Introducción

En los últimos años, el enfoque STEM (acrónimo de Science, Technology, Engineering, Mathematics) ha cobrado una notable relevancia en el ámbito educativo, apareciendo con­tinuamente en las programaciones didácticas, pero también en revistas, libros, materiales auxiliares, etc. El término STEM nació en EEUU a principios de la década del 2000 ganan­do presencia mediante: 1) la administración educativa, a través de su incorporación al cu­rrículo, con la creación de estándares basados en STEM (NGSS Lead States, 2013) o con competencias clave basadas en STEM, como se ha hecho en España (Real Decreto 217/2022); 2) la creación de revistas especializadas, como International Journal of STEM Education o European Journal of STEM Education; 3) decenas de artículos publicados con este acrónimo en el título, y 4) el desarrollo de contenidos pedagógicos auxiliares, cursos de formación y perfeccionamiento de profesores, etc.

A pesar de ello, todavía no se ha conseguido una definición consensuada de qué es STEM (Akerson et al., 2018; Bybee, 2013; Martín-Páez et al., 2019; Thibaut et al., 2018; Toma y García-Carmona, 2021). Tampoco existe una aproximación clara sobre cómo deberían plantearse las intervenciones educativas, ni qué asignaturas o materias deberían integrarse (Martín-Páez et al., 2019; Thibaut et al., 2018). Para ello, comenzaremos con una breve re­visión de su historia, como punto de partida para aproximarnos al término STEM.

El origen del enfoque STEM puede situarse en los inicios de los años 80 en EEUU, cuando aparecen los primeros informes que abogaban por fortalecer la educación en Ciencias (Na­tional Science Foundation -NSF- Department of Education, 1980), ampliándose a la Inge­niería, Tecnología y Matemáticas en los 90 (Toma y García-Carmona, 2021). De ello, sur­ge una corriente que en un primer momento se denomina como SMET (Breiner et al., 2012) aunque, posteriormente, en 2001, y parece que debido a razones meramente estéticas (Sanders, 2009), la NSF lo consolidó como STEM para hablar del currículo de las asigna­turas de ciencias, tecnología, ingeniería y matemáticas (Breiner et al., 2012). No obstante, fue durante la administración Obama (2009-2017) cuando se le dio un notable impulso, de­dicando una parte importante de sus fondos a la mejora de proyectos educativos STEM, en su plan «Educar para innovar» (Oficina de Prensa de la Casa Blanca, 2015). En esta época, la NSF se fijó como objetivo estratégico aumentar los titulados en carreras STEM (Li, 2020).

Desde el 2001, el uso del acrónimo STEM ha crecido de una manera considerable (Breiner et al., 2012; Li et al., 2019), no solo en EEUU, sino también en el resto del mundo (Li et al., 2020; Toma y García-Carmona, 2021). Una prueba de ello es el notable incremento ex­perimentado en el número de publicaciones en la revista International Journal of STEM Education: 13 artículos en 2014, 56 en 2018, 73 en 2022 y 69 en 2023, reflejando el au­mento de interés que hay en STEM en el mundo educativo (Li et al., 2019).

A pesar de este interés y de sus más de veinte años de trayectoria, todavía persiste un im­portante debate acerca de la naturaleza y pertinencia de la educación STEM. Por ello, una nueva reflexión crítica puede enriquecer el análisis en torno a su solidez y a los desafíos que enfrenta. En este contexto, la presente revisión narrativa busca complementar dicho debate mediante una aportación reflexiva sobre qué es la educación STEM, sus diferentes variantes, los objetivos que impulsaron este enfoque, así como sus principales aportaciones y desafíos. Estos aspectos, según Toma y García-Carmona (2021), ocupan un lugar central en el debate actual sobre este enfoque educativo.

Para ello, se ha llevado a cabo un análisis en profundidad de los datos presentados en cua­tro de las revisiones sistemáticas más citadas en los últimos años (Chu et al., 2022; Marín-Marín et al., 2021; Martín-Páez et al., 2019; Thibaut et al., 2018) - Anexo I), así como en otras investigaciones altamente citadas y en artículos de reflexión o de análisis crítico so­bre la educación STEM.

Introducción a la educación STEM

No existe una definición única y consensuada de STEM, apareciendo diferentes propuestas en la literatura educativa. Bybee (2013) ya advirtió sobre este problema, señalando que la falta de claridad conceptual era evidente y que muchos autores reclamaban una mayor pre­cisión. Más de diez años después, el desafío persiste. A continuación, se presentan algunas de las definiciones más destacadas.

La Asociación de Profesores de EEUU (NSTA, 2024), en su web, indica que STEM es: «An interdisciplinary approach to teaching science, technology, engineering, and math, STEM instruction integrates key concepts between two or more STEM disciplines as stu­dents apply the practices of science and engineering to real-world problems» [Un enfoque interdisciplinario para la enseñanza de ciencia, tecnología, ingeniería y matemáticas. La instrucción STEM integra conceptos clave entre dos o más disciplinas STEM de forma que los estudiantes aplican las prácticas de la ciencia y la ingeniería a problemas del mundo real (traducción propia)].

