LATAM Revista Latinoamericana de Ciencias Sociales y Humanidades, Asunción, Paraguay.
ISSN en línea: 2789-3855, septiembre, 2024, Volumen V, Número 5 p 268.
DOI: https://doi.org/10.56712/latam.v5i5.2606
Diseño instruccional de prácticas experimentales simuladas
en e-learning para consolidar el aprendizaje de corriente
eléctrica y circuitos eléctricos en bachillerato
Instructional design of simulated experimental practices in e-learning to
consolidate the learning of electric current and electrical circuits in high
school
Jorge Alfredo Barrera Rea
jorgealfredobarrerarea@hotmail.com
https://orcid.org/0009-0006-8420-989X
Ministerio de Educación
Cuenca – Ecuador
Artículo recibido: 23 de agosto de 2024. Aceptado para publicación: 06 de septiembre de 2024.
Conflictos de Interés: Ninguno que declarar.
Resumen
El presente estudio desarrolló el diseño de una metodología didáctica de aprendizaje activo de la física
en el nivel de bachillerato con ciclos PODS y CDI para la implementación de prácticas experimentales
de corriente eléctrica y circuitos eléctricos básicos simuladas en laboratorios educativos virtuales
PhET-Vascak y complementadas con recursos educativos digitales dispuestos en entornos de
aprendizaje e-learning, con el objetivo de consolidar los conceptos teóricos a nivel práctico y mejorar
el rendimiento académico en los estudiantes de bachillerato. Para este cometido se empleó una
metodología cuantitativo-experimental con diseño experimental tipo Solomon con pre-test y post-test,
interviniendo con instruccionales en los grupos experimentales. Los resultados obtenidos a partir de
los cálculos de la ganancia de Hake, evidencian una media de ganancia de los aprendizajes superior
en los grupos intervenidos con respecto a los de control, evidenciando la pertinencia y efectividad de
la metodología aplicada para alcanzar el objetivo planteado.
Palabras clave: circuitos eléctricos, simulación, e-learning, gamificación, aula invertida
Abstract
The present study developed the design of a didactic methodology for active learning of physics at the
high school level with PODS and CDI cycles for the implementation of experimental practices of
electric current and basic electrical circuits simulated in PhET-Vascak virtual educational laboratories
and complemented with digital educational resources arranged in e-learning learning environments,
with the aim of consolidating theoretical concepts at a practical level and improving academic
performance in high school students. For this task, a quantitative-experimental methodology was used
with a Solomon-type experimental design with pre-test and post-test, intervening with instructions in
the experimental groups. The results obtained from the Hake gain calculations show a higher average
learning gain in the intervened groups compared to the control groups, evidencing the relevance and
effectiveness of the methodology applied to achieve the stated objective.
Keywords: electrical circuits, simulation, e-learning, gamification, flipped classroom
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ISSN en línea: 2789-3855, septiembre, 2024, Volumen V, Número 5 p 269.
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Cómo citar: Barrera Rea, J. A. (2024). Diseño instruccional de prácticas experimentales simuladas en
e-learning para consolidar el aprendizaje de corriente eléctrica y circuitos eléctricos en bachillerato.
LATAM Revista Latinoamericana de Ciencias Sociales y Humanidades 5 (5), 268 – 291. https://doi.org/
10.56712/latam.v5i5.2606
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ISSN en línea: 2789-3855, septiembre, 2024, Volumen V, Número 5 p 270.
INTRODUCCIÓN
En Ecuador una realidad imperecedera en educación media es el bajo rendimiento escolar en una
porción considerable de la población estudiantil. Estudios develan que son varios los componentes
que repercuten en el desempeño académico, entre los que destaca: los personales, emocionales y
escolares; en este último, los resultados arrojan que sólo un 50% de los estudiantes comprenden las
clases impartidas (Bustamante y Cabrera, 2022). En la asignatura de física esta realidad está presente,
los estudiantes muestran dificultades generalizadas en el aprendizaje de los diferentes tópicos; en
cierta medida por la complejidad innata que conlleva su estudio, demandando niveles superiores de
atención y dedicación para asimilar conceptos que desde la perspectiva estudiantil, resultan difíciles
de comprender y aplicar debido a su alto grado de abstracción, lo que genera actitudes de aversión o
apatía hacia ésta, afectando con ello el rendimiento académico (Ramírez, 2019). Sumado a ello, a
medida que se desarrollan los contenidos, en ocasiones los estudiantes van adquiriendo
conocimientos mal fundamentados o errados que responden a concepciones alternativas en la
adquisición de los aprendizajes (Rabanales y Vanegas, 2021; Saquinaula y Pánchez, 2019).
