Introducción

La innovación en el ámbito educativo se ha convertido en un elemento esencial para el mejoramiento académico, pedagógico y didáctico. A diferencia de enfoques tradicionales, la innovación no se limita a un modelo único y predefinido; más bien, implica la introducción de elementos novedosos en el aula que conlleva a la reestructuración tanto de las metodologías como de los recursos utilizados (^{Loja & Quito, 2021}).

Como lo indican ^{Loja & Quito (2021)}, la innovación está ligada a dos factores: La primera está relacionada con las metodologías de enseñanza y aprendizaje que promueven que una clase sea más activa, participativa y crítica, mejorando así las destrezas de los estudiantes. Y la segunda se refiere a los recursos, herramientas o medios empleados para implementar las metodologías, los cuales pueden ser de índole tecnológica o tangibles.

Ante esto, los autores apoyan la idea de que la “innovación es una serie de acciones, decisiones y procesos con un propósito definido y una estructura organizada, que buscan transformar actitudes, ideas, culturas, contenidos, modelos y prácticas pedagógicas” (^{Camacho et al., 2020}, p. 464).

Uno de los soportes más significativos para el mejoramiento de la calidad y la innovación educativa dentro de clase es la gestión y recreación de una diversidad de materiales educativos que permiten articular los contenidos de las asignaturas con las clases prácticas, con el afán de despertar interés y motivación en los estudiantes.

Como lo menciona ^{Belleï (2022)} la inserción de los recursos didácticos es inherente en la labor del docente porque posibilita que el conocimiento llegue de manera más clara y eficaz a los estudiantes por lo que constituye un elemento esencial para la tarea docente.

Por otro lado, el conocimiento de la química y biología nos ha permitido comprender y entender diversos procesos que suceden en nuestra vida (^{Vizcarra & Vizcarra, 2021}). De la misma manera, en los últimos años ha surgido en las diferentes revistas científicas de educación y trabajos académicos (tesis) han dado una gran efervescencia de propuestas educativas en torno a estrategias didácticas para el estudio de las ciencias experimentales.

En el mismo orden de ideas, la enseñanza de las ciencias demanda de enfoques pedagógicos que trasciendan de la mera transmisión de información, y que propicie la construcción del conocimiento por parte de los estudiantes. Según ^{Linares (2004)}, se percibe el esfuerzo y deseo por parte del gremio docente en la búsqueda de nuevas, innovadoras y motivadoras formas de enseñar y aprender química y biología.

Hoy en día la educación se enriquece con una amplia variedad de recursos didácticos, que ante la comunidad educativa son conocidos de diferentes maneras: apoyos didácticos, medios educativos o medios curriculares que se ponen al servicio del docente en la transmisión de nuevos conocimientos (^{Real, 2019}).

Lamentablemente, aún es evidente la carencia de estos en la labor educativa, debido a que en la actividad pedagógica los docentes están aferrados a modelos didácticos y pedagógicos tradicionales (^{Manrique & Gallego, 2013}). Sin embargo, en las últimas décadas se ha intensificado la búsqueda de recursos y materiales didácticos con el objetivo de erradicar una “enseñanza dogmática, magistral y más si es meramente teórica y erudita, donde el estudiantado se convierte en simples espectadores de la clase de su profesor, sin comprender lo que se le está enseñando y entender lo que está aprendiendo” (^{Chacón et al., 2016}, p. 3).

Como respuesta a la necesidad de transformar el desarrollo de las clases en el aula, los recursos didácticos han optimizado el proceso de enseñanza-aprendizaje no solo en las asignaturas de química o biología, sino en todas las disciplinas científicas. Pues estos medios facilitan el logro de los objetivos educativos (^{Mujica, 2019}), dinamizan la transmisión de saberes (^{Ochoa & Cartuche, 2023}), promueven la asimilación de conocimientos y el desarrollo de habilidades cognitivas (^{Ramón & Nazareno, 2023}).

De acuerdo con ^{Real (2019}, p. 16) los recursos didácticos son un “medio de expresión y creación de un nuevo lenguaje basado en la imagen, el sonido y la interactividad, tres elementos esenciales que refuerzan la comprensión, la creatividad y la motivación de los alumnos”, y que coadyuvan a la reconstrucción del conocimiento, lo que permite al docente adaptar su metodología de enseñanza a las diversas necesidades y estilos de aprendizaje presentes en el aula, fomentando así la participación en el proceso pedagógico.

