INTRODUCCIÓN

Actualmente transitamos una nueva revolución que se vincula con varios fenómenos (nanotecnología, biotecnología, robótica, internet de las cosas, impresión 3d). El más disruptivo de todos, es producto del desarrollo de la inteligencia artificial, que se presenta como una innovación vinculada a los avances tecnológicos relacionados con el procesamiento de información y de los datos (también en esta área se encuentran otras invenciones del siglo pasado como el ordenador, internet, la world wide web -www-, los motores de búsqueda, etc.). La “Cuarta Revolución Industrial” tiene su epicentro en el aumento exponencial de dos factores: capacidad de almacenamiento y velocidad de procesamiento de la información y de los datos.

El avance de la tecnología alcanza el pico más alto en el campo educativo, especialmente en la educación universitaria, donde la implementación de la Inteligencia Artificial (IA) exhibe un crecimiento significativo, lo cual plantea retos importantes, pero al mismo tiempo abre grandes oportunidades (^{Zamora y Mendoza, 2023}).

Es importante indicar que la IA se define como un conjunto de tecnologías que procesan información mediante modelos y algoritmos avanzados, permitiendo a los sistemas aprender y ejecutar funciones cognitivas similares al del humano, así como la toma de decisiones en entornos digitales y la generación de predicciones (UNESCO, 2021),

Tomando en consideración lo anterior, la IA y competencia digital iniciaron un proceso de convergencia en el ámbito educativo, este desarrollo ha revolucionado la forma en que se enseña y aprende, pues brinda oportunidades para una educación más personalizada, inclusiva y efectiva. Sin embargo, la implementación de las tecnologías en el ámbito educativo también presenta desafíos para los docentes, como la necesidad de la adquisición de competencias digitales y mediáticas (^{Sosa y Palau, 2018}). Asimismo, la incorporación de la tecnología digital en el proceso de enseñanza-aprendizaje conduce a la necesidad de alfabetización digital o formación de los futuros docentes universitarios (Domingo-Coscollola et al., 2020).

En este contexto diversos estudios han explorado el impacto de la IA centrándose en su aplicación en metodologías de enseñanza, sistemas de tutoría inteligentes y modelos de evaluación automatizada. Por ejemplo, investigaciones recientes han analizado cómo los algoritmos de aprendizaje automático pueden identificar patrones en el desempeño estudiantil y sugerir estrategias pedagógicas adaptadas a diferentes perfiles de aprendizaje (Escolano y Losada, 2024) Asimismo, se han desarrollado herramientas basadas en IA, como robots educativos y asistentes virtuales, que pueden facilitar la enseñanza y reforzar el aprendizaje autónomo de los estudiantes (Martínez et al., 2023).

No obstante, persisten desafíos en su implementación. Entre ellos, la brecha digital y la falta de formación docente en IA dificultan una integración efectiva y equitativa en los sistemas educativos (^{Simeunović y Ružičić, 2024}). Además, el uso de IA en la educación plantea cuestiones éticas y de privacidad, especialmente en relación con la recopilación y el análisis de datos de los estudiantes (^{Bellas et al., 2024}).

Los autores destacan que la integración de la IA en la educación no es simplemente una cuestión de adopción tecnológica, sino que implica un cambio en las dinámicas de enseñanza y aprendizaje. Se subraya la importancia de equilibrar los beneficios que ofrece la tecnología con la necesidad de fomentar el razonamiento crítico y el desarrollo de proyectos profundos.

Desde una perspectiva pedagógica, la dependencia de la IA podría afectar el desarrollo de habilidades críticas en los estudiantes, como la resolución de problemas y el pensamiento creativo (Escolano y Losada, 2024). Esto en términos tecnológicos significa que la brecha digital y la falta de infraestructura en algunas instituciones limitan el acceso equitativo a estas herramientas. Además, el uso de IA en la educación plantea dilemas éticos relacionados con la recopilación y procesamiento de datos personales, lo que genera preocupaciones sobre la privacidad y seguridad de la información estudiantil (^{Bellas et al., 2024}).

