Vol. 12 No. 2
©Derechos de autor reservados 2010
Conversaciones sobre artefactos. Exploraciones de niños preescolares con bosquejos, cuentos y objetos tangibles
Sinopsis
El aprendizaje exploratorio se reconoce como práctica apropiada al desarrollo en la educación infantil. Durante la exploración, la exposición a objetos nuevos guía a los niños en la adquisición del conocimiento, y las interacciones con una gama de artefactos conocidos y desconocidos pueden apoyar la integración del desarrollo. La actividad exploratoria puede ocurrir espontáneamente en cualquier momento, pero también puede estructurarse y orientarse para lograr metas específicas, tanto curriculares como del desarrollo. La presente monografía explora las interacciones de niños preescolares durante actividades exploratorias semi-estructuradas en tres condiciones distintas. Se asignó aleatoriamente a treinta y cinco niños de 4 y 5 años de edad, de seis clases preescolares, a tres condiciones distintas. Cada condición incluía el mismo conjunto de 13 artefactos diferentes que se representaban artísticamente con tinta negra en papel blanco (condición de bosquejos) o se describían en un libro de cuentos infantiles (condición de libros), o se presentaban en forma del artefacto mismo (condición de objetos tangibles). Las exploraciones e interacciones de los niños se grabaron en vídeo y se analizaron para ver cuál de las tres condiciones, si es que alguna, parecía estimular y animar más los principios del pensamiento de ingeniería. La hipótesis inicial fue que la condición de objetos tangibles resultaría más provechosa. Los hallazgos revelan que esta condición provocó las conversaciones e interacciones con los artefactos que duraron más tiempo, y en esta condición los niños también demostraron más conocimientos e ideas con respecto a las funciones posibles de los artefactos. En cuanto a si hubiera una condición que estimulara más interés en artefactos específicos, no apareció ningún patrón claro entre las tres condiciones. Se discuten las implicaciones relativas a la instrucción preescolar en ciencia, tecnología, ingeniería y matemáticas (STEM, por sus siglas en inglés) y el desarrollo infantil.
Introducción
Nos interesa entender el pensamiento de ingeniería según se revela en las actividades e interacciones de niños pequeños con el mundo de los artefactos. El pensamiento de ingeniería es un área nueva de exploración dentro de la instrucción en ingeniería y se basa en una hipótesis sobre el desarrollo de las habilidades de ingeniería que sugiere que los comportamientos exploratorios, investigativos y creativos de niños pequeños son parecidos a características muy deseables en la ingeniería (Evangelou, en prensa). En la presente monografía, presentamos hallazgos iniciales de un estudio diseñado a investigar las exploraciones de niños preescolares y discutimos las implicaciones para los métodos apropiados al desarrollo de enseñar la ciencia, tecnología, ingeniería y matemáticas (STEM por sus siglas en inglés) en programas preescolares. El presente estudio aumenta la investigación anterior en desarrollo infantil pero se enfoca en preguntas relacionadas a las habilidades precursoras al pensamiento de ingeniería (Brophy y Evangelou, 2007). Los hallazgos del estudio serán útiles para formar esfuerzos por desarrollar materiales curriculares que integren el pensamiento de ingeniería a las prácticas pedagógicas actuales que ya conocen los maestros.
En contraste con la ingeniería, las demás tres materias del STEM tienen una presencia establecida en el currículo de educación infantil. Formalmente, la matemática tiene tal vez la historia más larga (Saracho y Spodek, 2008) en comparación con la ciencia y la tecnología. Se ha alcanzado un entendimiento teórico y empírico enriquecido del papel que toman las tres disciplinas en la educación y el desarrollo de niños pequeños (National Association for the Education of Young Children, 2009; Bowman, Donovan y Burns, 2001; Patrick, Mantzicopoulos y Samarapungavan, 2009; Samarapungavan, Mantzicopoulos y Patrick, 2007). Recientemente, dos informes (Cross, Woods y Schweingruber, 2009; Duschl, Schweingruber y Shouse, 2007) resumieron el conocimiento actual y las prácticas recomendadas en los tres ámbitos, así que metieron la educación infantil en medio del debate nacional continuo sobre la instrucción en STEM (Kuenzi, Mathews y Mangan, 2006). El ámbito de la educación infantil cuenta con un caudal de ideas bien desarrolladas para los usos curriculares de la matemática, la ciencia y la tecnología, sea con la enseñanza de matemáticas con el uso de manipulativos en una mesa (Clements y Samara, 2009), una investigación profundizada de charcos de agua (Worth y Grollman, 2003) o el juego con bloques programables (Bers, 2008). Por contraste, en cuanto a la ingeniería y la instrucción en ingeniería, existe una falta de entendimiento, tanto de la naturaleza de la ingeniería como de maneras de integrarla a la educación infantil (Brophy, Klein, Portsmore y Rogers, 2008; Katehi, Pearson y Feder, 2009; Oware, Capobianco y Diefes-Dux, 2007). Proponemos que los artefactos, definidos como cualquier objeto elaborado por seres humanos, constituyen un modo simple y eficaz de traer la ingeniería a las clases preescolares de manera apropiada al desarrollo.
¿Por qué explorar los artefactos?
Decidimos estudiar la exploración de niños con la ingeniería mediante su interacción con artefactos por dos motivos. Primero, se ha establecido desde una óptica cognitiva el valor de objetos concretos para el desarrollo; desde la primera infancia, la exploración e interacción con tales objetos contribuyen al desarrollo de comportamientos de utilizar un medio para alcanzar un fin (Lobo y Galloway, 2008). Desde una óptica del desarrollo, contamos con un entendimiento firme sobre cómo los niños adquieren el significativo y construyen el entendimiento de objetos reales, incluidos los artefactos (Gauvain y Greene, 1994; Jaswal, 2006; Malt y Sloman, 2006; Matan y Carey, 2001). En la psicología del desarrollo, la investigación sobre las interacciones de niños con objetos reales se enfoca en entender el alcance y la secuencia del conocimiento de niños sobre artefactos, las maneras en que ellos le atribuyen significado a la forma y la función, y las maneras en que escogen nombres para los artefactos. Los niños organizan su entendimiento sobre artefactos en torno a nociones de la función original: para qué se hicieron los objetos (Matan y Carey, 2001). Los niños intentan encontrarle el sentido a las intenciones de quienquiera creó el objeto; estas suposiciones sobre las intenciones del creador tienen cierta influencia en la manera en que usan dichos artefactos (Gelman y Bloom, 2000; Malt y Sloman, 2006).
