Educación STEAM: currículo sistémico, enactivismo e inmersión digital

Autores: Ronnie Videla y Claudio Aguayo ¹.

Este artículo explora la educación STEAM desde un enfoque sistémico y enactivo, en donde la tecnología se convierte en un objeto clave para vivenciar la interdisciplina. A través de talleres con diferentes propuestas, la tecnología se transforma en un vehículo para el desarrollo de habilidades clave que permite crear experiencias inmersivas y corporizadas para el aprendizaje en diferentes niveles. Los autores nos invitan a pensar estas experiencias prácticas no sólo como constructoras de conocimiento en común, sino más bien como un aprendizaje profundo, creativo y situado que conecta distintos saberes con problemáticas reales.

Edición: Equipo Editorial Interdisciplinaria, Diagramación: Pilar Trillo.

¹”Nota biográfica al final del artículo”.

   El idioma original en que está escrito este artículo es español. Mencionamos esto para considerar al utilizar la traducción automática que puede generar algunos errores.

PRIMER TALLER 

     Uno de los talleres STEAM (enfoque educativo integrado de las Ciencias, Tecnología, Ingeniería, Arte y Matemáticas) que dictamos a profesores y profesoras de un colegio en La Serena, comenzaba con el análisis de la pintura “Convergence” de Jackson Pollock de 1952 y la pintura No.5 de 1948, que aparece en la película de inteligencia artificial “Ex machina” del director Alex Garland (ver Figura 1). Para quienes no habían visto la película y tampoco conocían la obra de Pollock, les resultaba un tanto “abstracto” establecer algún tipo de interpretación que saliera de las manchas y colores que se pueden describir en estas obras.

   Centrándonos en la pintura No.5 de 1948 que aparece en Ex Machina, instamos a los profesores y profesoras a través de la percepción visual, a intentar conectar con algunas ideas de ciencias, tecnología, ingeniería y matemáticas. Muchos profesores dudaron del potencial interdisciplinario de esta obra, murmurando entre ellos, “¿qué hay de matemático allí?” o “¿qué contenido de ciencias puede estar ligado con esto?”. Para orientarlos con estas preguntas, primero les presentamos un breve contexto de la película Ex Machina y un extracto de la película; una escena en la que Nathan (creador del robot AVA) y Caleb (programador invitado a interactuar con AVA) discuten sobre la naturaleza del mecanismo de inteligencia artificial, que guía las decisiones de la robot AVA, y luego los invitamos a investigar más sobre la obra y la película, usando sus celulares.

     Una vez terminada esta primera fase indagatoria y exploratoria, comenzaron a emerger descripciones e interpretaciones de los profesores que pasaron desde una visión superficial de las características de la obra, a una percepción más profunda en la medida que investigaban sobre el tema. Luego, los profesores y profesoras terminaron estableciendo relaciones históricas acerca del movimiento expresionista abstracto de Pollock, e indagaron sobre la composición de la obra en relación a su simetría axial, y exploraron nociones no-deterministas y autoorganizadas que involucran conocimientos de biología y estadística, así como las repercusiones éticas de la inteligencia artificial en el siglo XXI. Poco a poco, los profesores que participaron en estas actividades, se fueron despojando de las restricciones cromáticas de la pintura y abrieron paso a nuevos horizontes de reflexión interdisciplinaria.

Figura N° 1. Imagen de la pintura Convergence 1952 (izquierda) y la pintura No.5 de 1948 (derecha) de Jackson Pollock.

SEGUNDO TALLER

   Otro tipo de experiencia STEAM, involucra el uso de nuevas tecnologías y aproximaciones teóricas en educación digital contextualizadas en problemáticas socioculturalmente localizadas. El uso de la tecnología inmersiva como la realidad aumentada (RA), realidad virtual (RV) y realidad mixta (RM), permite visualizar, comunicar y educar desde el arte y el diseño digital creativo, acerca de temáticas científicas de interés público como, por ejemplo, el cambio climático, la crisis hídrica, o la conservación de biodiversidad terrestre y marina de manera accesible y flexible, para audiencias de distintas edades dentro y fuera del aula.