Como referencia, el último informe de los resultados de las pruebas Ser Bachiller 2018-2019 emitido
por el Instituto Nacional de Evaluación Educativa (INEVAL, 2019) donde fueron evaluados 299.717
estudiantes a nivel nacional, demuestran que los niveles de aprendizaje en el Dominio Científico
alcanzan una media de 7,64/10, ubicándose en un nivel de elemental, haciendo notorio que no dominan
los aprendizajes mínimos requeridos (DA) según la escala cualitativa de evaluación (Reglamento
General a la LOEI, 2023).
Con la aspiración de asegurar el cumplimiento de la planificación anual de cada nivel en física, los
currículos anteriores establecen de 5 a 6 horas pedagógicas semanales. Sin embargo, el Ministerio de
Educación del Ecuador expidió el acuerdo Nro. 2022-00010-A de reformas en la distribución de la carga
horaria, por lo que física disminuye su período pedagógico semanal de 5 sesiones de 45 minutos a uno
de 2 sesiones de 40 minutos. Este particular propició una reestructuración del currículo institucional
con notables modificaciones en la Planificación Curricular Anual (PCA). Resulta claro inferir que este
suceso preponderante agudice la situación conflictiva de la materia, pues el detrimento de las sesiones
reduce los tiempos de abordaje teórico-práctica, limitando profundizar y reflexionar en los temas con
la oportuna retroalimentación (MINEDUC-2022-00010-A, 2022).
Descripción de la problemática educacional
En la Unidad Educativa Fiscal “Vicente Anda Aguirre” (UEVVA) del cantón Déleg, provincia de Cañar, de
jornada matutina; se identificó una problemática latente de cada año en los estudiantes de física del
nivel bachillerato. Los informes de aprendizaje de la unidad didáctica de corriente eléctrica y circuitos
eléctricos reportan un bajo rendimiento académico. Desde la práctica docente se evidencia in situ
durante la interacción áulica estudiante-profesor, dificultades de aprendizaje relacionados al estudio
de los temas de esta unidad:
● Deficiente asimilación y concepciones alternativas de corriente eléctrica, circuitos eléctricos,
magnitudes y unidades de intensidad, voltaje y resistencia.
● Dificultad para reconocer los componentes de un circuito eléctrico y su simbología.
● Confusión e insuficiencia algebraica en aplicación de ecuaciones para determinar: resistencia
equivalente de un circuito, divisores de voltaje y corriente.
● Carencia de competencias para correlacionar variables y magnitudes en las gráficas.
● Escasa destreza para diseñar diagramas de circuitos resistivos elementales.
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La presencia de esta problemática se puede atribuir a factores como los antes mencionados, así como
también se pueden citar otros tales como: escasez de materiales didácticos, recursos tecnológicos, y
de espacios destinados para laboratorios debido a la ausencia de infraestructura que adolece el
establecimiento educativo (Espino et al., 2020). Todas estas circunstancias constituyen limitantes que
impiden complementar el aprendizaje teórico con la experiencia práctica (BID, 2011). En relación, los
puntajes alcanzados por los estudiantes de esta institución educativa en la última prueba Ser Bachiller
2018-2019 no son favorables. Para el área de ciencias naturales donde se encuentra física, el promedio
fue de 7,65/10 y en el ranking nacional la institución se situó en el puesto 1.496 (INEVAL, 2019).
En definitiva, es inminente replantear cambios en los procesos formativos institucionales vigentes
hacia metodologías educativas que atiendan estas necesidades, se adapten al estudiantado,
despierten el interés y la motivación por aprender, y contribuyan a disminuir la problemática
identificada (Rodríguez et al., 2021). En función de ello, el Ministerio de Educación del Ecuador en su
currículo nacional (2021) exhorta planificar las clases acorde al contexto, necesidades y aspiraciones
de los estudiantes a través de la implementación de propuestas metodológicas ajustadas a los
propósitos académicos que propicien una formación integral del estudiante.
En ese cometido y considerando a la física por naturaleza experimental, se recurre a las prácticas de
laboratorio como estrategia didáctica indispensable para articular la teoría con la práctica durante el
proceso formativo. En ellas, se fomenta el espíritu investigativo del estudiante, permitiéndole poner en
práctica los conocimientos aprendidos en el aula al exponerlo al fenómeno físico en estudio, para que
mediante observación y manipulación pueda interpretar las causas y efectos que lo configuran,
compruebe hipótesis, demuestre leyes, deduzca fórmulas o corrobore resultados; alcanzando un
conocimiento objetivo, revirtiendo la animadversión hacia la materia y obteniendo un experiencia
significativa.
A pesar de sus ventajas, las prácticas de laboratorio presentan desafíos para su implementación tales
como: necesidad de espacios, equipamiento adecuado, financiamiento y mantenimiento; en el trabajo
de los estudiantes: dificultades de montaje, problemas de ejecución, exposición a riesgos,
interpretaciones ambiguas de resultados, etc. En esto concuerda Vélez (2018) agregando la falta de
infraestructura en las instituciones, aumento de la población estudiantil, las condiciones
socioeconómicas de la comunidad y la necesidad de complementar la enseñanza con el aprendizaje
práctico, evidencian la búsqueda de soluciones pragmáticas a este requerimiento escolar, por lo que
los laboratorios virtuales o simuladores, constituyen una alternativa viable para dar una salida efectiva
a la situación actual de los planteles educativos, dadas sus características y múltiples ventajas (Espino
et al., 2020).
