Guillermina Ávila García

This study investigates Critical Thinking (CT) development in high school Physics through a hybrid environment integrating Generative Artificial Intelligence (AI) and model-based inquiry. Grounded in Facione’s and Molenaar’s frameworks, the research addresses the epistemic risks of “cognitive off-loading” and the “illusion of understanding” in unmediated AI use. Through a qualitative interpretive case study, a four-week intervention used a thermodynamic analogy (popcorn popping) to model the stochastic instability of nuclear systems. Qualitative analysis via ATLAS.ti revealed a significant shift in students’ cognitive agency. While initial phases showed high dependence on AI’s textual fluency, targeted pedagogical scaffolding and empirical contrast transformed the AI from an epistemic authority into a cognitive resource. The didactic analogy functioned as an epistemic anchor, enabling students to exercise high-level evaluation and self-regulation by correcting AI limitations through empirical evidence. We conclude that achieving Hybrid Intelligence where AI augments rather than replaces human reasoning depends strictly on rigorous pedagogical mediation. Physical models remain the primary drivers of conceptual change and critical judgment in the AI era.

This study explores the integration of technology and artificial intelligence (AI) as catalysts for professional teacher development within the context of Mexico’s educational challenges. Adopting a qualitative and exploratory approach, a four-phase workshop was conducted with 40 high school and university-level teachers from the National Polytechnic Institute (IPN). The methodology included scientific modeling activities using traditional methods, software (Tracker, ver. 6.2.0), and AI tools (ChatGPT-3.5), while analyzing participants’ perceptions and experiences. The findings reveal a clear disconnect between teachers’ theoretical competencies and their practical skills, with persistent gaps in scientific literacy at both educational levels. However, this study documents that the workshop functioned as a genuine professional learning community, where inter-academic collaboration and peer-learning proved to be an effective strategy for addressing these deficiencies. Technology, specifically the Tracker software, served as a catalyst for conceptual understanding. Despite AI’s potential for research, its limitations in the precision of responses reinforced this study’s central conclusion: technology does not replace the teacher’s work but transforms the teacher’s role into a critical mediator, responsible for guiding students to develop analytical and critical thinking in a complex digital environment.

Introducción: El desarrollo de las habilidades del siglo XXI requiere repensar los procesos de aprendizaje; considerando las relaciones e interacciones entre estudiantes y docentes, las prácticas de enseñanza y la forma en que se evalúa, por lo que la propuesta basada en la heutagogía es propicia para la autorregulación del aprendizaje a través de un foro virtual con el tema de relatividad. Metodología: El estudio de caso describe una muestra por convenciencia de 20 estudiantes, que considera los argumentos y la emisión de juicios de los estudiantes sobre el concepto de relatividad durante el foro y analizados a través del software Atlas.ti. Resultados: La implementacion del foro con enfoque de heutagogía proporciona elementos para que el estudiante considere y piense en su propio aprendizaje, mostrando eficacia en la interactividad para el intercambio de mensajes, aunque no siempre se produce aprendizaje. Discusión: Se requiere que la estrategia con enfoque heutagógico se aplique en los siguientes semestres para poder hacer un comparativo y la eficacia del enfoque. Conclusiones: El diseño de la estrategia didáctica acredita que el uso de un foro con el contenido apropiado y de acuerdo con el nivel de estudios de los estudiantes tiende al aprendizaje heutagógico.

Esta indagación tiene como propósito analizar el desarrollo del pensamiento crítico en estudiantes de nivel medio superior a través del uso de aplicaciones de inteligencia artificial (IA) en actividades teóricas y experimentales relacionadas con la enseñanza de la física. Esta propuesta se enmarca en el contexto de la cuarta revolución industrial, caracterizada por el uso intensivo de tecnologías como la IA, el aprendizaje automático y la fabricación digital, lo cual plantea nuevos desafíos para los sistemas educativos. Asimismo, se reconoce que uno de los objetivos de la Agenda 2030 es fortalecer el conocimiento científico para afrontar problemáticas sociales diversas. Sin embargo, en el entorno escolar se ha identificado una tendencia creciente en los estudiantes al utilizar herramientas de IA para resolver problemas o justificar prácticas experimentales sin una apropiación crítica del conocimiento. La enseñanza de la física exige procesos de observación, medición, interpretación y validación de hipótesis que, al ser mediados por tecnologías inteligentes, pueden potenciar o limitar la construcción reflexiva del conocimiento. Por ello, este estudio, de corte cualitativo, se orienta al diseño, la implementación y el análisis de actividades didácticas que integran la IA con fines educativos, promoviendo procesos de argumentación científica e interacción significativa. La investigación se centra en identificar en qué niveles los estudiantes desarrollan un pensamiento crítico, considerando las fases del modelo 5E, cuando se enfrentan a la experimentación de fenómenos físicos con apoyo de estas tecnologías, así como en comprender cómo la IA puede actuar como mediadora para generar aprendizajes.

