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Vol. 13 No. 1
©Derechos de autor reservados 2011
La evaluación del aprendizaje en ciencias y de ambientes de este aprendizaje a nivel preescolar

Kimberly Brenneman
Universidad Rutgers
Instituto Nacional de Investigación de la Educación Infantil

Sinopsis

Aunque el interés en la instrucción preescolar en ciencia no es un fenómeno nuevo en los Estados Unidos, esta materia goza de una atención renovada entre personas que se interesan por la educación infantil y el mejoramiento del conocimiento y el logro científicos entre los ciudadanos de la nación. A pesar del interés creciente y la inversión aumentada de fondos en la educación infantil en ciencias y la expectativa que los apoyos instructivos de alta calidad produzcan mejoras en la preparación escolar y el logro en ciencias y materias relacionadas, los esfuerzos de investigación y evaluación de programas están limitados a causa de una falta de evaluaciones apropiadas del aprendizaje y de la calidad de la instrucción en ciencias en las clases. El presente artículo informa de varias herramientas y métodos prometedores para evaluar el progreso en el aprendizaje infantil en ciencias y la calidad de apoyos instructivos para dicho aprendizaje. Se describen las evaluaciones del aprendizaje y del conocimiento, las cuales incluyen apoyar y evaluar el aprendizaje en ciencias durante interacciones cotidianas; las evaluaciones basadas en el rendimiento para la instrucción individualizada, los registros del progreso y la evaluación curricular; las evaluaciones directas del aprendizaje de ciencias; y las evaluaciones de habilidades y disposiciones relevantes para la ciencia. También se describen medidas de la calidad de salones de clase en relación con el aprendizaje en ciencias.

Introducción

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Aunque el interés en la instrucción preescolar en ciencia no es un fenómeno nuevo (véase Riechard, 1973, para una reseña de programas hasta aquel año), esta materia goza de una atención renovada en los Estados Unidos entre las personas que se interesan por la instrucción pre-kindergarten y el mejoramiento del conocimiento y logro científicos de los ciudadanos de la nación. En el ámbito de la educación infantil, los autores de tales currículos preescolares cabales, ampliamente utilizados y respetados como el Creative Curriculum (Currículo Creativo; http://www.teachingstrategies.com/page/CCPS_Studies.cfm) fortalecen los materiales relacionados a la ciencia, y han emergido programas sobre materias específicas (Brenneman, Stevenson-Boyd y Frede, 2009). La Asociación Nacional de Educación Infantil (National Association for the Education of Young Children, o NAEYC; s.f.) mantiene que se les deben proporcionar a los niños diversos materiales y oportunidades de aprender el contenido y los principios claves de la ciencia. El Marco de Resultados del Niño en Head Start (Head Start Child Outcomes Framework) incluye la ciencia entre sus ocho áreas de la preparación escolar (U.S. Department of Health and Human Services, 2003). La mayoría de los estados en los EE. UU. han articulado expectativas para el aprendizaje de la ciencia a nivel preescolar, o como área distinta o como parte de las expectativas para la cognición en general y el lenguaje (Scott-Little, Lesko, Martella y Milburn, 2007; Snow & Van Hemel, 2008). La administración presidencial actual ha prometido priorizar esta materia a nivel preescolar (“Barack Obama and Joe Biden's Plan,” s.f.), y el programa Discovery Research K-12 (Investigación de descubrimiento del kindergarten al grado 12) de la National Science Foundation (Fundación Nacional de Ciencia) ha empezado a pedir y financiar propuestas para estudiar programas instructivos de ciencias, tecnología, ingeniería y matemáticas (STEM por sus siglas en inglés) que apoyan a niños preescolares y a quienes les instruyen. Líderes de las industrias tecnológicas y bancarias también apoyan esfuerzos por aumentar el acceso a materias de STEM para los niños preescolares de los Estados Unidos (por ej., American Honda Foundation, 2010; Motorola Foundation, s.f.). La Fundación PNC (PNC Foundation, 2009) ha hecho una inversión grande en consorcios entre organizaciones de instrucción informal en ciencias y programas preescolares por medio de su iniciativa Grow Up Great with Science! (Crece bien con la ciencia). La Corporación Boeing proporciona apoyo financiero al programa de PBS Sid the Science Kid (Sid el niño científico; http://pbskids.org/sid/), y Northrop Grumman apoya el programa Peep and the Big Wide World (El Mundo Divertido de Peep; http://www.peepandthebigwideworld.com); los dos programas para niños preescolares tratan temas científicos.

Los susodichos currículos, declaraciones de políticas y compromisos financieros reflejan la creencia que la exposición durante la primera infancia a conceptos STEM producirá un dominio mejorado de los mismos más tarde en la vida y que las experiencias infantiles son críticas para la preparación escolar y también como cimientos del aprendizaje posterior (véase también Beering, 2009). Estas ideas son atrayentes en vista de los hallazgos bien establecidos del impacto crítico de las experiencias instructivas de la primera infancia en resultados académicos y sociales de largo plazo, sobre todo entre poblaciones que suelen recibir menos servicios (Barnett, 2008; Bowman, Donovan y Burns, 2001; Committee for Economic Development, 2006; Shonkoff y Phillips, 2000); e investigación que establece que las medidas de la calidad general de los salones de clase demuestran relaciones moderadas con los resultados académicos de niños [por ej., Burchinal et al., 2008; Melhuish et al., 2008 (EPPE); Haahr, 2005 (PISA)]. En vista de dichos hallazgos, es razonable proponer la hipótesis que la provisión de experiencias instructivas de alta calidad en la ciencia durante la primera infancia resultará provechosa con mejoras en el logro científico a largo plazo y en la participación estudiantil con la ciencia (National Research Council, 2005). Es preciso aumentar el número de estudios que puedan tratar concluyentemente dichas cuestiones, sobre todo si –como sugiere un estudio reciente a gran escala en Florida– la preparación escolar respecto a la ciencia es menos avanzada que la de otras materias, por lo menos entre alumnos en estados de riesgo académico (Greenfield, Jirout, et al., 2009).