Para Martín-Páez et al. (2019) es: «The integration of a number of conceptual, procedural, and attitudinal contents via a group of STEM skills for the application of ideas or the solving of interdisciplinary problems in real contexts. To achieve this learning, “STEM teaching” must be based on the standards of STEM curricula, creating experiences for students that allow them to develop STEM proficiency. These experiences should include participation in research, logical reasoning, and problem solving» [La integración de una serie de contenidos conceptuales, procedimentales y actitudinales a través de un conjunto de habilidades STEM para la aplicación de ideas o la resolución de problemas interdiscipli­narios en contextos reales. Para lograr este aprendizaje, la «enseñanza STEM» debe basar­se en los estándares de los planes de estudio STEM, creando experiencias para los estu­diantes que les permitan desarrollar competencias STEM. Estas experiencias deben incluir la participación en investigaciones, el razonamiento lógico y la resolución de problemas. (traducción propia)] (p. 5).

Por su parte, Aguilera et al. (2021), tras realizar una revisión de otras definiciones en cinco artículos, identifican cuatro palabras clave que siempre se repiten: integrar, enfoque, con­textualizado y problema. Con ello proponen que la educación STEM es: «Un enfoque edu­cativo que integra conocimientos y/o habilidades de varias disciplinas implicadas en el acrónimo, orientado a la resolución de problemas y contextualizado en situaciones con di­ferentes niveles de realidad y autenticidad» (p. 29). Aun así, reconocen que todavía sigue existiendo debate en torno a la cantidad de disciplinas que se deben integrar.

Aunque son pocos los autores que proponen una definición precisa del concepto de educa­ción STEM, muchos coinciden en exponer los objetivos que este enfoque persigue, lo cual resulta esencial para elaborar una caracterización adecuada. Analizando la literatura, se puede identificar que STEM es un movimiento cuya finalidad es: 1) aumentar el número de estudiantes que cursan carreras científicas y tecnológicas (Johnson, 2013; Marín-Marín et al., 2021; Sjoquist y Winters, 2015; Zollman, 2012), justificándose en el hecho de que EEUU perdía fuerza de innovación frente a otros países como China o India, y también para llevar a cabo la transformación digital (Breiner et al., 2012; Johnson, 2013; Li, 2020; Marín-Marín et al., 2021; Sanders, 2009; Zollman, 2012); 2) hacer realidad la alfabetización STEM para todos los estudiantes (Bybee, 2013; Domènech-Casal, 2018; Johnson, 2013; Zollman, 2012) y trabajar las competencias blandas o «soft skills» (Bybee, 2013; Chu et al., 2022; Marín-Marín et al., 2021; Martín-Páez et al., 2019), preparándolos para un mundo tecnológico y en continuo cambio y 3) acercar las cuatro disciplinas a problemas del mundo real (Breiner et al., 2012; Chu et al., 2022; Sanders, 2009) mediante intervenciones educativas integradas (Aguilera et al., 2021; Akerson et al., 2018; Thibaut et al., 2018) y contextualizadas que ayuden a los alumnos a mejorar su capacidad de resolución de problemas y a conectar así los aprendizajes con lo que ya conocen del mundo que les rodea, fomentando un aprendizaje significativo (Martín-Páez et al., 2019; Thibaut et al., 2018).

Diversidad del movimiento STEM

El movimiento STEM se caracteriza por una notable heterogeneidad, reflejada en la falta de consenso sobre los elementos y la forma de integración que lo definen. En particular, se debate sobre cuántas de las disciplinas que conforman su acrónimo deben involucrarse, como mínimo, para considerarlo auténtico STEM, así como la naturaleza y el grado de di­cha integración. En cuanto al número, Sanders (2009) sostiene que las actividades STEM han de implicar a las cuatro disciplinas que componen su acrónimo, mientras, para la NSTA (2024) y Chu et al. (2022) es suficiente con dos (lo llaman STEM tradicional). Por su parte, Johnson (2013) y Thibaut et al. (2018), consideran que deben ser tres o cuatro (denominándolo STEM integrado).

Con relación a la naturaleza de su integración, tampoco hay consenso: Sanders (2012) de­fiende un STEM integrador, dinámico y centrado en los estudiantes. Wells (2013) propone un proceso más controlado por el docente: más estático y supervisado. Breiner et al. (2012) y Johnson (2013) van más allá y consideran a STEM integrado como el enfoque que me­diante la combinación de prácticas científicas, diseño de tecnología e ingeniería, análisis matemático y temas y habilidades del siglo XXI consigue conectar a los alumnos con el mundo real. Akerson et al. (2018) opinan que este último, el STEM integrado, es el único movimiento que aporta algo nuevo al panorama educativo.

Paralelamente, la literatura hace referencia al término alfabetizaciónSTEM. De este con­cepto también surgen diferentes versiones sobre lo que persigue: la sinergia entre las mate­rias implicadas (Zollman, 2012), la capacidad para enfrentarse a los desafíos de la sociedad TIC (Thibaut et al., 2018) y un enfoque holístico que permita resolver problemas (Martín-Páez et al., 2019).

Ante tanta diversidad, es comprensible que aparezcan voces críticas que duden de si se pueden llamar STEM a ciertas intervenciones que integran solo una, dos o tres disciplinas, que no siguen un método de enseñanza concreta y que tampoco se ajustan a un determina­do marco teórico (Akerson et al., 2018; Toma y García-Carmona, 2021). Todo ello, ade­más, dificulta la comparación de resultados y la extracción de patrones y tendencias, pues­to que, en algunos casos, las intervenciones únicamente comparten el término STEM en la denominación de su propuesta. Adicionalmente, con relación a la alfabetización STEM, añadimos que es necesario que se especifique qué estrategia se sigue para adquirirla, pues­to que, por el mero hecho de trabajar contenidos STEM, no tiene por qué conseguirse un adecuado nivel de alfabetización científico-tecnológica.