Este capítulo presenta los alcances en materia de proyecto de investigación y plantea como objetivo desarrollar las actividades propicias en un foro de discusión virtual para la mejora de las habilidades del pensamiento crítico en los conceptos de 'relatividad' con estudiantes de bachillerato en el Instituto Politécnico Nacional a través del modelo ADDIE, que considera como primicia los temas de la cinemática clásica y el principio de equivalencia, la relatividad según Galileo y Einstein. Se articula la descripción del diseño instruccional con la modalidad 'b-learning', considerando los contenidos del plan y programa de estudios que aluden a la concatenación de las interacciones que realizan los estudiantes en un foro de discusión, las cuales son valoradas para identificar las habilidades de pensamiento crítico que desarrollan los estudiantes.

El libro “Nuevas perspectivas de la investigación en física educativa” ofrece un análisis profundo y actualizado sobre los avances en la enseñanza y el aprendizaje de la física, presentado en tres secciones. La primera, “Didáctica de la Física”, explora metodologías pedagógicas, desde la percepción sobre el plagio hasta el uso de metodologías activas como el aprendizaje basado en problemas (ABP) y las tecnologías de la información y la comunicación (TIC). Esta sección destaca estrategias que promueven el desarrollo integral de competencias en los estudiantes. En la segunda sección, “Tecnologías de la Información y la Comunicación en la Enseñanza de las Ciencias”, se abordan innovaciones tecnológicas como la realidad aumentada y los juegos serios, resaltando cómo las TIC pueden enriquecer la enseñanza y mejorar la comprensión de conceptos complejos en física. Finalmente, la tercera sección, “Epistemología de las Ciencias”, ofrece una reflexión crítica sobre los fundamentos filosóficos y epistemológicos del conocimiento científico, incluyendo su relación con la sociedad y la cultura. Cada capítulo está respaldado por investigaciones rigurosas que aportan nuevas perspectivas, con la intención de inspirar futuras investigaciones y fomentar el diálogo interdisciplinario. En conjunto, el libro es una valiosa contribución para docentes, investigadores y aquellos interesados en promover una educación científica innovadora y de calidad, alineada con los desafíos del siglo XXI.

Para mejorar la calidad educativa, en específico de las matemáticas y Ciencias Naturales, la formación docente es clave, ya que, permite robustecer habilidades didácticas y de investigación para materializarlas en el aula. No obstante, la formación del profesorado tiene áreas de mejora impostergables, en este sentido, esta indagación reporta algunas de las prácticas académicas de los estudiantes de un posgrado (nivel maestría), en Didáctica de la Física, el cual está dirigido a profesores en activo, en una universidad de México. La investigación es cualitativa, un estudio de caso; en esta se construyeron categorías, mediante análisis temático, para cuantificar y cualificar las prácticas académicas materializadas en las tesis de investigación, de aquí, las unidades de análisis fueron 47 tesis publicadas en el periodo comprendido entre 2009 y 2019, los instrumentos utilizados fueron el software Turnitin y Excel. Los resultados apuntan que 63.83 % de las tesis no se demostró apego a dar crédito a otros autores, porque no están debidamente citados en el cuerpo del trabajo. En relación con las prácticas académicas categorizadas, mayormente son: plagio, errores de citación y ciberplagio. Se concluye que, si bien, las prácticas académicas podrían estar relacionadas con habilidades para la investigación desarrolladas desde la formación de los autores de las tesis, sin embargo, también podrían estar relacionadas con el desconocimiento o indiferencia en torno a la integridad académica.