Los simuladores interactivos cumplen un rol destacado en educación, por su funcionalidad como
recurso didáctico experiencial, le da la oportunidad al alumno de observar, analizar y configurar
parámetros inmersos en el fenómeno de estudio sin la necesidad de exponerse a ninguna situación de
riesgo o peligro derivado de una práctica real. Por estos beneficios, se posicionan entre los recursos
potencialmente aliados a la educación pues reducen los riesgos de incidentes o accidentabilidad
escolar dentro de las aulas, al no requerir una exposición mal planificada o supervisada que provoque
daños y secuelas.
Este trabajo busca atender la problemática identificada en el contexto y grupo referido mediante la
implementación de la metodológica activa de aprendizaje de la física en modalidad de aula invertida,
ajustada a las tendencias educativas vigentes que fomentan el uso de la tecnología (Rodríguez et al.,
2021); incorporando instruccionales de laboratorio dispuestos en plataformas e-learning para el
desarrollo de prácticas experimentales simuladas en los laboratorios virtuales para el aprendizaje de
corriente eléctrica y circuitos eléctricos.
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DESARROLLO
Para validar la pertinencia y develar el impacto que se ha logrado en relación a la solución de la
problemática núcleo de este trabajo, se realizó una revisión sistemática de investigaciones realizadas
a nivel medio y superior. Como primer ámbito, se muestran las tendencias pedagógicas actuales
basadas en el aprendizaje activo para la enseñanza de la física, congregando aquellos trabajos
elaborados con recursos digitales y aplicaciones virtuales que abordan la problemática planteada se
tienen:
En 2019, en Argentina se publica “Física en tiempo real y simulación (PhET): una experiencia exitosa
de aprendizaje activo en circuitos eléctricos en la escuela secundaria” (Montenegro et al., 2019). En
Colombia, “Estrategia didáctica mediada por Crocodile clip para mejorar el aprendizaje de la ley de Ohm
en programas técnicos en Sistemas” (Duarte, 2019). En 2020, en México, “Uso de simuladores
computacionales y prototipos experimentales orientados al aprendizaje de fenómenos físicos en
alumnos de educación básica” (Espino et al., 2020). En 2021 se encuentra un estudio evaluativo de
simuladores como estrategia para el aprendizaje de la electricidad en la asignatura de física en la
educación media realizado en Colombia (Rodríguez et al., 2021). Para 2022, en Colombia se construye
una secuencia didáctica apoyada en dispositivos móviles para la comprensión de circuitos eléctricos
(Imbanchi et al., 2022). En México se presenta la implementación y evaluación de una estrategia de
enseñanza activa y significativa publicada como “Aprendizaje activo y significativo de la ley de Ohm en
estudiantes de nivel medio superior” (Mora et al., 2022). En La Habana se publica “Empleo del
simulador PhET como recurso educativo en el aprendizaje de los circuitos eléctricos” (Pérez et al.,
2022a), una experiencia en educación universitaria. “La simulación como método para mejorar el
proceso de enseñanza-aprendizaje de los circuitos eléctricos” (Pérez et al., 2022b). Por último, en
Colombia se aborda la ley de Ohm y energía eléctrica mediante el trabajo titulado “Implementación y
evaluación de un objeto de aprendizaje en ciencias naturales: el caso de la energía eléctrica” (Gutiérrez
et al., 2022).
En cuanto a diseños instruccionales de prácticas experimentales de electrodinámica, tenemos:
Contraste entre Diseño Instruccional basado en el uso de TIC´s y Aprendizaje Activo para la
comprensión de la ley de Ohm (Pérez, 2020) elaborado en Colombia. En 2021, un trabajo de titulación
denominado. En 2022 “Diseño instruccional basado en aprendizaje STEM para física, electricidad,
magnetismo y termodinámica” (Guízar et al., 2022).
Luego de hacer una revisión exhaustiva sobre las categorías de interés y con base a los resultados de
estos estudios, es razonable ultimar la necesidad de desarrollar propuestas didácticas con guías
instruccionales de experimentación simulada en nivel de bachillerato, orientadas con un enfoque
activo-participativo y bajo modalidades de aprendizaje dual e-learning de aula invertida.