Ante lo mencionado, ^{Mazón et al. (2022}, p. 240) expone que:

La calidad de la enseñanza siempre estará dada por calidad y cantidad de recursos didácticos en el proceso pedagógico […] volviendo las clases más motivadoras e interesantes que, por consecuencia, despiertan la atención y el deseo de aprender conocimientos nuevos […] provocando en los estudiantes cambios aptitudinales, actitudinales, de razonamiento y que no memoricen, disminuyendo así el bajo rendimiento de escolaridad y los altísimos índices de fracaso escolar.

Ante lo expuesto, este estudio de revisión pretende examinar las diferentes propuestas didácticas utilizadas y su aporte al conocimiento de la química y biología con la finalidad de explorar los avances más destacados en el estudio de estas disciplinas científicas, considerando las siguientes preguntas: 1. ¿Qué estudios se obtienen de la literatura científica acerca del tema de investigación? 2. ¿Qué tipos de recursos didácticos vienen incorporando los docentes de química y biología en sus intervenciones pedagógicas? 3. ¿A qué conclusiones llegaron en dichas investigaciones? 4. ¿Cuál ha sido el papel de los recursos didácticos en el aprendizaje de Química y Biología? 5 ¿Qué clases de recursos didácticos se utilizan en la enseñanza de Química y Biología?

Metodología

El trabajo de investigación responde desde un enfoque cualitativo de análisis documental, con alcance exploratorio, descriptivo e interpretativo. Se emplea como metodología la revisión sistemática, debido a que la investigación “procura evaluar la literatura científica mediante protocolos críticos y estructurados, con la finalidad de obtener información relevante y veras de carácter local e internacional en cuanto al tema de estudio” (^{Manterola et al., 2013}, p. 150), delimitados a los seis últimos años (2019-2024).

Mediante dicha revisión, se buscó explorar recursos didácticos y su aporte al conocimiento y compresión de las ciencias experimentales desde diversos enfoques que fueron aplicados, así como el de identificar los recursos más relevantes para esta tarea. Con este objetivo en mente, se utilizaron las directrices del Protocolo PRISMA 2020 (Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-Analyses), el cual plantea una guía para realizar una revisión bibliográfica adecuada y sistemática.

En dos fases, mediante el método heurístico, se realizó “la búsqueda, la recopilación y organización de una base de datos de fuentes bibliográfica” (^{Amador et al., 2023}, p. 138), para lo cual se consideraron cuatro repositorios: Scientific Electronic Library Online (SciELO), Scopus, Google académico y Dialnet. Se seleccionaron estas bases de datos debido a que almacenan una gran cantidad de información científica especializada en el área educativa y enlazan con una amplia variedad de revistas de prestigio, con contenido actualizado e impacto.

Las primeras búsquedas se realizaron en febrero del 2024, y finalizaron en los primeros días de marzo, a partir de los siguientes algoritmos de búsqueda: En español se utilizaron los algoritmos de búsqueda “recursos didácticos" AND + “recursos educativos” OR + “recursos digitales” OR + “enseñanza” OR + “aprendizaje” OR + “educación” AND + “biología” AND + “química” AND; en inglés, las cadenas fueron "teaching resources" AND + "educational resources" OR + "digital resources" OR + "teaching" OR + "learning" OR + "education" OR + "biology" OR + "chemistry" AND; y la cadena de búsqueda en portugués fue "recursos de ensino" AND + "recursos educacionais" OR + "recursos digitais" OR + "ensino" OR + "aprendizado" OR + "educação" AND + "biologia" AND + "química" AND.

Luego de la aplicación de los filtros en cada uno de los repositorios, se identificaron 120 estudios en Scopus, 80 en SciELO, 240 en Google Académico y 20 en Dialnet, para un total de 460 estudios identificados. Además, se agregaron 25 reactivos a través de una búsqueda no sistemática. Después de eliminar publicados, quedaron 240 estudios para una examinación rápida del título, resumen y palabras clave. Se descartaron 160 de ellas por presentar irrelevancia en el estudio.

Se consideraron en los estudios criterios de inclusión que debían ser investigaciones originales que aborden recursos didácticos elaborados, utilizados o aplicados en la química y biología, que contemplen en su metodología cualitativa, cuantitativa o mixta; en formato de artículo científico y tesis de pregrado, posgrado o doctorado; fechados desde el 2019 al 2024 en idioma inglés, español y portugués con texto completo; niveles educativos de bachillerato o superior.

