Dos alumnos de segundo grado se sientan de rodillas silenciosamente, apilan bloques para construir una gran torre, cada vez más alta. Un observador casual podría pensar que simplemente están disfrutando de la escala de su proyecto y deseosos por derribarla. Su maestro podría observar más; entiende que sus actividades están preparando el camino para desarrollar importantes habilidades espaciales y conceptos de física. Estirándose lo más alto que puede, uno de los niños deja caer una canica en la parte superior de la torre, que ahora mide más de metro y medio (5 pies) de altura. Ambos observan la torre con atención. Escuchan un clic, clic, clic, clic, pero no ven la canica. Finalmente, la canica sale rodando por la parte inferior de la torre, sobre una rampa y sobre la alfombra. Los 2 niños no dejan de brincar ni de aplaudir y gritan "¡Yey!" (La viñeta de introducción es parte de un video incluido en Revelando el trabajo de los pequeños ingenieros en la infancia temprana, por Beth Van Meeteren y Betty Zan, disponible en http://ecrp.uiuc.edu/beyond/seed/zan.html) 

Lo que puede pasarse por alto fácilmente en esta escena es la capacidad de ingeniería que ya está presente en estos 2 pequeños. Los niños habían escondido en su torre una serie de rampas en zigzag, como las de un estacionamiento, cada una colocada a una distancia precisa de la anterior, apiladas con cuidado y alternando la altura. De hecho, los niños ya habían construido y probado varios prototipos más pequeños de la torre para determinar las mejores distancias para las rampas. Uno de sus principales descubrimientos fue que poner las rampas demasiado juntas daba como resultado que la canica tuviera demasiada velocidad (la canica saldría disparada por los costados de la torre), y si las colocaban demasiado separadas, la canica caía directamente hacia abajo por el centro de la torre. Trabajaron juntos para lograr el diseño correcto, luego construyeron la torre a mayor escala, y aunque parecía sencilla a simple vista, tenía una estructura interna compleja e invisible, (Van Meeteren & Zan 2010).

En las mentes de estos niños también había un proceso interno complejo, uno que es difícil de ver. A menudo los adultos subestiman las capacidades reales de los niños pequeños. Como muestra una nueva investigación, muchas personas creen que el aprendizaje "real" de ciencia, tecnología, ingeniería y matemáticas (STEM) no ocurre hasta que los niños son mayores, y que la exposición a los conceptos STEM en la infancia temprana (desde el nacimiento hasta los 8 años) solo sirven para sentar las bases para el aprendizaje STEM serio que ocurrirá más adelante (McClure et al. 2017).

Esto no podría estar más alejado de la realidad. Un reciente análisis de investigación de 2 años encontró que los niños pequeños son capaces de participar, en niveles apropiados para el desarrollo, las prácticas científicas que llevan a cabo los estudiantes de secundaria (McClure et al. 2017). Como lo señaló un investigador, los niños pequeños “pueden hacer observaciones y predicciones, realizar experimentos e investigaciones simples, recopilar datos y comenzar a dar sentido a lo que encontraron” (16). Incluso en el primer año de vida, los bebés prueban sistemáticamente hipótesis físicas cuando ven algo que no se ajusta a sus expectativas (McClure et al. 2017). Por ejemplo, los investigadores mostraron a pequeños de 11 meses un carro de juguete que se cae del costado de una mesa y parece flotar. Los bebés tenían más probabilidades de observar el coche extraño durante más tiempo que los coches de juguete que se comportaban normalmente e intentar explorar y dejar caer el juguete ellos mismos (Stahl y Feigenson 2015). Y, como demostraron los niños que construían la torre, los pequeños son capaces de utilizar hábitos mentales de ingeniería (por ejemplo, pensamiento sistémico, creatividad, optimismo, comunicación, colaboración, perseverancia apoyada y atención al pensamiento ético) en sus actividades de juego libre (Van Meeteren y Zan 2010).

La investigación es clara: cuando decimos que los niños son "científicos natos", no solo estamos siendo amables; realmente son científicos activos, en este momento, explorando sistemática e intencionalmente sus entornos, incluso desde el día en que nacen.

