306
Revista Científica Multidisciplinar
https://revistasaga.org/
e-ISSN
3073-1151
Enero-Marzo
, 2026
Vol.
3
, Núm.
1
,
306-314
https://doi.org/10.63415/saga.v3i1.340
Artículo de Investigación
.
Aplicación de un modelo didáctico basado en experimentos
discrepantes en mecánica de fluidos
Application of a didactic model based on discrepant experiments in fluid mechanics
Aplicação de um modelo didático baseado em experimentos discrepantes em
mecânica dos fluidos
Juan Nicolas Pineda Mosquera
1
1
Universidad UMECIT Panamá, Panamá
Recibido
: 2026-01-15 /
Aceptado
: 2026-02-20 /
Publicado
: 2026-03-02
RESUMEN
Se aplicó un modelo didáctico basado en experimentos discrepantes en dos Instituciones Educativas Departamentales del
Alto Magdalena en el departamento de Cundinamarca Colombia, para evidenciar si existía una diferencia en la mejora de
las competencias en ciencias naturales especialmente en la rama de la física en los estudiantes de grado undécimo en
comparación con el uso de un modelo tradicional de enseñanza. El modelo se ejecutó específicamente en la temática de
mecánica de fluidos, donde se aplicó un instrumento tipo test para medir las competencias inicialmente y luego de la
intervención (cinco semanas después). El instrumento fue diseñado y posteriormente evaluado por dos expertos en el
campo de la didáctica de la física, posee una confiabilidad interna Alfa de Cronbach de 0,751. Los resultados se analizaron
por medio de estadística descriptiva empleando el software JASP, al tener una naturaleza no paramétrica se aplicó la
prueba T de Wilcoxon y U Mann-Whitney mostrando que existe una diferencia significativa entre el grupo control y el
grupo intervenido con el modelo didáctico. Los resultados sugieren que la intervención con el modelo didáctico genera
un impacto positivo en la mejora de las competencias de los estudiantes en comparación con un modelo tradicional de
enseñanza.
Palabras clave:
modelo didáctico, experimentos discrepantes, competencias, ciencias naturales, mecánica de fluidos
ABSTRACT
A teaching model based on discrepant experiments was applied in two departmental educational institutions in Alto
Magdalena in the department of Cundinamarca, Colombia, to determine whether there was a difference in the
improvement of natural science competencies, especially in the field of physics, in eleventh-grade students compared to
the use of a traditional teaching model. The model was specifically implemented in the subject of fluid mechanics, where
a test-type instrument was used to measure competences initially and after the intervention (five weeks later). The
instrument was designed and subsequently evaluated by two experts in the field of physics teaching and has an internal
Cronbach's alpha reliability of 0.751. The results were analyzed using descriptive statistics with JASP software. Since
they were nonparametric, the Wilcoxon T-test and Mann-Whitney U test were applied, showing that there is a significant
difference between the control group and the group that used the teaching model. The results suggest that the intervention
with the teaching model has a positive impact on improving students' skills compared to a traditional teaching model.
Keywords
: didactic model, discrepant experiments, competencies, natural sciences, fluid mechanics
RESUMO
Aplicou-se um modelo didático baseado em experimentos discrepantes em duas Instituições Educacionais Departamentais
do Alto Magdalena, no departamento de Cundinamarca, Colômbia, com o objetivo de evidenciar se existia diferença na
melhoria das competências em ciências naturais, especialmente na área da física, em estudantes do décimo primeiro ano,
em comparação com o uso de um modelo tradicional de ensino. O modelo foi executado especificamente na temática de
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mecânica dos fluidos, na qual foi aplicado inicialmente um instrumento do tipo teste para medir as competências e,
posteriormente, após a intervenção (cinco semanas depois). O instrumento foi elaborado e posteriormente avaliado por
dois especialistas no campo da didática da física, apresentando confiabilidade interna Alfa de Cronbach de 0,751. Os
resultados foram analisados por meio de estatística descritiva utilizando o software JASP; devido à natureza não
paramétrica dos dados, aplicaram-se os testes T de Wilcoxon e U de Mann-Whitney, mostrando que existe uma diferença
significativa entre o grupo controle e o grupo submetido à intervenção com o modelo didático. Os resultados sugerem
que a intervenção com o modelo didático gera um impacto positivo na melhoria das competências dos estudantes em
comparação com um modelo tradicional de ensino.
