lajpe 777 lilia gardua o

7/24/2019 LAJPE 777 Lilia GarduA o

1/9

Evaluacin del aprendizaje conceptual delmovimiento en Cada Libre

Lilia Garduo Caldern1,2, A. Lpez Ortega3, Csar Mora21Centro de Estudios Cientficos y Tecnolgicos 6, Miguel Othn de Mendizabal.Instituto Politcnico Nacional, Av. Jardn s/n, Col. del Gas, Del. Azcapotzalco,

C.P. 02950, Mxico, D. F.2Centro de Investigacin en Ciencia Aplicada y Tecnologa Avanzada.Instituto Politcnico Nacional. Legaria 694, Col. Irrigacin, C.P. 11500, Mxico D.F.3Departamentode Fsica, Escuela Superior de Fsica y Matemticas.Instituto Politcnico Nacional. Unidad Profesional Adolfo Lpez Mateos,Edificio 9, C.P. 07738, Mxico D. F.

E-mail:[email protected]

(Recibido el 10 de Marzo de 2013, aceptado el 28 de Mayo de 2013)

Resumen

En el curso de un trabajo de investigacin sobre la eficacia de las Clases Demostrativas Interactivas en la enseanza deltema de Cada Libre a nivel bachillerato, nos percatamos que el Cuestionario sobre el Concepto de Fuerza no contabacon el nmero suficiente de tems para evaluar todos los conceptos fsicos que nos interesaba examinar sobre este tipode movimiento. Para evaluar la efectividad de la metodologa se modific el Cuestionario sobre el Concepto de Fuerzaagregndole diez tems sobre el tema de Cada Libre con el objetivo de generar una herramienta til para determinar lacomprensin de los conceptos bsicos del movimiento en Cada Libre por parte de los estudiantes de nivel bachillerato.La efectividad de los tems propuestos se evalu mediante la tcnica de Curvas de Respuesta al tem y su grado dedificultad. Como resultado de este anlisis generamos una versin modificada de algunas de las preguntas propuestas.

Palabras clave:Cada Libre, Clases Demostrativas Interactivas, Evaluacin, Fsica Educativa.

AbstractDuring a research work on the effectiveness of the Interactive Lecture Demonstrations in teaching the Free Fall themein the High School, we observe that the Force Concept Inventory does not have the sufficient number of questions toevaluate the physical concepts that we are interested on this movement type. To evaluate the effectiveness of thismethodology we modify the Force Concept Inventory by adding ten questions on the Free Fall theme focused togenerate a useful tool to determine the understanding of the High School students on the basic concepts of the Free Fallmovement. The effectiveness of the proposed items is evaluated by means of the Items Response Curves method and itsdegree of difficulty. As a result of this analysis we generate an amended version of some of the proposed questions.

Keywords: Free Fall, Interactive Lecture Demonstrations, Evaluation, Physics Education

PACS: 01.40.d, 01.40.Fk, 45.20.D-, 01.40.gb, 01.40.G- ISSN 1870-9095

I. INTRODUCCIN

Sin duda alguna, realizar un anlisis detallado y unaevaluacin certera de las diferentes estrategias educativas

propuestas para mejorar el aprendizaje de los conceptosesenciales de los cursos de Fsica es una actividad muyrelevante en el rea de la Fsica Educativa. Pero pararealizar una evaluacin certera es indispensable contar conherramientas confiables que nos ayuden en este proceso. Unmtodo usado frecuentemente es la aplicacin de un test de

preguntas conceptuales sobre los conceptos fsicosimpartidos. Algunos de estos cuestionarios han sidodesarrollados en el curso de los ltimos aos para Mecnica

Newtoniana [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7], Electromagnetismo [8, 9] yTermodinmica [10, 11].

Posiblemente el test ms conocido de este tipo es el FCI(Force Concept Inventory) [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7] que sirve paradeterminar la compresin de los conceptos bsicos de laMecnica Newtoniana. Sin embargo, en el curso de unainvestigacin sobre la eficacia de las Clases DemostrativasInteractivas para ensear el tema de Cada Libre a nivel

bachillerato en el Instituto Politcnico Nacional (IPN) [12]encontramos que aunque el FCI es una herramienta deevaluacin til para determinar la comprensin de losconceptos bsicos de la Mecnica Newtoniana, si loexaminamos con detalle encontramos que solamentecontiene 7 preguntas relacionadas con el movimiento enCada Libre (preguntas 1, 2, 3, 12, 13, 14 y 17), ya que lasrestantes 23 preguntas no corresponden a este tema. Poreste motivo y con el objetivo de hacer un anlisis ms

Lat. Am. J. Phys. Educ. Vol. 7,No. 2, June 2013 275 http://www.lajpe.org


2/9

Lilia Garduo Caldern, A. Lpez Ortega, Csar Moracompleto y detallado de los resultados de laimplementacin de la estrategia didctica basada en lasClases Demostrativas Interactivas, en este trabajo

proponemos un conjunto de diez preguntas conceptualessobre el movimiento en Cada Libre que complementan lostems sobre este tema del FCI. Esto es, decidimos agregar10 tems de opcin mltiple sobre el tema de Cada Libre alos 30 que originalmente conforman el FCI y cuyo objetivo

es evaluar los conceptos bsicos de la MecnicaNewtoniana.La intencin de esta modificacin en un instrumento de

evaluacin tan ampliamente usado como el FCI, es generaruna herramienta ms extensa y til para evaluar lacomprensin de los conceptos bsicos del movimiento enCada Libre por los estudiantes de nivel bachillerato.

