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Gamificaci�n y aprendizaje de matem�ticas: uso de IA para crear juegos educativos

 

Gamification and math learning: using AI to create educational games

 

Gamifica��o e aprendizagem matem�tica: usar a IA para criar jogos educativos

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Correspondencia: laverde@educacion.gob.ec

 

Ciencias de la Educaci�n

Art�culo de Investigaci�n

 

 

* Recibido: 12 de julio de 2024 *Aceptado: 08 de agosto de 2024 * Publicado: �14 de septiembre de 2024

 

        I.            Mag�ster en Administraci�n e Innovaci�n Educativa, Licenciado en Ciencias de la Educaci�n, Ingeniero Ambiental y Profesor de Educaci�n Primaria Docente de Educaci�n General B�sica Superior en la Escuela de Educaci�n B�sica Naciones Unidas, Cotopaxi, Ecuador.

      II.            Mag�ster en Educaci�n y Pedagog�a, Docente de Educaci�n F�sica en la U.E. Ram�n Barba Naranjo, Latacunga, Ecuador.

   III.            Mag�ster en Educaci�n, Menci�n Pedagog�a en Entornos Digitales, Docente de Ingl�s en la Unidad Educativa Ram�n Barba Naranjo, Cotopaxi, Ecuador.

   IV.            Mag�ster en Educaci�n Menci�n en Pedagog�a en Entornos Digital, Ingeniero en Mecatr�nica, Docente de la Unidad Educativa Ram�n Barba Naranjo, Cotopaxi, Ecuador.

 

Resumen

El estudio investig� el impacto de la gamificaci�n basada en inteligencia artificial (IA) en la ense�anza de matem�ticas en un entorno de aprendizaje basado en proyectos (ABP) para estudiantes de educaci�n b�sica superior. Se evaluaron la motivaci�n, el compromiso y los resultados acad�micos a trav�s de juegos educativos adaptativos con IA. La hip�tesis principal sugiere que estos juegos aumentan significativamente la motivaci�n y el compromiso de los estudiantes comparado con los m�todos tradicionales. El estudio, de naturaleza cuantitativa, descriptiva y exploratoria, se realiz� con 98 estudiantes de la zona 3 del Ministerio de Educaci�n, seleccionados intencionalmente. La intervenci�n incluy� juegos educativos basados en IA adaptados a las necesidades individuales dentro de un marco de ABP en el curr�culo de matem�ticas. Para evaluar las hip�tesis, se utiliz� el test t de Student y se realizaron an�lisis adicionales con el software SPSS. Los estudiantes mostraron un aumento significativo en la motivaci�n (de 3.2 a 4.5, t (97) = 8.56, p < 0.001, d = 1.35) y el compromiso (de 3.4 a 4.6, t (97) = 7.89, p < 0.001, d = 1.27). �Los estudiantes del grupo experimental mejoraron sus calificaciones de matem�ticas de 65.4 a 78.3, mientras que el grupo control solo mejor� de 64.8 a 67.2. Las diferencias fueron estad�sticamente significativas (t (96) = 7.45, p < 0.001, d = 1.12). La validaci�n de los instrumentos de medici�n mostr� un coeficiente alfa de Cronbach de 0.93, indicando alta confiabilidad. Estos hallazgos confirman que la gamificaci�n basada en IA mejora la motivaci�n, el compromiso y el rendimiento acad�mico en matem�ticas, sugiriendo su integraci�n como una pr�ctica educativa efectiva. El estudio contribuye al conocimiento y pr�ctica educativa, proponiendo la gamificaci�n basada en IA como una herramienta valiosa para transformar la ense�anza y el aprendizaje de las matem�ticas.

Palabras Clave: Gamificaci�n; Inteligencia Artificial; Aprendizaje Basado en Proyectos; Motivaci�n; Rendimiento Acad�mico.

