STEAM é um acrônimo de Ciência, Tecnologia, Engenharia, Artes e Matemática, sendo um modelo educacional que combinou a Arte com o modelo já existente STEM. Segundo Watson e Watson (2013), para entender a integração desses componentes da iniciativa STEM, o distrito da Minneapolis Public School apresenta uma interpretação gráfica de sua relação, como mostrado na Figura 1.

Figura 1
Modelo de relacionamento elaborado como relação da iniciativa STEM
Fonte: Traduzido de Watson e Watson (2013, p. 1).

Segundo a Yakman (2008), a STEAM pode ser definida nos dois seguintes parâmetros. No primeiro parâmetro, é uma educação onde Ciência, Tecnologia, Engenharia e Matemática incluem outras áreas além dos seus próprios padrões. No segundo, é uma educação integrativa que inclui propositalmente assuntos específicos de ensino. Para uma definição mais detalhada, o autor sugeriu uma estrutura em que a STEAM determina a classificação do nível da aprendizagem ao longo da vida, sendo caracterizada conforme os conteúdos acadêmicos.

· O primeiro nível é a aprendizagem ao longo da vida. Esta etapa significa a adaptação ao meio ambiente e a aprendizagem contínua que não são intencionais e inevitável;

· O segundo nível é o aprendizado integrativo. Nesta fase, o estudante aprende a visão geral básica de todos os campos acadêmicos e como eles estão relacionados. Sendo que a melhor maneira é aprender por tópicos. Esta fase de aprendizagem é apropriada para o equivalente à educação infantil e ensino fundamental.

· O terceiro nível é a aprendizagem multidisciplinar. Este estágio permite ao estudante aprender um campo específico e como eles estão relacionados à vida real. O melhor método é aprender por meio da utilização prática dos conhecimentos estudados. Sendo apropriado para o equivalente ao Ensino Médio.

· O quarto nível é o aprendizado disciplinar. Este estágio se concentra em cada estágio educacional, sendo também apropriado para o equivalente ao Ensino Médio.

· O último e quinto nível é o aprendizado específico de conteúdo. Esta etapa trata da pesquisa detalhada de cada campo e é apropriado para o equivalente ao Ensino Médio e ao Ensino Médio Profissionalizante.

Como consequência, segundo Park e Ko (2012), a STEAM não implica em ser uma parte ou campo específico da educação, mas refere-se à transposição de um paradigma geral da aprendizagem profissional para uma aprendizagem ao longo da vida. Sendo organizado com a adição das Artes à essa modalidade de educação existente, especializando-se em uma educação integrada pela Ciência, Tecnologia, Engenharia, Matemática e Arte na escola de ensino básico.

Devido aos baixos interesses e realizações de estudantes do ensino básico americano em Matemática e Ciências, a educação STEM teve sua gênese como solução para essa problemática (PARK e KO, 2012). No entanto, para essa metodologia de ensino faltou algo que hoje é considerado muito importante, que é o elemento que representa a criatividade, as Artes. Ou seja, a inclusão das Artes nessa metodologia veio como uma inovação necessária para incorporar a criatividade aos elementos de engenharia.

Para o contexto brasileiro, a necessidade da expansão da metodologia STEAM vem com o crescente avanço das escolas técnicas. Segundo Brasil (2016), a Rede Federal de Educação Profissional, Científica e Tecnológica se configura hoje como importante estrutura para que todas as pessoas tenham efetivo acesso às conquistas científicas e tecnológicas. Ainda afirma que para atender essa modalidade de ensino, essas instituições vêm buscando diversificar programas e cursos com o intuito de elevar os níveis da qualidade da oferta.

A maior contribuição para essa rede de ensino foi em 29 de dezembro de 2008, onde 31 centros federais de educação tecnológica (antigos CEFETs), 75 unidades descentralizadas de ensino (antigas Uneds), 39 escolas agrotécnicas, 7 escolas técnicas federais e 8 escolas vinculadas a universidades deixaram de existir com tais denominações e passaram a integrar os Institutos Federais de Educação, Ciência e Tecnologia. Atualmente são 644 campus dos Institutos Federais ou equivalentes em funcionamento no país, havendo ainda os chamados campus avançados que ainda não foram institucionalizados como campus, mas já estão em atividade. Na Figura 2, pode ser observada a expansão desde a primeira escola técnica criada em 1909 até as de 2016.

Figura 2
Expansão da Rede Federal de Educação Profissional, Científica e Tecnológica, em unidades de ensino
Fonte: Brasil (2016).

