Introducción

El avance de las tecnologías educativas ha transformado significativamente los procesos de enseñanza-aprendizaje, especialmente en áreas desafiantes como las matemáticas. Una de las principales dificultades que enfrentan los estudiantes es el aprendizaje de las funciones polinómicas de segundo grado, debido a su nivel de abstracción y complejidad. Este estudio surge con el objetivo de abordar esta problemática mediante la integración de herramientas tecnológicas innovadoras, como Symbolab, en el contexto educativo. Symbolab es una plataforma digital que permite resolver problemas matemáticos paso a paso, facilitando la comprensión y aplicación de conceptos matemáticos complejos (Ruiz, 2023).

El interés científico de este trabajo radica en la necesidad de optimizar el proceso de aprendizaje de funciones polinómicas y en la exploración de cómo las tecnologías digitales pueden complementar y mejorar los métodos tradicionales de enseñanza. Investigaciones previas, como las de Gutiérrez (2021) y Mercedes (2022), han demostrado que las herramientas tecnológicas no solo incrementan el rendimiento académico, sino que también motivan a los estudiantes al ofrecer un enfoque más interactivo y accesible. Sin embargo, el uso de Symbolab en el aprendizaje de funciones polinómicas de segundo grado no había sido investigado de manera exhaustiva en el contexto dominicano, lo que genera una pregunta fundamental: ¿Cómo influye esta herramienta digital en el rendimiento académico y en la comprensión de conceptos matemáticos abstractos?

Este artículo tiene como objetivo principal evaluar el impacto de Symbolab en el aprendizaje de funciones polinómicas de segundo grado en estudiantes de tercer grado del Liceo Profesor Carmelo de Jesús Sandoval García, ubicado en Santiago de los Caballeros. Se plantea la hipótesis de que la integración de Symbolab mejora significativamente el rendimiento académico en comparación con los métodos tradicionales. Esta investigación no solo busca aportar evidencia empírica sobre la eficacia de Symbolab, sino también contribuir al diseño de estrategias pedagógicas que potencien el aprendizaje de matemáticas en niveles secundarios.

Revisión de la literatura

En los últimos años, el uso de herramientas digitales ha sido un tema de gran interés en la educación matemática. Investigaciones previas, como las de Orrala Figueroa (2023) y Ruiz (2023), han demostrado que plataformas como Symbolab pueden facilitar el aprendizaje de matemáticas al proporcionar soluciones detalladas y paso a paso de problemas complejos. Además, Mercedes (2022), destaca el uso de simulaciones y herramientas interactivas como un medio para motivar a los estudiantes y hacer más accesibles los conceptos difíciles. En este sentido, Alcequiez (2021) en su artículo “Matemáticas y TIC: una estrategia innovadora para el desarrollo de competencias en el nivel secundario. Una revisión de literatura”, se refiere a un análisis descriptivo el cual se fundamenta en la parte teórica a través de la revisión de documentos y artículos relacionados con las matemáticas y las Tecnologías de la Información y la Comunicación como estrategia innovadora, de los cuales se realizaron varios planteamientos y afirmaciones sobre cómo son un excelente recurso y estrategia para los procesos de enseñanza aprendizaje.

Por otro lado, desde una perspectiva teórica, es crucial demostrar que, al implementar estrategias metodológicas innovadoras, los docentes tienen la capacidad de elevar las habilidades en el aprendizaje de funciones polinómicas de segundo grado. Lo cual contribuye significativamente en el proceso educativo necesario para satisfacer los requisitos de la institución educativa. (Jijón, 2022)

Una perspectiva sobre el aprendizaje proviene de Wittrock (1992, como se citó en Lora, 2020), quien lo describe como el proceso mediante el cual se obtienen cambios relativamente duraderos en la comprensión, actitudes, conocimientos, habilidades y capacidades a partir de experiencias vividas. Las estrategias metodológicas adecuadas pueden permitir a los estudiantes no solo reconocer las características de las funciones, sino también aplicarlas en situaciones de la vida cotidiana, proporcionando un aprendizaje más integrado y aplicable, así lo afirma (JUMP Math España y Chile, 2020).

