Repensar STEM en los grados de primaria

Honrando el papel especial de las matemáticas en el desarrollo cognitivo

Tay un interés creciente en unidades y proyectos STEM (ciencia, tecnología, ingeniería y matemáticas) en la primera infancia y los años de primaria.1 Como antiguos maestros que se convirtieron en investigadores, damos la bienvenida a este movimiento naciente, pero debido a nuestra experiencia, sugerimos reflexión y precaución, en particular con respecto al papel de las matemáticas en la educación STEM. Hay muchas ventajas de integrar las matemáticas en contextos y actividades STEM; puede ser excelente para reforzar conceptos y habilidades en matemáticas (así como en ciencias, tecnología e ingeniería). Sin embargo, puede haber problemas no deseados. Especialmente si no se respetan los atributos centrales de las disciplinas, los estudiantes pueden sobrecargarse con la cantidad de nuevos conceptos STEM y es posible que se pierdan contenidos esenciales específicos del dominio. Brindamos un enfoque interdisciplinario alternativo que mantiene los aspectos positivos de STEM a través de una integración cuidadosa y minimiza los posibles aspectos negativos al enfocarse en el contenido que los estudiantes más necesitan dominar. Las matemáticas están en la parte superior de esa lista.

El papel de las matemáticas

Podría decirse que las matemáticas juegan un papel central en las ciencias. En todo el mundo, casi todos los avances de STEM (desde energía solar más eficiente hasta telescopios que exploran las profundidades del universo) se expresan en el lenguaje de las matemáticas. Y a lo largo de la educación, el desarrollo matemático es central no solo para STEM sino también para el éxito escolar en general. Por ejemplo, cuantos más cursos de matemáticas tomen los estudiantes en la escuela secundaria, mayor será su rendimiento en los cursos universitarios de matemáticas, biología, química y física. De hecho, cursar más estudios secundarios las matemáticas cursos aumenta el rendimiento en las ciencias tanto o incluso más que tomar más cursos de ciencias.2

Quizás lo más sorprendente es que el aprendizaje matemático de alta calidad puede contribuir al desarrollo de la lectura,3 idioma,4 competencias sociales,5 y función ejecutiva.6 También es el mejor predictor de graduarse de la escuela secundaria.7 Las experiencias matemáticas de alta calidad siempre alientan a los estudiantes a responder preguntas como "¿Cómo lo sabes?", ¿Cuál es tu estrategia?" y "¿Puedes probar eso?" Los estudiantes tienen que cavar profundamente, metacognitivamente (pensando en su propio pensamiento), para responder a tales preguntas, construyendo competencias tanto de lenguaje como de funciones ejecutivas. Incluso los problemas verbales cotidianos ayudan a desarrollar el lenguaje y la función ejecutiva. Lectura: “Hay seis pájaros en un árbol. Tres pájaros ya se fueron volando. ¿Cuántos pájaros había desde el principio?”, los estudiantes tienen que inhibir el deseo inmediato de restar engendrado por la frase “se fue volando” y en su lugar calcular la suma seis más tres.8 Esta necesidad de inhibir el primer impulso de responder y examinar cuidadosamente el problema podría ser una razón clave por la cual las matemáticas contribuyen tanto al logro posterior en todas las materias, incluida la ciencia. Tal inhibición es una parte esencial de una función ejecutiva bien desarrollada, y la función ejecutiva es el mejor predictor de logros científicos posteriores.9 Dado que las matemáticas son importantes en sí mismas y parece apoyar el aprendizaje en tantos otros dominios (incluidas las habilidades generales de pensamiento), concluimos que las matemáticas son un componente central de la cognición.10

Esto no quiere decir que los educadores deban centrarse más en las matemáticas; de hecho, los STE de STEM merecen más tiempo en la escuela. La respuesta a eso puede estar en reconocer que la alfabetización/lectura es a menudo el "matón del currículo".11 y el tiempo se emplea mejor desarrollando la lectura y la escritura al servicio de las investigaciones STEM.12 EN QUÉ están dicho es que el tiempo en matemáticas puede aumentar, pero lo más importante es que el de la enseñanza y el aprendizaje de las matemáticas aumentan.

Estableciendo la Verdad: STE vs. M

Junto con su contribución única al aprendizaje en todos los dominios, las matemáticas se diferencian de la ciencia, la tecnología y la ingeniería en la forma en que establecen la "verdad". La validez en matemáticas proviene de la lógica, el razonamiento y la prueba: es dentro de la estructura y el contenido de las matemáticas y así se desarrolla y procesa dentro de la mente de uno. La validez en STE proviene de la prueba científica de ideas y teorías en el mundo y un consenso social sobre los resultados. Los preescolares aprenden implícitamente estos fundamentos de conocimiento cuando se les da la oportunidad. Por ejemplo, hace unos 15 años, estuvimos en las primeras aulas de preescolar para poner a prueba nuestro enfoque de trayectorias de aprendizaje para enseñar y aprender matemáticas,13 en el que determinamos cómo secuenciar los temas matemáticos para estar en sintonía con la forma en que la mayoría de los niños desarrollan su comprensión matemática. En una actividad de geometría, un niño de cuatro años le dijo a otro: “No tienes que preguntarle al maestro. Los triángulos tienen tres lados conectados. Este es muy delgado, pero es got eso. ¡Tiene que ser un triángulo!”14 En el mismo salón de clases, el maestro grabó una larga discusión sobre un proyecto de ingeniería, que terminó con: “No sabemos si este diseño es el mejor. Tenemos que probarlo”. Esta es una diferencia fundamental: justificar una idea matemática proviene del razonamiento y la prueba en la mente de uno, mientras que justificar una idea científica o de ingeniería requiere evidencia empírica que la respalde.