A pesar de las inversiones y el interés aumentados en la educación infantil en ciencias y la expectativa que los apoyos instructivos de alta calidad produzcan mejoras en la preparación escolar y en el logro en la ciencia y materias relacionadas, los esfuerzos de investigación y evaluación de programas se hallan gravemente limitados a causa de una falta de instrumentos apropiados. Las autoras de un informe reciente de National Research Council (NRC, o Consejo Nacional de Investigación) sobre la evaluación a nivel preescolar (Snow y Van Hernel, 2008) concluyeron que las evaluaciones de ciencia no podían tratarse en su informe porque “simplemente no había suficiente base en la teoría, la investigación ni la práctica para incluir […] la ciencia, a pesar de la importancia obvia” de la misma (pág. 59). El ámbito de la primera infancia no cuenta actualmente con las herramientas necesarias para contestar preguntas relacionadas directamente a los métodos para apoyar y mejorar la instrucción y el aprendizaje de la ciencia. Dichos métodos y herramientas reflejarán visiones específicas para la ciencia a nivel preescolar y la educación en general. Por lo tanto, un punto de partida para cualquiera que diseña o utiliza un instrumento de evaluación es la clarificación de las metas para el aprendizaje de niños respecto a las habilidades de pensar y el contenido. Así que se puede preguntar: “¿Son eficaces los programas informales y formales de instrucción preescolar en ciencias que desarrollamos para alcanzar estas metas? ¿Son algunos más eficaces que otros? ¿Cuáles son los materiales y las interacciones instructivas típicas de clases enfocadas en la ciencia? ¿Cómo sacamos el mayor provecho de los fondos limitados que invertimos en la educación? ¿Cómo nos aseguramos que cada niño y niña tenga oportunidades apropiadas de aprendizaje que aumenten y extiendan el entusiasmo, el conocimiento del contenido y las habilidades de razonamiento que trae a los esfuerzos científicos?”

La última pregunta tal vez les resulte más interesante a los adultos que pasan sus días con niños pequeños. La investigación del desarrollo nos revela que mucho antes de empezar a asistir al kindergarten, los niños tienen conocimiento de temas que corresponden más o menos a las disciplinas científicas de física, química, psicología y biología y que han empezado a usar un razonamiento que fundamenta el pensamiento científico posterior (Duschl, Schweingruber y Shouse, 2007). Los niños pequeños también abordan el mundo de maneras que nos recuerdan los científicos. Un ejemplo poderoso de esto se encuentra en la siguiente interacción entre madre e hija, parafraseada de Callanan y Oaks (1992, págs. 221–222):

Niña: ¿Por qué papi, James (hermano mayor) y yo tenemos los ojos azules y tú tienes los ojos verdes?

Su madre le dice que recibió los ojos de papi, le dice buenas noches y se va del cuarto.

La niña hace que vuelva su madre 5 minutos más tarde y le dice: Me gusta Pee Wee Herman (personaje de un programa de televisión para niños), y tengo los ojos azules. A papi le gusta Pee Wee Herman, y él tiene ojos azules. A James le gusta Pee Wee Herman, y tiene ojos azules. Si te gustaba Pee Wee Herman podrías tener los ojos azules también.

La madre le dice a su hija que para hacer sus propios ojos azules, se necesita más que preferir a Pee Wee Herman. Luego se da cuenta que la niña no entiende, y le explica que Dios le dio ojos verdes y no se pueden cambiar.

Niña: ¿Puedes intentar preferir a Pee Wee Herman para ver si tus ojos se vuelven azules?

En esta interacción breve, la niña utiliza múltiples habilidades de indagación que incluyen hacer y describir observaciones sobre los colores de los ojos y las preferencias respecto a programas de televisión, comparar las observaciones, hacer preguntas sobre los orígenes del color de los ojos, reflexionar sobre lo que su madre le dijo para explicar dichas diferencias y decidir (tal vez implícitamente) que esa explicación no tenía sentido, generar su propia explicación sobre el origen de las diferencias que ha notado y diseñar una prueba para averiguar si ha acertado en su explicación causal. Aunque esta explicación puede parecer extraordinaria, los que trabajamos con niños podemos contar muchas historias similares que revelan las capacidades de las mentes pequeñas, y sentimos la responsabilidad por apoyar, celebrar y estimular dichas capacidades. El ámbito de la primera infancia espera evidencia fuerte de investigación que indique que las experiencias de alta calidad de aprendizaje en ciencias a nivel preescolar producen ventajas de largo plazo en el logro académico, el entendimiento científico y los logros profesionales. Hasta que se produzca tal evidencia, nos corresponde proporcionarles a niños una amplia gama de experiencias instructivas agradables que aprovechen su curiosidad natural, su deseo de saber y su interés profundo en temas científicos.

Estado actual de la evaluación de ciencia a nivel preescolar

El informe reciente del Consejo Nacional de Investigación, Early Childhood Assessment: Why, What, and How (Evaluación de niños pequeños. Por qué, qué y cómo; Snow y Van Hemel, 2008) define la evaluación como “la recolección de información a fin de tomar decisiones informadas sobre la instrucción” (pág. 27). Los educadores y formadores de políticas que quisieran tomar decisiones informadas sobre la instrucción en ciencias de niños pequeños encuentran limitaciones graves en sus esfuerzos porque la ciencia no se halla entre las materias bien representadas en el catálogo de evaluaciones fiables y válidas de las que disponen educadores e investigadores (véase también Brassard y Boehm, 2007). Esto parece ser el caso sin importar el propósito que se tenga para evaluar el aprendizaje en ciencias. Es decir, sin importar si se trata de una maestra de clases que desea evaluar el aprendizaje y las habilidades de niños individuales para guiar la instrucción individualizada de los alumnos, un investigador que habla con un grupo representativo de niños para evaluar la eficacia de un currículo o un programa curricular, o un investigador o administrador que observa una clase para medir la calidad del ambiente para el aprendizaje en ciencias, existen muy pocas herramientas cabales. A continuación se presentan más detalles sobre la condición actual de la evaluación de ciencia y las obras de equipos de investigación que avanzan estos temas.

