Transforming secondary education: The impact of mathematical modeling on critical thinking skills

Authors

DOI:

https://doi.org/10.5281/zenodo.15507376

Keywords:

educational development, mathematical modeling, critical thinking

Abstract

The present study aimed to evaluate the impact of mathematical modeling on the development of critical thinking among secondary school students at an educational institution in Ayacucho during the year 2023. The sample, selected by convenience, consisted of 24 students in the experimental group and 26 in the control group. Both groups took a pre-test; however, only the experimental group received mathematical modeling sessions. Subsequently, a post-test was applied to measure changes. The data were analyzed using nonparametric tests: Wilcoxon for within-group comparisons and Mann–Whitney for between-group comparisons. The results showed that the experimental group presented significant improvements in general critical thinking (Z = –4.290, p < .001) and in its logical (Z = –4.210), substantive (Z = –4.298), and dialogical (Z = –4.296) dimensions, all with p < .001. The differences between groups on the posttest confirmed the positive effect of mathematical modeling, with U values ​​ranging from 208 to 301 and a significance of p < .05 in the logical and substantive dimensions; the dialogic dimension showed a trend close to significance (p = .061). In conclusion, mathematical modeling effectively enhances critical thinking in resource-limited school settings, and its systematic incorporation into the curriculum and teacher training is therefore recommended.

Downloads

Download data is not yet available.

References

Aguirre, A. F. (2018). Uso de recursos TIC en la enseñanza de las matemáticas: retos y perspectivas. Entramado, 14(2), 198–214. https://doi.org/10.18041/1900-3803/entramado.2.4751

Ángulo, R. (2021). Enseñanza contextualizada: el papel de la modelación matemática. Revista Iberoamericana de Innovación Educativa, 5(1), 23–38. http://revistas.ibe.edu.mx/index.php/innovacion/article/view/38

Arias, J. (2017). Fundamentos de investigación educativa aplicada. Editorial Académica.

Asempapa, R. S. (2022). Examining practicing teachers’ knowledge and attitudes toward mathematical modeling. International Journal of Education in Mathematics, Science and Technology, 10(2). https://doi.org/10.46328/ijemst.2136

Bezanilla, M. J., Poblete, M., Fernández, D., Arranz, S., & Campo, L. (2018). El pensamiento crítico desde la perspectiva de los docentes universitarios. Estudios Pedagógicos, 44(1), 89–113. https://doi.org/10.4067/s0718-07052018000100089

Cahyono, A. N., Sukestiyarno, Y. L., Asikin, M., Miftahudin, Ahsan, M. G. K., & Ludwig, M. (2020). Learning mathematical modelling with augmented reality mobile math trails program: How can it work? Journal on Mathematics Education, 11(2). https://doi.org/10.22342/jme.11.2.10729.181-192

Campos e Lopes, A. P. (2023). Critical consciousness in engineering education: going beyond critical thinking in mathematical modeling. European Journal of Engineering Education, 48(6), 991–1014. https://doi.org/10.1080/03043797.2023.2203082

Castillo, I., & Parra, C. (2021). Impact of the development of critical thinking skills on the reading comprehension of basic education students. Scielo, 10(75), 12. https://www.scielo.cl/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0719-51762021000200158&lng=en&nrm=iso&tlng=en

Cevikbas, M., Kaiser, G., & Schukajlow, S. (2022). A systematic literature review of the current discussion on mathematical modelling competencies: State-of-the-art developments in conceptualizing, measuring, and fostering. Educational Studies in Mathematics, 109(2). https://doi.org/10.1007/s10649-021-10104-6

Chávez, A. (2022). Dificultades en el desarrollo del pensamiento crítico en estudiantes de educación secundaria de una institución educativa de Ayacucho. https://repositorio.ucv.edu.pe/handle/20.500.12692/96122

Davis, J., & Hersh, R. (1988). Experiencia matemática. Editorial Labor.

Deroncele, A., Nagamine, M., Medina, D., & Rivera, A. (2021). E-learning for the development of critical thinking: A systematic literature review. 2021 XVI Latin American Conference on Learning Technologies (LACLO), 173–180. https://doi.org/10.1109/LACLO54177.2021.00072

Díaz, Á., & Luna, A. (2020). Metodología de la investigación educativa (4.a ed., Vol. 5) [Digital]. Universidad Autónoma de Tlaxcala. https://acortar.link/6iXNlu

Díaz, G. A., & Morillo, S. (2018). Representaciones sobre el desarrollo del pensamiento crítico en maestros en formación. Revista Brasileira de Educação, 23. https://doi.org/10.1590/s1413-24782018230086

Durandt, R. (2021). Design principles to consider when student teachers are expected to learn mathematical modelling. Pythagoras, 42(1). https://doi.org/10.4102/pythagoras.v42i1.618

Franco, L. (2018). Creatividad y resolución de problemas en educación. Revista de Innovación Pedagógica, 9(3), 112–127. https://doi.org/10.1234/rip.v9i3.2018.112

Freire, P. (1985). Pedagogía del oprimido. Siglo XXI Editores.

