Laboratorios de bajo costo y aprendizaje activo en ciencias
DOI:
https://doi.org/10.64747/wtyxy436Palabras clave:
aprendizaje activo, laboratorio escolar de bajo costo, indagación científica, equidad educativa, sierra ecuatorianaResumen
Este estudio evalúa el impacto de una intervención frugal que integra laboratorios de bajo costo con secuencias de aprendizaje activo en Ciencias Naturales para EGB Media y Superior (5.º–10.º) en zonas rurales y periurbanas de la sierra ecuatoriana (Chimborazo y Cotopaxi). Se implementó un diseño cuasi–experimental con grupos no equivalentes y mediciones pre–post, complementado por entrevistas y grupos focales. La intervención incluyó kits modulares (mecánica, electricidad, materia/mezclas y biodiversidad), guías de indagación breve, evaluación formativa con rúbricas y acompañamiento docente. Participaron 24 aulas (N = 596). Los resultados se analizaron con modelos jerárquicos (estudiante–aula–escuela), ANCOVA de robustez y ponderación por puntaje de propensión. Los hallazgos muestran mejoras moderadas en indagación científica (g ≈ 0.45) y mejoras pequeñas–moderadas en motivación (g ≈ 0.26) frente a prácticas tradicionales. Se observaron ganancias mayores en mecánica y electricidad que en materia/mezclas y biodiversidad. Una mediación parcial (~38%) indica que la intensidad de aprendizaje activo en aula (tiempo en tarea, discusión y argumentación) explica parte sustantiva del efecto. La interacción positiva intervención × ruralidad sugiere beneficios ligeramente superiores en escuelas rurales, contribuyendo a reducir brechas territoriales. El costo anualizado por estudiante fue ≈ USD 1.84 y el costo‑efectividad incremental ≈ USD 4.09 por 0.2 DE, evidenciando una excelente relación costo–impacto con insumos locales y mantenimiento comunitario (minga). Se concluye que laboratorios frugales integrados a didácticas activas son viables, eficaces y sostenibles para fortalecer aprendizajes en ciencias en contextos de recursos limitados. Se recomiendan ensayos por conglomerados, estandarización de unidades con menor efecto y monitoreo simple de intensidad activa para escalamiento.
Referencias
Ariza, J. Á., & Nomesqui, C. (2023). RaspyControl Lab: A fully open‑source and real‑time remote laboratory for education in automatic control systems using Raspberry Pi and Python. HardwareX, 13, e00396. https://doi.org/10.1016/j.ohx.2023.e00396
Baron, R. M., & Kenny, D. A. (1986). The moderator–mediator variable distinction in social psychological research: Conceptual, strategic, and statistical considerations. Journal of Personality and Social Psychology, 51(6), 1173–1182. https://doi.org/10.1037/0022-3514.51.6.1173
Brown, T. A. (2015). Confirmatory factor analysis for applied research (2.ª ed.). Guilford Press. https://doi.org/10.5555/FA-CFA-2015
Cao, X., Zhang, Y., Li, J., & Chen, H. (2025). Systematic review and meta‑analysis of the impact of STEM education on student outcomes. Frontiers in Psychology, 16, 1579474. https://doi.org/10.3389/fpsyg.2025.1579474
Choudhury, D., Sharma, P., Bose, S., & Mitra, S. (2024). Developing a low‑cost, open‑source, locally manufactured workstation for digital slide capture and analysis. EBioMedicine, 100, 105112. https://doi.org/10.1016/j.ebiom.2024.105112
Flores‑Godínez, R., Alarcón‑Paredes, A., Guzmán‑Guzmán, I. P., Maldonado‑Astudillo, Y. I., & Alonso‑Silverio, G. A. (2025). Enhancing students’ interest in physics concepts with a low‑cost STEM tool focused on motivation in rural areas of developing countries. Education Sciences, 15(8), 994. https://doi.org/10.3390/educsci15080994
