Indagación científica escolar y educación STEAM

La guia se centra en l'ensenyament contextualitzat de les ciències, aplicant principis del disseny universal per a l'aprenentatge, fomentant la identitat docent i el desenvolupament de competències professionals.

El desenvolupament de competències científiques, com a finalitats de l’educació científica, necessita enfocaments didàctics que siguen capaços de captar els trets essencials d’aquest concepte, entés com la capacitat de desenvolupar-se de manera adequada en diferents contextos de la vida quotidiana en què la ciència i la tecnologia tenen un paper important. Entre els enfocaments actualment disponibles en la didàctica de les ciències, en aquest capítol es descriuen els d’ensenyament de les ciències en context i els de pràctiques científiques, en particular la indagació; i s’argumenta com la integració d’ambdós pot ajudar el professorat al desenvolupament de propostes STE(A)M d’acord amb els plantejaments dels currículums actuals a Espanya.

Els reptes socials actuals demanen respostes educatives per a la formació ciutadana i la seua inserció en la societat, sorgint noves orientacions educatives com és el tractament STEM/STE(A)M. El seu abordatge requereix dissenyar la construcció del coneixement des de les diferents disciplines, contemplar-ne la integració curricular i transcurricular, i gestionar-ne la posada en pràctica amb metodologies actives, promotores d’aprenentatges competencials i col·laboratius. En aquest capítol analitzem els desafiaments del seu tractament, tant en els enfocaments d’ensenyament–aprenentatge, gestió del currículum com en la formació del seu professorat. Per a això, es descriu la naturalesa de l’educació STEAM presentant les formes de conceptualitzar-la, així com les principals oportunitats i reptes per al seu trasllat a l’aula. En relació amb la formació del professorat, presentem la tipologia de factors personals, interns i externs associats a la pròpia naturalesa dels processos cognitius i les estratègies metodològiques implicades. Finalment, es comenten els aspectes organitzadors que participen en els programes de desenvolupament professional requerits per a la capacitació buscada, descrivint-se tipologies i assoliments i dificultats en la seua realització.

La importància de la inclusió i l’equitat en l’educació es destaca com un principi fonamental per a garantir que tot l’alumnat, independentment de les seues capacitats o característiques individuals, tinga accés a oportunitats educatives iguals. La Llei Orgànica de Millora de la Qualitat de l’Educació (Llei Orgànica 3/2020, LOMLOE) dona suport a aquests principis, i el Disseny Universal per a l’Aprenentatge (DUA) es presenta com una eina clau per a transformar l’educació que afavoreix «una educació inclusiva i de qualitat i promoure oportunitats d’aprenentatge per a tots» (ODS4), en consonància amb l’Agenda 2030. En aquest capítol examinarem la implicació del DUA com un marc global que no sols aborda les barreres educatives convencionals, sinó que també esdevé una eina essencial en el desenvolupament de processos d’ensenyament–aprenentatge en les ciències de la natura. En aquests escenaris, l’alumnat és protagonista del seu propi aprenentatge i s’utilitzen cicles d’indagació basats en el DUA per diversificar l’ensenyament a l’aula, reconeixent i acollint les diferències presents entre l’alumnat i promovent el seu pensament científic com una habilitat essencial per comprendre els processos naturals quotidians. Incorporar el DUA en els processos educatius suposa fer efectiu el tractament de la innovació en l’educació, amb la finalitat d’afavorir els processos d’inclusió i equitat que l’Escola actual demanda.

En la societat actual, les àrees professionals STE(A)M han adquirit una rellevància especial, incrementant la demanda d’una educació STE(A)M eficaç. La clau per a un programa educatiu STE(A)M d’èxit resideix en la capacitat del docent per impartir coneixements, inspirar l’alumnat i fomentar-li un sentit d’identitat i pertinença en el món científic–tecnològic en què ens trobem. Per això, aquest capítol aborda el concepte d’identitat docent STE(A)M i les seues implicacions en la pràctica educativa, destacant la importància de dotar el professorat d’una formació integral que recolze el seu desenvolupament professional i la construcció d’una identitat docent sòlida.

Es descriu el projecte IndagaSTE(A)M Escola, com a proposta d’investigació educativa i transferència des de la Universitat de Màlaga, en cooperació amb centres educatius per incorporar l’educació STEM a les aules escolars utilitzant pràctiques científiques d’indagació o dissenys enginyerils a partir de projectes ABP sobre contextos d’interés per a l’alumnat. Es presenta el model formatiu que fonamenta els seus objectius per planificar una formació docent per a la transferència a la pràctica d’aquests enfocaments, centrat en el paper del docent com a gestor de canvis i transformacions, i es comenta la posada en pràctica desenvolupada, tant en la formació inicial del professorat com en escenaris de la seua actualització permanent. S’indiquen alguns dels materials produïts i s’aporten valoracions globals del programa, relatives a l’impacte en la formació inicial, les característiques del treball docent i les implicacions didàctiques dels enfocaments d’ensenyament utilitzats en el tractament STE(A)M.

