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Artículo Científico
Hojas electrónicas para el aprendizaje de poderes
caloríficos de residuos en estudiantes de Ingeniería
Ambiental.
Electronic worksheets for teaching environmental engineering students
about the calorific values of waste.
Barragan-Monrroy, Roberto Johan1; Zambrano-Romero, María Alejandra2.
1 Universidad Técnica de Manabí, Universidad Técnica Estatal de Quevedo;
Ecuador, Portoviejo; https://orcid.org/0000-0003-4682-5529;
rbarraganm@uteq.edu.ec
2 Universidad Técnica de Manabí; Ecuador, Portoviejo; https://orcid.org/0009-0001-
6044-6624; alejandra.zambrano@utm.edu.ec
1 Autor Correspondencia
https://doi.org/10.63618/omd/isj/v3/nE1/184
Resumen: La presente investigación tuvo como objetivo implementar hojas
electrónicas para el aprendizaje de los poderes caloríficos de residuos en estudiantes
de Ingeniería Ambiental. El estudio se desarrolló bajo un enfoque cuantitativo, cuasi
experimental, con dos grupos: uno experimental que trabajó mediante ABP con
diseño de hojas electrónicas y otro control que utilizó la metodología expositiva
tradicional. Se aplicaron pruebas tipo test antes y después de la intervención
educativa, y los datos se procesaron estadísticamente mediante la prueba t de
Student y ganancia de Hake para determinar el impacto del aprendizaje. Los
resultados evidenciaron un incremento significativo en el grupo experimental, con una
ganancia alta (g = 0,91), frente a una ganancia media (g = 0,48) en el grupo control,
lo que demuestra una mejora sustancial en la comprensión y aplicación de los
conceptos termoquímicos. Se concluye que la combinación del ABP y las hojas
electrónicas potencia el aprendizaje significativo, fomenta la autonomía y fortalece las
competencias analíticas y ambientales, constituyendo una propuesta metodológica
replicable para la enseñanza científica universitaria.
Palabras clave: aprendizaje; análisis elemental; educación.
Abstract: The objective of this research was to implement spreadsheets for teaching
environmental engineering students about the calorific values of waste. The study was
conducted using a quantitative, quasi-experimental approach with two groups: an
experimental group that worked with PBL using spreadsheets and a control group that
used traditional lecture-based teaching methods. Multiple-choice tests were
administered before and after the educational intervention, and the data were
statistically processed using Student's t-test and Hake's gain to determine the impact
of learning. The results showed a significant increase in the experimental group, with
a high gain (g = 0.91), compared to a medium gain (g = 0.48) in the control group,
demonstrating a substantial improvement in the understanding and application of
thermochemical concepts. It is concluded that the combination of PBL and electronic
worksheets enhances meaningful learning, promotes autonomy, and strengthens
analytical and environmental skills, constituting a replicable methodological proposal
for university science teaching.
Keywords: learning; elementary analysis; education.
Cita: Barragan-Monrroy, R. J., &
Zambrano-Romero, M. A. (2025).
Hojas electrónicas para el
aprendizaje de poderes caloríficos
de residuos en estudiantes de
Ingeniería Ambiental. Innova
Science Journal, 3(E1), 127-
142. https://doi.org/10.63618/omd
/isj/v3/nE1/184
Recibido: 20/08/2025
Aceptado: 01/12/2025
Publicado: 31/12/2025
Copyright: © 2025 por los
autores. Este artículo es un
artículo de acceso abierto
distribuido bajo los términos y
condiciones de la Licencia
Creative Commons, Atribución-
NoComercial 4.0 Internacional. (CC
BY-NC).
(https://creativecommons.org/lice
nses/by-nc/4.0/)
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Artículo Científico
1. Introducción
A nivel mundial, la educación en sostenibilidad y gestión ambiental ha tomado un papel
central en la formación de futuras generaciones. Instituciones educativas de todo el
mundo reconocen la necesidad de formar profesionales capaces de afrontar los retos
ambientales contemporáneos, que incluyen la gestión eficiente de recursos y la
minimización de residuos. En este contexto, la enseñanza de conceptos energéticos,
como los poderes caloríficos de residuos, se vuelve esencial para dotar al estudiantado
de competencias clave que impulsen el cambio hacia modelos productivos circulares y
ambientalmente sostenibles (Kioupi y Voulvoulis, 2019; Lozano et al., 2021).