Para empezar, se describe brevemente la evaluación que ocurre todos los días en clases preescolares cuando los maestros observan y se relacionan con niños. Luego se describen evaluaciones más estructuradas y basadas en el rendimiento, utilizadas por educadores para medir el progreso de niños en la construcción de conocimiento científico (y otras áreas de la preparación escolar). Después se discute la evaluación de programas, con un énfasis en una medida normalizada nueva que se puede utilizar en estudios a escala grande para evaluar el escenario de preparación científica de grupos grandes de alumnos, y para proporcionar información sobre los puntos fuertes y débiles de programas particulares. Finalmente, se repasan los instrumentos para medir la calidad de apoyos para la instrucción en ciencias en clases preescolares. En vista de las conexiones entre la calidad general de salones de clase y los resultados de preparación escolar de niños, se supone que los salones de alta calidad para instrucción en ciencias estarán asociados similarmente a resultados positivos de aprendizaje en ciencia. Por supuesto, lo acertado de esta suposición es una cuestión empírica que no se puede tratar sin herramientas psicométricamente válidas para evaluar tanto los resultados de aprendizaje como la calidad de salones de clase.

Evaluaciones del aprendizaje y del conocimiento

Maneras de apoyar y evaluar el aprendizaje en ciencias durante interacciones cotidianas

Todos los días, al maestro preescolar le corresponde observar a niños y comunicarse con ellos de maneras que apoyen su desempeño, aprendizaje y pensamiento en áreas del desarrollo tanto cognitivas como sociales, físicas y sentimentales. El adulto observa y se relaciona con los niños para obtener información; más tarde, en reacción, proporciona actividades, conversaciones, materiales y preguntas que animen a los niños a explorar y aprender más sobre sus entornos. Para cumplir con este deber, los maestros han de entender el desarrollo infantil y las secuencias esperadas de aprendizaje entre múltiples áreas. Concretamente, en cuanto a la ciencia, esto significa que los maestros deben comprender cabalmente los tipos de conocimiento fundamental que los niños preescolares ya tienen sobre temas científicos, sus habilidades de razonamiento y los límites posibles de dichas habilidades. También significa que los maestros necesitan tener alguna idea del progreso del aprendizaje y del desarrollo para apoyar el viaje de los niños sobre caminos de aprendizaje o trayectorias de ciencia (Duschl et al., 2007; Gelman, Brenneman, Macdonald y Román, 2009). En pocas palabras, requiere saber no sólo qué enseñar sino también cómo enseñarlo, según tanto las comprensiones generales del desarrollo como las necesidades y los intereses de alumnos individuales en cuanto a la ciencia. Desafortunadamente, muchos educadores preescolares informan de preocupaciones sobre su propio conocimiento de ciencia y su capacidad de apoyar el aprendizaje de niños respecto a este tema (Greenfield, Jirout, et al., 2009). Estas preocupaciones no son sorprendentes puesto que los programas de formación para maestros de niños pequeños no enfatizan la ciencia, ni en los cursos ni en la experiencia práctica (véase Brenneman et al., 2009, para una reseña). Como resultado, el maestro que desea apoyar el aprendizaje de niños sobre la ciencia, con frecuencia debe pasar tiempo adicional preparándose para enseñarla mientras cierra las brechas en el propio conocimiento (Worth y Grollman, 2003).

El ámbito de la educación infantil podría servir mejor a los alumnos pequeños y quienes los instruyen al proporcionar programas de preparación profesional más cabales e intensivos sobre la ciencia a nivel preescolar, para tanto estudiantes de pedagogía como maestros practicantes. Los estudios sobre las actitudes y creencias de maestros sobre la ciencia por lo general, y específicamente sobre la instrucción en ciencias de niños pequeños, nos permitirán superar mejor y de manera más enfocada esta dificultad. También lo harían estudios sobre el conocimiento científico de educadores preescolares y su conocimiento pedagógico sobre la ciencia. Entre las características claves de un sistema de evaluación de la ciencia preescolar se hallarán herramientas que ofrezcan una comprensión más profunda sobre el conocimiento y los procesos de pensamiento de maestros, para que podamos ofrecer en reacción programas que los preparen mejor para evaluar y apoyar el aprendizaje de ciencias en clases preescolares.

Una de tales herramientas es Preschool Teachers’ Attitudes and Behaviors towards Science (P-TABS, o Actitudes y Comportamientos de Maestros Preescolares respecto a la Ciencia), medida recién validada de las actitudes y creencias de educadores preescolares acerca de la ciencia, desarrollada por investigadores de la Universidad de Miami. P-TABS puede utilizarse para dar un cuadro más claro de las ideas albergadas por maestros sobre la ciencia y para evaluar los efectos del desarrollo profesional en dichas ideas (Maier,Greenfield y Bulotsky-Shearer, 2011). El Education Development Center (Centro del Desarrollo Educativo) ha desarrollado y validado una medida del conocimiento pedagógico de maestros sobre las materias como parte de la Science Teaching and Environment Rating Scale (STERS, o Escala de tasación de ambientes y enseñanza de ciencia; se describe más plenamente abajo). Estas Tareas del Rendimiento de Maestros de Ciencia se han utilizado para medir cambios positivos en el conocimiento científico de maestros como resultado de la participación en un programa intensivo de desarrollo profesional (Clark-Chiarelli, Gropen, Chalufour, Hoisington, Fuccillo y Thieu, 2011).

