Integración de Inteligencia Artificial Generativa (IAG) en la enseñanza de los límites matemáticos: Evaluación de un Chat Bot con estudiantes de Bachillerato de Fisico- Matemático de Nivel Medio Superior en el plantel #4 de la UAP-UAZ (2024-2025)

Abstract

La asignatura de matemáticas ha representado históricamente un reto considerable para los estudiantes, generando percepciones polarizadas y un bajo rendimiento académico a nivel mundial y nacional (OCDE, 2018, 2022; Planea, 2017). De acuerdo con datos nacionales para el ciclo 2021-2022, el nivel medio superior presentó una cobertura del 72.9%, con una reprobación del 12.1% y un abandono escolar del 9.2% (SEP, 2023a). En el bachillerato de Ciencias Físico-Matemáticas de la UAP-UAZ esta problemática también está presente, en 2023 se obtuvo una reprobación del 40.4% en los tres planteles de la capital, en la evaluación final de curso (examen ordinario). Y en el plantel específico donde se desarrolla esta investigación, la reprobación fue del 61.8% (UAP-UAZ, comunicación personal, 30 de agosto de 2024). Estas cifras muestran que un número significativo de estudiantes no alcanzan los conocimientos mínimos requeridos para avanzar al siguiente nivel educativo. El objetivo general de esta investigación fue evaluar el impacto de la intervención de un ChatBot basado en Inteligencia Artificial Generativa, en la enseñanza y aprendizaje de los límites matemáticos en estudiantes del bachillerato de Ciencias Físico-Matemáticas de la UAP-UAZ, considerando los resultados de rendimiento académico (pretest-postest) y la percepción estudiantil sobre su uso. El estudio se sustentó en las teorías del aprendizaje constructivista y cognitivista, apoyadas en el conectivismo y el modelo de Conocimiento Técnico Pedagógico del Contenido (Technological Pedagogical Content Knowledge, TPACK) de Mishra y Koehler (Koehler et al., 2015). Se utilizó una metodología mixta: Cuantitativamente se aplicó el Modelo de Aceptación Tecnológica ampliado (Technology Acceptance Model, TAM) de Davis (1989), un pretest y un postest; y Cualitativamente se analizó un cuestionario de preguntas abiertas para describir las opiniones de los estudiantes sobre la experiencia con el uso del ChatBot. Los resultados mostraron una mejora significativa en el rendimiento académico: el 77.4% de los estudiantes incrementó su calificación y la media aritmética general aumentó en 1.41 puntos en el postest. El grupo de bajo rendimiento fue el que reportó el avance más significativo. Sobre la percepción, la mayoría de constructos del modelo ampliado de aceptación tecnológica (TAM), fueron valorados positivamente alcanzando una media de 4.1 sobre 5 en escala de Likert. Entre los aspectos más destacados mencionaron la personalización del aprendizaje, las explicaciones detalladas y la resolución de dudas como elementos clave para el aprendizaje. De manera general, los hallazgos indican que la implementación de un ChatBot educativo con IAG, puede ser una estrategia viable para fortalecer la enseñanza y aprendizaje de conceptos matemáticos complejos y una alternativa prometedora para reducir el rezago académico en el Nivel Medio Superior.