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AULA INVERTIDA EN EL RENDIMIENTO ACADÉMICO
EN CIENCIA Y TECNOLOGÍA EN EDUCACIÓN
SECUNDARIA
Impact of the flipped classroom methodology on academic performance in
Science and Technology education.
Raul Centeno Espinoza 1
(2024902010@unh.edu.pe)
(https://orcid.org/0009-0007-8220-8137)
1 Universidad Nacional de
Huancavelica, Huancavelica, Perú
Artículo recibido: 12/01/2025
Arbitrado por pares
Artículo aceptado: 02/04/2025
Artículo publicado: 01/07/2025
RESUMEN
El estudio tuvo como objetivo determinar el impacto de la metodología
de aula invertida en el rendimiento académico en el área de Ciencia y
Tecnología de estudiantes de educación secundaria de la región
Ayacucho el año 2024. Se empleó un enfoque cuantitativo, de tipo
aplicada y diseño cuasi-experimental con preprueba y posprueba en
dos grupos no equivalentes. La muestra estuvo conformada por 40
estudiantes, distribuidos equitativamente entre un grupo
experimental, que recibió la intervención con la metodología de aula
invertida, y un grupo control, que continuó con la enseñanza
tradicional. Se utilizó una prueba de rendimiento académico validada
mediante juicio de expertos y con confiabilidad Alfa de Cronbach de
0.86. Los datos se analizaron con estadística descriptiva e inferencial,
aplicando la prueba U de Mann-Whitney. Los resultados demostraron
diferencias significativas en favor del grupo experimental (U = 5.5; p
< .001), evidenciando mejoras en las dimensiones de indagación
científica, explicación del mundo físico y diseño de soluciones
tecnológicas. Se concluye que la metodología de aula invertida
promueve un aprendizaje activo, autónomo y significativo,
constituyéndose en una estrategia pedagógica eficaz para fortalecer
las competencias científicas en estudiantes de educación secundaria.
PALABRAS CLAVE: Aula invertida, rendimiento académico,
Ciencia y Tecnología, metodología activa, educación secundaria.
ABSTRACT
The study aimed to determine the impact of the flipped classroom
methodology on academic performance in the Science and Technology area
among secondary school students in the Ayacucho region. A quantitative
approach was used, with an applied type and a quasi-experimental design
including pretest and posttest with two non-equivalent groups. The sample
consisted of 40 students equally divided into an experimental group, which
received instruction through the flipped classroom methodology, and a control
group that continued with traditional teaching. An academic performance
test was applied, validated through expert judgment, and obtained a
Cronbach’s Alpha reliability coefficient of 0.86. Data were analyzed using
descriptive and inferential statistics, specifically the Mann-Whitney U test.
Results showed statistically significant differences in favor of the
experimental group (U = 5.5; p < .001), demonstrating improvements in the
dimensions of scientific inquiry, explanation of the physical world, and design
of technological solutions. It is concluded that the flipped classroom
methodology promotes active, autonomous, and meaningful learning,
becoming an effective pedagogical strategy to strengthen scientific
competencies among secondary education students.
KEYWORDS: Flipped classroom, academic performance, Science and
Technology, active methodology, secondary education.
DOI: https://doi.org/10.54943/lree.v5i2.822
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INTRODUCCIÓN
En el contexto educativo actual, los cambios sociales, tecnológicos y pedagógicos demandan
una renovación profunda de las estrategias de enseñanza y aprendizaje. En la educación
secundaria, el área de Ciencia y Tecnología cumple un papel esencial en la formación de ciudadanos
críticos, analíticos y capaces de enfrentar los desafíos de una sociedad basada en el conocimiento.
Sin embargo, a pesar de las reformas curriculares impulsadas por el Ministerio de Educación del
Perú (MINEDU, 2020), los resultados obtenidos en evaluaciones nacionales e internacionales, como
PISA, evidencian que los estudiantes presentan dificultades persistentes en el desarrollo de
competencias científicas, tales como la indagación, la explicación del mundo físico y la aplicación
tecnológica de los saberes científicos. Esta situación se agrava en regiones del interior del país,
como Ayacucho, donde las brechas en infraestructura, conectividad y actualización docente limitan
la efectividad de los procesos de enseñanza-aprendizaje.
