1. Introducción

Con el transcurso de los años la integración de la tecnología en la educación se ha convertido en una prioridad debido al acelerado desarrollo de la Cuarta Revolución Industrial (IR 4.0) y el uso de la Internet de las Cosas (IoT). Es así que resulta fundamental que los docentes fortalezcan sus conocimientos y habilidades acordes con los nuevos desafíos, y que dispongan de herramientas, hardware, software, aplicaciones y espacios de reflexión, elementos que potenciarán los procesos de enseñanza y aprendizaje (Muhazir y Renawati, 2020; Paidicán, 2018; Van Leendert et al., 2021).

Han surgido algunos modelos que intentan dar respuesta a la situación actual, destacando el modelo del Conocimiento Tecnológico Pedagógico del Contenido (TPACK), obteniendo un gran desarrollo en el ámbito de las tecnologías digitales. Lo anterior es corroborado con más 18.000 citaciones del trabajo original de Mishra y Koehler (2006) denominado “Technological Pedagogical Content Knowledge: A Framework for Teacher Knowledge”, observadas en Google Scholar mediante el software Harzing's Publish and Perish.

Desde su génesis el TPACK está constituido de siete dimensiones, tres conocimientos centrales: pedagógicos, disciplinares y tecnológicos y cuatro secundarios, descritos a continuación:

1. 1. Conocimientos tecnológicos (TK): Compuestos por conocimientos y habilidades relacionados con el uso de recursos y herramientas tecnológicas (Angeli y Valanides, 2009; Koehler et al., 2014; Mishra y Koehler, 2006).
2. 2. Conocimiento del contenido (CK): Referidos con la comprensión de los conocimientos de una disciplina específica, incluyendo la gestión del aula, la planificación y la evaluación de los procesos de enseñanza y aprendizaje (Munyengabe et al., 2017; Schmidt et al., 2009).
3. 3. Conocimiento pedagógico (PK): Compuesto por los conocimientos y habilidades referidos con métodos, enfoques y procesos de enseñanza y aprendizaje (Mishra y Koehler, 2006).
4. 4. Conocimiento pedagógico del contenido (PCK): Compuesto por la interrelación entre CK y PK, referido a la enseñanza de un contenido centrado en el alumnado (Koehler et al., 2014; Mishra y Koehler, 2006; Shulman, 1986).
5. 5. Conocimiento del contenido tecnológico (TCK): Compuesto por la interrelación entre TK y CK, centrado en el aprendizaje de un contenido específico mediado con tecnología (Koehler et al., 2014; Mishra y Koehler, 2006; Schmidt et al., 2009).
6. 6. Conocimiento tecnológico pedagógico (TPK): Compuesto por la interrelación entre TK y PK, centrado en las potencialidades y limitación sobre el uso pedagógico de las tecnologías (Mishra y Koehler, 2006; Schmidt et al., 2009; Terpstra, 2015).
7. 7. Conocimiento tecnológico pedagógico del contenido (TPACK): Compuesto por la interrelación entre CK, PK y TK, referido a los conocimientos que poseen los docentes cuando integran las tecnologías, incluyendo los conocimientos previos y las dificultades de los estudiantes (Koehler et al., 2014; Mishra y Koehler, 2006; Schmidt et al., 2009).

Las sólidas orientaciones del TPACK han influido fuertemente las investigaciones de los últimos 18 años, en aspectos relacionados con la formación docente en el ámbito de la integración educativa, incluyendo el diseño experiencias de aprendizaje (Foulger et al., 2022; Redmond y Peled, 2019; Schmid et al., 2021; Ortiz et al., 2023). Cabe señalar que los estudios deben considerar las particularidades del entorno, incluyendo a los docentes, estudiantes, comunidades educativas, entre otros (Akyuz, 2023; Byrne-Cohen, 2020; Paidicán et al., 2024).

Durante los últimos años han surgido investigaciones del TPACK centradas en tecnologías emergentes, por ejemplo: inteligencia artificial (IA) generativa, IoT y realidad virtual, incluyendo evaluación de conocimientos, diseño de actividades didácticas y procesos de formación profesional (Cyril et al., 2023; Kim y Kwon, 2023; Saz-Pérez et al., 2024; Sun et al., 2023; Yue et al., 2024). Otras áreas de investigación TPACK menos desarrolladas se relacionan con los enfoques STEM (Science, Technology, Engineering and Mathematics) y STEAM (Science, Technology, Engineering, Arts and Mathematics), aunque estos últimos se presentan más acotado.

El enfoque educativo STEM tiene como objetivo desarrollar habilidades en los estudiantes por medio de la resolución de problemas. Su diseño pedagógico incluye actividades interdisciplinarias que favorecen el razonamiento casual y condicional, secuenciación y pensamiento sistémico (Kong, 2023; Sullivan y Heffernan, 2016; Van Vo y Csapó, 2023).

El STEM presenta una serie de atributos entre los que destacan la integración transdisciplinaria, contextos auténticos o del mundo real (English et al., 2017; Kelley y Knowles, 2016; Nadelson y Seifert, 2017; Vásquez, 2015). Cabe señalar que las prácticas STEM de alta calidad, requieren la inclusión adecuada de factores sociales, pedagógicos y ambientales, de tal forma de evitar una visión limitada sobre el uso de las tecnologías (Krasovskiy, 2020; Xu y Ouyang, 2022).

Cabe manifestar que surge el STEAM con el objetivo de unificar los pensamientos convergentes de las disciplinas STEM, incorporando los pensamientos divergentes relacionados con las artes y humanidades, creando espacios de desarrollo personal y automotivación (Land, 2013; Aguilera y Ortiz, 2021). Los resultados de las investigaciones centradas en STEM y STEAM, dejan en evidencia de sus efectos positivos en la creatividad de docentes reflejado en el diseño, implementación y evaluación de intervenciones didácticas, mientras que el desarrollo de la creatividad de los estudiantes se ve reflejado en sus habilidades para la resolución de problemas (Aguilera y Ortiz, 2021; Bang y Kim, 2016; Conradty y Bogner, 2020).