En este sentido, se requiere un análisis crítico de sus implicaciones, tanto positivas como negativas, este estudio busca contribuir al debate académico y educativo proporcionando una revisión sistemática que permita comprender los desafíos, principales aplicaciones de la IA en educación y beneficios de su uso en las instituciones educativas de nivel secundaria a nivel mundial.

Este artículo no sólo pone de manifiesto las oportunidades que brinda la IA en la educación, sino que también invita a una reflexión crítica sobre la implementación de estrategias personalizadas y la supervisión ética en su uso. La democratización del aprendizaje, uno de los logros destacados de las tecnologías de la información y la comunicación (TIC), se ve ahora complementada por la necesidad de abordar los retos que surgen con la introducción de herramientas generativas de IA. Así, la literatura revisada sugiere que el futuro de la educación secundaria en un entorno de inteligencia artificial dependerá de cómo se gestionen estos desafíos y se maximicen las oportunidades de aprendizaje.

Por lo anteriormente expuesto, se plantearon las siguientes interrogantes de investigación: ¿Qué desafíos asociados con la integración de la IA tienen las instituciones educativas secundarias a nivel global?, ¿Cuáles son las principales aplicaciones de la IA que usan los estudiantes de educación secundaria a nivel global? y ¿Qué beneficios se han logrado con la implementación de IA en instituciones educativas?, por ello el objetivo de este estudio consiste en analizar los desafíos asociados con la integración de la IA en los estudiantes de secundaria a nivel global.

Para ello, se pretende examinar los desafíos asociados con la integración de la IA tienen las instituciones educativas secundarias a nivel global, principales aplicaciones y tendencias de la IA en el contexto de la educación secundaria, a través de las siguientes ideas centrales y beneficios en la implementación de IA en instituciones educativas, extrayendo las que puedan ser replicadas en beneficio de la comunidad educativa a nivel mundial.

Esta revisión sistemática se centra en la literatura publicada entre 2020 y 2025, un período caracterizado por avances significativos en la IA y por una creciente implementación de estas tecnologías en entornos educativos.

Esta investigación se justificó porque permitió filtrar y sintetizar estudios relevantes que están relacionados con el uso de las aplicaciones de la IA en el campo educativo y en la necesidad crítica de abordar los obstáculos que impiden una integración efectiva y equitativa de la IA en la educación secundaria.

A medida que más instituciones educativas consideran la adopción de tecnologías de IA, es esencial proporcionar una base de evidencia sólida que informe la toma de decisiones y la formulación de políticas. Además, al identificar los desafíos comunes, beneficios y aplicaciones más usadas a nivel mundial que son muy prometedoras, este estudio puede contribuir a la creación de marcos de implementación más efectivos y a la identificación de áreas prioritarias para futuras investigaciones.

En esta misma dirección, esta publicación indica algunas reflexiones del uso ético de la IA en diversos países del mundo para que saquen provecho del potencial de las tecnologías con miras al cumplimiento de la Agenda de Educación 2030, contribuyendo a las buenas prácticas educativas y lograr el progreso de la educación para conseguir el desarrollo del ODS 4 que implica garantizar una Educación de Calidad que sea inclusiva y equitativa para todos.

METODOLOGÍA

Se realizó una revisión sistemática bajo un enfoque cualitativo, realizando un análisis documental de un volumen significativo de artículos científicos relacionados a la Inteligencia Artificial (IA) en estudiantes de educación secundaria a nivel mundial, El diseño de la investigación es hermenéutico con el objetivo de realizar una interpretación de los artículos que fueron seleccionados donde se hizo un análisis de los desafíos, principales aplicaciones de la IA y beneficios de su uso en los estudiantes de educación secundaria.

