El desarrollo de la alfabetización visual con el modelo 5E para el aprendizaje de las Leyes de Newton

Abstract

Nuestra asignación como profesores es usar los productos de la investigación educativa para robustecer los aprendizajes de disciplinas científicas como la física. Esta indagación tuvo como objetivo usar sistemáticamente el modelo 5E para el aprendizaje conceptual de las leyes de movimiento de Newton con estudiantes universitarios, para estimular el desarrollo de la alfabetización visual a través del uso de memes. Fue una investigación exploratoria con enfoque mixto. Los resultados sugieren que se puede tener 95% de confianza en que el intervalo de porcentaje resultante abarca el valor verdadero. Entonces, producto de la aplicación de una prueba validada, el porcentaje de la población total (1,590) de alumnos de la ESIQIE (México) de primer semestre del ciclo escolar agosto-diciembre 2021, que eventualmente no tienen conocimiento básico de las leyes de movimiento de Newton, está entre 92.26% y 77.74%. Y como resultado de esta propuesta didáctica, al menos 22.62% de la muestra tiende a desarrollar conocimiento profundo sobre estas leyes y una competencia de alfabetización visual avanzada, ya que tienen capacidad para comprender y aplicar conceptos retóricos visuales. Se concluye que el aprendizaje de las leyes de movimiento de Newton adquirido por los estudiantes está ligado a la ejecución del modelo 5E y al desarrollo de la alfabetización visual.

Full text

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año 14 | número 27 | julio-octubre 2023 | ISSN 2007-2171
El desarrollo de la alfabetización visual con el modelo
5E para el aprendizaje de las Leyes de Newton
Developing visual literacy with the 5E model for learning
Newton’s Laws
DOI: https://doi.org/10.32870/dse.v0i27.1306
Fabiola Escobar Moreno*
Mario Humberto Ramírez Díaz**
Resumen
Nuestra asignación como profesores es usar los productos de la investigación educativa para robustecer los
aprendizajes de disciplinas científicas como la física. Esta indagación tuvo como objetivo usar sistemática-
mente el modelo 5E para el aprendizaje conceptual de las leyes de movimiento de Newton con estudiantes
universitarios, para estimular el desarrollo de la alfabetización visual a través del uso de memes. Fue una in-
vestigación exploratoria con enfoque mixto. Los resultados sugieren que se puede tener 95% de confianza
en que el intervalo de porcentaje resultante abarca el valor verdadero. Entonces, producto de la aplicación
de una prueba validada, el porcentaje de la población total (1,590) de alumnos de la ESIQIE (México) de pri-
mer semestre del ciclo escolar agosto-diciembre 2021, que eventualmente no tienen conocimiento básico
de las leyes de movimiento de Newton, está entre 92.26% y 77.74%. Y como resultado de esta propuesta
didáctica, al menos 22.62% de la muestra tiende a desarrollar conocimiento profundo sobre estas leyes y
una competencia de alfabetización visual avanzada, ya que tienen capacidad para comprender y aplicar
conceptos retóricos visuales. Se concluye que el aprendizaje de las leyes de movimiento de Newton adqui-
rido por los estudiantes está ligado a la ejecución del modelo 5E y al desarrollo de la alfabetización visual.
Palabras clave: alfabetización visual – mecánica newtoniana – auxiliares de aprendizaje en internet – mo-
delo 5E.
Abstract
Our task as teachers is to use the products of educational research to strengthen learning in scientific
disciplines, such as physics. This exploratory research with a combined approach aimed to systematically
use the 5E model for the conceptual learning of Newton's laws of motion with university students, to sti-
mulate the development of visual literacy, through the use of memes. The results suggest that we may be
95% confident that the resulting percentage interval encompasses the true value. Therefore, as the result
Recibido: 23 de septiembre de 2022 | Aceptado: 14 de abril de 2023
*Doctora en Física Educativa. Miembro del SNI. Líneas de Investigación: Didáctica de la Física, resolución de problemas. Proferosa-Investigadora,
Instituto Politécnico Nacional. México. fescobar@ipn.mx
**Doctor en Física Educativa. Miembro del SNI. Líneas de Investigación: Enseñanza de Física a niveles básicos, modelo por competencias. Profe-
sor-Investigador, Instituto Politécnico Nacional. México. mramirezd@ipn.mx

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Fabiola Escobar Moreno y Mario Humberto Ramírez Díaz
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of a validated test, the percentage of the total population (1590) of ESIQIE students in the first semester of
the August-December 2021 school year who, eventually, do not have basic knowledge of Newton's laws
of motion is between 92.26 % and 77.74%. And, as a result of this didactic proposal, at least 22.62% of the
sample of students tend to develop in-depth knowledge of Newton's laws of motion and advanced visual
literacy skills, since they have the ability to understand and apply rhetorical visual concepts. We concluded
that the learning about Newton’s laws of motion acquired by students is linked to the execution of the 5E
model and the development of visual literacy.
Keywords: visual literacy – Newtonian mechanics – internet learning aids – model 5E
Introducción
En algunas aulas universitarias no se ha explotado el potencial de la alfabetización visual (Kędra,
Žakevičiūtė, 2019) para el aprendizaje de ciencias fácticas porque los docentes privilegian la
resolución de ejercicios que eventualmente algunos estudiantes logran solventar por meca-
nización, no por comprensión. En este sentido, la comprensión conceptual de temas baluarte
como son las leyes de movimiento de Newton, son imprescindibles para su aplicación en la
ingeniería, e incluso para temas torales en física como estática, dinámica, campo magnético, ley
de Coulomb, entre otros. Por ello, debido a su dificultad, el aprendizaje de este tópico continúa
siendo de interés para la investigación en didáctica de la física.
Ligada a la alfabetización visual está la percepción visual, la cual es un dominio cognitivo
implicado en los procesos de aprendizaje de los cuales se podrían obtener mayores beneficios
si se implementara de forma sistemática, toda vez que ofrece posibilidades de aprendizaje per-
durables y estimulantes, porque la percepción es la entrada de información y está vinculada
con la alfabetización visual (Kedra, 2018). Esto se debe a que la alfabetización visual implica
diversidad de conceptos, los cuales son un puente y a su vez herramienta que, bien direcciona-
da, tiende al desarrollo de otras habilidades, ya que el proceso de visualización no sólo implica
lectura, interpretación y comprensión de imágenes (Domínguez, 2020).
En este tenor, se coincide con Perales (2006) respecto a la semiótica de la imagen, es decir,
cómo a través de la percepción visual los estudiantes significan o resignifican un concepto; im-
plica que las imágenes forzosamente tengan un código. Estos códigos para la elaboración de
las imágenes no siguen recetas o reglas, no obstante, se pueden elaborar en conjunto, profesor
y alumno. Lo que es claro es que los códigos deben ser sistematizados, y para ello los profesores
pueden proporcionar especificaciones y directrices que procuren el desarrollo de la alfabetiza-
ción visual, como se muestra en esta propuesta.
Así, en esta indagación se analiza y aporta una forma disímil de aprender ciencias, se dota
de herramientas a los estudiantes para la construcción de conocimiento, además de que se
estimula la alfabetización visual en el marco de lo que a los estudiantes les gusta hacer; ejem-
plifican y adaptan contenido y usan sus redes sociales para comunicar ideas y sentimientos. En