El desarrollo de una búsqueda preliminar sobre la existencia de revisiones sistemáticas (RS), cienciometrías y/o bibliometrías, mediante el programa Harzing’s Publish and Perish para Google Scholar, nos permite observar la existencia de siete estudios. Aunque éstos no incluyen el enfoque STEAM, priorizando estudios centrados en formación docente y explorando solo algunas bases de datos y/o repositorios, careciendo de análisis de estudios centrados en los estudiantes.

Los antecedentes previos confirman que la presente RS es un complemento para el desarrollo del TPACK, abordando STEM y STEAM con una visión más amplia. Para Schmid et al. (2024) el TPACK representa un campo de investigación grande y en constante desarrollo, requiriendo de revisiones de literatura y meta análisis que faciliten la descripción, resumen y análisis sistemáticos de las investigaciones.

Es así como la presente investigación tiene como objetivo examinar la producción científica del modelo TPACK en contextos STEM y STEAM, para ello se determinan las siguientes interrogantes:

Pregunta 1: ¿Qué tipo de estudios se obtienen de la literatura científica del modelo TPACK en contextos STEM o STEAM?

Pregunta 2: ¿Cuáles son las orientaciones metodológicas de las investigaciones del modelo TPACK en contextos STEM o STEAM?

Pregunta 3: ¿Qué resultados se obtienen de las investigaciones del modelo TPACK en contextos STEM o STEAM?

Pregunta 4: ¿Qué recomendaciones se sugieren de las investigaciones del modelo TPACK en contextos STEM o STEAM?

2. Métodos y materiales

La presente RS incluyó para su desarrollo las orientaciones establecidas por Kitchenham (2004), ampliamente utilizada en las ciencias sociales, véase Tabla 1.

Planificación y realización del RS

En la fase preliminar se realizó un Scoping search, conforme a lo planteado por Robinson et al. (2014). El objetivo fue establecer la existencia de revisiones de literatura, bibliometrías y/o cienciometrías referidas al modelo TPACK y los enfoques STEM y STEAM, se incluyó la producción científica desde el año 2019 a 2024. Para la revisión se consideraron los primeros 400 registros de Google Scholar obtenidos mediante programa Harzing’s Publish and Perish, versión 8.12.4612. Las ecuaciones de búsqueda incluyeron los términos generales “technological AND pedagogical AND content AND knowledge OR TPACK AND STEM education AND STEAM education”.

En la Tabla 2, se observa que las RS y bibliometrías centradas en TPACK y el enfoque STEM incluyen preferentemente elementos de la formación profesional docente. Las RS se desarrollan desde el año 2020, incluyendo artículos desde el inicio del TPACK. Se abordaron entre ocho y 2.680 artículos, siendo Google Scholar, SCOPUS y WoS, las bases de datos predilectas.

Los antecedentes previos dejan de manifiesto que la presente RS aborda elementos desconocidos, como, por ejemplo: análisis de los estudios conforme al tipo de destinatario, incluyendo los principales hallazgos y recomendaciones, entre otros elementos que inciden en el desarrollo del modelo TPACK.

Seguidamente se realizó una RS analizando documentos del TPACK y los enfoques STEM y STEAM, desde el inicio del modelo TPACK hasta marzo 2024. Las ecuaciones de búsqueda se construyeron considerando el término TPACK para evitar enfocar solo en uno o dos conocimientos (Mishra y Koehler, 2006; De Rossi y Trevisan, 2018).

Cabe manifestar que los términos utilizados fueron verificados en los tesauros ERIC y UNESCO, véase en la Tabla 3. Las bases de datos y/o repositorios incluidos se seleccionaron priorizando el acceso de los investigadores y el uso de Open Access.

Con respecto a los criterios de inclusión fueron: acceso abierto, texto completo, ciencias sociales, nivel educativo infantil, primario y secundario e investigaciones desarrolladas en contextos STEM y STEAM educación. Además, fueron excluidos: resúmenes, editoriales, notas de prensa, documentos de conferencias, disertaciones y tesis de maestría y doctorado, otras áreas distintas a las ciencias sociales, nivel universitario e investigaciones que no consideren STEM y STEAM educación.

Se obtuvieron 1.766 registros en la etapa de identificación, la mayor cantidad la proporciona Dimensions, seguido por WoS y Google Scholar, 56,11%, 12,28% y 11,32% respectivamente. Se han revisado los artículos según: títulos, palabras clave y resúmenes, en concordancia con los criterios de inclusión; en algunos casos se debió acceder al texto completo. Se incluyeron 15 artículos, 11 en SCOPUS 73,33% y 4 entre Dimensions, ERIC, Google Scholar y WoS, representando 6,66% cada uno. Por último, se realizó una lectura sistemática de los artículos seleccionados, dando respuesta a las preguntas de investigación, véase Tabla 4.

3. Resultados

En primer lugar, se desarrollan análisis de carácter cuantitativo considerando: años de publicación, distribución geográfica, tipo de investigación, nivel educativo, ubicación geográfica y muestras. En segundo lugar, se analizan los estudios conforme al tipo de destinatario.

Índices de datos cuantitativos del modelo TPACK en contextos STEM y STEAM

En relación con el primer interrogante, ¿Qué tipo de estudios se obtienen de la literatura científica del modelo TPACK en contextos STEM o STEAM?, se observa que la producción científica se dispone entre los años 2014 y 2024, siendo los años 2020, 2021 y 2022 los que representan una mayor cantidad de artículos con 60% del total de documentos, representando una evolución anual irregular, véase Figura 3.

Con respecto a la distribución geográfica, se han desarrollado investigaciones en 19 países distintos. Australia y Estados Unidos representan el 40% de la producción científica. En relación a la distribución por continente, América obtiene el 40% de la producción, seguido por Asia y Europa con 26,66% respectivamente.

Al referirnos al tipo de investigación, el 80% de los estudios establecen metodologías cualitativas, mixtas y basadas en diseño con 26,66% de casos respectivamente, véase Figura 4. En cuanto a las muestras presentan un promedio de 117,23 casos, siendo la muestra más significativa 669 docentes de Grecia y Turquía (Gözüm et al., 2022), por su parte, la más acotada corresponde a Martins y Baptista (2024) con solo 5 docentes. Cabe señalar que el estudio de Atmojo et al. (2022) incluye en su muestra actividades didácticas.

En relación con los niveles educativos, el 80% de estudios se concentra en los niveles primarios y secundarios, siendo secundaria la que presenta un mayor desarrollo con 46,66%, véase Figura 5.