Evaluaciones basadas en el rendimiento para la instrucción individualizada, los registros del progreso y la evaluación curricular

Cierto tipo de apoyo profesional podría tomar la forma de sistemas de observación y evaluación de niños y la capacitación de maestros para utilizarlos en el salón de clases. PATHWISE Understanding Early Science Learning (Entendimiento del aprendizaje preescolar de la ciencia), de Educational Testing Service (Servicio de exámenes educativos; ETS, s.f.) les ofrece a educadores de niños pequeños un sistema de evaluación y estrategias para sistemáticamente recoger y utilizar datos sobre el comportamiento y el lenguaje de niños y productos de su trabajo para orientar la instrucción. Los autores de PATHWISE sugieren que “un propósito principal de la instrucción preescolar en ciencia es ayudar a maestros a observar, registrar y reflexionar sobre las investigaciones de niños en el mundo natural” (pág. 1). Desde esta perspectiva, la evaluación no se enfoca tanto en identificar las habilidades fuertes y débiles de los niños, sino en apoyar a los maestros en su papel de observadores e intérpretes de los procesos infantiles de construir el conocimiento, a fin de apoyar mejor dichos procesos (Chittenden y Jones, 1999). Un planteamiento similar en la evaluación de la ciencia preescolar es un componente clave del aula constructivista (Edmiaston, 2002). Según esta orientación teórica, la evaluación sirve para dos propósitos: documentar e interpretar el conocimiento y razonamiento de niños, y simultáneamente evaluar si las actividades y la instrucción en el aula fomentan o estorban el aprendizaje.

Según los dos planteamientos descritos (Chittenden y Jones, 1999; ETS, s.f., Edmiaston, 2002), el proceso de evaluación implica identificar evidencia del aprendizaje infantil de ciencia durante actividades cotidianas de la clase al recoger datos de múltiples fuentes a través del tiempo. Dichas fuentes incluyen las acciones, el habla y los artefactos que niños crean individualmente y en grupos cooperativos. Los archivos de trabajo de alumnos individuales, compuestos de descripciones del maestro sobre comportamientos continuos y conversaciones además de productos elaborados por los niños (dibujos, redes de conceptos, diarios de ciencia, esculturas, modelos y cosas por el estilo) constituyen la evidencia utilizada para evaluar las comprensiones de los niños (véase también Gelman et al., 2009; Worth & Grollman, 2003). Esta información se interpreta y se aplica para orientar la instrucción y apoyar el aprendizaje nuevo. A medida que los maestros practican estos procedimientos de evaluación, se hacen observadores más hábiles del comportamiento y pensamiento científico de los niños preescolares y están preparados cada vez mejor para apoyar su aprendizaje y desarrollo en la ciencia y otras áreas relacionadas.

El enfoque en recoger e interpretar anécdotas y documentación del aprendizaje infantil de la ciencia también puede introducirse a herramientas cabales de registrar el progreso que abarquen áreas críticas de aprendizaje y desarrollo que incluyan la ciencia entre otras áreas. Tales evaluaciones como Work Sampling System (Sistema de muestras de trabajo; Dichtelmiller, Jablon, Marsden y Meisels, 2001), Child Observation Record (Registro de observaciones de niños; HighScope Educational Research Foundation, 2003) y Early Learning System (Sistema de aprendizaje infantil; Riley-Ayers, Stevenson-Garcia, Frede y Brenneman, en prensa) constituyen sistemas de registrar el progreso de alumnos en el aprendizaje de ciencia y otras materias, utilizando archivos de trabajo para orientar los informes de los maestros. Los maestros que utilizan Galileo System (Sistema Galileo; Bergan, Burnham, Feld y Bergan, 2009), en el que juzgan si se han aprendido habilidades específicas de preparación escolar a partir de observar que un niño demuestra la habilidad o el conocimiento bajo tres circunstancias diferentes, asimismo sacarían provecho de recoger evidencia del aprendizaje de niños en ciencias al llevar a cabo las tasaciones. Las evaluaciones de este tipo sí que introducen cargas de recolección de datos para los maestros. Sin embargo, esta recolección de datos se realiza con el objetivo de proporcionar información sobre alumnos individuales en su aprendizaje de la ciencia, las matemáticas, el idioma, la lectoescritura, las habilidades socioemocionales, las destrezas motoras y cosas así, para ayudar a los maestros a adaptar mejor la instrucción para niños que requieren un apoyo o estímulo adicional en cierta área. Los resultados de dichas evaluaciones pueden utilizarse para ofrecerles información localizada a maestros y escuelas para evaluar el progreso académico de individuos en determinados momentos, seguir el crecimiento a través del tiempo y, tomando los datos en conjunto, evaluar si se alcanzan objetivos curriculares programáticos.

Evaluaciones directas del aprendizaje de la ciencia

Las evaluaciones directas del aprendizaje para fines de evaluar programas aprovechan a veces tareas establecidas de la literatura educativa o de la psicología de desarrollo, o que se han adaptado de la misma. Van Egeren y sus colegas (Van Egeren, Watson y Morris, 2008) desarrollaron un conjunto de evaluaciones de resultados infantiles para evaluar el programa Head Start on Science. Las medidas incluían la evaluación de evidencia, conocimiento de la biología, evaluación de hipótesis y tareas de la teoría de mente, extraídas de la literatura de desarrollo (Sodian, Zaitchik y Carey, 1991, para evaluación de evidencia; Hatano e Inagaki, 1994, para biología; y Ruffman, Perner, Olson y Doherty, 1993, para evaluación de hipótesis y tareas de la teoría de mente).

Las medidas utilizadas para evaluar los efectos de Preschool Pathways to Science Program (Programa de caminos preescolares hacia la ciencia) han incluido tareas similares a las utilizadas en la obra de desarrollo, como por ejemplo, análisis de la comprensión infantil de las fuentes del propio conocimiento o análisis del conocimiento sobre armar una prueba empírica informativa (véase Gelman et al., 2009).

