Inteligencia Artificial en educación matemática: Una revisión sistemática
DOI:
https://doi.org/10.15359/ru.38-1.20Palabras clave:
educación matemática, IA, inteligencia artificial, matemática, revisión sistemática, sistemas de tutoría inteligenteResumen
[Objetivo] El objetivo de este estudio es analizar el estado actual de la investigación en inteligencia artificial en el ámbito de la educación matemática, su aplicación y rol en los procesos de enseñanza y aprendizaje. [Metodología] Se realizó una revisión sistemática a la literatura que sigue las siguientes etapas: identificación, selección e inclusión de artículos de tres bases de datos reconocidas, resultando 29 artículos, que fueron sometidos a un análisis minucioso para la detección de participantes, instrumentos utilizados, país de la filiación de los autores, año de publicación, tipo de investigación, enfoque metodológico y el rol de la inteligencia artificial en estos estudios. [Resultados] Se identifica un claro aumento de la investigación vinculada a la inteligencia artificial en educación matemática, la mayoría de carácter empírico y de tipo cuantitativa, los instrumentos más frecuentes son el cuestionario y la entrevista, la mitad de los estudios utilizan, al menos, dos instrumentos de recolección de los datos. También, la mayoría de los estudios se centró en sistemas de aprendizaje inteligente para mejorar el aprendizaje y apoyo a la enseñanza, para la evaluación en línea. [Conclusiones] En los artículos estudiados no se evidencia investigaciones en el nivel de educación infantil y muy poco relacionadas a la formación de profesores. En pocas investigaciones se evidencia la utilización de marco o enfoque teóricos de la Didáctica de la Matemática.
Referencias
Abeliuk, A., & Gutiérrez, C. (2021). Historia y evolución de la inteligencia artificial. Revista Bits de Ciencia, (21), 14-21. https://revistasdex.uchile.cl/index.php/bits/article/view/2767/2700
Alenezi, H., & Faisal, M. (2020). Utilizing crowdsourcing and machine learning in education: Literature review. Education and Information Technologies, 25, 2971-2986. https://doi.org/10.1007/s10639-020-10102-w
Azevedo, B. F., Pereira, A., & Fernández, F. (2022). Mathematics learning and assessment using MathE platform: A case study. Educational and Information Technologies, 22, 1747-1769. https://doi.org/10.1007/s10639-021-10669-y
Bakker, A., Cai, J., & Zenger, L. (2021). Future themes of mathematics education research: an international survey before and during the pandemic. Educational Studies in Mathematics, 107, 1-24. https://doi.org/10.1007/s10649-021-10049-w
Bekmanova, G., Ongarbayev, Y., Somzhurek, B., & Makatayev, N. (2021). Personalized training model for organizing blended and lifelong distance learning courses and its effectiveness in Higher Education. Journal of Computing in Higher Education, 33, 668-683. https://doi.org/10.1007/s12528-021-09282-2
Büscher, C. (2020). Scaling up qualitative mathematics education research through Artificial Intelligence methods. For the learning of mathematics, 40(2), 1-9.