Mercedes (2022), en su investigación titulada “Herramientas de simulación en la enseñanza aprendizaje de Matemática” la misma tiene como objetivo determinar cuáles herramientas de simulación sirven de sustento en la enseñanza aprendizaje de la matemática. Para los educadores estas herramientas desempeñan un papel crucial en el fortalecimiento del proceso de aprendizaje, su aplicación constante, tanto de forma sincrónica como asíncrona, contribuye de manera significativa a mejorar la comprensión y el desempeño de los estudiantes en el área de matemáticas.

Según Ramos J. (2021, como se citó en Figueroa, 2022), una herramienta digital es un software diseñado para funcionar en diversos dispositivos electrónicos, como computadoras, teléfonos móviles o tabletas, ya sea conectado o desconectado de internet. Su finalidad principal es facilitar actividades específicas, tales como cálculos, comunicación, búsqueda de información y procesamiento de datos, promoviendo la innovación y el progreso. En el ámbito de las matemáticas, una herramienta matemática incluye cualquier dispositivo, método o software empleado para realizar cálculos, resolver problemas o analizar datos. Estas herramientas abarcan desde instrumentos físicos básicos, como reglas y calculadoras, hasta programas avanzados de análisis numérico o álgebra computacional.

Una función implica el proceso de relacionar dos elementos entre sí, y esto ocurre con frecuencia en la vida diaria, especialmente en situaciones en las que se busca entender un fenómeno. La matemática entra en juego al asignar letras a las variables involucradas en el evento, las cuales se denominan variables independientes y dependientes dependiendo de su comportamiento. Así, se puede definir una función como una "asociación o relación establecida entre dos conjuntos de elementos, donde a cada elemento del conjunto de entrada le corresponde exactamente un elemento del conjunto de salida" (Gutiérrez 2021, p. 18).

Symbolab se presenta como un completo laboratorio virtual dedicado a las matemáticas, donde la organización y la exhaustividad son sus principales características. Su interfaz, disponible también en español, ofrece una diversidad de opciones accesibles a través de menús intuitivos. Desde ecuaciones algebraicas hasta conceptos analíticos, esta herramienta abarca un amplio espectro de problemas matemáticos, adaptándose tanto a niveles educativos básicos como universitarios. Además de su versión en línea, se encuentra disponible para dispositivos móviles, ampliando así su accesibilidad. Su utilidad se extiende más allá de la mera resolución de problemas, proporcionando formularios que complementan el aprendizaje con propiedades y definiciones esenciales en el estudio de las matemáticas (Ruiz, 2023).

3. Métodos

Se empleó un diseño de investigación experimental, que incluyó la aplicación de un test a dos grupos de trabajo: un grupo experimental y un grupo de control. Los datos fueron controlados en función de las variables medidas, por lo que, según Supo (2020), el diseño fue de tipo prospectivo, transversal (por medirse en un intervalo de tiempo específico) y de nivel relacional. Este estudio también se clasificó como de campo, ya que los investigadores recolectaron datos directamente en el lugar de los hechos, obteniéndolos de fuentes primarias de manera detallada.

Martínez (2022) define las técnicas de recolección de datos como herramientas diseñadas para obtener información de forma eficiente y efectiva con fines investigativos y analíticos. Estas técnicas son clave para desarrollar sistemas de información relacionados con el proceso de investigación. Según el autor, los instrumentos de recolección de datos son los medios utilizados para recopilar y organizar la información necesaria sobre el objeto de estudio, asegurando que estos se alineen con los objetivos específicos de la investigación. La correcta selección de estas técnicas es esencial para garantizar la integridad de los datos y la validez de los resultados. Por ello, es crucial evaluar cuidadosamente las opciones disponibles y elegir las técnicas más adecuadas según el enfoque de la investigación, ya sea cuantitativo o cualitativo.

La fiabilidad de los instrumentos se evaluó mediante el índice Alpha de Cronbach. Los instrumentos se probaron con los participantes y los datos recopilados se analizaron utilizando Microsoft Excel, donde se calculó un valor de α=0.8126. Según George y Mallery (2003, citado por Frías-Navarro, 2022), este valor indica que el instrumento es excelente, ya que se encuentra en el rango 0.9>𝛼>0.80. Esto refleja que los ítems de la escala miden de manera consistente el mismo constructo teórico. Frías-Navarro y Pascual-Soler (2024) destacan que el Alpha de Cronbach es una herramienta esencial para garantizar la coherencia interna de los ítems en relación con el concepto medido.

