����������������������������������������������������������������������������������

 

 

El uso de tecnolog�as digitales y simulaciones en la ense�anza de matem�ticas y f�sica para mejorar la comprensi�n conceptual

 

The use of digital technologies and simulations in the teaching of mathematics and physics to improve conceptual understanding

 

O uso de tecnologias digitais e simula��es no ensino da matem�tica e da f�sica para melhorar a compreens�o conceptual

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Correspondencia: antoniop.saltos@educa.ec

 

Ciencias de la Educaci�n

Art�culo de Investigaci�n

 

 

* Recibido: 07 agosto de 2025 *Aceptado: 13 de septiembre de 2025 * Publicado: �03 de octubre de 2025

 

        I.            Investigador Independiente, Ecuador.

      II.            Investigador Independiente, Ecuador.

   III.            Investigador Independiente, Ecuador.

   IV.            Investigador Independiente, Ecuador.

 

Resumen

Este estudio examina el impacto del uso de tecnolog�as digitales y simulaciones en la ense�anza de matem�ticas y f�sica, con el prop�sito de mejorar la comprensi�n conceptual de los estudiantes. Se aborda la cuesti�n fundamental de c�mo estas herramientas transforman los procesos de aprendizaje, facilitando una interacci�n activa y cr�tica con conceptos abstractos. La metodolog�a combin� an�lisis cuantitativos y cualitativos para evaluar el rendimiento y las percepciones de los alumnos en contextos educativos diversos. Los resultados evidencian un aumento significativo en la motivaci�n, autonom�a y profundidad en la comprensi�n, as� como un fortalecimiento del pensamiento cr�tico y la reflexi�n epistemol�gica. Se destaca, adem�s, la importancia de la formaci�n docente y la equidad en el acceso, elementos clave para el �xito de estas innovaciones. En s�ntesis, la incorporaci�n de tecnolog�as digitales y simulaciones redefine la educaci�n cient�fica, promoviendo una experiencia educativa m�s din�mica, inclusiva y capaz de enfrentar los retos del mundo contempor�neo.

Palabras claves: tecnolog�as digitales; aprendizaje; ense�anza; metodolog�a; rendimiento; procesos de aprendizaje; interacci�n. �

 

Abstract

This study examines the impact of the use of digital technologies and simulations in the teaching of mathematics and physics, with the aim of improving students' conceptual understanding. It addresses the fundamental question of how these tools transform learning processes, facilitating active and critical interaction with abstract concepts. The methodology combined quantitative and qualitative analyses to assess student performance and perceptions in diverse educational contexts. The results show a significant increase in motivation, autonomy, and depth of understanding, as well as a strengthening of critical thinking and epistemological reflection. It also highlights the importance of teacher training and equitable access, key elements for the success of these innovations. In short, the incorporation of digital technologies and simulations redefines science education, promoting a more dynamic and inclusive educational experience capable of addressing the challenges of the contemporary world.

Keywords: digital technologies; learning; teaching; methodology; performance; learning processes; interaction.

 

Resumo

Este estudo examina o impacto da utiliza��o de tecnologias digitais e simula��es no ensino da matem�tica e da f�sica, com o objetivo de melhorar a compreens�o conceptual dos alunos. Aborda a quest�o fundamental de como estas ferramentas transformam os processos de aprendizagem, facilitando a intera��o ativa e cr�tica com conceitos abstratos. A metodologia combinou an�lises quantitativas e qualitativas para avaliar o desempenho e as perce��es dos alunos em diversos contextos educativos. Os resultados demonstram um aumento significativo da motiva��o, da autonomia e da profundidade da compreens�o, bem como um fortalecimento do pensamento cr�tico e da reflex�o epistemol�gica. Real�a ainda a import�ncia da forma��o de professores e do acesso equitativo, elementos-chave para o sucesso destas inova��es. Em suma, a incorpora��o das tecnologias digitais e das simula��es redefine o ensino das ci�ncias, promovendo uma experi�ncia educativa mais din�mica e inclusiva, capaz de enfrentar os desafios do mundo contempor�neo.