Esta diferencia fundamental entre STE y M tiene implicaciones para la instrucción. Un poco de atención a las matemáticas mie matemáticas, enfatizando argumentación como la forma de determinar la verdad de las ideas, es necesario. Y se necesita atención a la ciencia, la tecnología y la ingeniería para que los estudiantes aprendan sobre las verdades empíricas.

A estas alturas, nuestras preocupaciones sobre STEM deberían estar comenzando a surgir. Queremos estar seguros de que nada interfiere con el aprendizaje de las matemáticas por parte de los estudiantes o con la comprensión de las diferencias fundamentales entre las matemáticas y las ciencias. ¿Interfieren las unidades y proyectos STEM? No necesariamente, pero pueden, especialmente dado el tiempo de instrucción limitado y todas las necesidades competitivas que los maestros de primaria deben cumplir.

STE+M

Para comprender mejor nuestras preocupaciones, particularmente sobre la pérdida de las matemáticas en los proyectos STEM, veamos algunos ejemplos, comenzando con STE y agregando M. La ciencia, la tecnología y la ingeniería son un grupo de dominio cerrado, especialmente porque la tecnología y la ingeniería ponen a la ciencia a trabajar. , idealmente por el bien de la humanidad y del planeta. E involucrar a los estudiantes en proyectos STE puede ser una excelente manera de que aprendan sobre cada disciplina mientras aprenden el contenido básico. Por ejemplo, en quinto grado, los estudiantes pueden participar en una unidad desarrollada por Youth Engineering Solutions* llamados filtros de plástico de ingeniería.15 Esta unidad destaca cómo la contaminación plástica puede afectar a los organismos en los ecosistemas marinos. Desafía a los estudiantes a diseñar un filtro para reducir la cantidad de plásticos que ingresan al océano. La unidad integra las expectativas de desempeño de las ciencias de la vida, las ciencias de la tierra y la ingeniería y se enfoca en la ingeniería ambiental. Los cómics presentan el problema y las ideas científicas que los estudiantes explorarán durante la lección. Por ejemplo, en un cómic, los personajes preguntan cómo un pez puede enfermarse con una botella de agua. Llaman a un científico, quien explica que el plástico se descompone durante décadas en pequeños pedazos, llamados microplásticos, que los peces ingieren. Siguiendo un modelo de diseño de ingeniería, los estudiantes plantean preguntas y luego imaginan, planifican, crean y prueban soluciones de filtrado que podrían limpiar el agua proveniente de un arroyo antes de que llegue a la bahía. Ponen a prueba sus creaciones y piensan en formas de mejorarlas.16

Cada vez más cerca de STEM, los estudiantes también se benefician de las estrategias de análisis de datos a medida que recopilan y analizan evidencia en proyectos de ingeniería y ciencia. Como ejemplo, los estudiantes de primaria estaban observando la eclosión y el crecimiento de cientos de larvas de gusanos de seda.17 Observaron de cerca e identificaron las estructuras relacionadas de las larvas. y sus funciones relacionadas, como las de sus piezas bucales. El maestro guió a los estudiantes a recopilar datos, incluida la longitud de las larvas durante días, y pidió a pequeños grupos que inventaran datos. eso ayudaría a la clase a entender su crecimiento. Un grupo creó un gráfico que ilustraba los cúmulos y agujeros en este conjunto de datos. Esto generó una pregunta científica: ¿Por qué había tan pocas larvas en cada extremo, especialmente en el extremo con las larvas más largas, y por qué había tantos agujeros en esa sección? Niños conjeturado que esto podría deberse al momento de la eclosión. Recordaron que aunque la mayoría de las larvas emergieron al mismo tiempo, un pequeño número eclosionó temprano. Estas larvas podrían haber tenido una buena ventaja y, por lo tanto, más comida. Los estudiantes utilizaron la forma de los datos para investigar las propiedades científicas de las larvas del gusano de seda.18

Pasando a STEM completo, las prácticas de pensamiento computacional como bucles, condicionales y depuración se pueden utilizar para explorar conceptos de ciencia, ingeniería y matemáticas.19 Escribir código para dirigir un robot a través de un laberinto implica secuencias, bucles y condicionales (p. ej., "siga recto hasta que toque una pared, luego gire") y depuración ("cambie este giro a la izquierda por un giro a la derecha").20

