lo que demuestra la confiabilidad del instrumento. La técnica de modelación se llevó a la práctica por medio del diseño un modelo STEAM, según las dimensiones correspondientes.

La validación de los instrumentos se realizó por medio de juicio de expertos,7, con validación de contenido, considerándose criterios de claridad, coherencia, suficiencia, pertinencia y relevancia para los instrumentos prueba estandarizada y cuestionario. Los datos fueron tratados con la V de Aiken obteniendo en la prueba estandarizada del VI y VII ciclo un resultado de 0,94 y en el cuestionario de docentes un resultado de 0,92 lo que se considera instrumentos altamente aceptables. De igual manera, se realizó la validez de la propuesta obteniendo como resultado un valor de 1, lo que significa que los jueces están en total de acuerdo con la propuesta, por ello, la validez de contenido hace referencia al grado en el cual un instrumento releva el dominio de las variables a medir (Ñaupas, Valdivia, Palacios y Romero, 2018).

La confiabilidad se aplicó una prueba piloto, para la prueba de competencias VI ciclo, participaron 20 estudiantes de la Institución educativa Manuel Prado y para el VII ciclo 18 estudiantes de la Institución educativa San Carlos. Los datos fueron procesados utilizando la técnica de Kuder-Richardson (KR 20) obteniendo un valor de 0,897 y de 0, 715 para el VI y VII Ciclo lo que significa que la confiabilidad es buena y aceptable respectivamente. Asimismo, para el cuestionario participaron 30 docentes y los datos fueron procesados haciendo uso del alfa de Cronbach a través del Software SPS V.26, obteniendo una confiabilidad de 0,95 lo que se observa que los instrumento mide las variables en un nivel excelente.

La población de estudio correspondió a los estudiantes de educación secundaria de la institución educativa Juan Pablo Vizcardo.

Los estudiantes pertenecen al sector 2 y 3 del distrito La Victoria, son varones y mujeres cuyas edades oscilan entre 11 a 16 años, ubicados en condición socioeconómica media y baja, acceden a la conectividad a través de la recarga de datos.

Asimismo, la población lo conformaron docentes (3), mujeres, nombradas con más de 10 años de experiencia laboral, correspondiente a la misma institución educativa, consideradas para recoger aportes con información complementaria para la investigación. La muestra de estudio a nivel de los estudiantes fue determinada aplicando la fórmula de tamaño muestra correspondiendo a 175 estudiantes con un nivel de confianza del 95% y con un margen de error del 5%, contando como estratos el grado y sección de estudios.

3.Resultados

Los resultados obtenidos midieron el nivel de desarrollo de las competencias del área de ciencia y tecnología en los estudiantes de educación secundaria (VI y VI ciclo), así como de las dificultades para la aplicación de la metodología STEAM en docentes del área de ciencia y tecnología de la I.E. Juan Pablo Vizcardo y Guzmán

El 66.7% de estudiantes del VI ciclo de la I.E. Juan Pablo Vizcardo y Guzmán en el área de ciencia y tecnología, se encuentran en el nivel de inicio, y el 25.3% de los estudiantes que se ubican en el nivel de proceso, mientras que el 8% solo alcanza el logro esperado.

Se puede observar que el 65% de los estudiantes del VI Ciclo, con respecto a la dimensión mencionada están en el nivel de proceso, mientras que solo el 24% de estudiantes están en el nivel de inicio.

El 63% de los estudiantes del VI Ciclo de la I.E. Juan Pablo Vizcardo y Guzmán se encuentran en un nivel de proceso, mientras que solo el 17% de los estudiantes se encuentran en un nivel de inicio con respecto a la dimensión mencionada.

El 48% de los estudiantes del VI ciclo de la I.E. Juan Pablo Vizcardo y Guzmán, en cuanto a la dimensión tratada se encuentran en un nivel de proceso, mientras que solo el 5% de los estudiantes se encuentran en el nivel de logro destacado, por lo contrario, el 20% de los estudiantes se encuentran en nivel de inicio con respecto a la dimensión.