Aquest capítol presenta el disseny d’una proposta de Situació d’Aprenentatge (SdA), l’objectiu de la qual és que l’alumnat del primer cicle d’educació primària desenvolupe una sèrie d’habilitats, competències i actituds en el marc de l’assignatura de Coneixement del Medi Natural, Social i Cultural (LOMLOE). Mitjançant la realització d’un experiment, on treballaran la indagació científica, podran comprendre el procés de germinació i creixement d’una planta. Així, l’aprenentatge per descobriment els ajudarà a entendre que les plantes no només necessiten llum i aigua, sinó que també la presència d’un substrat adequat és important, ja que els aporta els nutrients necessaris per a la seua germinació i creixement. Es proposa acabar amb una eixida fora de l’aula on es treballaran més aspectes actitudinals, ambientals i de sostenibilitat. En definitiva, aquesta proposta didàctica permet comprendre la importància de les plantes en l’entorn en què vivim, fomentant habilitats científiques i aprenentatge STE(A)M.

L’estudi del magnetisme ofereix una oportunitat única per a involucrar l’alumnat en l’exploració d’un fenomen físic fonamental que és alhora tangible i considerat com a màgic en edats primerenques. La proposta didàctica sobre el magnetisme que presentem en aquest capítol serveix així tant per introduir conceptes científics bàsics relacionats, com per fomentar el pensament crític i la curiositat. A través d’una investigació en la qual l’alumnat posa a prova la força magnètica de diferents imants, analitzant com repercuteix la distància a la qual atrauen diferents materials i quina és la influència de situar un objecte com a obstacle entre l’imant i l’objecte, l’alumnat mobilitza els coneixements i habilitats necessaris per donar resposta al problema plantejat: la construcció del prototip d’un cotxe de joguina que es desplaci gràcies al magnetisme. D’aquesta manera, es desenvolupa un projecte guiat per la indagació i que permet l’abordatge de l’educació STE(A)M tant amb alumnat del segon cicle d’educació primària com amb professorat en formació inicial, a través del context de la força magnètica i la seua presència en la vida quotidiana.

En aquest capítol es presenta una proposta STE(A)M integrada adreçada al tercer cicle d’educació primària, que aborda el fenomen de la flotabilitat mitjançant el repte de construir la millor flota de vaixells. La proposta permet a l’alumnat comprendre el concepte de densitat i la seua relació amb la massa i el volum dels materials a través de diferents experiències que posaran en marxa els coneixements i les habilitats necessàries per resoldre el repte plantejat. Així, mitjançant els enfocaments de la indagació científica i una primera aproximació al disseny enginyeril, l’alumnat treballarà en l’elaboració de prototips d’una flota de vaixells, posant a prova la seua flotabilitat.

En aquest capítol s’aborda una situació d’aprenentatge destinada al segon curs de l’educació secundària obligatòria, centrada en la matèria de física i química. En concret, es mostra com l’alumnat utilitza els seus coneixements científics per donar resposta a una demanda social rellevant: l’elaboració d’una guia turística d’una ciutat que puga ser utilitzada per persones amb discapacitat motora i visual, de manera que els permeta estimar els temps de desplaçament entre monuments i llocs emblemàtics de la mateixa. En el treball es presenta la seqüència de tasques, la relació amb els elements curriculars i els resultats d’aprenentatge produïts en l’alumnat, tant a nivell de coneixement per a la resolució de problemes com del grau d’acompliment competencial assolit amb la proposta didàctica.

En aquest capítol s’aborda una situació d’aprenentatge destinada al quart curs de l’educació secundària obligatòria, centrada en la matèria de física i química. En concret, es mostra com l’alumnat utilitza els seus coneixements científics per donar resposta a una qüestió social rellevant: l’elecció d’una beguda làctia o vegetal per consumir-la en esmorzars o berenars. En el treball es presenta la seqüència de tasques i, en cadascuna d’elles, s’indica la relació amb els elements curriculars per tal que puga ser analitzada d’acord amb el currículum vigent. Finalment, es mostra el sistema d’avaluació seguit per recollir evidències sobre el grau d’acompliment de les competències específiques desenvolupat per l’alumnat.