Para analizar y sintetizar los hallazgos de esta investigación se usó la metodología PRISMA, considerando los cuatro aspectos: Identificación, revisión, elegibilidad e inclusión, los que se pueden observar en la figura 1. En el caso del criterio de elegibilidad, permitieron escoger artículos científicos originales en diversos idiomas entre los que destaca el inglés, español y portugués, publicados en el periodo 2020 al 2025, principalmente en el área de educación, se excluyeron documentos duplicados, y de un nivel diferente a la educación secundaria y sus equivalentes en otros países, irrelevantes o de otros campos diferentes a los de educación.

Las fuentes de información utilizadas fueron Scopus, SciELO y Web of Science, donde inicialmente se consultaron 764 artículos (Figura 1). La búsqueda se hizo utilizando el aplicativo MyLOFT y operadores boleanos para filtrar los documentos. Para la base de datos Scopus se usó la ecuación de búsqueda con el título: (“inteligencia artificial” OR “artificial intelligence” OR “IA” OR “AI”) AND (“Educación Secundaria” OR “Secondary Education” OR “High School” OR “Secondary School” OR “escuela secundaria”).

Para SciELO se usó la ecuación de búsqueda: Desafíos de la inteligencia artificial en la educación. Y para Web of Science se usó la ecuación de búsqueda: (“inteligencia artificial” OR “artificial intelligence” OR “IA” OR “AI”) AND (“Educación Secundaria” OR “Secondary Education”). Los artículos de investigación seleccionados fueron organizados en colecciones Zotero, que se pueden evidenciar en la Tabla 1.

Tabla 1 Estrategia de búsqueda 

Figura 1.Flujograma PRISMA 

DESARROLLO Y DISCUSIÓN

Los resultados para el enfoque cualitativo según Martínez, (2023) permite la obteción de información, datos en diferentes contextos investigativos y procesos de profundidad como una expresión de generar conocimiento relevante acerca del objeto que se estudió, desde donde fueron analizados e interpretados, obteniendo información cualitativa a partir de datos cuantitativos obtenidos.

Luego del procesos de identificación y revisión de los documentos encontrados mediante la estrategia de búsqueda, se logró una cantidad significativa de artículos (n=764), los cuales fueron reducidos según los criterios de elegibilidad con la finalidad de extraer la información que permita dar respuesta a las interrogantes y objetivos planteados, en ese sentido, se construyó un cuadro en Microsoft Excel con los artículos encontrados para la revisión, tal como se observa en la Tabla 2 y 3.

Tabla 2.Desafíos asociados con la IA en las instituciones educativas secundarias. 

En el contexto de la educación secundaria a nivel global, la integración de la Inteligencia Artificial (IA) presenta desafíos multifacéticos que demandan una reflexión crítica y una acción coordinada. La irrupción de tecnologías de IA generativa, ejemplificada por los chatbots como ChatGPT, ha catalizado un debate intenso sobre su impacto en las competencias fundamentales de los estudiantes (leer y escribir) lo cual es un gran desafío (^{Higgs y Stornaiuolo, 2024}), porque al no practicar en su ejercicio y hacer que todo lo haga la IA podría hacer que se vaya deteriorando a tal punto que pierdan la habilidad de redactar adecuadamente y de forma autónoma sus tareas académicas (^{Lee et al., 2024}).

La alfabetización en IA emerge como un imperativo pedagógico, especialmente para las generaciones jóvenes (^{Chen, 2023}), requiriendo un enfoque que trascienda la mera capacitación técnica para abarcar consideraciones éticas y sociales más amplias (^{Bustamante & Camacho, 2024}), este fenómeno subraya la urgente necesidad de la implementación de programas de alfabetización en las instituciones educativas a nivel global donde se propague el uso ético de la IA en entornos educativos, un área en la que la investigación y la práctica actual muestra deficiencias significativas (^{Kajiwara y Kawabata, 2024}).