En la enseñanza de la Ingeniería Ambiental, la comprensión de conceptos químicos y
energéticos, como los poderes caloríficos de residuos, es esencial para desarrollar
especialistas con capacidad técnica en la gestión y valorización de los residuos sólidos.
Según Cucchiella et al. (2017), la integración de tecnologías como simulaciones y
herramientas de análisis digital en el currículo educativo ha demostrado ser eficaz en la
formación académica para afrontar problemáticas ambientales de alta complejidad.
Además, la investigación de Istrate et al. (2020) subraya la necesidad de adoptar
enfoques educativos innovadores que promuevan un aprendizaje activo y participativo,
especialmente en áreas técnicas como la gestión de residuos y la conversión energética.
La integración de hojas electrónicas como recurso educativo ha sido propuesta en
diversos estudios como una alternativa pedagógica eficaz para optimizar la adquisición
de nociones avanzadas dentro de áreas técnicas. Sin embargo, a pesar de los avances
en la integración de herramientas tecnológicas en el ámbito universitario, existen vacíos
significativos en la implementación de herramientas que promuevan el aprendizaje
activo de temas químicos y energéticos, como los poderes caloríficos de residuos
(Bansal y Kumar, 2018). Estas limitaciones abren el camino a la exploración de
metodologías activas que permitan un uso más profundo y contextualizado de dichas
herramientas en asignaturas científicas.
Para superar estos desafíos y favorecer un uso más significativo de las hojas
electrónicas como recurso educativo, es fundamental incorporarlas dentro de
estrategias didácticas que posicionen al alumno como protagonista del proceso
formativo. En particular, cuando las herramientas digitales se emplean dentro del
Aprendizaje Basado en Proyectos, su impacto formativo se amplía considerablemente.
Esto se debe a que el ABP transforma la dinámica del aula: los estudiantes dejan de
recibir contenidos de forma pasiva para asumir un rol activo, en el que planifican,
ejecutan y evalúan proyectos con sentido práctico y relevancia fuera del entorno
académico. Esta metodología no solo promueve la comprensión aplicada, sino que
también impulsa el fortalecimiento de habilidades profesionales esenciales a través del
trabajo conjunto en situaciones auténticas, estimulando el pensamiento crítico, la
capacidad de decisión fundamentada y la aplicación del aprendizaje en escenarios
distintos (Puenayan et al., 2024; Martí et al., 2010).
En el ámbito de la Ingeniería Ambiental, la creciente relevancia de la gestión energética
de residuos exige la formación de profesionales capaces de aplicar soluciones
sostenibles frente a los desafíos actuales (Gorbett et al., 2022). Para responder a esta
necesidad formativa, resulta pertinente incorporar metodologías activas como el ABP,
complementar esta estrategia con materiales pedagógicos de apoyo como las hojas
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electrónicas resulta pertinente para mejorar la comprensión de conceptos químicos
complejos, contribuyendo significativamente a la formación de profesionales mejor
preparados para enfrentar los desafíos energéticos y ambientales contemporáneos,
ofreciendo soluciones sostenibles en la gestión de residuos (El-Fadel et al., 2004; García
y Smith, 2020).
En base a lo expuesto, el presente estudio tiene como objetivo implementar hojas
electrónicas como recurso didáctico para el aprendizaje de los poderes caloríficos de
residuos en estudiantes de Ingeniería Ambiental, mediante la aplicación de la
metodología del ABP, en la cual el diseño de dichas hojas constituye el producto final
del proceso formativo.
2. Materiales y Métodos
2.1. Ubicación
El presente estudio se desarrolló en la Universidad Técnica Estatal de Quevedo (UTEQ),
Campus “La María” (Figura 1). Específicamente, la intervención se llevó a cabo en la
carrera de Ingeniería Ambiental, perteneciente a la Facultad de Ciencias de la
Ingeniería. La Facultad cuenta con infraestructura adecuada para el desarrollo de
actividades académicas y proyectos de innovación educativa, incluyendo laboratorios,
aulas equipadas con recursos digitales y conectividad a internet, lo cual facilitó la
implementación del (ABP) y el uso de hojas electrónicas como recurso didáctico.
Figura 1.
Campus La María, UTEQ.
Nota: Área de estudio, Universidad Técnica Estatal de Quevedo, Campus La María. Fuente:
Elaboración Propia.