El predominio de métodos tradicionales, centrados en la exposición magistral y la
memorización de contenidos, ha demostrado ser insuficiente para promover aprendizajes activos y
sostenibles. Frente a ello, surge la necesidad de implementar metodologías innovadoras que
involucren al estudiante como protagonista de su propio aprendizaje, integrando las Tecnologías
de Información y Comunicación (TIC) como recursos mediadores del conocimiento. Entre estas
metodologías, el modelo de aula invertida (flipped classroom) se ha consolidado en la última década
como una alternativa eficaz para transformar la dinámica del aula, al trasladar la instrucción
teórica fuera del espacio escolar y destinar el tiempo presencial al desarrollo de actividades
prácticas, colaborativas y de resolución de problemas.
Diversas investigaciones internacionales respaldan la eficacia de este enfoque. Zhang et al.
(2021), en un metaanálisis de 20 estudios, evidenciaron un impacto positivo del aula invertida en
el rendimiento académico, con un tamaño del efecto combinado de 0.66. De manera similar, Dogan
et al. (2023) demostraron que esta metodología genera un efecto medio-alto (g = 0.727) en la
enseñanza de ciencias, mejorando el aprendizaje conceptual y las actitudes hacia la materia. En el
contexto latinoamericano, Torres-Martín et al. (2022) hallaron incrementos sostenidos en las
calificaciones de los estudiantes durante varios años de implementación del modelo. En el Perú,
estudios como los de Nuñez-García (2021) y Cárdenas-Flores y Sosa-León (2021) corroboraron la
mejora del rendimiento académico en educación superior y técnica, mientras que Mori-Villanueva
(2020) evidenció efectos positivos en el área de Ciencia y Tecnología en estudiantes ayacuchanos.
Estos antecedentes consolidan una base empírica que sustenta el potencial del aula invertida como
herramienta pedagógica innovadora y efectiva.
Desde el punto de vista teórico, la metodología de aula invertida se fundamenta en el
constructivismo social (Vygotsky, 1979) y en el aprendizaje significativo (Ausubel, 1983), al
reconocer que el conocimiento se construye activamente mediante la interacción social, la
experiencia previa y la reflexión guiada. Bergmann y Sams (2017), precursores de esta
metodología, señalan que el aula invertida reorganiza el proceso didáctico: el estudiante asimila
los contenidos teóricos antes de la clase, y en el aula se desarrollan actividades de aplicación,
análisis y evaluación, favoreciendo el pensamiento crítico, la autonomía y la autorregulación del
aprendizaje. En consecuencia, este modelo promueve una enseñanza más personalizada, flexible y
coherente con las demandas del siglo XXI, integrando recursos digitales como videos, plataformas
virtuales y entornos colaborativos.
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La relevancia del presente estudio radica en su aporte a la mejora del proceso educativo en
el área de Ciencia y Tecnología en el nivel secundario. En el contexto peruano, donde el rendimiento
académico continúa siendo un desafío, resulta prioritario validar empíricamente estrategias
activas que fortalezcan el desarrollo de competencias científicas. Implementar el aula invertida no
solo representa una oportunidad de optimizar el uso pedagógico del tiempo de clase, sino también
de fomentar la motivación, la autonomía y la participación activa de los estudiantes, contribuyendo
al cumplimiento de las metas del Proyecto Educativo Nacional y al desarrollo de una educación de
calidad, inclusiva y equitativa.
En ese marco, la investigación tuvo como propósito analizar el impacto de la metodología
de aula invertida en el rendimiento académico en el área de Ciencia y Tecnología de los estudiantes
del quinto grado de secundaria de la región Ayacucho. Se planteó la hipótesis de que la aplicación
de esta metodología influye significativamente en el rendimiento académico global y en sus
dimensiones específicas: indagación científica, explicación del mundo físico y diseño de soluciones
tecnológicas. Los resultados obtenidos buscan aportar evidencia científica que oriente la práctica
docente hacia modelos pedagógicos innovadores que potencien el aprendizaje activo y significativo
en la educación secundaria peruana.
METODOLOGÍA
El estudio se desarrolló bajo un enfoque cuantitativo, sustentado en la medición objetiva de
variables y en el análisis estadístico de los datos obtenidos. La investigación fue de tipo aplicada,
ya que buscó comprobar el efecto de una intervención pedagógica —la metodología de aula
invertida— sobre el rendimiento académico en el área de Ciencia y Tecnología. En cuanto a su
nivel, fue explicativo, porque se propuso determinar la influencia causal de la variable
independiente (metodología de aula invertida) sobre la variable dependiente (rendimiento
académico).