Así pues, STEM parece haber surgido como una corriente poco normativizada, lo que re­sulta extraño considerando las disciplinas que lo conforman, tradicionalmente dirigidas por protocolos estandarizados para garantizar la comparabilidad de los resultados y obtener conclusiones consistentes. Consideramos, por tanto, que la investigación STEM debe ele­gir entre: a) centrarse en su interés como enfoque pedagógico, independientemente del nú­mero de disciplinas integradas; b) ser un movimiento que promueva la integración de las cuatro disciplinas en intervenciones educativas flexibles o c) fijar un número de disciplinas mínimo a integrar y normativizar la forma en que deben implementarse. En cualquier caso, se hace imprescindible un mínimo de homogeneización para extraer datos rigurosos y contrastables. Un buen punto de partida es analizar las diferentes formas en las que se pre­senta este movimiento educativo.

Si bien es cierto que hay algunos autores que han explorado movimientos como STREAM (STEM + Robótica o Religión) (Chu et al., 2022; Toma y García-Carmona, 2021) o STEM más ciencias sociales o humanidades (Li et al., 2020; Martín-Páez et al., 2019), en la litera­tura se pueden encontrar dos corrientes principales: STEM y STEAM. STEAM supone la integración del Arte, aunque, siguiendo la idea anterior, otros la amplían a las humanidades y a las ciencias sociales (Domènech-Casal, 2018; Li et al., 2020). El arte se incluye con la intención de aumentar o mejorar la creatividad, lo que ha generado cierta controversia puesto que podría presuponer falta de creatividad en el resto de las áreas STEM (Domène­ch-Casal, 2018).

Otra crítica que se puede encontrar es la cantidad de veces que STEM va junto con la ad­quisición de las ya comentadas «soft skills» que, en ocasiones, parecen convertirse en el objetivo principal de sus intervenciones y son las únicas en obtener ciertas mejorías (Chu et al., 2022; Marín-Marín et al., 2021; Martín-Páez et al., 2019). Con ello, pueden perderse los objetivos fundamentales de STEM, en favor de estas competencias (Domènech-Casal, 2018).

Martín-Páez et al. (2019) señalan otra limitación: la mayoría de los estudios no explicitan su conceptualización (un 55% de los estudios que analizaron), por lo que no se puede saber con qué criterio están empleando los términos relativos a STEM. Esto es un problema, por­que dificulta la comparabilidad de sus resultados. Además, esta revisión encuentra muchas intervenciones que se hacen llamar STEM, pero que no cumplen con los requisitos míni­mos necesarios para ser así consideradas, como la falta de integración de disciplinas, algo ya detectado por Toma y García-Carmona (2021). En esta línea, Li et al. (2020) afirman que la indefinición de STEM hace que muchas de las intervenciones estén mal diseñadas y, por lo tanto, no deberían considerarse parte de este enfoque.

A pesar de que muchos autores ven como imprescindible que STEM sea un enfoque inte­grado (Akerson et al., 2018; Breiner et al., 2012; Johnson, 2013; Martín-Páez et al., 2019; Thibaut et al., 2018), todavía no existe un consenso sobre cómo llevarlo a cabo, dada la di­versidad de modelos existentes (Johnson, 2013; Li et al., 2020). En este sentido, incluso agencias como la NRC -National Research Council- (Consejo Nacional de Investigación de EEUU), no logran ponerse de acuerdo sobre si deberían incluir también las ciencias so­ciales en STEM (Li et al., 2020).

Además, no todas las intervenciones STEM presentan una integración completa, lo que ge­nera dudas sobre si realmente pueden considerarse como tales o si, en realidad, se trata de proyectos interdisciplinares entre, por ejemplo, dos asignaturas. Incluso, entre las interven­ciones que intentan esa integración, no existe un consenso claro sobre cómo fusionar ade­cuadamente las distintas disciplinas, siendo escasas las que lo hacen a través de los conte­nidos. Por ejemplo, Martín-Páez et al. (2019) encuentran que solo dos de las 27 interven­ciones revisadas integran el contenido, mientras que el resto lo hace a través de contenido auxiliar o por contexto.

Fundamentos de la educación STEM

En principio, las organizaciones norteamericanas que pusieron en marcha el movimiento STEM no lo asociaron a ninguna corriente educacional. De hecho, buena parte de las inter­venciones que encontramos en la literatura carecen de fundamentación teórica (Thibaut et al., 2018). No obstante, en general las propuestas tienen un marcado carácter constructivis­ta, concretamente basado en el constructivismo social (Marín-Marín et al., 2021; Thibaut et al., 2018). Este considera que el contexto cultural y social es un factor crítico en el aprendi­zaje, puesto que el conocimiento no se transmite, se construye en función de los conoci­mientos previos, experiencias y contextos del aprendiz. El constructivismo social se basa, entre otros, en los trabajos de Piaget, Bruner, Goodman (Ertmer y Newby, 2013) y Vygo­tsky (Guerra García, 2020).