Palavras-chave
: modelo didático, experimentos discrepantes, competências, ciências naturais, mecânica dos fluidos.
Forma sugerida de citar (APA):
Pineda Mosquera, J. N. (2026). Aplicación de un modelo didáctico basado en experimentos discrepantes en mecánica de fluidos. Revista Científica
Multidisciplinar SAGA, 3(1), 306-314.
https://doi.org/10.63415/saga.v3i1.340
Esta obra está bajo una licencia internacional
Creative Commons de Atribución No Comercial 4.0
INTRODUCCIÓN
Como docentes buscamos día tras día
nuevas estrategias que podamos aplicar en
nuestras aulas de clases para lograr que
nuestros estudiantes reciban la información de
una forma diferente y amena, todo esto con la
finalidad de lograr un mayor entendimiento y
apropiación de las temáticas impartidas y que
no se convierta en tópicos que pasan sin dejar
un rastro significativo en ellos.
En las ciencias naturales tenemos un reto
bastante grande debido a que si hablamos de
las competencias de nuestros estudiantes, en
Colombia, año tras año van mostrando unos
resultados poco alentadores. Según la
UNESCO la calidad del proceso de
aprendizaje-enseñanza en lectura, matemáticas
y ciencias naturales en las escuelas del país se
aleja bastante de lograr un nivel satisfactorio y
los estudiantes no alcanza las competencias
mínimas (UNESCO, 2023). Esto representa
una alerta que como docentes nos muestra que
no podemos seguir enseñando de la misma
manera y nos plantea una incógnita de cómo
enseñar para lograr un mejoramiento en el
desarrollo de las competencias en ciencias
naturales de nuestros jóvenes.
Los bajos resultados en las competencias en
ciencias naturales no solo se presentan a nivel
Colombia, es un panorama que lastimosamente
se comparte en América Latina y el Caribe,
según los resultados evidenciados en las
pruebas PISA (UNESCO; NU. CEPAL;
UNICEF, 2022). Aunque, en Colombia se ha
presentado una leve mejora desde el inicio de
las pruebas desde el año 2006, en la prueba
PISA 2022 alrededor del 49% de los
estudiantes en Colombia alcanzaron el Nivel 2
de 6 en ciencias teniendo en cuenta que el
promedio de la OCDE es un 75% (ICFES,
2024).
Con este panorama es evidente que se
requiere aplicar distintos métodos de
enseñanza para que nuestros estudiantes se
apropien de los conocimientos de una forma
diferente y les parezca más amena y
motivadora. En algunos casos los estudiantes
pueden llegar a percibir la física como una
rama de la matemática en la que se deben
emplear formulas similares (Parra Zeltzer y
otros, 2021), esto debido a la carencia del uso
de la experimentación o aplicabilidad de esta.
Con el objetivo de generar una mejora en las
competencias y de propiciar un ambiente
activo y motivador en comparación de un
modelo tradicional de enseñanza, se diseñó y
se aplicó un modelo didáctico basado en
experimentos discrepantes para la enseñanza
de las ciencias enfocado en la física.
La experimentación es una herramienta que
poseen las ciencias naturales de gran valor
pues facilitan la aplicación de conceptos
teóricos a situaciones de la vida real
fortaleciendo las distintas destrezas prácticas
de los estudiantes. Los experimentos
discrepantes hacen parte de estas herramientas
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y han demostrado que con la ayuda de una
buena ejecución, permiten superar obstáculos
conceptuales y desarrollar habilidades
argumentativas (Osorio R. & Palma P, 2018).
El modelo se enfocó en la mecánica de
fluidos pero puede aplicarse para diferentes
ramas de la física y de las ciencias naturales.
En el modelo didáctico en mención empleó los
experimentos discrepantes como base
motivadora y generadora de conflicto
cognitivo para lograr un proceso de
aprendizaje-enseñanza diferente. Los
experimentos discrepantes son considerados
una herramienta adecuada para generar un
ambiente favorable para el aprendizaje de
conceptos de la física (Barbosa, 2008, citado
en Barbosa, 2021) que permite tener resultados
positivos.