Además, deseamos fomentar las materias de STEM en la educación infantil, y para este fin decidimos usar artefactos como ejemplares de dichas materias, y de la ingeniería en particular. Los niños viven rodeados de artefactos todos los días y adondequiera que van. Dichos artefactos resultan de la ingenuidad y la labor de ingenieros (Petroski, 1992). Como tal, pueden servir para presentar la ingeniería a niños pequeños de manera concreta, directa y relevante. Por lo tanto, por los motivos arriba explicados, los artefactos constituyen un modo apropiado al desarrollo de hacer resaltar la ingeniería en las clases preescolares.
¿Por qué objetos tangibles?
La cualidad concreta de los artefactos y diversos objetos manipulativos que se encuentran comúnmente en clases de educación infantil los convierte en buenos instrumentos de aprendizaje ya que pueden utilizarse para ejemplificar e ilustrar nociones más abstractas. Los objetos concretos, frecuentemente denominados manipulativos, llevan mucho formando parte de la infraestructura curricular del aula preescolar. Un conjunto considerable de hallazgos empíricos presta apoyo al uso instructivo general de los manipulativos, aunque ciertos entendidos en la materia sugieren que no sobrestimemos su valor para el aprendizaje (Brown, McNeil y Glenberg, 2009; McNeil y Uttal, 2009; Clements y Sarama, 2009). El presentar la ingeniería a niños comenzando con los manipulativos se justifica en cuanto al desarrollo con suposiciones sobre una secuencia que considera el entendimiento concreto como la base de todas las demás formas de entendimiento; suponemos que la percepción visual y táctil, la cual ofrecen los objetos tangibles, ayuda a construir el pensamiento abstracto más tarde.
¿Por qué libros y bosquejos?
Una comparación entre las interacciones de niños con artefactos reales, y sus interacciones con representaciones de artefactos en libros y bosquejos, puede también informarnos sobre métodos apropiados al desarrollo de instrucción en ingeniería al nivel preescolar.
No se pueden exagerar las contribuciones significativas que hace la lectoescritura con el desarrollo lingüístico de niños pequeños y su desarrollo intelectual subsiguiente durante toda la vida (National Institute for Literacy, 2008). Se espera la presencia de los libros y otros materiales impresos en cualquier clase preescolar de alta calidad, y los mismos se consideran a menudo indicios de lo apropiado al desarrollo y la calidad en general de cualquier ambiente de instrucción preescolar. Aunque el debate continúa sobre las mejores prácticas para fomentar la lectoescritura con niños pequeños, exponerlos al mundo de las ideas por medio de libros es una práctica muy aceptada y plenamente documentada.
El entendimiento simbólico constituye una porción considerable de la literatura del desarrollo en la que se documentan efectos claros en el desarrollo, relacionados a la edad (Ganea, Allen, Butler, Carey y DeLoache, 2009; Pike, Barnes y Barron, 2010). Los bosquejos, libros ilustrados, láminas en el texto, carteles, tablas y cosas por el estilo se utilizan comúnmente en clases preescolares como representaciones pictóricas de la realidad próxima o distante. La presencia de los mismos va destinada a facilitar la referencia a un mundo mayor al que los niños pequeños a veces no pueden acceder excepto mediante la representación pictórica o descriptiva. Los bosquejos se utilizan para fomentar el pensamiento simbólico al cultivar en el niño el entendimiento de que una cosa puede representar otra. Pero esta representación dual (DeLoache y Burns, 1994) puede suponer dificultades para las prácticas reales en el aula. El grado hasta el que los niños pueden entender la especificidad de la representación, al concluir que una imagen o fotografía representa algo distinto de lo que retrata (DeLoache y Burns, 1994), determina el provecho que pueden sacar del uso de láminas como ayudas del aprendizaje.
Preguntas de investigación
El presente proyecto de investigación se diseñó para explorar las interacciones de niños con artefactos presentados de diversas maneras. Los artefactos se representaron artísticamente con tinta negra en papel blanco (condición de bosquejos), se incluyeron en un libro infantil de cuentos (condición de libros) o se presentaron en su forma física real (condición de objetos tangibles). La condición de objetos tangibles representa una manera en que niños pequeños aprenden: la exploración directa de objetos del mundo real. Esta es una experiencia común en las clases preescolares, aunque raramente se utiliza para enfocarse en el aprendizaje relevante para la ingeniería. La condición de libros representa otra experiencia común de aprendizaje para niños pequeños: aprender de conceptos u objetos nuevos en el contexto de una experiencia común de lectura de libros de cuentos. Estas dos condiciones son muy diferentes: la condición de objetos tangibles presenta artefactos tridimensionales reales, pero sin ningún contexto relevante; la condición de libros presenta representaciones bidimensionales de artefactos en un contexto visual y narrativo. Incluimos la condición de bosquejos como punto intermedio entre las otras dos condiciones. En la condición de bosquejos, los artefactos se presentan como representaciones bidimensionales (como en la condición de libros) pero sin ningún contexto (como en la condición de objetos tangibles).
¿Cómo se relacionarían los niños con los artefactos en las susodichas condiciones distintas? ¿Qué conocimiento manifestarían? ¿Cuáles relaciones o conexiones formarían? En la presente monografía, informamos de maneras en que el comportamiento de niños difiere entre las tres condiciones distintas. Más específicamente, informamos de la duración de las interacciones, el interés manifestado por los niños y la frecuencia con que sugieren usos típicos o novedosos para los artefactos.
Método
Conceptuación teórica
El presente estudio, motivado por el interés reciente en la instrucción en STEM en la primera infancia, se enfoca en el comportamiento de niños preescolares en tres condiciones distintas de interacción con artefactos. En la primera condición, los niños leyeron un cuento simple que contenía los artefactos. En la segunda condición, miraron bosquejos de los artefactos y en la tercera condición, se les presentaron los artefactos físicos. Desde una perspectiva del desarrollo, se formó la hipótesis que las tres condiciones provocarían en los niños formas diferentes de comportamiento exploratorio (Schulz y Bonawitz, 2007). Se formó además la hipótesis que la interacción con el artefacto físico durante la condición de objetos tangibles provocaría la interacción más compleja, larga e intensa de las tres condiciones, ya que les permitía obtener información sensorial de múltiples fuentes en comparación con las otras dos condiciones, y que por lo tanto sería la condición que más probablemente conduciría a la formación del conocimiento nuevo relevante a la construcción, los mecanismos internos y las funciones posibles de un artefacto; todos los cuales son fundamentales para el desarrollo del pensamiento de ingeniería.