2.2. Tipo de investigación
La investigación se desarrolló bajo un enfoque cuantitativo, aplicando un diseño cuasi
experimental de corte transversal, dado que se analizó el impacto del ABP con el diseño
y uso de hojas electrónicas en el aprendizaje de los poderes caloríficos en un periodo
específico de tiempo.
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2.3. Métodos de investigación
Método descriptivo: Permitió caracterizar la base cognitiva inicial del alumnado
sobre poderes caloríficos mediante encuestas y pruebas de diagnóstico.
Método experimental: Consistió en la aplicación del ABP y de hojas
electrónicas en el grupo experimental (GE) y la enseñanza tradicional o
expositiva en el grupo control (GC), comparando posteriormente los resultados
obtenidos.
2.4. Población y muestra
La población participante correspondió a estudiantes de séptimo semestre de la carrera
de Ingeniería Ambiental de la Universidad Técnica Estatal de Quevedo, quienes
cursaban la asignatura de Valorización Energética de Residuos durante el período
académico noviembre–marzo de 2024. En total, participaron 40 estudiantes
pertenecientes a un único paralelo. Se seleccionó una muestra no probabilística basada
en criterios de conveniencia, considerando la accesibilidad de los grupos y la viabilidad
de implementación del diseño metodológico. El grupo experimental (GE) estuvo
integrado por 20 estudiantes elegidos aleatoriamente, quienes desarrollaron el proyecto
educativo basado en la metodología ABP con diseño de hojas electrónicas, mientras
que el grupo control (GC) contó con 20 estudiantes que recibieron clases bajo la
modalidad expositiva tradicional.
2.5. Diseño de la investigación
El estudio fue organizado en cuatro fases esenciales: diagnóstico inicial, intervención
pedagógica, evaluación del aprendizaje y análisis estadístico de resultados. Se trabajó
con dos grupos: un grupo experimental, donde se aplicó el ABP con diseño de hojas
electrónicas, y un grupo control, donde se utilizó una metodología expositiva.
2.5.1. Diagnóstico del aprendizaje
Al inicio del estudio, se aplicó un pretest a ambos grupos para identificar el nivel de
conocimientos previos sobre los poderes caloríficos de residuos. El instrumento,
diseñado por el equipo docente, constó de 20 ítems de opción múltiple que abordan
fundamentos de composición elemental, PCS/PCI y modelos de estimación, y fue
sometido a juicio de expertos para asegurar validez de contenido.
Adicionalmente, se contempló la evaluación de la confiabilidad del instrumento a través
del coeficiente alfa de Cronbach, con el fin de evaluar su consistencia interna y
comprobar que los ítems miden de forma homogénea el mismo constructo. Esta decisión
metodológica se sustenta en la literatura psicométrica, en la que el alfa se utiliza
ampliamente para valorar la precisión de escalas y pruebas educativas (Tavakol y
Dennick, 2011). Este diagnóstico permitió establecer una línea base objetiva y
comparable entre el grupo experimental y el grupo control, y proporcionó insumos para
ajustar la intervención pedagógica en función de los vacíos conceptuales detectados.
2.5.2. Intervención pedagógica
La intervención pedagógica se diseñó con base en el ABP, una metodología activa que
coloca al estudiante como agente central del proceso educativo, al enfrentarlo a la
resolución de problemáticas reales mediante el trabajo colaborativo, la investigación y
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la producción de un producto final (Bell, 2010). En este estudio, se integró el uso de
hojas electrónicas como recurso didáctico central para fortalecer el aprendizaje de los
poderes caloríficos de residuos, a partir del análisis elemental y su valorización
energética.
2.5.2.1. Grupo Experimental (GE): Aplicación del aprendizaje basado en proyectos
con diseño de hojas electrónicas
La intervención en el grupo experimental se estructuró bajo los lineamientos
metodológicos del ABP propuesto por la Secretaría de Educación Pública de México
(2022). Este enfoque considera una secuencia didáctica en fases progresivas que
promueven el aprendizaje activo, colaboración, investigación, la toma de decisiones
informadas y la elaboración de un producto final significativo. En este caso, el diseño y
desarrollo de una hoja electrónica funcional para el cálculo de poderes caloríficos
representó el eje integrador del proceso formativo. El modelo aplicado sitúa al estudiante
en el centro del aprendizaje, incentivando la resolución de problemas contextualizados
mediante el trabajo autónomo y en equipo, con acompañamiento docente. A
continuación, se describen las fases adaptadas a las características del proyecto:
Punto de partida: Se propuso una pregunta guía para contextualizar el
proyecto: ¿Qué residuo sólido de mi entorno local tiene el mayor potencial
energético para ser valorizado? Esta interrogante sirvió como punto de partida
para la indagación, orientando la búsqueda de soluciones aplicables a residuos
reales del entorno del estudiante.