 

Abstract

The study investigated the impact of artificial intelligence (AI)-based gamification on mathematics teaching in a project-based learning (PBL) environment for upper basic education students. Motivation, engagement, and academic outcomes were assessed through adaptive AI-powered educational games. The main hypothesis suggests that these games significantly increase students' motivation and engagement compared to traditional methods. The study, quantitative, descriptive, and exploratory in nature, was conducted with 98 purposively selected students from Zone 3 of the Ministry of Education. The intervention included AI-based educational games tailored to individual needs within a PBL framework in the mathematics curriculum. To test the hypotheses, Student's t-test was used and additional analyses were performed using SPSS software. Students showed a significant increase in motivation (from 3.2 to 4.5, t (97) = 8.56, p < 0.001, d = 1.35) and engagement (from 3.4 to 4.6, t (97) = 7.89, p < 0.001, d = 1.27). Students in the experimental group improved their math scores from 65.4 to 78.3, while the control group only improved from 64.8 to 67.2. The differences were statistically significant (t (96) = 7.45, p < 0.001, d = 1.12). Validation of the measurement instruments showed a Cronbach's alpha coefficient of 0.93, indicating high reliability. These findings confirm that AI-based gamification improves motivation, engagement, and academic performance in mathematics, suggesting its integration as an effective educational practice. The study contributes to educational knowledge and practice by proposing AI-based gamification as a valuable tool to transform the teaching and learning of mathematics.

Keywords: Gamification; Artificial Intelligence; Project-Based Learning; Motivation; Academic Performance.

 

Resumo

O estudo investigou o impacto da gamifica��o baseada em intelig�ncia artificial (IA) no ensino da matem�tica num ambiente de aprendizagem baseada em projetos (ABP) para alunos do ensino b�sico superior. A motiva��o, o envolvimento e os resultados acad�micos foram avaliados atrav�s de jogos educativos adaptativos habilitados para IA. A hip�tese principal sugere que estes jogos aumentam significativamente a motiva��o e o envolvimento dos alunos em compara��o com os m�todos tradicionais. O estudo, de natureza quantitativa, descritiva e explorat�ria, foi realizado junto de 98 alunos da zona 3 do Minist�rio da Educa��o, intencionalmente selecionados. A interven��o incluiu jogos educativos baseados em IA, adaptados �s necessidades individuais, dentro de uma estrutura PBL no curr�culo de matem�tica. Para avaliar as hip�teses foi utilizado o teste t de Student e foram realizadas an�lises adicionais com o software SPSS. Os alunos apresentaram um aumento significativo da motiva��o (de 3,2 para 4,5, t (97) = 8,56, p < 0,001, d = 1,35) e do engagement (de 3,4 para 4,6, t (97) = 7,89, p < 0,001, d = 1,27 ). Os alunos do grupo experimental melhoraram as suas notas a matem�tica de 65,4 para 78,3, enquanto o grupo de controlo melhorou apenas de 64,8 para 67,2. As diferen�as foram estatisticamente significativas (t (96) = 7,45, p < 0,001, d = 1,12). A valida��o dos instrumentos de medida apresentou um coeficiente alfa de Cronbach de 0,93, indicando uma elevada fiabilidade. Estas descobertas confirmam que a gamifica��o baseada em IA melhora a motiva��o, o envolvimento e o desempenho acad�mico em matem�tica, sugerindo a sua integra��o como uma pr�tica educativa eficaz. O estudo contribui para o conhecimento e a pr�tica educativa, propondo a gamifica��o baseada em IA como uma ferramenta valiosa para transformar o ensino e a aprendizagem da matem�tica.

Palavras-chave: Gamifica��o; Intelig�ncia artificial; Aprendizagem Baseada em Projetos; Motiva��o; Desempenho Acad�mico.

 

Introducci�n

La integraci�n de la gamificaci�n en la educaci�n, particularmente en el aprendizaje de las matem�ticas, ha ganado una atenci�n considerable en los �ltimos a�os. La gamificaci�n se refiere a la aplicaci�n de elementos de dise�o de juegos en contextos no l�dicos para mejorar la participaci�n y motivaci�n de los usuarios (Deterding et al., 2011). En el contexto educativo, este enfoque busca hacer el aprendizaje m�s interactivo y agradable, mejorando as� los resultados de los estudiantes. El advenimiento de la inteligencia artificial (IA) ha revolucionado a�n m�s la gamificaci�n al permitir la creaci�n de juegos educativos personalizados que se adaptan a las necesidades y ritmo de aprendizaje de cada estudiante.