Estudio preliminar
La investigación comenzó en el 2008 con un estudio preliminar que incluyó solamente dos de las tres condiciones: la condición de libros y la condición de objetos tangibles. A los niños del estudio preliminar se les asignó al azar a una de las dos condiciones, y sus entrevistas se grabaron en casetes. Las entrevistas realizadas con los niños provocaron muchas preguntas interesantes respecto al diseño del estudio y lo apropiado del método de recolectar los datos, pero de las entrevistas también quedó patente que cuando a los niños les faltaba el vocabulario (por ej., para describir la función o hablar de diversos componentes del artefacto), hicieron muecas, imitaron sonidos e hicieron gestos con las manos en vez de comunicarse verbalmente. Las respuestas verbales de los niños y sus conversaciones con los investigadores se están analizando actualmente y no se describen en el presente estudio.
Por lo tanto, el grupo de investigación decidió que sesiones grabadas en vídeo serían más apropiadas para el estudio principal. También se provocó una pregunta sobre cómo reaccionarían los niños si los artefactos se representaran sin contexto. Esta consideración condujo a la inclusión en el estudio de una tercera condición, a saber, la condición de bosquejos.
Estudio principal
Características de los participantes. La recolección de datos para el estudio principal ocurrió entre septiembre y diciembre de 2008. Se obtuvo el consentimiento de padres y madres para la participación de 43 de sus hijos de 4 y 5 años de edad que asistían a seis programas de cuidado infantil ubicados en suburbios en el Medio Oeste de los Estados Unidos. Los programas se escogieron intencionadamente para permitir la participación de poblaciones de diversos niveles socioeconómicos. Tres de los programas de cuidado infantil estaban afiliados a universidades y servían a poblaciones de familias cultas de estado socioeconómico mediano o alto. Los otros tres centros eran programas de Head Start y servían a familias que vivían en pobreza. También se recogieron datos acerca de cada niño participante de su padre, madre o tutor legal y de su maestro. Entre los 43 niños, tres se trasladaron a otras escuelas antes de la recolección de datos y un niño rehusó participar en el estudio durante la recolección de datos, así que se entrevistó a 39 niños en total. Problemas técnicos con los aparatos de grabación en vídeo ocasionó una falta de datos en cuatro de estas entrevistas. Así que la presente monografía informa de los resultados de entrevistas grabadas en vídeo con 35 participantes. Estos 35 participantes incluían a 19 niñas y 16 niños varones, con una edad promedia de 4,5 años (SD = 0,36 años). Del grupo de participantes, el 46% de los niños eran caucásicos, el 14% africano-americanos, el 14% latinos, el 3% asiático-americanos, el 20% multirraciales y el 3% de raza desconocida.
Procedimientos y medidas. El conjunto de 13 artefactos utilizados en el presente estudio fue escogido con cuidado por el equipo de investigación para satisfacer ciertos criterios. Todos los artefactos satisficieron el criterio de ser elaborados por seres humanos, relativamente poco costosos y fáciles de transportar, y capaces de ofrecer la oportunidad de interacción. Es decir, cada artefacto tenía la potencial de “hacer” algo o servir para alguna función (o tal vez muchas). Además, se escogieron los objetos del conjunto para ofrecer diversos grados de familiaridad para los niños preescolares (véase la Tabla 1). El equipo de investigación escogió a propósito algunos artefactos que probablemente serían muy comunes en los entornos de los niños, además de algunos que probablemente se encontrarían muy raramente.
| Balanza | Castañuelas | Tabla de papel* |
| Fuelle | Brújula | Lápiz* |
| Binoculares | Varita luminosa | Grabadora de casetes |
| Brazalete de presión sanguínea | Cerradura | |
| Cámara | Péndulo de Newton | |
| *La Tabla de papel y el Lápiz no se incluyeron en el análisis final por motivos de validez. Estos artefactos a veces se presentaron por separado y a veces juntos como una unidad. Durante la codificación y el análisis, la distinción con respecto a su uso separado no siempre parecía acertada. | ||
Al momento de dar su consentimiento, los padres de familia completaron un cuestionario que incluía preguntas sobre las características demográficas de sus hijos y la presencia o ausencia de ciertos artefactos en el hogar. Los maestros de los niños también completaron un cuestionario con preguntas sobre la presencia o ausencia de ciertos artefactos en el salón de clases. La información recogida de dichos cuestionarios confirmó que los artefactos escogidos para el presente estudio variaban considerablemente en cuanto al grado de acceso que tenían los niños a ellos. Por ejemplo, solo dos niños participantes tenían acceso a un fuelle en casa o en la escuela. En contaste, la mayoría de los niños tenían acceso a una cámara tanto en casa como en la escuela, y solo un niño no tenía acceso a una cámara en ningún ambiente. Estos datos confirmaron que los artefactos sí variaban sustancialmente en su grado de familiaridad para los niños.
Se asignó al azar a los niños participantes a una de tres condiciones, a saber, la condición de bosquejos (Figura 1), la condición de libros (Figura 2) o la condición de artefactos (Figura 3). La asignación al azar se realizó intencionadamente de tal manera que el número de niños asignados a cada grupo sería igual o casi igual.
Figura 1. Ejemplo de objetos presentados en la condición de bosquejos: la balanza.
Figura 2. Ejemplo de objetos presentados en la condición de libros: la balanza.
Figura 3. Ejemplo de objetos presentados en la condición de artefactos: la balanza.