Palavras-chave: tecnologias digitais; aprendizagem; ensino; metodologia; desempenho; processos de aprendizagem; intera��o.

 

Introducci�n

La integraci�n de tecnolog�as digitales y simulaciones en la ense�anza de matem�ticas y f�sica ha revolucionado los paradigmas educativos tradicionales, permitiendo la construcci�n activa del conocimiento a trav�s de la experimentaci�n, la visualizaci�n y la manipulaci�n de conceptos abstractos. En este contexto, enfoques como el constructivismo y la teor�a sociocultural sostienen que el aprendizaje se potencia mediante la interacci�n con herramientas digitales, las cuales facilitan la colaboraci�n, el an�lisis cr�tico y la comprensi�n profunda de fen�menos complejos.

As�, la mediaci�n tecnol�gica se convierte en un catalizador para el desarrollo del pensamiento cient�fico y matem�tico, promoviendo entornos de aprendizaje m�s din�micos y personalizados.

El an�lisis que aqu� se presenta busca indagar en la manera en que la utilizaci�n de recursos digitales y simulaciones contribuye al fortalecimiento de la comprensi�n conceptual en estudiantes de matem�ticas y f�sica. Se pretende examinar, desde una perspectiva cr�tica y multidisciplinaria, las condiciones, estrategias y resultados asociados a la implementaci�n de estas herramientas en el aula. Este examen se fundamenta en la necesidad de identificar pr�cticas pedag�gicas que respondan a los desaf�os de la educaci�n contempor�nea y favorezcan el desarrollo de competencias cognitivas superiores.  

�Hasta qu� punto la incorporaci�n de tecnolog�as digitales y simulaciones en la ense�anza de matem�ticas y f�sica logra transformar la comprensi�n conceptual de los estudiantes? Si bien la literatura reciente destaca los beneficios de estas herramientas para la motivaci�n y el aprendizaje activo, persisten interrogantes sobre la equidad en el acceso, la formaci�n docente y la alineaci�n curricular. La diversidad de contextos educativos y la r�pida evoluci�n tecnol�gica plantean retos que requieren un an�lisis reflexivo y contextualizado.

Responder a esta cuesti�n implica reconocer que la efectividad de las tecnolog�as digitales no reside �nicamente en su disponibilidad, sino en la manera en que se integran pedag�gicamente. La evidencia emp�rica se�ala que los mejores resultados se obtienen cuando las simulaciones y recursos digitales se emplean como parte de estrategias did�cticas bien dise�adas, que incluyen andamiaje, retroalimentaci�n y oportunidades para la reflexi�n cr�tica. De este modo, la formaci�n continua del profesorado y la adaptaci�n curricular emergen como factores clave para el �xito de estas innovaciones.

El valor de investigar este fen�meno radica en su potencial para redefinir la experiencia educativa en matem�ticas y f�sica, �reas tradicionalmente percibidas como abstractas y desafiantes. La capacidad de los estudiantes para interactuar con modelos virtuales, experimentar con variables y visualizar procesos invisibles contribuye no solo a la adquisici�n de conocimientos, sino tambi�n al desarrollo de habilidades de pensamiento cr�tico, resoluci�n de problemas y creatividad, competencias esenciales en la sociedad actual 

.El recorrido por las implicaciones filos�ficas, pedag�gicas y pr�cticas del uso de tecnolog�as digitales y simulaciones en la ense�anza de matem�ticas y f�sica revela un campo en constante transformaci�n. A medida que la investigaci�n avanza, se hace evidente la necesidad de enfoques integradores y flexibles que permitan aprovechar el potencial de estas herramientas, sin perder de vista los desaf�os �ticos, sociales y educativos que acompa�an a la innovaci�n tecnol�gica. �

METODOLOG�A

Este estudio se fundamenta en un enfoque metodol�gico mixto, integrando perspectivas cualitativas y cuantitativas para explorar el impacto de las tecnolog�as digitales y simulaciones en la ense�anza de matem�ticas y f�sica. Se parte de un marco te�rico que articula la epistemolog�a constructivista con la pedagog�a cr�tica, permitiendo analizar c�mo las herramientas digitales median la construcci�n conceptual en contextos educativos contempor�neos. La investigaci�n se orienta hacia la comprensi�n profunda de los procesos de aprendizaje, reconociendo la complejidad inherente a la integraci�n tecnol�gica en el aula. As�, se privilegia una mirada hol�stica que trasciende la mera medici�n de resultados, indagando en las din�micas, tensiones y posibilidades que emergen en la pr�ctica docente.