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este caso, comunicarán conocimiento científico con sus pares a través de la producción de me-
mes, definidos como: “[…] una imagen que retrata concepto o idea en particular y se propaga a
través de plataformas sociales en internet” (Mendiola, 2021). Además, en la actualidad el uso de
memes en los procesos de aprendizaje son una tendencia didáctica innovadora en educación
superior, con relativa aceptación por parte de docentes de ciencias e ingeniería (Antón et al.,
2022).
Por otra parte, hasta la fecha son escasos los estudios que de forma sistemática impliquen
el desarrollo de la alfabetización visual con estrategias didácticas (Loerts, Belcher, 2019; Kędra,
Žakevičiūtė, 2019). Adicionalmente, comparada con la alfabetización tecnológica científica, la
alfabetización visual ha sido menos desarrollada, tomando en cuenta la dificultad del lenguaje
icónico (Gómez, 2010), tanto para ser expresado como para materializarlo; también se coincide
con la idea de que la alfabetización visual es un talento importante para el siglo XXI y, pese a que
la necesidad de su estimulación no es un planteamiento reciente pues data de los años sesenta,
aún hay deficiencias, tanto en la sistematización para desarrollarla por parte de los profesores
como en lo relativo a evidenciar tácitamente su adquisición y desarrollo en los estudiantes uni-
versitarios (Romero, Bobkina, 2021).
Como previamente se mencionó, la mecánica newtoniana ha sido catalogada como un
tema con cierto grado de dificultad cognitiva para los estudiantes de nivel bachillerato, e inclu-
so en los universitarios (Santana, 2018; Ramírez, 2010). De hecho, esto último queda de mani-
fiesto con los resultados obtenidos de los 93 estudiantes que participaron en esta indagación,
producto de la prueba Force Concept Inventory [FCI] (Hestenes et al., 1992), que en el apartado
de resultados se analizan al detalle.
El instrumento FCI es pertinente para alumnos universitarios (PhysPort, 2022), tiene como
objetivo valorar la comprensión conceptos elementales de la física newtoniana en los estudian-
tes, expresados en lenguaje cotidiano, y de los distractores de sentido común. Así, para esta
indagación el FCI fue utilizado como evaluación diagnóstica, y los resultados ratifican lo que
señalan los estudios previos sobre la deficiencia conceptual vinculada a la física newtoniana,
donde están implícitas las leyes de movimiento de Newton (Gutiérrez et al., 2022; Kirya, 2022;
Loor, 2021; Addad et al., 2017; Zhou et al., 2015).
Por ello, en aras de diseñar una propuesta que primero establezca el reconocimiento con-
ceptual inequívoco para, posteriormente, mejorar la comprensión de este tema baluarte, así
como el desarrollo de la alfabetización visual, se lleva a cabo este estudio en tres etapas: 1) Inda-
gación y elección del marco didáctico propicio para el aprendizaje de las ciencias y el desarrollo
de la alfabetización visual; diseño de la secuencia didáctica tomando como base taxonomías
cognitivas; 2) Selección y elaboración de instrumentos de evaluación; y 3) Puesta en escena
(plataforma virtual Google Classroom).