En la tabla 6 el 99% de alumnos del VII Ciclo de la I.E. Juan Pablo Vizcardo y Guzmán en el área de ciencia y tecnología, se encuentran en el nivel de inicio, por otro lado, el 0.01% de los estudiantes están el nivel de proceso.

El 49% de los alumnos del VII Ciclo de la I.E. Juan Pablo Vizcardo y Guzmán, con respecto a la dimensión tratada están en el nivel de inicio y otro 49% en nivel de proceso, mientras que solo el 1% de estudiantes están en el nivel de logro esperado y otro 1% en logro destacado.

El 71% de los estudiantes de VII Ciclo de secundaria se encuentran en un nivel de inicio, en cuanto a la dimensión tratada, mientras que solo el 29% de los estudiantes se encuentran en un nivel de proceso con respecto a la dimensión mencionada.

El 67% de los estudiantes de tercero, cuarto y quinto de secundaria de la I.E. Juan Pablo Vizcardo y Guzmán, en cuanto a la dimensión diseña y construye soluciones tecnológicas para resolver problemas de su entorno se encuentran en un nivel de inicio, mientras que solo el 1% de los estudiantes se encuentran en el nivel de logro esperado y los que se encuentran en proceso son un 32% de los alumnos.

Se observa que las docentes de ciencia y tecnología casi nunca (33%) y nunca (33%) conocen o han aplicado la metodología STEAM y solo un 33% a veces conoce y aplican esta metodología especialmente la dimensión contextualización.

En la tabla 13 se observa que del 100% de docentes, el 25% de los docentes de la I.E. Juan Pablo Vizcardo y Guzmán nunca cumplen con la dimensión rol del docente desde la perspectiva STEAM en el área de ciencia y tecnología, asimismo, el 16,7% de los profesores casi nunca hacen uso de este tipo de proyectos STEAM, de igual manera el 25% de los docentes a veces cumple con algunas dimensiones desde la perspectiva STEAM, especialmente en la evaluación formativa y retroalimentación.

En la presente investigación denominada Modelo STEAM para las competencias del área Ciencia y Tecnología en una institución educativa del Perú, se obtuvo que los estudiantes del VI Ciclo se encuentran en un nivel de inicio y proceso en el logro de la variable competencias del área de ciencia y tecnología lo que significa que los estudiantes logran parcialmente los aprendizajes esperados o solo desarrollan aprendizajes muy elementales para un determinado ciclo.

La dimensión indaga mediante método científico para construir conocimientos se encuentra en un nivel de logro de la competencia en proceso, lo que significa que los estudiantes logran aprendizajes parciales, debido a que presentan dificultades para problematizar situaciones, diseñar estrategias para hacer indagación, generar y registrar datos, analizar datos y evaluar los resultados de su indagación. De igual manera en la dimensión explica el mundo físico basándose en conocimientos sobre los seres vivos, materia y energía, biodiversidad, tierra y universo, los estudiantes se encuentran en proceso de logro de la competencia, esto denota que logran comprender el conocimiento, pero presentan dificultades para aplicarlo en situaciones, problemas y evaluar las implicancias del quehacer científico y tecnológico. Por último, en la dimensión diseña y construye soluciones tecnológicas para resolver problemas de su entorno, se encuentra en un nivel de proceso, debido a que los estudiantes logran aprendizajes elementales para determinar una alternativa, diseñar, implementar, evaluar y comunicar una alternativa de solución tecnológica.

Estos resultados no se mantienen ni mejoran, más bien bajan el nivel de logro de competencias conforme los estudiantes avanzan al VII ciclo (tercero, cuarto y quinto de secundaria), encontrándose en un nivel de inicio por ende la dimensión indaga mediante método científico para construir conocimientos se encuentra en inicio y proceso, la dimensión explica el mundo físico basándose en conocimientos sobre los seres vivos, materia y energía, biodiversidad, Tierra y universo se encuentra en inicio y la dimensión diseña y construye soluciones tecnológicas para resolver problemas de su entorno se ubica en inicio, en cuanto al logro de competencias del área de ciencia y tecnología.