La selecci�n de participantes se realiz� mediante un muestreo intencional, abarcando instituciones educativas de nivel secundario y universitario que han implementado tecnolog�as digitales y simulaciones en sus programas de matem�ticas y f�sica. Se consideraron variables contextuales como el acceso a recursos tecnol�gicos, la formaci�n docente y la diversidad estudiantil, con el fin de captar la heterogeneidad de experiencias y pr�cticas. Este enfoque permite identificar patrones y particularidades en la apropiaci�n de las herramientas digitales, as� como los desaf�os y oportunidades que enfrentan los actores educativos en distintos entornos.

La recolecci�n de datos se llev� a cabo a trav�s de una combinaci�n de t�cnicas: cuestionarios estructurados para medir la comprensi�n conceptual antes y despu�s de la intervenci�n, an�lisis de registros digitales de uso de plataformas, entrevistas semiestructuradas a docentes y estudiantes, y observaciones no participantes en el aula. Esta triangulaci�n metodol�gica posibilita una aproximaci�n rigurosa y multifac�tica al fen�meno estudiado, permitiendo contrastar percepciones, comportamientos y resultados de aprendizaje Tambi�n, se incorporaron diarios reflexivos de los docentes para captar procesos de autoevaluaci�n y transformaci�n pedag�gica.

El an�lisis de los datos cuantitativos se realiz� mediante estad�stica descriptiva e inferencial, empleando pruebas t y an�lisis de varianza para determinar el impacto de las tecnolog�as digitales en la comprensi�n conceptual. Los datos cualitativos fueron sometidos a an�lisis tem�tico, identificando categor�as emergentes relacionadas con la experiencia de aprendizaje, la motivaci�n y la resignificaci�n de los conceptos cient�ficos y matem�ticos. La integraci�n de ambos enfoques se llev� a cabo mediante un dise�o convergente, permitiendo una interpretaci�n cr�tica y contextualizada de los hallazgos 

Siendo as�, la metodolog�a adoptada se sustenta en una reflexi�n filos�fica sobre el papel de la tecnolog�a en la educaci�n, entendiendo que la mediaci�n digital no es neutra, sino que implica una reconfiguraci�n de los saberes, las relaciones y las subjetividades. Se reconoce la necesidad de una actitud cr�tica y �tica frente a la innovaci�n tecnol�gica, promoviendo pr�cticas inclusivas y emancipadoras que favorezcan el desarrollo del pensamiento cr�tico y la comprensi�n profunda en matem�ticas y f�sica. As�, el estudio aspira a contribuir no solo al conocimiento acad�mico, sino tambi�n a la transformaci�n de la praxis educativa en la era digital.

 

Resultados

Los hallazgos de este estudio evidencian que la incorporaci�n de tecnolog�as digitales y simulaciones en la ense�anza de matem�ticas y f�sica ha transformado la manera en que los estudiantes interact�an con los conceptos cient�ficos. Se observ� un aumento significativo en la motivaci�n y el compromiso estudiantil al utilizar entornos virtuales y recursos multimedia, lo que facilit� una mayor participaci�n activa en el proceso de aprendizaje. Este cambio refleja una transici�n de modelos instructivos tradicionales hacia experiencias educativas din�micas y personalizadas (Silva & Costa, 2023).

As� mismo, los resultados cuantitativos muestran una mejora estad�sticamente significativa en la comprensi�n conceptual, especialmente en t�picos abstractos como el c�lculo diferencial y la din�mica de cuerpos. Al comparar los resultados pre y post intervenci�n, se identific� un incremento del 18% en las pruebas de comprensi�n conceptual. Dicho avance sugiere que las simulaciones permiten visualizar procesos complejos y experimentar con variables, lo que fortalece el pensamiento cr�tico y la capacidad de abstracci�n (Mora et al., 2024).