La evaluación del programa Marvelous Explorations through Science and Stories (MESS, o Exploraciones maravillosas con la ciencia y las historias), implementado en clases de Head Start, también utilizaba una combinación de medidas diseñadas localmente y extraídas de la literatura de desarrollo (como tareas de la teoría de mente) para evaluar la eficacia del programa para producir el crecimiento en las habilidades científicas de niños y su conocimiento del contenido conceptual, como los ciclos de vida y mecanismos de defensa de animales (S. Ellis, comunicación personal, 31 de agosto de 2010). También se evaluaron las habilidades lingüísticas utilizando Expressive One Word Vocabulary Test (EOWVT, o Prueba del vocabulario expresivo de palabras sueltas) y Receptive One Word Vocabulary Test (ROWVT, o Prueba del vocabulario receptivo de palabras sueltas).

Las evaluaciones utilizadas para medir los beneficios de ScienceStart! Curriculum (Currículo Comencemos la ciencia) para el desarrollo lingüístico infantil incluyen la prueba bien establecida Peabody Picture Vocabulary Test III (PPVT, o Prueba Peabody de vocabulario con ilustraciones; Dunn y Dunn, 1997), que ha revelado beneficios del programa (French, 2004).

En cada uno de los susodichos casos, investigadores (en vez de maestros de clases) evaluaron el aprendizaje a fin de evaluar la eficacia de programas e intervenciones curriculares enfocados en la ciencia. Sin embargo, hasta recientemente no ha existido en el ámbito ninguna evaluación cabal que analice directamente el conocimiento infantil de contenidos y procesos científicos de manera válida y fiable. Esta brecha en las herramientas de evaluación ha estorbado los esfuerzos por investigar y evaluar programas y currículos científicos preescolares.

Hace varios años Daryl Greenfield y sus colegas comenzaron a desarrollar tal herramienta. Primero repasaron las expectativas estatales para el aprendizaje preescolar de ciencia y aquellos currículos preescolares que incluían o se enfocaban en la ciencia, con la meta de crear un plan sistemático de los contenidos y habilidades de proceso enfatizados por los estados y por dichos currículos. Se creó un conjunto inicial de elementos que reflejaban dichos contenidos y habilidades de proceso. Se utilizaron revistas de peritos y pruebas preliminares para escoger el conjunto final de elementos y asegurar aún más la validez de constructo del instrumento. Los resultados de exámenes en clases de Head Start revelaron que esta evaluación era sensible a una gama de conocimientos y habilidades, revelaba el crecimiento durante el año escolar en habilidades científicas, y manifestaba correlaciones positivas moderadas con calificaciones de vocabulario y de comportamientos de aprendizaje (Greenfield, Dominguez, et al., 2009).

Las obras continuas del equipo implican el desarrollo y uso de una versión de la prueba con 80 elementos para utilizar en la evaluación del impacto que tiene Early Childhood Hands-On Science (ECHOS, o Ciencia de participación directa para niños pequeños), programa de desarrollo profesional y currículos, en el aprendizaje infantil en ciencia y otras áreas. Además, la versión original de la evaluación de la ciencia con láminas servirá de base para el desarrollo de una versión computarizada, Lens on Science (Lente de ciencia). Se completará una evaluación psicométrica extensa con el objetivo final de presentar una prueba que pueda utilizarse en la investigación y la evaluación de programas a nivel nacional (Greenfield, Dominguez, Greenberg, Fuccillo y Maier, 2011). Tal prueba permitirá que los estados, distritos escolares y otras entidades académicas conozcan el progreso general de sus alumnos que entran al kindergarten respecto al aprendizaje de la ciencia; esto, a su vez, podrá ofrecer información para la toma de decisiones educativas acerca de cambios programáticos, curriculares o instructivos para mejorar el aprendizaje.

Evaluación de habilidades y disposiciones relevantes para la ciencia

Sin duda, otras áreas del desarrollo infantil afectan y son afectadas por el aprendizaje de la ciencia. De ahí que pueda ser razonable examinar otras áreas importantes del aprendizaje y desarrollo infantil para hallar evidencia de habilidades y conocimientos relacionados. Por ejemplo, las habilidades sociales tienen un impacto en la indagación científica, ya que los niños que participan en la misma en la escuela tienen que aprender a compartir y presentar evidencia para sus opiniones durante conversaciones científicas, respetar las opiniones ajenas durante las conversaciones y colaborar con compañeros y adultos durante experimentos grupales o investigaciones. De hecho, en su repaso de pautas de aprendizaje y currículos estatales para clases preescolares, Greenfield y sus colegas (Greenfield, Jirout, et al., 2009) señalan la cooperación como una de ocho habilidades críticas de indagación.

Asimismo, los planteamientos hacia el aprendizaje del niño individual –entre ellos la iniciativa, la motivación, la persistencia y la curiosidad– deben afectar la naturaleza de las exploraciones espontáneas. Los planteamientos hacia el aprendizaje, señalados como área crítica de aprendizaje y desarrollo infantil por el Comité Nacional de Metas Educativas (National Education Goals Panel, 1995), se hallan entre las áreas de evaluación descritas detalladamente en un compendio reciente de NRC sobre la evaluación en la primera infancia (Snow y Van Hemel, 2008). Aunque se le refiere al lector a dicho libro para un tratamiento cabal de esta área y las evaluaciones, una meta de la presente monografía es describir desarrollos recientes que todavía no han llegado a informarse más ampliamente en la literatura. Uno de tales esfuerzos lo están realizando Jamie Jirout y David Klahr (2010, 2012) al desarrollar y validar una medida de la curiosidad infantil sobre la ciencia.

