Investigación · Inteligencia Artificial

Dr. Yonatan
Guerrero Soriano

Especialista en Inteligencia Artificial aplicada a la Educación Matemática

Investigación doctoral enfocada en estrategias de diseño instruccional para el aprendizaje híbrido en matemáticas, integrando la inteligencia artificial como recurso educativo en escuelas secundarias especializadas.

Ver Disertación
01

Áreas de Investigación

Diseño Instruccional con IA

Estrategias innovadoras para integrar la inteligencia artificial en el diseño de experiencias de aprendizaje efectivas y personalizadas.

Aprendizaje Híbrido

Desarrollo de modelos educativos que combinan enseñanza presencial y digital, optimizando la integración de tecnologías de IA.

Educación Matemática

Investigación en metodologías innovadoras para la enseñanza de matemáticas en educación secundaria utilizando recursos tecnológicos.

Desarrollo Profesional Docente

Formación y preparación de educadores en competencias pedagógicas y técnicas para la integración efectiva de IA en el aula.

Tecnología Educativa

Evaluación e implementación de herramientas tecnológicas emergentes que potencian el proceso de enseñanza-aprendizaje.

Aprendizaje Personalizado

Uso de IA para adaptar contenidos y experiencias educativas a las necesidades individuales de cada estudiante.

02

IA en la Educación

De los primeros sistemas de tutoría inteligente a la integración masiva del aprendizaje adaptativo — evolución histórica de la inteligencia artificial en entornos educativos.

Precursor

Test de Turing

Alan Turing publica "Computing Machinery and Intelligence" — el primer marco para evaluar inteligencia artificial.

1950
Origen

Nace la IA

Conferencia de Dartmouth — McCarthy y Minsky acuñan el término "Inteligencia Artificial" como campo formal.

1956
Primer chatbot

ELIZA (MIT)

Joseph Weizenbaum crea el primer sistema de conversación en lenguaje natural, precursor de tutores virtuales.

1966
Aprendizaje asistido

Sistema PLATO

Primera plataforma de aprendizaje asistido por computadora a gran escala — precursor de los LMS modernos.

1970
Tutoría inteligente

ITS Pioneros

Surgen los primeros Sistemas de Tutoría Inteligente (ITS) capaces de adaptar la instrucción al estudiante.

1984
Hito histórico

Deep Blue (IBM)

La IA supera al campeón mundial de ajedrez — demuestra capacidades cognitivas antes exclusivas del ser humano.

1997
Revolución técnica

Deep Learning

Geoffrey Hinton resucita las redes neuronales profundas — base de todos los sistemas modernos de IA educativa.

2006
Democratización

MOOCs Globales

Coursera y edX lanzan masivamente cursos con recomendaciones adaptativas — millones de estudiantes conectados.

2012
Arquitectura clave

Transformers

"Attention is All You Need" (Google Brain) — arquitectura que hace posible los modelos de lenguaje masivos.

2017
IA generativa

GPT-3 (OpenAI)

175 mil millones de parámetros — primeras aplicaciones directas de IA generativa en tutorías y producción de contenido educativo.

2020
Expansión masiva

IA Personalizada

Integración de IA en diseño instruccional, evaluación adaptativa y personalización del aprendizaje a escala global.

2024
Desliza para explorar
03

Disertación Doctoral

Investigación cuantitativa no experimental descriptivo-correlacional que examina las estrategias de diseño instruccional para la integración de IA en entornos híbridos de matemáticas en escuelas secundarias especializadas de San Juan, Puerto Rico.

Nova Southeastern University · 2025
Abraham S. Fischler College of Education
Muestra: n = 18 docentes
Región de San Juan, PR
EdD · Diseño cuantitativo
CVC del instrumento: 0.9778

Contexto del Estudio

  • Escuelas secundarias especializadas en matemáticas, Región de San Juan, Puerto Rico
  • Aceleración hacia modelos de aprendizaje híbrido post-pandemia COVID-19
  • Docentes con alta especialización matemática pero preparación variable en IA
  • Transformación educativa global donde la IA emerge como herramienta potencial

Propósito General

  • Examinar estrategias actuales y desafíos en la integración de IA en modalidades híbridas
  • Comprender percepciones, nivel de preparación y competencias digitales de los educadores
  • Identificar necesidades de capacitación y apoyo para el uso pedagógico de IA
  • Elaborar lineamientos de diseño instruccional para una integración efectiva y ética
01

¿Cuál es el nivel de preparación de los educadores en matemáticas para integrar estrategias de diseño instruccional basadas en la IA en entornos híbridos?

