Software educativo con lógica difusa para mejorar el aprendizaje de geometría de los sólidos en estudiantes de 5° de secundaria

Abstract

El bajo rendimiento en geometría, especialmente en el estudio de los sólidos geométricos y la carencia de enfoques educativos efectivos, motivaron el desarrollo de la presente investigación. Con el fin de contribuir a mejorar el aprendizaje de los sólidos geométricos en los estudiantes de 5º de secundaria, se implementó un software educativo basado en lógica difusa. Además, la metodología utilizada para desarrollo del software fue SCRUM, ya que permite adaptar sus fases para garantizar el éxito del proyecto. La solución se construyó utilizando la teoría de Van Hiele, la cual estructura los niveles de comprensión geométrica, e incorporando recursos interactivos como conceptos, fórmulas, ejercicios y videos, utilizando Python y el framework Django. El software utiliza un algoritmo de lógica difusa para evaluar las competencias de los estudiantes en visualización, análisis, deducción informal y deducción formal, clasificándolos en niveles de inicial, intermedio o avanzado. Los usuarios mostraron una sólida aceptación tecnológica, impactando de manera positiva en el ámbito social, tecnológico y científico. En comparación con otros estudios similares, este se distingue por su enfoque específico en la enseñanza de la geometría de los sólidos, el uso de la lógica difusa, la teoría de Van Hiele y por la capacidad de personalizar las recomendaciones en tiempo real según el perfil de avance de cada estudiante. Esta investigación tiene un gran potencial para generar impactos positivos en la educación de los estudiantes y fomentar la inclusión educativa, abriendo oportunidades para su desarrollo y ampliación a mayor escala en el futuro.

The low performance in geometry, especially in the study of geometric solids and the lack of effective educational approaches, motivated the development of the present research. In order to contribute to improving the learning of geometric solids in 5th grade secondary school students, an educational software based on fuzzy logic was implemented. In addition, the methodology used for software development was SCRUM, since it allows to adapt its phases to guarantee the success of the project. The solution was built using Van Hiele's theory, which structures the levels of geometric understanding, and incorporating interactive resources such as concepts, formulas, exercises and videos, using Python and the Django framework. The software uses a fuzzy logic algorithm to evaluate students' competencies in visualization, analysis, informal deduction and formal deduction, classifying them into beginner, intermediate or advanced levels. The users showed a solid technological acceptance, impacting in a positive way in the social, technological and scientific field. Compared to other similar studies, this one is distinguished by its specific focus on the teaching of the geometry of solids, the use of fuzzy logic, Van Hiele theory and by the ability to customize the recommendations in real time according to the progress profile of each student. This research has a great potential to generate positive impacts on the education of students and promote educational inclusion, opening opportunities for their development and expansion on a larger scale in the future.