Se excluyeron inmediatamente estudios enfocados en otros niveles educativos o no relacionados con educación; publicados fuera del rango de tiempo, del idioma definido y que no presenten el texto completo disponible; y que provengan de artículos de revisión, capítulos de libro, ensayos, reseñas, ponencias, etc.

En la figura 1 se visualiza el diagrama de flujo -basado en el método PRISMA- y describe el proceso de búsqueda, selección y elección de los estudios utilizados en la revisión sistemática.

Figura 1 Diagrama de flujo PRISMA para la revisión sistemática 

Quedaron 75 investigaciones, que abordaron propuestas innovadoras para enseñar y aprender química y biología. A partir de los criterios de exclusión enunciados anteriormente, se descartaron 35 estudios debido a que: 1. No cumplían con el período de búsqueda o estaban en un idioma distinto. 2. Eran revisiones sistemáticas, ensayos o ponencias; y 3. No estaban vinculadas al ámbito educativo. Así 40 estudios fueron incluidos en esta revisión final.

Por último, se realizó la construcción del estado del conocimiento, mediante un análisis hermenéutico; para ello se “realizaron interpretaciones de los estudios, y se analizó la relevancia de las investigaciones al objetivo de estudio” (^{Amador et al., 2023}, p. 139), todo esto con el fin de reconocer la diversidad de conocimientos y determinar la situación actual del tema.

Durante esta etapa, cada autor analizó y sintetizó de manera independiente los 40 estudios y anotó los datos en una tabla creada en una hoja de cálculo de Microsoft Excel. De esta manera, se obtuvo una matriz bibliográfica con características específicas de las 40 publicaciones para realizar un análisis detallado de su contenido. Además, para hallar los términos más frecuentes, se aplicó la técnica de procesamiento del lenguaje natural (PLN) a los resúmenes de los 40 estudios seleccionados.

Resultados y discusión

Los 40 estudios que fueron detallados y organizados en una matriz para su posterior análisis; la tabla 1 presenta un resumen con características de relevancia de los estudios seleccionados.

En primer lugar, se utilizó la estadística descriptiva para organizar indicadores bibliométricos. A partir de esto, se encontró 33 artículos (80,0%) y 7 trabajos de tesis de grado o posgrado (20,0%). En cuanto a los niveles en los que fueron asumidas dieciocho (45,0%) corresponde a experiencias en el nivel de bachillerato; diecisiete (40,0%), en el nivel de educación superior, también es relevante indicar que no se obtuvo la información de cinco (12,5%), en qué nivel fue aplicado y que, del total de los estudios analizados, el 100% se vincula a experiencias mediante la utilización de recursos didácticos los mismos que albergan propuestas y metodologías de aplicación.

Adicionalmente, se observó que, dentro de este grupo de publicaciones seleccionadas, 17 estudios (42,5%) fueron obtenidos de Scopus, 13 estudios (32,5%) de Google Académico, 6 estudios (15,0%) fueron de Dialnet y los 4 restantes (10,0%), de SciELO. Además de las investigaciones, se evidencia en la figura 2, que, en el periodo evaluado, a partir del 2021 las publicaciones se incrementan, habiendo una disminución en 2022; lo que refleja que en los años 2021 y 2023 presentan la mayor producción, con 25,0% y 30,0%, respectivamente (relevados hasta marzo).

Figura 2 Distribución de los estudios seleccionados por año 

Con relación a la distribución geográfica. Ecuador y México, presenta el mayor número de publicaciones (ambas con el 42,5%), mientras que Brasil y Argentina registra el 25,0% del total, seguida de Perú, Chile, España y Colombia (con el 20,0%) y en otros países como Angola, Francia, Filipinas, Grecia y Uruguay (con el 12,5%).

En referencia a los diseños utilizados, se evidencian estudios no experimentales en su mayoría, 13(32.5%), 12 (30.0%) estudios cuasiexperimentales, un 9 (22.5%) corresponde a diseños experimentales y solo un 5 (12.3%) son preexperimentales. En cuanto al tipo de metodología utilizado, el 42.5% corresponde a estudios con enfoque mixto, un 35.0% son estudios cuantitativos, y un 22.5% son de carácter cualitativo y que fueron apoyados por cuestionarios de conocimientos pre y postest, planes de intervención, salidas de campo, actividades experimentales, prácticas experimentales caseras, encuestas de satisfacción, rúbricas, entre otros.

