Gamificación en STEM para dinamizar la enseñanza de la multiplicación en estudiantes del grado quinto

dc.contributor.advisorAgudelo Castro, Ana María
dc.contributor.authorGámez Teherán, Cristian Ricardo
dc.contributor.authorMedina Abella, Hilver Harrison
dc.contributor.authorTamayo Benjumea, Carlos Andrés
dc.coverage.spatialBogotá D.C.
dc.coverage.temporalJunio a Septiembre del año 2025
dc.date.accessioned2025-11-21T16:32:38Z
dc.date.available2025-11-21T16:32:38Z
dc.date.issued2025-10-22
dc.description.abstractEste trabajo aborda la problemática del bajo rendimiento en matemáticas, particularmente en la comprensión de la multiplicación, en estudiantes de grado quinto pertenecientes a instituciones educativas rurales de los municipios La Argentina (Huila), Aguachica (Cesar) y Aracataca (Magdalena). La investigación propone la implementación de una estrategia pedagógica basada en la gamificación dentro del enfoque educativo STEM (Ciencia, Tecnología, Ingeniería y Matemáticas), con el propósito de dinamizar los procesos de enseñanza-aprendizaje y fortalecer el razonamiento lógico-matemático. Desde un diseño metodológico mixto con predominio cuantitativo, la investigación identifica los principales obstáculos cognitivos y pedagógicos que afectan el aprendizaje de la multiplicación, implementa una estrategia gamificada digital adaptada al contexto rural y evalúa su impacto mediante análisis comparativos de desempeño pre y post intervención. El estudio se fundamenta en teorías constructivistas, el aprendizaje experiencial y la teoría de la autodeterminación, que sustentan el papel del juego, la motivación intrínseca y la interacción como factores clave en la adquisición del conocimiento. Los resultados evidencian una mejora significativa en la comprensión operativa y conceptual de la multiplicación, así como un aumento en la motivación y la participación de los estudiantes. En consecuencia, se concluye que la gamificación en entornos STEM representa una herramienta eficaz para superar barreras de aprendizaje en zonas rurales, promoviendo experiencias educativas significativas, inclusivas y contextualizadas. Este modelo pedagógico se perfila como una estrategia replicable que contribuye a cerrar brechas de calidad educativa en Colombia.spa
dc.description.abstractenglishThis work addresses the problem of low performance in mathematics, particularly in the understanding of multiplication, among fifth-grade students in rural educational institutions in the municipalities of La Argentina (Huila), Aguachica (Cesar), and Aracataca (Magdalena). The research proposes the implementation of a pedagogical strategy based on gamification within the STEM (Science, Technology, Engineering, and Mathematics) educational approach, with the purpose of revitalizing the teaching-learning processes and strengthening logical-mathematical reasoning. Using a mixed-methods design with a quantitative focus, the research identifies the main cognitive and pedagogical obstacles that affect the learning of multiplication, implements a digital gamified strategy adapted to the rural context, and evaluates its impact through comparative analyses of pre- and post-intervention performance. The study is grounded in constructivist theories, experiential learning, and self-determination theory, which support the role of play, intrinsic motivation, and interaction as key factors in knowledge acquisition. The results demonstrate a significant improvement in the operational and conceptual understanding of multiplication, as well as an increase in student motivation and participation. Consequently, it is concluded that gamification in STEM environments represents an effective tool for overcoming learning barriers in rural areas, promoting meaningful, inclusive, and contextualized educational experiences. This pedagogical model is emerging as a replicable strategy that contributes to closing educational quality gaps in Colombia.spa