En relación con los instrumentos, se emplearon 13 distintos en un total de 34 aplicaciones donde las entrevistas y los cuestionarios son mayoritarios con 46,66% del total de los estudios. En la Figura 6, se observa que el 40% de las investigaciones están centradas en STEM focalizados incluyendo entre una y tres asignaturas, seguido por STEM con cinco áreas en su mayoría (ciencia, tecnología, ingeniería y matemáticas). Cabe señalar que se incluyen otras áreas distintas a las habituales como, por ejemplo: negocios, ciencias forenses, salud y educación física, entre otras.

El modelo TPACK en contextos STEM y STEAM según destinatarios

El segundo apartado estructura su análisis conforme a los destinarios, docentes y estudiantes. Para ello, se establecieron con referentes los lineamientos de Paidicán y Arredondo (2022). En relación con el profesorado los estudios se clasifican en autoinforme de conocimiento, formación y experiencias docentes. Cabe señalar que se abordaron las interrogantes: Pregunta 2: ¿Cuáles son las orientaciones metodológicas de las investigaciones del modelo TPACK en contextos STEM o STEAM?, Pregunta 3: ¿Qué resultados se obtienen de las investigaciones del modelo TPACK en contextos STEM o STEAM? Y Pregunta 4: ¿Qué recomendaciones se sugieren de las investigaciones del modelo TPACK en contextos STEM o STEAM?

En la Tabla 5se observa que un tercio de los estudios se relaciona con el autoinforme de conocimientos. Las investigaciones se desarrollan en América, Asia y Europa, la mitad son estudios mixtos, seguidos por cuantitativo y basado en diseño. La muestra más significativa corresponde a Gözüm et al. (2022) con 669 docentes de infantil, por su parte, la muestra más acotada es Jocius et al. (2021) con 24 docentes de secundaria y bachillerato. En relación con los instrumentos, se utiliza con mayor frecuencia el cuestionario entre ellos, entornos en línea adaptado (Barberà et al., 2016), STEMPCK (Yıldırım y Türk 2018) y el Modelo TAM3 (Venkatesh y Bala, 2008). Las investigaciones se realizan entre los niveles infantil y bachillerato, siendo secundaria el nivel más demandado. Con respecto al enfoque, la mitad de los estudios incluyeron todas las signaturas STEM, mientras que los otros estudios se centraron solo en dos asignaturas, entre ciencias, física y matemática.

Los estudios concluyen que existe una falta de formación en conocimientos relacionados con el uso de la tecnología (TK) y temáticas STEM, afectando la autoeficacia del profesorado y sus prácticas profesionales cotidianas, como: planificación, implementación y evaluación de proceso de enseñanza y aprendizaje (DeCoito y Estaiteyeh, 2022; Gözüm et al., 2022). A lo anterior se suma la falta de recursos digitales, tiempo y apoyo para la formación continua, agudizado por la pandemia COVID-19 (DeCoito y Estaiteyeh, 2022; Kajonmanee et al., 2020).

El trabajo docente en contextos STEM favorece el compromiso y autonomía de los estudiantes (DeCoito y Estaiteyeh, 2022). Es fundamental contar con un sólido apoyo pedagógico en contenidos integrados, como los de STEM, mediante la articulación coherente del propósito, el desarrollo, la colaboración y el conocimiento tanto del contexto como de los estudiantes, teniendo como referencia Infusing Computing Connect, en el desarrollo de pensamiento computacional TPACK-CT (Jocius et al., 2021).

Se recomienda el diseño, ejecución y evaluación de procesos de formación profesional docentes en temáticas TPACK y STEM, como el pensamiento computacional (DeCoito y Estaiteyeh, 2022; Jocius et al., 2021). Además, se deben revisar las políticas educativas relacionadas con STEMPCK (Escala de Conocimientos Pedagógicos del Contenido STEM) y el apoyo tecnológico entregado (Gözüm et al., 2022). Por último, se requiere de estudios experimentales que incluyan variables como: dispositivos digitales utilizados, cantidad de datos obtenidos, entre otras (Kajonmanee et al., 2020).

En la presente RS se obtienen dos investigaciones relacionadas con la formación del profesorado representando el 15,38%. Los estudios se desarrollaron en Brasil y Portugal, utilizando metodologías cualitativas y plan de trabajo compuesto por un paquete de cinco elementos. Las muestras son de cinco y 367 docentes, siendo esta última la que incluye docentes de contextos rurales e indígenas (Silva et al., 2020). Se utilizaron distintos instrumentos, entre ellos: entrevistas, observaciones, reflexiones, pre y post test y los cuestionarios Technological Profile & Remote Laboratory y TPACK (Schmidt et al., 2009). Con respecto a los niveles educativos, las investigaciones incluyeron primaria y secundaria, con enfoques STEM centralizados en Física y STEM amplio sin especificar.

Las investigaciones concluyen que la utilización de STEMPCK resulta crucial para los procesos de reflexión de prácticas de enseñanza y aprendizaje, incluyendo las características y particularidades de los docentes. Además, permite un adecuado desarrollo conceptual, acorde al curriculum vigente (Martins y Baptista, 2024). El uso de modelo como Culture Maker favorece que los docentes desempeñen un papel clave al momento de la integración tecnológica, incluyendo aspectos relacionados con: planes de estudios, construcción de contenidos y recursos digitales en contextos STEM (Silva et al., 2020).

Se recomienda realizar estudios longitudinales que favorezcan el desarrollo de procesos de formación continua de los docentes (Martins y Baptista, 2024). Además, se requiere mejorar los procesos de divulgación de resultados y metodologías implementadas, priorizando el acceso abierto (Silva et al., 2020).

Por otro lado, más de la mitad de los estudios se relacionan con experiencias docentes desarrollados principalmente en Australia y Estados Unidos. Las investigaciones prefieren estudios mixtos y basados en diseño, 42,85% y 28,57% respectivamente. Las muestras presentan un promedio de 20,8 docentes, siendo la más representativa Wan y Fergusson (2017) con 49 docentes. Cabe señalar que el estudio de Atmojo et al. (2022) presenta una muestra compuesta por 26 actividades didácticas. Con respecto a los instrumentos, existe una preferencia por las entrevistas representando el 57,14%. El estudio de Wan y Fergusson (2017) utiliza seis instrumentos distintos entre ellos: cuestionario online, entrevistas, grupo focal, notas de campo, observaciones de clases y talleres conversacionales. Las investigaciones se desarrollan con mayor frecuencia en secundaria, en su mayoría abordan todas las asignaturas que componen el STEM, con la excepción de las investigaciones de Wan y Fergusson (2017) y Ware y Stein (2014) que se focalizan en ciencias y matemática respectivamente.