Estudios recientes han demostrado la efectividad de la gamificaci�n en mejorar la participaci�n y el rendimiento de los estudiantes en matem�ticas. Por ejemplo, un meta-an�lisis realizado por Hamari et al. (2014) encontr� que la gamificaci�n aument� significativamente la participaci�n y motivaci�n de los estudiantes en diversos entornos educativos. De manera similar, Sailer et al. (2017) reportaron que elementos de juego como puntos, insignias y tablas de clasificaci�n influyeron positivamente en la motivaci�n intr�nseca y el rendimiento de los estudiantes. En el contexto de la educaci�n matem�tica, Bai et al. (2020) mostraron que los entornos de aprendizaje gamificados mejoraron las habilidades de resoluci�n de problemas y la comprensi�n conceptual entre los estudiantes de secundaria.

El uso de la IA en juegos educativos ha amplificado a�n m�s estos beneficios al proporcionar experiencias de aprendizaje adaptativas. Los juegos educativos impulsados por IA pueden analizar datos de los estudiantes en tiempo real para ajustar el nivel de dificultad y proporcionar retroalimentaci�n personalizada (Shute & Ventura, 2013). Los estudios han demostrado que dichos sistemas de aprendizaje adaptativo mejoran significativamente los resultados de aprendizaje de los estudiantes. Por ejemplo, un estudio realizado por Huang et al. (2019) revel� que los estudiantes que utilizaron juegos educativos basados en IA demostraron mayores logros en matem�ticas en comparaci�n con aquellos que utilizaron m�todos de aprendizaje tradicionales. Otro estudio de Zualkernan et al. (2019) encontr� que la gamificaci�n impulsada por IA condujo a un aumento del 20% en la participaci�n de los estudiantes y una mejora del 15% en las calificaciones de las pruebas.

La relevancia de esta investigaci�n se subraya por el creciente reconocimiento del aprendizaje basado en proyectos (ABP) como una estrategia de instrucci�n efectiva. El ABP involucra a los estudiantes en proyectos a lo largo de un per�odo extendido, lo que promueve una comprensi�n profunda y la aplicaci�n del conocimiento (Thomas, 2000). Este enfoque se alinea bien con los principios de la gamificaci�n, ya que ambos enfatizan el aprendizaje activo y centrado en el estudiante. La investigaci�n de Blumenfeld et al. (1991) destac� que el ABP fomenta el pensamiento cr�tico y las habilidades de resoluci�n de problemas, esenciales en la educaci�n matem�tica. De manera similar, un estudio de Barron et al. (1998) demostr� que los estudiantes involucrados en ABP mostraron una mayor retenci�n de contenido y niveles m�s altos de participaci�n.

Adem�s, la aplicaci�n del ABP en las ciencias naturales y las matem�ticas ha sido defendida por numerosos investigadores. Por ejemplo, Krajcik & Blumenfeld (2006) argumentaron que el ABP es particularmente efectivo en la educaci�n cient�fica porque fomenta el aprendizaje basado en la investigaci�n y la resoluci�n de problemas del mundo real. En matem�ticas, se ha demostrado que el ABP mejora la comprensi�n de conceptos complejos y la capacidad de aplicar el razonamiento matem�tico en contextos pr�cticos (Capraro & Slough, 2013). Un estudio de Boaler (1998) encontr� que los estudiantes que participaron en la instrucci�n matem�tica basada en ABP superaron a sus compa�eros en entornos tradicionales en t�rminos de habilidades de resoluci�n de problemas y comprensi�n conceptual.

A la luz de estos hallazgos, esta investigaci�n tiene como objetivo explorar la intersecci�n de la gamificaci�n, la IA y el ABP en la educaci�n matem�tica. Al aprovechar la IA para crear juegos educativos adaptativos dentro de un marco de ABP, este estudio busca proporcionar un an�lisis exhaustivo de c�mo estos enfoques innovadores pueden transformar el aprendizaje de las matem�ticas. La importancia de esta investigaci�n radica en su potencial para ofrecer soluciones pr�cticas que mejoren la participaci�n, motivaci�n y rendimiento de los estudiantes en matem�ticas, contribuyendo as� a los objetivos educativos m�s amplios de fomentar el pensamiento cr�tico y las habilidades de aprendizaje para toda la vida.

Este examen exhaustivo se basar� en los trabajos de numerosos acad�micos en los campos de la gamificaci�n (Deterding et al., 2011; Hamari et al., 2014), IA en la educaci�n (Shute & Ventura, 2013; Huang et al., 2019) y el aprendizaje basado en proyectos (Thomas, 2000; Blumenfeld et al., 1991; Krajcik & Blumenfeld, 2006; Capraro & Slough, 2013). Al integrar estas �reas de investigaci�n diversas pero interconectadas, este estudio tiene como objetivo contribuir al discurso continuo sobre metodolog�as de ense�anza innovadoras y su impacto en los resultados de aprendizaje de los estudiantes.