Así, las intervenciones STEM emplean habitualmente metodologías como el Aprendizaje Basado en Proyectos (ABPj), Aprendizaje Basado en Problemas (ABP) o Aprendizaje por Indagación (API) (Chu et al., 2022; Domènech-Casal, 2018; Marín-Marín et al., 2021; Martín-Páez et al., 2019; Milner-Bolotin, 2018; Thibaut et al., 2018; Toma y García-Car­mona, 2021; Zollman, 2012), bajo los principios del aprendizaje centrado en el alumno y basados en el constructivismo, con mínima guía durante el proceso (Kirschner et al., 2006). Por lo tanto, se asume que: a) los estudiantes lograrán un aprendizaje más eficaz cuando participen activamente en la construcción de sus propias soluciones a problemas y b) el aprendizaje será más significativo cuando se adquiera a través de la experiencia, utilizando los procedimientos propios de la disciplina, tal como lo hacen los expertos en cada materia (Kirschner y Hendrick, 2020). De hecho, varios autores vinculan la didáctica de STEM con un enfoque más cercano a la epistemología de las ciencias que se estudian (Breiner et al., 2012; Marín-Marín et al., 2021; Toma y García-Carmona, 2021).

En este sentido, dado que STEM suele implementarse bajo el marco de estas metodologías, puede resultar difícil aislar las variables de estudio y determinar si los beneficios observa­dos en las intervenciones se deben a la propuesta integradora o, más bien, a dichas metodo­logías, cuya eficacia ya ha sido respaldada en otros contextos, como el aprendizaje por in­dagación (de Jong et al., 2023; Romero-Ariza, 2017).

Por otra parte, aunque la importancia de contextualizar la enseñanza y considerar la expe­riencia individual de cada estudiante en su proceso de aprendizaje resulta indiscutible, es fundamental ser cauteloso con algunas de las asunciones previas. En primer lugar, estas metodologías centradas en el estudiante parecen funcionar cuando están guiadas por el do­cente o cuando hay una instrucción previa de los estudiantes (Andersen y Andersen, 2017; de Jong et al., 2023; Furtak et al., 2012; Lazonder y Harmsen, 2016; Stockard et al., 2018; Zhang et al., 2022).

Además, Andersen y Andersen (2017) encuentran que los enfoques centrados en el apren­dizaje generan desigualdades en la educación, registrando los peores resultados en su extenso estudio entre los estudiantes procedentes de niveles socioeconómicos desfavoreci­dos. En el caso específico de STEM, Barak y Assal (2018) observan en su intervención que la metodología ABP en STEM solo funciona cuando hay una buena instrucción directa. De hecho, Rosenshine (2012), en sus principios de instrucción, determina que los profesores más exitosos son aquellos que dedican más tiempo a guiar a sus estudiantes. Ante estas dis­crepancias, sería conveniente llevar a cabo estudios que comparen intervenciones STEM con distintos niveles de guía, con el objetivo de esclarecer cuáles son los formatos más adecuados y bajo qué circunstancias resultan más efectivos, si mediante un aprendizaje guiado o mediante un aprendizaje autónomo o por descubrimiento.

Con respecto a la segunda suposición, que plantea que se consigue un mejor aprendizaje si­guiendo los procedimientos típicos de cada disciplina, Abell (2007) sostiene que los cientí­ficos expertos se distinguen de los docentes en que estos últimos tienen un conocimiento especializado sobre cómo enseñar. Shulman (1986) ya destacaba la importancia de la inte­gración del Conocimiento de la materia (SMK, de sus siglas en inglés) y del Conocimiento Didáctico del Contenido (PCK). Van Driel et al. (2014) afirman que los docentes enseña­rán un tema de manera más efectiva si conocen las dificultades de los estudiantes y cuentan con un amplio repertorio de estrategias de enseñanza. En consecuencia, al desarrollar acti­vidades STEM, es necesario que los docentes sean especialistas en SMK y PCK de cada una de las disciplinas integradas y, además, que estén capacitados para desarrollar progra­maciones con enfoques de enseñanza integrada.

Esta exigencia plantea varios desafíos, pero quizá el más significativo es la inclusión de la ingeniería. Como señala García-Carmona (2023), esta disciplina no forma parte del currí­culo de educación primaria ni secundaria. Por tanto, al no existir asignaturas específicas, los centros educativos cuentan con muy pocos docentes especializados en ingeniería. Una integración genuina requeriría que los profesores de otras especialidades asumieran la res­ponsabilidad de adquirir y enseñar los conceptos específicos de ingeniería.

Sin embargo, esta opción también plantea dificultades añadidas. Según García-Carmona y Toma (2024), los docentes de ciencias de secundaria presentan bajos niveles de prepara­ción pedagógica para integrar prácticas de ingeniería en sus clases, además de inseguridad y limitada autoeficacia. Esto subraya la necesidad de una formación específica SMK y PCK en ingeniería, como paso previo a su implementación en el aula.

Objetivos STEM

La educación STEM no solo se ideó para generar una serie de beneficios educativos, sino también con el propósito de abordar el bajo número de titulados en carreras científico-tec­nológicas. Además, buscaba alfabetizar a todos los estudiantes en estas materias, acercando sus cuatro disciplinas al mundo real. En este apartado, se llevará a cabo un análisis del es­tado de la cuestión relacionado con cada uno de los objetivos propuestos.

Aumentar el número de titulados en ciencias y tecnología

En primer lugar, este objetivo despierta cierta controversia. Algunos autores justifican sus estudios STEM en la escasez de titulados universitarios en estas disciplinas, especialmente en EEUU, en comparación con países como China (Li, 2020). Otros cuestionan esta nece­sidad o la consideran exagerada (Breiner et al., 2012). Por ejemplo, Smith (2010) afirma que se ha vivido una «época de oro» en el crecimiento del interés, con un 40% de alumnos cursando titulaciones STEM en Reino Unido. Xue y Larson (2015) indican que, aunque existen algunas especialidades concretas, como desarrolladores de software o ingenieros de datos, que enfrentan una escasez de profesionales, en general hay un exceso de graduados en disciplinas STEM, que compiten por unos pocos puestos de trabajo. Li (2020) añade que los trabajos STEM ya se encuentran suficientemente motivados con menores tasas de paro y sueldos con salarios medios más altos.