Los estudios concluyen que la escasa disponibilidad de recursos tecnológicos y conexión a internet limita su utilización, incluyendo zonas geográficas alejadas y el propio hogar de los estudiantes y la realización de los quehaceres escolares asignados por los docentes (Dos Santos, 2021; Ware y Stein, 2014). Los docentes presentan creatividad, voluntad y urgencia para el diseño de unidades de aprendizaje donde el STEM representa el impulso para que se desarrolle de la mejor forma posible, incluyendo armónicamente TK, PK y CK (Dos Santos, 2021; Fuentes y Martínez, 2019). Además, las prácticas docentes requieren conocimientos en TPACK y STEM, tales como CK-STEM (conocimientos), PK-STEM (metodologías) y TK-STEM (herramientas). Sin embargo, el éxito de estas prácticas depende del nivel de conocimiento TK, la adecuada ponderación de los factores contextuales y la constante reflexión del docente durante la planificación e implementación (Fuentes y Martínez, 2019; Kang et al., 2021; Wan y Fergusson, 2017; Ware y Stein, 2014). Por otro lado, la enseñanza remota de emergencia afectó el desarrollo de los estándares STEM, especialmente en áreas relacionadas con el aprendizaje cooperativo y enseñanza entre pares por parte de los estudiantes (Kang et al., 2021). En la actualidad existen diversas iniciativas que buscan ampliar las investigaciones relacionadas entre STEM y TPACK, entre ellas: el análisis de textos escolares STEAM (Atmojo et al., 2022), el uso de gamificación a través de TPACK-G, incluyendo planes de estudios, herramientas STEM y formación profesional docente (Muro et al., 2023) y modelos como SMART SCIENCE (Wan y Fergusson, 2017).

Se recomienda el desarrollo de estudios longitudinales incluyendo zonas alejadas (rurales), distintas asignaturas STEM y factores contextuales (Dos Santos, 2021; Kang et al., 2021). Además, se necesita mejorar las actividades propuestas en el contexto STEAM, de tal forma que sean acordes al siglo XXI, la gamificación puede desempeñar un papel clave por medio de la formación del profesorado (Atmojo et al., 2022; Muro et al., 2023).

Los estudios centrados en los estudiantes representan el 13,33% del total, desarrollados en Australia y Corea del Sur, utilizando metodologías cualitativas y basadas en diseño. En relación con las muestras, han participado 58 y 143 estudiantes, siendo la muestra más representativa el estudio de Hunter (2017). Además, este estudio presenta la mayor variedad de instrumentos utilizados, entre ellos: observaciones de aula, entrevistas docentes, grupo focal estudiantes y análisis de documentos. En relación al nivel educativo, se concentra en primaria y secundaria, abordando el STEM con todas las asignaturas y otras áreas como salud.

Los estudios concluyen que los docentes integran las tecnologías situando a los estudiantes en el centro del proceso de enseñanza y aprendizaje, requiriendo para su éxito el desarrollo de actividades (experimentos) en contextos planificados y con la colaboración entre el alumnado (Hunter, 2017). Por otro lado, la complementación del STEM y TPACK requiere de la creatividad de los docentes favoreciendo el aprendizaje de los estudiantes y el incentivo por temáticas científicas, por medio de la resolución de problemas (Hunter, 2017; Ko y Hong, 2020).

Se recomienda el desarrollo de estudios con muestras representativas ampliando los contextos y la duración de las investigaciones. Por último, es imperioso ampliar la implementación de aulas de tecnología de altas posibilidades High Possibility Classrooms (HPC), de tal forma de alinear los intereses de los estudiantes con el currículo escolar.

4. Discusiones

Los estudios TPACK desarrollados en contextos STEM y STEAM logran una mayor notoriedad en los países de Australia y Estados Unidos, indistintamente de su contexto: urbano, semi rural, rural y mixto, resultado similar al obtenido por Lee et al. (2022), Mahtari et al. (2024), Paidicán y Arredondo (2023a) y Sakaria et al. (2023).

Se observa aumento significativo de los estudios entre los años 2020 y 2022, coincidiendo con el desarrollo de la emergencia sanitaria COVID-19. Cabe señalar que más de la mitad de los estudios se relacionan con experiencias docentes, coincidiendo con Paidicán y Arredondo (2024) cuyos hallazgos indican que el profesorado requería de conocimientos, habilidades y destrezas para la utilización de las nuevas tecnologías.

Además, existe concordancia en las investigaciones de la importancia de los factores contextuales al momento de utilizar los modelos TPACK y STEM y STEAM, no solo en aspectos formativos, sino también en el desarrollo de actividades de aprendizaje.

Es así como los investigadores señalan que el éxito de los estudios requiere la inclusión adecuada de los diversos factores contextuales (Li et al., 2024; Paidicán y Arredondo, 2022; Paidicán et al., 2024; Setiawan et al., 2019; Voogt et al., 2013).

Existe un desarrollo más consolidado de STEM por sobre STEAM, reflejado directamente en la cantidad de investigaciones analizadas en la presente RS. Es importante destacar que el enfoque STEM se centra en potenciar las habilidades técnicas, mientras que STEAM busca equilibrar los fundamentos teóricos con el desarrollo creativo, según Luengo (2021), Olabe et al. (2021) y Queiruga-Dios (2021) el enfoque STEAM abarca un espectro más amplio de temáticas disciplinares, facilitando la conexión con el contexto y la integración del currículo escolar, al mismo tiempo que promueve la participación activa de los estudiantes para abordar los desafíos cotidianos. Para Bybee (2010) se recomienda evitar el uso de etiquetas genéricas al clasificar prácticas pedagógicas que integran una o varias disciplinas, como ocurre en el caso del enfoque STEM.

