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Impact of 2D and 3D Digital Storytelling within Interactive Simulation Environments on Mathematics Achievement and Geometry Skills of Students with Learning Difficulties

Este estudio cuasiexperimental que involucra a 40 estudiantes de quinto grado con dificultades de aprendizaje en Omán demuestra que, si bien tanto la narrativa digital en 2D como en 3D dentro de simulaciones interactivas mejoran el rendimiento en matemáticas y las habilidades de geometría, el enfoque en 3D produce un logro académico significativamente mayor con un tamaño del efecto grande.

Autores originales: Zeyana Al-Hinai, Sami Al-Mazroui

Publicado 2026-09-03

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CC BY 4.0

Autores originales: Zeyana Al-Hinai, Sami Al-Mazroui

Artículo original bajo licencia CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). ✨ Esta es una explicación generada por IA del artículo a continuación. No ha sido escrita ni avalada por los autores. Para mayor precisión técnica, consulte el artículo original. Leer descargo de responsabilidad completo

Para muchos estudiantes, las matemáticas no son una serie de símbolos abstractos, sino un paisaje de formas y espacios que parece imposible de navegar. Esto es especialmente cierto para aquellos con dificultades de aprendizaje, quienes a menudo luchan por visualizar las propiedades de los objetos, como el número de lados de una forma o la simetría de un patrón. En años recientes, los educadores han recurrido a herramientas digitales para cerrar esta brecha, con la esperanza de que las historias interactivas pudieran hacer tangibles estos conceptos abstractos. Han surgido dos enfoques principales en este ámbito digital: historias bidimensionales y planas que se desarrollan en una pantalla como un dibujo animado tradicional, e historias tridimensionales que permiten a los alumnos moverse dentro de un mundo virtual. Si bien ambos métodos buscan involucrar la mente a través de la narrativa y la interacción, no ha quedado claro si la profundidad añadida de un entorno tridimensional ofrece una ventaja genuina sobre la versión más simple y plana para los estudiantes que encuentran la geometría particularmente desafiante.

Un equipo de investigadores de la Universidad Abierta Árabe en Omán se propuso responder a esta pregunta observando a un grupo de niñas de quinto grado que habían sido identificadas con dificultades de aprendizaje en matemáticas. Los investigadores crearon un entorno de aprendizaje especializado donde estas estudiantes podían explorar la geometría a través de simulaciones interactivas. En esta configuración, las estudiantes no estaban simplemente viendo un video; eran participantes activas que podían tomar decisiones y ver los resultados de sus acciones dentro de una historia digital. El estudio dividió a las cuarenta participantes en dos grupos iguales. Un grupo experimentó las lecciones de geometría a través de historias digitales tridimensionales, donde podían interactuar con objetos virtuales en un espacio que imitaba la profundidad del mundo real. El otro grupo aprendió exactamente el mismo material a través de historias digitales bidimensionales, que presentaban la misma narrativa y conceptos pero en una pantalla plana sin los elementos espaciales inmersivos.

Los resultados del experimento fueron claros y alentadores para ambos grupos. Cuando las estudiantes fueron evaluadas antes y después de las lecciones, ambos grupos mostraron mejoras estadísticamente significativas en su comprensión de la unidad de geometría. Las estudiantes que utilizaron las historias tridimensionales vieron cómo sus puntuaciones aumentaban de un promedio de 8.90 a 14.00, mientras que aquellas en el grupo bidimensional mejoraron de un promedio de 8.60 a 11.95. Esto confirmó que ambos métodos eran herramientas efectivas para ayudar a estas estudiantes a comprender conceptos matemáticos difíciles. Sin embargo, cuando los investigadores compararon los dos grupos directamente, surgió una diferencia distintiva. Las estudiantes que aprendieron a través de las historias tridimensionales lograron puntuaciones más altas que sus compañeras en el grupo de pantalla plana, lo que sugiere que la capacidad de interactuar con el material en un entorno espacial más realista proporcionó un mayor impulso a su logro académico.