Hipótesis
Se parte de la premisa supuesta de que el alumnado que incorpora en su aprendizaje instruccionales
de prácticas experimentales simuladas con apoyo de recursos virtuales logra mejores resultados de
rendimiento a diferencia de aquellos que reciben una enseñanza netamente teórica. Para afirmar o
rechazar esta presunción, se plantean las siguientes hipótesis:
Hipótesis nula (H0): No existe mejora en la media de los resultados de la prueba sumativa con respecto
a los resultados de la prueba diagnóstica después de que los estudiantes usan las guías
instruccionales de prácticas experimentales simuladas de corriente eléctrica y circuitos eléctricos con
apoyo de recursos educativos virtuales.
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Hipótesis alternativa (H1): La media de los resultados de la evaluación sumativa es mayor que los
resultados de la evaluación diagnóstica, después de que los estudiantes usan las guías instruccionales
de prácticas experimentales simuladas de corriente eléctrica y circuitos eléctricos con apoyo de
recursos educativos virtuales.
Objetivos
Objetivo general: Diseñar e implementar instruccionales de prácticas experimentales de corriente
eléctrica y circuitos eléctricos ejecutadas en laboratorios virtuales interactivos y dispuestos en
entornos e-learning, para mejorar el rendimiento académico en los estudiantes de primero de
bachillerato de la UE “Vicente Anda Aguirre” en el lectivo 2023-2024.
Objetivos específicos
● Identificar las dificultades de aprendizaje de corriente eléctrica y circuitos eléctricos en los
estudiantes de física del bachillerato a través de una evaluación diagnóstica.
● Diseñar e implementar 3 guías instruccionales didácticas de prácticas experimentales de
corriente eléctrica y circuitos eléctricos ejecutadas en los simuladores PhET y Vascak.
● Crear una clase e-learning en Google Classroom con modalidad dual b-learning de aula
invertida con enfoque activo, autónomo y significativo.
● Evaluar la efectividad de la metodología didáctica implementada a través del análisis
estadístico de los resultados alcanzados en las evaluaciones.
● Valorar el impacto educativo generado mediante una encuesta de satisfacción.
Alcance
El trabajo se desarrolla en el cantón Déleg-Cañar, en un establecimiento educativo público que acoge
a unos 450 estudiantes provenientes del centro parroquial y en su mayoría de las comunidades rurales
aledañas. Planifica su intervención en los alumnos de 1er año de bachillerato de jornada matutina
repartidos en tres paralelos: dos ciencias y uno de técnico; con edades de entre 14 y 16 años.
Considerando el contexto y reconociendo el factor tiempo como limitante, se resuelve intervenir
durante el segundo trimestre en la unidad de corriente eléctrica planificados para un intervalo de 2
semanas, con 4 períodos áulicos presenciales de 40 minutos de intensidad cada uno, estimando 4
períodos asíncronos: 2 de anticipación y 2 posteriores.
La metodología se proyecta causar un impacto positivo en la localidad educativa alusiva, cambiando
el paradigma textocentrista por clases activas experimentales, dotándoles de nociones de las
actividades a desarrollar y de los objetivos a cumplir en una práctica de laboratorio; favorecer el trabajo
autónomo y colaborativo, la discusión grupal; fomentar actitudes críticas y reflexivas; capacidad de
comunicar los resultados con un lenguaje acorde a la ciencia y dotar la orientación debida para que
puedan descubrir su vocación; de esta manera cumple con aportar en la formación académica de los
futuros bachilleres y profesionales de la comunidad. Con lo expuesto, el trabajo tiene validez y
pertinencia para contrarrestar la problemática identificada menoscabando las vicisitudes adversas del
contexto educativo actual como son la ausencia de laboratorios y recursos didácticos.
DESARROLLO
Marco disciplinar
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Corriente eléctrica: “Se denomina corriente eléctrica al desplazamiento conjunto de las cargas
eléctricas a través de un material conductor” (MinEduc, 2023, p.102). Para Hewitt (2016, p. 431): “La
corriente eléctrica es el flujo de carga, presionada a moverse por el voltaje y amortiguada por la
resistencia”.
Circuito eléctrico: “Un circuito eléctrico es un sistema diseñado para que la corriente eléctrica que
procede de un generador vuelva a este después de ser utilizada de algún modo” (MinEduc, 2023, p.104).
Magnitudes eléctricas (MinEduc, 2023, pp. 102- 113):
Intensidad: La intensidad de corriente eléctrica es la cantidad de carga que atraviesa una sección
transversal de un conductor en la unidad de tiempo.
Diferencia de potencial: La diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito es el trabajo
necesario para transportar la unidad de carga eléctrica desde un punto al otro.
Resistencia eléctrica: La resistencia eléctrica es una magnitud física que indica la oposición que ofrece
un conductor al paso de la corriente eléctrica.
Ley de Ohm: El cociente entre la diferencia de potencial aplicada a los extremos de un conductor y la
intensidad de corriente que circula por él es una constante que coincide con la resistencia eléctrica del
conductor.