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Así, esta propuesta didáctica tiene como actores a los estudiantes, en este caso el profe-
sor es un colaborador, quien diseña la propuesta de secuencia didáctica basándose en marcos
teóricos robustos y establece las directrices para el logro de los objetivos de aprendizaje, tales
como: comprensión y análisis del conocimiento, clasificación, descripción y elaboración (Mar-
zano, Kendall, 2008).
A lo largo de este artículo se mostrará que, a partir de objetivos de aprendizaje concretos,
las instrucciones precisas, una lista de cotejo (que para esta indagación funciona como guía
para los estudiantes), y los instrumentos de evaluación pertinentes y coherentes, se da un pro-
ceso de aprendizaje equilibrado y eventualmente útil para los estudiantes en la construcción y
recuerdo conceptual de las leyes de movimiento de Newton (García et al., 2020).
El objetivo de esta indagación es usar sistemáticamente el modelo 5E para el aprendizaje
conceptual de mecánica newtoniana (leyes de movimiento de Newton) con estudiantes uni-
versitarios, para estimular el desarrollo de la alfabetización visual a través de la creación de me-
mes. Dicho objetivo derivó en la siguiente pregunta de investigación: ¿Cómo se relaciona el
desarrollo de la alfabetización visual para el aprendizaje del tópico leyes de movimiento de
Newton con el modelo 5E en estudiantes universitarios?
Marco teórico
Percepción visual
Desde el punto de vista médico clínico, es indudable el vínculo existente entre las habilidades
perceptuales visuales y el aprendizaje (Merchand, Henao, 2011), ya que el procesamiento de
información visual, aparejada con la atención, permite que se geste el entendimiento de lo que
se ve; esto es el fundamento de las construcciones cerebrales que serán perpetuadas partiendo
de funciones sensoriales de elevada complejidad, como la memoria, que implican procesos de
construcción en los que tanto estímulos como componentes de otras regiones cerebrales final-
mente se unen en un indiviso coherente (Slotnick, 2004). De esta manera, como señala Morgado
(2005), aprender es un proceso cerebral que implica componentes perceptivos y relacionales.
En esta tesitura, Medrano (2011) señala que el cerebro cuenta con más de treinta áreas
visuales distintas que resguardan funciones de percepción de color, profundidad, movimiento,
contraste y orientación; para obtener un óptimo desarrollo, necesitan interrelacionarse con las
áreas de los otros sentidos que contengan funciones como manipulación de objetos con diver-
sas formas, texturas, peso y movimientos, constituyendo así las bases del aprendizaje.
Así, en la alfabetización visual, la percepción visual es clave tanto para la entrada de infor-
mación como para su procesamiento, dado que en las áreas corticales se codifican aspectos
del mundo visual, ya que el cerebro dedica entre 30 y 40% de sus áreas corticales primarias a la
visión (Cavanagh, 2011).
En palabras de Cavanagh (2011), detrás de la percepción visual están implícitas funciones
ejecutivas como la atención y la memoria. Así, según Meneses (2019), basado en el decir de

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Francisco Mora, “sólo se puede aprender aquello que se ama”, la percepción y la emoción son las
bases para cimentar ideas y pensamiento abstracto. A su vez, la emoción estimula y mantiene la
atención, por lo que las conexiones neuronales solamente ocurren cuando se presta atención, y
el cerebro destina atención de forma nativa hacia estímulos notables (Bernabéu, 2017). En resu-
men, el cerebro es un apasionado de las novedades; cuando surge un estímulo inesperado (diver-
sión, como hacer memes), descarga adrenalina y centra la atención para la acción (Sousa, 2014).
Respecto al componente emoción, cuando se usan memes en los procesos de aprendizaje,
éste se mejora e incrementa la motivación del estudiantado. Así lo revelan Elkhamisy y Sharif
(2022) en una indagación interpretativa fenomenológica realizada con 1,477 estudiantes de
medicina en un curso de patología de una universidad egipcia, donde 85.9% del estudiantado
considera que hay un beneficio notable en su aprendizaje. Los estudiantes utilizaron material
científico propio de la disciplina para crear memes. Sin embargo, en esta indagación no se re-
portan directrices para el diseño de los memes y las conclusiones están basadas en la percep-
ción narrativa y encuestas de satisfacción de los estudiantes.
En relación con la memoria, hay un axioma neurocientífico que dice: no hay aprendizaje
sin memoria ni memoria sin aprendizaje (Morgado, 2005). En este artículo se concuerda con la
definición de memoria propuesta por este autor: es el almacenamiento en nuestro cerebro de
lo que aprendemos. Así, por su duración, la memoria se conforma en dos etapas sucesivas: me-
moria a corto plazo y memoria a largo plazo. La primera comprende una cantidad restringida
de información durante un breve tiempo, por ejemplo, cuando memorizamos las placas de un
auto. La segunda retiene ingente cantidad de información por tiempo indeterminado y la evo-
camos de manera natural, como cuando reconocemos nuestro auto.
Hay otro tipo de memoria que, por su contenido, se clasifica en: declarativa y episódica.
Este equipo de investigación aspiró a estimular la memoria episódica, que implica aquel apren-
dizaje que puede relatarse sin dificultad de forma clara y coherente (Aguilar et al., 2010); y pre-
cisamente los estudiantes, al recordar la imagen pueden asociar el meme que realizaron para
explicar de forma esencial palabras clave y expresiones matemáticas que implica cada ley del
movimiento de Newton.
Jun et al. (2019) señalan que la estimulación de la memoria visual ayuda a mejorar el apren-
dizaje asociativo (hilar ideas) y estimula el recuerdo de la memoria posterior, puesto que hay
una mayor activación de la corteza temporal lateral del cerebro; además, hay un mayor rendi-
miento en una tarea de aprendizaje cuando la información o productos son generados por los
propios estudiantes (Bernabéu, 2017).
En este sentido, la percepción visual es un tipo de aprendizaje que permite al cerebro iden-
tificar las características de un objeto o una persona, y estimula el aprendizaje asociativo (Agui-
lar et al., 2010). Podemos identificar un gato y también el sonido que emite, el maullido. Así, este
aprendizaje se concatena con el aprendizaje asociativo porque se asocian dos estímulos, es de-
cir, el conocimiento del entorno se acompaña de una acción, el reconocimiento del animal con

