Diseño y análisis de una actividad de estudio e investigación en el enfoque STEAM en el marco de la Teoría Antropológica de lo Didáctico para el estudio de la geometría en la escuela secundaria en Colombia

Abstract

La educación en Colombia enfrenta desafíos como la desigualdad en el acceso educativo entre áreas urbanas y rurales, la disparidad en la calidad de la educación, la falta de recursos y formación adecuada para los docentes y la persistente problemática de la deserción escolar. Además de otras problemáticas derivadas del conflicto armado, la violencia y la pandemia del Covid-19. Es importante el diseño e implementación de estrategias que mitiguen tales problemáticas, de modo que la educación desempeñe un papel fundamental como agente de cambio social, dado que la transformación de la educación en Colombia implica un compromiso constante para superar estos desafíos y brindar igualdad de oportunidades a todos los estudiantes. En este contexto, se propone el diseño, implementación y evaluación de una Actividad de Estudio e Investigación (AEI) con sus respectivas praxeologías en el campo de la semejanza de polígonos que relacione las dialécticas como formas de comunicar con las habilidades STEAM (Ciencia, Tecnología, Ingeniería, Arte y Matemáticas) como formas de proceder, en el marco de la Teoría Antropológica de lo Didáctico (TAD), que pueda enriquecer el proceso de aprendizaje de la geometría en tanto posibilite la creación de un nuevo paradigma del estudio de la geometría. El estudio se realiza con estudiantes de grado octavo, con 14 años en promedio, en la Institución Educativa Concejo de Medellín. En esta institución hay un esquema tradicional dentro de la educación formal, expresado en condiciones y restricciones, al que no se puede renunciar: existen horarios, intensidades ya determinadas, número de estudiantes, un diseño curricular que viene del Ministerio de Educación Nacional y unos planes de curso que tienen una lógica llevada a los niveles de codeterminación didáctica. La TAD, como enfoque didáctico, propone que el contenido matemático debe ser presentado a los estudiantes a través de situaciones problemáticas y cuestionamientos que les permitan desarrollar un entendimiento profundo y significativo de los conceptos. Se basa en la idea de "dialéctica" entre los conceptos matemáticos y las formas en que los estudiantes los comprenden. Esta se enfoca en la interacción entre los diferentes niveles de abstracción y las "dialécticas" que surgen en la enseñanza y el aprendizaje de las matemáticas. Por otro lado, el enfoque STEAM busca integrar diversas disciplinas en la educación para promover un enfoque holístico y aplicado al aprendizaje. A través de la combinación de ciencia, tecnología, ingeniería, arte y matemáticas, los estudiantes pueden abordar problemas complejos y desarrollar habilidades interdisciplinarias. Este enfoque fomenta la creatividad, el pensamiento crítico y la resolución de problemas, y busca preparar a los estudiantes para enfrentar los desafíos del mundo real. Tanto la TAD como STEAM son enfoques didácticos que tienen sus propios constructos desde los cuales se enfoca más la pregunta sobre cómo se enseña. Su vinculación en la educación matemática radica en su enfoque compartido que posibilita el aprendizaje funcional y útil para la geometría. Ambos enfoques buscan involucrar a los estudiantes en la exploración de conceptos a través de situaciones contextualizadas y preguntas generadoras. La TAD, al resaltar la importancia de las "dialécticas", se alinea con la idea de que los estudiantes deben construir su comprensión de manera progresiva a través de interacciones con el contenido. Por su parte, STEAM aboga por una educación más integrada, donde las matemáticas se combinan con otras disciplinas para abordar problemas del mundo real. Esta propuesta busca revitalizar la enseñanza y el aprendizaje de la geometría, abordando los desafíos educativos presentes en Colombia. La metodología se apoya en un Modelo Praxeológico de Referencia (MPR) que establece conexiones entre conceptos teóricos y habilidades prácticas. La AEI parte de una pregunta generadora que dirige la exploración hacia las semejanzas en figuras del mundo real, y se desglosa en preguntas específicas que apoyan el enfoque geométrico. Mediante una investigación experimental y descriptiva, se explora la manera de integrar la TAD como enfoque didáctico de la matemática centrado en el estudio de cómo los estudiantes construyen su conocimiento matemático y cómo los profesores pueden facilitar este proceso de aprendizaje. Los resultados obtenidos a través de una metodología cualitativa y descriptiva, incluyendo observación participante, analizan los resultados de la AEI y los proyectos, evidencian las diferencias entre la enseñanza basada en TAD-STEAM y los métodos convencionales. Se enfatiza la importancia de un aprendizaje activo y se sugiere que la investigación se oriente hacia preguntas que estimulen habilidades sociales y de resolución de problemas. En síntesis, esta investigación busca presentar aportes a la educación básica secundaria en Colombia para la enseñanza de la geometría, abordando los desafíos educativos y capacitando a los estudiantes con habilidades fundamentales para su crecimiento integral.

Education in Colombia faces challenges such as inequality in educational access between urban and rural areas, the disparity in the quality of education, the lack of resources and adequate training for teachers and the persistent problem of school dropouts. In addition to other problems derived from the armed conflict, violence and the Covid-19 pandemic. It is important to design and implement strategies that mitigate such problems, so that education plays a fundamental role as an agent of social change, given that the transformation of education in Colombia implies a constant commitment to overcome these challenges and provide equal opportunities. to all students. In this context, the design, implementation and evaluation of a Study and Research Activity (AEI) is proposed with its respective praxeologies in the field of polygon similarity that relates dialectics as ways of communicating with STEAM skills (Science, Technology, Engineering, Art and Mathematics) as ways of proceeding, within the framework of the Anthropological Theory of Didactics (TAD), that can enrich the learning process of geometry as long as it enables the creation of a new paradigm for the study of geometry. The study is carried out with eighth grade students, with an average age of 14, at the Concejo de Medellín Educational Institution. In this institution there is a traditional scheme within formal education, expressed in conditions and restrictions, which cannot be renounced: there are already determined schedules, intensities, number of students, a curricular design that comes from the Ministry of National Education and some plans of course that have a logic taken to the levels of didactic codetermination. The TAD, as a didactic approach, proposes that mathematical content should be presented to students through problematic situations and questions that allow them to develop a deep and meaningful understanding of the concepts. It is based on the idea of "dialectic" between mathematical concepts and the ways in which students understand them. This focuses on the interaction between different levels of abstraction and the "dialectics" that arise in the teaching and learning of mathematics. On the other hand, the STEAM approach seeks to integrate various disciplines in education to promote a holistic and applied approach to learning. Through the combination of science, technology, engineering, art and mathematics, students can address complex problems and develop interdisciplinary skills. This approach encourages creativity, critical thinking, and problem solving, and seeks to prepare students to meet real-world challenges. Both TAD and STEAM are teaching approaches that have their own constructs from which the question of how to teach is more focused. Its connection in mathematics education lies in its shared approach that enables functional and useful learning for geometry. Both approaches seek to engage students in the exploration of concepts through contextualized situations and generative questions. TAD, by highlighting the importance of “dialectics,” aligns with the idea that students should build their understanding progressively through interactions with content. For its part, STEAM advocates for a more integrated education, where mathematics is combined with other disciplines to address real-world problems. This proposal seeks to revitalize the teaching and learning of geometry, addressing the educational challenges present in Colombia. The methodology is supported by a Praxeological Reference Model (PRM) that establishes connections between theoretical concepts and practical skills. The AEI starts from a generating question that directs the exploration towards similarities in figures from the real world, and is broken down into specific questions that support the geometric approach.