En síntesis, aunque la percepción de una carencia de graduados en disciplinas STEM ha sido un argumento recurrente para potenciar su educación, los datos muestran un panorama más complejo y dinámico, donde las necesidades varían según el contexto y las especiali­dades. Este escenario demanda un enfoque más estratégico y modulable, que se adapte a las exigencias actuales y futuras del mercado laboral.

Hacer realidad la alfabetización STEM

La literatura educativa ha recogido varias definiciones de la alfabetización STEM. Según Zollman (2012), debe promover un aprendizaje integral que combine habilidades, conoci­mientos y metacognición, para que su impacto vaya más allá de la simple suma de las alfa­betizaciones individuales de cada materia. Para Thibaut et al. (2018), implica una concien­cia de las características fundamentales de las disciplinas STEM, preparando a los indivi­duos para afrontar los retos de una sociedad tecnológica. Martín-Páez et al. (2019) la en­tienden como una capacidad de integrar contenidos y enfoques de cada disciplina, para re­solver problemas complejos que no pueden abordarse desde una perspectiva aislada. Como se aprecia, todos coinciden en que los dominios específicos (cada una de las disciplinas que lo componen) se integran y conectan en un conjunto muy superior, más cercano a la complejidad de los problemas reales. Esto podría capacitar a los alumnos para abordar pro­blemas desde múltiples perspectivas y con herramientas más flexibles y críticas.

Por otra parte, aunque no hemos encontrado una categoría específica para la alfabetización STEM en las revisiones consultadas, la revisión de Chu et al. (2022) incluye algunos artí­culos que encuentran beneficios cognitivos relacionados con la alfabetización científica. De los 38 estudios analizados, solo uno, el de Parno et al. (2020), mide estos beneficios en estudiantes de bachillerato e incluye un grupo de control. Los autores encuentran un im­pacto positivo, con un tamaño de efecto medio tanto en el grupo ABP-STEM como en el grupo ABP (sin STEM), frente al grupo de control. Además, en la revisión de Martín-Páez et al. (2019), solo dos de los 27 trabajos analizados lo mencionan. El primero se realiza con estudiantes de bachillerato en un campamento escolar, sin grupo de control ni pretest. Los alumnos auto informan ganancias en motivación y confianza hacia las ciencias y conoci­mientos científicos (Marle et al., 2014). En el otro estudio, centrado en alumnos de prima­ria, con grupo de control y experimental, se miden conceptos relacionados solo con las Ma­temáticas: rendimiento académico, conocimiento conceptual, conocimiento de estrategias de resolución de problemas y actitudes hacia la resolución de problemas matemáticos en­contrando un impacto positivo en todos ellos (Abdullah et al., 2014).

Aunque la mayoría de los autores coincidan en la necesidad de lograr dicha alfabetización, persiste la necesidad de consensuar qué implica y desarrollar instrumentos que permitan medirla (Breiner et al., 2012; Martín-Páez et al., 2019; Zollman, 2012). A partir de ahí, se­ría necesario profundizar en la investigación sobre su verdadero impacto, ya que, la mera implementación de intervenciones STEM no garantiza lograr su alfabetización.

Resolver problemas del mundo real

La filosofía de la alfabetización STEM se fundamenta en acercar a los alumnos a proble­mas del mundo real, en los que las disciplinas están interconectadas, reflejando que la rea­lidad no está compartimentada. Aunque este enfoque no es exclusivo de los ideólogos de STEM, ya que otras metodologías como el ABPj (Chen, 2019), el ABP o la indagación (Hmelo-Silver et al., 2007) también persiguen este objetivo, STEM destaca por su énfasis en la integración de sus disciplinas. Resolver problemas del mundo real requiere necesariamente un enfoque multidisciplinar y el desarrollo de habilidades transversales (Chu et al., 2022; Gülen, 2018; Sanders, 2009; Thibaut et al., 2018). Breiner et al. (2012) subrayan que la concepción moderna de la educación STEM se centra en esta integración, mostrando cómo su aplicación trasciende el ámbito educativo y se orienta hacia la resolución de problemas auténticos.

Según Martín-Páez et al. (2019), esta vinculación entre la realidad y la multidisciplinarie­dad es lo que motiva la integración curricular. Mientras que los enfoques educativos tradi­cionales presentan los contenidos de manera separada y desconectada, en el enfoque STEM los contenidos de las diferentes disciplinas se combinan, con el objetivo de desarro­llar un pensamiento holístico, aplicable a la realidad. Sin embargo, es difícil encontrar en la literatura investigaciones que lo analicen. Por ejemplo, Gülen (2018) sugirió que la educa­ción STEM podría mejorar la capacidad de los estudiantes para resolver problemas del mundo real. No obstante, su investigación se centró en medir el rendimiento académico, sin encontrar evidencias de estas mejoras.

Por último, aunque la mayoría de los autores coinciden en los objetivos que persigue STEM, la evidencia recogida en la literatura aún no respalda de manera concluyente que estos se alcancen plenamente. Existen, por tanto, numerosas líneas de investigación abier­tas e imprescindibles para garantizar un adecuado desarrollo de STEM, sólido y basado en evidencias empíricas.