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las particularidades de un felino por sus características morfológicas y fanerópticas, así como el
sonido que le caracteriza a esta especie.
Esta propuesta implica la compresión del tópico leyes de movimiento de Newton, previo
un proceso de andamiaje cognitivo (red de actividades concatenadas que permitan al estudian-
te el reconocimiento, ordenamiento y codificación conceptual) basado en un modelo didáctico
pertinente para el aprendizaje de ciencias fácticas, como lo es el Modelo 5E.
Alfabetización visual
Hasta la fecha no se ha logrado formular una definición operativa de la alfabetización visual
(Brumberger, 2019); no obstante, se coincide con lo argumentado por Kedra (2018) respecto
a que lo que debería ocuparnos como docentes son los objetivos concretos de enseñanza y
aprendizaje. Esta indagación se alinea con la definición propuesta por la Association of College
& Research Libraries [ACRL] (2022):
Las habilidades de alfabetización visual equipan al alumno para comprender y analizar los componen-
tes contextuales, culturales, éticos, estéticos, intelectuales y técnicos involucrados en la producción y
el uso de materiales visuales. Un individuo visualmente alfabetizado es tanto un consumidor crítico de
medios visuales como un contribuyente competente a un cuerpo de conocimiento y cultura compar-
tidos.
En la figura 1 se ilustra que la alfabetización visual está relacionada con otras categorías de
habilidades; esto hace evidente y pertinente la necesidad de estimularla y robustecerla a partir
de lo que otros autores aportan a la definición (Kedra, 2018), como la lectura y escritura visual
y otras habilidades, para así culminar en el entendimiento y/o creación de una imagen. Todo lo
anterior es congruente con la secuencia didáctica propuesta en esta indagación.
Figura 1. Categorías asociadas al término alfabetización visual
Fuente: Kedra, 2018.

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Centrándonos en dos categorías de los varios componentes de la alfabetización visual, pri-
mero nos centramos en la lectura visual, que el Diccionario Digital de Nuevas Formas de Lectura
y Escritura (s.f.) define como: “[...] el proceso de identificación e interpretación de los diferentes
textos vinculados a las imágenes”, y constituye el preludio para el proceso de inferencia. La in-
ferencia consiste en ordenar los símbolos (palabras) y hallar la veracidad de lo que se postula,
así lo plantea la teoría propuesta por Charles Sanders Pierce (Alarcón, 2017). Un símbolo se ex-
tiende entre los individuos y en su uso y experiencia crece su significado, el cual evoluciona de-
sarrollando modalidades o cambiando incluso su significado o idea primigenia (Alarcón, 2017).
En este orden de ideas, Coch (2023a) sostiene que a partir de la lectura visual es posible la
comprensión; ésta se desarrolla debido a la interacción dinámica entre el lector y el texto. La in-
teracción se fomenta a través de tareas específicas como el análisis de información al clasificarla
y discutirla; entonces, aquellas tareas donde se enlazan palabras clave desarrollan una repre-
sentación de palabras de alta calidad en la memoria a largo plazo que integra conexiones con
otras palabras. Esto es posible, destaca Coch (2023b), debido a que el procesamiento neuronal
de palabras se basa en gran medida en las especializaciones de la parte del cerebro asociada al
sistema visual, denominada vía visual ventral.
En relación con el segundo elemento de la alfabetización visual, la escritura visual, el Centro
de Cultura Contemporáneo de Barcelona (s.f.) lo concibe como un instrumento para reflexionar,
porque hace posible plasmar las facetas de la imaginación en la escritura, para después buscar
relación con la realidad y, a continuación, asociarla a una imagen para su recuerdo posterior.
En resumen, Knobel y Lankshear (2005) sostienen que utilizar memes en las aulas puede
ser una herramienta para apoyar a los formadores a repensar las perspectivas convencionales
de alfabetización crítica que a menudo operan al nivel del análisis del texto, ya que la imagen
constituye una unidad heredable de información puesto que capta ideas en forma de texto e
icono.
Modelo 5E
El modelo 5E, diseñado bajo el liderazgo de Rodger Bybee en los años ochenta, fue creado para
robustecer los procesos de aprendizaje de las ciencias; entre otros objetivos, ha sido utilizado
para alfabetizar científicamente a los estudiantes. Consta de cinco etapas: enganche, explora-
ción, explicación, elaboración y evaluación (Bybee et al., 2006). Su uso en el aprendizaje de la
física ha sido documentado con éxito y pertinencia (Escobar, Luna, 2020; Bahtaji 2021; Escobar
et al., 2022).
En esta tesitura, es una herramienta para la alfabetización científica en la investigación
educativa, y debería ser utilizada por los docentes. Por ello, esta propuesta considera que la
alfabetización científica puede mejorarse mediante la alfabetización visual vinculada a las leyes
de movimiento de Newton; consecuentemente, esta innovación didáctica tiene la aspiración de

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ser parte de la memoria episódica de los estudiantes, de la cual la neurociencia afirma que es
indispensable para recordar conceptos o situaciones complejas (Fang et al., 2018).
Metodología
Este estudio es exploratorio y está enmarcado en el paradigma mixto. Dado que el desarrollo de
la alfabetización visual para el aprendizaje de la física ha sido escasamente estudiado, lo cual se
constató con los resultados de la búsqueda de información en las siguientes bases de datos: Eric,
Scopus, Wiley Online Library y Google Académico, en las que se buscaron las palabras clave: “alfa-
betización visual”, “física”, “aprendizaje con memes”, “modelo 5E”, y se obtuvieron resultados nulos.
El enfoque es mixto, porque en primera instancia se recurre al enfoque cuantitativo para justificar
la necesidad de explorar otras formas de aprender las leyes de movimiento de Newton. Para ello
se utiliza el concepto Intervalo de Confianza (IC) con el fin de poner de relieve el nivel conceptual
respecto a mecánica newtoniana que tiene la población estudiantil de nuevo ingreso de la Escue-
la Superior de Ingeniería Química e Industrias Extractivas (ESIQIE). Clark (2004) nos dice que el IC
es un instrumento analítico ventajoso para la investigación científica en términos de toma de de-
cisiones, ya que se puede tener confianza en que el intervalo resultante abarca el valor verdadero.
Asimismo, se realiza un cálculo de estimaciones de intervalo de la proporción a partir de
muestras grandes; teóricamente, esto es eficaz ya que la distribución binomial es la adecuada
en la construcción de intervalos de confianza para estimar una proporción de población (Cobo
et al., 2014).
En lo que se refiere al tamaño de la muestra, Pineda et al. (1994, citados por López, 2004)
señalan que debe definirse con base en los siguientes criterios: a) recursos disponibles y reque-
rimientos que tenga la investigación; y b) la lógica que tiene el investigador para seleccionar la
muestra, ya que se cumplimenta con la regla de que la población es grande (1,590 estudiantes
aproximadamente), y entonces se hace esta estimación mediante un procedimiento de muestreo
no probabilístico, en el entendido de que en investigación educativa la mayoría de las variables
son ordinales (Mandujano, 1998); al mismo tiempo, este mismo autor señala que el hecho de que
una muestra sea grande, no indefectiblemente cumple con el requisito de representatividad pues
esta condición pende de varios factores y no únicamente del tamaño. No obstante, como sugiere
Spiegel (1978), para grandes valores de muestra, n(n > 30), la distribución muestral está muy próxi-
ma a una distribución normal, incluso aplicable para proporciones. Por lo que, en armonía con
lo expuesto por Mandujano (1998), la elección de la muestra puede tomar en consideración los
siguientes aspectos: a) el conocimiento de la población que tenga el investigador; b) los casos que
seleccione para la muestra reúnen las características que necesita la investigación; c) el número
de casos es un número grande (n > 30). Esto implica que aun cuando no se hayan seleccionado al
azar, los resultados cumplirán todos los requisitos y se estará en condiciones para obtener resulta-
dos que tiendan a proporcionar conclusiones estadísticamente razonables.