Formación de equipos: Los estudiantes se organizaron en equipos de cuatro
integrantes, procurando equilibrio entre niveles de desempeño, habilidades
digitales y conocimiento previo en química ambiental. Se asignaron roles
rotativos (líder, investigador, diseñador y presentador) con el fin de fomentar la
corresponsabilidad y el aprendizaje colaborativo.
Planteamiento del reto o producto final: El reto consistió en desarrollar una
hoja electrónica interactiva que, a partir de datos de análisis elemental,
permitiera calcular:
~ Poder Calorífico Superior
~ Poder Calorífico Inferior
Se establecieron elementos mínimos para todos los grupos:
~ Ingreso de datos de composición elemental (%C, %H, %O, %N, %S).
~ Determinación del mayor potencial energético comparando tres
residuos (madera, cartón y césped).
~ Cálculo del PCS tomando como base los siguientes modelos
matemáticos, tal como se evidencia en la tabla 1:
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Tabla 1.
Modelos matemáticos para estimar los poderes caloríficos superior.
DEMIRBAS
FRANCIS
SCHEURER
DULONG
Nota: Diferentes modelos matemáticos para el calculo del poder calorífico superior en base a
análisis elementales.
~ Estimación del PCI aplicando la siguiente ecuación:
~ Incorporación de validaciones y gráficas comparativas entre residuos.
Si bien cada grupo tuvo libertad en el diseño estético y la distribución de
la hoja de cálculo, estas funciones eran obligatorias para garantizar
comparabilidad técnica entre productos.
Organización y planificación: Los grupos elaboraron un cronograma de
actividades, validado por el docente, donde definieron tareas semanales,
productos parciales y responsables. Se entregó una guía con fechas clave, una
rúbrica de evaluación y ejemplos referenciales.
Búsqueda y recopilación de información: Se destinó una etapa específica a
la investigación documental, donde los estudiantes consultaron fuentes
académicas y técnicas para comprender:
~ Fundamentos del poder calorífico.
~ Modelos matemáticos de estimación de PCS/PCI (Demirbas, Francis,
Boie, Scheurer y Dulong).
~ Casos reales de valorización energética de residuos.
~ Buenas prácticas en diseño de hojas electrónicas.
~ El docente proporcionó un repositorio inicial con bibliografía científica y
enlaces a artículos y manuales técnicos.
Análisis y síntesis: Cada grupo organizó la información recopilada, analizaron
los análisis elementales y modelos matemáticos, y decidieron cómo representar
gráficamente los resultados. Esta fase implicó discutir qué residuos serían
analizados, cómo validarían los resultados y cómo presentarían los datos de
manera clara.
Producción de la hoja electrónica: Los estudiantes implementaron sus hojas
electrónicas en Microsoft Excel. Se integraron fórmulas, validaciones de entrada,
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formatos condicionales y gráficos para comparar resultados. El diseño final debía
ser funcional, intuitivo y orientado a facilitar la toma de decisiones en gestión
energética de residuos.
Presentación del proyecto: Cada grupo expuso su hoja ante el curso y el
docente, explicando su funcionamiento, las fórmulas implementadas, las
decisiones tomadas y los resultados obtenidos. También se simuló un caso real
de aplicación con residuos del entorno local, reforzando el componente
contextual y aplicado del proyecto.
Respuesta a la pregunta guía: Mediante los datos obtenidos, los grupos
reflexionaron colectivamente sobre cuál de los residuos analizados presentaba
mayor potencial energético, argumentando su elección en función de los
resultados de PCS/PCI.
Evaluación y autoevaluación. Se aplicaron rúbricas que valoraron:
~ Contenido técnico y científico.
~ Exactitud de cálculos y fórmulas.
~ Creatividad en el diseño de la hoja.
~ Claridad en la presentación oral.
~ Trabajo en equipo.
A continuación, se presenta una síntesis visual del proceso metodológico (Figura 2):
Figura 2.
Etapas del aprendizaje basado en proyectos implementadas en el grupo
experimental.
Nota: Etapas sintetizadas del aprendizaje basado en proyectos Fuente: Secretaría de Educación
Pública de México.