En conclusión, es necesario profundizar en cómo el enfoque STEM facilita la resolución de problemas del mundo real, analizando sus fortalezas y limitaciones a partir de evidencias empíricas y no solo percepciones. Además, es importante destacar que el currículo tradi­cional no integrado no impide que, asignaturas de ciencias o tecnología, aborden proble­mas contextualizados o trabajen contenidos relacionados con otras disciplinas. Por ejem­plo, el estudio de los circuitos eléctricos (contenidos de Tecnología) o la aplicación de la trigonometría (Matemáticas) pueden integrarse de forma natural en la asignatura de Física.

¿Qué aporta STEM?

Las revisiones sistemáticas que analizan los resultados de STEM son limitadas (Anexo I - Chu et al., 2022; Martín-Páez et al., 2019; Thibaut et al., 2018) y, aunque existen algunos metaanálisis (Chang et al., 2022), enfrentan diversos problemas: falta de homogeneidad de lo que se compara, muestras reducidas, ausencia de grupos de control, predominio de estudios cualitativos, empleo de análisis estadísticos elementales (Chu et al., 2022; Martín-Páez et al., 2019) o escasez de investigaciones sobre los efectos tanto cognitivos como afectivos en los resultados de aprendizaje (Thibaut et al., 2018).

Esta situación se agrava por la estrecha interconexión entre la educación STEM y metodo­logías como el ABP o la indagación, las cuales han demostrado beneficios similares en otros contextos (de Jong et al., 2023; Hung et al., 2019). Todo ello genera un ruido signifi­cativo que dificulta determinar si las contribuciones observadas son atribuibles a la integra­ción de disciplinas propias de STEM, al impacto de estas metodologías o a la influencia de otras variables. Por ello, es fundamental interpretar las conclusiones con cautela y garanti­zar un control de variables riguroso en los estudios que analicen la efectividad de la educa­ción STEM.

Dicho esto, la literatura suele analizar tres tipos de contribuciones en las intervenciones STEM:

· Cognitivas. Medidas por muy pocos estudios y con hallazgos limitados y poco concluyentes sobre: a) comprensión de los aprendizajes o rendimiento académico (Barak y Assal, 2018; Chu et al., 2022; Gülen, 2018; Martín-Páez et al., 2019) y b) incremento de las conexiones entre los aprendizajes adquiridos en las diferentes disciplinas (Martín-Páez et al., 2019). No obstante, sus resultados presentan una validez metodológica cuestionable: solo uno de 38 estudios analizados por Chu et al. (2022) tiene grupo de control, la mayoría presenta una muestra demasiado pequeña y poco representativa y sus resultados reflejan elevada disparidad (Chu et al., 2022; Martín-Páez et al., 2019).

· Procedimentales. Su evidencia es igualmente escasa. Las revisiones sistemáticas consultadas (Anexo I) identifican mejoras en habilidades como: resolución de problemas, pensamiento reflexivo, creatividad, indagación, competencias tecnológicas y desarrollo de las «soft skills» (Chu et al., 2022; Martín-Páez et al., 2019; Thibaut et al., 2018). Además, estas intervenciones presentan las mismas limitaciones metodológicas: muestras reducidas, ausencia de grupos de control, carencia de pretest y diseños experimentales débiles.

· Actitudinales. Es la categoría más reportada, con resultados que muestran una tendencia positiva, aunque bastante heterogénea. Se analizan aspectos como motivación, actitud y disfrute hacia las disciplinas STEM, hacia la ciencia en cada género, compromiso, interés, predisposición, autoeficacia, potencial para impulsar la obtención de títulos STEM, etc. (Chu et al., 2022; Martín-Páez et al., 2019). Si bien una actitud positiva hacia el aprendizaje científico puede favorecerlo, es necesario comprobar empíricamente esta relación, así como su impacto en la generación de vocaciones científicas.

· Vocaciones científicas. De los estudios revisados, tan solo Smith (2010) lo analiza para el Reino Unido, encontrando un 40% de titulados en estas disciplinas. Con el objetivo de actualizar este impacto potencial, se han analizado los datos de la OCDE sobre matrícula universitaria (Figura 1, Anexo II). Para calcular el número de alumnos, se han incluido los siguientes campos de estudio: 1) Ciencias Naturales, Matemáticas y Estadística; 2) Tecnologías de la Información y Comunicación; 3) Ingeniería, Manufactura y Construcción; 4) Agricultura, Forestales, Pesca y Veterinaria y 5) Ciencias de la Salud. Se ha elegido el año 2000 como primera fecha por su cercanía al nacimiento de STEM (primera década de los años 2000).

Los datos muestran que la proporción de estudiantes, entre los años 2000 y 2020, se ha mantenido relativamente estable y en torno al 40% en Reino Unido (UK) y en España. Aunque no se dispone de los datos del año 2000 de la media de los países OCDE, los datos disponibles entre 2015 y 2020 parecen mostrar la misma tendencia. Sin embargo, en EEUU entre el 2000 y el 2020 ha crecido casi diez puntos, del 28 al 37%. No obstante, este incremento debe contextualizarse ya que partía de unos niveles considerablemente inferio­res a los de UK y España.

Además, en el caso de EEUU, Li (2020) señala que este crecimiento puede atribuirse, no solo a los programas educativos enfocados en STEM, sino también a importantes incenti­vos económicos que las universidades reciben por graduar estudiantes en estas disciplinas. Esta estrategia ha generado un intenso debate, principalmente por el riesgo de desequili­brio, marginando a otras áreas fundamentales como las artes, humanidades y las ciencias sociales. En el caso español, la evaluación de programas STEM resulta prematura, puesto que, en general, su implementación es bastante reciente y no está suficientemente consoli­dada en la práctica docente. Será necesario realizar un seguimiento riguroso, más a largo plazo, para evaluar el impacto real de estas iniciativas educativas.