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Se aplicó la definición de desviación estándar de la proporción de éxitos en una muestra, la
cual se expresa en términos de la ecuación 1, ésta se denomina Error estándar de la proporción,
de acuerdo con Levin y Rubín (2004).
Ecuación 1
Donde p es la probabilidad de éxito, q es la probabilidad de falla, que se obtiene de 1 – p, y
n es el número de ensayos. También, para esta indagación se cumple que np y nq sea > 5, siendo
p y q categorías relevantes, es un indicio de que la curva tiende a la normal (Spiegel, 1978; Levin,
Rubín, 2004). Entonces es posible evaluar los parámetros de la población mediante la sustitución
de los estadísticos correspondientes de la muestra, se sustituye en la Ecuación 1 y ahora se
dispone del Error estándar estimado de la proporción, representada en la Ecuación 2.
Ecuación 2
Entonces, para encontrar un intervalo de esta muestra en el que puedan tener 95% de con-
fianza de que contiene a la proporción verdadera de la población, de cálculos provistos de áreas
bajo la curva de distribución de probabilidad normal estándar, entre la media y valores positi-
vos de z, se obtiene que 95% del área está contenida entre más y menos 1.96 errores estándar
de la media (Levin, Rubín, 2004). Así, los límites de confianza, donde LS es el límite superior y LI es
el límite inferior, estarán dados por las ecuaciones 3 y 4, respectivamente, según señalan Levin
y Rubín (2004).
Ecuación 3
Ecuación 4
En esta tesitura, desde el enfoque cualitativo se describen resultados a partir de lo que
provee una rúbrica de evaluación con validez de contenido para valorar los memes, cualifican-
do el nivel de logro respecto a la alfabetización visual y para cualificar el aprendizaje del tópico

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leyes de movimiento de Newton, se utiliza la lista de cotejo de elaboración propia;1 además, el
docente supervisa y retroalimenta la realización de toda la secuencia didáctica de los alumnos.
Por ello, lo que se requiere indagar y posteriormente describir son los resultados de esta
propuesta, además, los datos que se obtienen son evidencia simbólica en forma de imágenes
(Hernández et al., 2014), las cuales son analizadas mediante instrumentos pertinentes y valida-
dos. Teniendo como foco visibilizar la utilidad y factibilidad en términos didácticos que tiene la
incorporación metodológica y sistemática del Modelo 5E para la alfabetización visual de forma
explícita para el aprendizaje de ciencias fácticas a nivel universitario.
Contexto
Esta propuesta didáctica se aplica a 93 estudiantes de nuevo ingreso de la ESIQIE del Instituto
Politécnico Nacional (IPN) en México, que cursan la unidad de aprendizaje “Mecánica clásica” en
aulas virtuales, utilizando la plataforma Google Classroom, durante el periodo escolar agosto-
diciembre 2021. El rango de edad de la muestra es de 17 a 26 años.
Etapa 1. Indagación y elección del marco didáctico propicio para el aprendizaje de las
ciencias y el desarrollo de la alfabetización visual. Diseño de la secuencia didáctica
Para la elaboración de esta etapa, una guía es la pregunta propuesta por Anderson et al. (2001)
¿Cómo se seleccionan o diseñan los instrumentos y procedimientos de evaluación que propor-
cionen información precisa sobre qué tan bien están aprendiendo los estudiantes? Para esta
indagación se adapta este cuestionamiento a ¿Cómo se diseña una secuencia didáctica que
permita que los estudiantes comprendan conceptualmente la mecánica newtoniana?
Primeramente, en los dos cursos anteriores se había identificado bajo rendimiento de los
estudiantes, procrastinación en la realización de las actividades, ausentismo (probablemente
debido el estrés estudiantil que provocó la pandemia) (Luque, 2022; Velázquez, 2020). De la ca-
pitalización e identificación de áreas de mejora de esos cursos anteriores se derivó la necesidad
de replantear la forma en que los estudiantes aprenden; algo importante fue echar mano de
sus intereses y evitar la aplicación de metodologías como recetarios (Arreola, 2021), tomando
como base indagaciones previamente mencionadas sobre la dificultad conceptual de la mecá-
nica newtoniana, este equipo de indagación divisó el potencial de la alfabetización visual como
complemento para el aprendizaje de la física.
A partir de las taxonomías cognitivas propuestas por Marzano y Kendall (2008), la secuen-
cia didáctica se diseñó siguiendo las fases propuestas por Díaz-Barriga (2013): inicio, desarrollo
y cierre. En este sentido, se está de acuerdo con el autor en que la concatenación de actividades
de aprendizaje debe ser en orden de complejidad creciente. A continuación, se describe la se-
cuencia didáctica y su vinculación con el modelo 5E.
1 La lista de cotejo se puede consultar en https://n9.cl/listadecotejoleyesnewton

