Revista TECH Carlos Cisneros ISNN 2737-6036, Año 2025, Número V, páginas 15
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DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y VALIDACIÓN PRELIMINAR DE UN
PROTOTIPO ROBÓTICO PARA LA ENSEÑANZA DE INGLÉS EN
EDUCACIÓN GENERAL BÁSICA DEL ECUADOR
DESIGN, CONSTRUCTION, AND PRELIMINARY VALIDATION
OF A ROBOTIC PROTOTYPE FOR ENGLISH LANGUAGE
TEACHING IN ECUADORIAN ELEMENTARY EDUCATION
Alvarado-Cadena, Jorge1;
Zabala-Barragán, Leticia2;
Guaño-Álvarez, Ana3.
1 Instituto Superior Tecnológico Carlos Cisneros, Ecuador, jorge.alvarado@istcarloscisneros.edu.ec
2 Instituto Superior Tecnológico Carlos Cisneros, Ecuador, leticia.zabala@istcarloscisneros.edu.ec
3 Instituto Superior Tecnológico Carlos Cisneros, Ecuador, anita.guano@istcarloscisneros.edu.ec
RESUMEN
La enseñanza del inglés en la educación básica ecuatoriana enfrenta limitaciones con los métodos
tradicionales. Este estudio presenta el diseño, construcción y validación preliminar de un prototipo robótico
para la enseñanza de inglés en niños. El sistema integra una arquitectura basada en Raspberry Pi 4, una
aplicación interactiva en Gambas y una app Android para control remoto. La validación pedagógica se realizó
mediante un estudio cuasi-experimental con pretest y postest en una muestra de 31 estudiantes de primer año
de educación general básica(EGB) de la Unidad Educativa Carlos Cisneros, Riobamba - Ecuador. Se aplicaron
pruebas de vocabulario (números, colores, animales), protocolos de observación estructurada y entrevistas a
docentes. Los resultados mostraron una mejora significativa en el aprendizaje de vocabulario (pretest: M=6.29,
DE=2.56; postest: M=7.81, DE=2.81; t(30) = 2.23, p(T<=t) = 0.033, d=0.4). El 81% de los estudiantes mostró
interés y mayor atención y el 77% alta motivación durante las interacciones con el robot. Se concluye que el
prototipo es una herramienta prometedora para la enseñanza de inglés en contextos escolares tempranos,
aunque se requiere optimizar el diseño gráfico y la autonomía energética.
Palabras clave: Robótica educativa, aprendizaje de idiomas asistido por robot, gamificación, enseñanza de
inglés, Raspberry Pi.
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ABSTRACT
English language instruction in Ecuadorian basic education faces significant limitations due to the continued
reliance on traditional teaching methods. This study presents the design, development, and preliminary
validation of a robotic prototype aimed at supporting English language learning in young learners. The system
is built upon a Raspberry Pi 4-based architecture and incorporates an interactive application developed in
Gambas, along with an Android app for remote control. Pedagogical validation was conducted through a quasi-
experimental design with pretest and posttest measures, involving a sample of 31 first-year students from the
Basic General Education (EGB) program at Unidad Educativa Carlos Cisneros, Riobamba, Ecuador.
Vocabulary assessments (numbers, colors, animals), structured observation protocols, and teacher interviews
were utilized as instruments. The results indicated a statistically significant improvement in vocabulary
acquisition (pretest: M = 6.29, SD = 2.56; posttest: M = 7.81, SD = 2.81; t(30) = 2.23, p(T<=t) = 0.033, d = 0.4).
Additionally, 81% of students exhibited increased interest and attention, while 77% demonstrated high
motivation during interactions with the robot. These findings suggest that the prototype represents a promising
tool for enhancing English language instruction in early educational settings, although further improvements in
graphic design and energy autonomy are recommended.
Keywords: Educational robotics, robot-assisted language learning, gamification, English teaching, Raspberry
Pi.
Recibido: Agosto 2025 Aceptado: Diciembre 2025
Received: August 2025 Accepted: December 2025
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1. INTRODUCCIÓN
La enseñanza del inglés como lengua extranjera
(ILE) en la educación básica ha cobrado especial
relevancia en los últimos años, tanto por
disposiciones normativas como por el creciente
reconocimiento de sus beneficios. En Ecuador,
desde 2016 el Ministerio de Educación estableció la
obligatoriedad de impartir inglés desde el segundo
año de Educación General Básica (EGB) [1], aunque
en la práctica muchas instituciones lo incorporan
desde el primer año. Este enfoque temprano
responde a evidencias sobre la plasticidad cerebral
infantil, que facilita la adquisición de nuevos sonidos
y estructuras gramaticales, además de fortalecer
habilidades cognitivas como memoria, atención,
creatividad y resolución de problemas [2], [3].