Marco pedagógico: metodologías del aprendizaje activo
Flipped classroom: Conocida como aula invertida, su consigna es promover la participación activa del
estudiante durante su proceso de aprendizaje. Dentro de su orientación pedagógica, se propone y
planifica estrategias con actividades duales b-learning, es decir, tanto en espacios presenciales como
en entornos virtuales e-learning que optimizan la gestión del tiempo dentro y fuera de clases. Ventajas
del Flipped Classroom (Unir, 2020a): Los alumnos son protagonistas de su aprendizaje dentro y fuera
del aula, favorece la diversidad en el salón de clase, genera aprendizaje más profundo y perdurable en
el tiempo, mejora el desarrollo de competencias por el trabajo individual y colaborativo. Fomenta mayor
motivación en el alumno.
Gamificación: Metodología de aprendizaje activo que traslada la mecánica de los juegos al contexto
educativo, a través de la implementación de recursos lúdicos en el aula tanto físicos como virtuales
que ayudan a los docentes a personalizar las actividades y los contenidos a desarrollar según las
necesidades de los estudiantes, con el propósito de motivarlos para que de manera activa puedan
conseguir mejores resultados en su proceso formativo, ya sea para asimilar mejor los conocimientos,
mejorar habilidades, captar la atención o bien recompensar acciones concretas, etc. (González, 2019).
El Aprendizaje Activo en la Física
Ciclo PODS: Ciclo de aprendizaje que promueve en los estudiantes la elaboración de sus propias
predicciones de un fenómeno físico, realizar observaciones experimentales, manipular herramientas y
objetos en las prácticas, para luego discutir los resultados de sus ensayos; esto les permite comparar
y validar los datos obtenidos con las predicciones que realizaron en un comienzo, pudiendo identificar
errores y aciertos, que permitan construir su aprendizaje final (Calle y Calle, 2022). Consta de 4 estadios
o pasos: Predicción - Observación - Discusión - Síntesis.
Ciclo CDI: Clases demostrativas interactivas, es una metodología que propicia ambientes de
aprendizaje activo y participativo en las que los profesores presentan la simulación delante de la clase
entera. Plantea 8 pasos para desarrollar cada demostración de una CDI: 1. Presentación de la
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demostración; 2. Elaboración de las predicciones individuales; 3. Discusión en grupos pequeños; 4.
Discusión grupal para recolectar todas las predicciones; 5. Elaboración de las predicciones finales; 6.
Presentación del resultado de la demostración con la simulación; 7. Discusión grupal sobre el resultado
de la demostración; 8. Documentación de resultados y observaciones (Orozco, 2012; PhET, 2023a).
Simuladores en el aprendizaje de física
PhET Interactive Simulations
Software educativo que proporciona simulaciones científicas de física, química, biología y
matemáticas, basadas en la investigación, con un enfoque interactivo y entretenido. PhET tiene como
principios: fomentar la investigación científica, proveer interactividad, hacer visible lo invisible, ilustrar
modelos mentales e incluir cuerpos dinámicos, gráficos, datos y ejemplos de la vida real. También los
estudiantes reciben retroalimentación inmediata sobre las modificaciones que realizan, esto les
permite analizar las relaciones de causa-efecto y responder a preguntas científicas, mediante la
exploración de la simulación (Pérez et al., 2020).
Vascak
Ideado por el Dr. Vladimir Vascak, fue concebido como un recurso abierto de aprendizaje para
educación escolarizada, titulado Física en la escuela, en ella se compila una gran variedad de applets
como un banco de simulaciones, la mayoría centrados a permitir observar cómo plantear y resolver
problemas físicos. Presenta los contenidos ordenados por capítulos temáticos y organizados en un
documento en línea descargable y ejecutable a manera de libro, con una secuencia de animaciones y
simulaciones (Vascak, 2023). Constituye un recurso útil y viable para aplicar en las aulas de clase por
el motivo de su facilidad de ejecución y su esencia didáctica demostrativa, desde el punto de vista
operativo, al ser bastante intuitivo y de fácil manipulación (Aránzazu, 2021).
METODOLOGÍA
Para contrastar la efectividad de utilizar dos estrategias de enseñanza opuestas, una tradicional y la
otra con aprendizaje activo, se realiza la investigación cuantitativa-experimental por sus propiedades
en el análisis de datos y grado de control de las variables.
Variables de correlación
Variable independiente: Uso de instruccionales de prácticas simuladas.
Variable dependiente: Resultados en la prueba de diagnóstica/sumativa.
Método de investigación: Enfoque cuantitativo, por su campo de acción: método inductivo-
experimental; por su nivel de alcance: método descriptivo y el explicativo-causal retrospectivo.
Técnicas e instrumentos de recolección de datos: La observación, para identificar la problemática.
Revisión documental, para clasificar los promedios obtenidos por los estudiantes en el primer trimestre
de forma sistemática. Test, para la aplicación de las pruebas objetivas diagnóstica y sumativa.