Cáceres, P. (2003). Análisis cualitativo de contenido: una alternativa metodológica alcanzable. Psicoperspectivas, 2(1), 53-82. https://dx.doi.org/10.5027/psicoperspectivas-Vol2-Issue1-fulltext-3
Cevikbas, M., Kaiser, G., & Schukajlow, S. (2022). A systematic literature review of the current discussion on mathematical modelling competencies: state of the art developments in conceptualizing, measuring, and fostering. Educational Studies in Mathematics, 109, 205-236. https://doi.org/10.1007/s10649-021-10104-6
Chen, X., Xie, H., Zou, D., & Hwang, G.-J. (2020). Application and theory gaps during the rise of Artificial Intelligence in Education. Computers and Education: Artificial Intelligence, 1, 1-20. https://doi.org/10.1016/j.caeai.2020.100002
Cung, B., Eichhorn, S., & Warschauer, M. (2019). Getting Academically Underprepared Students Ready through College Developmental Education: Does the Course Delivery Format Matter?. American Journal of Distance Education 33(3), 178-194. https://doi.org/10.1080/08923647.2019.1582404
Denes, G. (2023). A case study of using AI for General Certificate of Secondary Education (GCSE) grade prediction in a selective independent school in England. Computers and Education: Artificial Intelligence, 4, 1-10. https://doi.org/10.1016/j.caeai.2023.100129
Erümit, A. K., & Çetin, I. (2020). Design framework of adaptive intelligent tutoring systems. Education and Information Technologies, 25, 4477-4500. https://doi.org/10.1007/s10639-020-10182-8
Ferro, L., Sapio, F., Mecella, M., Temperini, M., & Terracina, A. (2021). Gea2: A Serious Game for Technology-Enhanced Learning in STEM. IEEE transactions on learning technologies, 20(10), 1-17. https://doi.org/10.1109/TLT.2022.3143519
Følstad, A., Araujo, T., Law, E., Brandtzaeg, P., Papadopoulos, S., Reis, L., . . . Luger, E. (2021). Future directions for chatbot research: an interdisciplinary research agenda. Computing, 103, 2915-2942. https://doi.org/10.1007/s00607-021-01016-7
Gough, D., Oliver, S., & Thomas, J. (2012). An introduction to Systematic Reviews. California SAGE.
Hsu, T.-C., Abelson, H., Lao, N., & Chen, S.-C. (2021). Is It Possible for Young Students to Learn the AI-STEAM Application with Experiential Learning?. Sustainability, 13(19), 1-15. https://doi.org/10.3390/su131911114
Huang, X., & Qiao, C. (2022). Enhancing Computational Thinking Skills Through Artificial Intelligence Education at a STEAM High School. Science & Education, 1-21. https://doi.org/10.1007/s11191-022-00392-6
Hwang, G.-J., & Tu, Y.-F. (2021). Roles and Research Trends of Artificial Intelligence in Mathematics Education: A Bibliometric Mapping Analysis and Systematic Review. Mathematics, 9(6), 1-19. https://doi.org/10.3390/math9060584
Jara, I., & Ochoa, J. M. (2020). Uso y efectos de la inteligencia artificial en educación. Washington, D.C: Banco Interamericano de desarrollo. http://dx.doi.org/10.18235/0002380
Kong, S.-C., Cheung, W. M.-Y., & Tsang, O. (2023). Evaluating an artificial intelligence literacy programme for empowering and developing concepts, literacy and ethical awareness in senior secondary students. Education and Information Technologies, 28, 4703-4724. https://doi.org/10.1007/s10639-022-11408-7
Kopcha, T., McGregor, J., Shin, S., Qian, Y., Choi, J., Hill, R., . . . Choi, I. (2017). Developing an Integrative STEM Curriculum for Robotics Education Through Educational Design Research. Journal of Formative Design Learning, 1, 31-44. https://doi.org/10.1007/s41686-017-0005-1
Kuhail, M. A., Alturki, N., Alramlaui, S., & Alhejori, K. (2023). Interacting with educational chatbots: A systematic review. Education and Information Technologies, 28, 973-1018. https://doi.org/10.1007/s10639-022-11177-3
Lee, D., & Yeo, S. (2022). Developing an AI-based chatbot for practicing responsive teaching in mathematics. Computers & Education, 191, 1-17. https://doi.org/10.1016/j.compedu.2022.104646