El método de investigación empleado fue el cuasi-experimental, con un diseño de grupos no
equivalentes con preprueba y posprueba, lo que permitió comparar los resultados obtenidos por un
grupo experimental y un grupo control antes y después de la intervención. Esta elección
metodológica respondió a las características del contexto educativo, donde no era posible realizar
una asignación aleatoria de los participantes, pero sí mantener condiciones similares en ambos
grupos para garantizar la validez interna del estudio.
La población estuvo conformada por los estudiantes del quinto grado de educación
secundaria de la Institución Educativa Pública San Juan, ubicada en el distrito de San Juan
Bautista, provincia de Huamanga, región Ayacucho, durante el año escolar 2024. La muestra,
seleccionada mediante un muestreo no probabilístico intencional, estuvo integrada por 40
estudiantes distribuidos en dos grupos: el grupo experimental (n = 20), que recibió la intervención
con la metodología de aula invertida, y el grupo de control (n = 20), que continuó con la enseñanza
tradicional. Ambos grupos presentaron características homogéneas en cuanto a edad, nivel
académico y condiciones socioculturales, lo que permitió una comparación válida de los resultados.
La intervención pedagógica consistió en la aplicación del modelo de aula invertida durante
un periodo de ocho semanas. En el grupo experimental, los estudiantes accedieron previamente a
materiales digitales elaborados por el docente (videos, guías interactivas y lecturas), mientras que
el tiempo en el aula se destinó al desarrollo de actividades prácticas, resolución de problemas,
experimentos y discusiones guiadas. En cambio, el grupo control recibió la instrucción bajo el
método tradicional expositivo, con participación limitada de los estudiantes.
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Las técnicas de recolección de datos incluyeron la observación sistemática y la evaluación
escrita, empleadas para registrar el desempeño académico antes y después de la intervención. El
instrumento principal fue una prueba de rendimiento académico en el área de Ciencia y Tecnología,
diseñada en base a las competencias del Currículo Nacional del MINEDU (2020) y validada
mediante juicio de expertos. La validez de contenido se determinó aplicando el coeficiente de V de
Aiken, mientras que la confiabilidad se verificó con la consistencia interna Alfa de Cronbach (α =
0.86), lo que garantizó su fiabilidad estadística.
El instrumento evaluó tres dimensiones del rendimiento académico:
1. Indaga mediante métodos científicos.
2. Explica el mundo físico basándose en conocimientos científicos.
3. Diseña y construye soluciones tecnológicas.
Cada dimensión fue valorada mediante ítems estructurados en escala ordinal de tres niveles
de desempeño (inicio, proceso y logro esperado). Los puntajes obtenidos se procesaron y analizaron
con el software Jamovi versión 2.3, empleando estadística descriptiva (media, desviación estándar
y frecuencias) y pruebas inferenciales no paramétricas, específicamente la U de Mann-Whitney,
debido a la naturaleza no normal de los datos y al tamaño reducido de la muestra. El nivel de
significancia estadística se estableció en p < .05.
El estudio se desarrolló respetando los principios éticos de la investigación educativa,
garantizando la confidencialidad de la información, el consentimiento informado de los
participantes y la autorización institucional para la aplicación de los instrumentos. Asimismo, se
aseguraron condiciones equitativas de enseñanza y la no afectación del proceso formativo de los
estudiantes.
RESULTADOS
El análisis de los datos permitió comparar el rendimiento académico de los grupos control
y experimental antes y después de la aplicación de la metodología de aula invertida. En la prueba
de entrada, ambos grupos presentaron niveles similares de rendimiento, sin diferencias
estadísticamente significativas (U = 185.0; p > .05), lo que evidencia condiciones equivalentes al
inicio del estudio. Sin embargo, tras la intervención, los resultados mostraron un incremento
notable en el grupo experimental, mientras que el grupo control mantuvo puntajes más bajos y
homogéneos.
En la Tabla 1 se presentan los valores descriptivos de la prueba de salida, donde se observa
que el grupo experimental alcanzó una media significativamente superior (M = 16.45; DE = 1.27)
en comparación con el grupo control (M = 12.15; DE = 1.82). Esta diferencia representa un aumento
del 35.4 % en el rendimiento académico del grupo experimental respecto al control.
Tabla 1
Estadísticos descriptivos del rendimiento académico en Ciencia y Tecnología (prueba de salida)
Grupo
N
Media
Desviación estándar
Control
20
12.15
1.82
Experimental
20
16.45
1.27
Diferencia
-----
4.30
-----
Nota. Elaboración propia con base en los datos de la investigación (2024).