Los experimentos discrepantes permiten
generar un ambiente motivador frente a los
estudiantes debido al reto que se genera
impulsado por el desequilibrio cognitivo
(Slisko, 2023), el estudiante desea ver que sus
ideas se cumplen y al observar que no es así la
curiosidad lo lleva a preguntarse y buscar las
posibles respuestas al problema presentado.
Este tipo de experimentación permite generar
un cambio conceptual importante ya que el
experimento no se percibe solamente como
una receta de cocina (Castiblanco Abril, 2021)
si no obliga al estudiante a realizar primero un
planteamiento de hipótesis y después su
comprobación.
METODOLOGÍA
Inicialmente se realizó la construcción del
instrumento tipo test de diez preguntas cada
una con cuatro opciones y con única respuesta.
El instrumento se empleó para poder evaluar el
nivel de competencias en ciencias naturales
física en el campo de la mecánica de fluidos de
los estudiantes de grado undécimo antes de la
aplicación del modelo y después. Las
competencias evaluadas fueron las misma que
se emplean en la prueba SABER 11: la
explicación de fenómenos, el uso comprensivo
del conocimiento científico y la indagación
(ICFES, 2024).
Para evaluar validez del instrumento se
sometió a la revisión por parte de dos expertos
en didáctica de la física, proporcionando
correcciones que permitieron garantizar un
instrumento válido y comprensible para los
estudiantes. Para evaluar la consistencia
interna se calculó el alfa de Cronbach en el
software JASP, que proporcionó un resultado
bastante similar al aplicar el estadístico Kuder-
Richardson en instrumentos con opciones
dicotómicas (Setyaedhi, 2024). Se obtuvo un
coeficiente Alfa de Cronbach de 0,751 y se
consideró aceptable para ser usado en la
investigación ya que su valor es superior a 0,70
(Fraenkel et al., 2012; George & Mallery,
2016).
La investigación se llevó a cabo con
estudiantes de grado undécimo de dos
Instituciones Educativas Departamentales del
Alto Magdalena en Cundinamarca Colombia,
IED Antonio Ricaurte y IED Hernán Venegas
Carrillo. La duración de la intervención fue
durante cinco semanas, en la que cada semana
se aplicó una guía para el abordaje de las
temáticas referentes a mecánica de fluidos:
densidad, presión, presión atmosférica,
principio de Arquímedes y Principio de
Bernoulli.
Teniendo en cuanta que la investigación se
centra en un estudio cuasiexperimental porque
se toma una variable independiente y una
dependiente para la recolección de datos
(Ramos Galarza, 2021), se tomó por cada
institución educativa dos grupos, un grupo
control y grupo experimental. El grupo control
recibió las mismas temáticas, pero con un
modelo de enseñanza tradicional y el grupo
experimental si recibió las clases empleando el
modelo didáctico basado en experimentos
discrepantes por medio de las guías de
laboratorio. A los dos grupos de cada
institución se les aplicó el test antes de iniciar
la investigación (pretest) y al finalizar esta
(postest).
El modelo didáctico consta de varias etapas
en el que el docente y los estudiantes juegan un
rol importante. Inicialmente el docente expone
el experimento y realiza unas preguntas antes
de ejecutarlo, pidiendo a los estudiantes que
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escriban sus predicciones. Posteriormente, el
docente ejecuta el experimento y los
estudiantes verifican sus predicciones y ahora
ellos realizan el experimento para corroborar
lo que el docente mostró. Después, con la
ayuda del docente el estudiante trata de dar una
explicación científica a lo que sucede en el
experimento, en el que generalmente los
resultados no coinciden con sus predicciones.
Por último, se realiza una socialización guiada
por el docente donde se reciben todas las
predicciones y a partir de las explicaciones
científicas dadas por los estudiantes se
construye la explicación física del
experimento.
Se recopiló los resultados de cada
estudiante obtenidos en el pretest y postest para
realizar el análisis por medio de estadística
descriptiva empleando el software libre JASP.
