Diversos informes educativos resaltan la necesidad de mejorar las competencias del alumnado en áreas STEM (Science, Technology, Engineering and Mathematics) desde las primeras etapas escolares. Se necesitan llevar a cabo acciones en el ámbito de la didáctica de las ciencias que permitan al alumnado enfrentarse de forma resolutiva y creativa a situaciones de su vida real. De esta manera, se podrían fomentar emociones y actitudes positivas hacia áreas científico-tecnológicas y matemáticas, así como el logro de un aprendizaje significativo y contextualizado. En base a ello, el objetivo general de esta investigación ha sido analizar la influencia de la integración de prácticas STEM en el aprendizaje y las emociones que experimentan los alumnos de educación primaria. Se contó mediante muestreo no probabilístico con la participación de 60 alumnos de entre 8 y 10 años de edad que fueron divididos en tres grupos de trabajo. Se llevó a cabo un diseño de investigación de tipo cuasiexperimental, con grupos control, grupo experimental, pre-test y post-test. Con el grupo de control se trabajó siguiendo una metodología didáctica de corte tradicional para la explicación de los contenidos STEM seleccionados. Con el grupo experimental se desarrolló un proyecto STEM basado en la construcción de objetos tecnológicos y resolución de retos asociados para el aprendizaje de los mismos contenidos que el grupo control. Se diseñaron instrumentos de medida que fueron validados en base a parámetros psicométricos con el propósito de analizar variables referidas al dominio cognitivo y emocional. El análisis estadístico descriptivo e inferencial de los datos obtenidos revela diferencias estadísticamente significativas (Sig. < 0,05) tanto en el aprendizaje como en variables afectivas, a favor del grupo experimental.

INFLUENCIA DE LA INTEGRACIÓN DE PRÁCTICAS STEM EN EDUCACIÓN PRIMARIA EN VARIABLES COGNITIVAS Y EMOCIONALES.

TERESA ALGABA ALISEDA, GUADALUPE MARTÍNEZ BORREGUERO, FRANCISCO L. NARANJO CORREA*, MILAGROS MATEOS NÚÑEZ

naranjo@unex.es

 Introducción

Existe una amplia literatura que analiza la importancia de considerar los estados afectivos y emocionales junto a los cognitivos en la enseñanza y el aprendizaje de las diferentes áreas (Mellado, et al., 2014). Esto es especialmente relevante en aquellas disciplinas asociadas a las áreas STEM (Science, Technology, Engineering and Mathematics) donde existe un acentuado declive emocional, y que condiciona, en muchos casos, la capacidad de aprender de los estudiantes, así como sus niveles competenciales (Murphy, y Beggs, 2003; Beauchamp y Parkinson, 2008).

Por otro lado, según datos de diferentes informes (OECD, 2019), los alumnos presentan bajos resultados en las áreas científicas y matemáticas.  Es por ello, que existe un creciente número de publicaciones relacionadas con la importancia de desarrollar desde las primeras etapas escolares (Rocard, et al., 2007) acciones educativas que promuevan un desarrollo competencial en áreas STEM (Bybee, 2010).  Algunos autores (Tacca, 2011) señalan que en la Educación Primaria los alumnos deben conseguir acercarse de forma lenta y continuada a la ciencia. Tienen que poder ser capaces de interpretar los estímulos e ir construyendo así su aprendizaje, siendo capaces de dar algunas explicaciones sobre la realidad que les rodea.  Asimismo, otros estudios indican que para que el alumnado consiga un grado mayor de cognición, se deben potenciar las actividades prácticas, y en esta línea, pueden constituir un excelente recurso los proyectos STEM (Domènech, 2018; Martínez-Borreguero, Mateos-Núñez, Naranjo-Correa, 2019; Mateos-Núñez, Martínez-Borreguero, Naranjo-Correa, 2020). Se necesitan por tanto llevar a cabo acciones en el ámbito de la didáctica de las ciencias que permitan al alumnado enfrentarse de forma resolutiva y creativa a situaciones de su vida real. De esta manera, se podrían fomentar emociones y actitudes positivas hacia áreas científico-tecnológicas y matemáticas, así como el logro de un aprendizaje significativo y contextualizado. En base a estos planteamientos, el objetivo general de la investigación desarrollada ha sido analizar la influencia de la integración de prácticas STEM en el aprendizaje y las emociones que experimentan los alumnos de educación primaria.

Metodología

La investigación que se presenta ha seguido un diseño cuasiexperimental con grupos de control, grupo experimental, pre-test y post-test. En el estudio han participado un total de 60 estudiantes de educación primaria, con un rango de edad de entre 8 y 10 años. Este colectivo fue seleccionado mediante muestreo no probabilístico debido a la facilidad de acceso al centro educativo y estaba dividido en tres grupos de trabajo, dos actuaron como grupos de control y uno como grupo experimental.  Se llevó a cabo una metodología didáctica diferente en los distintos grupos de trabajo (control y experimental), con el propósito de establecer un análisis comparativo entre ellas. En concreto, con el grupo de control se trabajó siguiendo una metodología didáctica de corte tradicional para la explicación de los contenidos STEM seleccionados. Con el grupo experimental se desarrolló un proyecto STEM basado en la construcción de objetos tecnológicos y resolución de retos asociados para el aprendizaje de los mismos contenidos que el grupo control. Asimismo, se diseñaron instrumentos de medida a modo de pre-test y post-test que fueron validados en base a parámetros psicométricos con el propósito de analizar variables referidas al dominio cognitivo y emocional, tanto antes como después de las intervenciones didácticas.