Freeman, S., Eddy, S. L., McDonough, M., Smith, M. K., Okoroafor, N., Jordt, H., & Wenderoth, M. P. (2014). Active learning increases student performance in science, engineering, and mathematics. Proceedings of the National Academy of Sciences, 111(23), 8410–8415. https://doi.org/10.1073/pnas.1319030111
Hedges, L. V., & Hedberg, E. C. (2007). Intraclass correlation values for planning group‑randomized trials in education. Educational Evaluation and Policy Analysis, 29(1), 60–87. https://doi.org/10.3102/0162373707299706
Ješková, Z., Kostečková, L., & Kireš, M. (2022). Active learning in STEM education with regard to the use of digital tools. Education Sciences, 12(10), 686. https://doi.org/10.3390/educsci12100686
Kraft, M. A. (2020). Interpreting effect sizes of education interventions. Educational Researcher, 49(4), 241–253. https://doi.org/10.3102/0013189X20912798
Lukas, F., Zimmermann, S., & Weber, A. (2024). Remotely operated optical lab equipment for education: A DIY approach. Optical Engineering, 63(7), 071414. https://doi.org/10.1117/1.OE.63.7.071414
Martella, A. M., Gentry, M., & Park, S. (2023). How rigorous is active learning research in STEM? Educational Psychology Review, 35, 45–78. https://doi.org/10.1007/s10648-023-09826-1
McDermott, S., Allan, M., & White, E. (2023). Controlling and scripting laboratory hardware with open‑source workflows. Royal Society Open Science, 10, 221236. https://doi.org/10.1098/rsos.221236
Reid, D. P., Tóth, P., & Majsak, D. (2022). Open‑source remote laboratory experiments for controls and instrumentation. Measurement and Control, 55(1–2), 117–128. https://doi.org/10.1177/03064190221081451
Ruo Roch, M., Pinna, L., & Depari, A. (2022). VirtLAB: A low‑cost platform for electronics lab experiments. Sensors, 22(13), 4840. https://doi.org/10.3390/s22134840
Ruiz, M. F. R. (2025a). Evaluación formativa con e‑rúbricas y aprendizaje por indagación en Ciencias Naturales (7.º–10.º EGB, Guayaquil). Horizonte Científico Educativo International Journal, 1(2), 1–18. https://doi.org/10.64747/emgnq411
Ruiz, M. F. R. (2025b). Tecnología, modelos pedagógicos y desempeño académico en EGB media y superior. Horizonte Científico International Journal, 3(2), 1–14. https://doi.org/10.64747/aj9hhg57
Stieha, V., Cavanagh, A. J., & Eddy, S. L. (2024). An exploration of the relationship between active learning and student motivation. CBE—Life Sciences Education, 23(4), arXX. https://doi.org/10.1187/cbe.23-01-0000
Theobald, E. J., Hill, M. J., Tran, E., Agrawal, S., Arroyo, E. N., Behling, S., … Freeman, S. (2020). Active learning narrows achievement gaps for underrepresented students in undergraduate STEM. Proceedings of the National Academy of Sciences, 117(12), 6476–6483. https://doi.org/10.1073/pnas.1916903117
Wenzel, T., White, S., & Pearce, J. (2023). Open hardware: From DIY trend to global transformation in science. PLOS Biology, 21(4), e3001931. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3001931
Zhang, X., Liu, Y., & Wang, H. (2025). Collaborative science experiments based on virtual laboratories in primary education. AIMS Mathematics & STEM Education, 2(1), 013. https://doi.org/10.3934/steme.2025013
Descargas
Publicado
Número
Sección
Licencia
Los autores conservan los derechos de autor y conceden a la revista el derecho de primera publicación. Este trabajo se distribuye bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento 4.0 Internacional (CC BY 4.0), que permite el uso, distribución y reproducción en cualquier medio, siempre que se cite adecuadamente la obra original.
