Learning Science in Primary Education with STEM Workshops: Analysis of Teaching Effectiveness from a Cognitive and Emotional Perspective

Abstract

Diversas instituciones internacionales enfatizan la necesidad de desarrollar una educación integral en las áreas STEM (Ciencia, Tecnología, Ingeniería y Matemáticas) para mejorar el aprendizaje, las competencias y la percepción del alumnado sobre estas materias. El objetivo general de este estudio fue analizar la eficacia docente, desde una perspectiva cognitiva y emocional, de un taller STEM frente a una metodología académico-expositiva en el aula de ciencias en educación primaria. El diseño de la investigación fue cuasi-experimental, con un grupo de control, un grupo experimental, un pre-test y dos post-tests. Mediante un muestreo probabilístico aleatorio, participaron 256 alumnos de entre 10 y 12 años. Se analizaron variables cognitivas, emocionales, actitudinales y de género en función de dos metodologías docentes: una metodología académica expositiva para el grupo control y una metodología activa basada en el desarrollo de un taller práctico STEM para el grupo experimental. Los resultados revelan que ambas metodologías son igualmente efectivas en el aprendizaje a corto plazo, pero se encuentran diferencias estadísticamente significativas en el aprendizaje a largo plazo, a favor de los talleres STEM. Además, el taller STEM genera principalmente emociones y actitudes positivas en los alumnos en comparación con la metodología de transmisión y recepción aplicada al grupo de control.

Several international institutions emphasize the need to develop a comprehensive education in STEM areas (Science, Technology, Engineering, Mathematics) to improve learning, competences and student perception of these subjects. The general objective of this study was to analyze the teaching effectiveness, from a cognitive and emotional perspective, of a STEM workshop versus an academic-expositional methodology in the science classroom in primary education. The research design was quasi-experimental with a control group, an experimental group, a pre-test and two post-tests. By means of a randomized probabilistic sampling, 256 students between 10 and 12 years old participated. Cognitive, emotional, attitudinal and gender variables were analyzed according to two teaching methodologies, an expository academic methodology for the control group and an active methodology based on the development of a practical STEM workshop for the experimental group. The results reveal that both methodologies are equally effective in short-term learning, but statistically significant differences are found in long-term learning, in favor of STEM workshops. Likewise, the STEM workshop mainly generates positive emotions and attitudes in the students compared to the transmission-reception methodology applied with the control group.