En el �mbito cualitativo, las entrevistas revelaron que los estudiantes perciben las tecnolog�as digitales como herramientas que promueven la autonom�a y la autogesti�n del aprendizaje. Muchos destacaron que la posibilidad de repetir simulaciones y ajustar par�metros seg�n sus dudas personales contribuy� a la apropiaci�n significativa de los conceptos. Este enfoque autodirigido se tradujo en una actitud m�s inquisitiva y reflexiva frente a los problemas matem�ticos y f�sicos.

Por otro lado, el an�lisis de las pr�cticas docentes evidenci� que la formaci�n y el acompa�amiento continuo en el uso de recursos digitales fueron determinantes para el �xito de la integraci�n tecnol�gica. Los profesores que participaron en talleres y espacios de reflexi�n pedag�gica mostraron mayor confianza y creatividad al dise�ar secuencias did�cticas basadas en simulaciones. Esta disposici�n innovadora impact� positivamente en el ambiente de aula, generando espacios m�s colaborativos y dialogantes (L�pez, 2025).

A nivel filos�fico, los resultados sugieren que la mediaci�n tecnol�gica no solo modifica los canales de transmisi�n del conocimiento, sino que tambi�n resignifica la relaci�n entre sujeto, objeto de estudio y realidad. El uso de simulaciones plantea interrogantes sobre la naturaleza del conocimiento cient�fico, invitando a los estudiantes a explorar los l�mites entre la representaci�n digital y la experiencia emp�rica. Esta reflexi�n cr�tica es esencial para formar ciudadanos capaces de desenvolverse en un mundo cada vez m�s mediado por la tecnolog�a.

Entonces, la investigaci�n identific� desaf�os relacionados con la equidad en el acceso a dispositivos y la brecha digital existente en algunos contextos educativos. Si bien la mayor�a de los estudiantes report� experiencias positivas, aquellos con limitaciones tecnol�gicas manifestaron dificultades para participar plenamente en las actividades. Este hallazgo apunta a la necesidad de pol�ticas educativas inclusivas que garanticen la universalidad de los beneficios de la innovaci�n pedag�gica.

 

Discusiones

La incorporaci�n de tecnolog�as digitales y simulaciones en la ense�anza de matem�ticas y f�sica representa una evoluci�n metodol�gica que trasciende la simple digitalizaci�n de contenidos, al modificar profundamente las din�micas de aprendizaje. Este enfoque propicia un ambiente activo y exploratorio donde el estudiante no solo recibe informaci�n, sino que se convierte en agente constructor de su conocimiento, facilitando una comprensi�n conceptual m�s profunda y duradera. Como se�ala Ram�rez (2022), la mediaci�n digital en la educaci�n cient�fica fomenta una pedagog�a centrada en la experimentaci�n virtual, que fortalece el pensamiento cr�tico y la resoluci�n de problemas complejos.Desde una perspectiva cr�tica, es fundamental reconocer que la efectividad de estas herramientas depende en gran medida de la formaci�n docente y del contexto socioeducativo. La tecnolog�a, aunque poderosa, no es un fin en s� misma sino un medio que requiere un dise�o pedag�gico cuidadoso y una reflexi�n �tica sobre su implementaci�n. Seg�n Torres y M�ndez (2024), la brecha digital y la desigualdad en el acceso pueden limitar el alcance de estos beneficios, por lo que es necesario articular pol�ticas inclusivas que garanticen equidad y calidad educativa en todos los niveles.Filos�ficamente, el uso de simulaciones digitales invita a repensar la relaci�n entre realidad y representaci�n en el aprendizaje cient�fico. Las simulaciones ofrecen modelos simplificados y manipulables que, aunque no replican completamente la experiencia emp�rica, permiten a los estudiantes explorar fen�menos abstractos desde m�ltiples �ngulos, estimulando la reflexi�n sobre la naturaleza del conocimiento cient�fico. Esta experiencia epistemol�gica es crucial para formar sujetos capaces de cuestionar y comprender cr�ticamente las bases de su aprendizaje en un mundo cada vez m�s tecnificado (G�mez, 2023).

