STEAM views from a needthe case of the chewing gum and pH sensopill

  1. López-Banet, Luisa 1
  2. Perales, F.-Javier 2
  3. Jimenez-Liso, M. Rut 3
  1. 1 Universidad de Murcia
    info

    Universidad de Murcia

    Murcia, España

    ROR https://ror.org/03p3aeb86

  2. 2 Universidad de Granada
    info

    Universidad de Granada

    Granada, España

    ROR https://ror.org/04njjy449

  3. 3 CEIMAR-Universidad de Almería
Revista:
Journal for the Study of Education and Development, Infancia y Aprendizaje

ISSN: 0210-3702 1578-4126

Año de publicación: 2021

Título del ejemplar: STEAM education: Contributing evidence of validity and effectiveness / Educación STEAM: Aportando pruebas de validez y efectividad

Volumen: 44

Número: 4

Páginas: 909-941

Tipo: Artículo

DOI: 10.1080/02103702.2021.1927505 DIALNET GOOGLE SCHOLAR

Otras publicaciones en: Journal for the Study of Education and Development, Infancia y Aprendizaje

Resumen

El enfoque integrador STEAM surge cuando un problema contextualizado requiere de las diferentes aportaciones (miradas) de cada disciplina para su resolución. En este artículo de naturaleza descriptiva mostramos las miradas necesarias desde la química, la tecnología, las habilidades de diseño, la modelización matemática y la aportación artística necesarias para construir un modelo científico que explique el pH de la boca al masticar chicle. Nos centramos para ello en describir la implementación de una secuencia breve de actividades de indagación contextualizada (innovación didáctica) en dos aulas de estudiantes de 3º de Educación Secundaria Obligatoria (14–15 años) que fueron videograbadas. Las escenas extraídas del análisis de los vídeos de las implementaciones sirven de apoyo para plantear las conexiones necesarias en las aportaciones STEAM. Las dificultades surgidas desde cada disciplina y las propuestas de resolución que planteamos nos alumbran sobre cómo un contexto bien seleccionado convierte en necesarias las miradas STEAM, evitando así el carácter sumativo multidisciplinar habitual.

Información de financiación

Financiadores

  • MINECO
    • EDU2017-82197-P
  • Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades del Gobierno de España
    • proyecto de movilidad PRX19/00364
  • Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades del Gobierno de España, que incluye cofinanciación europea con fondos FEDER
    • PGC2018-097988-A-I00