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a. Inicio: Se inicia con la lectura de un artículo científico que invita a reflexionar sobre la evolu-
ción conceptual de la fuerza como proceso de reconocimiento de información (entrada); a
partir de esta información, los estudiantes discuten y analizan un video didáctico; esta parte
se vincula a la etapa de enganche del modelo 5E.
b. Desarrollo: El profesor diseña una hoja de trabajo donde el estudiante debe indagar infor-
mación concreta del artículo, lo anterior implica sintetizar, formular posibilidades, clasificar
y describir; esta parte de la secuencia está ligada con la etapa exploración. La exploración es
clave porque, en el caso de existir lagunas cognitivas, viabiliza el cambio conceptual.
c. Cierre: Deben ser actividades preferentemente inéditas y desafiantes (Díaz-Barriga, 2013;
Bybee et al., 2006) cognitivamente para el estudiante, que le permitan integrar los cono-
cimientos adquiridos. En esta etapa los estudiantes analizan otro artículo de manera indi-
vidual (Sebastiá, 2013) y después en equipo, para posteriormente elaborar una línea del
tiempo y hacer la producción de los memes, donde aplicarán conocimientos adquiridos y
robustecidos.
Por su parte, la explicación y evaluación son dos fases del modelo 5E, que para esta inda-
gación se adjudicaron al profesor, lo cual es válido porque el proceso de aprendizaje necesita
una guía y el profesor es quien debe visibilizar los progresos de los estudiantes basado en los
objetivos de aprendizaje (Bybee et al., 2006). No obstante, la explicación implicó involucrar a
los alumnos discutiendo ejemplos y contraejemplos sobre mecánica newtoniana.
En la tabla 1 se presenta la secuencia didáctica, la cual delinea las acciones de implemen-
tación de esta propuesta, se delimita cada etapa, el tipo de actividades, la evidencia generada.
Se aprecia que esta secuencia privilegia la indagación, análisis y compresión de contenido cien-
tífico.
Tabla 1. Secuencia didáctica basada en el modelo 5E
Etapa Acciones Asignación: Indivi-
dual, equipo, grupal
Evidencia de
aprendizaje
Estatus/fecha
Enganche 1. Leer y analizar el
artículo: Evolución del
concepto fuerza (Rivera
et al., 2014).
2. Discutir para resolver
hoja de trabajo vincula-
da con la interacción de
fuerzas usando simula-
dor.
3. Analizar la fuerza de
mordida de algunos
seres vivos, comentar
en foro de discusión.
Alumno/ indivi-
dual/grupal
NA Realizado

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Exploración Clasicar y describir
fuerzas en diferentes
situaciones.
Alumno/equipo Hoja de trabajo
contestada, con 6
escenarios
Realizado
Explicación 1. Explicar ejercicios
detalladamente, vincu-
lando la teoría y proce-
dimientos (algoritmos).
2. Explicar usando ejem-
plos y contraejemplos.
Profesor/grupal NA Realizado
Elaboración 1. Analizar el artículo
Leyes de Newton (Se-
bastiá, 2013).
2. Elaborar una línea
del tiempo sobre la
evolución del concepto
fuerza.
3. Discutir y explicar
las leyes de Newton
tomando como base el
artículo, a los alumnos
se les proporciona una
hoja de trabajo donde
analizan operativamen-
te los conceptos.
3. Elaborar de memes.
Alumno/indivi-
dual/ equipo.
1. Línea del tiem-
po
2. Hoja de trabajo
3. Producción de
memes
Realizado
Evaluación Diagnóstica:
Prueba FCI para medir el
nivel de entendimiento
conceptual de mecánica
newtoniana.
Sumativa: Tasando to-
das las actividades de
los estudiantes con base
en la rúbrica.
Alumno/individual Lista de cotejo
para la línea del
tiempo.
Rúbrica de eva-
luación para las
hojas de trabajo.
Rúbrica (Bowen,
2017) para evalua-
ción de memes.
Realizado
Fuente: Elaboración propia.
Etapa 2. Selección y diseño de instrumentos de evaluación, tomando como base
taxonomías cognitivas
Para la evaluación de los aprendizajes se opta por utilizar la rúbrica propuesta por Bowen (2017),
que propone cuatro niveles de competencia; en esta indagación se establecen cuatro niveles de
logro aparejados con dichas competencias, tomando en cuenta que la rúbrica describe en cada
categoría un nivel mínimo y máximo; entonces se hace uso de la investigación educativa y se
disminuye la subjetividad, para tasar el desarrollo de la alfabetización visual.