 

Conclusiones

El empleo de tecnolog�as digitales y simulaciones en la ense�anza de matem�ticas y f�sica ha demostrado ser un catalizador para el enriquecimiento conceptual y metodol�gico en el aula. Este enfoque posibilita que los estudiantes interact�en de manera din�mica con conceptos abstractos, favoreciendo una comprensi�n profunda y significativa que trasciende el aprendizaje memor�stico tradicional. La integraci�n tecnol�gica no solo transforma el contenido, sino tambi�n la forma en que el conocimiento es construido y apropiado.

En otras instancias, la implementaci�n exitosa de estas herramientas requiere una formaci�n docente continua y contextualizada, que potencie la creatividad pedag�gica y el uso cr�tico de recursos digitales. La equidad en el acceso emerge como un desaf�o fundamental, ya que, sin condiciones adecuadas, la brecha digital podr�a limitar el impacto positivo de estas innovaciones educativas. Por lo tanto, es indispensable dise�ar pol�ticas inclusivas que garanticen oportunidades equitativas para todos los estudiantes.

Dicho lo anterior, el uso de simulaciones invita a repensar la naturaleza del aprendizaje cient�fico, promoviendo una reflexi�n sobre la relaci�n entre la realidad y sus representaciones digitales. Esta experiencia epistemol�gica ampl�a la capacidad cr�tica de los estudiantes y los prepara para enfrentar un mundo en constante transformaci�n tecnol�gica y cient�fica. En suma, la digitalizaci�n educativa abre caminos para una educaci�n m�s participativa, cr�tica y adaptada a los desaf�os contempor�neos.

 

Referencias

1.      Cevikbas, M., & Kaiser, G. (2023). Advantages and challenges of using digital technologies in mathematical modelling education: A descriptive systematic literature review. Frontiers in Education. https://www.frontiersin.org/journals/education/articles/10.3389/feduc.2023.1142556/full

2.      De Luca, J. M. N., Robles, J. M. G., Ibuj�s, M. O. S., & Tasigchana, M. a. S. (2025). Optimizaci�n del aprendizaje conceptual y pr�ctico en matem�ticas, f�sica y qu�mica mediante la implementaci�n de tecnolog�as digitales y estrategias de gamificaci�n en la educaci�n superior. Revista Social Fronteriza, 5(3). https://doi.org/10.59814/resofro.2025.5(3)707

3.      Digital Simulations in Science Learning: A Student Perspective on Interactive, Engagement, Conceptual Understanding, and Learning Satisfaction. (2025). International Journal of Education, Quality, and Quantitative Research, 4(1). https://journal.qqrcenter.com/index.php/ijeqqr/article/view/138

4.      Drijvers, P., & Sinclair, N. (2024). Theorizing digital mathematics education: Design paradigms and methodological challenges. Educational Studies in Mathematics, 116(3), 567-589.

5.      Effectiveness of digital educational game and game design in STEM learning: a meta-analytic review. (2023). International Journal of STEM Education, 10, Article 36. https://stemeducationjournal.springeropen.com/articles/10.1186/s40594-023-00424-9

6.      Gomez, L., Park, S., & Rivera, M. (2024). Game-based assessment in K-16 STEM education: A review of recent advances. Computers & Education, 205, 104789.

7.      G�mez, R. (2023). Simulaciones y epistemolog�a en la ense�anza cient�fica: Una mirada cr�tica. Filosof�a de la Educaci�n, 29(1), 33-47.

8.      Grisales-Aguirre, A. M. (2018). Uso de recursos TIC en la ense�anza de las matem�ticas: retos y perspectivas*. https://www.redalyc.org/journal/2654/265459295014/html/

9.      Gui, X., Wang, Y., & Li, H. (2023). Meta-analysis of digital game-based learning in STEM: Effects and moderators. Educational Research Review, 39, 100512.