Jirout ha desarrollado una medida similar a un juego que manipula la incertidumbre o la ambigüedad con una situación de recolección de información para evaluar los niveles de curiosidad de alumnos individuales. La versión computarizada actual del juego Underwater Exploration! (Exploración subacuática) presenta situaciones en que los niños pueden reconfirmar información ya conocida (es decir, a un nivel de poca o ninguna incertidumbre), explorar bajo condiciones de una incertidumbre moderada (por ej., entre unos cuantos peces, uno podría aparecer detrás de una ventana) o explorar bajo condiciones de mucha incertidumbre (por ej., cualquier pez podría aparecer). El juego es adaptivo de maneras que aportan información detallada sobre los niveles preferidos de incertidumbre del niño individual. Es decir, las decisiones del niño permiten que el investigador evalúe su comodidad en situaciones con respuestas acertadas más seguras o menos. La evaluación conductual tiene correlación positiva con diversas escalas de Preschool Learning Behavior Scale (Escala de conductas preescolares de aprendizaje), entre ellas la motivación hacia la competencia, la atención y persistencia, las actitudes hacia el aprendizaje y la calificación total de la escala (Jirout y Klahr, 2010, 2012). La motivación de Jirout para desarrollar una medida de la curiosidad para niños preescolares y de kindergarten se origina en que la “curiosidad” se menciona con mucha frecuencia como faceta de la disposición para la preparación escolar, pero no existe en el ámbito ni una definición aceptada de la curiosidad ni una medida psicométricamente validada de la misma. El instrumento permitirá la evaluación del grado en que los programas educativos apoyan y aumentan la curiosidad que sienten los niños, la cual debe motivar más comportamientos infantiles de exploración y conducir a un aprendizaje mayor (Jirout y Klahr, 2012).

En resumen, la medición del aprendizaje de la ciencia de niños individuales puede tomar diversas formas, y la elección de formas debe motivarse con el propósito para el que se recoge la información. Los maestros observan, escuchan y hacen preguntas para evaluar las ideas y comprensiones infantiles en medio de las actividades cotidianas de las clases. Las herramientas basadas en el rendimiento, influenciadas por los comportamientos continuos y productos de trabajo de niños bajo circunstancias no estructuradas y semi-estructuradas, proporcionan una evaluación formativa del aprendizaje infantil y pueden ser utilizadas por maestros para diseñar experiencias instructivas nuevas para apoyar y estimular mejor el aprendizaje de la ciencia y en otras áreas. Además de registrar el progreso de alumnos individuales, la información de las evaluaciones puede utilizarse para evaluar el grado en que cierto programa curricular está relacionado al crecimiento en el aprendizaje infantil de la ciencia. (Nótese que la validez de esta información, o la de comparaciones entre programas, se puede garantizar solamente hasta el grado en que los maestros que utilizan las herramientas se hayan capacitado hasta niveles adecuados de fiabilidad y sean revisados regularmente para asegurar la fidelidad de los procedimientos de evaluación y, por lo tanto, la posibilidad de comparación de datos entre clases o programas).

La evaluación directa de la Universidad de Miami en forma de libro con láminas, y la versión computarizada futura Lens on Science, son medidas normalizadas apropiadas para evaluar los puntos fuertes y débiles de programas respecto al grado en que preparan a alumnos pequeños para el kindergarten.

Medidas de la calidad de salones de clase relacionadas al aprendizaje de la ciencia

Para mejorar la preparación escolar de niños en relación con la ciencia de modo que ya no manifieste el menor ritmo de crecimiento y el logro general más bajo entre los dominios de preparación de Head Start (Greenfield, Jirout, et al., 2009), las evaluaciones de alumnos son importantes, así como las evaluaciones de los ambientes en que niños crecen y se desarrollan como estudiantes de ciencia. Para mejorar los resultados, los educadores y formadores de políticas necesitan saber cuáles tipos de materiales e interacciones en las clases están relacionados al aprendizaje mejorado. Las medidas de la calidad de ambientes pueden contribuir de varias maneras a este esfuerzo. Una herramienta estructurada de observación describe las características de un ambiente de aprendizaje de alta calidad y la pueden utilizar los educadores y administradores para evaluar sus programas en relación con los parámetros descritos en la herramienta o con otros programas evaluados con la misma. Dichas evaluaciones pueden utilizarse para identificar áreas que deben mejorarse y para orientar el desarrollo profesional de maestros.

Las medidas de la calidad de salones de clase pueden utilizarse en múltiples momentos para examinar los esfuerzos por indicar maneras posibles de mejorar la calidad de un programa o un ambiente. En tales casos, las observaciones estructuradas son realizadas por un observador externo, y no por el maestro de la clase. Otro tipo de medida de la calidad de los salones implicaría una auto-evaluación para maestros (y tal vez una evaluación realizada por instructores o mentores) como consejo para mejorar sus interacciones instructivas con niños (por ej., Frede, Stevenson-Garcia y Brenneman, 2010). Finalmente, las medidas de la calidad de los salones podrían utilizarse para fines de responsabilidad de programas, si fueran psicométricamente validadas y administradas de manera confiable (Snow y Van Hemel, 2008).

Así como en el caso de los instrumentos de evaluación de resultados infantiles, no están ampliamente disponibles las medidas de calidad de salones de clase con respecto a apoyos para la ciencia. Un comité de trabajo que repasó las herramientas disponibles para evaluar apoyos instructivos para matemáticas y ciencias en programas desde el cuidado preescolar hasta el grado 3 concluyó que las herramientas de evaluación del ámbito de la primera infancia tienen limitaciones en cuanto a las dos áreas pero que la ciencia es particularmente débil (Brenneman et al., en prensa). Otros autores (Greenfield, Jirout, et al., 2009; Snow y Van Hemel, 2008) hacen eco de esta percepción, y el informe reciente de Snow y Van Hernel (2008) concluye que la mayoría de las medidas existentes de observación de ambientes de clases evalúan el ambiente de aprendizaje de modo muy general, y solamente unos cuantos tratan adecuadamente las prácticas relacionadas a la cognición o dominios de habilidades académicas como la ciencia. Las siguientes secciones describen algunas medidas que sí existen, y que se encuentran en varias etapas del desarrollo.