El programa permitió comparar los dos grupos
y si existía una diferencia significativa al usar
el método tradicional de enseñanza o el modelo
de enseñanza basado en experimentos
discrepantes planteado.
RESULTADOS
Los resultados por medio de la prueba T de
Wilcoxon arrojaron que existe una diferencia
significativa entre los resultados del pretest y
postest, y con la prueba U Mann-Whitney se
evidenció que hay una tendencia fuerte a que
los resultados sean mejores en las
competencias del grupo en el que se aplicó el
modelo de enseñanza basado en experimentos
discrepantes (grupo experimental).
Las variables de los resultados del pretest y
postest fueron variables métricas desde cero a
cien, escala que se usa en las pruebas SABER
11 elaboradas por el Instituto Colombiano para
la Evaluación de la Educación (ICFES).
Primero se analizaron de forma separada y se
encontraron los resultados mostrados en la
tabla 1 y figura 1.
Como se aprecia en la tabla 1 los estudiantes
participes en la investigación fueron un total de
106 incluyendo al grupo control y el grupo
experimental de ambas instituciones
educativas. Al observar los valores para la
curtosis del pretest y postest (-0,716 y -0,791)
se obtuvo una curtosis platicúrtica (Luzuriaga
Jaramillo et al., 2023) esto debido a sus
resultados menores a cero, indicando que
nuestros resultados no poseían una naturaleza
normal y que se encontraban dispersos y no
presentaban concentración alrededor de la
media, situación que es visible en los
histogramas de la figura 1.
Tabla 1
Estadísticos pretets y postest
PRETEST POSTEST
Valid
106
106
Mean
39.81
51.79
Std. Deviation 17.29 21.55
Kurtosis
-0.716 -0.791
Std. Error of Kurtosis 0.465 0.465
Shapiro-Wilk
0.961 0.964
P-value of Shapiro-Wilk .003 .006
Minimum
0.000 10.00
Maximum
80.00 100.0
Fuente: Elaboración propia (2025)
Figura 1
Histograma resultados pretest y postest
Fuente: Elaboración propia (2025)
Adicionalmente, se evaluó otro supuesto de
normalidad empleando la prueba de Shapiro-
Wilk y se evidenció una significancia p de
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0,003 y 0,006 para el pretest y postest,
respectivamente. Con estos resultados p
menores a 0,05 se rechazó la hipótesis nula y
se corroboró lo mostrado en los histogramas y
los valores de la curtosis, que nuestros
resultados no presentaban una distribución con
forma normal y por lo tanto, para su análisis se
debían utilizar métodos no paramétricos.
Al observar los resultados del promedio del
pretest (39.81) se apreciaba que era inferior al
del postest (51.79) lo que nos podría llevar a
pensar que el modelo si sirvió ya que existía un
aumento en los resultados de las competencias,
pero esto sería un análisis erróneo ya que a
partir del promedio no se podía diferenciar si
este aumento se presentaba en el grupo control
o el grupo experimental y se estaba
despreciando que los resultados eran no
paramétricos. Por lo tanto, se decidió aplicar la
prueba T de Wilcoxon y U de Mann-Whitney.
Se aplicó la prueba T de Wilcoxon, también
conocida como prueba de los rangos con signo
de Wilcoxon, por sus características
fundamentales de no ser una prueba
paramétrica y ser útil para grupos relacionados,
así evitando mayor cantidad de supuestos en
comparación de las pruebas paramétricas
(DATAtab, 2025). Los resultados de la prueba
se muestran en la tabla 2.
Tabla 2
Prueba de Wilcoxon para pretest relacionado con postest
Medida 1
Medida 2 W Z
P
Correlación de
Rango Biserial
ET Correlación de
Rango Biserial
Pretest
Postest 548.0 -5.781 < .001 -0.714
0.123
Fuente: Elaboración propia (2025)
Con los resultados de la prueba T se obtuvo,
un valor p menor a 0.001, indicando una
significancia menor que la definida por defecto
(0.05) (González Hernández & Reyes
González, 2024), permitiendo rechazar la
hipótesis nula y teniendo como conclusión que
la diferencia observada entre las dos pruebas es
una diferencia estadística bastante
significativa. Referente con la correlación de
rango biserial (-0.714) mostró que existe una
tendencia fuerte a que los resultados del postest
sean mayores en comparación al pretest.