      En este tipo de experiencias STEAM, los estudiantes, profesores, padres y miembros de la comunidad pueden vivenciar experiencias digitales de manera corporizada y encarnada enmarcadas dentro de pedagogías autodeterminadas en donde los usuarios controlan su propio aprendizaje, según sus características y necesidades individuales (Aguayo et al., 2017) (ver Figura 2). El uso de nuevas tecnologías inmersivas como como la RA o la RV, pueden ser utilizadas con fines interdisciplinarios para abordar los tópicos STEAM del currículo formal. También, puede suplir estrategías de aprendizaje científico, en donde podrían ser implementadas como herramientas tanto para la educación con un formato más libre e informal, como para lecciones que se ajustan a modelos más tradicionales.

Figura N° 2. Ejemplo de ambientes inmersivos de aprendizaje STEAM fuera del aula con uso de realidad mixta (izquierda: realidad aumentada mostrando la migración de las langostas; derecha: realidad virtual en acción).

      La idea inicial de estas actividades fue alentar a los profesores y profesoras a buscar nuevas formas de ampliar su mirada sobre diferentes elementos, ya sea disfrutando una experiencia estética (como el caso de las pinturas de Pollock), que ya era sugerido en el Método de Proyecto desarrollado por el pragmatista Kilpatrick en los albores del siglo XX, o a través de experiencia de inmersión con tecnologías emergentes. El objetivo de esto es impulsar métodos educativos modernos como STEAM que se basan en un plan de estudio integrado con metodologías de enseñanza activas, como el aprendizaje basado en proyectos y el desarrollo  de habilidades como la apertura intelectual, el trabajo colaborativo y el pensamiento crítico, entre otras.

    Este taller se enmarca en cuatro pilares fundamentales que cimentan una educación de vanguardia: la inclusión, la creatividad, la ciudadanía y, por supuesto, la tecnología. Así mismo, este enfoque promueve el uso de tecnologías inmersivas como RA, RV, y RM nombradas anteriormente. Lo que es más, para encender la chispa del pensamiento computacional a temprana edad, también se proponen la incursión en los programas como Scratch, Code Monkey y Netlogo. Estas herramientas no solo promueven las habilidades de programación, sino que también refuerzan el razonamiento deductivo potenciando el análisis y el desarrollo de funciones ejecutivas.

NUESTRA PROPUESTA

       Según el Consejo Nacional de Investigación de Estados Unidos, se enfatiza la necesidad de una educación STEAM para formar una base sólida en habilidades científicas integradas. Estas capacidades se consideran como variables fundamentales en la actualidad para enfrentar los desafíos tecnológicos de la sociedad postindustrial. La importancia de las habilidades desarrolladas por este tipo de educación, radica en alarmantes datos otorgados por un estudio publicado por Frey y Osborne (2013). En este artículo, se enumeran 702 ocupaciones que se encuentran en un alto riesgo de desaparecer en los próximos 10 a 20 años debido a la computarización y automatización de sus tareas. Lamentablemente, muchas escuelas y liceos siguen perpetuando métodos tradicionales de enseñanza que promueven habilidades que podrían ser consideradas como “anacrónicas” para los desafíos del siglo XXI. Como consecuencia, muchos niños y jóvenes actualmente se educan para trabajos que tienen una muerte anunciada.

        Frente a esto, es necesario pensar en una nueva pedagogía que conlleve al cultivo de habilidades que permitan una comprensión profunda de los conceptos y conexiones interdisciplinarias que tienen lugar en la era actual (English y Gainsburg, 2016). Dentro de estos desafíos, la aproximación STEAM se presenta como una oportunidad para el desarrollo de habilidades integradas que permitan resolver problemáticas reales que enfrentan las comunidades a día  de hoy (Becker y Park, 2011). Tal como lo hemos anunciado en nuestra “Pedagogía de la incertidumbre”: haciendo camino al andar con STEAM y ABP (Videla y Aguayo, 2022), actualmente enfrentamos un mundo incierto en lo que refiere al cambio climático, las guerras, las pandemias y el auge de nuevas tecnologías en el marco de la quinta revolución industrial. Resulta interesante preguntarse: ¿están pensando los sistemas educativos en cómo lidiar con este nuevo mundo incierto? Lamentablemente el currículo tradicional (en diferentes partes del mundo) promueve la compartimentalización del conocimiento mediante la especialización de las asignaturas, lo cual trunca las conexiones intrínsecas entre las disciplinas que conducen a un aprendizaje más profundo (Araya, 2012).