Para presentar los resultados, se utilizaron tablas de frecuencia simples y porcentajes como medios claros y directos de exposición. Además, se aplicó la prueba estadística T-Student con el programa Microsoft Excel para identificar diferencias significativas entre los grupos y analizar la relación entre las variables. Esta prueba permitió determinar si las diferencias en el aprendizaje de funciones polinómicas de segundo grado entre ambos grupos eran estadísticamente significativas, en línea con el análisis de razonamiento inferencial descrito por Lugo-Armenta y Pino-Fan (2022). El estudio también se complementó con fuentes secundarias, como libros, tesis, reglamentos y páginas web, que fueron analizadas detalladamente.

En este estudio, se desarrolló un plan de intervención para la recolección de datos, con el objetivo de evaluar el impacto de la herramienta Symbolab en el aprendizaje de funciones polinómicas de segundo grado en estudiantes de tercer grado del primer ciclo de nivel secundario del liceo Profesor Carmelo de Jesús Sandoval García, Distrito 08-04, Santiago de los Caballeros, República Dominicana, durante el año escolar 2023-2024.

3.1. Población y Muestra

De acuerdo con Sampieri (2018), la población o universo se define como el conjunto completo de casos que cumplen con ciertas características o especificaciones particulares. Esto implica que cualquier elemento que se ajuste a los criterios establecidos forma parte de la población en estudio.

En esta investigación, la población estuvo compuesta por seis docentes de matemáticas y 102 estudiantes de tercer grado del nivel secundario del Liceo Profesor Carmelo de Jesús Sandoval García, ubicado en el Distrito 08-04, Santiago de los Caballeros, República Dominicana, durante el año escolar 2023-2024.

La selección de la muestra siguió un procedimiento estructurado. En primer lugar, se consideraron los diferentes estratos de la población y su distribución en función del tamaño muestral. Posteriormente, se utilizó un muestreo sistemático, que consiste en seleccionar un elemento k-ésimo dentro de una población ordenada, partiendo de un elemento inicial elegido al azar (Martello & Cleve, 2024). Para implementar este método, se empleó una ruleta para determinar el primer número en cada sección, a partir del cual se aplicó la selección k-ésima.

Finalmente, se realizó un sorteo entre los 48 alumnos seleccionados. Este proceso permitió asignar aleatoriamente a 24 estudiantes al grupo control, mientras que los 24 restantes conformaron el grupo experimental. Este enfoque garantizó la imparcialidad en la selección de los participantes, un aspecto esencial para preservar la validez de los resultados obtenidos en la investigación.

Resultados

Para identificar el nivel de conocimiento de los estudiantes sobre las funciones polinómicas de segundo grado y su acceso a la herramienta Symbolab, se diseñó un instrumento de evaluación de 12 ítems el mismo se aplicó a una muestra de 48 estudiantes, cuyo análisis detallado permitió obtener una visión precisa del nivel de conocimiento de los participantes, cuyos resultados se presentan en la Tabla 1, mostrando el desempeño tanto del grupo experimental como del grupo control en cuatro columnas.

De acuerdo con el objetivo; Evaluar el nivel de conocimiento que tienen los alumnos sobre los conceptos relacionados con las funciones polinómica de segundo grado después de emplear la herramienta digital Symbolab. Se elaboró un instrumento de evaluación compuesto por 12 ítems diseñados para medir la comprensión de los estudiantes en relación con las funciones polinómicas de segundo grado el cual fue aplicado a la muestra seleccionada de 48 estudiantes. La tabla 2 de cuatro columnas presenta los resultados obtenidos en la posprueba, tanto del grupo experimental como del grupo control.

Para analizar la información obtenida en este estudio, se utilizó como base los datos obtenidos de las observaciones y pruebas realizadas a los docentes y estudiantes de tercer grado del primer ciclo de nivel secundario del Liceo Profesor Carmelo de Jesús Sandoval García, Distrito 08-04, Santiago de los Caballeros; Rep. Dom. Año Escolar 2023-2024.

Los resultados mostraron una mejora significativa en el grupo experimental respecto al grupo control. El promedio de las calificaciones posprueba fue de 74.63 en el grupo experimental, comparado con 62.50 en el grupo control. Estos resultados fueron validados mediante la prueba T-Student, con un P-valor < 0.05, confirmando diferencias estadísticamente significativas.