Igualmente se puede apreciar en la Tabla 1, que la mayor cantidad de experiencias corresponde a publicaciones vinculadas a Química (n = 22), y en menor cantidad a Biología (n=18). Además, en términos generales, en la tabla 2 se expone la conclusión a la que se llegó cada investigación.

En la figura 3 se muestra que, del total de la producción bibliográfica revisada, el 22,5% corresponde a recursos de carácter tecnológico (RBT), el 20,0% a recursos gamificados o lúdicos (RBJG), y otro 20,0% a recursos basados en la práctica o experimentación (RBEX). A continuación, el 15,0% corresponde a recursos basados en el medio cotidiano (RBMC), y el 22,5% restante se refiere a recursos de apoyo pedagógico (RBAP).

Química: Los recursos didácticos basados en la tecnología están (^{Casa et al., 2023}; ^{Chonillo-Sislema, 2024}; ^{Delgado et al., 2021}; ^{Hernández et al., 2021}; ^{Ramirez et al., 2022}; ^{Rodriguez et al., 2021}); en juegos o lúdicos están (^{Berrones, 2024}; ^{Lozano & Sánchez, 2021}; ^{Reina, 2023}; ^{Vargas et al., 2023}); en la práctica o experimentación (^{Garcia et al., 2023}; ^{Holanda et al., 2021}; ^{Poma, 2023}; ^{Vizcarra & Vizcarra, 2021}); en el medio cotidiano o entorno (^{Aparicio et al., 2023}; (^{Corinaldesi et al., 2024}; ^{Buitrago & Lozano, 2022}); y otros que se han servido de apoyo pedagógico (^{Castillo et al., 2021}; ^{Canac & Kermen,(2020}); ^{Cayambe, 2024}; Chonillo, 2023; ^{Sampaolesi et al., 2023}).

Biología: Los recursos basados en la tecnología son (^{Delgado-Coveña et al., 2024}; ^{Guse & Pontes, 2021}; ^{Romero et al., 2023}); juegos o lúdicos (^{Castro & Ochoa, 2021}; ^{Custódia & De Freitas, 2020}; ^{Da Silva et al., 2022}; ^{Fernandes et al., 2023}); en la actividad práctica o experimental (^{Apat, 2019}; ^{Paxinou et al., 2020}; ^{Pozo-Zapata et al., 2024}); en el medio o entorno (^{Calle, 2022}; ^{Cisnero & Bermudez, 2022}; ^{García, 2019}; ^{Gómez, 2022}) y que se han utilizado como apoyo pedagógico (^{Aguilar et al., 2021}; ^{Grilli, 2023}; ^{Remache, 2024}; ^{Rojas & Salazar, 2019}).

Figura 3 Clasificación de los recursos didácticos por su objetivo de aplicación 

A partir de los resúmenes de los estudios seleccionados se obtuvo una nube de palabras (Figura 4). En dicha nube se observan como términos más frecuentes biología, química, estudiantes, enseñanza, aprendizaje, didáctico y recurso, lo que ratifica la búsqueda realizada por términos clave. A partir de esto, los términos agrupados por asignatura que se observan en la Figura 5, se confirma que las investigaciones seleccionadas fueron las más apropiadas en la revisión sistemática.

Figura 4 Nube de palabras 

Figura 5 Palabras más frecuentes por asignatura de estudio 

Con los resultados obtenidos por los diversos estudios publicados en la tabla 1, se puede explorar la gestión de muchos recursos didácticos incluidos en el estudio de la química y biología para revolucionar la experiencia educativa de miles de alumnos de educación en los niveles de bachillerato y universitario.

Integración de los recursos educativos en las ciencias.

En el arte de educar, innovar implica dar un cambio significativo que implica incluir nuevas teorías, enfoques, técnicas, recursos, materiales y herramientas para recrear aspectos metodológicos, instruccionales y formativos (^{Sigüenza & Guevara, 2022}).

Según los hallazgos relevados en la revisión, los recursos didácticos "son medios de enseñanza que constituyen un conjunto de materiales docentes y de recursos destinados a apoyar la actividad pedagógica y la autopreparación de los estudiantes, un elemento determinante para el éxito académico” (^{Valiente et al., 2020}, p. 6).