Experimentación, para la administración de la metodología al grupo de estudio. Simulación, para el
análisis de los parámetros eléctricos en los circuitos.
Población: 73 estudiantes de física del primer año de bachillerato en ciencias y técnico de la UE
“Vicente Anda Aguirre” del cantón Déleg-Cañar matriculados en el lectivo 2023-2024.
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Muestra y técnica de muestreo: Para tener mayor representatividad de esta población, se aplicó el
muestreo probabilístico estratificado, conformando 4 categorías o estratos según el rendimiento
académico individual equiparado en la clasificación de la escala evaluativa de tipo cualitativa de
calificaciones (Reglamento General a la LOEI, 2023, p.14): Dominan los Aprendizajes (DA), Alcanzan
los Aprendizajes (AA), Próximos a Alcanzar los Aprendizajes (PAA) y No Alcanzan los Aprendizajes
(NAA). Esta clasificación establece un balanceo proporcional de los grupos en función del rendimiento
escolar y permite evidenciar los alcances e impacto del estudio en cada grupo, sin excluir a estudiantes
con equivalencia cualitativa más alta o baja. Luego se determinó el tamaño de la muestra, para ello se
validó el cálculo mediante la ecuación estadística para población finita (Aguilar, 2005):
(1.1)
n= Tamaño de la muestra N= Tamaño de la población z= Nivel de confianza e= Precisión/ margen
de error
p= Variabilidad + o probabilidad de éxito/ proporción aproximada del fenómeno en estudio en la
población de referencia
q= Variabilidad - o probabilidad de fracaso/ proporción de la población de referencia que no presenta
el fenómeno en estudio
Con un margen de error del 5% (0,05) y un nivel de confianza del 95% (Z=1,96).
Para establecer de manera proporcionada el número de estudiantes de cada estrato, se recurrió a la
afijación proporcional, tomando en cuenta los valores porcentuales de cada grupo.
Tabla 1
Distribución estratificada de la población de estudio
Estrato
Número de
estudiantes
Porcentaje
representativo
Número ponderado de
estudiantes
DAA
11
15%
9
AAR
31
43%
27
PAA
22
30%
19
NAA
9
12%
7
Total
73
100%
62
Se realizó un muestreo aleatorio simple para obtener la muestra ponderada de estudiantes de cada
estrato, garantizando a sus conformantes la misma probabilidad de ser seleccionados. Con esta
finalidad, se asignó un número a cada estudiante y se procedió a generar números aleatorios en la
aplicación estadística ÉchaloASuerte (2023), extrayendo los números favorecidos según la
ponderación del estrato. A continuación, se detalla el proceso de aleatorización:
Tabla 2
Selección de la muestra a partir de estratos
Descripción
Estratos
DA
AA
PAA
NAA
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Población
estratificada:
Números asignados a
cada estudiante por
estrato.
1-2-3-4-
5-6-7-8-
9-10-11
12-13-14-15-16-17-18-
1920-21-22-23-24-25-26-
27-28-29-30-31-32-33-34-5-
36-37-38-39-40-41-42
43-44-45-46-47-48-
49-50-51-52-53-54-
55-56-57-58-59-60-
61-62-63-64
65-66-67-
68-69-70-
71-72-73
Muestra seleccionada:
Números extraídos en
la aleatorización.
6-11-7-
1-9-5-2-
10-4
38-40-26-24-23-17-12-34-
21-29-13-37-16-19-27-30-
28-39-35-15-18-31-33-14-
36-22-42
48-53-47-58-49-59-
45-62-44-54-63-57-
56-55-50-46-64-60-
52
65-67-73-
71-68-72-
66
Diseño de investigación
Se aplicó el diseño experimental de Solomon de tipo Pre-test Post-test con grupos de control. Este
diseño facilita el control del efecto testing que perturba a los sujetos produciendo resultados Post-test
magnificados debido a la aplicación de un test previo, el cual puede influir en el efecto de la
metodología provocando resultados sesgados sobre el Post-test.
Consta de 4 grupos: A-B-C-D (2 experimentales A-C y 2 de control B-D). El Pre-test se aplica únicamente
a los grupos A y B, mientras que el Post-test se aplica a todos.
Tabla 3
Diseño experimental Pre-test Post-test de Solomon
Grupo
Asignación
Pre-test
Tratamiento
Post-test
A (experimental)
R
O
X
O
B (control)
R
O
O
C (experimental)
R
X
O
D (control)
R
O
Nota: Notación: R: Aleatorización O: Observación X: Tratamiento experimental
Se conformaron los grupos mediante una distribución aleatoria simple con los números asignados a
los estudiantes seleccionados de la muestra (ÉchaloASuerte, 2023):
Tabla 4
Distribución de sujetos de estudio en el diseño experimental
Grupo A
Experimental
10 – 24 – 38 – 14 – 36 – 59 – 33 – 72 – 67 – 29 – 58 – 66 – 40 – 57 – 22 – 62
Grupo B
Control
46 – 68 – 27 – 73 – 64 – 50 – 21 – 9 – 54 – 23 – 4 – 28 – 37 – 65 – 12 – 30
Grupo C
Experimental
6 – 56 – 55 – 31 – 45 – 63 – 42 – 34 – 34 – 13 – 35 – 2 – 39 – 7 – 48 – 19
Grupo D
Control
71 – 11 – 15 – 44 – 26 – 16 – 49 – 17 – 47 – 1 – 18 – 53 – 52 – 5 – 60
Recursos utilizados
Aplicación Quizizz, con acceso: https://quizizz.com.
