Ciencia y Educación
(L-ISSN: 2790-8402 E-ISSN: 2707-3378)
Vol. 6 No. 9
Septiembre del 2025
Página 170
APLICACIONES DE HERRAMIENTAS TIC EN EL DESARROLLO DE HABILIDADES
COGNITIVAS EN LAS ASIGNATURAS DE MATEMÁTICAS Y CIENCIAS
APPLICATIONS OF ICT TOOLS IN THE DEVELOPMENT OF COGNITIVE SKILLS IN
THE SUBJECTS OF MATHEMATICS AND SCIENCE
Autores: ¹Lakshmi Devi Pazmiño Cantos, ²Vanessa Fernanda Morales Rovalino, ³José Francisco
Saá Montalvo,
4
Diego Andrés Gómez Bravo y
5
Winston Arnold Morán Párraga.
¹ORCID ID: https://orcid.org/0009-0007-9745-4154
²ORCID ID: https://orcid.org/0000-0001-8844-8544
²ORCID ID: https://orcid.org/0009-0005-9540-2700
4
ORCID ID:
https://orcid.org/0000-0003-0300-2414
5
ORCID ID:
https://orcid.org/0009-0008-5641-126X
¹E-mail de contacto: triarq@hotmail.com
²E-mail de contacto: vf.morales@uta.edu.ec
³E-mail de contacto: jose_sm94@hotmail.com
4
E-mail de contacto:
diegoadnresgomezbravo@gmail.com
5
E-mail de contacto:
winston.moran@uees.edu.ec
Afiliación:
1*3*4*
Investigador Independiente, (Ecuador).
2*
Universidad Técnica de Ambato, (Ecuador).
5*
Universidad Espíritu Santo,
(Ecuador).
Articulo recibido: 16 de Agosto del 2025
Articulo revisado: 19 de Agosto del 2025
Articulo aprobado: 5 de Septiembre del 2025
¹Licenciada en Ciencias de la Educación mención Educacion Infantil graduada de la Universidad Técnica Particular de Loja, (Ecuador).
Profesora de Educación Infantil graduada de la Universidad Técnica Particular de Loja, (Ecuador). Magíster en Educación Inicial graduada
de la Universidad Estatal Península de Santa Elena, (Ecuador).
²Ingeniera Mecánica, Universidad Técnica de Ambato, (Ecuador). Mestre Em Engenharia Mecanica - Producao Industrial graduada del
Instituto Politécnico de Leiria, (Portugal). Máster Universitario en Ingeniería Matemática y Computación graduada en la Universidad
Internacional de la Rioja, (Ecuador).
³Máster Universitario en Dirección y Administración de Empresas Graduado de la Universidad Internacional de la Rioja, (Ecuador).
4
Ingeniero Eléctrico graduado en la Universidad Politécnica Salesiana, (Ecuador). Magíster en Pedagogía mención en Formación Técnica
y Profesional graduado de la Universidad Bolivariana del Ecuador, (Ecuador).
5
Técnico Superior en Enfermería graduado en el Instituto Superior Tecnológico Bolivariano de Tecnología, (Ecuador). Especialista en
Redacción y Composición de Artículos Científicos por el Centro de Estudios de la Didáctica y la Dirección de la Educación Superior,
(Cuba). Estudiante de la Carrera de Licenciatura en Educación por la Universidad Espíritu Santo, (Ecuador).
Resumen
Este estudio presenta una revisión bibliográfica
narrativa (2020–2025) sobre el impacto de las
herramientas TIC en el desarrollo de
habilidades cognitivas en estudiantes de
Educación Básica y Bachillerato en las
asignaturas de Matemáticas y Ciencias. Se
consultaron bases de datos indexadas (Scopus,
Web of Science, SciELO, Redalyc, ERIC,
PubMed y Google Scholar), seleccionando 20
artículos empíricos y de revisión. Los hallazgos
muestran efectos consistentemente positivos de
software matemático (GeoGebra, Desmos),
metodologías mediadas por tecnología (flipped
classroom, gamificación), plataformas
adaptativas con IA y simuladores científicos
(PhET, laboratorios virtuales, realidad
aumentada/virtual) sobre procesos cognitivos
de orden superior: razonamiento lógico,
resolución de problemas, visualización y
modelación, además de habilidades de
indagación, análisis de datos e inferencia
científica. La mejora cognitiva se asocia a
diseños instruccionales intencionales y a
retroalimentación inmediata, aunque su
magnitud depende de la competencia digital
docente, la alineación pedagógica de las
herramientas y la infraestructura disponible.
