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Existing evidence highlights the significance of family STEM learning experiences during early childhood. However, there is a lack of research specific to early childhood family-based learning in the field of engineering, especially with preschool-age children (three to five years old). To address this gap and inform engineering education programs for young children, we conducted a design-based research study in collaboration with 15 Spanish-and English-speaking families with preschool-age children from low-income communities.

Our study aimed to develop and test a series of family-based engineering design activities while also identifying underlying design principles. Guided by an asset-based family learning framework, which acknowledges the strengths and assets that families bring to STEM learning experiences and recognizes the unique nature of family learning compared to other contexts, we iteratively tested and revised three family-based engineering activities over approximately five months.

Data were collected through videos of families interacting with the activities at home as well as postinteraction interviews with parents and caregivers. Based on the iterative testing and retrospective analysis, we identified three overarching design principles: (1) carefully consider the affordances of the activity materials, including open-endedness, flexibility, level of difficulty, and nature of feedback; (2) include narrative contexts and supports that motivate engagement in engineering practices and support user-centered design; and (3) present design challenges that connect with family interests and leverage the ways families naturally orient to the materials. These design principles extend existing research and highlight how educators can support the unique goals and learning practices of families through early childhood engineering education programs.

La evidencia existente destaca la importancia de las experiencias familiares de aprendizaje de STEM durante la primera infancia. Sin embargo, hacen falta investigaciones espec铆ficas sobre el aprendizaje familiar en la primera infancia en el campo de la ingenier铆a, especialmente con ni帽os en edad preescolar (3 a 5 a帽os). Para abordar esta brecha e informar los programas de educaci贸n en ingenier铆a para ni帽os peque帽os, llevamos a cabo una investigaci贸n basada en dise帽o (design-based research) en colaboraci贸n con 15 familias de bajos ingresos que hablan espa帽ol y/o ingl茅s. Nuestro estudio tuvo como objetivos desarrollar y probar una serie de actividades familiares enfocadas en el proceso de dise帽o de ingenier铆a y, al mismo tiempo, identificar los criterios a seguir para el dise帽o de estas actividades. Guiados por un esquema de aprendizaje familiar que reconoce las fortalezas y el conocimiento que las familias traen a las experiencias de aprendizaje de STEM y, a la vez, reconoce la naturaleza 煤nica del aprendizaje familiar en comparaci贸n con otros contextos, probamos y revisamos de manera iterativa tres actividades de ingenier铆a durante un periodo de 5 meses. Recolectamos datos a trav茅s de la grabaci贸n de videos de familias interactuando con las actividades en el hogar, y de entrevistas con padres y cuidadores luego de que probaran cada actividad. Basado en pruebas iterativas y un an谩lisis retrospectivo, identificamos tres criterios para el dise帽o: (1) considerar cuidadosamente las posibilidades de uso de los materiales en la actividad, incluyendo la adaptabilidad, el nivel de dificultad y la informaci贸n que pueden proveer; (2) incluir contextos narrativos y estrategias de apoyo que motiven la participaci贸n en las pr谩cticas de ingenier铆a y respalden el dise帽o centrado en el usuario; y (3) presentar desaf铆os de dise帽o que se conecten con los intereses familiares y aprovechen las maneras en que las familias se orientan naturalmente hacia los materiales. Estos criterios de dise帽o expanden las investigaciones actuales y nos demuestran maneras c贸mo los educadores pueden apoyar objetivos y pr谩cticas de aprendizaje familiares 煤nicas a trav茅s de programas de educaci贸n en ingenier铆a durante la primera infancia.