Un primer paso es determinar si los tems sonadecuados para evaluar la comprensin de los conceptosfsicos necesarios para responder acertadamente la

pregunta. Esto es, debemos determinar si la pregunta esapropiada para evaluar el dominio por parte de losestudiantes de los conceptos fsicos involucrados pararesponder correctamente la pregunta. Por esta razn, en estetrabajo evaluamos la efectividad de las preguntas

propuestas usando el mtodo de Curvas de Respuesta altem [13] y el nivel de dificultad de las preguntas [14].Hacemos este trabajo con el fin de determinar si las

preguntas propuestas son apropiadas para evaluar eldominio de los conceptos fsicos necesarios paracomprender las caractersticas ms importantes delmovimiento en Cada Libre.

El presente artculo est organizado de la siguienteforma. En la Seccin II exponemos la metodologa usada enesta investigacin, describimos a los grupos de estudiantesque participaron en este trabajo y proporcionamosinformacin relevante sobre los conceptos empleados en el

resto del artculo. En la Seccin III exponemos nuestrosresultados sobre la efectividad de los tems propuestos paraevaluar el dominio de los conceptos involucrados en ladescripcin del movimiento en Cada Libre. En la SeccinIV hacemos una discusin sobre los resultados principalesde las secciones previas. Finalmente, en el Apndiceescribimos los enunciados de las preguntas conceptualesque proponemos sobre el movimiento en Cada Libre.

II. METODOLOGIA

El estudio sobre efectividad de las Clases Demostrativas

Interactivas en el logro de un aprendizaje de los conceptosinvolucrados en la descripcin movimiento en Cada Librese llev a cabo en la asignatura de Fsica Ien el CECYT 6,Miguel Othn de Mendizabal, IPN. Esta asignatura es uncurso bsico del tercer semestre de la carrera de TcnicoLaboratorista Qumico (TLQ) y Tcnico LaboratoristaClnico (TLC). Los estudiantes estn en un rango de edadentre 16 y 17 aos, y cursan el tercer semestre en lasespecialidades antes mencionadas. La estrategia fueimplementada durante el semestre de agosto a diciembre.

En el estudio participaron 300 estudiantes distribuidosen 6 grupos de 50 estudiantes cada uno, de los cuales 4grupos son experimentales y 2 grupos son de control. Ladeterminacin de los grupos experimentales y gruposcontrol se realiz al azar. En la especialidad de TcnicoLaboratorista Clnico los grupos experimentales fueron el3101C y el 3102C, el grupo control fue el 3104C. Mientrasque para la especialidad de Tcnico Laboratorista Qumico

los grupos experimentales fueron el 3101Q y el 3102Q, elgrupo control fue el 3104Q.El pre-test se aplic durante la ltima semana de

septiembre antes de recibir la instruccin sobre el tema deCada Libre, esto con el objetivo de obtener informacinacerca de las ideas previas de los estudiantes sobre losconceptos bsicos de Mecnica, en especfico sobre elcomportamiento de un cuerpo que se deja caer libremente,y tomarlas en cuenta en el diseo de las sesiones en lascuales usamos las Clases Demostrativas Interactivas. El

post-test se aplic una semana despus de cubrir en el salnde clases los conceptos bsicos que rigen el movimiento enCada Libre.

Previo a la realizacin de este estudio se les inform alos estudiantes de los cuatro grupos experimentales queformaban parte de una investigacin educativa, en quconsista dicha investigacin, quin la estaba realizando ycul era el motivo para realizar la misma.

Los 10 tems que proponemos se colocaron al final delFCI original en orden consecutivo, correspondiendo a las

preguntas 31 a 40 (en este trabajo corresponden a laspreguntas del 1 al 10). En forma similar a los tems del FCI,cada una de los tems propuestas tiene cinco opciones derespuesta. Se decidi agregarlos al final por dos razones. La

primera fue respetar el orden original del FCI y la segundafue tener un panorama diferencial para contabilizar einterpretar fcilmente los 30 tems del FCI y los 10 tems

agregados. Con esta modificacin en el instrumento deevaluacin fue posible generar una nueva versin delcuestionario de 40 tems requiriendo modificar el tiempo deaplicacin de 30 a 40 minutos. (Vase el Apndice 1 dondeenumeramos los tems propuestos.)

En el tem 1, se cuestiona sobre la velocidad inicial deun cuerpo que cae libremente. Las preguntas 2, 5 y 9analizan el tiempo de vuelo de un cuerpo que caelibremente. Los tems 6 y 10 cuestionan al estudiante sobreel comportamiento de la velocidad en el movimiento enCada Libre. La pregunta 4 se refiere al desplazamiento querealizan dos cuerpos al caer desde la misma altura y sonsoltados al mismo tiempo. Los tems 3, 7 y 8 investigan el

comportamiento de la aceleracin en el movimiento enCada Libre.

Para las preguntas que agregamos al FCI no se haverificado que son confiables para evaluar el dominio de losconceptos bsicos del tema de Cada Libre, por lo cual, eneste trabajo nos enfocamos a verificar la efectividad de lasmismas. La efectividad de los tems se analizarcualitativamente bajo tres condiciones: la primera, es elndice de dificultad del tem, la segunda, su poder dediscriminacin y la tercera las pendientes de sus curvas ensus grficos IRC.