Sin embargo, los métodos tradicionales de
enseñanza enfrentan limitaciones en cuanto a
motivación y retención del vocabulario [4], [5]. En
respuesta, la robótica educativa se posiciona como
una alternativa innovadora que combina
interactividad física y digital, promoviendo el
aprendizaje lúdico y significativo [6], [7].
Estudios previos han demostrado que los robots
sociales incrementan la atención sostenida y
favorecen la repetición espontánea de vocabulario,
un factor clave en la adquisición de segundas
lenguas [6], [7]. Alemi et al. [8] reportaron que
estudiantes de primaria que interactuaron con un
robot humanoide mostraron mejores resultados en
pruebas de vocabulario y una actitud más positiva
hacia el aprendizaje que aquellos en clases
tradicionales, lo cual se relaciona con el rol del robot
como “interlocutor seguro” que reduce la ansiedad
lingüística [9]. Asimismo, la incorporación de juegos
en pantallas táctiles fomenta la participación activa
del alumnado, quien pasa de ser un receptor pasivo
a protagonista de la interacción [10].
El marco teórico de la autodeterminación sugiere
que la motivación intrínseca se potencia al satisfacer
necesidades de competencia, autonomía y relación
[11]. Wu et al. [12] evidenciaron que los niños que
recibieron retroalimentación inmediata y
celebraciones de sus logros mediante un robot
incrementaron su percepción de competencia
lingüística y la frecuencia de turnos de habla. Este
tipo de recursos también permite personalizar la
dificultad de las actividades, fortaleciendo la
autonomía del estudiante [13].
No obstante, la efectividad de la robótica educativa
depende de factores como la formación docente, la
duración de la intervención y la alineación entre
capacidades del robot y objetivos pedagógicos [6],
[14]. Investigaciones como la de Benitti [6] subrayan
que los beneficios no aparecen de forma
espontánea, sino cuando el robot se integra en
secuencias didácticas claras. En este sentido, la
literatura ofrece modelos y clasificaciones de roles
para los robots en entornos educativos como tutor o
herramienta interactiva [15], así como experiencias
aplicadas en ámbitos cercanos a la enseñanza del
inglés que combinan funciones físicas y contenido
educativo [16], [17].
Sin embargo, la mayoría de las soluciones
existentes se centran en robots comerciales de alto
costo o aplicaciones aisladas, sin integrar control
físico remoto con interacción táctil autónoma en un
mismo dispositivo [18]. Esta investigación busca
llenar ese vacío mediante el desarrollo de un
prototipo de bajo costo que combine ambas
modalidades de interacción. La hipótesis del estudio
es que el uso del prototipo robótico mejorará
significativamente la motivación, la atención y el
aprendizaje de vocabulario básico en inglés en niños
de primer año de educación básica, en comparación
con las metodologías tradicionales.
En este marco, la presente investigación propone un
prototipo de robot didáctico que combina doble
modalidad de interacción: por un lado, control
externo mediante una aplicación móvil, lo que
refuerza el aprendizaje kinestésico; y, por otro, una
pantalla táctil incorporada en el propio robot, que lo
convierte en una estación de juego autónoma. Este
enfoque busca superar la fragmentación actual entre
robots programables y aplicaciones móviles de
idiomas, aportando evidencia sobre su impacto en la
motivación y la adquisición de vocabulario básico en
niños de primer año de EGB
2. MATERIALES Y MÉTODOS
El desarrollo del prototipo robótico se dividió en las
siguientes faces principales:
2.1. Diseño mecánico, impresión 3D y
ensamblaje estructural
Se diseñaron modelos CAD de la estructura física
del robot en SolidWorks, incluyendo cabeza, torso,
extremidades. Posteriormente, se realizaron las
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impresiones 3D de cada componente y su
ensamblaje sobre el Kit Chasis Oruga Tanque,
considerando criterios de estabilidad, ergonomía y
estética. En la Fig. 1. Se muestra un primer
modelado de las piezas.
Fig.1: Modelado preliminar de las piezas
Otro aspecto que se consideró es la capacidad de
alojar todos los componentes y cableado dentro del
cuerpo. La elección de la forma y tamaño de la
cabeza fue con la finalidad de alojar la pantalla táctil
de 7 pulgadas, los conectores HDMI y de energía. A
sí mismo, el cuerpo del robot es el lugar que alberga
componentes como Raspberry Pi, tarjeta electrónica
basada en microcontrolador y puente H, además de
baterías.
2.2. Diseño eléctrico y electrónico.
Se definió la arquitectura de control, seleccionando
componentes como la Raspberry Pi 4, ESP32,
drivers, servomotores, pantalla táctil y módulos de
alimentación. Se elaboró un esquema de conexión
para la distribución de señales y energía como se
muestra en el Anexo 1.
El diseño de la placa electrónica se enfocó en dos
aspectos, la distribución de energía y el manejo de
señales de control.
