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Formando a los ciudadanos del futuro con STEAM

Docentes
28 Febrero 2022

El aprendizaje interdisciplinario de nuestros niños y jóvenes toma relevancia para que ellos en un futuro sean quienes resuelvan los problemas que aquejan a nuestra sociedad. Serán ellos los partícipes de nuevos espacios de trabajo que aún no podemos imaginar porque la tecnología avanza a pasos agigantados. La educación STEAM juega un papel importante en la formación de estos ciudadanos del futuro. ¿Qué es STEAM y de dónde viene? ¿Cuáles son los problemas que nuestros niños y jóvenes tendrán que resolver? Este artículo tiene la intención de poner en contexto al lector respecto a este tema y, si es posible, dar ese empujón necesario para que realicen actividades de tipo STEAM


Primero hay que diferenciar entre dos paradigmas importantes, STEM y STEAM. La primera, STEM, llamada así por las iniciales en inglés de Science, Technology, Engineering and Mathematics (en español, Ciencia, Tecnología, Ingeniería y Matemáticas). El origen de STEM viene desde principios de los noventa. La Fundación Nacional de Ciencia de Estados Unidos fue una de las primeras en utilizar este término para referirse a las áreas de las profesiones del futuro. Se impulsaron programas STEM en las escuelas para aumentar la matrícula de las universidades en las carreras de ciencia e ingeniería. Todo esto como un plan a largo plazo para que profesionistas formados en estas áreas ocupen los puestos laborales del mañana.


Pero con el paso del tiempo STEM pasó a convertirse en STEAM, llamada así por las iniciales de Science, Technology, Engineering, Arts and Mathematics (en español, Ciencia, Tecnología, Ingeniería, Artes y Matemáticas).


John Maeda, que es licenciado en Informática por el MIT y que tiene un PhD en Bellas Artes en Tsukuba, Japón, fue uno de los promotores de agregar la A a STEM. Esto para incluir aspectos relacionados con la creatividad y la innovación en el proceso de desarrollar una nueva idea. 


La idea de utilizar STEAM es que todas estas áreas no deben impartirse de manera separada, sino que debe tener un enfoque integral. Este paradigma nace en un inicio como una demanda de la industria, pero ahora es una demanda de la sociedad del futuro.


Cuando los niños y jóvenes se desarrollan en estas áreas de STEAM se propicia la generación e innovación de ideas. Actualmente existen cuatro áreas importantes y relevantes para resolver en la sociedad del futuro: la conservación del ambiente, el cambio climático, el desarrollo de los países tercermundistas y mejorar la calidad de vida de las personas alrededor del mundo. 


Muchos programas que incorporan el paradigma STEAM enfocan sus retos en estos problemas. Se tocan temas como reciclaje, programas de conservación del medio ambiente, energías renovables, mejorar el abastecimiento de comida, sustentabilidad, educación, transporte, salud, entretenimiento, salud personal, etc. Se hace uso de la tecnología actual y la creatividad del individuo para resolver de forma creativa estos problemas. 


En un inicio, cuando se agregan las artes a este paradigma existió mucha resistencia por parte de la comunidad STEM. Muchos se preguntaban: ¿cómo voy a relacionar en el aula las ciencias exactas con el arte? Pero a lo largo del mundo, y del tiempo, aparecieron proyectos que demostraron que esto es posible. 


Por ejemplo, en la librería digital de la ACM (Association for Computing Machinery) existe un expediente sobre la aplicación de STEAM en las aulas. En el expediente Informal STEAM Education Case Study: Child-Robot Musical Theater realizado en mayo de 2019 en Glasgow, Escocia, se expone la aplicación del paradigma STEAM para la realización de la obra de teatro La Bella y la Bestia. Los alumnos aprendieron aspectos generales del teatro musical, interacción y programación de robots, creación de guiones, creación de efectos de sonido, diseño de la escenografía, etc. Se utilizó una variedad de robots, entre ellos Nao, que tiene forma humanoide.


Fragmentaron el proyecto en módulos: actuación, baile, música y sonido y dibujo. Por ejemplo, para el módulo de actuación, los alumnos analizaron diferentes escenas de La Bella y la Bestia de diferentes fuentes, crearon guiones con la libertad de cambiar un poco la narrativa, aprendieron líneas para actuarlas, y no solo eso, también programaron robots para que ellos también participaran en la obra. ¿Niños y robots actuando juntos? Así es, la obra de teatro fue protagonizada por ambos. Para ello, los alumnos tuvieron que visualizar qué personaje quedaría mejor para tal robot, programar los movimientos y dar voz al robot.


En el módulo de dibujo utilizaron robots en forma de vehículos a los cuales pegaron plumones utilizando cinta adhesiva. Diseñaron el algoritmo y programaron al robot para que dibujara alguna parte del castillo. Pero antes de esto analizaron el diseño de los personajes en diferentes representaciones de La Bella y la Bestia. Se analizaron imágenes de castillos, tanto reales como ficticios. Aprendieron sobre arte moderno y figuras geométricas tridimensionales, y cómo estas se utilizan para dibujar estructuras. 


¿El resultado? Los alumnos permanecieron atentos y contentos con el programa. En el expediente se menciona que varios alumnos todavía hablaban del programa de manera positiva después de meses de que concluyó. 


Y este ejemplo nos lleva a reconocer algo relevante dentro de la aplicación de STEAM en las aulas: el uso de la robótica. Esto porque el uso de la robótica tiene la virtud de desencadenar diferentes debates en un solo robot: desde un debate lógico-matemático, puramente mecánico, de algoritmo, de diseño estructural e incluso de diseño visual.


