STEM, un modelo educativo necesario para afrontar los retos del siglo XXI

Por Mauricio Duque, Margarita Gómez, Maria Fernanda Gutierrez y Carolina Santacruz-Pérez (*)

Tanto los profesionales en particular como los ciudadanos en general estarán enfrentados a grandes retos en las próximas décadas. La crisis económica y climática, el aumento masivo de los movimientos migratorios, la escasez de alimentos, las desigualdades digitales, la sustitución de empleos por robots y la sobrepoblación son algunos de los factores que generan grandes incertidumbres y retos que deberán afrontarse, algunos de ellos en el corto plazo. Como la educación es la base para resolver gran parte de estos desafíos, su reingeniería es urgente y constituye un compromiso por parte de todos los actores, especialmente ahora, en este periodo donde la pandemia dejó grandes retrasos en los procesos de aprendizaje de los niños e importantes lecciones sobre el papel de los docentes, la adaptabilidad tecnológica y la salud mental de los educadores, educandos y de los padres de familia.
Un examen de los retos que implica lograr los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) muestra cómo las áreas de ciencias naturales, tecnología, ingeniería y matemáticas son indispensables en la búsqueda de soluciones factibles y efectivas en compañía de otras áreas como la salud, la educación o las ciencias sociales, por ejemplo. El tiempo para lograr algunas de estas soluciones se agota, como sucede con el cambio climático.
Lograr ciudadanos alfabetizados en las áreas de STEM (por sus siglas en inglés de Science, Technology, Engineering and Math) y disponer de un número adecuado de profesionales en estas áreas es un requisito ineludible para lograr formar parte del capital humano necesario para enfrentar los retos ya mencionados.
Se estima que más del 90 por ciento de las labores productivas en una sociedad se sustentan en conocimientos de las áreas de STEM, si bien el número de profesionales en estas áreas es pequeño e incluso insuficiente en algunas especialidades. Los requerimientos por profesionales de áreas de STEM tenderán a crecer.
De otra parte, los resultados disponibles sobre los aprendizajes y las preferencias de los estudiantes en las áreas de STEM muestran cifras preocupantes. En matemáticas, por ejemplo, los resultados en pruebas estandarizadas son bajos y en general se encuentra que el ciudadano promedio, además de no tener la alfabetización mínima que le permita comprender datos, estadísticas y gráficas, cree que no sirve para las matemáticas, no le gustan y el solo nombre le genera angustia. Los estudiantes a menudo se terminan sintiendo incapaces de hacer matemáticas, terminan por generar una regla meta cognitiva que dice: “no sirvo para las matemáticas”, regla que bloquea el aprendizaje. La investigación muestra que este es fundamentalmente un resultado de una enseñanza inadecuada. Las matemáticas son indispensables en muchas profesiones y actividades humanas y al igual que no tener competencias en lenguaje es un impedimento importante en la sociedad, no tenerlas en matemáticas reduce de forma dramática las posibilidades de todo ciudadano.
En las otras áreas de STEM se encuentran resultados similares, lo cual resulta preocupante en una sociedad basada en el conocimiento y en la tecnología. Además, las brechas de preferencias y desempeño en las áreas de STEM son grandes, particularmente en contra de las mujeres y de grupos sociales marginados. Por ejemplo, en áreas estratégicas como las ciencias de la computación la participación de las mujeres está por debajo del 20 por ciento.
Estos bajos resultados son producto de múltiples factores. Sin embargo, el más importante es la calidad de la educación. Algunos estudios han estimado que la escuela y los maestros explican el 70 por ciento de los resultados de los estudiantes, siendo el 30 por ciento restante el resultado de otros factores.

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Se estima que más del 90 por ciento de las labores productivas en una sociedad se sustentan en conocimientos de las áreas de STEM, si bien el número de profesionales en estas áreas es pequeño e incluso insuficiente en algunas especialidades.

Por ello, mejorar la calidad en la educación en las áreas de STEM que reciben los estudiantes es una necesidad en búsqueda de una sociedad más equitativa y sostenible.
La calidad de la educación en las áreas de STEM tiene una historia de un siglo, si bien el acrónimo de STEM aparece en una convocatoria de la NSF (National Science Foundation) en Estados Unidos en una convocatoria relacionada con la financiación de investigación a comienzos de la década de los años 90. Un siglo de investigación en la enseñanza de las matemáticas brinda suficiente información sobre cómo se pueden lograr los aprendizajes requeridos en el área. Medio siglo de investigación en la enseñanza de las ciencias naturales igualmente aportan claridad sobre cómo enseñarlas. La tecnología y en particular la ingeniería son áreas mucho más recientes en la escuela. Por ejemplo, el pensamiento computacional, un área central en la formación del ciudadano del siglo XXI, se definió como constructo hace menos de 20 años.

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Mejorar la calidad de la educación en las áreas de STEM en la escuela tiene retos importantes. El primero es incluir en Las prácticas de enseñanza de cada área lo que la investigación ha venido mostrando por décadas. Lo segundo es lograr que en cada una de estas áreas todos los estudiantes logren los aprendizajes requeridos para el siglo XXI.