dc.description.tableofcontentsTabla de contenido Contenido 1. Introducción ... 9 2. Contextualización del problema de investigación ... 12 2.1 Pregunta de investigación ...18 2.2 Objetivos de investigación... 19 2.2.1 Objetivo General... 19 2.2.2 Objetivos Específicos ... 19 3.Justificación ... 19 4.Introducción capítulo II... 23 5.Estado del arte ... 24 5.1 Marco Teórico ... 36 5.1.1 Enfoque educativo STEM ... 36 5.1.2 Teorías del aprendizaje aplicadas a STEM ... 37 5.1.2.1 El constructivismo ... 37 5.1.2.2 Aprendizaje Basado en Problemas... 37 5.1.2.3 Aprendizaje Experiencial ... 37 5.1.2.4 Modelos de Implementación de la Educación STEM... 39 5.1.2.5 Modelo Exploratorio ... 39 5.1.2.6 Modelos de Inmersión Total ...39 5.1.2.7 Problem Solving... 40 6. Marco conceptual ... 41 6.1 Conceptualización STEM ... 41 6.1.1 Nueva visión del aprendizaje basado en juegos (Game-Based Learning & Gamificación) ... 41 6.1.2 La imaginación en el aprendizaje ... 43 6.1.3 Integración actualizada de STEM, juego e imaginación ... 44 6.1.4 Retroalimentación inmediata ... 45 6.1.5 Interactividad y gamificación digital ... 46 6.1.6 Aprendizaje significativo ... 46 6.1.7 Estrategias pedagógicas ... 46 6.1.8 Didáctica ... 47 6.2 La gamificación ... 47 6.3 Gamificación digital ... 49 6.3.1 Herramientas de la gamificación digital ... 49 6.3.2 Enseñanza de la matemática ... 51 6.3.3 Barreras Cognitivas en el Aprendizaje de las Matemáticas ...51 6.3.4 Aprendizaje Autónomo y Colaborativo ... 53 6.3.5 TIC (Tecnologías de la Información y la Comunicación) ... 53 6.3.6 Aprendizaje Basado en Proyectos ... 54 6.3.7 Brecha Digital y Conectividad ... 54 6.3.8 Teoría de las Inteligencias Múltiples ...54 6.3.9 Estrategias de gamificación para la enseñanza de las tablas de multiplicación y las operaciones matemáticas ... 55 6.3.9.1 Mecánicas de juego adaptadas para operaciones matemáticas ... 56 6.3.9.2 Dinámicas y elementos de gamificación aplicados en el campo de las matemáticas... 56 6.3.9.3 Implementación en contextos particulares (Tablas y operaciones básicas) ... 57 6.3.10 Estrategias de la gamificación especificas utilizadas en la investigación ... 59 6.3.10.1 Aplicación web interactiva gamificada ... 60 6.3.10.2 App Offline ...64 7. Marco Normativo ... 62 7.1 Curiosidad por desentrañar enigmas palpables ... 62 7.2 Flexibilidad y un caleidoscopio de enfoques metodológicos ... 63 7.3 Enfoque en la "Utilidad" y las consecuencias ... 63 8.Introducción capítulo III ... 64 9.Metodología ... 65 9.1 Paradigma ... 65 9.2 Enfoque ... 66 9.3 Diseño y métodos ... 67 9.4 Población ... 71 9.5 Fases ... 74 9.6 Criterios de calidad ...76 9.7 Consideraciones éticas ...78 10. Resultados y discusión ... 80 10.1 Introducción ... 80 10.2 Resultados ... 81 10.2.1 Información sociodemográfica ... 81 10.2.2 Identificación de obstáculos en el aprendizaje de la multiplicación ... 85 10.2.3 Análisis y diseño de la estrategia de gamificación en STEM... 91 10.2.3.1 Descripción de la prueba diagnóstica ... 91 10.2.3.2 Validación de la prueba diagnóstica ... 92 10.2.3.3 Aplicación de la prueba diagnóstica ... 96 10.2.4 Desarrollo de la Estrategia Gamificada ...102 10.2.4.1 Fundamentación tecnológica ... 102 10.2.4.2 Fundamentación pedagógica ... 102 10.2.4.3 Flujo de la experiencia gamificada ...103 10.2.4.3.1 Registro e inicio de sesión ...103 10.2.4.3.2 Video narrativo de Introducción ...105 10.2.4.3.3 Video Explicativo Conceptual ...107 10.2.4.3.4 Niveles de la Gamificación ...107 10.2.4.3.5 Fin del juego ... 114 10.2.5 Ganancia de Hake ... 115 10.3 Análisis y discusión de los resultados ... 121 10.3.1 Conclusiones ... 124 10.3.2 Recomendaciones ... 125 11.Cierre ... 126 12.Referencias ... 128 13.Anexos... 136 13.1 Anexo 1 Prueba Diagnóstica Dirigida a Estudiantes de Grado Quinto ... 136 13.2 Anexo 2 Propuesta Redacción Consideraciones Éticas de Trabajos de Investigación de la Maestría en Educación STEM ... 138 13.3 Anexo 3 Carta Autorización del Rector(a) o Representante Legal de la Institución ... 140 13.4 Anexo 4 Consentimiento Informado y Autorización de Uso de Datos Personales de Estudiantes Menores de Edad Bajo mi Patria Potestad ... 143 13.5 Anexo 5 Consentimiento Informado y Autorización de Uso de Datos Personales ... 151 13.6 Anexo 6 Formato de Asentimiento Informado Para Estudiantes ... 158spa
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/10823/7973
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dc.subject.keywordsEducational innovationspa
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dc.subject.proposalAprendizaje significativospa
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dc.title.translatedGamification in STEM to energize the teaching of multiplication in fifth grade studentsspa
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