Los alumnos se pueden enfrentar a problemas como, ¿cuál debe ser la secuencia de pasos que mi robot debe de seguir para que dibuje un triángulo isósceles?, ¿cuántos grados debo hacer girar los motores de mi robot si por cada 360° de giro del motor el robot avanza 5 cm, siendo la distancia a recorrer 40 cm?, o ¿qué diseño debe de tener mi asistente robótico si va enfocado a ayudar adultos mayores? 


Otro ejemplo de aplicación de STEAM desarrollado desde la robótica es la creación de un robot pintor. Para poder realizar esto el alumno debe conocer qué materiales se utilizan a la hora de pintar, qué tipo de pintura utilizar, qué enfoque artístico tomar, etc. Después de aprender todo lo relacionado al acto de pintar, el alumno deberá analizar qué diseño debe de tener el robot para cumplir con la tarea: ¿Cuántos motores?, ¿se utilizarán sensores?, ¿cuántos giros de libertad debe tener el robot? 


Ya con el diseño listo es hora de crear un algoritmo que simule los movimientos de un pintor: ¿Qué técnicas existen?, ¿qué tanta presión se debe aplicar al pincel?  Incluso se puede ir más allá utilizando máquinas difusas para que el robot, a partir de videos de pintores, aprenda a realizar esta acción, de tal manera que, gracias a las reglas difusas programadas, este robot vaya mejorando su técnica hasta convertirse en el mejor pintor


Se observa que los programas STEAM son enriquecedores porque los alumnos se forman de manera integral en todas estas áreas, pero sobre todo se elimina el prejuicio que muy probablemente a usted y a mí nos tocó sobrellevar: aprender a utilizar tecnología, a programar, a diseñar robots, es cosa de adultos. 


Mi primer contacto con un kit de robótica fue en la universidad, a mis 20 años de edad. Con el tiempo empecé a impartir clases de robótica a niños y jóvenes. Y gracias a esto presencié cómo este prejuicio cada vez iba tomando menos sentido. Alumnos de 8 años diseñando, armando y programando estructuras complejas como grúas, excavadoras, automóviles, etc., utilizando kits robóticos. Alumnos que resolvían problemas mecánicos de una manera que yo no había considerado. Incluso llegando a implementar programas de electrónica y Arduino a niños de 11 años en adelante porque ya habían utilizado todos los kits de robótica y aprendido a utilizar de manera eficiente estos kits. Fueron los mismos alumnos que impulsaron al equipo académico a anexar a la tira de materias electrónica básica, programación en C++, microcontroladores, diseño de Interfaces Gráficas de Usuario (GUI, por sus iniciales en inglés, Graphic User Interface). 


Para poner en contexto, yo en mi 4º semestre de universidad tomé una materia donde aprendí a diseñar Interfaces Gráficas de Usuario. Mientras, a la par enseñaba y veía que alumnos de edades entre 14 y 18 años ya diseñaban sus primeras GUIs para controlar robots cuyo cerebro era un microcontrolador Arduino. 


Hoy, siendo profesora de Ingeniería en la universidad local de mi ciudad, me percato de lo importante que es llevar materias con paradigma STEAM a edades tempranas


Puedo observar diferentes casos. Algunos alumnos llegan a la universidad sin haber programado anteriormente, sin tener contacto alguno con robots, elementos electrónicos o mecánicos. También he tenido la oportunidad de presenciar que algunos de los alumnos que tuve en la escuela de robótica llegan a la universidad con habilidades que abonan a su perfil estudiantil; alumnos que participan activamente en la universidad dando tutorías, siendo parte del club de robótica, buscando participación en proyectos de vinculación y compitiendo a nivel nacional en proyectos aeroespaciales


Hasta este punto, el lector podría estar de acuerdo con que el paradigma STEAM abona bastante al perfil del estudiante. Pero, ¿recuerdan que al inicio de este texto se mencionó que la tecnología avanza a pasos agigantados? Pues también ocurre lo mismo con los paradigmas de enseñanza. ¿Existe  algo más allá del STEAM? La respuesta es sí. STREAM es el nuevo upgrade que se busca fomentar, agregando la letra R para referirse a Reading / writring (lectura/escritura). Para que el alumno pueda aplicar su creatividad es importante que primero entienda por completo el problema a solucionar; toma relevancia la comprensión lectora y la escritura científica para cumplir con las necesidades del proyecto que se vaya a desarrollar.


Conclusión


STEAM se puede describir como ciencia y tecnología interpretada a partir de la ingeniería y las artes con elementos basados en las matemáticas. Las artes visuales refuerzan la ingeniería. Las artes contribuyen al paradigma STEAM exponiendo a los estudiantes a diferentes formas de ver el mundo.


Es vital que el ciudadano del futuro desarrolle un aprendizaje interdisciplinario, ya que estas habilidades integrales promueven el pensamiento ingenieril y  computacional, técnicas de investigación, resolución de problemas, creatividad, y por la naturaleza de estas áreas también es vital el desarrollo de la lectura/escritura que promete el nuevo paradigma STREAM.


En general, habilidades para innovar y diseñar soluciones a los problemas en nuestro contexto social y ambiental


¿Ya conoces los programas de tecnología que manejamos en Amco? Te invitamos a revisar nuestros programas y nuestras redes sociales para más información.


Susana Borrego Domínguez, ingeniera en Electrónica, docente de Robótica y Electrónica.

(Toda la información aquí presentada es responsabilidad y opinión de la autora).

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