Se observa una diversificación de instrumentos, obteniendo un panorama más objetivo en las investigaciones del TPACK, destacando los espacios de reflexión por medio de talleres. Según Ballesta et al. (2017), Maboe et al. (2018) y Schmid et al. (2024) el desarrollo de investigación TPACK requiere de contextos amplios con muestras heterogéneas, incluyendo los diversos integrantes de la comunidad educativa e instrumentos de investigación de diferentes índoles.

Por último, existe una opinión similar entre los investigadores sobre la necesidad de recursos humanos y materiales que afectan los procesos formativos y el desarrollo de prácticas pedagógicas, limitando su organización, ejecución y el éxito de éstas (Paidicán y Arredondo, 2023b; Sampaio, 2016; Da Silva et al., 2021).

5. Conclusiones

A continuación se presentan las conclusiones derivadas del análisis realizado, que sintetizan los hallazgos y aportan nuevas perspectivas sobre el tema tratado.

Existe un exiguo desarrollo de la producción científica del modelo TPACK en contextos STEM y STEAM, obteniendo solo 15 artículos representando el 0,84% de los registros identificados, entre los años 2014 y 2024, concentrando el 60% de los artículos entre los años 2020 y 2022, pese que el modelo TPACK surge el 2006. Además, se observa solo un estudio enfocado en STEAM, representando el 6,66%, lo que indica que aspectos relacionados con las artes y humanidades presentan un desarrollo extremadamente acotado.

Aun cuando existen siete RS relacionadas con TPACK y los enfoques STEM y STEAM, sus análisis se limitan exclusivamente al profesorado, sin incluir a los otros integrantes de las comunidades educativas, siendo este un indicador clave para determinar la importancia de la presente RS y su aporte para el desarrollo del TPACK.

Los estudios preferentemente se desarrollan en secundaria, donde Estados Unidos y Australia presentan un mayor desarrollo. En relación con las muestras más del 80% se focaliza exclusiva a los docentes, destacando la inclusión de contextos rurales e indígenas.

Con respecto a los instrumentos de investigación, existe una disminución del uso del cuestionario, aunque se incluyen nuevos cuestionarios como STEMPCK y TPACK-G. Además, las investigaciones incorporan otros instrumentos menos habituales como: pruebas de desempeño, pre y post test, reflexiones y talleres conversacionales.

Los estudios en su mayoría abordan el TPACK y STEM, incluyendo las asignaturas tradicionales ciencia, tecnología, ingeniería y matemáticas. Por un lado, existen estudios focalizados en una asignatura, como: matemáticas y ciencias, mientras que otras investigaciones incluyen otras áreas como: ciencias ambientales, ciencias de la tierra, salud, negocios, ciencias forenses y entrenador e instructor de tecnología.

Las investigaciones concluyen que la armónica complementación de TPACK y STEM y STEAM requiere del desarrollo de procesos formativos que incluyan CK (áreas específicas), PK (metodologías) y TK (herramientas TIC). Además, contar con los recursos necesarios para el desarrollo de las practicas pedagógicas. Los estudios recomiendan el desarrollo de investigaciones longitudinales que incluyan: ruralidad, distintas asignaturas STEM y STEAM y los factores contextuales.

Para finalizar, la presente RS representa un complemento para el desarrollo del modelo TPACK. No obstante, se deben profundizar en análisis metodológicos que resulten apropiados para próximas investigaciones. También, sería oportuno el desarrollo meta análisis, que incluyen RS en contextos: rurales, educación especial, STEM entre otras. También abordar en futuras RS, temáticas con las tecnologías emergentes como la inteligencia artificial.

Referencias bibliográficas

Akyuz, D. (2023). Exploring contextual factors for pre-service teachers teaching with technology through planning, teaching, and reflecting. International electronic journal of mathematics education, 18(1), 0721. DOI:10.29333/iejme/12624

Aguilera, D. & Ortiz, R. J. (2021). STEM vs. STEAM education and student creativity: A systematic literature review. Education sciences 11(7), 331. DOI: 10.3390/educsci11070331

Angeli, C. y Valanides, N. (2009). Epistemological and methodological issues for the conceptualization, development, and assessment of ICT-TPCK: Advances in technological pedagogical content knowledge (TPCK). Computers & education, 52(1), 154-168. DOI: 10.1016/j.compedu.2008.07.006

Atmojo, I. R., Saputri, D. Y. & Fajri, A. K. (2022). Analysis of STEAM-Based TPACK Integrated Activities in Elementary School Thematic Books. Mimbar sekolah dasar. 9(2), 317-335. DOI: 10.53400/mimbar-sd.v9i2.49131

Ballesta, J., Martínez, J. & Céspedes, R. (2017). Un modelo integrador para la alfabetización mediática y la competencia digital en educación primaria. Revista Fuentes, 19(2), 139-154. https://bit.ly/43GgUZ5

Bang, H. & Kim, J. (2016). Development and validation of evaluation indicators for teaching competency in STEAM education in Korea. Eurasia journal of mathematics, science and technology education, 12(7), 1909-1924. DOI: 10.12973/eurasia.2016.1537a

Barberà, E., Gómez-Rey, P. & Fernández-Navarro, F. (2016). A cross-national study of teacher’s perceptions of online learning success. Open Learning: The journal of open, distance and e-learning, 31(1), 25-41. DOI: 10.1080/02680513.2016.1151350

Bybee, R. W. (2010). Advancing STEM education: a 2020 vision. Technology and engineering teacher, 70(1), 30-35. https://bit.ly/2W4Fsh2

Byrne-Cohen, D. (2020). Contextual issues of technology integration in teacher practice. [Tesis doctoral]. RMIT University, Melbourne, Australia. https://bit.ly/3Cvg4Ta

Chai, C. S. (2019). Teacher professional development for science, technology, engineering and mathematics (STEM) education: A review from the perspectives of technological pedagogical content (TPACK). The Asia-pacific education researcher, 28(1), 5-13. DOI: 10.1007/s40299-018-0400-7

Conradty, C. & Bogner, F. X. (2020). STEAM teaching professional development works: Effects on students’ creativity and motivation. Smart Learning Environments, 7(1), 26. DOI: 10.1186/s40561-020-00132-9