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2.5.1.1. Grupo Control (GC): Aplicación de metodología expositiva tradicional
La intervención en el grupo control se basó en el enfoque de enseñanza expositiva
tradicional, en el que el docente asume un rol central como transmisor del conocimiento
y los estudiantes adoptan una postura predominantemente receptiva. Esta metodología,
común en contextos de educación superior, se caracteriza por la organización
secuencial y prescriptiva de contenidos, con un énfasis en la repetición, memorización
y resolución de ejercicios (Prince & Felder, 2006).
Durante las sesiones, los contenidos relacionados con los poderes caloríficos de
residuos fueron impartidos mediante clases magistrales, sin involucrar actividades
experimentales, proyectos o resolución de problemas contextualizados. El proceso de
aprendizaje se centró en la explicación teórica de los conceptos y fórmulas para el
cálculo del Poder Calorífico Superior (PCS) y el Poder Calorífico Inferior (PCI), así como
en la revisión de ejemplos previamente resueltos. Esta forma de enseñanza limitó la
posibilidad de desarrollar habilidades de análisis crítico, autonomía, creatividad o
transferencia de conocimientos a problemas reales.
Diversos estudios han señalado que, aunque la enseñanza expositiva puede ser efectiva
para la transmisión rápida de información, presenta importantes limitaciones cuando se
busca el desarrollo de competencias de orden superior, como la toma de decisiones, la
resolución de problemas complejos o la colaboración en equipo (Freeman et al., 2014).
En particular, en disciplinas técnico-científicas como la ingeniería ambiental, donde se
requiere aplicar conocimientos a situaciones reales y multifactoriales, este enfoque
puede resultar insuficiente si no se complementa con estrategias activas.
Por lo tanto, el grupo control operó bajo condiciones pedagógicas convencionales, lo
que permitió contrastar de manera clara los efectos del Aprendizaje Basado en
Proyectos y el uso de hojas electrónicas sobre el desempeño conceptual de los
estudiantes.
2.5.2. Evaluación del aprendizaje
Finalizada la intervención pedagógica, se aplicó nuevamente el instrumento diagnóstico
(postest) a ambos grupos con el fin de medir el aprendizaje alcanzado en relación con
los poderes caloríficos de residuos. Esta evaluación permitió comparar el desempeño
entre el grupo experimental, que trabajó con la metodología ABP apoyada en hojas
electrónicas, y el grupo control, instruido mediante enseñanza expositiva tradicional.
2.5.2.1. Análisis de datos
El análisis de los resultados se realizó con el objetivo de determinar si existieron
diferencias estadísticamente significativas en el nivel de aprendizaje de los estudiantes
tras la aplicación de la intervención didáctica en ambos grupos.
En primer lugar, se aplicó una prueba de normalidad de Shapiro-Wilk a los puntajes
obtenidos en el pretest y postest de ambos grupos para verificar si los datos seguían
una distribución normal. Este paso permitió seleccionar adecuadamente la prueba
inferencial correspondiente para comparar los resultados. En caso de distribución
normal, se utilizó la prueba t de Student para muestras relacionadas (pretest vs. postest
dentro de cada grupo) y la prueba t de Student para muestras independientes
(comparación del postest entre GE y GC). Si los datos no siguieron una distribución
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normal, se optó por la prueba de Wilcoxon (para muestras relacionadas) y la prueba de
Mann-Whitney U (para muestras independientes).
Además, se calculó la ganancia relativa del aprendizaje en ambos grupos, se aplicó el
factor de ganancia de Hake, una medida que permite estimar el avance conceptual
logrado por los estudiantes en relación con el conocimiento inicial. Esta ganancia (g) se
obtuvo mediante la fórmula propuesta por Hake (1998):
Según esta escala, los valores de ganancia se interpretaron en tres rangos: baja (g ≤
0.3), media (0.3 < g ≤ 0.7) y alta (g > 0.7). Una ganancia superior a 0.3 representa un
indicador favorable respecto al aprendizaje alcanzado y a la efectividad de la
metodología implementada.
3. Resultados
3.1. Diagnóstico del aprendizaje
Una vez tabulados los datos obtenidos en las encuestas aplicadas al grupo experimental
y al grupo control, el análisis de fiabilidad mediante el coeficiente alfa de Cronbach arrojó
valores de 0,836 y 0,855, respectivamente. Estos valores indican un nivel de
confiabilidad adecuado para el instrumento utilizado, lo que respalda su consistencia
interna y la coherencia entre los ítems evaluados, tal como se evidencia en la tabla 2 la
cual está compuesta por los números de los elementos considerados en las preguntas
de la encuesta realizada a los estudiantes de Ingeniería Ambiental de la Universidad
Técnica Estatal de Quevedo.