Aunque todos los anteriores son grandes proyectos STE/STEM, falta una cosa: oportunidades para Usted aprende matemáticas en contraposición a aplicar matemáticas. Y aunque estos proyectos incluyen oportunidades para aprender ciencias, existe el riesgo de que la secuencia de contenido y habilidades no sea lo suficientemente coherente para maximizar el aprendizaje de los niños. Por lo tanto, valoramos las experiencias de aprendizaje STEM conectadas y creemos que practicar y aplicar las matemáticas muestra su utilidad: objetivos valiosos. Además, sin embargo, cada dominio incluye conceptos y prácticas que deben desarrollarse profunda y sistemáticamente.21

Los desafíos de la integración STEM

Algunos académicos y educadores de la primera infancia afirman que los planes de estudio y los enfoques pedagógicos de los grados primarios deberían integrar completamente todos los aspectos de STEM y otros dominios. Creen que cada experiencia planificada o emergente debe incluir todos los dominios valiosos: los cuatro dominios STEM y otros, como el lenguaje, la alfabetización y el arte. No solo se construirán interconexiones, afirman, sino que la enseñanza de múltiples dominios simultáneamente será eficiente.22

Incluso si no tuviéramos preocupaciones sobre el aprendizaje profundo que se necesita en cada disciplina, la historia (incluidas las evaluaciones) de los esfuerzos educativos completamente integrados plantea preocupaciones sobre su uso exclusivo. Por ejemplo, las revisiones de la investigación en preescolar y grados posteriores revelan que hay poca evidencia de que los currículos totalmente integrados sean superiores a las estructuras tradicionales y que existen desafíos en la implementación de dichos currículos.23

¿Por Qué Elegir un Agente de Compras de Yiwu? puede esto sera asi? Una posibilidad es que las actividades totalmente integradas exijan demasiado los procesos cognitivos limitados de los estudiantes (y los nuestros, ¡tantos temas!).24 Es decir, la introducción de múltiples conceptos y principios nuevos simultáneamente aumenta la probabilidad de que los estudiantes tengan dificultades o no los aprendan.25

Otra posibilidad es que algún aspecto del contenido no sea lo suficientemente desafiante, lo que representa una oportunidad para practicar algo ya conocido, pero no para aprender algo nuevo. Vimos esto en USMES,26 un acrónimo de Unified Science and Mathematics for Elementary Schools (informalmente renombrado Unified Science and Mathematics and English for Schools debido a la gran cantidad de lenguaje y alfabetización incluidos). Varios profesores y estudiantes de posgrado de la Universidad de Buffalo trabajaron en colaboración con las aulas locales de quinto grado en la implementación de las unidades USMES. La integración fue fuerte; sin embargo, las matemáticas generalmente se limitaban a sumar y restar números enteros. Podría decirse que la aplicación de las matemáticas tiene valor: los estudiantes ven el necesite para el tema Sin embargo, estas experiencias no les enseñaron nada nuevo en matemáticas. Con USMES, las necesidades de los proyectos primaron sobre las necesidades del sujeto. Los estudiantes deberían haber estado aprendiendo temas como fracciones, razones y proporciones; medición avanzada; y geometría en lugar de practicar aritmética básica.

He aquí un ejemplo de la primera infancia. Sembrar semillas en primavera es bueno para aprender ciencias en prekínder o jardín de infantes, pero contar las pocas semillas que germinaron para cada estudiante es una conexión superficial27 eso probablemente no satisfará las necesidades de los estudiantes en matemáticas.28 Contar o mejores extensiones a la aritmética ("¿Cuántos germinaron para la clase?") o los datos ("¿Qué era 'habitual' para nuestra clase?") pueden ser una práctica útil, pero no es probable que estén a la vanguardia de los conocimientos de los niños. desarrollo matemático.

Según nuestra experiencia e investigación, la integración puede ser beneficiosa, pero debe planificarse cuidadosamente. Un enfoque distinto en la naturaleza de las matemáticas es esencial, principalmente porque más que STE, el contenido y las prácticas matemáticas pueden necesitar más explicación para apoyar la comprensión y el aprendizaje de los niños.29 Además, las matemáticas tienen un problema de ansiedad; sin desarrollar competencia y una disposición productiva en matemáticas en los primeros grados, es poco probable que los estudiantes ingresen a los campos de STEM.

Estamos de acuerdo con Gina Picha, entrenadora de enseñanza primaria en un distrito escolar público de Texas, quien escribió que “los educadores pueden integrar con éxito las matemáticas con otras materias básicas, pero me pregunto por qué nos enfocamos casi por completo en la integración. Integrar las matemáticas no es algo fácil de hacer bien. Muchas veces son las matemáticas las que se colocan en el asiento del pasajero para servir ligeramente a otra materia, proyecto o tarea”.30 Una vez más, la integración de las matemáticas en los proyectos STEM es valiosa y una valiosa contribución a la confianza y el disfrute de las matemáticas de los niños. Sin embargo, los niños también necesitan experiencias específicas y de alta calidad que se centren en la vanguardia de su desarrollo matemático.