Siendo el valor mayor a 0.5 esto representó que
se tuvo un efecto grande según las tablas de
Cohen (DATAtab, 2025).
Tabla 3
Resultados prueba U de Mann-Whitney
U P
Competencias postest 1139 0.032
Competencias pretest 1434 0.845
Fuente: Elaboración propia (2025)
Figura 2
Diagrama de caja de comparación entre grupo
experimental y grupo control
Fuente: Elaboración propia (2025)
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Continuando con el análisis, la prueba U de
Mann-Whitney reveló que no existían
diferencias significativas entre los dos grupos
de la muestra (grupo control y experimental) al
aplicar el pretest, esto se evidenció con su valor
p de significancia igual a 0.845 (tabla 3),
siendo este mucho mayor al parámetro de
aceptación 0.05, y al observar la gráfica de
cajas de la figura 2. Esto se consideró un buen
punto de partida para comparar la muestra
porque devela que los grupos eran
comparables al inicio del estudio.
En la misma línea argumental, al revisar los
resultados de la prueba U de Mann-Whitney y
la figura 2 para el postest, se encontró que
existe una diferencia significativa entre el
grupo control y el grupo experimental puesto
que su valor p de significancia fue de 0.032,
siendo este menor al parámetro de aceptación;
esto sugiere que la intervención aplicada al
grupo experimental de las dos instituciones
educativas produjo un cambio sustancial e
impactó positivamente en las competencias de
ciencias naturales de los estudiantes.
DISCUSIÓN
En el punto de partida de la investigación,
referente a las competencias en ciencias
naturales física, se aprecia que fue bastante
homogéneo, aunque es común que existan
estudiantes con resultados altos y otros con
resultados bajos, se observa que en la muestra
el grupo control y grupo experimental, de 53
estudiantes cada una, no poseía una diferencia
significativa e inclusive el grupo experimental
presentaba una media menor frente al grupo
control. Esto permitió apreciar el efecto del
modelo de enseñanza basado en experimentos
discrepantes.
La prueba T de Wilcoxon (p<0.001) develó
que, si se creó una diferencia significativa
entre los resultados del pretest y el postest, esto
se puede considerar lógico, debido a que es
bastante común que después de impartir una
clase, independientemente de la metodología
que se utilice, se espera que los estudiantes al
finalizar mejoren sus conocimientos, así sea en
una pequeña proporción. Por esta razón fue
necesario aplicar la prueba de U de Mann-
Whitney para comparar si existía una
diferencia entre los resultados del postest entre
el grupo control y experimental.
La prueba U de Mann-Whitney para el
postest presentó un valor de significancia
p<0.032. Este resultado en términos de la
investigación evidenció que los estudiantes del
grupo experimental en los que se les impartió
clases de física aplicando el modelo de
enseñanza basado en experimentos
discrepantes obtuvieron un cambio
significativo y positivo en la mejora de las
competencias en ciencias naturales física en
comparación con el grupo control en el que se
empleó un método de educación tradicional.
Teniendo en cuenta los resultados de la
investigación se puede evidenciar que los
experimentos discrepantes son una
herramienta bastante versátil para la enseñanza
de las ciencias naturales y como menciona
Barbosa (2021), autor que presenta bastantes
trabajos sobre los experimentos discrepantes
en Colombia, este tipo de experimentos son
una excelente herramienta didáctica para la
enseñanza de la física debido a su capacidad
para generar disonancia cognitiva, permitiendo
crear un ambiente fructífero para el
aprendizaje. De esta manera, el presente
estudio no solamente reafirma lo expuesto por
el autor, sino que enriquece su alcance al
demostrar que los experimentos discrepantes
pueden ser articulados a un plan de área para la
enseñanza en una institución educativa.