Nunca se es demasiado joven para STEM

La idea errónea de que STEM es más significativa para estudiantes mayores es importante por varias razones. Primero, la exposición temprana a STEM es fundamental para obtener resultados educativos posteriores; cuando los adultos minimizan su importancia en los primeros años, también disminuyen el potencial actual y futuro de los niños pequeños. Las investigaciones muestran que entre los niños en edad preescolar, el conocimiento de las matemáticas es un mejor indicador del rendimiento académico posterior que las habilidades tempranas de lectura o atención (Duncan et al. 2007). Algunos argumentan que hoy, el STEM a temprana edad es tan importante como la exposición temprana a la alfabetización (McClure et al. 2017). Los hábitos mentales STEM, como el pensamiento crítico, la persistencia y la experimentación sistemática, son importantes en todas las áreas temáticas y pueden ser esenciales para la forma en que los niños aprenden a aprender (Duncan y Magnuson 2011). Este desarrollo no solo se trata de conceptos básicos como contar y el vocabulario, aunque estas habilidades y conocimientos previos también son importantes; se trata de resolución de problemas y otras habilidades de nivel superior que se transfieren a muchos ámbitos.

Piénselo de esta manera: a medida que aprendemos nuevas habilidades, nuestro cerebro entreteje las hebras de habilidades y las convierte en cuerdas que usamos para resolver problemas, enfrentar desafíos y, a su vez, adquirir nuevas habilidades. Cuando los niños tienen la oportunidad de practicar la formulación de preguntas, la recopilación de datos y la resolución de problemas científicos, construyen cuerdas fuertes que se pueden usar de muchas maneras, ahora y durante toda la vida (McClure et al. 2017).

Por ejemplo, veamos los profundos vínculos entre el aprendizaje STEM y el aprendizaje de idiomas. La instrucción STEM temprana conduce a mejores resultados de lenguaje y alfabetización (Sarama et al. 2012), y la exposición a un lenguaje más espacial durante el juego con bloques en la infancia y la primera infancia conduce a mejores habilidades de pensamiento espacial (Pruden, Levine y Huttenlocher 2011). Además, las habilidades matemáticas y las habilidades de lectura al ingresar al jardín de niños son igualmente predictivas que las habilidades de lectura en el octavo grado (Business Roundtable 2016), y el conocimiento previo sobre el mundo y cómo funciona (gran parte del cual cae dentro del ámbito de los conceptos STEM) es fundamental para la comprensión auditiva durante toda la vida y la comprensión escrita una vez que los niños son capaces de pronunciar las palabras (Guernsey & Levine 2015). Entonces, cuando los adultos no aprecian completamente la importancia del aprendizaje STEM en la infancia temprana, les perjudican seriamente, debilitando su desarrollo potencial en muchos otros ámbitos, como la alfabetización y la capacidad ejecutiva.

Pero el hecho de que los niños sean científicos natos no significa que puedan hacer todo esto solos; necesitan adultos que les ayuden a desarrollar y ampliar sus capacidades STEM (Grupo de trabajo STEM para la primera infancia 2017). Esto lleva a la segunda razón por la que este concepto erróneo es tan importante: las actitudes y creencias de los adultos sobre el aprendizaje STEM a menudo se transfieren a los niños. Por ejemplo, un estudio reciente encontró que el mejor indicador del aprendizaje de matemáticas de los niños en edad preescolar era la creencia de sus maestros de que la educación matemática era apropiada para su edad (Seker & Alisinanoglu 2015). Estas creencias también conducen a cambios concretos en los métodos y la cantidad de tiempo que los educadores dedican a los temas STEM: cuando los maestros tienen actitudes negativas hacia las matemáticas tempranas, por ejemplo, estos sentimientos conducen a evitar la enseñanza de matemáticas y a enseñarlas de manera ineficaz (McClure et al. 2017).

En los maestros, estos sentimientos surgen espontáneamente, con honestidad e incluso pueden estar transmitiendo lo que les enseñaron a ellos. En un estudio reciente al personal docente responsable de la preparación de educadores en California y Nebraska, los encuestados consideraron que incluir las matemáticas a edad temprana era menos importante que otros aspectos en la formación de educadores de preescolar. Y posiblemente el círculo no termina allí; el personal docente también señaló que ellos mismos se sienten menos preparados para enseñar matemáticas que otras materias (Austin, Sakai, et al. 2015; Austin, Whitebook, et al. 2015). En otras palabras, existe una idea equivocada sobre la idoneidad de los temas STEM para los pequeños que se transmite de una generación de maestros y formadores docentes a la siguiente. Es hora de romper el ciclo.