Creando nuestro enfoque interdisciplinario

Estas preocupaciones y nuestra creencia de que cada dominio requiere estrategias únicas de enseñanza y aprendizaje nos llevaron a crear un enfoque interdisciplinario.31 Aquí, se hacen ricas conexiones entre dominios, pero cada uno retiene sus estructuras conceptuales, procedimentales y epistemológicas centrales. Es decir, dos o más dominios son siempre—y only—integrado cuando esa combinación es consistente y complementaria con esas estructuras para cada una dominio.

La situación ideal es cuando el proyecto STEM requiere y apoya el aprendizaje de matemáticas que es significativo para el desarrollo de los niños. A través de tales proyectos, los estudiantes obtienen exposición a las habilidades matemáticas en una secuencia adecuada, y la investigación científica promueve una comprensión profunda de los conceptos y procesos. Por ejemplo, los proyectos STEM pueden requerir la recopilación y representación de datos en el nivel justo para el desarrollo de estas competencias por parte de los estudiantes.

En situaciones menos que ideales, a veces se pueden hacer ajustes. Por ejemplo, suponga que el proyecto solo usa matemáticas que los niños ya conocen. En ese caso, los maestros pueden enfatizar la utilidad de las matemáticas. y enseñar otros temas de matemáticas fuera del proyecto. Por otro lado, si un problema o contexto requiere conceptos o herramientas matemáticas que aún no son accesibles para los estudiantes, puede que no sea el contexto más productivo para explorar (o desarrollar) comprensiones y prácticas matemáticas. Otro tema a considerar es qué enfoque apoyará más el aprendizaje de los estudiantes. A menudo, una gran idea disciplinaria se presenta mejor sola antes de integrarla con otro concepto o principio dentro o entre disciplinas.32 En lugar de saltar directamente a una actividad de STEM, los maestros pueden poner en primer plano repetidamente el contenido de matemáticas deseado, poniendo temporalmente en segundo plano otro contenido de STEM y luego unirlos. Así, cuando las conexiones están dibujados entre las matemáticas y la ciencia, son genuinos y detallados, con su impacto no diluido por intentos de integración menos fructíferos.

Para ilustrar el potencial de este enfoque, considere un plan de estudios interdisciplinario para ciencia/ingeniería, matemáticas, alfabetización y aprendizaje socioemocional llamado Connect4Learning (C4L) que hemos desarrollado junto con otros colegas.33 El “4” en C4L se refiere a los cuatro dominios que enfatizamos y al hecho de que la mayoría de los niños en prekínder, nuestro entorno objetivo, tienen cuatro años. Y, por supuesto, usamos el homófono ("cuatro"/"para") para enfatizar que conectamos los dominios for aprendiendo. Es decir, apoyamos a los maestros y los niños para que hagan conexiones dentro y entre los dominios para apoyar el aprendizaje y el desarrollo del niño en su totalidad. Creemos que es posible proporcionar experiencias de aprendizaje de alta calidad para niños pequeños en todo all dominios críticos, no solo en el lenguaje y la alfabetización y los dominios socioemocionales, y que los dominios académicos fundamentales de STEM brindan un rico contenido sobre el cual construir estas experiencias de aprendizaje. Los integramos siempre que sea ventajoso para cada uno de los dominios, pero no forzamos la integración. Los integramos si y solo si tal integración representa una feliz alineación en la que la actividad cognitiva sirve al desarrollo de los niños en dos o más dominios centrales.

Una estrategia comienza con las matemáticas, para las cuales hemos derivado secuencias de desarrollo basadas en investigaciones de conceptos básicos y habilidades de procesos básicos.34 A través de un extenso trabajo con niños pequeños en aulas reales, hemos determinado los niveles o patrones de pensamiento y aprendizaje matemático en los que progresan la mayoría de los niños y cómo se puede secuenciar cada tema para apoyar a otro.35 Llamamos a estas secuencias trayectorias de aprendizaje, y los usamos como base para C4L, agregando conexiones fructíferas con la ciencia. Dirigidos por la coautora de ciencia Kimberly Brenneman (oficial del programa de matemáticas tempranas en la Fundación Heising-Simons), descubrimos que las investigaciones científicas a menudo podían secuenciarse para maximizar las oportunidades de integración, permitiendo que estas unidades influyan en la ubicación y el orden de las trayectorias de aprendizaje de matemáticas relativamente independientes (p. ej., geometría frente a números).36

Los otros dominios fueron diseñados de manera similar. Por ejemplo, las investigaciones de pensar-par-compartir y colaborativas, que promueven interacciones sociales positivas y funciones ejecutivas, enseñan contenido de otros dominios. La enseñanza específica de ideas y competencias sociales y emocionales fue diseñada por la coautora Mary Louise Hemmeter (profesora de educación especial en la Universidad de Vanderbilt). Las competencias de alfabetización se estructuraron en todas las actividades STEM, informadas por las trayectorias más amplias de aprendizaje de lenguaje y alfabetización creadas por la coautora Nell Duke (directora ejecutiva de Stand for Children's Center for Early Literacy Success).