3/9

Evaluacin del aprendizaje conceptual del movimiento en Cada LibreSegn Doran [14] el grado de dificultad se define como

1(1),

NP

N=

donde Prepresenta el ndice de dificultad,N1es el nmerode respuestas correctas y N es el nmero total deestudiantes que realizaron la prueba. Un tem se consideramuy fcil cuando su ndice de dificultad es de 0.85 a 1.00,moderadamente fcil de 0.60 a 0.85, moderadamente difcilde 0.35 a 0.60 y muy difcil de 0.00 a 0.35 [14].

Gonzlez [15] en su trabajo de investigacin aplicexmenes de opcin mltiple y compar los resultadosobtenidos con los de exmenes tradicionales. Ambos tiposde exmenes fueron contestados por los mismos grupos dealumnos. l tambin utiliza el concepto de grado dedificultad como una condicin que debe cumplir un tem

para ser considerado como un buen reactivo (reactivoeficiente) en el diseo de pruebas de evaluacin delaprendizaje en el Examen General de Egreso a Licenciaturadel CENEVAL en el rea de Ingeniera. Asimismo, Aguirre

y Ponce [16] utilizaron el grado de dificultad como uno delos cinco elementos que se necesitan para analizar los temsde las pruebas, esto tiene como objetivo revisarlos,modificarlos y que los profesores profundicen en este tema.Por otra parte, el ndice de discriminacin permitediferenciar entre un estudiante con buena preparacin y otroque no la tenga, es decir, si el reactivo discrimina serrespondido correctamente por un alto porcentaje dealumnos pertenecientes al grupo con mayor habilidad(mejor calificacin) e incorrectamente por los estudiantescon menor habilidad (menor calificacin) en el conjunto dereactivos.

Adicionalmente, con la finalidad de conocer el grado de

efectividad de una pregunta de opcin mltiple, Morris, etal.[17] utilizaron la tcnica de Curvas de Respuesta al tem(Item Response Curve, IRC por sus siglas en ingls), queconsiste en la construccin y el examen cualitativo de losgrficos IRC. Para generar un grfico IRC, se considerandos parmetros: el porcentaje de estudiantes queseleccionaron cada una de las respuestas del tem y el

puntaje total del examen. El grfico producido para cadapregunta contiene el porcentaje de respuesta como variabledependiente y la puntuacin total como variableindependiente. Cada grfico contiene cinco curvas, una paracada opcin de respuesta, permitiendo evaluar laefectividad del tem.

Con el uso de las grficas IRC se puede determinar siuna pregunta debe ser conservada, modificada o eliminada.Basndose en las grficas IRC Morris, et al.[17] proponentres tipos de comportamiento para un tem: a) eficiente, b)moderadamente eficiente, c) ineficiente, de acuerdo con elsiguiente esquema:a) Eficiente: En este tipo de comportamiento se observan

pendientes definidas para cada una de las opciones, lo cuales una caracterstica de una pregunta eficiente. Estomuestra, que la eleccin de respuesta discriminafuertemente entre estudiantes de alta y baja habilidad.

b) Moderadamente eficiente: En este tipo decomportamiento, el IRC de una pregunta muestra pocasopciones con pendientes claramente definidas, mostrandoun menor poder de discriminacin.c) Ineficiente: En un tem con este tipo de comportamiento,el grfico IRC muestra para varias opciones de respuestacurvas con pendientes casi nulas.

Para elaborar los grficos IRC se utilizaron los datos

obtenidos en el pos-test de los 300 estudiantes queparticiparon en este estudio que se presentan en la Tabla I.Se consider conveniente usar los resultados obtenidosdespus de la instruccin con la finalidad de asegurar quelos estudiantes hubieran recibido la informacin yexplicaciones sobre el tema de estudio. Esto con el fin deobtener resultados confiables para la construccin de losgrficos y por consiguiente determinar la eficiencia de lostems agregados al FCI.

Debido a que el anlisis de IRC requiere del puntajetotal de la prueba como variable independiente sedetermin utilizar el puntaje total del FCI con las 10

preguntas agregadas y no solo de los 17 tems relacionados

con el tema de Cada Libre, esto con la intencin de teneruna mejor diferenciacin entre los estudiantes de mayor ymenor habilidad. Adicionalmente, al encontrar resultadoscon el anlisis del FCI completo observamos mejoras nosolo en los 17 tems utilizados sino en el resto de los temsque forman parte del FCI.

En nuestro anlisis de los 10 tems agregados al FCIdeterminamos si la pregunta es eficiente o no para evaluarel dominio de los conceptos fsicos involucrados en ladescripcin del movimiento en Cada Libre. Para lograresto extendemos el anlisis de Morris, et al. [17] yrealizamos un anlisis cualitativo considerando no slo latcnica IRC, sino tambin el grado de dificultad [14]. Esteanlisis se realiz de la siguiente manera para cada tem:

a) Se calcul el ndice de dificultad (P) obtenido para cadapregunta, considerndose la clasificacin antes mencionada[14, 18].

b) Se construy el grfico IRC con una curva para cadaopcin de respuesta.c) Se consider la pendiente de cada curva del grfico IRC.d) Se analiz el ndice de discriminacin. Si un temdiscrimina entre los estudiantes de mayor y menorhabilidad se espera que el mayor nmero de respuestascorrectas corresponda a estudiantes de mejor calificacin yun menor nmero corresponda a estudiantes de menorcalificacin.