Las creencias de los padres también juegan un papel fundamental en el éxito de STEM de sus hijos. Por ejemplo, las creencias de los padres sobre la capacidad de sus hijos en matemáticas son un indicador más fuerte de la autopercepción del niño en matemáticas que las calificaciones anteriores del menor en matemáticas (Gunderson et al. 2012). Es decir, cuando los maestros y los padres no creen que los niños pequeños sean capaces de un aprendizaje STEM real, los niños les creen. Esta es una profecía nociva sobre STEM que se hace realidad. Pero hay esperanzas: cuando los adultos en la vida de un niño creen y apoyan la capacidad STEM del menor, sus habilidades naturales se reconocen y luego se expanden (McClure et al. 2017).

Cómo incorporar STEM en el aprendizaje temprano

Para incorporar a STEM de manera apropiada al aprendizaje temprano, los educadores necesitan apoyo, incluyendo una capacitación previa adecuada y de alta calidad y un desarrollo profesional continuo. Esto requiera de una gran inversión por parte de las universidades, los sistemas escolares, los patronos y la sociedad en general. En todos los niveles del complejo ecosistema de un niño, los adultos deben comprometerse de manera importante con el aprendizaje temprano en general, y del aprendizaje STEM temprano en particular (para un marco que describe los compromisos necesarios en cada nivel, consulte McClure et al. 2017).

Mientras tanto, ¿qué pueden hacer los maestros sin tener que esperar cambios integrales en los sistemas más amplios en los que trabajan? Darse cuenta de que los niños pequeños tienen ahora una enorme capacidad para el aprendizaje de STEM puede ser de gran ayuda. Al comprender que apoyar el crecimiento de los niños se trata de fomentar los hábitos mentales STEM, los educadores pueden incorporar prácticas STEM atractivas en sus aulas de manera sencilla. Los educadores pueden comenzar reconociendo 3 hechos respaldados por la investigación, cada uno de los cuales se explica en las siguientes secciones: no es necesario ser un experto; no estás solo; y enseñar STEM no es un ejercicio de lo uno o lo otro.

No tiene que ser un experto

Mucha gente cree que apoyar el aprendizaje STEM significa tener experiencia en STEM para ofrecer a los estudiantes. Esto tiene sentido ya que existen otros conceptos erróneos comunes: cuando los adultos desconocen la capacidad de los niños pequeños para participar en prácticas STEM reales, tienden a enfocarse en expandir el conocimiento del contenido de los niños. Pero, como en otros ámbitos académicos, el conocimiento y las habilidades STEM se desarrollan de la mano. A través del aprendizaje vivencial (que combina investigaciones prácticas con lecturas en voz alta y discusiones informativas), los niños pequeños desarrollan su comprensión conceptual, adquieren nuevos datos y se involucran en habilidades esenciales como observar, formular hipótesis, recolectar evidencia, revisar hipótesis, diseñar experimentos, y así sucesivamente (NSTA 2014). También desarrollan la comprensión de STEM y los hábitos mentales al interactuar con sus entornos cotidianos en formas estimuladas por la curiosidad con el apoyo de maestros y otros adultos.

El papel de un buen maestro de STEM a menudo es resistirse a responder directamente las preguntas de los niños, fomentando los hábitos mentales STEM y facilitar el aprendizaje haciendo preguntas deliberadamente y luego apoyando a los niños mientras investigan por sí mismos. Las aulas que se basan principalmente en la instrucción basada en conferencias, en las que los profesores controlan la toma de decisiones y la discusión, son las menos efectivas para fomentar la autosuficiencia y la resiliencia, 2 características que son fundamentales para la investigación y las prácticas STEM (Van Meeteren & Zan 2010).