Cyril, N., Jamil, N. A., Mustapha, Z., Thoe, N. K., Ling, L. S. & Anggoro, S. (2023). Rasch measurement and strategies of Science Teacher's Technological, Pedagogical, and Content Knowledge in Augmented Reality. Dinamika jurnal ilmiah pendidikan dasar, 15(1), 1-18. DOI: 10.30595/dinamika.v15i1.17238

Da Silva, J., Sommer, S. y Machado, L. (2021). Integração de tecnologia na educação: Proposta de modelo para capacitação docente inspirada no TPACK. Educação em revista, 37, e232757. DOI: 10.1590/0102-4698232757

DeCoito, I. & Estaiteyeh, M. (2022). Transitioning to online teaching during the COVID-19 pandemic: An exploration of STEM teachers’ views, successes, and challenges. Journal of science education and technology, 31(3), 340-356. DOI: 10.1007/s10956-022-09958-z

De Rossi, M. & Trevisan, O. (2018). Technological Pedagogical Content Knowledge in the Literature: How TPCK Is Defined and Implemented in Initial Teacher Education. Italian journal of educational technology, 26(1), 7-23. DOI: 10.17471/2499-4324/988

Dos Santos, L. M. (2021). The challenges of technological tools and electronic classrooms in regional Australian schools: perspectives from STEM teachers. World transactions on engineering and technology education, 19(3), 293-298. http://hdl.handle.net/20.500.11861/8251

English, L. D., King, D. & Smeed, J. (2017). Advancing integrated STEM learning through engineering design: Sixth-grade students’ design and construction of earthquake resistant buildings. Journal of educational research, 110(3), 255–271. DOI: 10.1080/00220671.2016.1264053.

Foulger, T. S., Jin, Y., Mourlam, D. J. & Ebersole, L. (2022). Equitable access to TPACK research: Tensions about using social media to disseminate scholarship. Computers and education open, 3, 100067. DOI: 10.1016/j.caeo.2021.100067

Fuentes, H. M. & Martinez, J. G. (2019). Evaluación inicial del diseño de unidades didácticas STEM gamificadas con TIC. Edutec. Revista electrónica de tecnología educativa, (70), 1-17. DOI: 10.21556/edutec.2019.70.1469

Gözüm, A. İ. C., Papadakis, S. & Kalogiannakis, M. (2022). Preschool teachers’ STEM pedagogical content knowledge: A comparative study of teachers in Greece and Turkey. Frontiers in psychology, 13, 996338. DOI: 10.3389/fpsyg.2022.996338

Iswadi Syukri, M., Soewarno, Yulisman, H. & Nurina, C. (2020). A systematic literature review of science teachers’ TPACK related to STEM in developing a TPACK-STEM scale. Journal of physics: conference series, 1460(1), 012105. DOI: 10.1088/1742-6596/1460/1/012105

Hasanah, S., Kaniawati, I. & Permanasari, A. (2022). Bibliometric analysis of the Literature on Science, Technology, Engineering, and Mathematic-Pedagogical Content Knowledge (STEM-PCK) for The Years 2011-202. Jurnal inspirasi pendidikan, 12(1), 31-39. DOI: 10.21067/jip.v12i1.6604

Huang, B., Jong, M. S. Y., Tu, Y. F., Han, G. J., Chai, C. S. & Jiang, M. Y. C. (2022). Trends and exemplary practices of STEM teacher professional development programs in K-12 contexts: A systematic review of empirical studies. Computers & education, 189, 1-24. DOI: 10.1016/j.compedu.2022.104577

Hunter, J. (2017). High Possibility Classrooms as a pedagogical framework for technology integration in classrooms: an inquiry in two Australian secondary schools. Technology, pedagogy and education, 26(5), 559-571. DOI: 10.1080/1475939X.2017.1359663

Hsu, C. Y., Liang, J. C., Chai, C. S. & Tsai, C. C. (2013). Exploring preschool teachers' technological pedagogical content knowledge of educational games. Journal of educational computing research, 49(4), 461-479. DOI: 10.2190/EC.49.4.c

Jocius, R., O’Byrne, W. I., Albert, J., Joshi, D., Robinson, R. & Andrews, A. (2021). Infusing computational thinking into STEM teaching. Educational technology & society, 24(4), 166-179. https://acortar.link/GEhfhc

Kajonmanee, T., Chaipidech, P., Srisawasdi, N. & Chaipah, K. (2020). A personalised mobile learning system for promoting STEM discipline teachers' TPACK development. International journal of mobile learning and organisation, 14(2), 215-235. DOI: 10.1504/IJMLO.2020.106186

Kang, H. J., Farber, M. & Mahovsky, K. A. (2021). Teachers’ self-reported pedagogical changes: Are we preparing teachers for online STEM education?. Journal of Higher Education Theory and Practice, 21(10), 264-277. DOI: https://doi.org/10.33423/jhetp.v21i10.4640

Karampelas, K. (2023). Examining the relationship between TPACK and STEAM through a bibliometric study. European journal of science and mathematics education, 11(3), 488-498. https://doi.org/10.30935/scimath/12981

Kelley, T. & Knowles, J. (2016). A conceptual framework for integrated STEM education. International journal of STEM education, 3, 1-11. DOI: 10.1186/s40594-016-0046-z

Khushk, A., Zhiying, L., Yi, X. & Zengtian, Z. (2023). Technology Innovation in STEM Education: A Review and Analysis. IJERI: International journal of educational research and innovation, (19), 29–51. DOI: 10.46661/ijeri.7883

Kim, K. & Kwon, K. (2023). Exploring the AI competencies of elementary school teachers in South Korea. Computers and education: Artificial intelligence, 4, 100137. DOI: 10.1016/j.caeai.2023.100137

Kitchenham, B. (2004). Procedures for Performing Systematic Reviews [Joint technical report]. Keele University, Reino Unido. https://rb.gy/vgsvi

Ko, D. G. & Hong, S. H. (2020). Development and Application Effect of STEAM Program Using Technology Based on TPACK-Focused on the Circulatory System. Journal of Korean elementary science education, 39(1), 84-99. DOI: 10.15267/keses.2020.39.1.84

Koehler, M., Mishra, P., Kereluik, K., Shin, T. y Graham, C. (2014). The technological pedagogical content knowledge framework. En J. Spector, M. Merrill, J. Elen y M. Bishop (eds.), Handbook of research on educational communications and technology, (5th ed.), 101-111. Springer. DOI: 10.1007/978-1-4614-3185-5_9

Kong, S. C. (2023). Pedagogical design of STEM activities for developing problem-solving skills and digital creativity of primary students in the internet of things era: Six-step STEM pedagogy. In W. M. So & Z. H. Wan, & T. Luo (Eds.), Cross-disciplinary STEM learning for Asian primary students: Design, practices and outcomes (pp. 147–163). New York, USA: Routledge.