En primer lugar, se implementó un sistema de
alimentación capaz de suministrar energía estable a
todos los componentes del sistema:
- Pantalla táctil
- Raspberry Pi
- Microcontrolador ESP32
- Servomotores para los brazos
- Motoreductores para la oruga,
En segundo lugar, se estableció un esquema de
control diferenciado para los actuadores. Los
servomotores de los brazos operan con alimentación
de 4.8-6 VDC y reciben señales PWM a 5 VDC
desde el ESP32. Para los motoreductores de la
oruga, que requieren 12 VDC, se implementó un
módulo Puente H que permite invertir la polaridad del
voltaje para controlar el sentido de giro, según la
configuración especificada en la Tabla 1.
Tabla 1: Configuración de los motores de la oruga
I1
I2
SALIDA
0
0
PARADA
0
1
DERECHA
1
0
IZQUIERDA
1
1
NO ADMITIDO
Esta arquitectura dual garantiza tanto la estabilidad
energética del sistema como la precisión en el
control de movimientos. Es importante resaltar que
al alimentar los motoreductores con un voltaje menor
a su nominal se obtiene una reducción controlada en
sus revoluciones por minuto (R.P.M). Con estas
consideraciones se obtuvo el diseño final de la placa
electrónica para el prototipo como se muestra en el
Anexo 2.
2.3. Desarrollo de la aplicación
Se diseñó una aplicación con interfaz gráfica usando
el IDE Gambas (basado en lenguaje BASIC y
distribuido bajo licencia GNU General Public
Licence), la cual se ejecuta en una Raspberry Pi
para implementar juegos educativos de vocabulario
(números, colores y animales). Esta aplicación
permite la interacción directa con los niños a través
de una pantalla táctil integrada en el robot,
ofreciendo actividades de enseñanza y
retroalimentación con elementos visuales y auditivos
(ver Fig. 5), incluyendo un personaje animado
llamado “Sofía”.
El proceso de desarrollo de la aplicación educativa
se estructuró en cuatro fases secuenciales:
2.3.1. Diseño de Interfaz y Prototipado
Se realizó un análisis y diseño enfocado en los
objetivos pedagógicos. Se elaboró un boceto inicial
para definir la estructura básica y la jerarquía de la
interfaz (distribución de botones, menús, campos,
etc.). Una vez aprobado, se desarrollaron las
pantallas y menús en formato gráfico (PNG/JPG)
para crear un prototipo visual inicial.
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2.3.2. Configuración del Entorno de Desarrollo y
Ejecución
Se preparó el entorno de hardware y software para
la Raspberry Pi, que incluyó:
• Instalación de Raspberry Pi OS.
• Configuración de la pantalla táctil mediante
raspi-config y calibración con xinput-calibrator.
• Instalación de Gambas 3 y librerías clave:
o gambas3-gui y gambas3-gb-form: Para
la gestión de componentes gráficos y
formularios.
o gambas3-gb-sdl2: Para el manejo de
audio y eventos multimedia.
o gambas3-gb-image: Para la carga y
manipulación de imágenes.
o gambas3-gb-speech: Para la síntesis de
voz.
2.3.3. Desarrollo y Lógica del Juego
Se crearon los distintos formularios en Gambas
utilizando el diseñador visual. Se integraron los
gráficos, botones y eventos asociados a la pantalla
táctil. La lógica del juego, que integra los elementos
multimedia y define la secuencia de interacción, se
programó siguiendo el flujograma de ejecución
detallado en el Anexo 3.
2.3.4. Pruebas y Optimización
En la fase final se realizaron pruebas funcionales y
de rendimiento:
• Verificación de la respuesta táctil y
depuración de errores en la Raspberry Pi.
• Medición del uso de CPU y memoria para
optimizar el rendimiento de imágenes y
audio.
• Ajuste de tiempos de respuesta y
configuración del inicio automático de la
aplicación al encender el dispositivo.
La aplicación resultante (Fig. 2) permite interacción
directa mediante dos modos operativos: enseñanza
de vocabulario (números, colores, animales) con
apoyo del personaje "Sofía" (Fig. 3), y
retroalimentación con preguntas auditivas en inglés
y visuales en español (Fig. 4), creando un ciclo
completo de aprendizaje inmersivo.
Fig. 2: Pantalla principal de la interfaz Juego
interactivo.
La interacción se estructura secuencialmente,
primero el usuario selecciona una lección de
vocabulario (Fig. 3) donde se presenta contenido
educativo de forma inmersiva. Al completar la
lección, se muestra la opción de regresar al menú
principal para iniciar la fase de retroalimentación
(Fig. 4). En esta etapa, la aplicación genera
preguntas auditivas en inglés complementadas con
apoyo visual en español, estableciendo un ciclo de
aprendizaje bimodal que refuerza la adquisición del
lenguaje mediante estímulos multisensoriales.