Las entrevistas se realizaron en los programas preescolares en espacios encerrados indicados por los administradores escolares. Antes de las entrevistas grabadas en vídeo, se pidió que los niños llenaran un cuestionario digital presentado en una computadora portátil acerca de sus intereses en personas y/u objetos (una versión infantil de una Escala de Orientación de Personas y Objetos, o Person-Thing Orientation scale; Habashi, Graziano, Evangelou, y Ngambeki, 2008), comportamientos y/o actividades relacionadas a la ingeniería y diversos oficios. Para cada pregunta, una voz grabada le dio instrucciones al niño, le hizo una pregunta acompañada de una imagen y le invitó a responder haciendo clic en un botón. Cuando se pidió que el niño respondiera que Sí o que No, éste hacía clic en un √ o una X. Cuando se pidió que el niño respondiera sobre lo que le gustaba o no le gustaba, hacía clic en uno de tres iconos de caras, de expresión sonriente, neutral o triste. Durante esta sesión, un investigador estaba presente para ayudar al niño con el uso de la computadora portátil si fuera necesario y también para notar manualmente las respuestas del niño por razones de validez.
Los datos de dichos cuestionarios no se utilizan en los presentes análisis. Después de completar el cuestionario digital, los niños participaron en la entrevista grabada. Entre las 35 entrevistas, 12 eran de la condición de artefactos, 12 de la condición de libros y 11 de la condición de bosquejos.
Se capacitó a ayudantes de investigación graduados para que realizaran las entrevistas, las cuales se diseñaron para provocar principalmente respuestas abiertas en vez de predeterminadas. Se capacitó a los entrevistadores a seguir adonde el niño quería ir y dejar que este dictara el tema de la conversación en la mayoría de los casos. Sin embargo, se identificaron cuatro áreas clave del contenido en las que se enfocarían durante la entrevista. Para cada objeto, si el niño no comentaba ninguno de los siguientes temas, el entrevistador le preguntó acerca de ello:
- Identificación: ¿Sabes qué es eso? ¿Sabes cómo se llama eso?
- Origen: Me pregunto de dónde vino eso. ¿Sabes dónde yo podría hallar uno? ¿Sabes quién lo hace?
- Funcionalidad: Me pregunto qué podría hacer con eso. ¿Tienes alguna idea?
- Composición: ¿Sabes de qué está hecho eso? ¿Qué es este material?
Durante la condición de artefactos, la mitad de los artefactos estaban arreglados en una mesa a la vez, a causa de limitaciones del espacio. Se permitió que los niños interactuaran con los artefactos según cualquier secuencia o en cualquier combinación. Después de que los niños completaran las interacciones con el primer grupo de artefactos, los demás se le presentaron de la misma manera. Las interacciones en la condición de bosquejos siguieron el mismo patrón, con la mitad de los bosquejos presentados a la vez. Durante la condición de libros, el entrevistador le leyó el libro de cuentos al niño. Se presentaban dos artefactos en cada dos páginas. Después de leer el texto en cada página, el entrevistador preguntó al niño sobre lo que se presentaba en las láminas.
Análisis de datos
El presente estudio informa del comportamiento de niños, medido con un sistema de codificación con vídeos que se diseñó para el mismo estudio. Después de la finalización de la recolección de datos, se desarrolló un esquema de codificación para utilizar durante el análisis de las grabaciones en vídeo del comportamiento de los niños. Se capacitó durante 2 meses a dos ayudantes de investigación a codificar las sesiones grabadas. Estos codificadores no habían participado en el proceso de recolección de datos. Se usó el software InqScribe de análisis de vídeos en el proceso de codificar los vídeos. La codificación incluyó tanto un método de codificación de eventos, en el que se registraron los comportamientos de los niños a medida que ocurrieron (véase el Apéndice A para ver una lista completa de los códigos de eventos), como un método global de codificación, en que los codificadores dieron tasaciones generales de los comportamientos de los niños según escalas Likert de 5 puntos (véase el Apéndice B para ver una lista completa de los códigos globales).
A continuación se presenta un resumen de los códigos utilizados en los presentes análisis. Al codificar los eventos, los codificadores indicaron el momento en que los niños empezaron a “hablar sobre, manipular y/o explorar” cada artefacto, y también el momento en que dejaron de enfocarse en cada artefacto. Estos códigos se utilizaron para determinar la duración total de la participación con cada artefacto. Se codificó un uso intencionado cada vez que el niño usó el artefacto para su función intencionada, con acciones o con palabras. Por ejemplo, si el niño levantó la cámara ante el ojo para sacar una foto, o si dijo: “Esto sirve para sacar fotos”, se codificaba el uso intencionado. Se codificó un uso no intencionado cada vez que un niño usó el artefacto de manera novedosa, distinta de la función para la cual se había diseñado. Por ejemplo, si el niño colocó la brújula en la muñeca o dijo: “Esto da la hora”, se codificaba un uso no intencionado. Finalmente, los codificadores evaluaron según una escala de 5 puntos el “interés, curiosidad y atención general” del niño en relación con cada artefacto.
Cada vídeo fue codificado independientemente por dos codificadores distintos, así que se midió la fiabilidad usando correlaciones entre clases bidireccionales de efectos mixtos para medidas promedias (Bartko, 1976). Se fijó un límite mínimo de 0,7 por el grupo de investigación como el valor crítico de fiabilidad. Los datos codificados que superaban el límite mínimo de 0,7 de la correlación entre clases se incluyeron en el análisis final. La fiabilidad de los códigos de duración utilizados en estos análisis se hallaba entre 0,905 y 0,980. La fiabilidad de los códigos de interés global en estos análisis se hallaba entre 0,721 y 0,914. La fiabilidad de la frecuencia de los usos intencionados y no intencionados en estos análisis se hallaba entre 0,701 y 0,966. Entonces se calculó para el análisis el promedio de los comportamientos codificados por cada ayudante de investigación.
Resultados
Los resultados presentados a continuación tratan la pregunta: ¿Cómo varían los comportamientos de los niños entre las tres condiciones? Para contestar esta pregunta utilizamos una serie de análisis MANOVA. Las variables dependientes eran el número de segundos ocupados por el niño al participar con cada artefacto distinto. La prueba de múltiples variables para este análisis era significativa (coeficiente lambda de Wilks = 0,180, F = 3,624, p < 0,001). Los efectos principales de la condición eran significativos para la Balanza (F = 13,399, p < 0,001), el Fuelle (F = 5,286, p < 0,05), el Brazalete de presión sanguínea (F = 6,170, p < 0,01) y la Cámara (F = 6,261, p < 0,01). En los cuatro casos, comparaciones de Bonferroni indicaron que el tiempo de interacción para cada artefacto era mayor en la condición de objetos tangibles que en la condición de libros y en la condición de bosquejos, las cuales no manifestaron diferencias significativas entre sí. Se presentan en la Tabla 2 los promedios marginales calculados en el análisis de la duración.