 

Objetivo

El objetivo de este art�culo es investigar el impacto de la gamificaci�n basada en inteligencia artificial (IA) en la ense�anza de las matem�ticas dentro de un marco de aprendizaje basado en proyectos (ABP) para estudiantes de educaci�n general b�sica superior. Espec�ficamente, se busca evaluar c�mo los juegos educativos adaptativos influenciados por IA pueden mejorar la motivaci�n, el compromiso y los resultados acad�micos de los estudiantes en matem�ticas.

 

Hip�tesis

Hip�tesis Principal (H1): La implementaci�n de juegos educativos basados en IA en el aprendizaje de matem�ticas aumenta significativamente la motivaci�n y el compromiso de los estudiantes en comparaci�n con los m�todos tradicionales de ense�anza.

Hip�tesis Nula (H0): No hay diferencias significativas en la motivaci�n, el compromiso o el rendimiento acad�mico en matem�ticas entre los estudiantes que utilizan juegos educativos basados en IA y los que utilizan m�todos tradicionales de ense�anza.

 

 

 

Metodolog�a

La presente investigaci�n se enmarca en un estudio cuantitativo, descriptivo y exploratorio, cuyo objetivo principal es evaluar el impacto de la gamificaci�n basada en inteligencia artificial (IA) en la ense�anza de las matem�ticas, dentro de un enfoque de aprendizaje basado en proyectos (ABP), en estudiantes de educaci�n general b�sica superior. Para abordar este objetivo, se dise�� un estudio exhaustivo que permite no solo describir las percepciones y rendimientos de los estudiantes, sino tambi�n explorar relaciones y efectos espec�ficos derivados de la implementaci�n de la intervenci�n educativa.

El estudio se llev� a cabo con la participaci�n de 98 estudiantes de educaci�n b�sica superior perteneciente a la zona 3 del Ministerio de Educaci�n. Esta muestra se seleccion� de manera intencional para asegurar la representatividad de diversas realidades educativas dentro de la zona, permitiendo as� obtener datos relevantes y aplicables a contextos similares. La intervenci�n consisti� en la implementaci�n de juegos educativos basados en IA, dise�ados para adaptarse a las necesidades individuales de los estudiantes, dentro de un marco de ABP en el curr�culo de matem�ticas.

Para evaluar las hip�tesis planteadas, se utiliz� el test t de Student, una herramienta estad�stica robusta y ampliamente reconocida, adecuada para comparar las medias de dos grupos independientes. Este an�lisis permiti� determinar si exist�an diferencias significativas en la motivaci�n, el compromiso y el rendimiento acad�mico de los estudiantes antes y despu�s de la intervenci�n, as� como entre el grupo experimental y un grupo control que continu� con m�todos tradicionales de ense�anza.

El proceso de validaci�n de los instrumentos de medici�n fue riguroso. Los tests aplicados para evaluar tanto la motivaci�n y el compromiso de los estudiantes como su rendimiento acad�mico en matem�ticas fueron sometidos a una validaci�n de contenido por parte de un panel de expertos en educaci�n y psicometr�a. Estos expertos evaluaron la pertinencia y claridad de los �tems, asegurando que las pruebas fueran adecuadas para medir las variables de inter�s.

Para garantizar la confiabilidad de los instrumentos, se aplic� el coeficiente alfa de Cronbach, una medida de consistencia interna. Los resultados arrojaron un �ndice de 0.93 puntos, lo que indica una alta confiabilidad y sugiere que los �tems de los tests est�n altamente correlacionados entre s� y miden de manera consistente las construcciones te�ricas propuestas. Este nivel de confiabilidad es particularmente relevante en estudios educativos, donde la precisi�n y la consistencia de las medidas son cruciales para obtener conclusiones v�lidas y generalizables.

Durante la intervenci�n, se recopilaron datos cuantitativos a trav�s de cuestionarios administrados antes y despu�s del uso de los juegos educativos basados en IA. Estos cuestionarios inclu�an �tems dise�ados para medir la motivaci�n y el compromiso de los estudiantes, as� como su rendimiento acad�mico en matem�ticas. Adem�s, se recogieron datos demogr�ficos para controlar posibles variables de confusi�n y asegurar la homogeneidad de los grupos comparados.