Por consiguiente, se asume que los estudiantes solo han aprendido aspectos elementales de las competencias del área respectiva siendo la competencia indaga en la que han avanzado en su aprendizaje, es decir que los estudiantes conocen de indagación científica sin embargo, aún no llegan al logro esperado y destacado, no obstante, el estudiante presenta dificultades en la aplicación del conocimiento científico a situaciones del contexto y en evaluar implicancias del saber científico y tecnológico.

Estos resultados coinciden con los resultados de Greca et. al (2021: 15) quienes ofrecen evidencia a favor de la viabilidad del aprendizaje basado en proyectos STEAM. Asimismo, mencionan que la aplicación de este modelo mejora la competencia integral de los estudiantes, si es aplicado e implementado de manera coherente y con fundamentos.

De la misma manera, Ruiz et. al (2020: 14) mencionan que la implementación del proyecto STEAM incrementó las capacidades de los alumnos para poder desarrollar las competencias y cumplir con el objetivo y qué el conocimiento adquirido incrementó de 2.9 a 6.1, lo que supone una conclusión positiva.

Por otro lado, Espigares-Gámez et. al. (2020: 46) afirman que la aplicación de la metodología STEAM desarrolla en los estudiantes capacidades importantes, como por ejemplo el desarrollo de un juego PMP, incrementando sus conocimientos lógicomatemático, lo que les permitió adquirir habilidades como: elaborar hipótesis, planificar, detectar similitudes, sentido espacial, apreciación y entendimiento de los conceptos, y la habilidad de realizar turnos y transformaciones espaciales.

Finalmente, Gonzáles et. al. (2021: 12), concluyen implementar ya sea STEAM como una metodología para incrementar el aprendizaje beneficia a las áreas desarrolladas y también a competencias como la autonomía, el emprendimiento, la colaboración, la comunicación, el uso sustancial de la tecnología, la creatividad, innovación, diseño y elaboración de diferentes productos, resolución de problemas y pensamiento crítico. El papel del docente es fundamental para el desarrollo de estas competencias, estos docentes deben ser competentes en tecnología, pedagogía, con capacidades específicas y con un pensamiento flexible y creativo.

4.Conclusiones

El nivel de logro de las competencias del área de ciencia y tecnología en los estudiantes de educación secundaria, se encuentran en inicio y proceso, lo que significa que la competencia indaga mediante métodos científicos para construir conocimientos, los estudiantes presentan dificultades para problematizar situaciones, diseñar estrategias, analizar información y generar conclusiones. En la competencia explica el mundo físico basado en conocimientos científicos, los estudiantes logran comprender el conocimiento, pero presentan dificultades para aplicarlo en situaciones problemas y evaluar las implicancias del quehacer científico y tecnológico. Por último, en la competencia diseña y construye soluciones tecnológicas para resolver problemas de su entorno, hay dificultades para determinar una alternativa, diseñar, implementar, evaluar y comunicar una alternativa de solución tecnológica.

Por lo expuesto en líneas anteriores, la institución educativa debe implementar en su proyecto educativo curricular el modelo STEAM para mejorar los niveles de logro de las competencias, el mismo que transita de una mirada disciplinar abordada desde la competencia hacia una transdisciplinariedad, en el cual la indagación científica, la interdisciplinariedad y los entornos virtuales se articulan para el aprendizaje a través de proyectos STEAM. Asimismo, los docentes deben ser capacitados en el modelo STEAM, con la finalidad de incorporar nuevas metodologías y formas de enseñar y generar aprendizajes significativos para los estudiantes. Por lo tanto, surge la necesidad de establecer alianzas estratégicas entre el Minedu, CONCYTEC y las entidades educativas regionales y nacionales que contribuyan a un nuevo diseño de pensamiento en docentes con la finalidad de promocionar una cultura educativa STEAM.

References

Referencias

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