Fig. 3: Ejecución de la lección “Vocabulario”
Fig. 4. Juego de retroalimentación
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2.3. Desarrollo de la aplicación móvil (Android)
Se desarrolló una aplicación Android en en MIT
AppInventor para gestionar las funciones motrices
del prototipo robótico. Mediante el uso de flechas de
navegación ("Siguiente" y "Anterior") como se
muestra en la (figura 5), se accede secuencialmente
a las distintas pantallas, cada pantalla está asociada
a una acción física específica del robot, (elevación
de brazos, desplazamiento y giros) al mismo tiempo
se reproducen audios en inglés describiendo el
movimiento realizado, esto con el objetivo de facilitar
la integración del robot en dinámicas grupales.
Fig. 5: Interfaz móvil App Inventor
Se usó comunicación Bluetooth entre el dispositivo
móvil (teléfono celular o tableta) y el módulo ESP32
del robot. Como muestra la Figura 6, la aplicación
transmite comandos en forma de texto que son
interpretados por el microcontrolador. Según la
instrucción recibida, el ESP32 genera señales PWM
para los servomotores de las extremidades o activa
el puente H que controla los motores de
desplazamiento, traduciendo cada comando en
acciones físicas sincronizadas con retroalimentación
auditiva.
Fig. 6. Porción de los bloques de programación.
2.4. Integración de subsistemas y pruebas
funcionales
Se integraron los subsistemas mecánicos,
electrónico y de software; se realizaron pruebas en
entorno controlado y en condiciones reales de aula,
con el fin de validar la funcionalidad del prototipo,
detectar problemas de alimentación y comunicación,
y con el fin de aplicar mejoras en la estabilidad del
sistema, como se muestra en la figura 7.
Fig. 7: Prototipo de robot desarrollado ensamblado.
2.5. Análisis energético
Se realizó un análisis de consumo energético para
estimar la duración aproximada de la batería durante
el uso del prototipo en clase, se han sumado los
consumos típicos de corriente de cada componente
importante en relación a la demanda de corriente, se
muestra en la Tabla 2.
Tabla 2: Demanda nominal de corriente de los
componentes
CANTIDAD
COMPONENTE
CORRIENTE
(A)
2
Servomotor
1,2
2
Motorreductor
1,9
1
ESP32
0,08
1
Raspberry Pi
1,5
1
Pantalla táctil
0,6
TOTAL
5,28
Considerando un margen de seguridad del 10% para
pérdidas y consumos auxiliares, la corriente total
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estimada fue de 5,80 A. Con una batería LiPo de 7,4
V y 5000 mAh de capacidad, el cálculo teórico indica
una autonomía de 0,86 horas (52 minutos). Las
pruebas de validación en condiciones reales de
operación confirmaron una autonomía efectiva
superior a 45 minutos, demostrando la adecuación
del sistema de potencia para sesiones prácticas
completas.
2.6. Diseño de la investigación y validación
pedagógica
El presente estudio adoptó un diseño cuasi-
experimental con pretest y postest en un solo grupo,
con el objetivo de evaluar el impacto del prototipo en
la adquisición de vocabulario y la motivación de los
estudiantes.
2.6.1. Participantes
La muestra consistió en 31 estudiantes (totalidad de
estudiantes matriculados - edad promedio 6 años)
de primer año de EGB de la Unidad Educativa Carlos
Cisneros (Riobamba, Ecuador), seleccionados de
manera intencional, debido a que los juegos y
actividades se diseñaron para las primeras etapas
de la enseñanza del idioma inglés. No se incluyó
grupo de control debido a solicitud expresa de las
autoridades de la institución en donde se desarrolló
el estudio. Además, se contó con el consentimiento
informado de los padres y autorización institucional.
2.6.2. Instrumentos y procedimiento
Para la validación pedagógica del prototipo se
implementó un sistema triple de medición que
combina evaluación cuantitativa del aprendizaje,
observación sistemática de conductas y percepción
docente:
a. Pruebas de vocabulario: Pretest y postest
Las pruebas fueron diseñadas en
colaboración con docentes especializados
en pedagogía, la cual consta de 10 ítems de
opción múltiple y reconocimiento visual-
auditivo, finalmente el contenido de la
prueba fue validado por 3 expertos en
enseñanza de inglés, alcanzando un índice
de concordancia de 0.91 (Kendall’s W). La
confiabilidad interna se determinó mediante
el coeficiente KR-20 (0.82), lo cual evidencia
consistencia aceptable para los ítems
empleados.
b. Intervención pedagógica: Implementación
de 8 sesiones de instrucción que integraron
el prototipo robótico en actividades
estructuradas de aprendizaje (Fig. 8). Cada
sesión incluyó:
• Dinámicas interactivas con el robot
• Canciones con acompañamiento
gestual.
• Ejercicios de repetición y
reconocimiento de vocabulario
• Registro sistemático de observaciones
conductuales.