El estudio también analizó qué tan bien podían las estudiantes realizar las habilidades que habían aprendido, en lugar de solo responder preguntas de un examen. Los investigadores observaron a las estudiantes mientras realizaban tareas de geometría, verificando su capacidad para identificar formas y comprender sus propiedades. Ambos grupos mostraron un crecimiento notable en estas habilidades prácticas, con sus niveles de desempeño aumentando significamente desde el inicio del estudio hasta el final. Curiosamente, cuando los investigadores compararon los niveles finales de habilidad de los dos grupos, no encontraron una diferencia estadística entre ellos. Esto significa que, si bien el enfoque tridimensional ayudó a las estudiantes a obtener puntuaciones más altas en los exámenes, tanto las historias planas como las inmersivas fueron igualmente exitosas en ayudar a las estudiantes a dominar las habilidades prácticas de la geometría.

Estos hallazgos sugieren que integrar la narrativa digital en simulaciones interactivas es una estrategia poderosa para apoyar a los estudiantes con dificultades de aprendizaje. El enfoque tridimensional parece ofrecer una ventaja específica para ayudar a las estudiantes a lograr puntuaciones de examen más altas, probablemente porque el entorno inmersivo las ayuda a construir imágenes mentales más claras de formas complejas. Sin embargo, el hecho de que el método bidimensional fuera igual de efectivo para enseñar habilidades prácticas indica que incluso las herramientas digitales más simples pueden marcar una diferencia profunda. Para los educadores, esto significa que, si bien añadir profundidad y realismo a las lecciones digitales puede ser altamente beneficioso, el elemento central de una historia atractiva e interactiva es lo que realmente impulsa el aprendizaje, independientemente de si el mundo que crea es plano o profundo.

Resumen Técnico: Impacto de la Narrativa Digital 2D y 3D en Entornos de Simulación Interactiva sobre el Logro Matemático y las Habilidades de Geometría de Estudiantes con Dificultades de Aprendizaje

Planteamiento del Problema
A pesar de la rápida integración de la tecnología digital en la educación, existe una escasez de investigación empírica que compare la efectividad de la narrativa digital bidimensional (2D) frente a la tridimensional (3D) cuando se implementan dentro de entornos de simulación interactiva. Esta brecha es particularmente pronunciada en lo que respecta a estudiantes con dificultades de aprendizaje en el contexto de las matemáticas de la educación básica. La literatura existente suele centrarse en los impactos generales de la narrativa digital o compara los métodos tradicionales con los digitales, sin aislar la contribución específica de la dimensionalidad visual (2D frente a 3D) al entendimiento conceptual y la adquisición de habilidades. Además, se ha prestado una atención limitada a cómo estos modos específicos apoyan a las estudiantes mujeres con dificultades de aprendizaje en Omán, un grupo demográfico que suele tener dificultades con conceptos geométricos abstractos, razonamiento espacial y operaciones matemáticas.

Metodología
El estudio empleó un diseño cuasi-experimental para investigar los efectos de dos enfoques instruccionales en el logro matemático y las habilidades de geometría.

Participantes: La muestra consistió en 40 estudiantes mujeres de quinto grado con dificultades de aprendizaje en matemáticas de una escuela en el Gobernadorado de Mascate, Omán. Las participantes fueron divididas en dos grupos experimentales iguales (n=20 por grupo).
Intervención: Ambos grupos utilizaron un entorno de simulación interactiva desarrollado mediante Articulate Storyline, basado en el Currículo de Ciencias y Matemáticas de Cambridge para el Grado 5 (Omán).
- Grupo 1 (3D): Recibió instrucción a través de narrativa digital tridimensional dentro de la simulación.
- Grupo 2 (2D): Recibió instrucción a través de la correspondiente narrativa digital bidimensional dentro del mismo entorno de simulación.
Instrumentos:
- Prueba de Logro: Una prueba de 20 ítems que evalúa el conocimiento científico relacionado con la unidad de geometría (Alfa de Cronbach = 0.69).
- Lista de Cotejo de Observación: Una herramienta para medir la adquisición de habilidades de geometría basadas en el desempeño, calificada en una escala de tres puntos (Bajo, Moderado, Excelente). Los coeficientes de confiabilidad oscilaron entre 0.71 y 0.85 en las aplicaciones pre y post.
Procedimiento: Se administraron pruebas previas a ambos grupos, seguidas de la intervención instruccional. Posteriormente, se administraron pruebas post para medir los cambios en el logro y las habilidades.
Análisis: Los datos se analizaron mediante SPSS. Se calcularon estadísticas descriptivas (medias, desviaciones estándar). Se utilizaron pruebas t para muestras pareadas para comparar las puntuaciones de pre y post-test dentro de los grupos. Se utilizaron pruebas t para muestras independientes para comparar las puntuaciones post-test entre los dos grupos. Se calcularon los tamaños del efecto y se interpretaron basándose en los criterios de Cohen (1988) utilizando eta cuadrado ( $\eta^2$ ).