Es necesario recordar que existen varios
modelos didácticos que poseen el mismo
enfoque del modelo aplicado (constructivista y
aprendizaje significado) que también han
mostrado buenos resultados en la mejora del
aprendizaje de la física en comparación con un
modelo tradicional de enseñanza, por ejemplo:
Flipped Classroom, conocido en español como
Aula Invertida. Este modelo ha comprobado la
efectividad para mejorar la experiencia
educativa en las clases de física cuando es a
acompañado por una buena planificación e
instrucciones y siempre que exista una equidad
digital frente al método tradicional
(Rodríguez-Jiménez et al., 2025). Pero se
considera que en nuestro país no se cuenta con
una equidad social que permita a todos los
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estudiantes acceder al uso del internet, lo que,
para este tipo de propuesta, limitaría su
aplicación y condicionaría a los colegios que
deseen implementarla.
El modelo didáctico con aplicación de
experimentos discrepantes emplea como base
el uso del laboratorio desde el concepto de
cualquier espacio que nos rodea, haciendo uso
de materiales sencillos y de fácil adquisición,
disminuyendo las brechas sociales y
contribuyendo a la física desde lo cotidiano.
Con este modelo se percibe la indagación de
los presaberes y se tiene toda una metodología
que permite la apropiación de la noción, el
concepto y leyes físicas. Sin embargo, como
punto desfavorable con respecto al modelo de
Aula Invertida, es la falta de uso de las
herramientas informáticas que permiten la
mejora en las habilidades tecnológicas de los
estudiantes (Chicaiza Lechón et al., 2024); y
por ende la falta de capacitación de los
estudiantes en competencias digitales.
Observando otro modelo, conocido como
ABP (aprendizaje basado en proyectos) se
centra en la solución de un problema en el que
es necesario emplear varias etapas para lograr
la solución y abordaje, empleando un tiempo
mayor que permite la mejora de habilidades
referentes a la innovación, comunicación, el
pensamiento crítico y resolución de problemas
(Fonseca-Factos & Simbaña-Gallardo, 2022).
A diferencia con el modelo de experimentos
discrepantes, no se trabaja con proyectos
largos si no se hace uso de la experimentación
empleando ciclos cortos lo que algunos
podrían considerar una ventaja o desventaja.
CONCLUSIONES
En el ámbito de la educación es importante
buscar día a día nuevas estrategias motivadoras
y que se muestre el proceso de enseñanza de
una forma más amena a nuestros estudiantes,
en esta búsqueda, se diseñó y se aplicó un
modelo didáctico basado en la aplicación de
experimentos discrepantes para le enseñanza
de la física. Este modelo se aplicó a estudiantes
de grado undécimo en las Instituciones
Educativas Departamentales Antonio Ricaurte
y Hernán Venegas Carrillo en el departamento
de Cundinamarca, Colombia.
Los resultados de la prueba por
competencias del pretest y postest mostraron,
por medio de la prueba T de Wilcoxon
(p<0.001) y U Mann
–
Whitney (p<0.032), que
el modelo con la aplicación de los
experimentos discrepantes, apoyados con la
metodología activa, permitieron una mejor
comprensión conceptual de las temáticas
referentes a la mecánica de fluidos, en
comparación con uso de método de enseñanza
tradicional. Esta mejora se genera gracias a la
discrepancia cognitiva generada en medio de la
experimentación, porque fomenta el
pensamiento crítico, la reflexión y la búsqueda
de respuestas con argumentación científica
para poder dar respuestas al evento no
esperado.
Se considera pertinente para futuras
investigaciones comparar si existe una brecha
de género mencionada en diferentes análisis
por ICFES, ya que en el presente estudio no se
puedo realizar debido a desigualdad de los
grupos en cada aula. Adicionalmente, para
futuras investigaciones no se descarta la
oportunidad de poder realizar la comparación
frente a otros modelos actuales o tal vez una
posible integración, todo con la finalidad de
ampliar las estrategias didácticas para la
enseñanza de las ciencias naturales.
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DECLARACIÓN DE CONFLICTO DE INTERESES
El autor declara no tener conflictos de intereses.
DERECHOS DE AUTOR
Pineda Mosquera, J. N. (2026)
SAGA Rev. Cienc. Multidiscip. | e-ISSN 3073-1151 | Enero-Marzo, 2026 | vol. 3 | núm. 1 | pág. 306-314
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