Finalmente, consideraremos un tem eficiente si:

a) Tiene buen grado de dificultad (muy difcil omoderadamente difcil).

b) ndice de discriminacin fuerte.c) Tiene pendientes definidas.Ser un tem moderadamente eficiente si:a) Tiene buen grado de dificultad (moderadamente difcil).

b) ndice de discriminacin aceptable.c) Presenta algunas curvas con pendientes poco definidasen su grfico IRC.Un tem es ineficiente si:a) Tiene bajo grado de dificultad (moderadamente fcil o



4/9

Lilia Garduo Caldern, A. Lpez Ortega, Csar Moramuy fcil).

b) No discrimina.c) Presenta varias curvas con pendientes casi nulas en sugrfico IRC.Es conveniente notar que las pendientes de los grficos IRCy el ndice de discriminacin no son independientes. As, enel grfico IRC se obtienen pendientes definidas para temsque discriminan eficientemente, pendientes poco definidas

en tems un grado aceptable de discriminacin y pendientescasi nulas para aquellos tems que no discriminan.

III. ANLISIS DE LA EFECTIVIDAD DE LOSDIEZ ITEMS AGREGADOS

En esta seccin presentamos nuestros resultados sobre laeficacia de las preguntas propuestas para evaluar el dominiode los conceptos fsicos involucrados en la descripcin del

movimiento en Cada Libre (en el Apndice escribimos losenunciados de los tems propuestos).

Para cada uno de los 10 tems agregados se elabor ungrfico IRC, que se obtiene de la relacin entre el

porcentaje de estudiantes que seleccionaron cada una de lasopciones del tem y el puntaje total alcanzado en el FCI conlas 10 preguntas agregadas (40 tems) y tambin valoramoslas pendientes de sus curvas. Adicionalmente se calcul el

ndice de dificultad y determinamos el ndice dediscriminacin para cada pregunta.Como mencionamos previamente, para elaborar los

grficos IRC se utilizaron los resultados obtenidos en elpos-test por los 300 estudiantes que participaron en esteestudio y que se presentan en la Tabla I. Un dato interesantees que en los grficos construidos para cada tem se observaque el nmero mximo de aciertos obtenido por losestudiantes en el post-test (40 tems) fue de 30.

TABLA I. Porcentajes de alumnos que seleccionaron cada una de las cinco opciones de respuesta para las diez preguntas agregadas al FCI. Elporcentaje de la respuesta correcta est sealado en negritas. Los datos corresponden al post-test de los 300 estudiantes de nivel bachillerato delIPN.

Repuestaelegida

Pregunta

P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10

A 9.73 6.00 42.33 50.83 7.27 7.79 8.83 19.50 14.10 42.67

B 23.15 45.00 9.50 21.50 42.16 13.93 60.00 6.50 23.83 8.14

C 39.77 23.83 22.50 13.83 10.66 55.06 30.33 54.67 10.23 18.73

D 18.62 15.83 14.16 9.50 24.56 19.07 4.17 14.50 40.60 11.73

E 8.72 9.33 11.50 4.33 15.35 4.15 1.67 4.83 11.24 18.73

En las grficas siguientes, en el eje de las abscisasgraficamos el puntaje total alcanzado por el alumno en elFCI con las 10 preguntas agregadas y en el eje de lasordenadas graficamos el porcentaje obtenido por losestudiantes en cada una de las 5 opciones de respuesta. Acontinuacin presentamos en detalle tres ejemplos delanlisis realizado, uno para cada tipo de pregunta (eficiente,moderadamente eficiente e ineficiente) y a continuacin

presentamos los resultados para las diez preguntaspropuestas.

Pregunta 33. Una pelota de ping pon que se deja caer desde el techo deun edificio de dos pisos hasta la superficie de la Tierra:(A) Al ser soltada mantiene su aceleracin casi

constante.(B) Aumenta su aceleracin mientras cae, porque la

atraccin gravitatoria se hace considerablementemayor cuanto ms se acerca la piedra a la Tierra.

(C) Aumenta su aceleracin porque una fuerza degravedad casi constante acta sobre ella.

(D) Disminuye su aceleracin debido a la tendencianatural de todos los objetos al caer.

(E) Disminuye su aceleracin debido a que la fuerza degravedad acta sobre ella.

FIGURA 1.tem 3 agregado al FCI (tem eficiente de acuerdo ala tcnica IRC).



5/9

Evaluacin del aprendizaje conceptual del movimiento en Cada LibrePara el tem 3 encontramos que es eficiente. Para esta

pregunta el 42.33% de los estudiantes contestcorrectamente la pregunta (opcin A). Se observa que laopcin de respuesta C resulta muy atractiva para losestudiantes con porcentaje de 22.50. Para la opcin D setiene un porcentaje menor con 14.16% de eleccin, siendola opcin de respuesta B la menos popular entre losestudiantes con un porcentaje de 9.50. Se considera una

pregunta moderadamente difcil con 0.42 en ndice dedificultad. Presenta un grado de discriminacin suficiente ylas pendientes de cada una de las opciones se muestranclaramente definidas en el grfico IRC de este tem que semuestra en la Figura 1.