Fig. 8. Pruebas funcionales en la Unidad Educativa
Carlos Cisneros.
c. Protocolo de observación estructurada:
Para registrar indicadores de atención,
motivación y participación activa durante
sesiones clave, se desarrolló una rúbrica de
observación con tres dimensiones
conductuales y niveles de desempeño
específicos:
Tabla 3. Sistema de categorización para
observación conductual
DIMENSI
ÓN
ALTA
MEDIA
BAJA
Atención
Sigue
instrucciones
constanteme
nte, mantiene
contacto
visual,
concentració
n sostenida
Atención
intermite
nte con
distraccio
nes
ocasional
es
Distracci
ón
persisten
te, no
atiende a
estímulo
s
Motivació
n
Entusiasmo
evidente,
aproximación
voluntaria,
expresiones
verbales/gest
uales
positivas
Participa
ción solo
bajo
solicitud,
interés
ocasional
Actitud
apática,
no
muestra
respuest
a a
estímulo
s
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8
Participa
ción
Intervención
espontánea,
repetición
voluntaria de
vocabulario,
imitación
activa
Respuest
a solo
cuando
es
requerido
,
seguimie
nto
parcial
Evita
participa
ción
activa
Las observaciones se registraron durante sesiones
clave (juego de retroalimentación y actividades
musicales) utilizando una matriz de registro como la
mostrada en la Tabla 4, permitiendo el monitoreo
individualizado de los 31 participantes.
Tabla 4: Formato para el registro de las
observaciones
Estudiant
e
Atenció
n
Motivació
n
Participació
n
Estu. 1
Baja
Media
Media
Estu. 2
Alta
Media
Alta
…
…
…
…
d. Entrevistas semiestructuradas a docentes:
Este protocolo fue diseñado para explorar
las percepciones del profesorado sobre la
utilidad pedagógica del prototipo, su
facilidad de integración en las dinámicas de
aula, el impacto observado en la motivación
y participación de los estudiantes, así como
para recoger recomendaciones orientadas a
la optimización del sistema y su
implementación educativa.
2.6.3. Análisis de datos
Para evaluar el impacto del prototipo robótico en la
adquisición de vocabulario en inglés, El
procesamiento de datos empleó una estrategia
metodológica mixta que integró técnicas
cuantitativas y cualitativas para garantizar una
evaluación comprehensiva de los resultados.
a. Análisis cuantitativo: se inició con la
verificación de normalidad y valores
atípicos. La normalidad se evaluó mediante
la prueba de Shapiro-Wilk [18] según la
fórmula:
(1)
donde x(i) son los valores ordenados, ai son
coeficientes dependientes del tamaño
muestral y es la media de la muestra.
Mediante el análisis del diagrama de
distribución de puntajes (boxplot) se
determinó que no existen valores atípicos.
Posteriormente, para determinar la
significancia estadística de las diferencias
en el aprendizaje de vocabulario, se aplicó
una prueba t de Student para muestras
relacionadas, utilizando la fórmula:
donde M representa las medias y SE el error
estándar de la diferencia entre pares de
observaciones. Los análisis se realizaron
con un nivel de confianza del 95% (α = 0.05)
utilizando el software SPSS.
Complementariamente, se calculó el
tamaño del efecto mediante la d de Cohen
[19] para cuantificar la magnitud de la
intervención:
donde corresponde a la desviación
estándar de las diferencias de puntuaciones
individuales (postest – pretest). La
interpretación de los valores de d se realizó
según los criterios convencionales: pequeño
(0.20), mediano (0.50) y grande (0.80).
Además, se calcularon los intervalos de
confianza del 95% para la diferencia de
medias, usando la fórmula:
(4)
donde, Mdiff es la media de las diferencias,
tcritico es el valor crítico de t para 95% de
confianza y n es el tamaño de la muestra.
b. Análisis cualitativo: Los datos
observacionales se procesaron mediante
análisis descriptivo, calculando frecuencias
y porcentajes para cada categoría
conductual (atención, motivación y
participación). Las entrevistas a docentes se
analizaron mediante análisis temático,
siguiendo el protocolo de Braun y Clarke [20]
que incluyó: familiarización con los datos,
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generación de códigos iniciales, búsqueda y
revisión de temas, y definición de temas
finales.
Además, se calculó la potencia estadística a
posteriori con base en los resultados obtenidos
(d = 0.40, n = 31, α = 0.05). El valor estimado fue
(1–β) = 0.61, lo que indica una capacidad
moderada para detectar efectos de esa
magnitud. Este cálculo se incluyó con fines de
validación complementaria del análisis y para
estimar la suficiencia del tamaño muestral
empleado.
La integración metodológica permitió la
triangulación de fuentes de datos, estableciendo
tanto la significancia estadística del cambio en el
aprendizaje como la comprensión
contextualizada de los procesos motivacionales
y conductuales asociados a la intervención
tecnológica.
3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
El análisis de los datos reveló un incremento en los
puntajes de vocabulario en inglés tras la
implementación del prototipo robótico.