| Condición de objetos tangibles | Condición de libros | Condición de bosquejos | |
|---|---|---|---|
| Balanza | 216a | 43b | 35b |
| Fuelle | 107a | 42b | 49b |
| Brazalete de presión sanguínea | 117a | 47b | 48b |
| Cámara | 75a | 40b | 43b |
| *Los superíndices diferentes indican condiciones con duraciones de interacción significativamente diferentes entre sí (p < 0,05), | |||
Luego se realizó un MANOVA en que las variables dependientes eran el interés que manifestaron los niños en cada artefacto, según se midieron con los códigos globales. La prueba de múltiples variables para esta análisis era significativa (coeficiente lambda de Wilks = 0,230, F = 3,388, p < 0,001). Los efectos principales eran significativos para cinco artefactos: la Balanza (F = 4,021, p < 0,05), el Fuelle (F = 7,260, p < 0,01), el Brazalete de presión sanguínea (F = 3,547, p < 0,05), la Varita luminosa (F = 5,428, p < 0,01) y el Péndulo de Newton (F = 3,793, p < 0,05). Comparaciones de Bonferroni indicaron que el interés de los niños variaba entre las condiciones de varias maneras diferentes. Con la Balanza, los niños manifestaron más interés en la condición de artefactos que en la condición de libros. Con el Fuelle, los niños manifestaron más interés en la condición de artefactos que en la condición de libros o la condición de bosquejos. Con el Brazalete de presión sanguínea y el Péndulo de Newton, los niños manifestaron más interés en la condición de bosquejos que en la condición de libros. Con la Varita luminosa, los niños manifestaron más interés durante la condición de libros que durante la condición de bosquejos. Se presentan en la Tabla 3 los promedios marginales calculados en el análisis del interés.
| Condición de objetos tangibles | Condición de libros | Condición de bosquejos | |
|---|---|---|---|
| Balanza | 3,5a | 2,3b | 2,8a,b |
| Fuelle | 3,5a | 2,1b | 2,1b |
| Brazalete de presión sanguínea | 3,3a,b | 2,7a | 3,8b |
| Varita luminosa | 3,1a,b | 3,7a | 2,2b |
| Péndulo de Newton | 2,8a,b | 2,2a | 3,1b |
| *Los superíndices diferentes indican condiciones para que las medidas del interés de los niños son significativamente diferentes entre sí (p < 0,05), | |||
La siguiente faceta del comportamiento de los niños que se analizó fue la frecuencia con que dieron respuestas, con palabras o gestos, para indicar usos intencionados o no intencionados de los artefactos. En la presente monografía, el término uso intencionado indica que el artefacto se utilizó de la manera en que más probablemente sería utilizado por un adulto, y uso no intencionado indica que el niño se inventó una idea novedosa sobre la funcionalidad del artefacto. Se realizó un MANOVA en que las variables dependientes eran el número de veces que los niños indicaron usos intencionados o no intencionados para cada artefacto. La prueba de múltiples variables para este análisis era significativa (coeficiente lambda de Wilks = 0,050, F = 2,039, p < 0,05). Se hallaron efectos principales significativos para las frecuencias de los usos intencionados de la Balanza (F = 14,464, p < 0,001), el Fuelle (F = 10,459, p < 0,001), las Castañuelas (F = 5,523, p < 0,05) y el Péndulo de Newton (F = 7,364, p < 0,01). No se halló ningún efecto significativo para las frecuencias de los usos no intencionados. En el caso de los cuatro artefactos con efectos significativos, comparaciones de Bonferroni revelaron que los niños demostraron o mencionaron usos intencionados de los artefactos más frecuentemente en la condición de objetos tangibles que en la condición de libros o en la condición de bosquejos. Se presentan en la Tabla 4 los promedios marginales calculados en el análisis del uso intencionado.
| Condición de objetos tangibles | Condición de libros | Condición de bosquejos | |
|---|---|---|---|
| Balanza | 3,1a | 0,5b | 0,4b |
| Fuelle | 2,0a | 0,1b | 0,1b |
| Castañuelas | 1,0a | 0,0b | 0,1b |
| Péndulo de Newton | 1,1a | 0,1b | 0,2b |
| *Los superíndices diferentes indican condiciones en las que las frecuencias en que los niños demostraron el uso intencionado son significativamente diferentes entre sí (p < 0,05), | |||
Discusión
Los niños se comportaron diferentemente en las tres condiciones con respecto a la duración de sus interacciones, el interés que manifestaron en los artefactos y la frecuencia de sus inferencias sobre usos típicos y novedosos.
Duración de interacción
Con todos los artefactos, los niños que experimentaron la condición de objetos tangibles parecieron ocupar períodos más largos de tiempo en manipular los artefactos y/o hablar sobre ellos que los niños de las condiciones de bosquejos o de libros. En el caso de algunos artefactos, la duración de la interacción con el objeto tangible era 2 ó 3 veces más larga que la duración de la conversación sobre el mismo artefacto en las condiciones de libros o de bosquejos. Puesto que se considera en la presente monografía el aprendizaje exploratorio, la duración aumentada de la interacción puede indicar una mayor posibilidad de que ocurra el aprendizaje.
Al comparar las condiciones de libros y de bosquejos, no aparece ninguna diferencia significativa entre las dos con respecto a la duración de la conversación sobre el artefacto. Es posible que los niños pequeños perciban en los libros y las láminas más similitudes que diferencias. Las dos fuentes de estímulo tienen en común el aspecto simbólico, y desde una perspectiva de la percepción, las dos existen en un plano bidimensional. Por lo tanto, valdría la pena investigar si variaciones en los tipos de láminas y libros producirían resultados diferentes. La exploración de si la calidad y el estilo de las láminas están asociados a variaciones en el comportamiento podría ser un factor digno de considerar en estudios subsiguientes. Aunque el texto informativo y láminas acompañantes se utilizan cada vez más para exponer ideas factuales a los niños (Duke, 2007), quedan preguntas sobre la capacidad de niños pequeños de crear el significado (Pike et al., 2010). El exponer a niños a oportunidades combinadas de explorar textos, imágenes y objetos reales podría ser una manera óptima de introducir ideas nuevas porque estos modos de aprendizaje, aunque separados y distintos, podrían todos servir para suplementar el desarrollo de los niños en el aula. Se podrían hallar explicaciones adicionales de la falta de diferencia entre las reacciones de los niños ante los libros y los bosquejos en que algunos de los artefactos no eran conocidos para los niños, por lo que era difícil que asociaran una representación pictórica con una artefacto real para construir inferencias acerca de los dos (DeLoache y Marzolf, 1992).