Se evitó la integración inapropiada. Volvamos al ejemplo de enseñar la unidad del jardín en la primavera. Estuvimos de acuerdo en que contar el número de semillas que germinó cada niño no se ajustaba a nuestras trayectorias de aprendizaje matemático. El tema de ciencias determinó la secuencia y, por lo tanto, incluimos actividades que requerían operaciones aritméticas y composición de formas geométricas. Por ejemplo, los estudiantes hacen un collage de flores al componer formas para hacer figuras geométricas compuestas (de acuerdo con el desarrollo verificado en la investigación).37 Además, este nuevo tema matemático se destaca por primera vez en actividades que se centran en las formas, sus atributos y cómo se pueden componer.

Como otro ejemplo de un proyecto reciente, este que enfatiza la estructura y la función, una clase diseñó un juguete: un juego de lanzar y atrapar una bola y una pala.38 Para enfatizar las ideas de STEM, el maestro hizo que un títere les dijera a los estudiantes que estaba atascado; su pelota no entraría en la cuchara de la jarra de leche. Los estudiantes le dijeron que el agujero era demasiado pequeño para la pelota. Sugirieron soluciones, como cortar todo el fondo de la jarra o ensanchar el agujero en la parte superior de la jarra. Usaron el razonamiento matemático (comparando los tamaños de un agujero y la pelota que se supone que debe entrar) para determinar qué es posible físicamente (ciencia) mientras trabajaban iterativamente para mejorar el diseño del juguete (ingeniería y tecnología). También desarrollaron competencias lingüísticas y de colaboración, así como habilidades de alfabetización, ya que ellos y el maestro escribieron cooperativamente su propio texto instructivo con los materiales y los pasos necesarios en caso de que otra clase quisiera reproducir el juego (alfabetización).39

Otro ejemplo implicó la construcción de rampas.40 Investigando los conceptos científicos de fuerza y ​​movimiento, los estudiantes pronto desearon diseñar las rampas para maximizar su efecto: enviar una variedad de objetos (incluyendo pelotas, autos de juguete y dinosaurios de plástico) por la rampa y por el piso tan rápido y tan lejos como sea posible. posible. ¿Qué nivel de la trayectoria de aprendizaje de la medición de longitud habían alcanzado los estudiantes y, por lo tanto, cuál sería el Next nivel que maximizaría su aprendizaje?

Nuestra trayectoria de aprendizaje para medir la longitud tiene 12 niveles, que van desde Longitud Senser: Fundamentos, en el que los bebés de tan solo seis meses hacen comparaciones simples e intuitivas de la longitud, a Resumen Longitud Medidor, en el que los estudiantes en los grados 4 a 6 miden significativamente la longitud, calcular con longitudes en varios contextos y captar unidades derivadas como millas por hora. Entre los preescolares, los niveles más relevantes son del dos al seis. El nivel dos es el Reconocedor de cantidad de longitud, en el que los niños aprenden qué es la longitud (a menudo a los 3 años), y el nivel tres es el Comparador directo de longitud, en el que alinean físicamente dos objetos para comparar longitudes. En el nivel seis, Medidor de longitud de extremo a extremo, los estudiantes aprenden a colocar múltiples "unidades" (por ejemplo, bloques o cubos de pulgadas) a lo largo del objeto a medir y cuentan estas unidades individuales para informar la longitud. Los niños de este nivel a menudo insisten en que el espacio lineal deben ser llenado por las unidades (aunque inicialmente pueden dejar pequeños espacios entre ellas), ¡pero no insisten en que las unidades deben ser del mismo tamaño! Su objetivo es simplemente llenar el espacio y contar para determinar la longitud.

En un salón de clases, los maestros determinaron que la mayoría de los estudiantes podían comparar longitudes directamente y estaban listos para aprender ideas y habilidades de nivel de extremo a extremo.41 Por lo tanto, los profesores se aseguraron de que las rampas de los estudiantes estuvieran orientadas de manera diferente, incitándolos a medir para comparar los factores. Los maestros también proporcionaron suficientes unidades físicas (p. ej., bloques de la misma longitud para colocar en el piso) para que los niños pudieran desarrollar el nivel de pensamiento y acción del Medidor de longitud de extremo a extremo. Sin embargo, también vieron que varios estudiantes pronto estaban listos para el nivel ocho, Relator y repetidor de unidades de longitud, por lo que desafiaron a estos estudiantes brindándoles solo unas pocas unidades físicas y de diferentes tamaños. Los estudiantes recopilaron datos sobre las distancias que recorrieron las pelotas y los relacionaron con las variables de ciencia e ingeniería (suavidad de la rampa, altura de la rampa, conceptos incipientes de pendiente, etc.), probando y revisando sus diseños e ideas.

Conclusiones e implicaciones

La integración de dominios es una forma valiosa de promover un aprendizaje significativo y eficiente. Sin embargo, los enfoques totalmente integrados para la educación temprana y primaria, en los que todas las experiencias están guiadas para incluir todos los dominios, son imprudentes. Hemos descrito una alternativa, interdisciplinario enfoque como uno en el que se hacen ricas conexiones entre dominios, pero cada disciplina conserva sus estructuras conceptuales, procedimentales y epistemológicas centrales.

