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ACTUALIDAD EN EDUCACIÓN ESTADÍSTICA Y PROBABILÍSTICA BENEMÉRITA UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE PUEBLA FACULTAD DE CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Editores José DionicioZacarias Flores Hugo Adán Cruz Sosa Fernando Velasco Luna Bulmaro Juárez Hernández Víctor Hugo Vázquez Guevara Hortensia Josefina Reyes cervantes Francisco Solano Tajonar Sanabria Gladys Denisse Salgado Suárez ACTUALIDAD EN EDUCACIÓN ESTADÍSTICA Y PROBABILÍSTICA José Dionicio Zacarías Flores Coordinador BENEMÉRITA UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE PUEBLA 2019 Primera edición: 2019 ISBN: 978-607-525-640-5 ©Benemérita Universidad Autónoma de Puebla 4 Sur 104, Col. Centro Histórico, Puebla, Pue. CP 72000 Teléfono: (222) 229 55 00 www.buap.mx Dirección General de Publicaciones 2 Norte 1404, Col. Centro Histórico, Puebla, Pue. CP 72000 Teléfonos: (222) 246 85 59 y (222) 229 55 00 Ext. 5768 publicaciones.buap.mx Facultad de Ciencias Físico Matemáticas Av. San Claudio y 18 Sur, Colonia San Manuel, Puebla, Pue. CP 72570 Teléfonos: (222) 229 55 00 Ext. 7552 www.fcfm.buap.mx BENEMÉRITA UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE PUEBLA • Rector José Alfonso Esparza Ortiz • Secretario General: José Jaime Vázquez López • Vicerrector de Extensión y Difusión de la Cultura: José Carlos Bernal Suárez • Director General de Publicaciones: Hugo Vargas Comsille • Director de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas: Martha Alicia Palomino Ovando Impreso y hecho en México Printed and made in México http://www.buap.mx/ http://www.fcfm.buap.mx/ PRÓLOGO El Cuerpo Académico de Probabilidad y Estadística, perteneciente a la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas de la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla pone a disposición de todos los interesados la edición del libro “Actualidad en Educación Estadística y Probabilística 2019”. Este libro es el esfuerzo de investigadores pertenecientes a instituciones educativas tanto a nivel nacional como internacional, con la finalidad de aportar una muestra representativa de las líneas de investigación que actualmente se abordan a nivel internacional, acerca de las problemáticas que se dan en el proceso de la enseñanza y aprendizaje de la probabilidad y estadística. El contenido del libro está elaborado por trabajos inéditos aportados por los autores, después de haber sido sometidos a una rigurosa revisión arbitrada, para ser parte de la edición como capítulos de libro. Atentamente. Los editores. Agradecemos a la M. C. Gladys Denisse Salgado Suárez por su participación en el arduo trabajo que implicó la edición de este libro. Actualidad en Educación Estadística y Probabilística ISBN: 978-607-525-640-5 I Contenido 1. El aprendizaje basado en proyectos y el emprendimiento, en las ingenierías ......... 5 1.1 Introducción ............................................................................................................... 6 1.2 Metodología ............................................................................................................. 11 1.3 Resultados ............................................................................................................... 13 1.4 Conclusiones ........................................................................................................... 19 Referencias .................................................................................................................... 21 2. Enseñanza y Comprensión de Estudiantes Normalistas de Matemáticas Al Resolver Problemas Sobre Probabilidad Condicional ............................................................. 23 2.1. Planteamiento del problema ................................................................................... 25 2.2. Referentes teóricos ................................................................................................. 27 2.3. Enfoque metodológico............................................................................................ 27 2.4. Análisis de resultados ............................................................................................. 28 2.4.1 Descripción de la estrategia de enseñanza y análisis de su intervención ............. 28 2.4.2 Análisis de resultados con el cuestionario ............................................................ 36 2.5. A modo de conclusiones ......................................................................................... 42 3. Asociación entre el uso del formato RSE y el rendimiento académico ................... 47 3.1 Introducción. ............................................................................................................ 49 3.2 Metodología. ............................................................................................................ 52 3.3 Resultados. .............................................................................................................. 55 3.4 Discusión. ................................................................................................................ 62 3.5 Conclusiones. .......................................................................................................... 65 4. Regresión lineal del diámetro normal y la circunferencia con el uso de Geogebra, para validar las mediciones de campo dentro del bosque del Instituto Tecnológico de Zitácuaro ................................................................................................................. 69 4.1 Introducción ............................................................................................................. 70 4.2 Marco teórico .......................................................................................................... 72 4.3 Metodología ............................................................................................................. 73 4.4 Resultados. .............................................................................................................. 74 4.5 Conclusiones ........................................................................................................... 76 5. La antropometría como recurso didáctico para la enseñanza de la estadística .... 