02

¿Qué tipo de capacitación o desarrollo profesional necesitan los docentes de matemáticas para implementar efectivamente estrategias didácticas con IA en entornos híbridos?

03

¿Cuáles son las percepciones y actitudes de los docentes de matemáticas hacia el uso de estrategias de enseñanza apoyadas en IA?

Planteamiento del Problema

  • La integración efectiva de IA en matemáticas representa un reto significativo
  • Escasez de capacitación especializada para docentes
  • Deficiencia de modelos pedagógicos que guíen el diseño instruccional con IA
  • Apatía a los cambios tecnológicos y falta de conocimiento en herramientas digitales
  • Ausencia de perspectiva holística en el aprendizaje matemático

Evidencia Empírica

  • En Ecuador: dominio de contenidos aumentó de 25% a 68.7% tras 16 semanas de IA
  • 69% de estudiantes reportaron mejora en aprendizaje de matemáticas con IA
  • 40% considera la metodología híbrida como innovación perdurable
  • Mejora en administración de tareas y recursos de forma individualizada
  • Reducción significativa en tiempo de corrección de ejercicios matemáticos

Desafíos Técnicos

  • Infraestructura inadecuada en las instituciones
  • Brecha digital y disparidades en acceso
  • Fallos en sistemas de retroalimentación adaptativa

Desafíos Pedagógicos

  • Adaptación de métodos de enseñanza al entorno digital
  • Diseño curricular inadecuado para integrar IA
  • Consideraciones éticas y de privacidad

Desafíos Profesionales

  • Competencias digitales insuficientes en docentes
  • Resistencia al cambio tecnológico
  • Escaso respaldo institucional y de políticas
Diseño de investigación

Cuantitativo No Experimental

Estudio descriptivo-correlacional con recolección sistemática de datos mediante cuestionario estructurado. Análisis estadístico sin manipulación experimental, adecuado para describir y explorar relaciones entre variables.

Participantes

18 Docentes · 3 Escuelas

Docentes de Escuelas Secundarias Especializadas en Tecnología y Matemáticas de la Región de San Juan. Selección mediante muestreo estratificado en dos etapas con 95% de confianza y 10% de margen de error.

Instrumento

Cuestionario Validado · CVC 0.9778

Cuestionario de 20 ítems en escala Likert (1–5). Validado por Dr. Luis De la Torre, Dr. Juan Concepción y Dr. Eduan Martínez-Soto. Secciones: demografía, preparación, necesidades y percepciones.

Análisis de datos

Python · Estadística Descriptiva

Medidas de tendencia central y dispersión, análisis de frecuencias, correlaciones de Pearson entre las variables principales. Estrictas consideraciones éticas: confidencialidad, anonimato y participación voluntaria.

0.00
Nivel de Preparación en IA
M = 2.34 / 5 · Moderado-bajo
0.00
Necesidades de Capacitación
M = 4.28 / 5 · Alta demanda
0.0
Percepciones hacia la IA
M > 3.7 / 5 · Percepción positiva
0.00
Correlación Preparación–Percepción
r = 0.41 · Positiva moderada

Dimensiones de Preparación en IA

Conocimiento teórico2.67 / 5
Competencia práctica1.94 / 5
Nivel general de preparación2.34 / 5

Necesidades de Capacitación

Mejores prácticas con IA4.39 / 5
Diseño de actividades con IA4.33 / 5
Media general de necesidades4.28 / 5

Percepciones hacia la IA

Eficiencia docente4.06 / 5
Motivación estudiantil3.94 / 5
Preocupación: reemplazo docente2.89 / 5

Perfil Demográfico

Género femenino55.6%
Docentes entre 30–49 años72.2%
Más de 5 años de experiencia72.2%
01

Los resultados revelan un nivel de preparación moderado-bajo (M = 2.34/5), con limitaciones significativas en familiaridad con herramientas y formación especializada en IA.