Tabla 2.
Análisis de fiabilidad.
Grupo
Alfa de Cronbach
N de elementos
Experimental
0,836
20
Control
0,855
20
Nota: Valores obtenidos en el análisis de fiabilidad de las encuestas del grupo experimental y
control.
3.2. Grupo Experimental (GE): Aplicación del aprendizaje basado en proyectos
con diseño de hojas electrónicas.
La implementación del Aprendizaje Basado en Proyectos (ABP) permitió que los
estudiantes del grupo experimental asumieran un rol activo en su proceso formativo,
evidenciando un incremento progresivo en la comprensión de los fundamentos teóricos
y prácticos de los poderes caloríficos. Durante el desarrollo de las fases metodológicas,
los equipos mostraron autonomía, pensamiento crítico y capacidad de resolución de
problemas aplicados al contexto local.
Desde la perspectiva pedagógica, la metodología ABP favoreció la transferencia de
conocimientos teóricos hacia aplicaciones reales. Los estudiantes reportaron una
mejora en su capacidad para analizar la relación entre la composición química y el
potencial energético de los residuos, así como para identificar alternativas de
aprovechamiento sostenible. La exposición de los proyectos finales permitió contrastar
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las estrategias de diseño y fortalecer la argumentación técnica, evidenciando
aprendizajes significativos en términos de autonomía, colaboración, precisión en los
cálculos y comunicación científica.
Cada grupo elaboró una hoja electrónica funcional tal como se evidencia en la tabla 3,
estructurada con fórmulas automatizadas que permitieron calcular el PCS mediante los
modelos de Demirbas, Francis, Scheurer y Dulong, y estimar el PCI considerando la
relación estequiométrica del hidrógeno y el oxígeno presentes en los residuos. Los
resultados mostraron que el 100% de los equipos alcanzó productos operativos,
además, incorporaron representaciones visuales que facilitaron la interpretación
energética de los residuos analizados.
En respuesta a la pregunta guía del proyecto ¿Qué residuo sólido de mi entorno local
tiene el mayor potencial energético para ser valorizado?, la mayoría de los grupos
identificó que la madera presentaba el mayor poder calorífico, con valores promedio de
PCS superiores a 17 MJ/kg seguida por el cartón y césped, Estas diferencias fueron
justificadas en función del contenido de carbono y la baja humedad relativa del material,
demostrando que los estudiantes comprendieron la influencia directa de la composición
química en la capacidad energética de los residuos.
Tabla 3.
Hojas electrónicas realizadas por los grupos experimentales.
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Nota: Hojas electrónicas diseñadas por los grupos de estudiantes que conformaron el grupo
experimental.
3.3. Grupo Control (GC): Aplicación de metodología expositiva tradicional.
En el grupo control, que trabajó bajo un enfoque expositivo tradicional, los resultados
obtenidos mostraron una mejora moderada en los niveles de aprendizaje respecto a los
conceptos relacionados con los poderes caloríficos de los residuos. Durante las
sesiones, los estudiantes mostraron comprensión en los procedimientos matemáticos
básicos y en la identificación de fórmulas para el cálculo del Poder Calorífico Superior
(PCS) y Poder Calorífico Inferior (PCI). Sin embargo, la ausencia de una aplicación
práctica y el enfoque centrado en la memorización de conceptos dificultaron la
apropiación profunda del contenido. En los ejercicios de aula, gran parte de los
estudiantes logró reproducir los cálculos correctos cuando los valores estaban dados,
pero presentó limitaciones para analizar la relación entre la composición química del
residuo y su potencial energético, o para interpretar la utilidad de los resultados en
contextos reales.
Los registros cualitativos tomados durante las observaciones docentes reflejaron que la
mayoría de los estudiantes mantuvo una actitud pasiva frente al aprendizaje, limitándose
a seguir los ejemplos resueltos por el docente, en contraste con el grupo experimental,
el grupo control no elaboró productos tecnológicos ni participó en procesos de análisis
comparativo entre residuos. Este aspecto restringió el desarrollo de competencias
vinculadas con la autonomía, la resolución de problemas y la comunicación científica.