Lippert, A., Shubeck, K., Morgan, B., Hampton, A., & Graesser, A. (2020). Multiple Agent Designs in Conversational Intelligent Tutoring Systems. Technology, Knowledge and Learning, 25, 443-463. https://doi.org/10.1007/s10758-019-09431-8
Liu, Q., Huang, J., Wu, L., & Ba, S. (2020). CBET: design and evaluation of a domain-specific chatbot for mobile learning. Universal Access in the Information Society, 19, 655-673. https://doi.org/10.1007/s10209-019-00666-x
Mendoza-Hernández, L. E., Alarcón-Acosta, H., & Monroy-González, L. (2020). La robótica como recurso educativo para desarrollar las competencias del alumnado en el siglo XXI. UNO Sapiens Boletín Científico de la Escuela Preparatoria N.° 1, 3(2), 5-11. https://repository.uaeh.edu.mx/revistas/index.php/prepa1/article/view/6075
Mohamed, Z. B., Hidayat, R., Suhaizi, N. N., Sabri, N. B., Mahmud, M. K., & Baharuddin, S. N. (2022). Artificial intelligence in mathematics education: A systematic literature review. International Electronic Journal of Mathematics Education, 17(3), 1-11. https://doi.org/10.29333/iejme/12132
Moltudal, S. H., Krumsvik, R. J., & Høydal, K. L. (2022). Adaptive Learning Technology in Primary Education: Implications for Professional Teacher Knowledge and Classroom Management. Frontiers Education, 7, 1-18. https://doi.org/10.3389/feduc.2022.830536
Page, M. J., McKenzie, J. E., Bossuyt, P. M., Boutron, I., Hoffman, T. C., Mulrow, C. D., . . . Moher, D. (2021). The PRISMA 2020 statement: an updated guideline for reporting systematic reviews. The BMJ, 372(71), 1-9. https://doi.org/10.1136/bmj.n71
Robles, D., & Quintero, C. (2020). Intelligent System for Interactive Teaching through Videogames. Sustainability, 12(9), 1-14. https://doi.org/10.3390/su12093573
Sharma, P., & Harkishan, M. (2022). Designing an intelligent tutoring system for computer programing in the Pacific. Education and Information Technologies, 27, 6197-6209. https://doi.org/10.1007/s10639-021-10882-9
Shin, D. (2022). Teaching Mathematics Integrating Intelligent Tutoring Systems: Investigating Prospective Teachers’ Concerns and TPACK. International Journal of Science and Mathematics Education, 20, 1659-1676. https://doi.org/10.1007/s10763-021-10221-x
Shin, J., Chen, F., & Bulut, O. (2021). Analyzing students’ performance in computerized formative assessments to optimize teachers’ test administration decisions using deep learning frameworks. Journal of computer in education, 9, 71-91. https://doi.org/10.1007/s40692-021-00196-7
So, S., & Lee, N. (2023). Pedagogical exploration and technological development of a humanoid robotic system for teaching to and learning in young children. Cogent Education, 10(1), 1-18. https://doi.org/10.1080/2331186X.2023.2179181
Soesanto, R. H., Dirgantoro, K. P., & Priyanti, N. (2022). Indonesian students’ perceptions towards AI-based learning in mathematics learning in mathematics. Journal on Mathematics Education, 13(3), 531-548. http://doi.org/10.22342/jme.v13i3.pp531-548
Sperling, K., Stenliden, L., Nissen, J., & Heintz, F. (2022). Still w(AI)ting for the automation of teaching: An exploration of machine learning in Swedish primary education using Actor-Network. European Journal of Education, 57, 584-600. https://doi.org/10.1111/ejed.12526
UNESCO. (2019). Consenso de Beijing sobre inteligencia artificial y la educación. Beijing: Organización de las Naciones Unidas para la Educación, la Ciencia y la Cultura. https://unesdoc.unesco.org/ark:/48223/pf0000368303
Walkington, C., & Bernacki, M. L. (2019). Personalizing Algebra to Students’ Individual Interests in an Intelligent Tutoring System: Moderators of Impact. International Artificial Intelligence in Education, 29, 58-88. https://doi.org/10.1007/s40593-018-0168-1