¿Qué necesita STEM?

La educación STEM es una promesa para abordar los desafíos que presenta la enseñanza de las ciencias. Por otra parte, es necesario construir un corpus de investigaciones rigurosas que aporten evidencias empíricas de los beneficios que se le están presuponiendo. Entre las principales limitaciones halladas, destacan:

· Investigación sobre el verdadero impacto del enfoque STEM en la alfabetización científica. Se requieren más estudios que evalúen el alcance de STEM, no solo en estudiantes, sino también como alfabetización en la ciudadanía, otro de sus objetivos básicos. Para ello, sería conveniente definir cuáles deberían ser los resultados esperados, para armonizar y hacer comparables los hallazgos de las investigaciones. Tras esa definición, habría que realizar más intervenciones (Johnson, 2013; Marín-Marín et al., 2021), pero con un diseño experimental más riguroso (al menos, que incluyan análisis pre-postest y contraste con grupos de control), y que profundicen en los efectos multidimensionales de STEM (Thibaut et al., 2018). Además, resulta esencial desarrollar instrumentos de evaluación más o menos estandarizados, que permitan medir los diferentes tipos de impacto. Actualmente, la investigación empírica es limitada y metodológicamente insuficiente (Yu y Yang, 2022).

· Vocaciones científicas y tecnológicas y equidad de género. Es necesario investigar si la implementación de metodologías STEM ha logrado un incremento real de estas vocaciones. Aunque en países como EEUU el número de matriculados se ha incrementado, se desconoce si es producto directo de su aplicación. Sería necesario realizar trabajos de seguimiento de alumnos, contrastando los que han participado en la metodología STEM frente a los que no, evaluando sus tendencias en la elección y finalización de titulaciones. También habría que revisar si estos programas educativos tienen impacto sobre la representación femenina, sobre todo en campos como las ingenierías, en las cuales históricamente han tenido una subrepresentación. Todo ello puede constituir una futura línea de investigación.

Por tanto, es necesario que los estudios que se publiquen incluyan descripciones más preci­sas y detalladas del proceso de implementación de la experiencia y de la metodología em­pleada. Sin embargo, muchas intervenciones tienen serias carencias de planteamiento (Li, 2020), sosteniéndose en marcos teóricos contradictorios o en modelos y enfoques que no pueden probarse o refutarse (Milner-Bolotin, 2018). La actual y generalizada falta de clari­dad plantea serias dificultades para la replicabilidad de los estudios (Milner-Bolotin, 2018; Martín-Páez et al., 2019).

En cuanto a la organización de la educación STEM en los centros educativos, también se requieren más estudios debido a que han surgido desafíos internos que dificultan su gene­ralización. Entre los puntos débiles más destacados, además de los ya expuestos, encontra­mos: a) formación docente: son pocos los docentes con formación en ingeniería y práctica­mente ninguno en educación primaria (Akerson et al., 2018); b) interdisciplinariedad: la formación interdisciplinar continúa siendo insuficiente, limitando la integración efectiva de las disciplinas STEM (Milner-Bolotin, 2018; Toma y García-Carmona, 2021); c) organiza­ción curricular: la implementación STEM complica la organización educativa, ya que el tiempo del que el docente dispone resulta insuficiente para cubrir todos los contenidos cu­rriculares (Thibaut et al., 2018; Toma y García-Carmona, 2021); d) infraestructura: hay una insuficiencia de recursos y oportunidades para la colaboración entre profesores, difi­cultando la integración real de las disciplinas (Thibaut et al., 2018; Toma y García-Carmo­na, 2021); e) conocimiento disciplinar: para poder enseñar STEM como conjunto, los do­centes deberían tener un conocimiento sólido de cada disciplina por separado (SMK) (Akerson et al., 2018) y f) conocimiento didáctico: además, también se requiere un conoci­miento didáctico (PCK) de cada disciplina, conforme a las propuestas de Shulman (1986).

Finalmente, Akerson et al. (2018) señalan que parece que algunos investigadores realizan proyectos STEM que vinculan a conceptos de moda o atractivos, como Pensamiento Com­putacional o Robótica, para generar mayor atención y más posibilidades de captación de fondos. Es fundamental delimitar el concepto de STEM para que se aplique por su verda­dero valor, y no por ser una simple moda o un medio para financiar a investigadores, do­centes y centros escolares.

Conclusiones y propuestas

La educación STEM nació con intenciones muy nobles: acercar la ciencia y la tecnología a los alumnos, aumentar la alfabetización científico-tecnológica y, con ello, intentar fomen­tar las vocaciones científicas. Ha contado con gran apoyo institucional, tanto a través de su inclusión en los currículos educativos como con recursos económicos, lo que ha contribui­do a generar un gran número de experiencias STEM en todos los niveles de enseñanza, cre­ciendo, a su vez, las publicaciones científicas en revistas específicas y generales.