Interés manifestado en artefactos específicos
El análisis del interés manifestado por los niños en artefactos específicos, según lo percibían dos codificadores, no produjo ningún patrón constante de resultados. El interés manifestado en cada artefacto puede depender parcialmente de características de los artefactos mismos. Una exploración más extensa con un surtido aún mayor de artefactos podría ayudarnos a entender los patrones de interés de los niños entre los varios modos de aprendizaje explorados en el presente estudio. El interés también puede depender de la calidad y el estilo de las láminas utilizadas en las condiciones de libros y de bosquejos, o en aspectos de los cuentos y contextos presentados en la condición de libros. Evidentemente, se necesita investigación adicional para entender la importancia potencial de tales variaciones.
Inferencias sobre el uso
Con respecto a las inferencias de los niños sobre el uso de un artefacto, los resultados demuestran que entre las tres condiciones, la de objetos tangibles produjo significativamente más casos de demostrar los usos intencionados y no intencionados. Las observaciones informales de las entrevistas sugieren que las expresiones de los niños sobre usos intencionados no ocurrieron a menudo como manifestación del conocimiento previo, sino más bien, por resultado de la interacción y exploración del niño con el objeto. Como en el análisis de la duración, este hallazgo puede indicar que la interacción con el artefacto real brinda una mayor oportunidad del aprendizaje exploratorio enriquecido en comparación con la interacción con representaciones del artefacto en la forma de bosquejos o en libros. Al examinar los mismos resultados desde una perspectiva de la ingeniería, se pueden interpretar los casos en que los niños se ideen funciones intencionadas de un artefacto, aunque no las conocían antes, como manifestaciones de la síntesis del conocimiento, la resolución de problemas y las inferencias causales y teleológicas; todas las cuales son habilidades fundamentales de ingeniería.
Limitaciones del estudio
El presente estudio investigó la exploración de niños bajo tres condiciones diferentes con el fin de entender cómo se relacionan los niños pequeños con objetos tangibles de manera diferente y cómo tales exploraciones podrían alentar la introducción de la ingeniería en la educación infantil.
El número bajo de participantes nos impide generalizar nuestros hallazgos sin investigación adicional. Aunque la muestra se sacó de dos poblaciones diversas, un programa preescolar laboratorio afiliado a una universidad y clases preescolares de Head Start, no se incluyeron en el presente estudio programas preescolares de otro tipo.
Nuestra comparación entre grupos nos permitió investigar las diferencias en las interacciones exploratorios, pero una comparación del niño consigo mismo en la que cada niño participara en cada una de las tres condiciones, nos hubiera dado más perspicacia sobre las diferencias individuales que podrían confundir algunos de nuestros resultados. Pensamos tratar algunas de estas limitaciones en estudios futuros.
Conclusión
Nuestros hallazgos apoyan la noción que los artefactos toman un papel significativo en el desarrollo al fomentar la cognición mediante la exploración. La secuencia subyacente del desarrollo de entender la forma, la función y la descripción con etiquetas, como parte de una trayectoria más larga, sugiere que al fomentar el uso de artefactos para propósitos curriculares se puede contar con la inclinación natural de los niños hacia la exploración. La incorporación de objetos tangibles al currículo probablemente resultaría más provechosa si los artefactos formaran parte de una estructura que enfocara la exploración de los niños en características sobresalientes y preguntas relevantes sobre los objetos. Tales actividades orientadas también podrían utilizarse para fomentar el conocimiento de los niños sobre el diseño y la ingeniería ya que pueden servir de estímulos para la interacción y exploración significativa en el salón de clases.
En resumen, sostenemos que los artefactos constituyen para los niños pequeños un modo fácil, alcanzable y relevante de explorar el mundo producido por la ingeniería que encuentran en sus entornos. Tanto los objetos tangibles como representaciones de dichos artefactos en libros y bosquejos son medios viables con que exponer a niños a los productos de la ingeniería, pero la exploración de los artefactos mismos parece brindar ventajas en cuanto a la duración de la exploración de los niños y el grado en que notan la funcionalidad típica de los artefactos. El presente estudio constituye un intento muy preliminar de explorar el aprendizaje relevante a la ingeniería de niños pequeños. Las exploraciones futuras de este tema deben incluir la investigación con otros conjuntos de artefactos además de la creación de actividades de aprendizaje más formalizadas y relevantes para la ingeniería.
Reconocimientos
Las autoras desean reconocer a los siguientes miembros del equipo de investigación cuyos esfuerzos ayudaron a hacer posible esta obra: Stephanie Tanner, Chanele Robinson, Chryso Phoraris e Ida Ngambeki. Les agradecemos también a los administradores, maestros, padres y niños su participación en esta investigación. La investigación presentada en este artículo se patrocinó parcialmente con una concesión de investigación de la Fundación de Investigación de Purdue, y con fondos del Instituto de Investigación y Aprendizaje de la Ingeniería entre el Preescolar y el Grado 12 (Institute for P-12 Engineering Research and Learning, o INSPIRE) en la Universidad Purdue. Esta obra fue patrocinada también por National Science Foundation con la concesión CAREER No. 0955085.
Referencias
Bartko, John J. (1976). On various intraclass correlation reliability coefficients. Psychological Bulletin, 83(5), 762-765.
Bers, Marina Umaschi. (2008). Blocks to robots: Learning with technology in the early childhood classroom. New York: Teachers College Press.
Bowman, Barbara T.; Donovan, M. Suzanne; & Burns, M. Susan (Eds.). (2001). Eager to learn: Educating our preschoolers. Washington, DC: National Academy Press.
Brophy, Sean P., & Evangelou, Demetra. (2007). Precursors to engineering thinking (PET). In Proceedings of the Annual Conference of the American Society of Engineering Education. Washington, DC: ASEE.Retrieved December 1, 2010, from http://wwwtemp.asee.org/conferences/paper-search-results.cfm.
Brophy, Sean; Klein, Stacy; Portsmore, Merredith; & Rogers, Chris. (2008). Advancing engineering education in the P-12 classrooms. Journal of Engineering Education, 97(3), 369-387.