Persisten brechas de acceso y uso pedagógico
en contextos latinoamericanos, que limitan la
equidad de los beneficios. Se recomienda
fortalecer la formación docente, integrar las
TIC al currículo con metas cognitivas
explícitas y promover investigaciones
comparativas y longitudinales que evalúen la
sostenibilidad de los efectos. La evidencia
respalda a las TIC como mediadores potentes
para el aprendizaje significativo en
Matemáticas y Ciencias.
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Palabras clave: TIC educativas, Habilidades
cognitivas, Matemáticas, Ciencias,
Aprendizaje adaptativo, Simuladores.
Abstract
This study presents a narrative literature review
(2020–2025) on the impact of ICT tools on the
development of cognitive skills in elementary
and high school students in mathematics and
science subjects. Indexed databases (Scopus,
Web of Science, SciELO, Redalyc, ERIC,
PubMed, and Google Scholar) were consulted,
and 20 empirical and review articles were
selected. The findings show consistently
positive effects of mathematical software
(GeoGebra, Desmos), technology-mediated
methodologies (flipped classroom,
gamification), AI-powered adaptive platforms,
and scientific simulators (PhET, virtual
laboratories, augmented/virtual reality) on
higher-order cognitive processes: logical
reasoning, problem-solving, visualization and
modeling, as well as inquiry skills, data
analysis, and scientific inference. Cognitive
improvement is associated with intentional
instructional design and immediate feedback,
although its magnitude depends on teachers'
digital competence, the pedagogical alignment
of the tools, and the available infrastructure.
Gaps in access and pedagogical use persist in
Latin American contexts, limiting the equitable
distribution of benefits. It is recommended to
strengthen teacher training, integrate ICTs into
the curriculum with explicit cognitive goals,
and promote comparative and longitudinal
research that evaluates the sustainability of the
effects. Evidence supports ICTs as powerful
mediators for meaningful learning in
Mathematics and Science.
Keywords: Educational ICTs, Cognitive
skills, Mathematics, Science, Adaptive
learning, Simulators.
Sumário
Este estudo apresenta uma revisão narrativa da
literatura (2020–2025) sobre o impacto das
ferramentas de TIC no desenvolvimento de
habilidades cognitivas em alunos do ensino
fundamental e médio nas disciplinas de
matemática e ciências. Foram consultadas
bases de dados indexadas (Scopus, Web of
Science, SciELO, Redalyc, ERIC, PubMed e
Google Scholar) e selecionados 20 artigos
empíricos e de revisão. Os resultados mostram
efeitos consistentemente positivos de softwares
matemáticos (GeoGebra, Desmos),
metodologias mediadas por tecnologia (sala de
aula invertida, gamificação), plataformas
adaptativas baseadas em IA e simuladores
científicos (PhET, laboratórios virtuais,
realidade aumentada/virtual) em processos
cognitivos de ordem superior: raciocínio
lógico, resolução de problemas, visualização e
modelagem, bem como habilidades de
investigação, análise de dados e inferência
científica. A melhoria cognitiva está associada
ao planejamento instrucional intencional e ao
feedback imediato, embora sua magnitude
dependa da competência digital dos
professores, do alinhamento pedagógico das
ferramentas e da infraestrutura disponível.
Persistem lacunas no acesso e no uso
pedagógico em contextos latino-americanos,
limitando a distribuição equitativa dos
benefícios. Recomenda-se o fortalecimento da
formação de professores, a integração das TIC
no currículo com objetivos cognitivos
explícitos e a promoção de pesquisas
comparativas e longitudinais que avaliem a
sustentabilidade dos efeitos. Evidências
comprovam o poder das TIC como mediadoras
da aprendizagem significativa em Matemática
e Ciências.