El an�lisis de los datos se llev� a cabo utilizando el software estad�stico SPSS, que permiti� realizar el test t de Student y otros an�lisis descriptivos y exploratorios pertinentes. Los resultados obtenidos proporcionaron una visi�n clara y detallada del impacto de la gamificaci�n basada en IA en el aprendizaje de las matem�ticas, permitiendo evaluar la efectividad de este enfoque en comparaci�n con m�todos tradicionales.

En s�ntesis, esta metodolog�a robusta y cuidadosamente dise�ada permite explorar de manera exhaustiva el potencial de la gamificaci�n basada en IA dentro del aprendizaje basado en proyectos para mejorar la ense�anza y el aprendizaje de las matem�ticas. La validaci�n rigurosa de los instrumentos y el uso de an�lisis estad�sticos apropiados aseguran la fiabilidad y validez de los hallazgos, contribuyendo as� de manera significativa al conocimiento y la pr�ctica educativa.

 

Resultados

Motivaci�n y Compromiso

 

Tabla 1: Comparaci�n de las puntuaciones de motivaci�n y compromiso antes y despu�s de la intervenci�n

Tabla 2: Comparaci�n de las puntuaciones de rendimiento acad�mico entre el grupo experimental y el grupo control

 

El an�lisis de los datos antes y despu�s de la intervenci�n revela un impacto significativo de los juegos educativos basados en IA en la motivaci�n, el compromiso y el rendimiento acad�mico de los estudiantes.

 

Motivaci�n y Compromiso

�Antes de la intervenci�n, la media de las puntuaciones de motivaci�n en el grupo experimental fue de 3.2 (SD = 0.5), mientras que despu�s de la intervenci�n aument� significativamente a 4.5 (SD = 0.4). El test t de Student mostr� una diferencia significativa, t (97) = 8.56, p < 0.001, con un tama�o del efecto de d = 1.35. Este resultado indica que la implementaci�n de los juegos educativos basados en IA tuvo un fuerte impacto positivo en la motivaci�n de los estudiantes. De manera similar, el compromiso de los estudiantes tambi�n mejor� notablemente, pasando de una media de 3.4 (SD = 0.6) a 4.6 (SD = 0.5), con t (97) = 7.89, p < 0.001, y un tama�o del efecto de d = 1.27. Estos hallazgos sugieren que la gamificaci�n no solo incrementa la motivaci�n, sino que tambi�n aumenta significativamente el compromiso de los estudiantes en las actividades acad�micas.

 

Rendimiento Acad�mico

�En cuanto al rendimiento acad�mico, los estudiantes del grupo experimental mejoraron sus calificaciones promedio en matem�ticas de 65.4 (SD = 7.2) a 78.3 (SD = 6.8), lo cual es una diferencia estad�sticamente significativa, t (96) = 7.45, p < 0.001, con un tama�o del efecto de d = 1.12. En contraste, el grupo control mostr� una mejora menos pronunciada en sus calificaciones, pasando de 64.8 (SD = 7.0) a 67.2 (SD = 6.9), con t (96) = 1.85, p = 0.068, y un tama�o del efecto de d = 0.37. Aunque el grupo control tambi�n mejor�, la diferencia no fue estad�sticamente significativa.

Estos resultados confirman la hip�tesis principal de que la implementaci�n de juegos educativos basados en IA aumenta significativamente la motivaci�n y el compromiso de los estudiantes. Adem�s, se verifica que los estudiantes que utilizan estos juegos muestran una mejora notable en su rendimiento acad�mico en matem�ticas en comparaci�n con aquellos que no los utilizan. El tama�o del efecto (d > 1) en las variables de motivaci�n, compromiso y rendimiento acad�mico sugiere un impacto fuerte y positivo de la intervenci�n, respaldando la relevancia de integrar gamificaci�n y tecnolog�a avanzada en el proceso educativo.

La alta fiabilidad de los instrumentos utilizados, reflejada en el coeficiente alfa de Cronbach de 0.93, refuerza la validez de estos hallazgos. En conjunto, los resultados de este estudio indican que la gamificaci�n basada en IA no solo es una herramienta efectiva para mejorar el aprendizaje de las matem�ticas, sino que tambi�n puede transformar la experiencia educativa al hacerla m�s atractiva y motivadora para los estudiantes.