79 5.1 Introducción ............................................................................................................. 80 5.2 Materiales y métodos ............................................................................................... 83 5.3 Análisis y discusión de resultados ........................................................................... 86 Actualidad en Educación Estadística y Probabilística ISBN: 978-607-525-640-5 II 5.4 Discusión de resultados ........................................................................................... 92 5.5 Conclusiones ........................................................................................................... 93 6. Evolución en la comprensión de estudiantes de Telebachillerato de un problema de estimación de media y mediana a partir de un gráfico ............................................ 95 6.1 Introducción ............................................................................................................. 97 6.2 Marco teórico .......................................................................................................... 97 6.3 Metodología ............................................................................................................. 99 6.4 Problema propuesto y método de análisis. ............................................................ 101 6.5 Resultados .............................................................................................................103 6.6 Conclusiones ......................................................................................................... 117 7. Aula virtual para la enseñanza del diseño de experimentos. Experiencias y Avances. ……………………………………………………………………………………..123 7.1 Introducción ........................................................................................................... 124 7.2 Objetivo ................................................................................................................. 125 7.3 Justificación ........................................................................................................... 125 7.4 Material y Método ................................................................................................. 125 7.5 Resultados ............................................................................................................. 126 7.5.1 Diseño completamente aleatorizado ................................................................... 126 7.5.2 Diseño en bloques o con un factor bloque ......................................................... 126 7.5.3 Diseños con dos o más factores .......................................................................... 127 7.5.4 Diseños factoriales a dos niveles ........................................................................ 127 7.6 Discusión ............................................................................................................... 129 7.7 Conclusion ............................................................................................................. 131 8. Diseño de secuencia para lo obtención de sumas de cuadrados con el uso de Excel para la enseñanza de ANOVA de tres factores en Ingeniería Industrial del Instituto Tecnológico de Zitácuaro ......................................................................................... 133 8.1 Introducción ........................................................................................................... 135 8.2 Marco contextual ................................................................................................... 137 8.3 Antecedentes ......................................................................................................... 138 8.4 Desarrollo de la secuencia ..................................................................................... 143 8.5 Resultados ............................................................................................................. 149 8.6 Conclusiones ......................................................................................................... 149 9. Conocimientos, competencias y rol del Profesor de Probabilidad y Estadística en educación a distancia: hacia la idoneidad del proceso de estudio y la efectividad del aprendizaje ................................................................................................................. 153 9.1 Introducción ........................................................................................................... 154 Actualidad en Educación Estadística y Probabilística ISBN: 978-607-525-640-5 III 9.2 El aprendizaje ........................................................................................................ 154 9.3 La educación a distancia mediada por tecnologías digitales ................................. 155 9.4 Conocimiento matemático y competencias para educar ....................................... 156 9.5 La educación a distancia ........................................................................................ 160 9.6 Conclusiones ......................................................................................................... 163 10. Sesgos en la comprensión del concepto de probabilidad condicional: una propuesta didáctica mediada por TIC para construir aprendizajes verdaderos .................. 167 10.1 Introducción ......................................................................................................... 168 10.2 Marco teórico: el modelo TPACK ...................................................................... 170 10.3 Propuesta didáctica .............................................................................................. 171 10.3.1 Extracción de bolillas con y sin reposición de una urna: un ejemplo en Excel 172 10.3.2 Teorema de Bayes con Geogebra ..................................................................... 173 10.3.4 Visualización en R para favorecer la comprensión del concepto de probabilidad condicional .............................................................................................................. 174 10.4 Conclusiones y trabajos futuros........................................................................... 