“Muchos niños y jóvenes actualmente se educan para trabajos que tienen una muerte anunciada”.

    El conocimiento procedimental, promovido por la escolarización, se reduce a un contenido teórico y lineal presentado de forma descontextualizada y sin considerar la participación activa del cuerpo, estableciendo una limitación para el aprendizaje. En contraste, el aprendizaje profundo como lo describe Fullan et al. (2018), consiste en un conocimiento transferible a diversos contextos; incluyendo la discriminación de cómo, por qué y cuándo aplicarlo para responder preguntas y resolver problemas reales.

   En este contexto, a diferencia de la escolarización, el enfoque educativo STEAM posee un fundamento interdisciplinario en el que se explora la enseñanza y el aprendizaje en conjunto con diferentes disciplinas (Sanders, 2008). Hooney et al. (2014) define la integración curricular como: “trabajar en el contexto de fenómenos o situaciones complejas, en tareas que requieren que los estudiantes utilicen conocimientos y habilidades de múltiples disciplinas”. Basándose en la “biología del conocer” de Maturana y Varela, que ve a los seres vivos como agentes activos que buscan mantener su estabilidad (Maturana y Varela, 1980), nosotros proponemos un currículo sistémico para la educación STEAM. Este enfoque, que se inspira en la psicología ecológica y el enactivismo de la Escuela de Cognición de Santiago, busca repensar la enseñanza. La clave está en entender cómo las interacciones entre profesores y estudiantes fomentan una participación más profunda y una construcción conjunta de sentido, ya sea creando objetos o usando tecnologías inmersivas en diversos entornos educativos (Di Paolo, 2020).

        Desde la perspectiva del enactivismo, cada persona es un sistema cognitivo que crea su propio sentido del entorno a través de la acción y la percepción (Froese y Di Paolo, 2011). Esto significa que el cerebro, el cuerpo y el mundo están interconectados en múltiples escalas, formando una red de procesos que influyen en cómo aprendemos y nos relacionamos (Varela et al., 1991). La importancia del enactivismo para la educación STEAM radica en que los docentes, las comunidades y las tecnologías, son el colectivo cultural encargado de generar entornos y contextos educativos capaces de estimular la capacidad perceptiva natural de los estudiantes para reconfigurar nuevas formas de participación efectiva en la práctica conceptual transdisciplinar, a partir de sus propias experiencias y viceversa.

“La clave está en entender cómo las interacciones entre profesores y estudiantes fomentan una participación
más profunda y una construcción conjunta de sentido, ya sea creando objetos o usando tecnologías inmersivas en diversos entornos educativos”.

    La tecnología educativa, con sus herramientas y prestaciones digitales, ha demostrado mejorar significativamente la enseñanza y el aprendizaje en todos los sectores, proporcionando ecosistemas integrados que facilitan experiencias de aprendizaje continuas y adaptadas a las habilidades, motivaciones, necesidades y bagaje sociocultural de cada alumno (Hennessy et al., 2019; Yamagata-Lynch, 2007). Particularmente en la educación STEAM, esta tecnología permite hacer accesibles y significativos conceptos científicos complejos y abstractos (Jowsey y Aguayo, 2017). En este contexto, el aprendizaje móvil, el aprendizaje social conectado y el uso de herramientas digitales inteligentes en la educación STEAM se re-conceptualizan bajo un diseño educativo centrado en el usuario y en la capacidad de los alumnos para crear y generar sus propios contenidos y contextos de aprendizaje a través de la autodeterminación, un enfoque conocido como heutagogía (Cook y Santos, 2016). Esto fomenta la creación de experiencias de aprendizaje auténticas y autodeterminadas, impulsadas por la rápida evolución de las herramientas digitales, lo que a su vez demanda una constante adaptación de las pedagogías (Aguayo et al., 2017).