Brown, Megan C.; McNeil, Nicole M.; & Glenberg, Arthur M. (2009). Using concreteness in education: Real problems, potential solutions. Child Development Perspectives, 3(3), 160-164.
Clements, Douglas H., & Sarama, Julie. (2009). Learning and teaching early math: The learning trajectories approach. New York: Routledge.
Cross, Christopher T.; Woods, Taniesha A.; & Schweingruber, Heidi (Eds.). (2009). Mathematics learning in early childhood: Paths toward excellence and equity. Washington, DC: National Academies Press.
DeLoache, Judy S., & Burns, Nancy M. (1994). Symbolic functioning in preschool children. Journal of Applied Developmental Psychology, 15(4), 513-527.
DeLoache, Judy S., & Marzolf, Donald P. (1992). When a picture is worth a thousand words: Young children’s understanding of pictures and models. Cognitive Development, 7(3), 317-329.
Duke, Nell K. (2007). Let’s look in a book: Using nonfiction reference materials with young children. Young Children, 62(3), 12-16.
Duschl, Richard A.; Schweingruber, Heidi A.; & Shouse, Andrew W. (Eds.). (2007). Taking science to school: Learning and teaching science in grades K-8. Washington, DC: National Academies Press.
Evangelou, Demetra. (in press). Engaging future engineers: Childhood development and engineering thinking. [Centennial Special Issue] Journal of Engineering Education.
Ganea, Patricia A.; Allen, Melissa L.; Butler, Lucas; Carey, Susan; & DeLoache, Judy S. (2009). Toddlers’ referential understanding of pictures. Journal of Experimental Child Psychology, 104(3), 283-295.
Gauvain, Mary, & Greene, Joelle K. (1994). What do young children know about objects? Cognitive Development, 9(3), 311-329.
Gelman, Susan A., & Bloom, Paul. (2000). Young children are sensitive to how an object was created when deciding what to name it. Cognition, 76(2), 91-103.
Habashi, Meara M.; Graziano, William G.; Evangelou, Demetra; & Ngambeki, Ida. (2008, July). Age related gender differences in interest in engineering. Paper presented at the Research on Engineering Education Symposium, Davos, Switzerland.
Jaswal, Vikram K. (2006). Preschoolers favor the creator’s label when reasoning about an artifact’s function. Cognition, 99(3), B83-B92.
Katehi, Linda; Pearson, Greg; & Feder, Michael (Eds.). (2009). Engineering in K-12 education: Understanding the status and improving the prospects. Washington, DC: National Academies Press.
Kuenzi, Jeffrey J.; Mathews, Christine M.; & Mangan, Bonnie F. (2006, May). Science, technology, engineering, and mathematics (STEM) education issues and legislative options. CRS Report for Congress (Order code RL 33434). Washington, DC: Congressional Research Service.
Landau, Barbara; Smith, Linda; & Jones, Susan. (1998). Object shape, object name, and object function. Journal of Memory and Language, 38(1), 1-27.
Lobo, Michele A., & Galloway, James C. (2008). Postural and object-oriented experiences advance early reaching, object exploration, and means-end behavior. Child Development, 79(6), 1869-1890.
Malt, Barbara C., & Sloman, Steven A. (2006). Category essence or essentially pragmatic? Creator’s intention in naming and what’s really what. Cognition, 105(3), 615-648.
Matan, Adee, & Carey, Susan. (2001). Developmental changes within the core of artifact concepts. Cognition, 78(1), 1-26.
McNeil, Nicole M., & Uttal, David H. (2009). Rethinking the use of concrete materials in learning: Perspectives from development and education. Child Development Perspectives, 3(3), 137-139.
National Association for the Education of Young Children (NAEYC). (2009). Developmentally appropriate practice in early childhood programs serving children from birth through age 8 (Position Statement). Washington, DC: Author.
National Institute for Literacy. (2008). Developing early literacy: Report of the National Early Literacy Panel. Washington, DC: Author. Retrieved November 4, 2010, from http://lincs.ed.gov/publications/pdf/NELPSummary.pdf
Oware, Euridice; Capobianco, Brenda; & Diefes-Dux, Heidi A. (2007, October). Young children’s perceptions of engineers before and after a summer engineering outreach course. Paper presented at the 37th ASEE/IEEE Frontiers in Education Conference—Global Engineering: Knowledge without Borders, Opportunities without Passports, Milwaukee, WI.
Patrick, Helen; Mantzicopoulos, Panayota; & Samarapungavan, Ala. (2009). Motivation for learning science in kindergarten: Is there a gender gap and does integrated inquiry and literacy instruction make a difference. Journal of Research in Science Teaching, 46(2), 166-191.
Petroski, Henry. (1992). The evolution of artifacts. American Scientist, 80(5), 416-420.
Pike, Merredith M.; Barnes, Marcia A.; & Barron, Roderick W. (2010). The role of illustrations in children’s inferential comprehension. Journal of Experimental Child Psychology, 105(3), 243-255.
Samarapungavan, Ala; Mantzicopoulos, Panayota; & Patrick, Helen. (2007). Learning science through inquiry on kindergarten. Science Education, 92(5), 868-908.
Saracho, Olivia N., & Spodek, Bernard (Eds.). (2008). Contemporary perspectives on mathematics in early childhood education. Charlotte, NC: Information Age.
Schulz, Laura E., & Bonawitz, Elizabeth Baraff. (2007). Serious fun: Preschoolers engage in more exploratory play when evidence is confounded. Developmental Psychology, 43(4), 1045-1050.
Worth, Karen, & Grollman, Sharon. (2003). Worms, shadows, and whirlpools: Science in the early childhood classroom. Portsmouth, NH: Heinemann.
Información de las autoras
La Dra. Demetra Evangelou es profesora auxiliar de instrucción en ingeniería en la Facultad de Instrucción en Ingeniería de la Universidad Purdue. Tiene el doctorado en educación infantil de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign y tiene pericia al nivel internacional en políticas y métodos de investigación de la primera infancia. Su investigación actual se enfoca en el desarrollo de las habilidades de ingeniería, habilidades precursoras del pensamiento de ingeniería en la educación infantil, factores del desarrollo en la pedagogía de la ingeniería, la habilidad tecnológica e interacciones entre seres humanos y artefactos. Es miembro de Sigma Xi Science Honor Society (Sociedad de Honor Sigma Xi de Ciencia), y en 2009 recibió el galardón prestigioso NSF CAREER Award.