4.1. Discusión de los resultados

La implementación del software interactivo en el Liceo Profesor Carmelo de Jesús Sandoval García tuvo un impacto positivo en el aprendizaje de matemáticas entre los estudiantes de tercer grado de secundaria. Los resultados mostraron una mejora significativa en áreas como la resolución de problemas y la comprensión de conceptos abstractos, lo cual confirma la afirmación de González (2023) de que estas herramientas facilitan el aprendizaje significativo al promover la interacción y la visualización dinámica. Este avance es especialmente relevante en un contexto donde los estudiantes enfrentan desafíos para conectar los conceptos matemáticos con situaciones prácticas.

Además, el análisis cualitativo reveló un incremento en la motivación estudiantil, atribuida a la interactividad y dinamismo del software. Los estudiantes expresaron sentirse más comprometidos con las actividades y destacaron cómo la plataforma les permitía aprender de manera autónoma y creativa. Este hallazgo respalda investigaciones que señalan el valor motivacional de las tecnologías interactivas en ambientes educativos.

No obstante, el estudio también identificó limitaciones que deben considerarse. La duración relativamente corta de la intervención pudo restringir el alcance de los resultados, y el hecho de haberse desarrollado en un contexto específico plantea desafíos para generalizar los hallazgos. Además, la capacitación docente fue una variable crítica, pues aquellos profesores más familiarizados con el uso del software lograron integrar de manera más efectiva la tecnología en sus clases, lo que resalta la necesidad de programas de formación continua.

En términos pedagógicos, los resultados subrayan que las tecnologías interactivas pueden transformar la enseñanza, permitiendo conectar los aprendizajes con las demandas actuales. Sin embargo, su impacto depende de varios factores: la accesibilidad a estas herramientas, la infraestructura tecnológica disponible y la preparación docente. Estos hallazgos tienen importantes implicaciones, ya que sugieren que el uso adecuado de software interactivo no solo mejora el aprendizaje, sino que también puede contribuir a cerrar brechas educativas, particularmente en contextos vulnerables.

En futuras investigaciones, sería valioso ampliar el tiempo de intervención, incluir muestras más diversas y explorar cómo las tecnologías pueden integrarse en diferentes áreas del currículo. Este estudio reafirma el potencial de las tecnologías interactivas como un eje transformador de la educación, especialmente cuando se combinan con estrategias pedagógicas innovadoras que promuevan un aprendizaje significativo y equitativo.

5. Conclusiones

Este estudio evidenció que Symbolab es una herramienta eficaz para mejorar el aprendizaje de funciones polinómicas de segundo grado, permitiendo que los estudiantes del grupo experimental superaran significativamente al grupo control en las evaluaciones realizadas. Estos resultados confirman el cumplimiento del objetivo principal de la investigación, al demostrar que la integración de esta herramienta digital favorece tanto la comprensión como la resolución autónoma de problemas matemáticos complejos.

Asimismo, se validó que el uso de Symbolab aumenta la motivación y el interés de los estudiantes hacia las matemáticas, en línea con los hallazgos de investigaciones previas (Gutiérrez, 2021; Mercedes, 2022). Sin embargo, el análisis también identificó barreras importantes, como la necesidad de infraestructura tecnológica adecuada y la formación docente, las cuales deben abordarse para maximizar el impacto de esta herramienta.

En conclusión, se recomienda incorporar Symbolab en los programas educativos de matemáticas, acompañado de estrategias institucionales que garanticen su accesibilidad y uso eficiente. Además, se sugiere que futuras investigaciones analicen su aplicación en otros niveles educativos y en distintas áreas del conocimiento matemático, con el propósito de ampliar la comprensión de su potencial en la enseñanza.

Aspectos éticos y declaración de conflictos de interés: este estudio se llevó a cabo respetando estrictamente los principios éticos en la investigación educativa, garantizando la protección de los derechos y el bienestar de los participantes. Antes de iniciar la recolección de datos, se obtuvo la aprobación del Comité de Ética en del centro intervenido, conforme a las normativas vigentes. Además, se proporcionó a los participantes y sus representantes legales un consentimiento informado, en el cual se explicaron los objetivos del estudio, el carácter voluntario de su participación y la confidencialidad de la información recopilada.

En cuanto a los conflictos de interés, los autores declaran que no existe ningún interés financiero, personal o profesional que pueda influir en los resultados o la interpretación de los datos presentados en este estudio. Este trabajo fue realizado con independencia académica y rigor científico, asegurando la objetividad en cada etapa del proceso investigativo.

Referencias bibliográficas

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