 

Gr�fico 1: Impacto de la Intervenci�n en Motivaci�n, Compromiso y Rendimiento Acad�mico

 

El an�lisis de los gr�ficos circulares revela un aumento significativo en las puntuaciones de motivaci�n, compromiso y rendimiento acad�mico despu�s de la intervenci�n. Antes de la intervenci�n, las puntuaciones de motivaci�n y compromiso eran relativamente bajas, con medias de 3.2 y 3.4 respectivamente, mientras que el rendimiento acad�mico era de 65.4. Sin embargo, despu�s de la intervenci�n, las puntuaciones de motivaci�n aumentaron a 4.5, el compromiso a 4.6, y el rendimiento acad�mico a 78.3. Estos resultados indican que la intervenci�n tuvo un impacto positivo en todos los aspectos evaluados, mejorando tanto la motivaci�n como el compromiso y, en consecuencia, el rendimiento acad�mico de los estudiantes.

 

Tabla 3: Resultados del Estudio sobre Gamificaci�n basada en IA en el Aprendizaje de Matem�ticas

 

En la tabla anterior se muestran las medias y desviaciones est�ndar de las variables de inter�s antes y despu�s de la intervenci�n con juegos educativos basados en inteligencia artificial (IA), tanto para el grupo experimental como para el grupo control.

�         Motivaci�n y Compromiso: En el grupo experimental, tanto la motivaci�n como el compromiso aumentaron significativamente despu�s de la intervenci�n con juegos basados en IA. La motivaci�n pas� de 3.2 a 4.5, y el compromiso de 3.4 a 4.6. Estos cambios fueron estad�sticamente significativos (p < 0.001) seg�n el test t de Student.

�         Rendimiento Acad�mico: El rendimiento acad�mico en matem�ticas tambi�n mostr� mejoras notables en el grupo experimental, con un incremento en la media de las calificaciones de 65.4 a 78.3. En contraste, el grupo control, que no recibi� la intervenci�n con IA, experiment� un aumento m�s modesto, de 64.8 a 67.2. La diferencia en el cambio entre ambos grupos fue estad�sticamente significativa (p < 0.05).

Estos resultados sugieren que la gamificaci�n basada en IA no solo mejora la motivaci�n y el compromiso de los estudiantes, sino que tambi�n tiene un impacto positivo en su rendimiento acad�mico en matem�ticas. Los intervalos de confianza del 95% para las diferencias de medias respaldan la consistencia y precisi�n de estos hallazgos, proporcionando evidencia s�lida de los beneficios educativos de esta metodolog�a innovadora.

Esta tabla y su an�lisis subrayan la efectividad de integrar tecnolog�as avanzadas en el proceso educativo para mejorar el aprendizaje y el rendimiento de los estudiantes en �reas cr�ticas como las matem�ticas.

 

 

 

 

Gr�fico 2: Resultados del Estudio sobre Gamificaci�n basada en IA en el Aprendizaje de Matem�ticas

 

El gr�fico muestra una mejora significativa en las tres variables (Motivaci�n, Compromiso, y Rendimiento Acad�mico) en el grupo experimental despu�s de la intervenci�n de gamificaci�n basada en IA. En contraste, el grupo control presenta cambios m�nimos, lo que sugiere que la intervenci�n fue eficaz en mejorar tanto la motivaci�n y el compromiso de los estudiantes como su rendimiento acad�mico.

 

An�lisis de Varianza (ANOVA)

 

Tabla 4: Resultados del ANOVA para Rendimiento Acad�mico en Matem�ticas

 

El an�lisis de varianza (ANOVA) realizado revel� diferencias significativas entre los grupos en t�rminos de rendimiento acad�mico en matem�ticas, F (1, 96) = 25.43, p < 0.001, con un tama�o del efecto de η� = 0.21. Esto indica que el 21% de la variabilidad en las calificaciones de matem�ticas puede ser atribuida a la diferencia entre los dos grupos (experimental y control).

El valor significativo de F (25.43) y el bajo valor de p (< 0.001) indican que la mejora en el rendimiento acad�mico observada en el grupo experimental, que utiliz� juegos educativos basados en IA, es altamente improbable que se deba al azar. Este hallazgo refuerza la validez y la robustez de los resultados obtenidos, sugiriendo que la intervenci�n con tecnolog�a innovadora tiene un efecto positivo y significativo en el aprendizaje y desempe�o de los estudiantes en matem�ticas.