Palavras-chave: TIC educacionais,
Habilidades cognitivas, Matemática,
Ciências, Aprendizagem adaptativa,
Simuladores.
Introducción
El empleo de TIC se ha consolidado como un
eje clave en la educación actual, al generar
entornos interactivos que favorecen la
construcción activa del conocimiento, el
pensamiento lógico, la resolución de problemas
y el razonamiento crítico. Cabero (2021)
evidencia que su integración incrementa la
participación estudiantil y promueve
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aprendizajes significativos, especialmente en
Matemáticas y Ciencias, donde la visualización
y la abstracción resultan esenciales. León
(2023) subraya que simuladores, plataformas
digitales y aplicaciones interactivas fortalecen
la comprensión conceptual al facilitar la
experimentación y el aprendizaje autónomo con
retroalimentación inmediata, además de
favorecer metodologías activas como la
indagación y la gamificación, elevando la
motivación y el desempeño académico. En el
ámbito de Matemáticas y Ciencias, las TIC
permiten experiencias didácticas inmersivas
mediante laboratorios virtuales, geometría
dinámica, realidad aumentada y sistemas
adaptativos que potencian el análisis, la
inferencia y la argumentación científica. López
(2022) sostiene que herramientas como
GeoGebra y PhET fomentan la exploración y la
resolución estratégica de problemas, mientras
que Cruz y Bravo (2024) destacan su aporte a la
alfabetización científica mediante la
observación y modelación de fenómenos. Sin
embargo, su impacto depende de la formación
docente, el acceso tecnológico y un diseño
pedagógico adecuado, por lo que es necesario
investigar su incidencia en el desarrollo
cognitivo en contextos latinoamericanos donde
persisten brechas digitales y retos en la
capacitación profesional.
A nivel mundial, Yang et al. (2023) en China
analizaron algoritmos adaptativos en
plataformas inteligentes para álgebra con un
experimento en 300 estudiantes, logrando una
mejora del 37 % en resolución de problemas y
confirmando que la personalización digital
optimiza procesos cognitivos. De forma similar,
Singh (2022) en India evaluó herramientas de
realidad virtual en ciencias con 160 estudiantes,
encontrando incrementos del 30 % en análisis
científico y observación, concluyendo que la
VR fortalece el pensamiento abstracto. En
Estados Unidos, Brown y Miller (2024)
estudiaron plataformas de IA educativa en
Matemáticas con 250 estudiantes, registrando
mejoras del 32 % en habilidades lógicas y
metacognitivas, lo que evidenció que la IA
impulsa el pensamiento estratégico. Ahmed
(2021) en Reino Unido examinó simuladores
digitales para química en 120 alumnos,
reportando aumentos del 27 % en comprensión
y del 41 % en retención, demostrando que las
TIC fortalecen el análisis científico basado en
evidencia.
A nivel internacional, García y Ruiz (2023) en
Colombia evaluaron plataformas como Desmos
y ClassFlow en 180 estudiantes de secundaria,
revelando mejoras del 26 % en resolución de
ecuaciones y un 42 % en motivación,
concluyendo que la visualización interactiva
promueve pensamiento formal y comprensión
funcional. En Perú, Rojas (2022) examinó
laboratorios virtuales PhET bajo un diseño
cuasi-experimental (n = 140), observando que
el grupo experimental mejoró su rendimiento en
física en 29 % frente a 9 % del grupo control (p
< 0.01), confirmando que las simulaciones
potencian el razonamiento científico y la
experimentación guiada. En el contexto
latinoamericano y ecuatoriano, el estudio de
Ferreira y Costa (2024) en Brasil analizó el
impacto de aplicaciones móviles STEM, como
Arduino Science Journal, en el aprendizaje de
ciencias ambientales mediante investigación-
acción con 95 estudiantes. Los resultados
evidenciaron incrementos del 34 % en
pensamiento crítico y del 30 % en habilidades
de observación científica, concluyendo que los
recursos móviles fomentan el aprendizaje
autónomo y contextualizado. Del mismo modo,
Canto y Hernández (2021) en México evaluaron
la gamificación educativa en Matemáticas con
plataformas como Socrative y Kahoot,
aplicando un diseño transversal con 200
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estudiantes. Se registró un aumento del 23 % en
puntajes cognitivos y del 89 % en participación
estudiantil, concluyendo que la gamificación
digital fortalece el razonamiento lógico y la
memoria operativa.