Pregunta 22. En el saln de clase una moneda y una hoja de papelextendida se dejan caer desde la misma altura y en elmismo instante. El tiempo que tardan en llegar al suelo es:(A) Mayor para la moneda comparada con la hoja de papel

extendida.(B) Menor para la moneda comparada con la hoja de

papel extendida.(C)

Igual para los dos cuerpos.(D) Aproximadamente la mitad para la moneda comparada

con la hoja de papel extendida.(E) Aproximadamente la cuarta parte para la moneda

comparada con la hoja de papel extendida.

FIGURA 2. tem 2 agregado al FCI (tem moderadamenteeficiente de acuerdo a la tcnica IRC).

El tem 2 resulta ser moderadamente eficiente. La preguntamuestra un ndice de dificultad de 0.45 por lo que seconsidera moderadamente difcil; siendo que la respuestacorrecta (opcin B) es elegida por el 45% de losestudiantes. Este tem presenta buen grado dediscriminacin, en el anlisis del grfico IRC (Figura 2) seobservan pendientes definidas. Las opciones A y Emuestran porcentajes bajos, mientras que las opciones C yD atraen a un buen porcentaje de estudiantes y son elegidascomo respuesta correcta por estudiantes que obtuvieronmejor puntaje en el FCI con las 10 preguntas adicionales.La opcin de respuesta D resulta la opcin incorrecta ms

popular entre los estudiantes con un porcentaje de 23.83%.

Pregunta 77. Durante la cada, la velocidad en cada una de las

pelotas(A) Aumenta siendo mayor en Y y menor en X.(B) Aumenta y adquiere el mismo valor tanto en X

como en Y.(C) Aumenta siendo mayor en X y menor en Y.(D) Aumenta para X y es constante para Y.(E) Aumenta para Y y es constante para X.

FIGURA 3.tem 7 agregado al FCI (tem ineficiente de acuerdo ala tcnica IRC).

Este tem es ineficiente. Para esta pregunta el 60% de losestudiantes contest correctamente eligiendo la opcin B

por lo que su ndice de dificultad es de 0.60, por lo que seclasifica como una pregunta moderadamente fcil. En elgrfico IRC de la Figura 3, se muestran las pendientes casinulas de las opciones A, D y E resultando poco atractivas

para los estudiantes con porcentajes muy bajos, a diferenciade la opcin C (30.33%) que resulta ser muy atractiva paralos estudiantes con menor puntaje en el FCI con los dieztems agregados, por lo que la pregunta no discrimina. Seconsidera un tem que no proporciona informacinconfiable como pregunta de opcin mltiple, por lo cualdebe ser sustituida en este cuestionario. Sin embargo, seobserva que discrimina para dos opciones (B y C),considerndose apta para ser usada como una pregunta defalso y verdadero.

De acuerdo a los criterios de evaluacin planteados, seobtuvo que de los 10 tems evaluados:a) Cinco de los tems (1, 3, 5, 9 y 10) se evalan como

preguntas eficientes, presentan buen grado de dificultad,discriminan fuertemente entre estudiantes de mayor ymenor puntaje en el FCI con las 10 preguntas adicionales, ymuestran pendientes claramente definidas en la grficaIRC.

b) Cuatro tems (2, 4, 6 y 8) se evalan como

moderadamente eficientes, tienen buen grado de dificultad(preguntas moderadamente difciles), discriminan losuficiente y muestran algunas pendientes poco definidas enla grfica IRC.c) Una pregunta, el tem 7, se considera ineficiente, aunquetiene un grado de dificultad apropiado no discrimina losuficiente entre los estudiantes con diferentes niveles dehabilidad y muestra pendientes casi nulas en la grfica IRC.Es relevante considerar como los cuatro temsmoderadamente eficientes pudieran ser transformados en

preguntas eficientes. Para ello, de acuerdo a los resultados



6/9

Lilia Garduo Caldern, A. Lpez Ortega, Csar Moraobtenidos y a la experiencia de los autores se sugiere para eltem 4 cambiar los distractores de las opciones D y E, yaque la opcin D resulta un tanto confusa para losestudiantes posiblemente porque no leen detenidamente ladeclaracin que aparece antes de las preguntas 4-7. Por otra

parte la opcin E no es una alternativa, pues, en elenunciado se establece que las dos pelotas se dejan caer almismo tiempo y al desplazarse ninguna seguira ocupando

la posicin inicial, por lo cual es un distractor que losestudiantes desechan desde el momento en el cual leen lapregunta y consideran las otras opciones de respuesta.

De igual forma, en el caso de las preguntas 5, 6, 8, 9 y10 se sugiere cambiar el distractor de la opcin E. Paraestos tems esta opcin resulta poco atractiva para losestudiantes. Especficamente, en estas preguntas la opcinE es Ninguna de las anteriores, resultando ser unaeleccin poco creble y por ende, fcilmente descartada porlos estudiantes desde el inicio, debido a que ellos saben queesta no podra ser una opcin posible.

En el caso de la pregunta 7, este tem es evaluado comoun tem ineficiente, que sugerimos sea cambiado en sutotalidad. Una propuesta para este tem es:

Pregunta 7.7. Durante la cada. Cmo es la aceleracin de la pelota Y?

(A) Mayor que la de X.(B) Igual a la de X.(C) Menor que la de X.(D) Justamente la mitad de la aceleracin de X.(E) Justamente el doble de la aceleracin de X.