Referencias bibliográficas

  • Aguilera, D., Martín-Páez, T., Valdivia-Rodríguez, V., Ruiz-Delgado, A., Williams-Pinto, L., Vílchez-González, J. M., & Perales-Palacios, F. J. (2018). La enseñanza de las ciencias basada en indagación. Una revisión sistemática de la producción española. Inquiry-based science education. A systematic review of Spanish production. Revista de Educación, 381, 259–284. https://doi.org/10.4438/1988-592X-RE-2017-381-388 [Google Scholar]
  • Barrow, L. H. (2006). A brief history of inquiry: From dewey to standards. Journal of Science Teacher Education, 17(3), 265–278. https://doi.org/10.1007/s10972-006-9008-5 [Taylor & Francis Online], [Google Scholar]
  • Blanco-López, Á., Martínez-Peña, B., & Jiménez-Liso, M. R. (2018). ¿Puede la investigación iluminar el cambio educativo? APICE, Revista de Educación Científica, 2(2), 15–28. https://doi.org/10.17979/arec.2018.2.2.4612 [Crossref], [Google Scholar]
  • Boon, M. (2006). How science is applied in technology. International Studies in the Philosophy of Science, 20(1), 27–47. https://doi.org/10.1080/02698590600640992 [Taylor & Francis Online], [Google Scholar]
  • Borrego, M., & Bernhard, J. (2011). The emergence of engineering education research as an internationally connected field of inquiry. Journal of Engineering Education, 100(1), 14–47. https://doi.org/10.1002/j.2168-9830.2011.tb00003.x [Crossref], [Google Scholar]
  • Campanario, J. M., Moya, A., & Otero, J. (2001). Invocaciones y usos inadecuados de la ciencia en la publicidad. Enseñanza de las Ciencias, 19(1), 45–56. https://ddd.uab.cat/record/1521 [Google Scholar]
  • Carlson, M., Jacobs, S., Coe, E., Larsen, S., & Hsu, E. (2002). Applying covariational reasoning while modeling dynamic events : A framework and a study. Journal for Research in Mathematics Education, 33(5), 352–378. https://doi.org/10.2307/4149958 [Crossref], [Web of Science ®], [Google Scholar]
  • Castelli, D. M., Hillman, C. H., Hirsch, J., Hirsch, A., & Drollette, E. (2011). FIT kids: Time in target heart zone and cognitive performance. Preventive Medicine, 52(SUPPL), S55. https://doi.org/10.1016/j.ypmed.2011.01.019 [Crossref], [PubMed], [Google Scholar]
  • Confrey, J., & Smith, E. (1994). Exponential functions, rates of change, and the multiplicative unit. Educational Studies in Mathematics, 26(2/3), 135–164. https://doi.org/10.1007/BF01273661 [Crossref], [Google Scholar]
  • Connor, A. M., Karmokar, S., & Whittington, C. (2015). From STEM to STEAM: Strategies for enhancing engineering & technology education. International Journal of Engineering Pedagogy, 5(2), 37–47. http://dx.doi.org/10.3991/ijep.v5i2.4458 [Crossref], [Web of Science ®], [Google Scholar]
  • Couso, D., & Garrido-Espeja, A. (2017). Models and modelling in pre-service teacher education: Why we need both. In K. Hahl, K. Juuti, J. Lampiselkä, A. Uitto, & J. Lavonen (Eds.), Cognitive and affective aspects in science education research (Vol. 3, pp. 245–261). Springer. https://doi.org/10.1007/978-3-319-58685-4_19 [Crossref], [Google Scholar]
  • Crawford, B. A. (2014). From inquiry to scientific practices in the science classroom. In N. G. Lederman, & S. K. Abell (Eds.), Handbook of research on science education, volume II (pp. 515–541). Routledge. https://doi.org/10.4324/9780203097267 [Google Scholar]
  • Domenech-Casal, J., Lope, S., & Mora, L. (2019). Qué proyectos STEM diseña y qué dificultades expresa el profesorado de secundaria sobre Aprendizaje Basado en Proyectos. Revista Eureka sobre Enseñanza y Divulgación de las Ciencias, 16(2), 2203. https://doi.org/10.25267/Rev_Eureka_ensen_divulg_cienc.2019.v16.i2.2203 [Google Scholar]
  • Dym, C., Agogino, A., Eris, O., & Frey, D. (2005). Ingeniería de pensamiento de diseño, enseñanza y aprendizaje. Revista de Ingeniería, 94(1), 103–120. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/j.2168-9830.2005.tb00832.x [Google Scholar]
  • Ebenezer, J., Kaya, O. N., & Ebenezer, D. L. (2011). Engaging students in environmental research projects: Perceptions of fluency with innovative technologies and levels of scientific inquiry abilities. Journal of Research in Science Teaching, 48(1), 94–116. https://doi.org/10.1002/tea.20387 [Crossref], [Web of Science ®], [Google Scholar]