02

Existe una alta demanda de capacitación (M = 4.28/5) que prioriza tanto fundamentos teóricos como mentorías prácticas en diseño instruccional con IA.

03

Las percepciones muestran una dualidad: reconocimiento del potencial de la IA para personalizar el aprendizaje, con preocupación moderada por su impacto en el rol docente.

04

Las correlaciones identificadas subrayan la importancia de enfoques holísticos en la formación docente que conecten preparación técnica con actitudes positivas hacia la IA.

05

Se requieren programas de desarrollo profesional contextualizados que equilibren innovación tecnológica con pedagogía sólida, mentorías continuas y soporte institucional.

06

El estudio provee evidencia para el diseño de políticas educativas que promuevan la integración ética y efectiva de la IA en la enseñanza matemática a nivel secundario.

04

Síntesis de la Literatura

Síntesis cuantitativa de estudios indexados en Scopus · Web of Science · ERIC · PubMed del periodo 2023–2025. Meta-análisis, encuestas globales y ensayos controlados aleatorios sobre inteligencia artificial en contextos educativos.

Tamaño del Efecto de IA en Logro Académico

Forest plot · Hedges's g · Meta-análisis indexados 2023–2025 · Línea punteada = umbral moderado (g = 0.5)

Adopción de IA por Grupo Poblacional

Tasas de adopción comparadas · Fuentes: HEPI, DEC, Gallup, RAND · 2024–2025

Crecimiento Explosivo en Adopción

Estudiantes del Reino Unido · HEPI / Kortext · n = 1,041 · 2024 → 2025

Beneficios Reportados por Docentes al Usar IA

% que reporta mejora por área · Gallup / Walton Family Foundation · n = 2,232 docentes K-12 EE.UU. · 2025

Propósitos de Uso de IA por Estudiantes

HEPI / Kortext Student GenAI Survey · n = 1,041 · Reino Unido · 2025

Brecha: Uso Estudiantil vs. Preparación Institucional

Digital Education Council Global Survey · n = 3,839 · 16 países · 2024

Tutoría IA vs. Aprendizaje Activo — Ensayo Controlado Aleatorio

Kestin et al. (2025) · Harvard University · Física universitaria · n = 194 · Scientific Reports (Nature)

Referencias

01
RCT — Scientific Reports · Nature Publishing Group

Kestin, G., et al. (2025). AI tutoring outperforms in-class active learning: An RCT introducing a novel research-based design. Scientific Reports. DOI: 10.1038/s41598-025-97652-6

02
Meta-análisis — Information Development · Scopus · WoS

Tlili, A., Saqer, K., Salha, S., & Huang, R. (2025). Investigating the effect of artificial intelligence in education on learning achievement: A meta-analysis. Information Development, 41(3), 825–842.

03
Meta-análisis — Journal of Educational Computing Research · ERIC · Scopus

Liu, X., Guo, B., He, W., & Hu, X. (2025). Effects of generative artificial intelligence on K-12 and higher education students' learning outcomes. Journal of Educational Computing Research, 63, 1249–1291.

04
Meta-análisis — Journal of Educational Computing Research · SSCI

Sun, L., & Zhou, L. (2024). Does generative artificial intelligence improve the academic achievement of college students? A meta-analysis. Journal of Educational Computing Research, 62(7). DOI: 10.1177/07356331241277937

05
Encuesta nacional — Gallup / Walton Family Foundation · n = 2,232

Gallup & Walton Family Foundation. (2025). Three in 10 teachers use AI weekly, saving six weeks a year. American Educator Panels, marzo–abril 2025.

06
Encuesta nacional — HEPI / Kortext · n = 1,041

Higher Education Policy Institute & Kortext. (2025). Student generative AI survey 2025. HEPI Report. Savanta, diciembre 2024.

07
Encuesta global — Digital Education Council · n = 3,839 · 16 países

Digital Education Council. (2024). Global AI student survey 2024. Muestra de estudiantes de pregrado, maestría y doctorado.

08
Informe empírico — RAND Corporation · ERIC ED672957

Kaufman, J. H., et al. (2024). Uneven adoption of artificial intelligence tools among U.S. teachers and principals in the 2023–2024 school year. RAND Corporation.

Colaboremos

Interesado en investigación colaborativa, oportunidades de retroalimentación, o discusiones sobre el futuro de la inteligencia artificial.