Durante el anlisis de resultados y construccin de lasgrficas IRC se observ que el tem 5 (evaluado como untem eficiente) podra ser considerada como una pregunta

que induce a la eleccin de una opcin incorrecta, ya que daa entender que una pelota debe caer primero que la otra,valdra la pena reconsiderar la redaccin de su enunciado y

probar nuevamente su efectividad, esto con el fin de tener laoportunidad de evaluar los resultados obtenidos con una uotra forma de escribir su enunciado.

En general, para transformar los tems en eficientes sesugiere:a) Cambiar los distractores por respuestas posibles paraquien no domina el tema o bien respuestas que no parezcanabsurdas para no ser desechadas inmediatamente por elestudiante.

b) Realizar una investigacin a travs de entrevistas con los

estudiantes para conocer el motivo de su eleccin en larespuesta.c) Ensayar con nuevos distractores.

TABLA II. Calificaciones obtenidas por cada grupo en los 10 tems agregados al FCI.

Grupotems agregados

Pre Post g

3101 C 42 66 0.41

3102 C 40 58 0.30

3104 C 40 48 0.13

3101 Q 44 66 0.39

3102 Q 40 64 0.40

3104 Q 42 50 0.13

Las preguntas propuestas pueden usarse en una formasimilar a las preguntas originales del FCI para evaluar elaprendizaje conceptual que se logra con el uso de unaestrategia didctica, por ejemplo, usando los resultados del

pre-test y post-test podemos calcular la ganancia de Hake1

1La ganancia de Hake est definida por [7]

(2),100

f i

i

S Sg

S

=

donde Sies el puntaje porcentual del pre-test y Sfes el puntaje

porcentual del pos-test.

[7] obtenida por los alumnos que participan en estainvestigacin.

El anlisis de los 10 tems agregados se realiz en formaseparada de las 30 preguntas del FCI porque estos tems son

propuestos y utilizados por primera vez en el presentetrabajo y an no se han validado tan extensivamente comolas preguntas del FCI.

Para los seis grupos que participaron en este trabajo losresultados para la ganancia normalizada se muestran en elTabla II y se grafican en la Figura 4.

De acuerdo al anlisis comparativo, los seis gruposmuestran porcentajes de aciertos muy similares (entre 40%y 44%) en el pre-test, esto es, antes de la instruccin todoslos grupos inician el curso con un nivel muy similar enconocimientos previos. Despus de la instruccin se pueden



7/9

Evaluacin del aprendizaje conceptual del movimiento en Cada Libreapreciar diferencias significativas entre los gruposexperimentales y de control, observndose que los gruposexperimentales de TLQ presentan porcentajes un poco msaltos (66% y 64%) que los grupos experimentales de TLC(66% y 58%). Por lo tanto, esta diferencia de puntaje semanifiesta en el resultado obtenido para las gananciasnormalizadas por grupo, siendo para los gruposexperimentales de TLQ (0.39 y 0.40) un poco mayores

comparadas con las ganancias de los grupos experimentalesde TLC (0.41 y 0.30). Por otra parte, no se apreciandiferencias en las ganancias de los grupos de control de lasdos especialidades ya que en cada grupo control se obtuvoel mismo valor de ganancia normalizada (0.13).

Considerando la clasificacin de Hake [7], se determinaque los grupos experimentales estn en la zona de gananciamedia con un valor promedio de ganancia normalizada de0.38, localizndose en el rango de 0.3 < g< 0.7. Por otra

parte, los grupos control se ubican en una zona de gananciabaja con un valor promedio de la misma de 0.13.Resultados similares se obtienen cuando se evalan las

preguntas del FCI original. Los detalles pueden consultarseen la Tesis de Maestra [12].

Dado que los 10 tems agregados corresponden al temade Cada Libre, para los grupos que utilizaron la serie deClases Demostrativas Interactivas que se proponen en estetrabajo, los puntajes obtenidos despus de la instruccin nosindican una mejor comprensin de los conceptos bsicossobre este tipo de movimiento por los estudiantes de losgrupos experimentales con respecto a los estudiantes de losgrupos de control.

FIGURA 4.Ganancia gobtenida por grupo en los 10 temsagregados al FCI.

Por lo tanto, concluimos que los grupos experimentalesalcanzaron una mejor comprensin de conceptos bsicosdel movimiento en Cada Libre porque con el uso de lasClases Demostrativas Interactivas los estudiantes logranentender mejor las caractersticas de dicho movimiento yexplicar mejor las relaciones y el comportamiento de susvariables.