Krasovskiy, D. (2020). The challenges and benefits of adopting AI in STEM education. https://acortar.link/t9dIdO

Land, M. H. (2013). Full STEAM ahead: The benefits of integrating the arts into STEM. Procedia computer science, 20, 547-552. DOI: 10.1016/j.procs.2013.09.317

Lee H.-Y., Chung, C.-Y. & Wei, G. (2022). Research on technological pedagogical and content knowledge: A bibliometric analysis from 2011 to 2020. Frontier in education, 7. DOI: https://doi.org/10.3389/feduc.2022.765233

Li, L., Li, L., Zhong, B. & Yang, Y. (2024). A scientometric analysis of technostressin education from 1991 to 2022. Education and information technologies, 29(17), 23155-23183. DOI: 10.1007/s10639-024-12781-1

Luengo, M. A. (2021). La construcción de una ciudad con material reutilizado como escenario de stop motion. Una propuesta STEAM para educación primaria. Didacticae: Revista de investigación en didácticas específicas, 10, 55-70. DOI: 10.1344/did.2021.10.55-70

Maboe, E., Smith, C., Banoobhai, M. & Makgatho, M. (2018). Implementing Tablets to Teach Reading in Grade 5. Reading & Writing, 9(1), 1-10. DOI: 10.4102/rw.v9i1.197

Mahtari, S., Suyidno, S., Siswanto, J. & Prahani, B. K. (2024). A bibliometric analysis of STEM education in higher education. In AIP Conference Proceedings 3116(1), 080007. DOI: 10.1063/5.0210204

Martins, I. & Baptista, M. (2024). Teacher Professional Development in Integrated STEAM Education: A Study on Its Contribution to the Development of the PCK of Physics Teachers. Education sciences, 14(2), 1-32. DOI: 10.3390/educsci14020164

Mishra, P. y Koehler, M. (2006). Technological pedagogical content knowledge: A framework for teacher knowledge. Teachers’ college record: The voice of scholarship in education,108(6), 1017-1054. https://rb.gy/jjb0u

Muhazir, A. & Retnawati, H. (2020). The teachers’ obstacles in implementing technology in mathematics learning classes in the digital era. Journal of physics: conference series, 1511(1), 012022. DOI: 10.1088/1742-6596/1511/1/012022

Munyengabe, S., Yiyi, Z., Haiyan, H. y Hitimana, S. (2017). Primary teachers’ perceptions on ICT integration for enhancing teaching and learning through the implementation of one laptop per child program in primary schools of Rwanda. Eurasia journal of mathematics, science, and technology education, 13(11), 7193-7204. DOI: 10.12973/ejmste/79044

Muro, V., Sedlacek, Q. & Pope, Y. (2023). I DiG STEM: A Teacher Professional Development on Equitable Digital Game-Based Learning. Education Sciences, 13(9), 964. DOI: 10.3390/educsci13090964

Nadelson, L. S. & Seifert, A. L. (2017). Integrated STEM defined: Contexts, challenges, and the future. London, England: Taylor & Francis.

Nistor, A., Gras-Velazquez, A., Billon, N. & Mihai, G. (2018). Science, technology, engineering and mathematics education practices in Europe. Scientix observatory report. European Schoolnet, Brussels, Belgium. https://acortar.link/Lduvht

Olabe, J. C., Basogain, X. & Olabe, M. A. (2021). Educational Makerspaces and Conceptual Art Projects Supporting STEAM Education. Proceedings of the 2020 4th International Conference on Education and E-Learning (142-149). DOI: 10.1145/3439147.3439171

Ortiz, C. M., Izquierdo, R. T., Rodríguez, M. J. & Agreda, M. M. (2023). TPACK model as a framework for in-service teacher training. Contemporary educational technology, 15(3), ep439. DOI: 10.30935/cedtech/13279

Paidicán, M. A. (2018). El uso de las TIC para enriquecer los aprendizajes a través de la gestión del currículum. Didáctica, innovación y multimedia, 36. https://rb.gy/sn3ie

Paidicán, M. A. y Arredondo, P. A. (2022). The technological-pedagogical knowledge for in-service teachers in primary education: A systematic literature review. Contemporary educational technology, 14(3), ep370. DOI: 10.30935/cedtech/11813

Paidicán, M. A. y Arredondo, P. A. (2023a). The Technological Pedagogical Content Knowledge (TPACK) model in primary education: A literature review. Italian journal of educational technology, 31(1), 57-76. DOI: 10.17471/2499-4324/1285

Paidicán, M. A. y Arredondo, P. A. (2023b). Conocimiento técnico pedagógico del contenido (TPACK) en Iberoamérica: Una revisión bibliográfica. Revista andina de educación, 6(2), 000629. DOI: 10.32719/26312816.2022.6.2.9

Paidicán, M. A., Gros, B. S. y Arredondo, P. A. (2024). Technopedagogical and disciplinary knowledge of primary school teachers in different socio-demographic contexts. Campus virtuales, 13(1), 69-82. DOI: 10.54988/cv.2024.1.1296

Paidicán, M. A. & Arredondo, P. A. (2024). Conocimiento técnico pedagógico del contenido (TPACK) en contextos rurales: Una revisión bibliográfica. REXE- Revista de estudios y experiencias en educación, 23(51), 128–152. DOI: 10.21703/rexe.v23i51.2183

Queiruga-Dios, M. Á., López-Iñesta, E., Diez-Ojeda, M., Sáiz-Manzanares, M. C. y Vázquez-Dorrío, J. B. (2021). Implementation of a STEAM project in compulsory secondary education that creates connections with the environment. Journal for the study of education and development, 44(4), 871-908. DOI: 10.1080/02103702.2021.1925475

Redmond, P. y Peled, Y. (2019). Exploring TPACK among pre-service teachers in Australia and Israel. British journal of educational technology, 50(4), 2040–2054. DOI: 10.1111/bjet.12707