Apoyar la curiosidad y la autonomía de los niños requiere intención y práctica. Los educadores deben aprender a facilitar la exploración abierta y enfocada de los niños y promover la reflexión de los niños a través de la representación y la conversación (Hoisington 2010). Una de las funciones más importantes de un maestro a la hora de fomentar las capacidades STEM naturales de los niños es ayudarles a persistir y no darse por vencidos. Cuando un niño se siente frustrado, es importante que el maestro no resuelva la situación con una respuesta. En cambio, pueden ayudar al niño a desarrollar la perseverancia mostrando entusiasmo por el reto que tiene entre manos, fomentando el asombro y la curiosidad. Pueden hacer preguntas que reactiven el deseo intrínseco del niño de comprender el problema. Hacer preguntas que fomenten la experimentación, como “¿Qué crees que pasaría si...?”, en lugar de insinuar una sola respuesta correcta (por ejemplo,“ ¿La pelota subió o bajó?”), lo cual ayuda a los niños a persistir y experimentar la maravilla del descubrimiento de STEM (Hoisington 2010). Cuando los maestros se acostumbran a hacer preguntas como éstas, pueden descubrir que ellos mismos experimentan gran alegría cuando no saben la respuesta. Y cuando los maestros se sumergen en la maravillosa experiencia de la exploración, se adentran en la experiencia misma de aprendizaje con sus estudiantes, lo que demuestra que el valor de la exploración STEM aplica a cualquier etapa de la vida.

No está solo

Algunos adultos tienen la idea errónea de que el aprendizaje STEM real solo ocurre dentro de las aulas, lo que puede hacer que los maestros se sientan aislados y sin apoyo. Pero cuando los adultos reconocen que incluso los niños muy pequeños son capaces de participar de manera significativa con preguntas STEM en cualquier momento y en cualquier lugar, pueden desarrollar ese aprendizaje STEM de diversas maneras en muchos aspectos de la vida de los niños. Al igual que con el aprendizaje de un nuevo idioma, los niños adquieren fluidez en los hábitos STEM y más conocimientos sobre los temas STEM cuando se sumergen en ellos (McClure et al. 2017). Cuantas más oportunidades tengan para explorar STEM, en museos, bibliotecas y en casa, tendrán mayor fluidez.

Entendido de esta manera, el aprendizaje STEM temprano es un esfuerzo de toda la comunidad, con el apoyo externo de muchas personas a las que se puede recurrir para obtener orientación e ideas. Idealmente, la comunidad forma una red de aprendizaje, involucrando a los niños pequeños en una variedad de experiencias STEM y, según sea necesario, ofreciendo a los maestros y padres revisiones de conceptos tan variados como los atributos de las palancas y las poleas, por qué se forma el moho o por qué aparecen los arcoíris. Los entornos de aprendizaje informal como los museos son muy efectivos para ayudar a los adultos a captar el interés de los niños en STEM con preguntas y conversaciones reflexivas (Haden et al. 2014). De hecho, muchos museos y bibliotecas ofrecen recursos gratuitos para docentes, a veces incluso con programas de desarrollo profesional STEM.

Los maestros pueden fomentar la participación familiar compartiendo los recursos STEM locales con los padres. Dado que los padres pueden sentirse ávidos por apoyar el aprendizaje STEM de su hijo, es importante comunicarles la enorme capacidad de su hijo para la investigación STEM y el impacto que ellos pueden tener al moldear la curiosidad y hacer preguntas inquisitivas: quién, qué, cuándo, dónde, y por qué, a lo largo del día. La tecnología puede ser un socio poderoso para desarrollar el aprendizaje de los niños en el hogar. Por ejemplo, los maestros pueden alentar a los padres a usar la aplicación Bedtime Math (http://bedtimemath.org/apps/), que tiene como objetivo hacer que las matemáticas formen parte de las rutinas diarias de las familias, al igual que un cuento antes de dormir. Se ha demostrado que el uso de la aplicación en casa, incluso una vez a la semana, mejora el aprendizaje de los niños equivalente a tres meses en avances en matemáticas al final del año escolar; y es más eficaz para los niños cuyos padres están ansiosos de las matemáticas (Berkowitz et al. 2015).