IV. DISCUSIN

A pesar de la existencia de cuestionarios como el FCI, queson herramientas validadas y tiles para determinar la

compresin y dominio de los conceptos fundamentales dela Mecnica Newtoniana, para evaluar minuciosamente laefectividad de una estrategia educativa que examina untema especfico, como por ejemplo el de Cada Libre, sinduda es conveniente contar con herramientas que permitanun anlisis ms detallado del dominio de los estudiantes dedicho tema en particular. En este trabajo proponemos unaherramienta que permite hacer un anlisis ms detallado de

la comprensin del movimiento en Cada Libre.Sin duda alguna, un trabajo de investigacin adicionales necesario en la cual se tomen en cuenta nuestrosresultados con el fin de mejorar la eficacia de las diez

preguntas que proponemos para evaluar el aprendizaje delos conceptos fsicos usados en la descripcin delmovimiento en Cada Libre. Esto solamente puede lograrseaplicando el cuestionario a un gran nmero de estudiantes yhaciendo mejoras a las preguntas, como cambios en laredaccin de preguntas para que sean menos confusas,eliminacin de opciones de respuesta poco atractivas, etc.Con respecto a la sustitucin de opciones de respuesta pocoatractivas, posiblemente sea conveniente eliminar la opcin

Ninguna de las anteriores en todas las preguntas en lasque aparece, por otra opcin fsicamente ms razonable.As pues, invitamos a la comunidad a usar los tems

propuestos en el presente trabajo y proponer modificacionesa los mismos que mejoren su eficacia como instrumento deevaluacin de la comprensin de los conceptos fsicosusados en la descripcin del movimiento en Cada Libre.Un anlisis ms extenso de los resultados obtenidos en elcurso de este trabajo de investigacin puede consultarse enla Tesis de Maestra de Lilia Garduo Caldern presentadaen CICATA Legaria, IPN [12].

AGRADECIMIENTOS

Este trabajo fue apoyado por CONACYT-Mxico, EDI-IPN, COFAA-IPN y por los proyectos de investigacinSIP-20131340 y SIP-2013

REFERENCIAS

[1] Thornton, R. y Sokoloff, D. Assessing student learningof Newtons laws: The Force and Motion ConceptualEvaluation and Evaluation of Active Laboratory andLecture Curricula, American Journal of Physics 66, 338-352 (1998).

[2] Hestenes, D., Wells M. y Swackhamer, G. ForceConcept Inventory, The Physics Teacher 30, 141-158(1992).[3] Henderson, C. Common Concerns About the ForceConcept Inventory, The Physics Teacher 40, 542-547(2002).[4] Colleta, V. P. y Phillips, J. A., Interpreting forceinventory scores: Normalized gain and SAT scores,Physical Review Special Topics Physics EducationResearch 3, 010106(5) (2007).[5] Stewart, J., Griffin, H. y Stewart G., Context sensitivity



8/9

Lilia Garduo Caldern, A. Lpez Ortega, Csar Morain the force concept inventory, Physical Review SpecialTopics 3, 010102(6) (2007).[6] Savinainen, A. y Viiri, J. The Force Concept Inventoryas measure of students coherence, International Journal ofScience Mathematics Education 6, 719-740 (2008).[7] Hake, R. R. Interactive-engagement versus traditionalmethods: A six-thousand-student survey of mechanics testdata for introductory physics courses, American Journal of

Physics 66, 64-74 (1998).[8] Guisasola, J., Almud, J. M. y Zubimendi, J. L.Dificultades de aprendizaje de los estudiantesuniversitarios en la teora del campo magntico y eleccinde los objetivos de enseanza, Enseanza de las Ciencias,21, 79-94 (2003).[9] Maloney D. P., OKuma T. L., Hieggelke C. J. y VanHeuvelen, A. Surveying students conceptual knowledge ofelectricity and magnetism, American Journal of PhysicsSupplement 69, S12-S23 (2001).[10] Silveira L. y Moreira M. A., Validacin de un test paraverificar si el alumno posee concepciones cientficas sobrecalor, temperatura y energa interna, Enseanza de lasCiencias14, 75-86 (1996).[11] Martnez Negrete, M. A., Once semestres deaplicacin del cuestionario Moreira-Axt a estudiantes deTermodinmica de la carrera de Fsica. Revista Mexicanade Fsica43, 397-401 (1998).[12] Garduo Caldern Lilia. Implementacin de ClasesDemostrativas Interactivas para la enseanza de CadaLibre en bachillerato.Tesis de Maestra (2010). Centro deInvestigacin en Ciencia Aplicada y Tecnologa Avanzada,Instituto Politcnico Nacional, Mxico.[13] Bao, L., Redish, E. Concentration analysis: Aquantitative assessment of student state. American Journalof Physics69, 45-53 (2001).[14] Doran, R. Basic measurement and evaluation of

science instruction. National Science Teachers Association,Washintong, D. C. (1980).[15] Gonzlez, C. O. Evaluacin de opcin mltiple vs.Evaluacin tradicional. Un estudio de caso en ingeniera. Ingeniera 7, 17 (2003). Revista Acadmica de la Facultadde Ingeniera, UAY Disponible en lneahttp://www.ingenieria.uady.mx/revista/volumen7/evaluacion.pdf[16] Aguirre, R. y Ponce De Leon, R. M. Factor decorreccin y Anlisis de tems: Grado de Dificultad, Poderde Discriminacin, Efectividad de las Respuestas deDistraccin y Confiabilidad. http://radiou.usac.edu.gt/fdeo/biblio/factordecorreccion.pdf Fecha de consulta 9 de

mayo de 2010.[17] Morris, G. A., Branum-Martin, L., Harshman, N.,Baker, S. D., Mazur E., Dutta S., Mzoughi, T., McCauley,V. Testing the test: Item response curves and test quality,American Journal of Physics 74, 449-453 (2006).[18] Sandoval, M. y Mora, C. Modelos errneos sobre lacomprensin del campo elctrico en estudiantesuniversitarios, Latin American Journal of PhysicsEducation3, 647-655 (2009).