Resultados y conclusiones

Los resultados obtenidos en los pre-test referidos a la variable conocimiento revelan un nivel bajo en todos los grupos, no encontrándose diferencias estadísticamente significativas entre ellos. Por otro lado, tras las intervenciones desarrolladas, se observa una evolución positiva en el nivel de conocimiento alcanzado por el alumnado de los tres grupos. Es decir, las dos metodologías didácticas empleadas han sido efectivas desde un punto de vista cognitivo, obteniéndose valores de significatividad menores a 0,05 en las comparaciones intragrupales. Sin embargo, el ANOVA realizado muestra diferencias estadísticamente significativas entre grupos. En concreto, no existen diferencias entre los dos grupos de control, pero sí entre los grupos de control y el grupo experimental.  Es decir, la metodología basada en el desarrollo del proyecto STEM y de retos asociados es significativamente más efectiva para mejorar el aprendizaje del alumnado. Estos resultados refuerzan los encontrados en estudios previos (Martínez-Borreguero, Mateos-Núñez, Naranjo-Correa, 2019; Mateos-Núñez, Martínez-Borreguero, Naranjo-Correa, 2020).

Asimismo, los resultados referidos al análisis de las emociones asociados al proceso de aprendizaje de los diferentes grupos de trabajo revelan diferencias significativas intragrupo en la comparación realizada antes y después de las intervenciones didácticas (pre-test vs post-test) y diferencias intergrupo (Gc vs GE). En concreto, en los alumnos de los dos grupos de control, que siguieron una metodología de corte más tradicional, disminuyen las emociones positivas y aumentan las negativas tras la intervención.  En cambio, en los alumnos del grupo experimental que realizó el proyecto STEM, aumentan significativamente las emociones positivas (Alegría, diversión o sorpresa) y disminuyen las negativas (preocupación, miedo o aburrimiento) tras la intervención desarrollada. Por otro lado, la comparación intergrupo revela que los estados emocionales de los alumnos del grupo experimental son más positivos que los del grupo de control. Estos resultados están en la línea de investigaciones previas que resaltan que las actividades prácticas con un carácter lúdico promueven emociones y actitudes positivas hacia el aprendizaje de los contenidos científico-tecnológicos (Martínez, Naranjo, Mateos y Sánchez, 2018). Esto es especialmente relevante en la enseñanza de materias científico-tecnológicas, donde el dominio afectivo condiciona al cognitivo y viceversa (Osborne, Simon, y Collins, 2003; Mellado, et al., 2014).

Agradecimientos

Esta publicación es parte del proyecto GR21047, financiado por la Junta de Extremadura y el “FEDER Una manera de hacer Europa”, así como del proyecto PID2020-115214RB-I00, financiado por MCIN/AEI/10.13039/501100011033.

Referencias

Beauchamp, G., Parkinson, J. (2008). Pupils’ attitudes towards school science as they transfer from an ICT- rich primary school to a secondary school with fewer ICT resources: Does ICT matter? Education and Information Technologies, 13(2), 103-118.

Bybee, R. W. (2010). Advancing STEM education: A 2020 vision. Technology and Engineering Teacher, 70(1), 30-35

Domènech, J. (2018). Aprendizaje Basado en Proyectos en el marco STEM: componentes didácticas para la Competencia Científica. Ápice. Revista de Educación Científica, 21(2), 29-42.

Martínez-Borreguero, G., Mateos-Núñez, M., Naranjo-Correa, F.L. (2019). Implementation and Didactic Validation of STEM Experiences in Primary Education: Analysis of the Cognitive and Affective Dimension. En IntechOpen (Eds.) Theorizing STEM Education in the 21st Century. Londres: IntechOpen.

Martínez-Borreguero, G., Naranjo, F. L., Mateos M., & Sánchez-Martín, J. (2018). Recreational experiences for teaching basic scientific concepts in primary education: The case of density and pressure. EURASIA Journal of Mathematics, Science and Technology Education, 14(12), 1-16.

Mateos-Núñez, M., Martínez-Borreguero, G., Naranjo-Correa, F. L. (2020). Learning Science in Primary Education with STEM Workshops: Analysis of Teaching Effectiveness from a Cognitive and Emotional Perspective. Sustainability, 12(8), 3095.

Mellado, V., Borrachero, A. B., Brígido, M., Melo, L.V., Dávila, M.A., Cañada, F., Conde, M.C., Costillo, E., Cubero, J., Esteban, R., Martínez, G., Ruiz, C., Sánchez, J., Garritz, A., Mellado, L., Vázquez, B., Jiménez, R., Bermejo, M. L. (2014). Las Emociones en la Enseñanza de las Ciencias. Enseñanza de las Ciencias, 32(3), 11-36.

Murphy, C., Beggs, J. (2003). Children perceptions of school science. School Science Review, 84(308), 109-116.

Osborne, J., Simon, S., Collins, S. (2003). Attitudes towards science: a review of the literature and its implications. International Journal of Science Education, 25(9), 1049-1079.

OECD. (2019). PISA 2018: Insights and Interpretations. Paris: OECD Publishing.

Rocard, M., Csermely, P., Jorde, D., Lenzen, D., Walwerg-Henriksson, H., Hemmo, V. (2007). Science Education Now: A Renewed Pedagogy for the Future of Europe. Belgium: European Commission Community Research.

Tacca, D. R. (2011) La enseñanza de las Ciencias Naturales en la educación básica. Investigación educativa, 14(25), 139-152.