En Ecuador, el estudio de Paredes (2023) en la
Universidad Técnica de Ambato examinó el uso
de plataformas como GeoGebra y PhET para
desarrollar el razonamiento lógico-matemático
en bachillerato mediante un diseño cuasi-
experimental con 120 estudiantes. El grupo
experimental mejoró su puntaje en 28 % frente
al 8 % del grupo control (p < 0.05),
evidenciando mayor análisis matemático,
resolución de problemas y visualización
espacial, recomendándose mayor capacitación
docente para potenciar estas prácticas.
Asimismo, Toaquiza y Gualotuña (2022) en
instituciones fiscales de Cotopaxi estudiaron el
uso de Kahoot y Quizizz en Ciencias Naturales
con 210 estudiantes, registrando una mejora del
31 % en desempeño cognitivo y alta retención
conceptual (p < 0.01), además de que el 87 %
de docentes reportó mayor participación. Ello
permitió concluir que la gamificación promueve
análisis causal y argumentación científica.
De forma complementaria, Castillo y Medina
(2021) en la Universidad Técnica de Manabí
evaluaron laboratorios virtuales en el
aprendizaje de procesos químicos con 80
estudiantes de Ingeniería bajo un enfoque
mixto. Se observó un incremento del 35 % en la
interpretación de reacciones y toma de
decisiones basada en evidencia (p < 0.05),
demostrando que las simulaciones fortalecen
habilidades cognitivas complejas mediante
experimentación segura y repetible.
Finalmente, Espinoza (2024) en Guayaquil
analizó entornos híbridos con Moodle y videos
interactivos para promover la resolución de
problemas matemáticos en básica superior,
aplicando un diseño correlacional con 150
estudiantes. Los hallazgos mostraron una
correlación significativa (r = 0.72) entre uso de
TIC y desempeño en problemas algebraicos,
concluyendo que una integración pedagógica
estructurada facilita el procesamiento cognitivo
y la transferencia del conocimiento. La
transformación digital educativa ha renovado el
debate sobre la eficacia de las TIC como
mediadoras del aprendizaje lógico-científico,
donde el desarrollo de habilidades cognitivas
complejas resulta clave para el éxito académico.
Según UNESCO (2023), aunque aumenta el uso
de herramientas digitales, solo el 54 % de
docentes las integra de forma sistemática para
promover pensamiento crítico, resolución de
problemas y razonamiento matemático, debido
a limitaciones en formación, resistencia
metodológica y enfoques tradicionales
centrados en la memorización. Esto genera una
brecha entre el avance tecnológico y las
prácticas pedagógicas, dificultando la
formación científica acorde a las demandas del
siglo XXI.
En América Latina, esta problemática se
intensifica por desigualdades en acceso a
infraestructura y capacitación docente. CEPAL
(2024) indica que el 40 % de estudiantes carece
de recursos tecnológicos suficientes y el 65 %
de docentes enfrenta dificultades para
incorporar plataformas interactivas,
simuladores y entornos gamificados. En
Ecuador, pese a políticas orientadas al
fortalecimiento digital, persisten limitaciones
en equipamiento, formación docente y
acompañamiento técnico, lo que reduce el
impacto de las TIC en el desarrollo lógico-
matemático y científico. La escasez de estudios
empíricos locales profundiza esta brecha,
evidenciando la necesidad de investigación que
aporte orientaciones metodológicas aplicables.