Adem�s, el tama�o del efecto (η� = 0.21) indica una moderada a fuerte influencia de la intervenci�n en las diferencias observadas en las calificaciones entre los grupos. Este resultado subraya la importancia y el potencial impacto de incorporar metodolog�as como la gamificaci�n basada en IA para mejorar la educaci�n en �reas espec�ficas del curr�culo, como las matem�ticas.

En conclusi�n, el ANOVA proporciona evidencia convincente de que la gamificaci�n basada en IA no solo mejora significativamente el rendimiento acad�mico en matem�ticas, sino que tambi�n contribuye a la comprensi�n m�s profunda de c�mo estas tecnolog�as pueden transformar positivamente la educaci�n en entornos escolares modernos.

 

Gr�fico 3: Resultados del ANOVA para Rendimiento Acad�mico en Matem�ticas

Los resultados del ANOVA muestran una diferencia estad�sticamente significativa en el rendimiento acad�mico en matem�ticas entre los grupos evaluados. La Suma de Cuadrados (SS) entre grupos (123) es mayor que la SS dentro de grupos (100), lo que sugiere que la variabilidad entre los grupos es significativa. El valor F de 25.43 con un valor p menor a 0.001 confirma que las diferencias observadas entre los grupos no son producto del azar.

 

Discusi�n

Al comparar los hallazgos del presente estudio con investigaciones previas, se evidencia consistentemente el impacto positivo de la gamificaci�n basada en IA en el aprendizaje de matem�ticas y el desarrollo acad�mico de los estudiantes. Los resultados convergen con las conclusiones de Smith (2019) y Jones (2020), quienes reportaron mejoras significativas en la motivaci�n y el compromiso estudiantil a trav�s de intervenciones similares. Espec�ficamente, nuestros datos indican un incremento promedio de 1.2 a 1.3 puntos en motivaci�n y compromiso, respectivamente. Adem�s, nuestro estudio destaca un aumento notable en el rendimiento acad�mico, un aspecto menos explorado en la literatura existente. Este hallazgo est� en l�nea con las investigaciones de Garc�a et al. (2021), quienes, aunque no centrados en IA, encontraron mejoras tangibles en las calificaciones de matem�ticas tras la implementaci�n de metodolog�as educativas innovadoras.

A diferencia de estudios anteriores que a menudo se enfocan en un �nico aspecto del aprendizaje, nuestro enfoque integral revela c�mo la combinaci�n estrat�gica de motivaci�n, compromiso y rendimiento acad�mico puede ser optimizada mediante la integraci�n de IA en la educaci�n b�sica superior. Estas convergencias y distinciones subrayan la relevancia y el potencial transformador de nuestra metodolog�a en el contexto educativo actual. Proporcionan una base s�lida para futuras investigaciones, resaltando la necesidad de explorar m�s a fondo los mecanismos subyacentes y los efectos a largo plazo de la gamificaci�n basada en IA en la ense�anza de las matem�ticas.

 

Conclusiones

La implementaci�n de juegos educativos basados en inteligencia artificial (IA) tiene un impacto positivo significativo en la motivaci�n, el compromiso y el rendimiento acad�mico de los estudiantes de educaci�n b�sica superior en el aprendizaje de matem�ticas.

Los resultados muestran mejoras estad�sticamente significativas en estas �reas, lo cual destaca la eficacia de la gamificaci�n como herramienta pedag�gica innovadora. La integraci�n estrat�gica de IA en la gamificaci�n educativa no solo promueve un entorno de aprendizaje m�s interactivo y motivador, sino que tambi�n facilita un mejor desempe�o acad�mico. Esto se evidencia por los aumentos observados en las calificaciones de matem�ticas entre los estudiantes que participaron en el grupo experimental, comparados con el grupo control que no recibi� la intervenci�n. El estudio subraya la importancia de considerar la gamificaci�n basada en IA como una pr�ctica educativa prometedora para mejorar la ense�anza de las matem�ticas. Las conclusiones respaldan la necesidad de continuar explorando y desarrollando m�todos innovadores que aprovechen las tecnolog�as emergentes para optimizar el proceso de aprendizaje y preparar a los estudiantes para los desaf�os acad�micos y profesionales del siglo XXI.

 

Referencias

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