  • English, L. D. (2016). STEM education K-12: Perspectives on integration. International Journal of STEM Education, 3(1), 1–8. https://doi.org/10.1186/s40594-016-0036-1 [Crossref], [Google Scholar]
  • Erduran, S., & Kaya, E. (2019). Transforming teacher education through the epistemic core of chemistry. Springer. https://doi.org/10.1007/978-3-030-15326-7 [Crossref], [Google Scholar]
  • Ferrari, M., & Farfán, R. M. (2008). Un estudio socioepistemológico de lo logarítmico: La construcción de una red de modelos. Revista Latinoamericana de Investigación en Matemática Educativa, 11(3), 309–354. http://funes.uniandes.edu.co/10345/1/Ferrari2008Un.pdf [Google Scholar]
  • Finley, S. (2011). Critical arts-based inquiry. In N. K. Denzin, & Y. S. Lincoln (Eds.), The SAGE handbook of qualitative research (pp. 435–450). Sage Publications. [Google Scholar]
  • Garcia-Mila, M., Pérez-Echeverría, M. P., Postigo, Y., Martí, E., Villarroel, C., & Gabucio, F. (2016). Nuclear power plants? Yes or no? Thank you! The argumentative use of tables and graphs/¿Centrales nucleares? ¿Sí o no? ¡Gracias! El uso argumentativo de tablas y gráficas. Infancia y Aprendizaje, 39(1), 187–218. https://doi.org/10.1080/02103702.2015.1111605 [Taylor & Francis Online], [Web of Science ®], [Google Scholar]
  • Gershon, W. S., & Ben-Horin, O. (2014). Deepening inquiry: What processes of making music can teach us about creativity and ontology for inquiry based science education. International Journal of Education & the Arts, 15(19), 1–37. https://doi.org/10.1177/1321103X0001500110 [Google Scholar]
  • Ghanbari, S. (2014). Integration of the arts in STEM: A collective case study of two interdisciplinary university programs. University of California, San Diego. http://csusm-dspace.calstate.edu/bitstream/handle/10211.3/121208/GhanbariSheena_Spring2014.pdf?sequence=1 [Google Scholar]
  • Han, S., Capraro, R., & Capraro, M. M. (2015). How Science, Technology, Engineering, and Mathematics (STEM) Project-Based Learning (PBL) affects high, middle, and low achievers differently: The impact of student factors on achievement. International Journal of Science and Mathematics Education, 13(5), 1089–1113. https://doi.org/10.1007/s10763-014-9526-0 [Crossref], [Web of Science ®], [Google Scholar]
  • Heilman, K. M. (2016). Possible brain mechanisms of creativity. Archives of Clinical Neuropsychology, 31(4), 285–296. https://doi.org/10.1093/arclin/acw009 [Crossref], [PubMed], [Web of Science ®], [Google Scholar]
  • Hernández, M. I., Couso, D., & Pintó, R. (2015). Analyzing students’ learning progressions throughout a teaching sequence on acoustic properties of materials with a model-based inquiry approach. Journal of Science Education and Technology, 24(2–3), 356–377. https://doi.org/10.1007/s10956-014-9503-y [Crossref], [Web of Science ®], [Google Scholar]
  • Jewitt, C. (2008a). Multimodality and literacy in school classrooms. Review of Research in Education, 32(February), 241–267. https://doi.org/10.3102/0091732X07310586 [Crossref], [Google Scholar]
  • Jewitt, C. (2008b). The visual in learning and creativity: A review of the literature. Institute of Education, University of London. [Google Scholar]
  • Jiménez Liso, M. R., de Manuel Torres, E., González García, F., & Salinas López, F. (2000). La utilización del concepto de pH en la publicidad y su relación con las ideas que manejan los alumnos: Aplicaciones en el aula. Enseñanza de las Ciencias: Revista de Investigación y Experiencias Didácticas, 18(3), 451–461. http://www.raco.cat/index.php/Ensenanza/article/view/21696/21530 [Crossref], [Google Scholar]
  • Jiménez-Liso, M. R. (2020). Aprender ciencia escolar implica aprender a buscar pruebas para construir conocimiento (indagación). In D. Couso, M. R. Jimenez-Liso, C. Refojo, & J. A. Sacristán (Eds.), Enseñando ciencia con ciencia (pp. 60–69). Penguin Random House Grupo Editorial. https://www.fecyt.es/es/publicacion/ensenando-ciencia-con-ciencia [Google Scholar]