Wang, G., Chen, X., Zhang, D., Kang, Y., Wang, F., & Su, M. (2022). Development and Application of an Intelligent Assessment System for Mathematics Learning Strategy among High School Students-Take Jianzha County as an Example. Sustainability, 14(19), 1-36. https://doi.org/10.3390/su141912265
Wang, S., Christensen, C., Cui, W., Tong, R., Yarnall, L., Shear, L., & Feng, M. (2023). When adaptive learning is effective learning: comparison of an adaptive learning system to teacher-led instruction. Interactive learning environment, 32(2), 793-803. https://doi.org/10.1080/10494820.2020.1808794
Wardat, Y., Tashtoush, M., Alali, R., & Jarrah, A. M. (2023). ChatGPT: A revolutionary tool for teaching and learning mathematics. Eurasia Journal of Mathematics, Science and Technology Education, 19(7), 1-18. https://doi.org/10.29333/ejmste/13272
Webb, M., Fluck, A., Magenheim, J., Malyn-smith, J., Waters, J., Deschênes, M., & Zagami, J. (2021). Machine learning for human learners: opportunities, issues, tensions and threats. Education Tech Research Dev, 69, 2109-2130. https://doi.org/10.1007/s11423-020-09858-2
Yang, K. B., Nagashima, T., Yao, J., Williams, J. J., Holstein, K., & Aleven, V. (2021). Can Crowds Customize Instructional Materials with Minimal Expert Guidance? Exploring Teacher-guided Crowdsourcing for Improving Hints in an AI-based Tutor. Proceedings of the ACM on Human-Computer Interaction, 5, 1-24. https://doi.org/10.1145/3449193
Yannier, N., Hudson, S. E., & koedinger, K. R. (2020). Active Learning is About More Than Hands-On: A Mixed-Reality AI System to Support STEM Education. International Journal of Artificial Intelligence in Education, 30, 74-96. https://doi.org/10.1007/s40593-020-00194-3
Zhai, X., He, P., & Krajcik, J. (2022). Applying machine learning to automatically assess scientific models. Journal of Research in Science, 59(10), 1765-1794. https://doi.org/10.1002/tea.21773
Zhang, K., & Aslan, A. B. (2021). AI technologies for education: Recent research & future directions. Computers and Education: Artificial Intelligence, 2, 1-11. https://doi.org/10.1016/j.caeai.2021.100025
Zhou, C. (2023). Integration of modern technologies in higher education on the example of artificial intelligence use. Education and Information Technologies, 28, 3893-3910. https://doi.org/10.1007/s10639-022-11309-9
Descargas
Publicado
Cómo citar
Número
Sección
Licencia
Derechos de autor 2024 compartidos: Revista y Autores(as) (CC-BY-NC-ND)
Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0.
Los autores que publican en esta revista están de acuerdo con los siguientes términos:
1. Los autores garantizan a la revista el derecho de ser la primera publicación del trabajo al igual que licenciado bajo una Creative Commons Attribution License que permite a otros compartir el trabajo con un reconocimiento de la autoría del trabajo y la publicación inicial en esta revista.
2. Los autores pueden establecer por separado acuerdos adicionales para la distribución no exclusiva de la versión de la obra publicada en la revista (por ejemplo, situarlo en un repositorio institucional o publicarlo en un libro), con un reconocimiento de su publicación inicial en esta revista.
3. Los autores han afirmado poseer todos los permisos para usar los recursos que utilizaron en el artículo (imágenes, tablas, entre otros) y asumen la responsabilidad total por daños a terceros.
4. Las opiniones expresadas en el artículo son responsabilidad de los autores y no necesariamente representan la opinión de los editores ni de la Universidad Nacional.
Revista Uniciencia y todas sus producciones se encuentran bajo una Licencia Creative Commons Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Unported.
No existe costo por acceso, revisión de propuestas ni publicación para autores y lectores.