APNDICE. ITEMS PROPUESTOS SOBRE ELTEMA DE CADA LIBRE2

1. Una cubeta se deja caer desde la azotea de un edificiohasta la superficie de la Tierra, su velocidad inicial:

(A) Alcanza un mximo de velocidad al ser soltada ydesde entonces cae con una velocidad constante.

(B) Aumenta conforme aumentamos la altura del edificio

del cual soltamos la cubeta.(C) Es cero, ya que parte del reposo.(D) Aumenta aproximadamente a la mitad de su

trayectoria.(E) Disminuye aproximadamente a la mitad de su

trayectoria.

2. En el saln de clase una moneda y una hoja de papelextendida se dejan caer desde la misma altura y en elmismo instante. El tiempo que tardan en llegar alsuelo es:

(A) Mayor para la moneda comparada con la hoja de papelextendida.

(B)

Menor para la moneda comparada con la hoja depapel extendida.(C) Igual para los dos cuerpos.(D) Aproximadamente la mitad para la moneda comparada

con la hoja de papel extendida.(E) Aproximadamente la cuarta parte para la moneda

comparada con la hoja de papel extendida.

3. Una pelota de ping pon que se deja caer desde el techode un edificio de dos pisos hasta la superficie de laTierra:

(A) Al ser soltada mantiene su aceleracin casiconstante.

(B) Aumenta su aceleracin mientras cae porque laatraccin gravitatoria se hace considerablementemayor cuanto ms se acerca la piedra a la Tierra.

(C) Aumenta su aceleracin porque una fuerza degravedad casi constante acta sobre ella.

(D) Disminuye su aceleracin debido a la tendencianatural de todos los objetos al caer.

(E) Disminuye su aceleracin debido a que la fuerza degravedad acta sobre ella.

Use la descripcin y la figura adjuntas para contestarlas cuatro preguntas siguientes (4 a 7)

Al mismo tiempo y desde la misma altura, se deja caer una

pelota X y una bola Y (idntica a la bola X).

2La respuesta correcta est resaltada en negritas.

X Y

http://www.ingenieria.uady.mx/revista/volumen7/evaluacion.pdfhttp://www.ingenieria.uady.mx/revista/volumen7/evaluacion.pdfhttp://www.ingenieria.uady.mx/revista/volumen7/evaluacion.pdfhttp://radiou.usac.edu.gt/%20fdeo/biblio/factordecorreccion.pdfhttp://radiou.usac.edu.gt/%20fdeo/biblio/factordecorreccion.pdfhttp://radiou.usac.edu.gt/%20fdeo/biblio/factordecorreccion.pdfhttp://radiou.usac.edu.gt/%20fdeo/biblio/factordecorreccion.pdfhttp://radiou.usac.edu.gt/%20fdeo/biblio/factordecorreccion.pdfhttp://www.ingenieria.uady.mx/revista/volumen7/evaluacion.pdfhttp://www.ingenieria.uady.mx/revista/volumen7/evaluacion.pdf


9/9

Evaluacin del aprendizaje conceptual del movimiento en Cada Libre4. Cuando la pelota Y vaya descendiendo dnde estar

la pelotaX?(A) A la misma altura que la pelota Y.(B) Encima de la pelota Y.(C) Debajo de la pelota Y.(D) A la mitad de la altura de la pelota Y.(E) En la posicin inicial.

5.

Cul pelota alcanza el piso primero?(A) La pelotaXpor su velocidad(B) Las dos pelotas alcanzan el piso al mismo tiempo(C) La pelotaX(D) La pelota Y(E) Ninguna de las anteriores

6. Qu pelota alcanza el piso con mayor velocidad?(A)

La pelotaX.(B) La pelota Y.(C) Las dos pelotas alcanzan el piso a la misma

velocidad.(D) La pelota Ypor su aceleracin.(E) Ninguna de las anteriores

7. Durante la cada, la velocidad en cada una de laspelotas

(A) Aumenta siendo mayor en Yy menor enX.(B) Aumenta y adquiere el mismo valor tanto para X

como para Y.(C) Aumenta siendo mayor paraXy menor para Y.(D) Aumenta paraXy es constante para Y.(E) Aumenta para Yy es constante paraX

Use la descripcin y la figura adjuntas para contestarlas cuatro preguntas siguientes (8 a 10)Una moneda se deja verticalmente hacia abajo desde dos

alturas distintas (H y h). Considerando que la altura H esexactamente el doble de la altura h.

8. Cmo es la aceleracin de la moneda al final de surecorrido?

(A) Mayor al caer de la alturaH.(B) Menor al caer de la alturaH.(C) Igual para las dos alturas.(D) Justamente la mitad para la alturaH, que para la altura

h.(E) Ninguna de las anteriores.

9. Cmo es el tiempo que tarda la moneda en llegar al

piso?(A)

Mayor si cae de la altura h(B) Menor si cae de la alturaH(C) Igual para la alturaHque para la altura h(D) Mayor si cae de la alturaH(E) Ninguna de las anteriores

10. Cundo la moneda se deja caer, su velocidad:(A) Adquiere distinto valor en cada punto de su

trayectoria(B) Presenta el mismo valor en cada punto de su

trayectoria(C) Se comporta inversamente proporcional a su

aceleracin

(D)

Es igual a su aceleracin(E) Ninguna de las anteriores

Hh


lajpe 777 lilia gardua o

Documents