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Al respecto, se coincide con Kedra (2018) ya que, en función de los objetivos de aprendizaje
y en unidad con el diseño de un curso, un profesor puede crear los instrumentos de evaluación
que le permitan cualificar los niveles de logro de los estudiantes. Sin embargo, en esta inda-
gación se opta por utilizar una rúbrica con validez de contenido, la cual establece criterios e
identifica aprendizajes vinculados con la alfabetización visual de estudiantes universitarios, en
armonía con la recomendación sobre los métodos de evaluación que son útiles, y brindar infor-
mación sobre sus aprendizajes, independientemente de la disciplina o el campo de estudio de
los estudiantes (Kedra, 2018).
En este orden de ideas, para guiar a los estudiantes en la elaboración de los memes se de-
sarrolló una lista de cotejo a manera de guía para su producción, aparejada con la rúbrica de
evaluación propuesta por Bowen (2017), para asegurar que el contenido teórico del tema (leyes
de movimiento de Newton) estuviera en relieve en todo momento y cualificar los aprendizajes
teóricos de los estudiantes.
Etapa 3. Puesta en escena (plataforma virtual Googlee Classroom)
Esta propuesta didáctica se ensambló en las aulas virtuales de la ESIQIE. Para el curso de mecá-
nica clásica se utilizó la plataforma Googlee Classroom, de acceso gratuito, disponiendo de una
semana para realizar toda la secuencia didáctica. El uso de esta plataforma permitió recuperar y
evidenciar todo el proceso; los datos obtenidos se procesaron en hojas de cálculo del software
Excel, versión 2016.
En resumen, la conducción del proceso cognitivo para la evolución de palabras, conceptos
clave, asociación y elaboración del meme, grosso modo, se describe a continuación. El formato
de datos de entrada para el análisis y comprensión de conocimiento, son palabras e ideas clave
(propias del lenguaje en física, como: inercia, sistema de referencia inercial, fuerza, masa, ace-
leración, fuerza de acción, fuerza de reacción). Se proporciona a los estudiantes estas palabras
e ideas en artículos científicos que deben ser socializados y asimilados mediante el análisis del
simulador (interacción de fuerzas) y la discusión en el foro sobre la fuerza de mordida de los
mamíferos. Luego, cuando los estudiantes clasifican el tipo de fuerzas con la imagen, hacen una
lectura visual que les permite interpretar la información y asociarla en forma de ideas.
En este tenor, con los ejercicios propuestos por la profesora, donde se explica la asimilación
conceptual mediante algoritmos, los estudiantes realizan prácticas que estimulan la escritura
visual, ya que están relacionando y asociando eventos que ocurren en la naturaleza. Por ejem-
plo, para la primera ley, cuando identifican que el objeto en ausencia de fuerza no se mueve,
infieren que, ∑ F = 0, es decir, es viable disponer de un marco de referencia en el que el objeto
su aceleración sea nula. En cambio, si identifican que hay movimiento ∑ F = ma, lo asocian a
la segunda ley; esto implica también los sistemas de referencia inercial. Al mismo tiempo, los
estudiantes deben identificar el eje de las abscisas y ordenadas, así como los signos de los cua-

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drantes (lectura visual), para asignar la orientación y dirección positiva de los ejes coordenados
del marco de referencia en función del sentido del movimiento (escritura visual). Este proceso
de andamiaje cognitivo se esboza en la figura 2.
Figura 2. Diagrama proceso andamiaje cognitivo
Fuente: Elaboración propia.
Resultados y discusión
Para nuestra indagación, con los resultados derivados de la prueba FCI aplicada a 93 estudiantes
de la ESIQIE, se encontró que 85% (^p =0.85; ^q =0.15) de estos no demostraron conocimiento
básico de mecánica newtoniana. Para cuantificar los datos se utiliza una escala decimal, ya que
en México una calificación mayor de 6 se considera aprobatoria, la prueba FCI consta de 30
reactivos; por lo tanto, si los alumnos tienen una puntuación mayor o igual a 18, se considera
aprobado, en caso contrario el rendimiento se considera insuficiente. Para el ciclo escolar agos-
to-diciembre 2021 se consideró una población estudiantil de aproximadamente 1,590 alumnos
(Rojas, comunicación personal, 22 de agosto de 2021).
Entonces, a partir de nuestra muestra de 93 estudiantes, con 95% de confianza, se consi-
dera que la porción de la población total de alumnos de la ESIQIE de primer semestre del ciclo
escolar agosto-diciembre 2021 que no tiene conocimiento básico de mecánica newtoniana y,
por ende, de las leyes de movimiento de Newton, está entre 0.9226 y 0.7774, es decir, 92.26% y
77.74%. Estos datos justifican la necesidad de explorar otras formas para mejorar los aprendiza-
jes respecto a la mecánica newtoniana.
Con base en cada categoría de la rúbrica (Bowen, 2017) se procedió a cualificar, entendien-
do que aquellos equipos de alumnos que alcanzaron el máximo nivel de logro son los que sus
productos (memes) cumplen a cabalidad con la lista de cotejo y la rúbrica, ambas, previamente

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se les proporcionaron a los estudiantes. La tabla 2 resume los resultados obtenidos por parte de
los estudiantes de la ESIQIE.
Tabla 2. Niveles de logro de alfabetización visual de la muestra de estudiantes de la ESIQIE
Nivel de logro Competencia de alfabetización visual
Porcentaje de
alumnos por
nivel de logro
Elemental Reconocimiento de representaciones 0.00%
Básico Identicación y narración 19.05%
Intermedio
Manipulación y recreación (reutilizar, recrear, redis-
tribuir) 58.33%
Avanzado Conceptualización, creación, presentación intertex-
tual (capacidad para comprender y aplicar conceptos
retóricos visuales). 22.62%
Fuente: Elaboración propia.
Como revelan los resultados de la prueba FCI, la mayoría de los estudiantes de nuevo in-
greso de la ESIQIE tienen carencias cognitivas sobre mecánica newtoniana. No obstante, con
la realización de todas las actividades propuestas durante la secuencia didáctica, tales como:
hojas de trabajo donde debieron clasificar, indagar, discriminar y elaborar, así como el foro de
discusión donde tuvieron la oportunidad de refutar conocimiento con sus pares, hay evidencia
empírica de conocimiento conceptual de las leyes de movimiento de Newton, las cuales se re-
forzaron con la elaboración de los memes que, de acuerdo con la rúbrica de evaluación, ningún
estudiante se quedó en el nivel de reconocimiento de imagen. Estos resultados son consisten-
tes con lo reportado por Bahtaji (2021), acerca de que el modelo 5E, ejecutado de forma siste-
mática, permite una comprensión conceptual profunda.
Lo anterior también es consistente con lo reportado por Gillies y Rafter (2020) ya que al
utilizar diversas actividades los estudiantes pueden desarrollar comprensión conceptual del tó-
pico en cuestión mediante actividades de aprendizaje estimulantes.
Así, el instrumento utilizado para cualificar los productos de los estudiantes revela que
19.05% logran asociar la imagen con la ley física, pero no de forma auténtica y creativa; si bien
aportan ideas propias, éstas están en el nivel de identificación y descripción, porque a primera
vista no existe alguna fuerza neta operando sobre el muñeco –que según muestra la figura 2
está en reposo–, pero está en un automóvil que desacelera, entonces el marco de referencia no