3.1. Análisis cuantitativo del aprendizaje
Los resultados del análisis pretest-postest revelaron
una mejora significativa en el dominio de vocabulario
inglés tras la intervención con el prototipo robótico.
Como se presenta en la Tabla 5, la media de aciertos
mostró un incremento de 1.52 puntos,
representando una mejora relativa del 24.2% en el
rendimiento académico.
Tabla 5. Resultados comparativos de evaluación de
vocabulario (n=31)
MEDIDA
PRETEST
POSTEST
DIFERENCIA
Media (M)
6.29
7.81
+1.52
Desviación
Estándar
(DE)
2.56
2.81
-
Puntuación
mínima
0
3
-
Puntuación
máxima
10
10
-
La prueba de t de Student para muestras
relacionadas confirmó que esta diferencia es
estadísticamente significativa (t(30) = 2.23;
p(T<=t)=0.033). El cálculo del tamaño del efecto
(Cohen’s d = 0.40) muestra que la magnitud de la
mejora es moderada, lo que siguiere que el uso del
prototipo tuvo un impacto educativo moderado en la
adquisición de vocabulario en inglés según los
criterios de Cohen [19]. Además, se calculó la
potencia estadística a posteriori con base en los
resultados obtenidos (d = 0.40, n = 31, α = 0.05). El
valor estimado fue (1–β) = 0.61, lo que indica una
capacidad moderada para detectar efectos de esa
magnitud.
La Figura 9 visualiza la comparación de medias con
intervalos de confianza del 95% (los cuales se
ubicaron entre 0.14 y 2.90 puntos), mientras que el
análisis de distribución mediante diagramas de caja
(Fig. 10) demuestra un desplazamiento generalizado
hacia puntuaciones más altas en el postest. La
Figura 11, que presenta las trayectorias individuales,
revela que 25 de los 31 estudiantes (80.6%)
experimentaron mejoras en sus puntuaciones.
Fig. 9. Comparación de medias y desviación
estándar en Pretest y Postest
Fig. 10. Distribución de puntajes Pretest vs Postest
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10
Fig. 11 Evolución individual de estudiantes pretest -
postest
3.2. Resultados observacionales
Los registros de observación estructurada,
realizados durante las sesiones de intervención,
permitieron cuantificar el comportamiento de los
estudiantes en tres dimensiones clave: atención,
motivación y participación activa.
Tabla 5. Nivel de atención, motivación y
participación durante la intervención (N = 31)
DIMENSIÓN
ALTA
MEDIA
BAJA
Atención
81%
16%
3%
Motivación
77%
19%
4%
Participación
74%
23%
3%
Los registros indicaron que 25 estudiantes (81%)
mantuvieron niveles altos de atención durante las
interacciones con el prototipo, mientras que 24
(77%) demostraron alta motivación mediante
participación voluntaria y expresiones de
entusiasmo. La participación activa mostró una
notable mejora en comparación con los niveles
registrados en sesiones previas de enseñanza
tradicional, donde se habían establecido los
parámetros iniciales de conducta.
3.3. Resultados cualitativos
Además, las entrevistas semiestructuradas
realizadas a las docentes tras la intervención
revelaron tres hallazgos principales:
a. Incremento en la motivación intrínseca: Los
docentes reportaron que "los estudiantes
mostraban genuino entusiasmo por interactuar
con el robot, incluso solicitando tiempo adicional
para las actividades".
b. Mayor retención del vocabulario: Se observó
que " combinación de estímulos kinestésicos y
auditivos facilitó la memorización a largo plazo
del vocabulario, evidenciándose una mayor
capacidad de recuperación de la información en
evaluaciones realizadas posteriormente".
c. Sugerencias de mejora: Las docentes
recomendaron "optimizar el diseño gráfico de las
interfaces para adecuarlas al desarrollo
cognitivo de niños de primer año, simplificando
la navegación y aumentando el contraste visual".
La convergencia de evidencias mediante
triangulación metodológica ha permitido integrar los
hallazgos cuantitativos (mejora significativa en el
aprendizaje), observacionales (incremento en
atención y participación) y cualitativos (percepción
docente sobre motivación y retención). Lo expuesto
confirma que la intervención con el prototipo robótico
generó impactos positivos tanto en el aprendizaje
cuantificable como en los aspectos motivacionales y
conductuales, estableciendo su potencial como
herramienta educativa complementaria.