ECERS-R

Una extensión de Early Childhood Environment Rating Scale–Revised (ECERS-R, o Escala de tasación de ambientes del cuidado de niños pequeños–Revisada; Harms, Clifford y Cryer, 2005), denominado Early Childhood Environment Rating Scale-Extension (ECERS-E), fue desarrollada en reacción ante la falta general de atención a la lectoescritura, las matemáticas, la ciencia y la diversidad en la ECERS-R (Sylva, Siraj-Blatchford y Taggart, 2003). La ECERS-E mide los apoyos de ciencia en los salones de clase más extensamente que cualquier otro instrumento publicado de amplia difusión para la observación de clases. Se requiere que los observadores evalúen dos elementos relativos a la presencia de materiales naturales y la presencia de un área o áreas del salón dedicadas a la ciencia y recursos científicos. Los observadores también escogen un elemento para tasar entre otros tres elementos de actividades y procesos científicos (procesos no vivos, procesos de vida y el mundo natural, y preparación de comida) después de determinar el tipo de experiencia de aprendizaje de ciencias más aparente durante la observación. Este método podría representar una solución para las dificultades que surgen cuando los observadores pasan un período limitado en un salón de clases y no se puede esperar que observen toda la gama de actividades científicas; sin embargo, áreas importantes de aprendizaje en ciencias o no se representan en el instrumento o quedan sin evaluarse si otra área es más aparente durante el período de observación. Las propiedades psicométricas de ECERS-E incluyen las correlaciones de fiabilidad entre observadores mayores del 0,88, coeficientes kappa ponderadas que caen entre 0,83 y 0,97 y un grado elevado de validez concurrente con ECERS-R (0,78). La calificación total promedia de ECERS-E manifiesta asociaciones positivas significativas con las calificaciones de niños en habilidades preparatorias de lectura, razonamiento no verbal y conceptos numéricos principiantes. Solamente la escala de ciencia no manifestaba una relación significativa con los resultados infantiles (véase Halle y Vick, 2007; Sylva et al., 2003, para reseñas).

STERS y PRISM

Dos instrumentos que evalúan una gama más completa de materiales, conceptos y razonamientos científicos han sido desarrollados por equipos del Education Development Center (EDC; o Centro de Desarrollo Educativo) (Chalufour, Worth y Clark-Chiarelli, 2006) y el National Institute for Early Education Research (NIEER, o Instituto Nacional de Investigación de la Educación Infantil) (Stevenson-Garcia, Brenneman, Frede y Weber, 2010). La medida de EDC, Science Teaching and Environment Rating Scale (STERS, o Escala de tasación de ambientes y enseñanza de ciencia), fue creada en reacción ante la necesidad de medir cambios en la calidad de la instrucción de la ciencia en las clases para evaluar la eficacia de una intervención de desarrollo profesional. STERS utiliza la observación de clases y una entrevista del maestro para tasar el grado en que el personal instructivo (1) crea un ambiente físico para la indagación y el aprendizaje, (2) facilita las experiencias directas para fomentar el aprendizaje de conceptos, (3) fomenta el uso de la indagación científica, (4) crea un ambiente cooperativa que fomenta la exploración y el entendimiento, (5) presenta oportunidades de conversaciones extensas, (6) aumenta el vocabulario de los niños, (7) planea investigaciones profundas y (8) evalúa el aprendizaje de los niños. Cada uno de estos componentes se tasa utilizando una escala de 4 puntos (1 = deficiente hasta 4 = ejemplar) que describe los tipos de materiales e interacciones que se hallarían en un salón de clases que corresponde con cada nivel numérico. Las autoras informan de una constancia interna alta de STERS (el alfa de Cronbach = 0,96), y se están realizando más investigaciones de las propiedades psicométricas del instrumento (Clark-Chiarelli, Gropen, Chalufour, Hoisington, Fuccillo y Thieu, 2011).

El instrumento de NIEER, Preschool Rating Instrument for Science and Mathematics (PRISM, o Instrumento de tasación de ciencia y matemáticas a nivel preescolar), es un instrumento cabal con 16 elementos y está diseñado para medir la presencia de materiales e interacciones instructivas del salón de clases que apoyen el aprendizaje de tanto las matemáticas como la ciencia. Los elementos de ciencia se enfocan en materiales e interacciones instructivos que apoyan exploraciones de la ciencia biológica y no biológica; animan a leer, escribir y hacer representaciones sobre la ciencia; animan las investigaciones y conversaciones sobre conceptos científicos; apoyan el observar, hacer predicciones, comparar y señalar contrastes; y animan el registro de datos científicos en diarios, gráficos y otros formatos de representación. Además, los elementos de medición y clasificación incorporan las áreas de matemáticas y ciencia. Se planean un estudio pleno de validación y una exploración continua de la estructura de factores de PRISM. Los análisis preliminares indican una constancia interna aceptable (el alfa de Cronbach = 0,78) y una validez concurrente moderada con ECERS-R (R = 0,41) (Brenneman, Stevenson-Garcia, Frede y Jung, 2011).

Rumbos para investigaciones futuras

Como se describe en la introducción del presente artículo, existe actualmente mucho entusiasmo por el aprendizaje preescolar de materias de STEM entre formadores de políticas educativas, gobiernos a nivel federal y estatal de los EE. UU., líderes de industrias, desarrolladores de currículos e investigadores. Para aprovechar plenamente este interés y transformarlo en recomendaciones claras para políticas y prácticas educativas, se requiere una evidencia fuerte y basada en investigación sobre los ambientes e interacciones instructivos que les ofrecen experiencias positivas de aprendizaje a niños pequeños.