  Hoy en día, las nuevas tecnologías inmersivas como la visualización de datos en 3D, la realidad aumentada (AR) y la realidad virtual (VR) se pueden concebir desde un enfoque de realidad mixta (RM) (Milgram y Kishino, 1994), donde la inmersión digital va desde el entorno real (RE), donde no existe inmersión digital en el mundo real, hasta el extremo RM totalmente inmersivo digitalmente, donde la inmersión digital está en su máxima expresión. La RM, como un enfoque de aprendizaje emergente mejorado por la tecnología en la educación, nos invita a conceptualizar el contexto de aprendizaje más allá del hardware y el software, al proporcionar a los estudiantes modos de interactuar con su entorno a través de la estética, las emociones y la percepción háptica; un entendimiento del entorno mediante el tacto y el movimiento, teniendo en cuenta los contextos (espacio), situaciones (tiempo) y cultura (semántica) (Aguayo et al., 2020).

     Nuestra propuesta se basa en la idea de que los estudiantes aprenden mejor cuando interactúan activamente con su entorno, es decir, cuando “se acoplan estructuralmente” con él (Abrahamson y Sánchez-García, 2016). Esto significa que, al interactuar repetidamente, los estudiantes van transformando su relación con el medio de manera coherente, manteniendo su forma de organizar el conocimiento. Para ello, nos apoyamos en los conceptos de acoplamiento estructural (Maturana y Varela, 1980), contingencias sensoriomotoras (Burhmann et al., 2013) (cómo el cuerpo y la mente se adaptan a las acciones en el entorno) y anclas atencionales (focos de atención que ayudan a estabilizar el sistema sensoriomotor y facilitan la comprensión) (Hutto et al., 2015). En las interacciones sociales con metas claras, las personas se adaptan entre sí, lo que se llama “acoplamiento estructural”. Esto afecta cómo el cerebro y los sentidos se ajustan. Como consecuencia, las acciones de una persona cambian y se ajustan a un patrón general de actividad cerebral. Respecto al concepto de contingencias sensoriomotoras, este término se refiere a la reconfiguración de acciones y al desarrollo de diversas habilidades de los aprendices en el marco de entornos educativos dentro y fuera de la escuela. Ahora, si se considera el concepto de “anclas atencionales”, los aprendices continuamente se ven enfrentados a entornos dinámicos y cambiantes; algunos con más información sensorial que otros. En contextos educativos, las acciones se reorganizan y se ajustan a estos cambios sensoriales, un proceso llamado “flujo de contingencias sensoriomotoras”.

       Para poder interpretar el entorno durante la conceptualización, los aprendices estabilizan su sistema sensoriomotor a través de anclas atencionales (Hutto y Sánchez-García, 2014). Un “ancla atencional” es el punto principal donde una persona se concentra e interactúa con lo que la rodea mientras va mejorando sus habilidades al hacer una tarea (Ingold, 2000). En nuestros términos, lo que uno ve que sucede aquí, es el crecimiento de la ontología a través de la extensión de la práctica. Las anclas resaltan las posibilidades relevantes del entorno y permiten un mejor control motor de las habilidades en curso y las emergentes; al actuar como un puente entre cómo funciona el estudiante por dentro y el entorno, facilita la comprensión al reducir la información sensorial de un entorno cambiante.