Atualmente cobrindo todo o território brasileiro, a Rede Federal de Educação Profissional, Científica e Tecnológica presta um serviço à nação, ao cumprir a sua missão de qualificar profissionais para os diversos setores da economia brasileira, realizar pesquisa e desenvolver novos processos, produtos e serviços em colaboração com o setor produtivo.

Ainda segundo Park e Ko (2012), a educação científica não conseguiu acompanhar as mudanças atuais em Ciência, Tecnologia, Engenharia e os adolescentes que estão acostumados com os vários produtos tecnológicos avançados perdem o interesse. Criando uma lacuna no cultivo da criatividade na educação científica durante os anos escolares. Portanto, ainda segundo o autor, os especialistas defenderam a interação entre Ciência e Arte, porque no pensamento dicotômico de que a arte é ilógica e a Ciência não é criativa podem causas transtornos futuros.

Ao se considerar que as obras realizadas pela engenharia necessitam de criatividade, tanto no quesito de beleza visual dessas obras quanto para solucionar problematizações estruturais dessa mesma obra, é prudente pensar na relação existente entre arte, engenharia e tecnologia. Nesta perspectiva, a educação artística é fundamental para o desenvolvimento dessa criatividade, que é altamente valorizada no modelo educacional moderno. Portanto, a educação artística deve ser adicionada à educação de Ciência, Tecnologia, Engenharia e Matemática.

Para realizar uma educação baseada na metodologia STEAM, segundo Park e Ko (2012), os fatores sobre como inter-relacionar e integrar Ciências, Tecnologia, Engenharia, Arte e Matemática, bem como os fatores que são necessários na realização da educação criativa STEAM, além dos fatores já considerados nos componentes^[8], precisam ser decisivos para fazer a criação da STEAM em um sistema de Ciência ou Sistema de Engenharia. Em outras palavras, essa grande quantidade de fatores precisa se harmonizar de forma criativa e apropriada, juntamente com a base teórica e as aplicações de forma sistemática.

Sobre a inter-relação das componentes da STEAM, existem vários questionamentos sobre a utilização de somente parte dessas componentes. Por exemplo, integrações que incluem somente a Ciência (S) e Tecnologia (T) ou a Tecnologia (T) e Engenharia (E) são realizações dessa metodologia? Ainda, qual a diferença entre excursões em centros de pesquisa ou centros de ciência, e como é diferente da Ciência, Tecnologia e Sociedade (CTS^[9]) existente?

De acordo com Park e Ko (2012), essas questões podem ser respondidas. Primeiramente, os componentes da STEAM possuem um significado importante e deve-se partir das teorias atuais de Ciência contida nos livros didáticos e aumentar sistematicamente a utilização da Engenharia e da Tecnologia ou criar uma nova estrutura de engenharia reversa^[10]. Podendo a engenharia reversa permitir que os estudantes encontrem as teorias à medida que manipulam os objetos de aprendizagem. Mas para transição suave para o STEAM, os autores supracitados indicam que a primeira opção é mais vantajosa do que a segunda. Isso porque se a engenharia reversa é utilizada para o conceito de compreensão na educação científica, os estudantes podem não compreender completamente as teorias científicas em estudo e podem necessitar atividades curriculares adicionais.

Na realidade, os componentes Ciência, Tecnologia, Engenharia, Artes e Matemática na STEAM naturalmente são a conexão sistemática central no processo de desenvolvimento da engenharia de tecnologia científica. Portanto, de acordo com Park e Ko (2012), a parte primordial ainda é a mais complicada para se realizar a STEAM, que é como desenvolver os 7 seguintes conceitos básicos em cada componente.

1) Conexão, combinação e fusão entre os componentes. Ou seja, o conhecimento integrativo ou as atividades conexas do conhecimento poderiam ser organizados separadamente ou em conjunto com cada componente do STEAM.

2) Introdução da variabilidade para um modelo criativo STEAM por meio de conhecimentos diversificados em relação à engenharia de tecnologia científica. Portanto, a conexão sistemática entre os componentes da STEAM, a educação de modo geral e as atividades nas diversas aplicações nas demais áreas são cruciais para a educação criativa.

3) Para um ensino eficiente e criativo, os professores necessitam de instrumentos criativos. Na educação criativa STEAM, é importante o desenvolvimento de vários métodos criativos, ferramentas criativas de aprendizagem e experiências criativas.