Sin embargo, aun en áreas como las matemáticas y las ciencias naturales la investigación didáctica ha logrado permear muy poco las prácticas de la escuela, particularmente en países en vías de desarrollo. Incluso, en muchas prácticas de enseñanza de las áreas de STEM en la escuela se encuentran estrategias contrarias a lo que indican décadas de investigación y a menudo en la búsqueda de mejorar la educación se utilizan estrategias en interpretaciones y usos no pertinentes que terminan agravando las situaciones de aprendizaje.
La llegada de la educación en las áreas de STEM en América Latina es un ejemplo de esto último. Lo que ha significado simplemente un acrónimo en los países desarrollados con décadas de trabajo en el tema, en nuestro contexto se dotó de calificativos que no tiene. En lugar de establecer el foco en mejorar la educación en cada una de las áreas de STEM con sustento en la investigación existente, se sugirió que la “educación STEM” es una nueva metodología o pedagogía de enseñanza que viene a reemplazar “la enseñanza tradicional”. Educación STEM se asocia a menudo al aprendizaje basado en proyectos (o ABP) con más de un siglo de existencia o al uso de la tecnología en la enseñanza.
Mejorar la calidad de la educación en las áreas de STEM en la escuela tiene retos importantes. El primero es incluir en las prácticas de enseñanza de cada área lo que la investigación ha venido mostrando por décadas. Lo segundo es lograr que en cada una de estas áreas todos los estudiantes logren los aprendizajes requeridos para el siglo XXI. En este reto se encuentra incluir la tecnología y la ingeniería en la formación de todo ciudadano. El tercer reto se refiere a lograr que los estudiantes puedan utilizar estos conocimientos de forma conectada incluso con otras áreas. como las ciencias sociales, para resolver problemas de su día a día. Es en este tercer reto en el que aproximaciones como la de aprendizaje por proyectos (o ABP) puede ayudar, sin ser la única ni la mejor opción disponible. De hecho, el ABP se encuentra vivamente desaconsejado para aprendizajes de base en cada una de las áreas de STEM.
La economía trata a la educación como una forma de capital humano que produce retornos económicos sustanciales, los cuales han aumentado significativamente en las últimas décadas, especialmente para las personas altamente educadas. Para que estas ganancias lleguen también a personas con menores grados de escolaridad, la educación STEM en particular tiene una prima en el mercado laboral general, aunque los ingresos de los científicos básicos se han estancado en las últimas décadas, según explican autores de una extensa revisión en el tema.

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Los bajos resultados son producto de múltiples factores. Sin embargo, el más importante es la calidad de la educación.

Una vez se logra fortalecer la educación en las áreas de STEM, sus frutos impactarán a tres grupos poblacionales: científicos e ingenieros que continúan la investigación y el desarrollo que es fundamental para el crecimiento económico del país reduciendo la dependencia tecnológica; trabajadores tecnológicamente competentes que pueden seguir el ritmo de las innovaciones científicas y de ingeniería que se desarrollan rápidamente, y ciudadanos con conocimientos científicos que toman decisiones inteligentes sobre políticas públicas y que entienden el mundo que los rodea.
Entre los programas con trayectoria que han venido trabajando en el país en pro de la mejora de la educación en las áreas de STEM se encuentre el programa denominado STEM-Academia, de la Academia Colombiana de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales, con una experiencia de más de 20 años. Este programa comenzó centrándose en la enseñanza de las ciencias naturales basada en indagación (ECBI) en un esfuerzo internacional liderado desde la red de Academias de Ciencias del mundo agrupadas en IAP a nivel global e IANAS a nivel continental. Las primeras acciones en Colombia comenzaron en 1998 en una alianza en la que participaron entidades como Maloka, La Academia Colombiana de Ciencias, la Universidad de los Andes y la cooperación de Francia, ampliada posteriormente a un número más amplio de universidades. Pocos años después el programa encontró fundamental trabajar las matemáticas por las razones antes indicadas y ya en 2006 se comenzó a concebir un programa que incluyera las diferentes áreas de STEM. Se trata, muy probablemente, del primer programa en Colombia que abordó el tema de la educación en las áreas de STEM.
Para lograr mejorar la educación en STEM en el país, STEM-Academia trabaja en el fortaleciendo de las competencias de los docentes para enseñar estas áreas con estrategias de enseñanza sustentadas en la investigación y las evidencias de aprendizaje. Igualmente desarrolla material educativo para el aula y participa en estudios de impacto. Este trabajo se desarrolla en colaboración con ministerios, ONG’s, fundaciones privadas, secretarias de educación e instituciones educativas. Este trabajo se ha realizado en red con otros países y organizaciones extranjeras. Por ejemplo, el desarrollo de la propuesta de matemáticas se ha realizado en colaboración con organizaciones académicas de Canadá, uno de los países con los resultados más altos en esta área en pruebas estandarizadas internacionales.
Entre las últimas iniciativas se encuentra la relacionada con la educación para el cambio climático en un acuerdo de cooperación con el centro de referencia UNESCO denominado OCE (Office for Climate Education), con sede en Paris. En este marco se ha desarrollado una estrategia completa de formación de docentes en servicio apoyada en material didáctico para el aula. De esta forma se está contribuyendo con las iniciativas del país en relación con enfrentar el cambio climático, así como la Estrategia Carbono Neutro de Colombia.

(*) Margarita Gómez y Mauricio Duque son los directores de STEM-Academia, Academia Colombiana de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales.

María Fernanda Gutiérrez, directora ejecutiva de la misma academia.

Carolina Santacruz, science officer del International Science Council.