3.4. Evaluación del aprendizaje.
En base a la prueba de normalidad Shapiro–Wilk para determinar la distribución de los
datos obtenidos en el pretest y postest de ambos grupos. Los resultados mostraron que
los valores de p fueron superiores a 0,05 en la mayoría de las mediciones, lo que indica
que los datos presentan una distribución aproximadamente normal y cumplen con los
supuestos requeridos para la aplicación de pruebas paramétricas. En consecuencia, se
utilizó la prueba t de Student para muestras relacionadas, con el fin de evaluar la
existencia de diferencias significativas entre los puntajes obtenidos antes y después de
la intervención didáctica en cada grupo.
En el grupo control, los valores promedio pasaron de 5,55 ± 0,94 en el pretest a 12,55
± 1,50 en el postest. La prueba t arrojó un valor de t = -20,12 con un p = 2,86 × 10¹⁴, lo
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que evidencia una diferencia altamente significativa (p < 0,001) y confirma que los
estudiantes mejoraron su desempeño tras la instrucción tradicional. No obstante, el
aumento fue moderado y se limitó principalmente a la comprensión de los conceptos
teóricos y la aplicación mecánica de las fórmulas.
Por otro lado, en el grupo experimental, que trabajó bajo la metodología del Aprendizaje
Basado en Proyectos (ABP) con diseño de hojas electrónicas, el promedio aumentó de
5,85 ± 0,75 a 18,65 ± 0,93, mostrando una mejora sustancial tanto en la media como en
la homogeneidad de los resultados. La prueba t evidenció un valor de t = -51,80 y un p
= 6,37 × 10²², lo que indica una diferencia altamente significativa (p < 0,001) con un
efecto notable sobre el aprendizaje. Este incremento refleja que los estudiantes no solo
asimilaron los conceptos teóricos, sino que además desarrollaron habilidades analíticas,
de cálculo y de interpretación aplicadas al contexto energético de los residuos.
En conjunto, ambos grupos presentaron mejoras estadísticamente significativas; sin
embargo, la magnitud del cambio fue claramente superior en el grupo experimental. Los
resultados sugieren que la combinación del ABP con hojas electrónicas constituye una
estrategia pedagógica más efectiva para promover el aprendizaje significativo, la
comprensión profunda de los poderes caloríficos y la capacidad de aplicar los
conocimientos adquiridos a situaciones reales de la ingeniería ambiental (Figura 3).
Figura 3
Resultados de la evaluación del aprendizaje del grupo control y experimental.
Nota: Comparación de los resultados del pretest y postest del grupo control y experimental.
Fuente: Elaboración propia.
Los resultados del análisis del factor de ganancia de Hake evidencian diferencias
notables entre los grupos, tal como se demuestra a continuación:
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El grupo control, que trabajó bajo una metodología expositiva tradicional, alcanzó una
ganancia media de g = 0.48, lo que refleja un avance conceptual moderado basado
principalmente en la asimilación de contenidos teóricos. En contraste, el grupo
experimental, que aplicó el Aprendizaje Basado en Proyectos con diseño de hojas
electrónicas, obtuvo una ganancia alta de g = 0.91, indicando un aprendizaje profundo
y significativo. Esta diferencia demuestra que la integración de recursos digitales y
estrategias activas potenció la comprensión conceptual, la autonomía y la transferencia
del conocimiento, consolidando la superioridad pedagógica del enfoque basado en
proyectos frente a la enseñanza tradicional, tal como se muestra a continuación.
4. Discusión
Los resultados de esta investigación evidencian que la aplicación del Aprendizaje
Basado en Proyectos (ABP) con hojas electrónicas tuvo un impacto significativo en la
mejora del aprendizaje de los poderes caloríficos en los estudiantes de Ingeniería
Ambiental. El aumento de los puntajes promedio y la ganancia de Hake alta (g = 0.91)
en el grupo experimental reflejan un aprendizaje profundo y sostenido, mientras que el
grupo control, con una ganancia media (g = 0.48), mostró avances limitados al ámbito
teórico. Este hallazgo coincide con investigaciones previas que demuestran la
superioridad de las metodologías activas frente a los enfoques tradicionales en la
enseñanza de ciencias e ingeniería (Freeman et al., 2014; Prince y Felder, 2006). En
particular, Freeman et al. (2014) afirman que el aprendizaje activo incrementa
significativamente el rendimiento estudiantil en comparación con las clases magistrales,
lo cual se corrobora en este estudio al observarse un incremento más pronunciado en
el grupo experimental.