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La prueba U de Mann-Whitney confirmó la existencia de diferencias estadísticamente
significativas entre los grupos (U = 5.5; p < .001), lo que permite aceptar la hipótesis de
investigación y concluir que la metodología de aula invertida influyó positivamente en el
rendimiento académico de los estudiantes del grupo experimental.
Asimismo, se analizaron las tres dimensiones del rendimiento académico establecidas en el
instrumento: indagación científica, explicación del mundo físico y diseño de soluciones tecnológicas.
En todas las dimensiones, el grupo experimental obtuvo puntajes superiores con significancia
estadística (p < .01), lo que indica una mejora integral en las competencias del área de Ciencia y
Tecnología.
Tabla 2
Resultados de la prueba U de Mann-Whitney por dimensiones del rendimiento académico
Dimensión
U calculado
p-valor
Diferencia significativa
Indaga mediante métodos científicos
17.0
<.001
Sí
Explica el mundo físico
22.5
<.001
Sí
Diseña y construye soluciones tecnológicas
24.0
<.01
Sí
Para una mejor visualización, la Figura 1 muestra la comparación de las medias obtenidas
en la prueba de salida por ambos grupos. Se aprecia claramente la superioridad del grupo
experimental en todas las dimensiones del rendimiento académico, confirmando la efectividad de
la metodología de aula invertida
Figura 1
Comparación de medias de rendimiento académico por grupo
Nota. Elaboración propia (2024).
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Estos resultados evidencian que la aplicación del modelo de aula invertida promovió un
aprendizaje activo, colaborativo y reflexivo, permitiendo a los estudiantes mejorar su desempeño
en tareas experimentales, resolución de problemas y argumentación científica. De esta manera, se
comprueba que la metodología constituye una alternativa eficaz frente al modelo tradicional de
enseñanza, especialmente en contextos donde se busca fortalecer las competencias científicas y
tecnológicas de los estudiantes de educación secundaria.
DISCUSIÓN
Los resultados obtenidos en el presente estudio confirman que la metodología de
aula invertida tiene un impacto positivo y significativo en el rendimiento académico de los
estudiantes en el área de Ciencia y Tecnología. El incremento observado en las puntuaciones del
grupo experimental respecto al grupo control evidencia que esta estrategia favorece la comprensión
conceptual, la aplicación del conocimiento y la resolución de problemas científicos. La diferencia
estadísticamente significativa (U = 5.5; p < .001) demuestra que la participación activa, la
autonomía y el aprendizaje colaborativo promovidos por el modelo de aula invertida generan
mejoras sustanciales en las tres dimensiones evaluadas: indagación científica, explicación del
mundo físico y diseño de soluciones tecnológicas.
Estos hallazgos permiten interpretar que el aprendizaje se vuelve más significativo cuando
los estudiantes asumen un rol protagónico y construyen el conocimiento a partir de la interacción
con materiales digitales previos y actividades prácticas en el aula. El cambio en la secuencia
tradicional de enseñanza propicia que el tiempo de clase se utilice en el desarrollo de habilidades
cognitivas superiores, lo cual concuerda con los fundamentos del constructivismo social (Vygotsky,
1979) y el aprendizaje significativo (Ausubel, 1983). De esta manera, la metodología de aula
invertida no solo optimiza el uso del tiempo pedagógico, sino que fortalece los procesos
metacognitivos y la reflexión crítica sobre los fenómenos científicos.
Al comparar estos resultados con investigaciones previas, se observa una consistencia
notable. En el contexto internacional, Zhang et al. (2021) reportaron efectos favorables del aula
invertida en el rendimiento académico en ciencias naturales, destacando la mejora en la retención
del conocimiento y en la motivación estudiantil. De manera similar, Dogan et al. (2023)
evidenciaron que los estudiantes que aprenden bajo el enfoque flipped classroom desarrollan mejor
comprensión conceptual y mayores niveles de interacción y colaboración. En el ámbito
latinoamericano, Torres-Martín et al. (2022) también encontraron un incremento significativo en
los logros de aprendizaje en ciencias cuando se aplicó el modelo en entornos híbridos y digitales.
En el contexto nacional, los resultados se alinean con las conclusiones de Nuñez-García
(2021), quien comprobó que la aplicación del aula invertida en educación superior incrementa el
rendimiento académico y la participación activa en clases virtuales. De igual modo, Cárdenas-
Flores y Sosa-León (2021) demostraron que esta metodología mejora el aprendizaje de contenidos
geométricos y promueve la autonomía del estudiante en la educación técnica. En conjunto, estos
estudios respaldan empíricamente los resultados obtenidos en Ayacucho, lo que refuerza la validez
externa del presente trabajo y su pertinencia en contextos educativos diversos.