  Estas dimensiones señaladas anteriormente del proceso educativo en el marco de STEAM, nos ayudan a comprender cómo los aprendices lidian con un mundo incierto al fabricar objetos o participar de ecosistemas integrados de aprendizaje ayudados por las tecnologías. Con el objetivo de profundizar estas ideas en el marco de la educación STEAM, proponemos cinco habilidades o categorías de acciones para describir una actividad:

-Habilidades de exploración y control manual
-Habilidades reflexivas (como la conceptualización objetual relacional)
-Logro cognitivo estratégico
-Habilidades de comprensión conceptual
-Habilidades de activación del contexto y aprendizaje ecológico

        Como sabemos, no todas las habilidades tienen el mismo nivel de complejidad y dependen de la historia de acoplamientos estructurales. Aún así, para encarnar el modelo teórico presentado, nos basamos en dos estudios: el estudio de Videla et al. (2021) en el que se investigó cualitativamente la contribución de cómo los artefactos en el aula ayudan a la comprensión conceptual de nociones matemáticas, tecnológicas y científicas para responder a distintas problemáticas, y el estudio de Eames y Aguayo (2020) basado en la experiencia de aprendizaje en entornos fuera de la escuela con tecnologías de inmersión como RV y RA, el cual discute cómo se puede utilizar y dar forma a las herramientas de aprendizaje móvil para promover la alfabetización ecológica marina en la educación fuera del aula (EOTC). Esta última investigación se basó en el aprendizaje autodeterminado, utilizando herramientas digitales y siguiendo un enfoque de realidad mixta; un ejemplo de aprendizaje a libre elección en un entorno EOTC (Ministerio de Educación, 2016). En este caso, el equipo de investigación se asoció con una maestra de escuela primaria y su salón de clases durante un período de dos años y con dos educadores en ciencias marinas, dos científicos marinos y un experto en aprendizaje móvil, estableciendo una comunidad de práctica (Wenger, 1999).

    A modo de conclusión, consideramos relevante para el desarrollo de STEAM proporcionar modelos explicativos que contribuyan a la comprensión de cómo las herramientas digitales y no digitales participan en el desarrollo de habilidades según la emergencia de anclas atencionales de los estudiantes. Creemos que al entender cómo nuestro cuerpo y las herramientas que usamos trabajan juntos constantemente (lo que llamamos ‘flujo de acoplamientos estructurales’), podemos crear una teoría útil para la educación STEAM. Sobre todo, al aplicarlo en contextos educativos dentro y fuera del aula le otorga mayor validez a las teorías propuestas, ya que se prueba en situaciones de aprendizaje reales, dentro y fuera del aula, no solo en experimentos controlados. Consideramos las “contingencias sensoriomotoras” para explicar cómo reorganizamos nuestras acciones basándonos en la información que recibimos a través de los sentidos y que se ajusta a lo que estamos experimentando. Lo importante de este estudio es cómo los estudiantes se adaptan a los objetos o herramientas con los que interactúan (a esto le llamamos “flujo de acoplamientos estructurales”). Al detectar patrones o regularidades en su interacción, los estudiantes pueden crear nuevas formas de actuar que no estaban planeadas de antemano. Estos análisis coinciden con ideas de Shvarts et al. (2021) que dicen que nuestro cuerpo y sus capacidades influyen en cómo percibimos y actuamos, y esto a su vez muestra cómo el ambiente nos afecta y cómo nosotros afectamos al ambiente.

   En nuestro estudio enfatizamos el enfoque STEAM como entornos educativos en forma de nichos ecológicos de expansión tecnocientífica, en la medida que las actividades que se diseñan de manera integrada resuenan con las experiencias socioculturales y socio-tecnológicas de los educandos. En tanto pueden confrontar y resolver problemas auténticos, los estudiantes logran integrar transversalmente sus nociones tecnocientíficas y así, aplicar los conocimientos de forma pedagógica adecuándose al contexto. Los casos presentados muestran experiencias de mejora del aprendizaje a partir de la encarnación de la experiencia, y se complementa con posibilidades digitales combinadas con experiencias prácticas (encarnadas) y tangibles, enmarcadas dentro de un enfoque continuo de inmersión RM que ofrece un ecosistema de múltiples ‘puntos de entrada’ y prestaciones interactivas y situadas, basadas en el lugar que se adaptan a los diversos antecedentes socioculturales y de alfabetización de los alumnos (Aguayo et al., 2020).

“En nuestro estudio enfatizamos el enfoque STEAM como entornos educativos en forma de nichos ecológicos de expansión tecnocientífica”.

Referencias

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