Robinson, K. A., Whitlock, E. P., Oneil, M. E., Anderson, J. K., Hartling, L., Dryden, D. M., Butler, M., Newberry, S. J., McPheeters, M., Berkman, N. D., Lin, J. S. y Chang, S. (2014). Integration of existing systematic reviews into new reviews: Identification of guidance needs. Systematic reviews, 3(1), 1-17. DOI: 10.1186/2046-4053-3-60

Sakaria, D., Maat, M. y Matore, M. (2023). Factors influencing mathematics teachers’ pedagogical content knowledge: A systematic review. Pegem journal of education and instruction, 13(2), 1-14. DOI: 10.47750/pegegog.13.02.01

Sampaio, P. (2016). Desenvolvimento profissional dos professores de Matemática: Uma experiência de formação em TIC. Revista portuguesa de educação, 29(2), 209-232. DOI: 10.21814/rpe.2987

Saz-Pérez, F., Pizá-Mir, B. & Lizana Carrió, A. (2024). Validación y estructura factorial de un cuestionario TPACK en el contexto de Inteligencia Artificial Generativa (IAG). Hachetetepé. Revista científica de educación y comunicación, (28), 1101. DOI: 10.25267/Hachetetepe.2024.i28.1101

Schmidt, D., Baran, E., Thompson A., Mishra, P., Koehler, M. y Shin, T. (2009). Technological pedagogical content knowledge (TPACK): The development and validation of an assessment instrument for preservice teachers. Journal of research on technology in education, 42, 123-150. DOI: 10.1080/15391523.2009.10782544

Schmid, M., Brianza, E. & Petko, D. (2021). Self-reported technological pedagogical content knowledge (TPACK) of pre-service teachers in relation to digital technology use in lesson plans. Computers in human behavior, 115, 106586. DOI: 10.1016/j.chb.2020.106586

Schmid, M., Brianza, E., Mok, S. Y. & Petko, D. (2024). Running in circles: A systematic review of reviews on technological pedagogical content knowledge (TPACK). Computers & education, 214, 105024. DOI: 10.1016/j.compedu.2024.105024

Setiawan, H., Phillipson, S. & Isnaeni, W. (2019). Current trends in TPACK research in science education: a systematic review of literature from 2011 to 2017. In Journal of physics: conference series 1317(1), 012213. DOI: 10.1088/1742-6596/1317/1/012213

Shulman, L. (1986). Those who understand: knowledge growth in teaching. Educational researcher, 15(2), 4-14. DOI: 10.3102/0013189X015002004

Silva, J. B., Silva, I. N. & Bilessimo, S. M. S. (2020). Technological structure for technology integration in the classroom, inspired by the maker culture. Journal of information technology education: research, 19, 167-204. DOI: 10.28945/4532

Sullivan, F. R. & Heffernan, J. (2016). Robotic construction kits as computational manipulatives for learning in the STEM disciplines. Journal of research on technology in education, 48(2), 1–24. DOI: 10.1080/15391523.2016.1146563

Sun, J., Ma, H., Zeng, Y., Han, D. & Jin, Y. (2023). Promoting the AI teaching competency of K-12 computer science teachers: A TPACK-based professional development approach. Education and information technologies, 28(2), 1509-1533. DOI: 10.1007/s10639-022-11256-5

Terpstra, M. (2015). TPACKtivity: An Activity-Theory Lens for Examining TPACK Development. In: Angeli, C., Valanides, N. (eds) Technological Pedagogical Content Knowledge. Boston, USA: Springer. DOI: 10.1007/978-1-4899-8080-9_4

Van Leendert, A., Doorman, M., Drijvers, P., Pel, J. y Van der Steen, J. (2021). Teachers’ skills and knowledge in mathematics education for braille readers. Technology, knowledge and learning, 27(4), 1171-1192. DOI: 10.1007/s10758-021-09525-2

Van Vo, D. & Csapó, B. (2023). Exploring inductive reasoning, scientific reasoning and science motivation, and their role in predicting STEM achievement across grade levels. International Journal of science and mathematics education, 21, 2375–2398. DOI: 10.1007/s10763-022-10349-4

Vásquez, J. A. (2015). STEM–Beyond the acronym. Educational Leadership, 72(4), 10–15. https://acortar.link/rWVY4L

Venkatesh, V. & Bala, H. (2008). Technology acceptance model 3 and a research agenda on interventions. Decision sciences, 39(2), 273-315. DOI: 10.1111/j.1540-5915.2008.00192.x

Voogt, J., Fisser, P., Pareja Roblin, N., Tondeur, J. & van Braak, J. (2013). Technological pedagogical content knowledge–a review of the literature. Journal of computer assisted learning, 29(2), 109-121. DOI: 10.1111/j.1365-2729.2012.00487.x

Wan, N. & Fergusson, J. (2017). Technology-enhanced science partnership initiative: Impact on secondary science teachers. Research in science education, 49(1), 219-242. DOI: 10.1007/s11165-017-9619-1

Ware, J. & Stein, S. (2014). Teachers’ critical evaluations of dynamic geometry software implementation in 1: 1 classroom. Computers in the schools, 31(3), 134-153. DOI: 10.1080/07380569.2014.931779

Xu, W. & Ouyang, F. (2022). A systematic review of AI role in the educational system based on a proposed conceptual framework. Education and information technologies, 27, 4195–4223. DOI: 10.1007/s10639-021-10774-y

Yıldırım, B. & Türk, C. (2018). Pre-service primary school teachers’ views about STEM education: An applied study. Trakya journal of education, 8(2), 195-213. DOI: 10.24315/trkefd.310112

Yue, M., Jong, M. S. Y. & Ng, D. T. K. (2024). Understanding K–12 teachers’ technological pedagogical content knowledge readiness and attitudes toward artificial intelligence education. Education and information technologies, 29, 19505-19536. DOI: 10.1007/s10639-024-12621-2

Zulkifli, Z., Satria, E., Supriyadi, A. & Santosa, T. A. (2022). Meta-analysis: The effectiveness of the integrated STEM technology pedagogical content knowledge learning model on the 21st century skills of high school students in the science department. Psychology, evaluation, and technology in educational research, 5(1), 32-42. DOI: 10.33292/petier.v5i1.144

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