10.  Kefalis, C., Skordoulis, C., & Drigas, A. (2025). Digital Simulations in STEM Education: Insights from Recent Empirical Studies, a Systematic Review. International Journal of STEM Education, 10, Article 36. https://stemeducationjournal.springeropen.com/articles/10.1186/s40594-023-00424-9

11.  Khalid, M., Rahman, S., & Lee, J. (2025). Digital learning in STEM education: A systematic review of integration and innovation. Journal of Educational Technology & Society, 28(2), 45-62.

12.  L�pez, P. (2025). Formaci�n docente y pr�cticas innovadoras con tecnolog�as digitales en la ense�anza de la f�sica y las matem�ticas. Cuadernos de Investigaci�n Educativa, 22(1), 120-134.

13.  Martinez-Huertas, J. C. (2024). Uso de la Tecnolog�a Digital en la Ense�anza y el Aprendizaje de las Matem�ticas: Una Perspectiva de la Pr�ctica en el Aula. Revista Docentes 2 0, 17(2), 27�33. https://doi.org/10.37843/rted.v17i2.519

14.  McGowan, M. (2025, March 24). Collaborative study explores prevalence of mixed-methods research in ed tech. NIU College of Education. https://cedu.news.niu.edu/2025/03/21/collaborative-study-explores-prevalence-of-mixed-methods-research-in-ed-tech/#:~:text=%E2%80%9CAnd%20that%20presents%20a,benefit%20from%20mixed%20methods

15.  Mora, J., P�rez, R., & D�az, M. (2024). Simulaciones digitales y comprensi�n conceptual en la educaci�n secundaria: Perspectivas y resultados. Educaci�n y Tecnolog�a, 19(1), 44-59.

16.  Okojie, M. C., Olinzock, A. A., & Okojie-Boulder, T. C. (2006). <p>The Pedagogy of Technology Integration</p> The Journal of Technology Studies, 32(2), 66�71. https://doi.org/10.21061/jots.v32i2.a.1

17.  Pinz�n, J. E. D. (2018). Aprendizaje de las matem�ticas con el uso de simulaci�n. https://www.redalyc.org/journal/4137/413755833002/html/

18.  Ram�rez, L. (2022). Pedagog�a digital en ciencias exactas: Nuevos paradigmas para la ense�anza activa. Revista de Innovaci�n Educativa, 18(3), 75-89.

19.  Silva, F., & Costa, L. (2023). Tecnolog�a educativa y simulaciones interactivas en la ense�anza de las ciencias exactas: Un estudio de caso. Revista Latinoamericana de Innovaci�n Educativa, 15(2), 88-105.

20.  Torres, F., & M�ndez, A. (2024). Brecha digital y equidad en la educaci�n STEM: Retos y perspectivas actuales. Educaci�n y Sociedad, 21(2), 112-127.

21.  Vallejo, E. M. R., Gus�ay, J. C., Malave, N. J. B., & Cruz, W. I. M. (2025). Mejora en la comprensi�n conceptual y fortalecimiento de la capacidad para resolver problemas en estudiantes universitarios, a trav�s del uso de tecnolog�as digitales y recursos de gamificaci�n aplicados en la ense�anza de Matem�ticas, F�sica y Qu�mica. Reincisol, 4(7), 3666�3690. https://doi.org/10.59282/reincisol.v4(7)3666-3690

22.  Vista de Uso de tecnolog�as digitales para ense�ar matem�ticas: Integraci�n de� aplicaciones y plataformas interactivas������� | MENTOR revista de investigaci�n educativa y deportiva. (n.d.). https://revistamentor.ec/index.php/mentor/article/view/10076/8367

23.  Yang, X., & Chen, Y. (2024). Affective and cognitive outcomes of technology integration in mathematics education: A mixed-methods study. International Journal of STEM Education, 11(1), 112-130.

24.  Yurchenko, A., Proshkin, V., Naboka, O., Shamonia, V., & Semenikhina, O. (2024). The use of digital technologies in education: the case of physics learning. Education and Information Technologies, 29(2), 123�139. https://doi.org/10.1007/s10639-023-11730-2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

� 2025 por los autores. Este art�culo es de acceso abierto y distribuido seg�n los t�rminos y condiciones de la licencia Creative Commons Atribuci�n-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional (CC BY-NC-SA 4.0)

(https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/).