Sobre esto, ya hay propuestas como el modelo Digcomp 2.2 como escenario para definir programas formativos convergentes para sentar las bases de una alfabetización en inteligencia artificial en las instituciones educativas (^{Marzal, 2023}), sin embargo, es importante resaltar que estos programas y aplicaciones con uso de la IA deben ser cuidadosamente examinados a la luz de sus implicaciones pedagógicas.

En última instancia, el reto fundamental radica en desarrollar modelos educativos que integren la IA de manera efectiva y ética, promoviendo simultáneamente habilidades técnicas, conceptuales y aplicadas en los estudiantes, un desafío que requiere un enfoque holístico y una colaboración interdisciplinaria (Casal et al., 2023).

Para culminar es importante resaltar que el desafío de fomentar el aprendizaje autónomo mediado por IA implica una reconsideración profunda de los procesos de enseñanza-aprendizaje donde se pueda optimizar el desempeño ético de los estudiantes y sus docentes que puedan integrar la IA en las labores académicas (^{Zepeda, et al., 2024}).

No se puede negar que la IA ofrece oportunidades prometedoras para la evaluación del desempeño estudiantil del nivel secundario (Martínez al., 2023), y hay grandes esperanzas, ya que las investigaciones sobre el uso de la IA aumentaron exponencialmente en los últimos años (^{Delen et al., 2024}).

Tabla 3.Principales aplicaciones de la IA usadas por estudiantes de educación secundaria 

Discusión

La implementación de la Inteligencia Artificial (IA) en la educación secundaria a nivel global ha demostrado beneficios significativos y casos de éxito notables. En el ámbito del aprendizaje de idiomas, la IA ha mostrado resultados prometedores, especialmente en la enseñanza del inglés, donde su uso frecuente en escuelas de Vietnam ha mejorado las cuatro habilidades lingüísticas fundamentales (^{Quyet y Minh, 2024}).

Además, la interacción con chatbots de IA ha demostrado reducir la ansiedad por la lectura y mejorar el rendimiento lector, fomentando un ambiente de aprendizaje más propicio para la adquisición del idioma inglés (^{Wiyaka et al., 2024}). En el campo de las ciencias, la IA ha revolucionado la enseñanza de conceptos físicos complejos mediante la generación de imágenes, ofreciendo un enfoque innovador para evaluar la comprensión de temas científicos avanzados (de Souza et al., 2024).

La introducción de la IA en la educación STEM ha sido particularmente exitosa, como lo demuestra la iniciativa "Bulgaria Digital en Prolog", que utiliza el lenguaje de programación lógica para enseñar IA en escuelas secundarias (Tabakova et al., 2024). Experimentos a gran escala utilizando kits de IA basados en visión por computadora y Python han logrado aumentar el entusiasmo y facilitar la comprensión en la educación STEM (^{Lohakan y Seetao, 2024}).

La implementación de aulas inteligentes ha mejorado la imagen y competitividad de los centros educativos, atrayendo a un mayor número de estudiantes de calidad (^{Simeunović y Ružičić, 2024}). En el ámbito de la comprensión lectora, los estudiantes que utilizaron plataformas basadas en IA obtuvieron puntuaciones significativamente más altas (^{Hidayat, 2024}), mientras que, en matemáticas, un chatbot multimedia interactivo basado en IA mejoró las habilidades de comunicación matemática (^{Sutama, 2024}).

La integración de soluciones de aprendizaje adaptativo basadas en IA, como el complemento de Moodle implementado en Marruecos, ha demostrado mejorar la eficacia del aprendizaje (^{Ezzaim et al., 2024}). A nivel curricular, el proyecto Erasmus "AI+: Developing an Artificial Intelligence Curriculum adaptado a European High School" ha desarrollado un plan de estudios de IA para escuelas secundarias europeas con un enfoque de inteligencia integrada (^{Bellas et al., 2024}).