Enseñar STEM no es un ejercicio de lo uno o lo otro

Muchos educadores se sienten agobiados por los abrumadores requisitos curriculares y se muestran escépticos acerca de agregar bloques de instrucción a su labor diaria. Pero recuerde que los hábitos mentales STEM son transferibles y que el conocimiento STEM abarca conceptos y vocabulario esenciales; fortalecen todo tipo de habilidades, como la alfabetización y el desarrollo de la atención. Cuando el aprendizaje STEM temprano se entiende como el desarrollo tanto del conocimiento como de los hábitos mentales basados en la investigación, los educadores pueden comenzar a descubrir maneras de infundir prácticas y conceptos STEM en su plan de estudios existente. Por ejemplo, una maestra puede notar que muchos de los libros que lee en voz alta incluyen características similares a STEM: un problema que debe resolverse, una solución sustentada en evidencia que se intenta (y a menudo se repite y se vuelve a intentar) y el descubrimiento de un método que sí funciona. Incluso los libros infantiles sencillos o con solapas para descubrir cosas, por ejemplo, "¿Dónde está Spot?", de Eric Hill, contienen esta progresión: la mamá perro busca en muchos lugares a su cachorro y, para deleite de los niños que también lo buscan con ella, encuentra otras criaturas curiosas escondidas en el camino: un oso detrás de la puerta, un mono en el armario. Al notar y enfatizar el uso del método científico por parte de la mamá perro, la maestra puede mostrar que STEM está en todas partes y que hay un drama inherente a la exploración de STEM. También puede resaltar la persistencia de la mamá del perrito en su búsqueda sistemática, la alegría por la travesía llena de pruebas y errores (a los niños les encanta encontrar el animal equivocado detrás de cada puerta) y la evidencia que la madre recopila y usa para encontrar eventualmente a Spot.

Las actividades explícitas basadas en STEM también se pueden utilizar para mejorar otros bloques del plan de estudios. Por ejemplo, una clase de preescolar participó en un segmento del libro "Lost and Found", de Oliver Jeffers, sobre un pingüino perdido que encontraba su camino a casa en un bote. Los maestros pidieron a los niños de 3 años que construyeran y probaran botes hechos de papel de aluminio para transportar una pequeña figura de pingüino sobre el agua. Los pequeños participaron activamente, lo que mejoró su experiencia con el libro y los animó a hablar extensamente sobre la historia, al tiempo que les brindaba una experiencia STEM envolvente y significativa (Draper & Wood 2017).

Conclusión

Aceptar plenamente la enorme capacidad de los niños pequeños para participar en el aprendizaje STEM real requerirá tiempo y esfuerzo. Los directores de programas para la primera infancia y de las escuelas primarias deberán proporcionar espacio y flexibilidad para que sus educadores experimenten nuevas formas de investigar los conceptos STEM junto con los pequeños. Pero una vez que los educadores de preescolar empiecen a incorporar estos enfoques a la enseñanza, estarán en una posición privilegiada para ayudarse unos a otros, y al público en general, a ver la capacidad STEM notablemente sofisticada y a menudo oculta de los niños pequeños en el presente, y cuán poderosas pueden ser las primeras experiencias STEM para moldear las mentes de la próxima generación.

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Recursos

Información de desarrollo profesional

• Fundamentos de la alfabetización científica http://foundationsofscienceliteracy.org
• Conferencia STEM para la primera infancia (anual) www.ecstem.org
• PBS STEM en vivo https://whut.pbslearningmedia.org/collection/stemalive/#.WYR8odPyui4

Información del plan de estudios y actividades STEM

• Ramps and Pathways https://regentsctr.uni.edu/ramps-pathways
• STEM desde el principio http://stemfromthestart.org
• El mundo divertido de PEEP (en inglés) www.peepandthebigwideworld.com/en
• Museo infantil de Boston, STEM Sprouts (Guía didáctica y consejos para padres) www.bostonchildrensmuseum.org/stem-sprouts
• Blog de la Asociación Nacional de Maestros de Ciencias “Early Years” http://nstacommunities.org/blog/category/earlyyears/

Libros STEM

• Actividades para preescolares, Science Is Simple: Over 250 Activities for Preschoolers, por Peggy Ashbrook (Gryphon House)
• Guías del plan de estudios de la serie Young Scientist: Explorando el agua con niños pequeños, Descubriendo la naturaleza con niños pequeños y Construyendo (Redleaf)
• Making and Tinkering with STEM: Solving Design Challenges with Young Children, por Cate Heroman (NAEYC)
• Ramps and Pathways: A Constructivist Approach to Physics with Young Children, por Rheta DeVries and Christina Sales (NAEYC)

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References

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Photographs: p. 83, 84, 85, 87, courtesy of Beth D. Van Meeteren

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La traducción de este documento ha sido elaborado en el marco de un acuerdo cooperativo (PR/Award no. U295A150003, CFDA Nº 84.295A) del Departamento de Educación de Estados Unidos. No obstante, este contenido no representa necesariamente la política del Departamento de Educación, y usted no debe asumir el aval por parte del Gobierno Federal.