4. DISCUSIÓN
Los resultados confirman hallazgos previos sobre el
potencial de la robótica educativa para fortalecer
tanto los procesos motivacionales como los
aprendizajes lingüísticos [8], [12]. La mejora
significativa en el dominio de vocabulario (p < 0.05),
respaldada por un tamaño del efecto moderado (d =
0.40), este valor es consistente con estudios previos
en robótica educativa que reportan tamaños de
efecto similares en intervenciones de corta duración
[20], [21]. Además, coincide con lo documentado por
Alemi et al. [8] en contextos de educación primaria
con robots humanoides. También se debe
mencionar que, los intervalos de confianza
obtenidos (0.14; 2.90) confirman que el efecto
positivo del prototipo en el aprendizaje no se debe al
azar. Desde una perspectiva teórica, estos
resultados pueden explicarse mediante la Teoría de
la Autodeterminación [11], donde el prototipo al
proporcionar retroalimentación inmediata y
reconocimiento de logros satisface las necesidades
psicológicas de competencia y autonomía,
reforzando así la motivación intrínseca de los
estudiantes.
Los elevados niveles de atención (81%) y motivación
(77%) observados pueden asociarse al diseño
multimodal del prototipo, que integra control remoto
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e interacción táctil, superando enfoques
unidimensionales reportados en soluciones previas
[21]. Esta dualidad de interacción promueve
simultáneamente el aprendizaje kinestésico y la
inmersión digital, configurando una experiencia
educativa significativamente más enriquecida.
Si bien la ausencia de grupo de control limita la
generalización de los resultados, la consistencia
interna de los hallazgos avalada por la triangulación
metodológica establece bases sólidas para futuras
réplicas en condiciones experimentales más
estrictas. Las observaciones docentes sobre el uso
y manipulación coinciden con hallazgos previos en
tecnología educativa [22], destacando la necesidad
de optimizar iterativamente el diseño de interfaces
para garantizar una adopción sostenida y maximizar
la efectividad pedagógica a largo plazo
5. CONCLUSIÓN
El estudio demuestra la viabilidad técnica y
pedagógica del prototipo robótico desarrollado para
la enseñanza de inglés en educación básica. Los
resultados obtenidos sugieren que el uso del
prototipo favorece el aprendizaje y la motivación en
los estudiantes, sin embargo, al tratarse de un
diseño cuasi experimental sin grupo control y con
muestra limitada, los hallazgos presentados deben
interpretarse como indicativos y no concluyentes en
tres dimensiones analizadas:
En el aprendizaje cognitivo: Se verificó una
mejora estadísticamente significativa en la
adquisición de vocabulario inglés (p < 0.05), con
un tamaño de efecto moderado (d = 0.4) que
evidencia la efectividad pedagógica de la
intervención. Este hallazgo corrobora el
potencial de los sistemas robóticos como
herramientas complementarias para el
desarrollo de competencias lingüísticas en
contextos educativos formales.
En el ámbito motivacional y conductual: Los
análisis sistemáticos documentaron niveles
notablemente elevados de atención (81%) y
motivación (77%), superando sustancialmente
los observados en entornos de enseñanza
tradicional. La combinación de interacción física
(control remoto) y digital (interfaz táctil) creó una
experiencia de aprendizaje multimodal que
favoreció la participación activa y sostenida.
En la percepción docente: El análisis cualitativo
identificó una valoración positiva del prototipo
como recurso didáctico, destacándose su
capacidad para fomentar la participación
comprometida y mejorar la retención lexical
mediante la integración de estímulos
kinestésicos y auditivos.
Desde la perspectiva de desarrollo tecnológico, el
principal aporte del estudio es un prototipo que
integra de manera efectiva múltiples modalidades de
interacción (robótica física, interfaz táctil y control
remoto), representando una alternativa viable frente
a soluciones comerciales de mayor complejidad y
costo. Desde el punto de vista académico, el estudio
aporta evidencia preliminar sobre la influencia
positiva de los robots educativos en la adquisición de
vocabulario en contextos de educación inicial
ecuatoriana
Como limitaciones principales, se identifica la
ausencia de grupo control y el tamaño muestral
reducido, aspectos que deberán abordarse en
futuras investigaciones. Las líneas de desarrollo
futuro incluyen: (1) optimización del diseño de
interfaces para mejorar su uso y manipulación, (2)
incremento de la autonomía energética, (3)
expansión del contenido pedagógico alineado al
currículo nacional, y (4) implementación de estudios
longitudinales que permitan evaluar la retención de
aprendizajes a mediano plazo.
En conclusión, el prototipo robótico desarrollado
representa una alternativa pedagógicamente
efectiva y tecnológicamente viable para
complementar la enseñanza del inglés en educación
básica, ofreciendo perspectivas promisorias para su
escalamiento e implementación en contextos
educativos diversos.
6. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
[1] Ministerio de Educación, “Acuerdo Nro.
MINEDUC-ME-2016-00020-A” Ministerio de
Educación, Quito, 2016.
[2] G. Dionisio, L. C. Pascual, and R. Ilustre,
“Vocabulary Acquisition and Learning Strategies in
Second Language Learning: A Review Paper”
International Journal of English Language Studies,
vol. 4, no. 3, pp. 58–62, 2022.