Demetra Evangelou
School of Engineering Education
Purdue University
Armstrong Hall
701 West Stadium Avenue
West Lafayette, IN, 47907-2045
Telephone: 765 494-4158
Email: evangeloud@purdue.edu
La Dra. Jennifer Dobbs-Oates es profesora auxiliar de estudios del desarrollo en el Departamento de Desarrollo Infantil y Estudios Familiares en la Universidad Purdue. Tiene el doctorado en psicología clínica, con un énfasis en niños, adolescentes y familias, de la Universidad de Massachusetts. Sus intereses de investigación se centran en el desarrollo de niños pequeños en programas preescolares y de cuidado infantil, con un énfasis en la preparación multidimensional para la escuela.
Después de adquirir un título en ingeniería eléctrica y una maestría en comunicación digital avanzada de la Universidad Aristóteles en Grecia, y después de trabajar como educadora en programas formales e informales durante los últimos 10 años, Aikaterini Bagiati estudia actualmente para el doctorado en la Facultad de Instrucción en Ingeniería de la Universidad Purdue. Sus intereses de investigación incluyen el desarrollo de las habilidades de ingeniería, la ingeniería en clases de nivel preescolar al grado 3, el desarrollo de currículos de ingeniería para niños pequeños, el uso del arte para mejorar diseños de ingeniería, el software instructivo y la robótica instructiva.
Aikaterini (Katerina) Bagiati
School of Engineering
Purdue University
Armstrong Hall, 701 W. Stadium Ave.
West Lafayette, IN 47907
Email: abagiati@purdue.edu
Sandy Liang cursa el tercer año de estudios doctorales en el programa de Desarrollo Infantil y Estudios Familiares en la Universidad Purdue, con una especialización en estudios del desarrollo. Sus intereses de investigación se centran en el logro académico entre familias de bajos ingresos, la educación infantil, la enseñanza de lectoescritura y la influencia de las políticas en la investigación. Su investigación más reciente trata de las creencias de maestros y cómo estas pueden influir en el logro matemático de niños preescolares. Además de realizar investigación, ha trabajado en políticas como pasante en el Centro para Familias (Center for Families), donde ayudó a organizar escritos de políticas dirigidos a legisladores y basados en investigación sobre cuestiones relacionadas a las familias.
Ji Young Choi es estudiante graduada en el programa de Desarrollo Infantil y Estudios Familiares en la Universidad Purdue, ubicado en West Lafayette (Indiana). Tiene licenciaturas tanto en estudios de niños y familias como en psicología de la Universidad Yonsei en Seúl (Corea del Sur). Su investigación actual se enfoca en la calidad del cuidado infantil y el desarrollo de habilidades matemáticas en niños preescolares.
Apéndice A
Códigos de eventos utilizados para codificar sesiones grabadas en vídeo para cada condición
| Códigos | Definiciones |
|---|---|
Códigos de eventos para libros y bosquejos |
|
Iniciación con el objeto |
El momento en que el niño empieza a hablar sobre un(os) artefacto(s), participar con él(ellos) y/o explorarlo(s) |
Menciona o demuestra el uso intencionado (especifique) |
El niño habla sobre el uso intencionado del artefacto o lo usa así (por ej., usa el lápiz para escribir en la tabla de papel, usa la cámara para sacar una foto, etc.). |
Menciona o demuestra un uso no intencionado (especifique) |
El niño habla sobre un uso no intencionado del artefacto o lo usa así (por ej., usa la brújula como reloj de muñeca, usa la grabadora de casetes como radioteléfono portátil o teléfono, etc.). |
Códigos de eventos para artefactos |
|
Iniciación con el objeto (uno solo, principal/secundario, compartido/igual) |
El momento en que el niño empieza a hablar sobre un(os) artefacto(s), participar con él(ellos) y/o explorarlo(s) Dos o más artefactos: Principal/secundario: Especifique si uno parece ser el principal y el otro secundario. O igual: Especifique si los artefactos parecen ser iguales. Ejemplos de dos o más artefactos codificados: 1: balanza, 2: grabadora de casetes O Igual: cerradura y lápiz. |
Usa el objeto de una manera intencionada (especifique) |
El niño usa el artefacto de su manera intencionada (por ej., usa el lápiz para escribir en la tabla de papel, usa la cámara para sacar una foto, etc.). Especifique cómo el niño usa el artefacto. |
Usa el objeto de una manera no intencionada (especifique) |
El niño usa el artefacto de una manera no intencionada (por ej., usa la brújula como reloj de muñeca, usa la grabadora de casetes como radioteléfono portátil o teléfono, etc.). Especifique cómo el niño usa el artefacto. |
Suelta el objeto o cesa la acción |
El niño deja de hacer lo que hacía. |
Apéndice B
Escalas de códigos globales
| Título del código | Descripción del código |
|---|---|
Interés general del niño en artefacto(s), (codificado una vez para cada artefacto) |
Interés, curiosidad y atención general del niño que dirigía hacia el artefacto; el período de tiempo que él o ella ocupa en explorar el artefacto, jugar con él o hacer preguntas sobre él; nivel general de interacción y participación con el artefacto.
|
Orientación hacia metas |
La orientación hacia metas, manifestada en las acciones del niño; el grado en que su exploración de los artefactos parece intencionada y deliberada y/o manifiesta propósito, en contraste con una cualidad aleatoria, sin orientación, sin atención a detalles, caprichosa y/o superficial.
|
Participación con el entrevistador |
El nivel general de la participación, interacción y colaboración del niño con el entrevistador; el grado en que el niño busca relacionarse con el entrevistador en contraste con mantenerse relativamente independiente, autosuficiente y/o poco participante con el artefacto.
|
Acciones de evitar artefacto(s) |
Las acciones generales del niño para evitar explorar los artefactos; el grado en que el niño parece cauteloso, renuente, precavido, evasivo o reticente con respecto a explorar los artefactos en contraste con parecer ansioso, dispuesto y/o sin reserva.
|
Negatividad manifestada hacia el entrevistador |
El grado general de la actitud negativa que manifiesta el niño hacia el entrevistador; el grado en que el niño quiere colaborar o no, es educado o maleducado, cortés o descortés, amistoso o no amistoso en su interacción con el entrevistador.
|