4) Uma das principais qualificações de STEAM é cultivar a capacidade de ver o quadro geral, ou seja, ter uma perspectiva do todo atentando-se para suas partes.

5) No mundo em rápida e constante mudança no modo da sociedade interagir-se, as conjecturas de ciência, tecnologia e engenharia de alguns anos atrás podem ser considerada, na atualidade, sem sentido. Portanto, um dos fatores-chave para a realização da STEAM é focar-se no curto período correspondente à veloz mudança da integração tecnológica.

6) A STEAM necessita ser prática e realista que possa prever o futuro de forma sistemática, baseada na tecnologia e na engenharia da Ciência, bem como nas conexões com a política, o meio ambiente, a sociedade, a economia e a busca de valores com pensamentos integrativos.

7) O conceito do modelo integrativo na engenharia necessita ser um instrumento importante na STEAM. Tal modelo realizado em grupo de estudantes pode ser introduzido para praticar habilidades para tornar-se ético, social, cooperativo, líder atencioso e comunicativo. Bem como as habilidades de experiência em ciência, tecnologia e engenharia, não só contemplará os futuros cientistas, tecnólogos ou engenheiros, mas também os futuros políticos e líderes sociais em diversas áreas.

Não obstante, é cultivar talentos globais baseados no conhecimento integrativo STEAM em Ciência, Tecnologia e Engenharia que considerem a cultura antropológica, história, política, econômica e meio ambiente. Resolvendo também os problemas com pensamentos plenamente éticos em Ciência, Tecnologia e Engenharia. A finalidade da educação global desejada pelo mundo atual é a formação de cidadãos com ética, estratégias, criatividade, mentes desafiadoras e habilidades de tomada de decisão rápida.

Em uma última análise, a STEAM tenta criar talentos de tecnologia de ciência integrativa como um líder global com altos padrões éticos e mentes para gerenciar harmoniosamente a natureza e os seres humanos (PARK e KO, 2012). As habilidades básicas para gerenciar a moderna engenharia de tecnologia científica são enfatizadas na educação STEAM. Esta educação STEAM é a possibilidade de condução para o futuro e um sistema de educação crucial para obter bases mais elevadas na competição global. Ou, nas palavras de Yakman (2008, p. 18 e 21)^[11]: “STΣ@M Educacional: Ciência e Tecnologia, interpretados por meio da Engenharia e da Arte, todos baseados em uma linguagem Matemática”.

A utilização variada dos métodos pedagógicos na prática docente pode propiciar atendimento às idiossincráticas necessidades, interesses, motivações e contribuir para envolver os estudantes no processo de ensino (VIVEIRO e DINIZ, 2009a). Dentre as diversificadas modalidades didáticas que o professor dispõe para utilizar no ensino de ciências, segundo Krasilchik (2004), uma Atividade de Campo bem planejada e bem elaborada, é uma possibilidade alternativa de trabalho docente que permite laborar com o estudante diante de suas múltiplas possibilidades de aprendizagem.

Segundo Viveiro e Diniz (2009a, p. 27),

Dentre as diversas estratégias a que o professor da área das Ciências pode recorrer [...], a atividade de campo pode constituir uma excelente alternativa metodológica que permite explorar múltiplas possibilidades de aprendizagem dos alunos, desde que bem planejada e elaborada.

Nas palavras de Fernandes (2007, p. 22), Atividade de Campo é entendida como “toda aquela que envolve o deslocamento dos alunos para um ambiente alheio aos espaços de estudo contidos na escola”. No entanto, percebe-se que essa definição não é suficiente para definir Atividade de Campo, visto que não contempla as indicações supracitadas feitas por Viveiro e Diniz (2009a). Ainda, segundo Libâneo (2013, p. 189) as atividades devem ter o aspecto de não se restringir a visitas ou excursões, mas “a todos os procedimentos que possibilitam o tratamento, a discussão e a compreensão de problemas concretos do cotidiano do aluno [...] vivamente enriquecido com visitas a locais determinados”.

Contrariamente à Fernandes (2007), os pesquisadores Viveiro e Diniz (2009a, p. 30) ainda afirmam que a Atividade de Campo não se constitui somente da retirada dos estudantes do ambiente habitual de aulas e sua inserção em um novo ambiente. Há fatores a serem elencados como o planejamento, a finalidade e se o ambiente realmente possui potencial de fomentação ao ensino ou à aprendizagem. Podendo também afirmar, segundo Viveiro e Diniz (2009b, p. 2), “que as Atividades de Campo são estratégias muito utilizadas no estudo do meio, mas as duas expressões não têm o mesmo significado”.