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En este contexto, las TIC constituyen un pilar
estratégico para potenciar habilidades de orden
superior en Matemáticas y Ciencias, como
abstracción, experimentación y resolución de
problemas. No obstante, la aplicación
pedagógica en Ecuador continúa siendo
limitada por brechas tecnológicas y falta de
capacitación especializada, lo que genera un
desfase entre exigencias educativas actuales y
prácticas tradicionales. Por ello, resulta esencial
analizar su impacto real y proponer estrategias
formativas que promuevan aprendizajes
significativos, autónomos y contextualizados,
contribuyendo al fortalecimiento del sistema
educativo y de las competencias científicas
estudiantiles. Por los motivos anteriormente
expuestos, el objetivo del estudio se centró en
analizar, a través de una revisión bibliográfica
sistemática y actualizada, la influencia de las
herramientas TIC en el desarrollo de
habilidades cognitivas en estudiantes de
Educación Básica y Bachillerato en las áreas de
Matemáticas y Ciencias. Partiendo de la
interrogante de investigación: ¿Cuál es la
influencia de la influencia de las herramientas
TIC en el desarrollo de habilidades cognitivas
en estudiantes de Educación Básica y
Bachillerato en las áreas de Matemáticas y
Ciencias?
Materiales y Métodos
La presente investigación corresponde a una
revisión narrativa de la literatura, cuyo
propósito fue analizar estudios científicos
publicados entre 2020 y 2025 relacionados con
el uso de herramientas TIC y su influencia en el
desarrollo de habilidades cognitivas en
estudiantes de Matemáticas y Ciencias en
niveles de Educación Básica y Bachillerato. Se
realizó una búsqueda sistemática en bases de
datos académicas de alto impacto tales como
Scopus, Web of Science, Scielo, Redalyc,
PubMed, ERIC y Google Scholar, empleando
como palabras clave en español “TIC en
educación”, “habilidades cognitivas”,
“matemáticas”, “ciencias”, “aprendizaje
digital”, “simuladores educativos”, y sus
equivalentes en inglés “ICT in education”,
“cognitive skills”, “mathematics learning”,
“science learning”, “digital learning” y
“educational simulators”. Se incluyeron
artículos originales, revisiones sistemáticas,
estudios experimentales y cuasi experimentales
publicados en revistas indexadas y de acceso
abierto, escritos en español, inglés y portugués,
que abordaran el uso pedagógico de
herramientas tecnológicas y sus efectos
cognitivos en estudiantes. Se excluyeron tesis,
repositorios institucionales, documentos sin
arbitraje científico, ensayos teóricos no
empíricos y publicaciones anteriores a 2020. El
proceso de análisis se basó en lectura crítica,
comparación temática, clasificación conceptual
y síntesis narrativa de hallazgos, organizando la
información según tipo de herramienta TIC,
habilidades cognitivas desarrolladas y
evidencias pedagógicas reportadas, con el fin de
identificar patrones, tendencias, vacíos
investigativos y aportes relevantes para el
fortalecimiento de prácticas educativas basadas
en tecnología.
Resultados y Discusión
Aplicaciones de herramientas TIC en el
desarrollo de habilidades cognitivas en las
asignaturas de Matemáticas
La literatura reciente demuestra que las
herramientas TIC fortalecen habilidades
cognitivas matemáticas avanzadas como el
razonamiento lógico, la representación
simbólica y la resolución estructurada de
problemas. El meta-análisis de Hillmayr et al.
(2020) indicó mejoras significativas en el
rendimiento y la capacidad de análisis
matemático mediante tecnologías interactivas.
Estudios focalizados señalan beneficios de
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plataformas específicas: Chechan et al. (2023) y
WestEd (2023) evidenciaron que Desmos
favorece la comprensión de funciones y el
razonamiento algebraico, mientras que Gurmu
(2024) y Salami et al. (2024) demostraron que
GeoGebra incrementa la visualización
geométrica y el pensamiento deductivo.
El uso de estrategias activas mediadas por TIC
también es relevante; Lo et al. (2021) y Rincón
et al. (2025) mostraron que el modelo flipped
classroom fortalece habilidades metacognitivas,
autonomía y pensamiento crítico en
Matemáticas. En la misma línea, Kuo et al.