[3] O. Adeniyi, A. Olowoyeye, and U. D. Onuoha,
“The Effects of Interactive Multimedia on English
Language Pronunciation Performance of Pupils in
the Nigerian Primary Schools” Research on
Humanities and Social Sciences, vol. 6, no. 9, pp.
71–78, 2016.
Revista TECH Carlos Cisneros ISNN 2737-6036, Año 2025, Número V, páginas 15
12
[4] R. Rojas, “Effectiveness of Teacher-Made
Manipulative Learning Materials in Improving the
Word Recognition Skills of the Grade 2 Indigenous
People Education (IPEd) Learners” International
Journal of Advanced Multidisciplinary Studies, vol. 3,
no. 6, pp. 311–324, 2023.
[5] C. E. Arrobo Rivera, K. M. Espinosa Muñoz, P.
Llivi Llumiquinga, J. L. Pereda Rodríguez, and L. A.
Barba Mariño, “Importancia del idioma extranjero en
el centro municipal de educación inicial ‘Pequeños
Exploradores’ en Cantón Rumiñahui”
EFDeportes.com Revista digital, no. 210, 2015.
[6] M. Benitti, “Exploring the educational potential of
robotics in schools: A systematic review” Computers
& Education, vol. 58, no. 3, pp. 978–988, 2012.
[7] S. Woo, G. LeTendre, T. Pham-Shouse, and Y.
Xiong, “The use of social robots in classrooms: A
review of field-based studies” Educational Research
Review, vol. 33, 100388, 2021.
[8] M. Alemi, A. Meghdari, and M. Ghazisaedy,
“Employing humanoid robots for teaching English
language in Iranian junior high-schools”,
International Journal of Humanoid Robot, vol. 11, no.
03, 1450022, 2014.
[9] S. Huang, “Design and development of
educational robot teaching resources using artificial
intelligence technology”, International Journal of
Emerging Technologies in Learning, vol. 16, no. 5,
pp. 116–129, 2021.
[10] W. Yang et al., “Towards inclusiveness and
sustainability of robot programming in early
childhood: Child engagement, learning outcomes
and teacher perception” British Journal of
Educational Technology, vol. 53, no. 6, pp. 1486–
1510, 2022.
[11] E. Deci and R. Ryan, “Self-determination theory
in psychology” Psychological Inquiry, vol. 11, no. 4,
pp. 227–268, 2000.
[12] W.-C. V. Wu et al., “Instructional design using an
in-house built teaching assistant robot to enhance
elementary school English-as-a-foreign-language
learning” Interactive Learning Environments, vol. 23,
no. 6, pp. 696–714, 2015.
[13] P. Nugent et al., “Impact of robotics and
geospatial technology interventions on youth STEM
learning and attitudes” Journal of Research on
Technology in Education, vol. 42, no. 4, pp. 391–408,
2010.
[14] K. Wang, G. Sang, L. Huang, S. Li, and J. Guo,
“The effectiveness of educational robots in improving
learning outcomes: A meta-analysis” MDPI
Sustainability, vol. 15, no. 5, 4637, 2023.
[15] J. L. Ramírez-Sánchez and C. Landín-Juárez,
“Modelo de Robótica Educativa con el Robot Darwin
Mini para Desarrollar Competencias en Estudiantes
de Licenciatura” RIDE. Revista Iberoamericana de
Investigación y Desarrollo, vol. 8, p. 15, 2017.
[16] G. Urquizo, J. Gavilanes, Á. Llerena, I. Vaca,
and L. Villagómez, “Robot publicitario aplicado a la
pedagogía infantil” CIENCIA, vol. 21, no. 1, 2019.
[17] J. C. Avilés Díaz and M. S. Ávila García, “Diseño
de juegos interactivos y multitáctiles para la
enseñanza del inglés” Ciencia y Tecnología, vol. 4,
2018.
[18] S. Shapiro, M. Wilk. “An analysis of variance test
for normality (complete samples)”, Biometrika no. 52
(3-4): 591-611. 1965.
[19] J. Cohen, Statistical Power Analysis for the
Behavioral Sciences, 2nd ed. New York. Lawrence
Erlbaum Associates. 1988.
[20] V. Braun and V. Clarke, "Using thematic analysis
in psychology” Qualitative Research in Psycholy, vol.
3, no. 2, pp. 77–101, 2006.
[21] K. Tanaka, F. Takahashi, and H. Suzuki, "Design
of a Dual-Mode Educational Robot for Language
Learning” IEEE Transaction of Learning
Technologies, vol. 13, no. 4, pp. 720–734, 2020.
[22] R. Van den Berghe, J. Verhagen, O.
Oudgenoeg-Paz, S. Van der Ven, and P. Leseman,
"Social Robots for Language Learning: A Review”
Review of Educational Research., vol. 89, no. 2, pp.
259–295, 2019.
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ANEXO 1: ESQUEMA DE CONEXIÓN
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ANEXO 2: Placa electrónica del circuito
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ANEXO 3: Flujograma juego interactivo del robot