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ISSN en línea: 2789-3855, septiembre, 2024, Volumen V, Número 5 p 278.
Texto de Física de 1° bachillerato del Ministerio de Educación del Ecuador.
Simuladores interactivos PhET y Vascak: Física en la escuela.
Google Classroom, creación de aula virtual “Electricidad” con código de acceso mgiq7lv o enlace:
https://classroom.google.com/c/NjM0ODYwOTg1OTc1?cjc=mgiq7lv.
Intervenciones
Primera: Participaron 32 estudiantes de los grupos A experimental (16) y B de control (16). Se aplicó el
Pre-test para determinar la situación inicial de rendimiento académico de los estudiantes. Consistió en
una prueba objetiva gamificada en el applet Quizizz estructurada con 40 preguntas relacionadas a
corriente eléctrica y circuitos eléctricos, con una duración de 1, 2 y 3 minutos por pregunta según el
nivel de dificultad. Para el grupo A, se dispuso la prueba en el curso virtual Electricidad en la plataforma
Google Classroom. Al grupo B, se le facilitó el enlace de la prueba para su desarrollo programado para
la hora-clase.
Segunda: Participaron los 62 estudiantes. Durante la unidad de estudio, a los grupos A-C se le induce
la metodología activa, consignando el desarrollo de los instruccionales de las prácticas de laboratorio
subidas en el aula virtual Electricidad en Google Classroom, con la ayuda de los simuladores PhET y
Vascak. Los grupos de control B-D recibieron clases bajo la metodología tradicional, con la realización
de actividades áulicas netamente teóricas.
Tercera: Luego de desarrollar las temáticas de estudio mediante la metodología activa durante el lapso
de 2 semanas, se ejecutó la prueba sumativa programada en Quizizz durante una sesión asíncrona.
Participaron todos los estudiantes (62: 31 experimentales y 31 de control). Se recopilaron y procesaron
las respuestas, finalmente se difundieron los puntajes alcanzados.
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RESULTADOS
Pre-test: Participaron 32 estudiantes, 16 del grupo A y 16 del grupo B
Gráfico 1
Distribución de notas obtenidas en el Pre-test por los grupos A y B
Se muestran las condiciones iniciales de los estudiantes, previo a la intervención, mediante los
indicadores estadísticos: media aritmética, mediana y cuartiles en los diagramas de Boxplot:
Gráfico 2
Gráfico comparativo de resultados Pre-test
El promedio del grupo A fue de 4,88/10 con una desviación estándar de 1,48 situándose por debajo del
grupo B cuya media aritmética fue de 5,47/10 y desviación estándar de 1,47.
0
1
2
3
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5 8 8,5 9 9,5 10
Estudiantes (
f )
Nota obtenida
Resultados Pre-test Grupos A y B
GRUPO A INTERVENIDO GRUPO B CONTROL
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Post-test: Finalizada la intervención metodológica en las unidades de estudio, se aplicó a los
estudiantes de todos los grupos la evaluación sumativa. Participaron 62 estudiantes (31 de los grupos
A-C y 31 de los grupos de control B-D). Los puntajes obtenidos fueron:
Gráfico 3
Distribución de notas obtenidas en el Post-test por todos los grupos
Para establecer contrastes entre los grupos a partir de los resultados de la prueba de Post-test, se
procesaron los datos mediante estimadores y se los presentan en los siguientes boxplots:
Gráfico 4
Gráfico comparativo de resultados Post-test
Los grupos intervenidos alcanzaron un promedio superior a los de control, estableciendo una diferencia
de 0,56 puntos con el grupo de control B mejor promediado con 7,91/10.