Con base en nuestra investigación y experiencias en el aula, sugerimos las siguientes pautas.42

  • Mantenga altas expectativas sobre lo que los niños pueden hacer en cada dominio y en todos los dominios.
  • Usar prácticas respaldadas por la investigación: las técnicas específicas dentro y fuera de STEM, como proporcionar práctica con subitización y escritura interactiva, pueden integrarse dentro y contribuir al propósito del proyecto de la unidad.
  • Incorporar investigaciones y exploraciones, incluso en matemáticas.43 Las actividades educativas que enfatizan la exploración y el diseño a menudo están llenas de oportunidades para la integración.44
  • Establezca un propósito del mundo real para los proyectos STEM de los niños. Las actividades deben ser realistas o centrarse en problemas auténticos del mundo real paralelos a los problemas abordados por científicos, ingenieros o matemáticos aplicados.45
  • Concéntrese en los conceptos compartidos (especialmente las "grandes ideas" de un dominio), los procesos y las prácticas en los dominios STEM y explíquelos.
  • Considere el papel de cada dominio en el proyecto: puede ser más fácil ver dónde entran las ciencias y las matemáticas, pero asegúrese de considerar la tecnología y la ingeniería, así como la alfabetización, la música y las artes.
  • Adoptar un enfoque interdisciplinario. Busque todas las conexiones posibles entre dominios pero evite forzar la integración. Asegúrese de que los estudiantes estén aprendiendo contenido apropiado, desafiante pero alcanzable. Cuando integre, haga que la integración sea explícita y respete lo que es único de cada disciplina, especialmente cómo determina la verdad.

Douglas H. Clements, exmaestro de preescolar y jardín de infantes, es un profesor universitario distinguido, la cátedra Kennedy en aprendizaje en la primera infancia y el director ejecutivo del Instituto Marsico para el aprendizaje temprano en la Universidad de Denver. Sirvió en el Panel Asesor Nacional de Matemáticas y en el Comité de Matemáticas de la Primera Infancia del Consejo Nacional de Investigación. Julie Sarama, que ha enseñado matemáticas desde preescolar hasta la escuela secundaria, es profesora universitaria distinguida y titular de la cátedra Kennedy en tecnologías de aprendizaje innovadoras en la Universidad de Denver. Juntos, Clements y Sarama publicaron Aprendizaje y enseñanza de matemáticas tempranas: el enfoque de trayectorias de aprendizaje. Este trabajo fue apoyado en parte por la Fundación Nacional de Ciencias (NSF) bajo la Subvención No. DRL-1020118. Todas las opiniones, hallazgos, conclusiones y recomendaciones expresadas en este material pertenecen a los autores y no reflejan necesariamente los puntos de vista de la NSF.

*Estas unidades estarán disponibles en línea de forma gratuita. Para obtener más información, visite go.aft.org/5t6 (volver al artículo)

Nuestras trayectorias de aprendizaje, junto con una amplia gama de recursos relacionados, están disponibles de forma gratuita en Trayectorias de aprendizaje.org (volver al artículo)

Para obtener más información sobre este proyecto, STEM Innovation for Inclusion in Early Education Center, visite stemie.fpg.unc.edu, donde encontrará una amplia gama de recursos y actividades gratuitos para educadores y familias. (volver al artículo)

Notas finales

1. Comité de Educación STEM, Trazando un rumbo hacia el éxito: la estrategia estadounidense para la educación STEM (Washington, DC: Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología, 2018); E. McClure et al., STEM comienza temprano: fundamentación de la ciencia, la tecnología, la ingeniería y la educación matemática en la primera infancia (Nueva York: Centro Joan Ganz Cooney en Sesame Workshop, 2017); J. Sarama et al., Consideraciones para la educación STEM desde PreK hasta 3er grado (Waltham, MA: Centro de Desarrollo Educativo, 2018); y J. Sarama et al., "Enseñanza interdisciplinaria en múltiples dominios: el plan de estudios C4L (Connect4Learning)", en Implementación de un plan de estudios basado en estándares en el aula de la primera infancia, ed. L. Bailey (Nueva York: Routledge, 2017), 1–53.

2. P. Sadler y R. Tai, "Los dos pilares de la escuela secundaria que respaldan la ciencia universitaria" Ciencias: 317, no. 27 (2007): 457-58.

3. G. Duncan et al., "Preparación escolar y logros posteriores", Psicología del Desarrollo 43, núm. 6 (2007): 1428–46; y G. Duncan y K. Magnuson, "La naturaleza y el impacto de las habilidades de logro temprano, las habilidades de atención y los problemas de comportamiento", en ¿Adónde van las oportunidades?: Desigualdad en aumento y oportunidades inciertas en la vida de los niños de bajos ingresos, ed. G. Duncan y R. Murnane (Nueva York: Sage, 2011).