  • Jiménez-Liso, M. R., Avraamidou, L., Martínez-Chico, M., & López-Gay, R. (2021). Scientific practices in teacher education: The interplay of sense, sensors, and emotions. Research in Science & Technological Education, 39(1), 44–67. https://doi.org/https://doi.org/10.1080/02635143.2019.1647158 [Taylor & Francis Online], [Web of Science ®], [Google Scholar]
  • Jiménez-Liso, M. R., López-Gay, R., & Márquez, M. (2010). Química y cocina : del contexto a la construcción de modelos (Chemistry and cooking: From context to building models). Alambique: Didáctica de Las Ciencias Experimentales, 65, 33–44. https://www.grao.com/es/producto/quimica-y-cocina-del-contexto-a-la-construccion-de-modelos-al06519215 [Google Scholar]
  • Jiménez-Liso, M. R., Martínez-Chico, M., & Salmerón-Sánchez, E. (2018). Chewing gum and pH level of the mouth : A model-based inquiry sequence to promote scientific practices. World Journal of Chemical Education, 6(3), 113–116. https://doi.org/10.12691/wjce-6-x-x [Crossref], [Google Scholar]
  • Jonassen, D. (2011). Supporting problem solving in PBL. Interdisciplinary Journal of Problem-Based Learning, 5(2), 9–27. https://doi.org/10.7771/1541-5015.1256 [Crossref], [Google Scholar]
  • Judge, A. (1996). Understanding sustainable dialogue: The secret within bucky’s ball?. Laetus in Praesens. https://www.laetusinpraesens.org/musings/bucky.php [Google Scholar]
  • Kim, B. H., & Kim, J. (2016). Development and validation of evaluation indicators for teaching competency in STEAM education in Korea. Eurasia Journal of Mathematics, Science & Technology Education, 12(7), 1909–1924. https://doi.org/10.12973/eurasia.2016.1537a [Crossref], [Web of Science ®], [Google Scholar]
  • Lewis, T. (2006). Design and inquiry: Bases for an accommodation between science and technology education in the curriculum? Journal of Research in Science Teaching, 43(3), 255–281. https://doi.org/10.1002/tea.20111 [Crossref], [Web of Science ®], [Google Scholar]
  • LOMCE. (2015). Real Decreto 1105/2014, de 26 de diciembre, por el que se establece el currículo básico de la Educación Secundaria Obligatoria y del Bachillerato. BOE, 3 de enero. Ministerio de Educación, Cultura y Deporte. https://www.boe.es/boe/dias/2015/01/03/pdfs/BOE-A-2015-37.pdf [Google Scholar]
  • López-Gay, R., Martínez Sáez, J., & Martínez Torregrosa, J. (2015). Obstacles to mathematization in physics: The case of the differential. Science and Education, 24(5–6), 591–613. https://doi.org/10.1007/s11191-015-9757-7 [Crossref], [Web of Science ®], [Google Scholar]
  • López-Simó, V., Grimalt-Álvaro, C., & Couso, D. (2018). ¿Cómo ayuda la Pizarra Digital Interactiva (PDI) a la hora de promover prácticas de indagación y modelización en el aula de ciencias? Revista Eureka sobre Enseñanza y Divulgación de las Ciencias, 15(3), 3302. https://doi.org/https://doi.org/10.25267/Rev_Eureka_ensen_divulg_cienc.2018.v15.i3.3302 [Google Scholar]
  • Lupión-Cobos, T., López-Castilla, R., & Blanco-López, Á. (2017). What do science teachers think about developing scientific competences through context-based teaching? A case study. International Journal of Science Education, 39(7), 937–963. https://doi.org/10.1080/09500693.2017.1310412 [Taylor & Francis Online], [Web of Science ®], [Google Scholar]
  • Maass, K., Geiger, V., Romero-Ariza, M., & Goos, M. (2019). The role of mathematics in interdisciplinary STEM education. ZDM - Mathematics Education, 51(6), 869–884. https://doi.org/10.1007/s11858-019-01100-5 [Crossref], [Google Scholar]
  • Madden, M. E., Baxter, M., Beauchamp, H., Bouchard, K., Habermas, D., Huff, M., Ladd, B., Pearon, J., & Plague, G. (2013). Rethinking STEM education: An interdisciplinary STEAM curriculum. Procedia Computer Science, 20, 541–546. https://doi.org/10.1016/j.procs.2013.09.316 [Crossref], [Google Scholar]
  • Martín-Páez, T., Aguilera, D., Perales-Palacios, F. J., & Vílchez-González, J. M. (2019). What are we talking about when we talk about STEM education? A review of literature. Science Education, 103(4), 799–822. https://doi.org/10.1002/sce.21522 [Crossref], [Web of Science ®], [Google Scholar]