Es importante destacar que el interés en la IA en educación no se limita a regiones específicas; mientras que Asia, Europa y Estados Unidos muestran grandes avances, los países de América Latina están implementando políticas educativas para regular la implementación de la IA en la educación (^{Bustamante, R., y Camacho, A. (2024}).

La IA ha facilitado la creación y el despliegue de sistemas que, evidentemente, son herramientas pedagógicas muy poderosas para fomentar una mejor calidad de instrucción: la enseñanza basada en la simulación, que incluyen el uso de diferentes tecnologías, como la realidad virtual para demostrar o mostrar conceptos a los estudiantes o demostrar materiales, brindando una experiencia de aprendizaje experimental o práctica (Acevedo et al., 2022).

El mismo concepto o la aplicación de elementos de realidad virtual y tecnología 3D, como elementos de IA en la educación se asume en otros estudios como herramientas pedagógicas para la enseñanza y el aprendizaje significativo (^{Padilla, 2019}). De manera similar, destaca el uso de la IA, en forma de realidad virtual y simulación en la educación médica, que lleva a los estudiantes a través de aspectos prácticos de su educación, como las operaciones y la comprensión de la anatomía humana, entre otras materias (^{Ramos y Botero, 2022}).

El creciente número de estudios académicos sobre IA en educación refleja el interés exponencial en este campo, confirmando la predicción de hace cincuenta años de que la IA sería una "tendencia en rápido desarrollo" (^{Delen et al., 2024}). A pesar de los beneficios evidentes, es crucial mantener un enfoque equilibrado, considerando tanto las ventajas como las preocupaciones éticas y prácticas que surgen con la integración de tecnologías como ChatGPT en el ámbito educativo (^{Söderström et al., 2024}).

CONCLUSIONES

Los resultados obtenidos en este artículo, han revelado la importancia en la en la Educación Secundaria a la luz de encontrar mecanismos y herramientas metodológicas que tengan un impacto positivo significativo en la comprensión, producción de textos, motivación y ayuda el desarrollo de habilidades del pensamiento crítico y creativo. Es innegable que los estudios y los hallazgos sobre esta problemática demuestran una mejora del rendimiento académico de estudiantes universitarios con la mediación de alfabetización digital y con el aprendizaje personalizado.

El análisis realizado en este artículo científico de revisión sistemática permitió concluir de manera clara que el desarrollo y uso de computadoras y tecnologías relacionadas con la computadora presagiaron investigaciones e innovaciones que han llevado al desarrollo y uso de IA en la Educación Secundaria. En particular, el desarrollo de las computadoras personales y su evolución han aumentado las capacidades informáticas y de procesamiento, así como la posibilidad de integrar o incorporar tecnologías informáticas en diferentes máquinas, equipos y plataformas.

La preocupación por el impacto de las tecnologías de IA generativa, como ChatGPT, en las competencias fundamentales de lectura y escritura de los estudiantes es evidente. Asimismo, el desafío de fomentar el aprendizaje autónomo mediado por IA implica una reconsideración profunda de los procesos de enseñanza-aprendizaje.

En cuanto a las aplicaciones, se observa la implementación de herramientas como App Planner para el desarrollo de aplicaciones móviles, plataformas de generación musical como SUNO, robots educativos como el Proyecto Robobo, y plataformas como Prompty para mejorar las habilidades de escritura y pensamiento crítico.

Los beneficios de la implementación de IA en instituciones educativas incluyen mejoras significativas en el aprendizaje de idiomas, avances en la enseñanza de conceptos científicos complejos, éxito en la introducción de la IA en la educación STEM, y mejoras en la comprensión lectora y habilidades matemáticas. En conclusión, mientras la IA ofrece oportunidades prometedoras para transformar la educación secundaria, es crucial mantener un enfoque equilibrado que considere tanto los beneficios como desafíos en cuento al uso de la IA en la enseñanza-aprendizaje.

CONFLICTO DE INTERESES. Los autores declaran que no existe conflicto de intereses para la publicación del presente artículo científico.