4. J. Sarama et al., "Los impactos de un plan de estudios de matemáticas tempranas en la alfabetización y el lenguaje emergentes" Investigación trimestral de la primera infancia 27, no. 3 (2012): 489-502.

5. N. Chernyak, P. Harris y S. Cordes, "Una intervención de conteo promueve el intercambio justo en niños en edad preescolar" Desarrollo del Niño 93, no. 5 (2022): 1365-79.

6. D. Clements, J. Sarama y C. Germeroth, "Aprendiendo la función ejecutiva y las primeras matemáticas: direcciones de las relaciones causales" Investigación trimestral de la primera infancia 36, núm. 3 (2016): 79–90; y D. Clements et al., “The Efficacy of an Intervention Synthesizing Scaffolding Designed to Promotion Self-Regulation with an Early Mathematics Curriculum: Effects on Executive Function”, SREE: Conferencia anual de la Sociedad para la Investigación sobre la Efectividad Educativa, Washington, DC, marzo 7, 2012.

7. D. McCoy et al., "Impactos de la educación de la primera infancia en los resultados educativos a mediano y largo plazo" Investigador Educativo 46, núm. 8 (2017): 474–87; y T. Watts et al., "Lo que es pasado es un prólogo: relaciones entre el conocimiento temprano de las matemáticas y el rendimiento en la escuela secundaria", Investigador Educativo 43, no. 7 (2014): 352-60.

8. Clements, Sarama y Germeroth, "Función ejecutiva de aprendizaje".

9. I. Nayfeld, J. Fuccillo y D. Greenfield, "Funciones ejecutivas en el aprendizaje temprano: extensión de la relación entre las funciones ejecutivas y la preparación escolar a la ciencia" Aprendizaje y diferencias individuales 26 (2013): 81 – 88.

10. D. Clements y J. Sarama, “Intervención matemática en la primera infancia” Ciencias: 333, no. 6045 (2011): 968-70.

11. G. Cervetti et al., "Reading and Writing in the Service of Inquiry-Based Science", en Vinculando la ciencia y la alfabetización en el aula K-8, ed. R. Douglas, M. Klentschy y K. Worth (Arlington, VA: Asociación Nacional de Enseñanza de Ciencias, 2006), 221–44. Cita de la página 241.

12. G. Cervetti et al., "Reading and Writing in the Service of Inquiry-Based Science", en Vinculando la ciencia y la alfabetización en el aula K-8, ed. R. Douglas, M. Klentschy y K. Worth (Arlington, VA: Asociación Nacional de Enseñanza de Ciencias, 2006), 221–44; y J. Sarama et al., "Enseñanza interdisciplinaria en múltiples dominios: el plan de estudios C4L (Connect4Learning)", en Implementación de un plan de estudios basado en estándares en el aula de la primera infancia, ed. L. Bailey (Nueva York: Routledge, 2017), 1–53.

13. D. Clements y J. Sarama, “Effects of a Preschool Mathematics Curriculum: Sumative Research on the Bloques de construcción Proyecto," Revista de Investigación en Educación Matemática 38, no. 2 (2007): 136-63.

14. M. Spitler, J. Sarama y D. Clements, “A Preschooler's Understanding of 'Triangle': A Case Study”, 81.ª reunión anual del Consejo Nacional de Profesores de Matemáticas, San Antonio, TX, abril de 2003.

15. Soluciones de ingeniería para jóvenes, "Filtros de plástico de ingeniería", YES Elementary, Penn State University, yes.psu.edu/curricula/yes-elementary.aspx.

16. Soluciones de ingeniería juvenil, "Filtros de plástico de ingeniería".

17. R. Lehrer y L. Schauble, “El desarrollo del pensamiento científico”, en manual de psicología infantil y ciencias del desarrollo, ed. L. Liben y U. Müller (Hoboken, Nueva Jersey: John Wiley & Sons, 2015), 671–714.

18. Lehrer y Schauble, "El desarrollo".

19 Academias Nacionales de Ciencias, Ingeniería y Medicina, Ciencias e ingeniería desde preescolar hasta primaria: la brillantez de los niños y las fortalezas de los educadores (Washington, DC: National Academies Press, 2021).

20. M. Bers, C. González-González y M. Armas-Torres, “Coding as a Playground: Promoting Positive Learning Experiences in Childhood Classrooms,” Computadoras y Educación 138 (2019): 130–145; y J. Sarama y D. Clements, “Tecnología en la educación de la primera infancia”, en Manual de investigación sobre la educación de los niños pequeños, ed. O. Saracho (Nueva York: Routledge, 2020), 183–98.