Tal evidencia debe originarse con herramientas tanto basadas en investigación como probadas empíricamente para demostrar que sean válidas, confiables y conectadas a los resultados de aprendizaje de niños. Según las preguntas que recibimos mis colegas y yo sobre la existencia (o la ausencia) de tales herramientas de evaluación, queda claro que existe una demanda intensa en el ámbito. Los instrumentos que midan de manera cabal los apoyos en salones de clases para el aprendizaje de la ciencia serán útiles como medidas objetivas que puedan utilizarse para comparar salones de clases, currículos y programas según una norma común. Esto nos permitirá evaluarlos de manera rigurosa y contestar las preguntas primeramente planteadas en la introducción: ¿Son eficaces los programas informales y formales de instrucción preescolar en ciencia que desarrollamos para alcanzar nuestras metas del aprendizaje infantil? ¿Son algunos más eficaces que otros? ¿Cuáles son los materiales y las interacciones instructivas típicos de clases enfocadas en la ciencia? ¿Cómo sacamos el mayor provecho de los fondos limitados que invertimos en la educación? ¿Cómo nos aseguramos que cada niño y niña tenga oportunidades apropiadas de aprendizaje que aumenten y extiendan el entusiasmo, el conocimiento del contenido y las habilidades de razonamiento que trae a los esfuerzos científicos?

Conclusión

La evaluación a nivel preescolar les preocupa a muchas personas, y por buenas razones; a saber, los efectos negativos que tienen ciertos tipos de evaluaciones en niños pequeños. Estas personas temen que los alumnos experimenten sentimientos de insuficiencia, confusión, presión o aburrimiento si hacen exámenes. Las evaluaciones descritas arriba incluyen algunas que aprovechan los productos del trabajo, conversaciones y actividades que los niños experimentan naturalmente durante el curso de un día típico en las clases preescolares. Otras evaluaciones pueden ocupar algún tiempo en el día de un niño, pero estas con frecuencia están diseñadas para ser similares a juegos e interesar a los niños. La evaluación de niños pequeños también suscita preocupaciones si los datos acerca de niños preescolares, cuyo rendimiento es más variable que el de alumnos mayores y quienes no conocen la “importancia” del buen rendimiento, se utilizan para influenciar decisiones de gran impacto sobre la eficacia de programas y escuelas. Así como con las evaluaciones en general, es crítico que los instrumentos se utilicen para los propósitos para los cuales se diseñaron. Las reseñas de estas cuestiones pueden hallarse en obras recientes de reseñas (Brassard y Boehm, 2007; Snow y Van Hemel, 2008)).

Aunque en el presente artículo de ninguna manera se descartan estas preocupaciones importantes, la evaluación es imprescindible en la instrucción preescolar de la ciencia. La pregunta no es si evaluaremos el aprendizaje de ciencia, sino cómo hacerlo de maneras que sean apropiadas para las preguntas planteadas por maestros, administradores, investigadores y formadores de políticas; que sean percibidas como útiles por quienes trabajan en los salones de clases, la administración, la investigación y las políticas; y que se incorporen con la menor dificultad posible en las vidas de los alumnos evaluados.

En el ámbito actual, la instrumentación adecuada para la ciencia preescolar es carente, pero se están realizando progresos, tanto en las evaluaciones disponibles como en las maneras en que profesionales de educación infantil pueden apoyar a niños que aprenden de la ciencia. Sin embargo, la mayoría de estas obras quedan fuera de la literatura publicada; por lo tanto, una meta del presente artículo es iniciar una conversación sobre la condición actual de los instrumentos para la evaluación preescolar de ciencia, con la expectativa que se agreguen otros al inventario comenzado en la presente. Juntos, todos los que estudiamos el aprendizaje de ciencias y los que instruyen a pequeños alumnos en ciencia podemos generar un plan conceptual para el juego de instrumentos de evaluación que tienen que desarrollarse a fin de apoyar plenamente a los niños preescolares de hoy mientras aprenden y crecen para hacerse los estudiantes, ciudadanos y profesionales de STEM en el futuro.

Reconocimientos

La presente monografía se preparó originalmente para el Congreso de STEM en la Educación y Desarrollo Infantil (STEM in Early Education and Development, o SEED), celebrado en mayo de 2010 en la Universidad del Norte de Iowa y organizado por Betty Zan. Muchas gracias a Betty y a Ingrid Chalufour, Nancy Clark-Chiarelli, Daryl Greenfield, Michele Maier y Jamie Jirout por compartir detalles sobre sus obras. Les agradezco a Ellen Frede y a un revisor anónimo por sus comentarios sobre borradores previos. Con su generosidad y sus sugerencias, mejoraron la monografía; cualquier error es solamente mío. [Nota de las editoras: Otras monografías del Congreso SEED se hallan en la sección Beyond this Issue (Más allá de éste número; en inglés) de ECRP.]

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Información de la autora

Kimberly Brenneman realiza investigaciones sobre el aprendizaje infantil de ciencias y matemáticas y apoyos del mismo en aulas preescolares. Su trabajo en NIEER implica el desarrollo y la validación de evaluaciones de la calidad instructiva y del aprendizaje, y el diseño de recursos de desarrollo profesional para mejorar la instrucción en ciencias y matemáticas. La Dra. Brenneman es una de los autores de Preschool Pathways to Science (PrePS): Facilitating Scientific Ways of Thinking, Talking, Doing, and Understanding (Caminos preescolares hacia la ciencia. La facilitación de maneras científicas de pensar, hablar, hacer y entender; Brookes Publishing). También sirve de consejera educativa al programa Sid the Science Kid (Sid el niño científico), serie televisivo de PBS y sitio de Internet que fomentan la exploración, el descubrimiento y la preparación escolar en ciencia entre niños pequeños.

Kimberly Brenneman, Ph.D.
National Institute for Early Education Research
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