No obstante, es importante reconocer algunas limitaciones surgidas durante el proceso de
investigación. En primer lugar, el estudio se realizó con una muestra reducida (n = 40)
perteneciente a una sola institución educativa, lo que limita la generalización de los resultados a
otros contextos escolares. En segundo lugar, las condiciones tecnológicas representaron una
restricción, dado que no todos los estudiantes contaban con acceso continuo a dispositivos o
conexión a internet para revisar los materiales previos al aula. A pesar de estas dificultades, la
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planificación docente y el uso de recursos accesibles (videos descargables y guías impresas)
permitieron mantener la continuidad del proceso.
Asimismo, otra limitación fue la duración temporal de la intervención (ocho semanas), que,
si bien resultó suficiente para evidenciar diferencias estadísticamente significativas, no permitió
observar los efectos a largo plazo del modelo en la consolidación de competencias científicas. Sería
recomendable que futuras investigaciones amplíen el periodo de aplicación y consideren un
seguimiento longitudinal que evalúe el impacto sostenido del aula invertida en la formación
científica de los estudiantes.
En síntesis, la comparación con estudios previos y la interpretación de los resultados
confirman que la metodología de aula invertida es una estrategia pedagógica eficaz para potenciar
el aprendizaje activo, la autonomía cognitiva y el desarrollo de competencias científicas en la
educación secundaria. Su implementación en instituciones educativas de Ayacucho representa una
oportunidad valiosa para modernizar las prácticas docentes y responder a las demandas de la
educación del siglo XXI, siempre que se acompañe de formación docente continua y adecuada
infraestructura tecnológica.
CONCLUSIONES
a) La metodología de aula invertida influye significativamente en el rendimiento académico de los
estudiantes de secundaria en el área de Ciencia y Tecnología.
Los resultados obtenidos mediante la prueba U de Mann-Whitney (U = 5.5; p < .001) demostraron
diferencias estadísticamente significativas entre el grupo experimental y el grupo control,
evidenciando que los estudiantes que participaron en el modelo de aula invertida lograron niveles
de desempeño superiores en comparación con aquellos que recibieron enseñanza tradicional.
b) El aula invertida favorece el aprendizaje activo, autónomo y colaborativo, contribuyendo al
desarrollo de competencias científicas.
Los estudiantes del grupo experimental mostraron mejoras en las tres dimensiones evaluadas —
indagación científica, explicación del mundo físico y diseño de soluciones tecnológicas— lo cual
confirma que el modelo promueve la participación, la reflexión crítica y la transferencia de
conocimientos a situaciones prácticas.
c) Los resultados del estudio se sustentan en fundamentos teóricos del constructivismo social y del
aprendizaje significativo.
Al reorganizar la secuencia de la enseñanza, el aula invertida permite que el tiempo en clase se
utilice para actividades de análisis, experimentación y resolución de problemas, fortaleciendo
procesos cognitivos de orden superior y fomentando la construcción activa del conocimiento.
d) La investigación evidencia la pertinencia del aula invertida como estrategia pedagógica
innovadora en contextos educativos peruanos.
Su aplicación en la región Ayacucho demuestra que, aun con limitaciones tecnológicas, es posible
implementar modelos de enseñanza centrados en el estudiante que mejoren sustancialmente el
rendimiento académico en áreas científicas, siempre que exista planificación docente y
acompañamiento institucional.
e) Se recomienda la integración progresiva del modelo de aula invertida en el currículo de Ciencia y
Tecnología.
Su incorporación debe ir acompañada de la capacitación docente en el uso pedagógico de las TIC,
la producción de recursos digitales accesibles y la evaluación continua de sus efectos en el
aprendizaje. Asimismo, se sugiere ampliar la investigación a otros niveles educativos y regiones
del país para fortalecer la evidencia empírica sobre su impacto en el sistema educativo peruano.
f) El estudio aporta evidencia empírica útil para la innovación pedagógica y la toma de decisiones
educativas.
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Los resultados constituyen una base para el diseño de políticas institucionales que impulsen
metodologías activas y promuevan el uso responsable de las tecnologías como mediadoras del
aprendizaje, contribuyendo a mejorar la calidad y equidad educativa en el Perú.
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