21. D. Clements y J. Sarama, Aprendizaje y enseñanza de matemáticas tempranas: el enfoque de trayectorias de aprendizaje, 3ra ed. (Nueva York: Routledge, 2021); L. English, “Educación STEM K–12: Perspectivas sobre la integración,” Revista internacional de educación STEM 3, núm. 1 (2016): 3; N. Lederman y M. Niess, “¿Instrucción integrada, interdisciplinaria o temática? ¿Es esto una pregunta o es una semántica cuestionable?” Escuela de Ciencias y Matemáticas 97, núm. 2 (1997): 57–58; G. Picha, "La educación STEM tiene un problema de ansiedad matemática", en instrucción matemática (Washington, DC: Semana de la Educación, 2020), 10–11; y K. Rich et al., "Sinergias y diferencias en el pensamiento matemático y computacional: implicaciones para la instrucción integrada" Entornos de aprendizaje interactivo 28, no. 3 (2020): 272-83.

22 Academias Nacionales de Ciencias, Ingeniería y Medicina, Ciencia e Ingenieria.

23. C. Czerniak et al., "Una revisión de la literatura sobre la integración de las ciencias y las matemáticas" Escuela de Ciencias y Matemáticas 99, núm. 8 (1999): 421–30; P. George, “El currículo integrado: una revisión de la realidad”, Diario de la escuela secundaria 28, núm. 1 (septiembre de 1996): 12–19; y Preschool Curriculum Evaluation Research Consortium, Efectos de los programas de currículo preescolar en la preparación escolar, NCER 2008-2009, Departamento de Educación de EE. UU., Centro Nacional de Investigación en Educación, Instituto de Ciencias de la Educación (Washington, DC: Imprenta del Gobierno de EE. UU., abril de 2008), ies.ed.gov/ncer/pubs/20082009/pdf/20082009_rev.pdf.

24 Consejo nacional de investigación, Integración de STEM en la educación K-12: estado, perspectivas y una agenda para la investigación (Washington, DC: National Academies Press, 2014).

25 Academias Nacionales de Ciencias, Ingeniería y Medicina, Ciencia e Ingenieria.

26. A. Ellis, Ejemplos de teoría del currículo (Nueva York: Routledge, 2004).

27 Academias Nacionales de Ciencias, Ingeniería y Medicina, Ciencia e Ingenieria.

28. Inglés, “Educación STEM K–12”; y J. Shaughnessy, "A modo de introducción: Matemáticas en un contexto STEM", Enseñanza de las Matemáticas en la Escuela Media 18, no. 6 (2013): 324.

29. Shaughnessy, "A modo de introducción".

30. Picha, "La educación STEM tiene un problema de ansiedad matemática".

31. Nuestro enfoque difiere un poco del estudio de las Academias Nacionales de Ciencias, Ingeniería y Medicina al que contribuimos. Ese informe promovía el “valor de la integración parcial, la integración total o los enfoques interdisciplinarios” (National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine, Ciencia e Ingenieria, 129). Sin embargo, nuestro enfoque interdisciplinario incluye cada uno de estos cuando es fecundo.

32 D. Carnine, K. Asha y J. Silbert, "Un análisis descriptivo de los materiales curriculares de matemáticas desde una perspectiva pedagógica: un estudio de caso de fracciones" Remediación y Educación Especial 18, no. 2 (1997): 66-81.

33. J. Sarama et al., Connect4Learning: El plan de estudios de Pre-K (Lewisville, Carolina del Norte: Connect4Learning, 2016).

34. D. Clements y J. Sarama, Aprendizaje y enseñanza de matemáticas tempranas: el enfoque de trayectorias de aprendizaje, 2ª ed. (Nueva York: Routledge, 2014); y J. Sarama y D. Clements, Investigación sobre educación matemática en la primera infancia: trayectorias de aprendizaje para niños pequeños (Nueva York: Routledge, 2009).

35. D. Clements y J. Sarama, Aprendizaje y enseñanza de matemáticas tempranas: el enfoque de trayectorias de aprendizaje, 3ra ed. (Nueva York: Routledge, 2021)

36. Sarama et al., "Enseñanza interdisciplinaria en múltiples dominios".

37. Clemente y Sarama, Aprender y enseñar, 3ra ed.

38. D. Clements et al., “STREAM Education at Work—No, at Play! Una Unidad de Fabricación de Juguetes,” YC Niños pequeños 75, no. 2 (2020): 36-43.

39. Para ver muchos más ejemplos, véase Clements et al., “STREAM Education at Work”; y Sarama et al., "Enseñanza interdisciplinaria en múltiples dominios".

40. D. Clements et al., "STEM para la excelencia y la equidad inclusivas", Educación temprana y desarrollo 32, no. 1 (2020): 148-71.

41. Clemente y Sarama, Aprender y enseñar, 3ra ed.

42. Clements et al., "STREAM Education at Work".

43. S. Brown y M. Walter, El arte de plantear problemas (Mahwah, Nueva Jersey: Erlbaum, 1990).

44 Academias Nacionales de Ciencias, Ingeniería y Medicina, Ciencia e Ingenieria.

45. T. Moore, A. Johnston y A. Glancy, "STEM Integration: A Synthesis of Conceptual Frameworks and Definitions", en Manual de investigación en educación STEM, ed. C. Johnson et al. (Nueva York: Routledge, 2020), 3–16.

[Ilustraciones de Enrique Moreiro]

Educador estadounidense, Primavera 2023