Carbonell (2002) destaca as potencialidades das Atividades de Campo e afirma que a mente possui o aprimoramento da capacidade de aprender e armazenar as informações no momento em que o corpo interage ativamente com a exploração de lugares. Em sentido oposto, as experiências em que o sujeito é heterônomo^[12] na construção do seu próprio conhecimento, possuem tendência a ter impacto de curta duração e perdem-se com o tempo. Assim, o pesquisador supracitado afirma que

são necessários espaços físicos, simbólicos, mentais e afetivos diversificados e estimulantes (...), aulas fora da classe, em outros espaços da escola, do campo e da cidade. Porque o bosque, o museu, o rio, o lago (...), bem aproveitados, convertem-se em excelentes cenários de aprendizagem (CARBONELL, 2002, p. 88).

Diante das concepções abordadas sobre STEAM e sobre Atividades de Campo realizadas, surge a questão: Há a possibilidade de conexões entre a Atividade Campo e a metodologia STEAM? Viveiro e Diniz (2009a) indicam que, para além de gerar conhecimentos específicos, a Atividade de Campo vislumbra também favorecer um companheirismo entre professor e estudantes que é consequência da experiência em comum e da convivência agradável entre os sujeitos envolvidos.

Em consonância com as Atividades de Campo, a STEAM possui o vislumbre de subsidiar habilidades baseadas no conhecimento integrativo em Ciência, Tecnologia e Engenharia, concomitantemente considerando as dimensões cultural antropológica, histórica, política, econômica e do meio ambiente. Promovendo também a habilidade de resolução dos problemas com conhecimentos e atitudes plenamente.

Conforme indicou Park e Ko (2012), no item 3 supracitado na seção 2.3, que para um modelo de ensino eficiente e criativo, os professores necessitam de métodos criativos. Assim, na laboração da criatividade na STEAM, é importante o desenvolvimento de vários métodos, ferramentas de aprendizagem e experiências criativas. Logo, pode-se perceber que a Atividade de Campo pode figurar como uma experiência criativa ao imergir os estudantes em um ambiente agradável e que o estimule visualmente a ter ideias e pensamentos criativos. Ainda, conforme o item 4, uma dentre as principais qualificações necessárias para se realizar a STEAM, é cultivar a capacidade ter uma perspectiva do todo atentando-se para suas partes. O que converge para a laboração das Atividades de Campo, onde é proporcionado aos estudantes o contato com o conhecimento em seu ambiente global, não sendo realizado apenas por alguns de seus fragmentos.

Também, conforme o item 6, é necessário que a STEAM seja útil e realista de modo a possibilitar a transcendência da imaginação atual para a futura, ou seja, que possibilite o estudante a projetar algo no futuro, um objeto final do que se realiza no momento. Tudo isso baseando-se na Tecnologia e na Engenharia da Ciência, assim como nas conexões com a política, o meio ambiente, a sociedade, a economia e a busca de valores com conhecimentos integrativos.

Já no item 7, por fim, é destacado o modelo integrativo na Engenharia sendo realizado em grupos de estudantes. Podendo dessa forma ser introduzida prática de habilidades para tornar-se ético, social, cooperativo, líder atencioso e comunicativo. Bem como por meio das Atividades de Campo colocaram em prática as habilidades de experimentação em Ciência, Tecnologia e Engenharia, não só contemplará os futuros cientistas, tecnólogos ou engenheiros, mas também os futuros políticos e líderes sociais em diversas áreas. Ou seja, a integração entre Atividades de Campo e STEM podem propiciar o desenvolvimento dos estudantes para além da Ciência, Tecnologia, Engenharia, Artes e Matemática.

Ou, ainda, sob a perspectiva de Park e Ko (2012), a STEAM possibilita subsidiar os estudantes para a aquisição de conhecimentos tecnológicos científicos de modo integrado com padrões éticos e possibilidades para gerenciar harmoniosamente a natureza e os seres humanos. As habilidades básicas para coordenar as modernas Engenharia, Tecnologia e Ciências são enfatizadas na STEAM. E, para a integração dessas componentes com o ambiente (espaço micro) e o mundo (espaço macro), a combinação com as Atividades de Campo podem se integrar em uma possibilidade de condução para o futuro e um sistema de educação crucial para o desenvolvimento pleno da cidadania por parte dos estudantes.