En cuanto a las propuestas observadas, muchas de ellas están vinculadas al ámbito de la tecnología, mientras que otras representan al ingenio de la creatividad con el motivo de actualizar los contenidos de temáticas como la tabla periódica, compuestos inorgánicos, leyes que rigen la genética, etc. Otros cambios han abordado temas en general, como es el estudio de la química general, inorgánica, orgánica; biología, genética, botánica, zoología, entre otros. Para cerrar este primer análisis, en la figura 6 se visualiza el panorama actual de los recursos didácticos al estudio de la química y biología.

Figura 6 Mirada de los recursos didácticos en la actualidad. 

Conclusiones

En esta revisión se determinó que la inclusión de los recursos tecnológicos, gamificados, experimentales, cotidianos o naturales y de apoyo didáctico han permitido que el estudiante comprenda lo que se está enseñando, mejorando la percepción de los hechos y conceptos que se expone verbalmente en el aula, economizando esfuerzos para conducir a los estudiantes a comprender de mejor manera las distintas áreas del conocimiento.

En los 40 estudios analizados, correspondientes al 2019 y 2024, se puede apreciar que, en general, los docentes de química y biología utilizan una amplia gama de recursos didácticos en sus intervenciones pedagógicas, que van desde los tecnológicos hasta los recursos que representan el ingenio y creatividad del mismo docente. La diversidad de recursos que utilizan los profesores es un eje para impulsar una educación centrada en las dificultades de comprender la química y biología.

De los estudios revisados se identificó que la mayor producción científica está en los países de Ecuador y México asimismo el 45,0% de las experiencias están en el nivel de bachillerato; y un 40,0% en la educación superior. En cuanto a la tipología de los recursos didácticos se evidencio que el 22,5% son tecnológicos, el 20,0% gamificados o lúdicos, el 20,0% experimentales, en un 15,0% se utilizaron medios cotidianos o naturales y un 22,5% son recursos de apoyo pedagógico.

Estas investigaciones muestran que la introducción de los recursos didácticos mejora significativamente la comprensión y el interés de los estudiantes en química y biología. Los estudios han encontrado que el uso de recursos visuales, interactivos, gamificados, tecnológicos, didácticos, experimentales y experiencias vivenciales en el entorno que facilitan el aprendizaje, promueven la retención de conocimientos y fomentan una mayor participación en el aula, esto se traduce en una mejor motivación, impulso que anima al estudiante la curiosidad y el deseo de aprender, que a su vez se ve reflejado en el tiempo dedicado al estudio y en una actitud más proactiva hacia la adquisición de conocimientos, lo que contribuye a un aprendizaje más significativo.

El impacto de los recursos didácticos no solo se centra en los resultados académicos, sino también en otros aspectos como la autoeficacia, la confianza en el aprendizaje y la percepción de su valor en la educación y en la vida cotidiana. La recopilación de datos cualitativos y cuantitativos mediante encuestas, planes de intervención, entrevistas y análisis de desempeño permite obtener una visión holística y variada de cómo estos recursos influyen en el proceso de enseñanza-aprendizaje y en el desarrollo de habilidades cognitivas y científicas.

Finalmente, se indica que los recursos didácticos facilitan la comprensión de conceptos complejos, promover la participación de los estudiantes, fortalecer los contenidos conceptuales, procedimentales, actitudinales y fomentar el desarrollo de habilidades. También ayudan a contextualizar los contenidos, conectándolos con la vida cotidiana y el entorno del estudiante. Otro aspecto para tener en cuenta son las limitaciones tecnológicas o de infraestructura. Por lo tanto, es importante reconocer que la innovación en la educación va más allá del simple apoyo tecnológico y requiere del ingenio del docente para afrontar los desafíos del quehacer pedagógico con la finalidad de satisfacer las necesidades específicas de cada grupo de estudiantes, lo que contribuye a crear un entorno de aprendizaje más inclusivo y efectivo.

Sobre las limitaciones del estudio, es necesario indicar la falta de un análisis detallado de cómo las características socioeconómicas y culturales de los contextos educativos afectan la implementación de los recursos limita la generalización de los hallazgos. También se observó la carencia de estudios longitudinales de los recursos didácticos ni se profundizo en la capacitación docente para el uso efectivo de estos recursos. En cuanto a las novedades de esta investigación, se destaca el uso innovador de recursos tanto tecnológicos como naturales, para impulsar la autoeficacia de los estudiantes. Finalmente, aunque se destaca la mejora en la motivación de los estudiantes, no se explora suficientemente el impacto de los recursos en sus competencias socioemocionales. Futuros estudios deberían abordar estos aspectos para obtener una comprensión más integral del impacto de los recursos didácticos.