Ganancia de aprendizaje: Para determinar la evolución del rendimiento escolar de una muestra de
estudiantes y evaluar la efectividad de una metodología, se emplea el factor de ganancia de Hake
(1998). Se establece a partir de la aplicación de un primer test al inicio del proceso de aprendizaje y un
0
1
2
3
4
5 5,5 6 6,5 7 7,5 8 8,5 9 9,5 10
Estudiantes (
f )
Nota obtenida
Resultados Post-test Grupos Intervenidos y de Control
GRUPO A INTERVENIDO GRUPO B CONTROL GRUPO C INTERVENIDO GRUPO D CONTROL
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segundo test luego de aplicar la metodología cuyos resultados son valorados utilizando la ganancia
normalizada promedio para un curso. Hake la define como la proporción de la ganancia promedio real
y la máxima ganancia promedio posible. Es decir, la división entre el aumento real del Pre-test al Post-
test y el aumento máximo posible (Hake, 1998; Castañeda et al., 2018; Pagella et al., 2021):
(3.1)
Esta ganancia se determina según los siguientes rangos:
Alta
Media
Baja
En función de estos rangos se procedió a calcular mediante la ecuación (3.1), las respectivas ganancias
a partir de los resultados obtenidos en ambas pruebas.
Gráfico 5
Gráfica lineal con marcadores de la tendencia de ganancia por pregunta de las pruebas Pre-test y Post-
test
Balance general de rendimiento por grupos: Para contrastar el rendimiento entre los grupos
intervenidos y de control, se comparó sus promedios en ambas pruebas. Se calculó la media aritmética
de los grupos intervenidos a partir de la unión de las notas de los grupos A y C. De igual manera, se
obtuvo la media de los grupos de control B y D.
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Gráfico 6
Promedios de los grupos de Intervención y control en las pruebas Pre-test y Post-test
Para cotejar lo analizado, se realizó el cálculo de la media de la ganancia de los aprendizajes en los
grupos intervenidos y de control obteniendo 0,7 en los primeros y 0,6 en los segundos.
Gráfico 7
Promedios de ganancia de aprendizaje de los grupos intervenidos y de control
CONCLUSIONES
Se ha comprobado que la metodología propuesta a través aula invertida, desarrollo de instruccionales,
el uso de simuladores interactivos y la gamificación es efectiva y tiene un impacto positivo en los
estudiantes que la implementan, posibilitándoles elevar sus promedios y mejorar su rendimiento
académico general.
Los simuladores interactivos son viables y efectivos para incorporarlos en los procesos de aprendizaje
activo de la física a través de instruccionales que guíen las prácticas de laboratorio virtual.
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Se valora de la encuesta, que los estudiantes pueden asimilar de mejor forma los conceptos de
corriente eléctrica y circuitos eléctricos cuando complementan su aprendizaje teórico con prácticas
experimentales en los simuladores interactivos y guiados con instruccionales.
RECOMENDACIONES Y SUGERENCIAS
Desarrollar las actividades de los instruccionales siguiendo la secuencia didáctica establecida y las
instrucciones planteadas, respetando la organización y el orden de los literales propuestos en cada
simulación.
Se sugiere a los docentes generar el estímulo académico necesario que motive a los estudiantes a
desarrollar las actividades autónomas planificadas en la metodología.
Se recomienda a los docentes de física, difundir y aplicar esta propuesta metodológica por su
efectividad formativa, con los instruccionales diseñados como recurso didáctico de apoyo para
consolidar desde el enfoque práctico, los aprendizajes teóricos-conceptuales.
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ISSN en línea: 2789-3855, septiembre, 2024, Volumen V, Número 5 p 287.
ANEXOS
Anexo 1
Resultados por pregunta de las pruebas Pre y Post test con las ganancias de aprendizaje en los grupos
intervenidos
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Tabla 2
Resultados por pregunta de las pruebas Pre y Post test con las ganancias de aprendizaje en los grupos
de control
Anexo 2
Encuesta realizada a estudiantes de los grupos intervenidos
Objetivo: Valorar el impacto educativo generado por la metodología aplicada.
Tipo: Encuesta de percepción del apoyo académico recibido y el nivel de satisfacción.
Recurso: Formulario de Google.
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Gráfico 1
Seleccione en la escala valorativa, el nivel de comprensión de los conceptos que alcanzaste en los temas
de corriente eléctrica y circuitos eléctricos usando los instruccionales
Gráfico 2
¿Crees que las prácticas experimentales realizadas en los simuladores interactivos, te ayudaron a
comprender los conceptos estudiados en la unidad de corriente eléctrica y circuitos eléctricos y a obtener
mejores notas?
Gráfico 3
¿Qué fue lo que más te agradó de las guías instruccionales?
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ISSN en línea: 2789-3855, septiembre, 2024, Volumen V, Número 5 p 290.
Gráfico 4
¿Qué guía instruccional te ayudó más para comprender los conceptos y resolver los problemas de la
unidad de corriente eléctrica y circuitos eléctricos?
Gráfico 5
Selecciona una valoración de las guías instruccionales en relación al grado de utilidad para aprender y
reforzar conceptos de corriente eléctrica y circuitos eléctricos
Gráfico 6
¿Recomendarías el uso de estas guías instruccionales a tus compañeros y/o amigos?
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ISSN en línea: 2789-3855, septiembre, 2024, Volumen V, Número 5 p 291.
Figura 1
Formato de guías instruccionales