A pesar de este respaldo, todavía resulta difícil atribuir el aumento o la estabilización de las vocaciones científico-tecnológicas a la educación STEM, puesto que no existen todavía su­ficientes investigaciones concluyentes. Además, en países como España, las políticas edu­cativas que lo incentivan son relativamente recientes y todavía no se ha consolidado en la práctica docente. Por otra parte, aunque en Estados Unidos se han invertido cuantiosos re­cursos desde hace tiempo en las disciplinas STEM, esto no garantiza que su enseñanza se realice de forma integrada. Por tanto, resulta necesario llevar a cabo estudios específicos que analicen en qué medida los programas educativos de STEM integrado han influido di­rectamente en la elección de estudios universitarios por parte de los alumnos que los han cursado.

El fomento de STEM, además, puede plantear un dilema ético: ¿hasta qué punto es legíti­mo incentivar activamente una trayectoria profesional (por noble que sea su propósito) en un sistema educativo que idealmente debería priorizar la autonomía y la exploración libre del conocimiento? Por un lado, existe el riesgo de instrumentalizar la educación para cubrir demandas del mercado; pero por otro, no actuar implicaría privar a muchos estudiantes del descubrimiento de oportunidades que, por contexto social o falta de referentes, jamás con­siderarían. Este debate se intensifica al considerar la brecha de género en ingeniería (donde la falta de referentes femeninos sigue disuadiendo a muchas jóvenes), revelando que la «neutralidad» educativa puede perpetuar desigualdades estructurales. En el fondo, el debate trasciende lo pedagógico y cuestiona el equilibrio entre la guía necesaria y el adoctrinamiento sutil, entre abrir puertas y dirigir miradas.

Por otra parte, salvo el incremento en la motivación de los estudiantes, los beneficios atri­buidos a la enseñanza STEM, como la alfabetización científica, la resolución de problemas multidisciplinares o la mejora del rendimiento académico en disciplinas científicas, no es­tán suficientemente respaldadas por un número significativo de investigaciones rigurosas.

Es necesario evaluar mejor los resultados, desarrollando estudios sólidos, controlados y con herramientas adecuadas. De esta manera, para implementar STEM en el aula es esen­cial tener en cuenta cuestiones prácticas, como la organización de horarios, espacios y asignaturas; la adecuada capacitación docente y una clara identificación de las conexiones entre las disciplinas. No obstante, las investigaciones actuales son bastante heterogéneas, dificultando el análisis de las tendencias generales. Parece deberse, en buena medida, a la indefinición de STEM: qué disciplinas y cuántas de ellas (si no todas) hay que implicar en sus actividades y cómo deben implementarse en el aula.

Tras analizar la historia de STEM, las diferentes definiciones propuestas, sus resultados, fortalezas y debilidades, una propuesta de definición sería: La educación STEM es un en­foque educativo diseñado para despertar el interés y la motivación de los alumnos hacia las disciplinas científicas, matemáticas, tecnológicas e ingenieriles promoviendo su aprendiza­je a través de la integración y la interconexión de todas ellas, con el objetivo de alcanzar una alfabetización científica holística que ofrezca una visión multidimensional conectando el aprendizaje con la complejidad de los problemas del mundo real.

Sin embargo, es necesario ser realista y entender que no todos los contenidos de las asigna­turas STEM pueden ser aprendidos de forma integrada. Es fundamental identificar cuáles son los más indicados para un enfoque globalizado y cuáles conviene estudiar de forma in­dependiente, realizando un sistema de aprendizaje híbrido STEM-no STEM, considerando, además, los recursos materiales y humanos de cada centro.

Aunque STEM suele apoyarse en metodologías como ABP, ABPj o la indagación, las ma­terias, sus contenidos y competencias requieren tanto una instrucción previa como una guía adecuada. Esto podría evitar la adquisición de errores conceptuales propios del aprendizaje más centrado en el alumno, así como sobrecargas cognitivas, facilitando el aprendizaje de conceptos complejos, como lo son muchos de los científicos y tecnológicos. Investigacio­nes futuras deberían explorar cómo el grado de guía influye en el rendimiento académico, optimizando así el traslado de STEM al aula.

Finalmente, la principal limitación de este trabajo es la falta de sistematicidad en el análisis de los datos ya que se originó como una revisión narrativa para potenciar el análisis crítico y ajustarse mejor a los principales temas del debate en STEM. Como futura investigación se propone realizar una revisión de revisiones, «Revisión Paraguas» en la que, mediante un procedimiento más sistemático, se analicen críticamente los resultados expuestos en cada uno de los trabajos publicados hasta la fecha.

Materiales suplementarios

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Información adicional

Para citar este artículo: Calvo-Utrilla, M., Paños, E. y Ruiz-Gallardo, J. R. (2025). La educación STEM a debate desde la Didáctica de las Ciencias. Revista Eureka sobre Enseñanza y Divulgación de las Ciencias. Revista Eureka sobre Enseñanza y Divulgación de las Ciencias, 22(2), 2102. https://doi.org/10.25267/Rev_Eureka_ensen_divulg_cienc.2025.v22.i2.2102

Declaración de autoría: Todos los autores participaron en la redacción del borrador original, así como en las revisiones y ediciones posteriores del manuscrito. Mario Calvo-Utrilla contribuyó a la conceptualización del estudio y al desarrollo metodológico, mientras que Esther Paños y José-Reyes Ruiz-Gallardo desempeñaron labores de supervisión.

Declaración responsable de uso de herramientas de Inteligencia Artificial: Se ha utilizado asistencia de IA (ChatGPT-Open AI y DeepSeek Chat) exclusivamente para refinar la redac­ción de algunas frases y párrafos, sin afectar la autoría ni el contenido intelectual del manuscrito. El conteni­do final refleja únicamente las ideas y aportaciones del equipo investigador.

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