El uso de hojas de cálculo y herramientas digitales como recurso educativo favoreció la
comprensión de modelos termoquímicos complejos, al permitir una visualización
inmediata de los resultados y una interacción dinámica con los datos. Estudios previos
muestran que el empleo de hojas de cálculo en la educación de ingeniería facilita la
interpretación crítica de procesos técnicos y mejora la retención conceptual (Oke, 2018).
De manera similar, las tecnologías digitales en la formación superior han sido asociadas
con un incremento en el compromiso del estudiante, la interactividad y la participación
activa (Godsk & Møller, 2024). En el presente estudio, el diseño de hojas electrónicas
permitió que los estudiantes integraran el análisis químico con la evaluación energética
de residuos, promoviendo la aplicación práctica del conocimiento teórico.
Desde la perspectiva pedagógica, la metodología ABP generó un entorno de
aprendizaje colaborativo, participativo y contextualizado, en el cual los estudiantes
construyeron conocimiento a partir de la resolución de problemas reales. Este enfoque,
como señalan Bell (2010), estimula la indagación científica, la reflexión crítica y el trabajo
interdisciplinario, elementos esenciales en la formación ambiental moderna. En este
sentido, el desarrollo de proyectos aplicados al entorno local contribuyó a fortalecer la
conexión entre los contenidos académicos y los desafíos reales de la valorización
energética de residuos, alineándose con la visión de educación para la sostenibilidad
descrita por Kioupi y Voulvoulis (2019).
En concordancia con los resultados obtenidos, la incorporación de herramientas
digitales dentro de metodologías activas explica la mejora significativa observada en el
grupo experimental. Caicedo et al. (2025) plantean que la innovación pedagógica en la
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educación técnica implica transformar el rol del estudiante en un agente activo de su
propio aprendizaje, donde las tecnologías digitales y el acompañamiento docente
favorecen el desarrollo de competencias y la autonomía cognitiva. De manera
complementaria, Espinosa et al. (2025) destacan que los entornos virtuales promueven
aprendizajes significativos cuando la tecnología se utiliza con una intencionalidad
pedagógica clara y el docente actúa como mediador del proceso formativo. Este
principio se evidencia en el presente estudio, dado que las hojas electrónicas
funcionaron como un recurso mediador que permitió a los estudiantes relacionar la
composición química de los residuos con su potencial energético, fortaleciendo la
interpretación analítica, la toma de decisiones y la aplicación del conocimiento. En este
sentido, el Aprendizaje Basado en Proyectos apoyado en recursos digitales no solo
facilitó la comprensión conceptual, sino que también potenció la autorregulación, la
colaboración y la resolución de problemas reales, en coherencia con las propuestas
contemporáneas de innovación educativa y sostenibilidad en la educación superior
ecuatoriana.
5. Conclusiones
La aplicación del Aprendizaje Basado en Proyectos (ABP) apoyado en hojas
electrónicas evidenció un impacto positivo en la comprensión de los poderes caloríficos
de residuos por parte de los estudiantes de Ingeniería Ambiental. Esta metodología
permitió integrar la teoría termoquímica con la práctica mediante la resolución de
problemas reales, favoreciendo un aprendizaje activo y significativo. Las hojas
electrónicas se consolidaron como herramientas efectivas para representar y analizar
datos, facilitar el cálculo de valores energéticos y promover la autonomía en el proceso
formativo. A través de su uso, los estudiantes desarrollaron habilidades analíticas,
reflexivas y colaborativas, logrando vincular los contenidos académicos con los desafíos
actuales de la valorización energética de residuos.
El estudio aporta a la educación científica una alternativa metodológica replicable en
asignaturas de ingeniería que demandan razonamiento cuantitativo y aplicación de
modelos matemáticos. Los resultados demostraron que la combinación del ABP con
recursos digitales genera un entorno de aprendizaje contextualizado y sostenible, en el
que la tecnología actúa como mediadora del conocimiento y no solo como un medio
instrumental. La investigación contribuye al fortalecimiento de las competencias
ambientales y energéticas de los futuros profesionales, evidenciando que la innovación
pedagógica basada en herramientas accesibles como las hojas electrónicas constituye
un aporte real al desarrollo de estrategias educativas que promueven la sostenibilidad y
la calidad en la educación superior.
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