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es inercial y por lo tanto, no se pueden aplicar de forma directa las leyes de la mecánica; sin em-
bargo, es una aproximación válida de los estudiantes (Resnick et al., 2002). Por lo que este nivel
de asimilación puede considerarse básico.
Figura 2. Meme sobre la Primera ley de Newton
Fuente: Elaboración de los estudiantes de la ESIQIE.
El espectro donde se encuentra la mayoría de los estudiantes respecto a la alfabetización
visual después de esta intervención didáctica es 58.33%, es decir, los alumnos pueden inter-
pretar de forma crítica la imagen (meme). Si bien estos construyen el significado de la ima-
gen aparejado con el marco teórico de las leyes de movimiento de Newton puesto que se le
proporcionaron los insumos (artículos científicos y actividades de aprendizaje), la descripción
que hacen de la imagen es básica (véase la figura 3). No obstante, este nivel de asimilación
puede considerarse bueno, ya que la tercera ley del movimiento de Newton expresa que la
relación de fuerzas con la misma magnitud pero en dirección opuesta, queda representada
por (Resnick et al., 2002), si se despeja esta expresión, esta suma de fuerzas es igual
con cero

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Figura 3. Meme sobre la Tercera ley de Newton
Fuente: Elaboración de los estudiantes de la ESIQIE.
Por su parte, según la rúbrica de Bowen (2017), 22.62% de los alumnos articulan de forma
racional y coherente la imagen y el concepto de las leyes de movimiento de Newton, dado que
crean un nuevo significado a partir de la imagen; además, es posible que con este producto
(meme) se alfabetice a otros, ya que tanto la imagen como el mensaje es persuasivo (véase la
figura 3).
Figura 4. Meme sobre la Tercera ley de Newton
Fuente: Elaboración de los estudiantes de la ESIQIE
Se destaca que la mayoría de los estudiantes (94.62%) realizaron las actividades de apren-
dizaje (lectura de artículos, elaboración de hojas de trabajo, foro de discusión y memes). Estos

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datos indican que hay una evaluación implícita positiva para esta innovación didáctica por par-
te de los estudiantes (Peña, 2022). Al respecto, uno de los alumnos da cuenta tanto del interés
como de la relevancia de la lectura de artículos científicos: “[…] nunca me había puesto a leer,
vaya, física y encontré que me gusta demasiado la lectura de ese tipo y que es información que
se debe de tener siempre para poder tener diferentes temas de conversación”.
Conclusiones
A lo largo de este artículo se muestra que es posible instruir tópicos científicos como las Leyes
de movimiento de Newton y conjuntamente desarrollar la alfabetización visual mediante el
modelo 5E. Los resultados basados en la rúbrica validada para estimar el desarrollo de alfabeti-
zación visual revelan que la mayoría de los estudiantes logran un nivel intermedio.
El uso de memes tiende a estimular el recuerdo de la memoria posterior puesto que hay
una mayor activación de la corteza temporal lateral del cerebro; también, debido a que los me-
mes que realizaron los estudiantes (previo andamiaje cognitivo y directrices), hay una tenden-
cia a la asimilación conceptual.
Los resultados anteriores dan cuenta de manera empírica que el aprendizaje adquirido por
los estudiantes está ligado al modelo 5E y al desarrollo de la alfabetización visual, porque a
través de las imágenes divertidas y razonadas por los estudiantes se enviaron impulsos a su
cerebro para fijar la imagen y relacionarla conceptualmente con la teoría científica. Además, se
alcanzan también los objetivos taxonómicos, toda vez que los estudiantes analizan, clasifican,
describen y elaboran.
Asimismo, de acuerdo con la neurociencia, eventualmente es difícil que esta experiencia
didáctica sea olvidada por los estudiantes; fue una actividad didáctica novedosa que permitió
que de forma transversal recordaran, indagaran, relacionaran, aprendieran sobre las leyes de
movimiento de Newton, quedando de manifiesto el potencial de uso de la alfabetización visual
para el aprendizaje de tópicos científicos.
Si bien existen algunas limitaciones respecto a la alfabetización visual debido al tema de
derechos de autor, la dificultad para asociar las imágenes con el concepto, las frases que no
se asocian a la imagen, la significación de la frase con respecto a la imagen, se considera es
posible subsanarlas creando las imágenes a través de fotos al usar contenidos sin derechos de
autor. No obstante, en lo relativo a la interpretación y asociación es evidente que los alumnos
necesitan directrices.
Esta indagación abre la posibilidad de utilizar el modelo 5E para explorar de manera in-
tensiva otra forma de alfabetización, lectura visual, ineludible para los estudiantes de todos los
niveles, y fundamental para el entendimiento de principios científicos y resolución de tareas
con alta complejidad, tales como los problemas.

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Nota acerca de la nanciación:
Este artículo pertenece al Proyecto de Investigación No. 20221902, titulado “Efecto de la esti-
mulación de la percepción visual para el aprendizaje de la Física con el Modelo 5E”, financiado
por el Instituto Politécnico Nacional en la convocatoria para el Programa Especial de Consolida-
ción de Investigadores 2022.
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