(2025) evidenciaron que plataformas
adaptativas con inteligencia artificial mejoran la
planificación cognitiva y la resolución de
problemas. En cuanto a modelamiento
cognitivo, Lepore et al. (2024) probó que los
mapas cognitivos difusos ayudan en la
estructuración mental y la toma de decisiones
matemáticas. Finalmente, herramientas
gamificadas como Quizizz han demostrado
aumentar el compromiso y el desempeño
matemático, elevando el procesamiento lógico
y la retención de contenido, como reporta
Sumale et al. (2024). En conjunto, estas
investigaciones confirman que las TIC no solo
mejoran el rendimiento académico, sino que
funcionan como catalizadores para el desarrollo
del pensamiento lógico formal, la visualización
dinámica y la regulación cognitiva necesaria
para aprender Matemáticas en el siglo XXI.
Aplicaciones de herramientas TIC en el
desarrollo de habilidades cognitivas en las
asignaturas de Ciencias
Las investigaciones recientes reafirman que las
TIC impulsan procesos cognitivos esenciales
para la alfabetización científica, como la
observación, experimentación, inferencia y
análisis de datos. El estudio de Becker et al.
(2020) evidenció que el uso de dispositivos
móviles en actividades de indagación fomenta
el pensamiento científico y la capacidad
analítica. En ámbitos experimentales, Bazie et
al. (2024) y Hunegnaw et al. (2025)
demostraron que los laboratorios virtuales
potencian la comprensión conceptual, la
experimentación controlada y el razonamiento
causal, superando en algunos casos a los
entornos físicos tradicionales. Particularmente,
Banda y Nzabahimana (2022) y Diab (2024)
concluyeron que las simulaciones PhET elevan
la resolución de problemas y la interpretación
de fenómenos físicos y químicos.
Tecnologías inmersivas también han mostrado
alto impacto cognitivo: Viitaharju et al. (2023)
reportaron beneficios en habilidades prácticas y
conceptualización en química mediante
realidad virtual, mientras que Ciloglu et al.
(2023) demostraron que la realidad aumentada
mejora la retención y el pensamiento analítico
en biología. Adicionalmente, estudios como los
de AlAli et al. (2025) y Maqbool et al. (2025)
confirmaron que ambientes aumentados
estimulan el pensamiento creativo, la
exploración visual profunda y la conexión
conceptual en ciencias naturales. A nivel de
educación primaria, Tavares et al. (2021)
mostró que apps móviles fortalecen la
autorregulación científica y la observación
sistemática. En conjunto, estas investigaciones
evidencian que las TIC favorecen la
experimentación guiada, el razonamiento
basado en evidencia y el desarrollo de
habilidades cognitivas superiores asociadas a
procesos científicos, facilitando que los
estudiantes modelen, predigan y expliquen
fenómenos naturales en contextos digitales
interactivos.
Conclusiones
Los hallazgos de la revisión muestran que las
TIC son herramientas de alto valor cognitivo
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para el aprendizaje matemático y científico, al
estimular habilidades como el razonamiento
abstracto, la argumentación lógica, la
representación simbólica-gráfica y la resolución
de problemas. Recursos como GeoGebra,
Desmos, simuladores PhET, laboratorios
virtuales y entornos adaptativos basados en IA
fortalecen la comprensión conceptual, la
metacognición y la experimentación guiada,
permitiendo al estudiante monitorear
estrategias, formular hipótesis, manipular
variables y analizar datos en entornos
interactivos y seguros. Además, la gamificación
con plataformas como Quizizz incrementa la
motivación, la atención y la memoria operativa,
favoreciendo aprendizajes significativos en
Matemáticas y Ciencias. Sin embargo, el
impacto positivo de las TIC depende de la
competencia digital docente, la coherencia entre
herramientas y objetivos cognitivos, y las
condiciones tecnológicas institucionales. Se
requieren planificación pedagógica estratégica,
capacitación continua y políticas de acceso
equitativo, ya que un uso meramente
instrumental limita su efectividad. En
conclusión, las TIC deben integrarse como
componentes centrales del diseño curricular
para potenciar habilidades cognitivas
superiores, recomendándose profundizar en
investigaciones experimentales, modelos
personalizados y estudios longitudinales,
además de fortalecer la formación docente y la
infraestructura digital educativa.
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Pazmiño Cantos, Vanessa Fernanda Morales
Rovalino, José Francisco Saá Montalvo, Diego
Andrés Gómez Bravo y Winston Arnold Morán
Párraga.