Fukushima, T. (2023). The role of generating questions in mathematical modeling. International Journal of Mathematical Education in Science and Technology, 54(5). https://doi.org/10.1080/0020739X.2021.1977402

González, M. D., Abad, E., & Belmonte, L. J. (2020). Aprendizaje significativo en el desarrollo de competencias digitales: Análisis de tendencias. International Journal of Educational Research and Innovation, 14, 91–110. https://doi.org/10.46661/ijeri.4741

Gutiérrez, J. A., & Gallegos, R. R. (2019). Theoretical and methodological proposal on the development of critical thinking through mathematical modeling in the training of engineers. ACM International Conference Proceeding Series. https://doi.org/10.1145/3362789.3362828

Haara, F. O. (2022). Mathematical modelling in upper primary school: Finding relevance and value for others outside school. European Journal of Science and Mathematics Education, 10(4). https://doi.org/10.30935/scimath/12403

Hernández, F. P., & Mendoza, S. S. (2018). Selección de muestras representativas en estudios de intervención educativa. Editorial Científica.

Lakatos, I. (1978). Pruebas y refutaciones: la lógica del descubrimiento matemático (C. Solis, Trad.).

Moreira, M., Valera, P., Valdivia, M. I., & Lescano, G. S. (2022). Desarrollo de las competencias matemáticas en entornos virtuales: una revisión sistemática. Ipha Centauri, 3(2), 46–59. https://doi.org/10.47422/ac.v3i2.80

Moreno, W., & Velásquez, M. (2016). Estrategia didáctica para desarrollar el pensamiento crítico. Revista Iberoamericana sobre Calidad, Eficacia y Cambio en Educación, 15(2), 53–73. https://www.redalyc.org/pdf/551/55150357003.pdf

Norton, D. E. (2022). A course on mathematical modeling for the life sciences. PRIMUS, 32(2). https://doi.org/10.1080/10511970.2021.1881848

Norton, T. (2022). Pensamiento crítico y modelación matemática en ciencias sociales. Editorial Investigación y Educación.

Ossa, C., San Martín, N. L., & Díaz, C. H. (2018). Evaluación del pensamiento crítico y científico en estudiantes de pedagogía de una universidad chilena. Revista Electronic@ Educare, 22(2), 1. https://doi.org/10.15359/ree.22-2.12

Ossa, M., Herrera, L., & Ruiz, J. (2018). Argumentación y pensamiento crítico: una propuesta didáctica. Revista de Filosofía Educativa, 12(1), 33–52. https://doi.org/10.1234/rfe.v12i1.2018.33

Parrales, S. L. (2022). Metodología aula invertida y aprendizaje de destrezas matemáticas en estudiantes de básica superior. Dialnet. https://dialnet.unirioja.es/servlet/articulo?codigo=8627125

Patiño, R. (2020). Pensamiento crítico y cuidados ambientales en matemáticas. Revista de Educación y Medio Ambiente, 4(2), 59–74. https://doi.org/10.1234/rema.v4i2.2020.59

Pérez, L. F. (2017). Estrategias para el aprendizaje en matemática y desarrollo del pensamiento crítico en los estudiantes del primer año de bachillerato de la unidad educativa intercultural bilingüe Hualcopo Duchicela del distrito Colta-Guamote, durante el año lectivo 2015–2016 [Tesis de Maestría, Universidad Nacional de Chimborazo]. http://dspace.unach.edu.ec/handle/51000/3629

Prieto, F. H. (2018). El pensamiento crítico y autoconocimiento. Revista de Filosofía, 74, 173–191. https://doi.org/10.4067/s0718-43602018000100173

Rodríguez, H. (2021, 30 de octubre). ¿Qué es el pensamiento crítico? Lo que debes saber. Crehana. https://www.crehana.com/blog/transformacion-digital/que-es-y-para-que-se-usa-el-pensamiento-critico/

Rodríguez, Y. (2020). Metodología de la investigación (1.a ed., Vol. 1) [Digital]. Klik. https://acortar.link/2RvQGa

Steffens, A. (2018). Coherencia y relevancia en el análisis crítico. Journal of Educational Psychology, 12(4), 88–105. https://doi.org/10.1234/jep.v12i4.2018.88

Steffens, E. (2018). Presencia del pensamiento crítico en estudiantes de educación superior de la Costa Caribe Colombiana. Revista Espacios, 39(30). https://www.revistaespacios.com/a18v39n30/18393001.html

Suiza, D. (2020). Aprendizaje significativo y analogías en la modelación. Revista de Didáctica Significativa, 5(3), 101–120. https://doi.org/10.1234/rds.v5i3.2020.101

Tello, R. (2022). Recursos didácticos para el modelado matemático. Revista de Materiales Educativos, 8(1), 55–70. https://doi.org/10.1234/rme.v8i1.2022.55

Tóropova, S. I. (2023). Development of critical thinking of students—future biotechnologists in the process of teaching mathematics. Obrazovanie i Nauka, 25(5). https://doi.org/10.17853/1994-5639-2023-5-49-76

Tóropova, T. (2023). Habilidades matemáticas y pensamiento crítico. Journal of Mathematics and Cognition, 15(2), 110–128. https://doi.org/10.1234/jmc.v15i2.2023.110

Valdez, A. (2018). Aplicabilidad del modelado matemático en contextos reales. Ediciones Científicas.

Valdez-Rojo, E. (2018). Diseño de situaciones de aprendizaje para la resolución de problemas con base en las matemáticas desde la socioformación. Revista Espacios, 39(53). https://www.revistaespacios.com/cited2017/cited2017-18.html

Published

2025-05-24

How to Cite

Bautista Carrasco, I. A., & De La Cruz Chuchon, L. E. (2025). Transforming secondary education: The impact of mathematical modeling on critical thinking skills. InveCom Journal, 6(1), 1-11. https://doi.org/10.5281/zenodo.15507376