Resultos Clave

Mejoras Intra-grupo: Ambos grupos mostraron mejoras estadísticamente significativas en el logro matemático y las habilidades de geometría desde el pre-test hasta el post-test ( $p \le 0.05$ $p \leq 0.05$ ).
- Grupo 3D: La media de logro aumentó de 8.90 a 14.00 ( $\eta^2 = 0.93$ ). La media de habilidades de geometría aumentó de 1.21 a 2.28 ( $\eta^2 = 0.96$ ).
- Grupo 2D: La media de logro aumentó de 8.60 a 11.95 ( $\eta^2 = 0.93$ ). La media de habilidades de geometría aumentó de 1.15 a 2.26 ( $\eta^2 = 0.99$ ).
Comparación Inter-grupo (Logro): Se encontró una diferencia estadísticamente significativa en las puntuaciones de logro matemático del post-test entre los dos grupos, favoreciendo al grupo 3D ( $M=14.00$ ) sobre el grupo 2D ( $M=11.95$ ), con un tamaño del efecto grande ( $\eta^2 = 0.67$ ).
Comparación Inter-grupo (Habilidades): No se encontró una diferencia estadísticamente significativa entre los dos grupos en la evaluación post-observación de las habilidades de geometría ( $p = 0.824$ ). Ambos grupos alcanzaron niveles comparables de maestría en habilidades prácticas ( $M_{3D}=2.28$ vs. $M_{2D}=2.26$ ).

Contribuciones Clave

Eficacia Comparativa: El estudio proporciona evidencia empírica de que, si bien tanto la narrativa digital 2D como la 3D dentro de simulaciones interactivas son efectivas para estudiantes con dificultades de aprendizaje, la modalidad 3D produce ganancias significativamente mayores en el logro matemático general.
Distinción entre Habilidad y Logro: La investigación destaca un hallazgo matizado donde la narrativa 3D superó significativamente a la 2D en las puntuaciones de exámenes académicos, aunque ambas modalidades resultaron en un desarrollo equivalente de las habilidades prácticas de geometría según las listas de cotejo de observación.
Aplicación Contextual: El estudio adaptó con éxito las simulaciones interactivas al contexto educativo omaní, integrando elementos culturales locales (por ejemplo, la arquitectura tradicional) en las tareas de aprendizaje geométrico, alineándose con la Visión 2040 de Omán para la educación inclusiva.

Significancia y Reivindicaciones
Los autores afirman que integrar la narrativa digital dentro de entornos de simulación interactiva es una estrategia instruccional altamente efectiva para apoyar el aprendizaje de las matemáticas entre estudiantes con dificultades de aprendizaje. El estudio concluye que:

Superioridad de 3D en el Logro: La narrativa digital tridimensional ofrece ventajas distintivas para mejorar el logro académico, probablemente debido a experiencias visuales y perceptivas más ricas que facilitan la construcción de modelos mentales para conceptos geométricos abstractos, alineándose con la Teoría Cognitiva del Aprendizaje Multimedia.
Equivalencia en el Desarrollo de Habilidades: Ambos enfoques, 2D y 3D, son igualmente efectivos para desarrollar habilidades prácticas de geometría, lo que sugiere que la estructura narrativa interactiva en sí misma es el motor principal de la adquisición de habilidades, independientemente de la dimensionalidad.
Recomendación Pedagógica: El estudio recomienda incorporar ambos enfoques en la instrucción de las matemáticas, pero priorizando la narrativa digital 3D por sus beneficios adicionales para potenciar el logro académico. Asimismo, sugiere que la narrativa 2D sigue siendo una herramienta valiosa, particularmente para estudiantes que requieren contenido estructurado y simplificado antes de avanzar hacia formatos 3D complejos.

Los autores mantienen una postura modesta, reconociendo que, si bien el 3D mostró resultados superiores en el logro, la falta de diferencia significativa en la observación de habilidades sugiere que ambas modalidades son herramientas viables y efectivas para esta población específica de estudiantes. El estudio no pretende reclamar la superioridad universal del 3D sobre el 2D en todos los contextos, sino que enfatiza su eficacia específica para mejorar el logro basado en exámenes para estudiantes mujeres de quinto grado con dificultades de aprendizaje en Omán.

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