  • Moraga, S. H., Espinet, M., & Merino, C. G. (2019). El contexto en la enseñanza de la química: Análisis de secuencias de enseñanza y aprendizaje diseñadas por profesores de ciencias en formación inicial. Revista Eureka sobre Enseñanza y Divulgación de las Ciencias, 16(1), 1604. http://doi.org/http://dx.doi.org/10.25267/Rev_Eureka_ensen_divulg_cienc.2019.v16.i1.1604 [Google Scholar]
  • Nadelson, L. S., Callahan, J., Pyke, P., Hay, A., Dance, M., & Pfiester, J. (2013). Teacher STEM perception and preparation: Inquiry-based stem professional development for elementary teachers. The Journal of Educational Research, 106(2), 157–168. http://doi.org/10.1080/00220671.2012.667014 [Taylor & Francis Online], [Web of Science ®], [Google Scholar]
  • Navarro-Loidi, J., & Llombart, J. (2008). The introduction of logarithms into Spain. Historia Mathematica, 35(2), 83–101. https://doi.org/10.1016/j.hm.2007.09.002 [Crossref], [Web of Science ®], [Google Scholar]
  • NRC. (2012) . A framework for K-12 science education. practices, crosscutting concepts and core ideas. The National Academies Press. [Google Scholar]
  • OECD. (2016). PISA 2015. Programa para la Evaluación Internacional de los Alumnos. Informe Español. http://www.oecd.org/pisa/PISA-2015-Spain.pdf [Google Scholar]
  • Olejarz, J. (2017). Liberal arts in the data age. Harvard Business Review, (July–August), 144–145. https://hbr.org/2017/07/liberal-arts-in-the-data-age [Google Scholar]
  • Pedaste, M., Mäeots, M., Siiman, L. A., de Jong, T., van Riesen, S. A. N., Kamp, E. T., … Tsourlidaki, E. (2015). Phases of inquiry-based learning: Definitions and the inquiry cycle. Educational Research Review, 14, 47–61. https://doi.org/10.1016/j.edurev.2015.02.003 [Crossref], [Web of Science ®], [Google Scholar]
  • Perales, F. J. (2006). Uso (y abuso) de la imagen en la enseñanza de las ciencias. Enseñanza de las Ciencias, 24(1), 13–30. https://www.raco.cat/index.php/Ensenanza/article/view/73529 [Google Scholar]
  • Perales, F. J., & de Jiménez, J. D. (2002). Las Ilustraciones en la enseñanza-aprendizaje de las ciencias. Enseñanza de las Ciencias, 20(3), 369–386. https://www.raco.cat/index.php/Ensenanza/article/view/21826/21660 [Google Scholar]
  • Pickett, S., & Bianchi, L. (2018). Let music be the food of … science! Primary Science, 153(May), 8–10. https://www.ase.org.uk/system/files/8-10_4.pdf [Google Scholar]
  • Quigley, C. F., & Herro, D. (2016). “Finding the joy in the unknown”: Implementation of STEAM teaching practices in middle school science and math classrooms. Journal of Science Education and Technology, 25(3), 410–426. https://doi.org/10.1007/s10956-016-9602-z [Crossref], [Web of Science ®], [Google Scholar]
  • Robelen, E. W. (2011). STEAM: Experts make case for adding arts to STEM. Education Week, 31(13), 8. https://www.edweek.org/ew/articles/2011/12/01/13steam_ep.h31.html [Google Scholar]
  • Root-Bernstein, R., & Root-Bernstein, M. (2013). The art and craft of home. Educational Leadership, 70(5), 16–21. http://www.ascd.org/publications/educational-leadership/feb13/vol70/num05/The-Art-and-Craft-of-Science.aspx [Web of Science ®], [Google Scholar]
  • Shanwei, J. L., Lim, K. Y. T., De, Y. M., & Hilmy, A. (2019). Exploring the affordances of open-source sensors in promoting authenticity in mathematics learning. In Y.-S. Hsu, & Y.-F. Yeh (Eds.), Asia-Pacific STEM teaching practices (pp. 117–137). Springer. https://doi.org/https://doi.org/10.1007/978-981-15-0768-7_8 [Crossref], [Google Scholar]
  • Simarro, C., & Couso Lagarón, D. (2018). Visiones en educación STEAM: y las mates, ¿qué? Uno. Revista de Didáctica de La Matemática, 81, 49–56. https://www.grao.com/es/producto/visiones-en-educacion-steam-y-las-mates-que-un08193917 [Google Scholar]
  • Vázquez-Bernal, B., Mellado, V., Jiménez-Pérez, R., & Taboada, M. C. (2012). The process of change in a science teacher’s professional development: A case study based on the types of problems in the classroom. Science Education, 96(2), 337–363. https://doi.org/10.1002/sce.20474 [Crossref], [Web of Science ®], [Google Scholar]
  • Wake, G. D., & Burkhardt, H. (2013). Understanding the European policy landscape and its impact on change in mathematics and science pedagogies. ZDM - International Journal on Mathematics Education, 45(6), 851–861. https://doi.org/10.1007/s11858-013-0513-7 [Crossref], [Google Scholar]