176 11. La conjunción de la estadística y la investigación: Relato de una experiencia educativa. .................................................................................................................... 181 11.1 Introducción ......................................................................................................... 183 11.2 Filosofía de la EE ................................................................................................ 184 11.3 Descripción de la EE ........................................................................................... 186 11.4 Aplicación de la EE ............................................................................................. 188 11.4.1 Contexto del grupo ........................................................................................... 188 11.4.2 Eficiencia terminal ........................................................................................... 189 11.5 Resultados de aprendizaje ................................................................................... 190 11.6 Conclusiones ....................................................................................................... 192 Anexos ......................................................................................................................... 194 Actualidad en Educación Estadística y Probabilística ISBN: 978-607-525-640-5 5 1 El aprendizaje basado en proyectos y el emprendimiento, en las ingenierías Guillermina Sánchez López, José Dionicio Zacarías Flores, Fernando Velasco Luna, Gladys Denisse Salgado Suárez. guillermina.sanchez@correo.buap.mx, jdzacariasf@gmail.com, fvelasco@fcfm.buap.mx, gladys008@hotmail.com Resumen: Es fundamental promover, fortalecer y preservar en el estudiante de ingeniería el emprendimiento, la investigación y las estrategias que le permitan poner en marcha proyectos innovadores que contribuyan a generar empleos e ingresos, así como a tener un panorama empresarial cercano a la realidad, clave para el desarrollo del México de hoy y de las nuevas generaciones, comprometido con la mejora de las condiciones de vida de la humanidad. Todo lo cual promueve en el futuro ingeniero el desarrollo de las habilidades, destrezas, aptitudes, actitudes y conocimientos necesarios para lograr la transformación del entorno donde se desenvuelve en el ámbito laboral. Actualidad en Educación Estadística y Probabilística ISBN: 978-607-525-640-5 6 El Aprendizaje Basado en Proyectos, es una estrategia aprendizaje-enseñanza que permite el desarrollo de las competencias en los estudiantes, por lo que se plantea implementarlo en la materia Química básica del 2° cuatrimestre, del programa de Técnico Superior Universitario de la Universidad Tecnológica de Puebla, utilizando como herramienta estadística el Diseño de experimentos, con la finalidad de establecer las condiciones óptimas para la mejora de la calidad en el desarrollo de los proyectos realizados por el estudiante. Palabras claves: Aprendizaje,´proyectos, competencias, matemáticas. Abstract Its fundamental to promote, strengthen and to preserve in the Engineering student, the entrepreneurship, the research and the strategy’s which allow put in work or start innovators projects to contribute at the job creations and get incomes, in the same way have an enterprise panorama close to the reality, key to the development of Mexico and the new generations, committed with the humanity improvement. All of that promote in the future engineer the develop of abilities, aptitudes, skills, attitudes and knowledge necessaries to achieve the environment transformation where develop in the job environment The project – based learning, is an strategy learning – teaching which allow the competitions develop in the students, due to propose to implement en the Basic Chemistry subject of the 2° cuatrimestre, at the program of Técnico superior universitario of the Universidad Teconológica de Puebla, using as sadistic tool of the experiment design, with the purpose of stablish the optimal conditions to the improvement in the quality at the development of the projects made by the student. Key words: Learning, projects, skills, mathematics. 1.1 Introducción Uno de los propósitos que se plantean en los perfiles de egreso a nivel superior es el desarrollo de conocimientos, habilidades, destrezas, aptitudes, actitudes y valores, que permitan al egresado desarrollarse en el terreno laboral. Actualidad en Educación Estadística y Probabilística ISBN: 978-607-525-640-5 7 En el programa de estudios de cada asignatura se hace mención de cómo ésta contribuye al perfil de egreso apoyando a los estudiantes a desarrollar estas competencias, por lo que es de suma importancia transmitirles no sólo el conocimiento propio del curso, sino el interés de plantear e investigar problemas reales, cuyas soluciones sean benéficas a su entorno. El lograr que el aprendizaje sea significativo para el estudiante es de suma importancia en el desarrollo de todo curso, para lo cual es posible aplicar diversas estrategias enseñanza- aprendizaje, para alcanzar este fin. Un modelo educativo, como varios autores lo afirman], es un planteamiento surgido de la necesidad de simbolizar y representar la tarea de la enseñanza- aprendizaje que el docente realiza para justificar y entender su práctica profesional, para determinar el conocimiento generado en el estudiante y para transformar su práctica según los resultados obtenidos. Esta doble función es la que Medina (2003), describe: un modelo de enseñanza adopta la representación mental más valiosa y apropiada para mejorar tanto el conocimiento práctico como el teórico. Existen diversos modelos educativos los cuales plantean la enseñanza de diversas formas, algunas centradas en: La transmisión de la información Los valores En el estímulo respuesta La actividad de los alumnos En los procesos de aplicación Vygotsky establece el constructivismo, como un modelo en el que el estudiante sea el que mediante procesos cognitivos vaya construyendo sus saberes, es decir, darles un sentido, con la dirección del docente, para que , logre un aprendizaje significativo, en este modelo constructivista el aprendizaje por descubrimiento juega un papel importante ya que al encontrar varias soluciones para un mismo problema, promueve en el estudiante el interés por investigar qué es lo correcto, con esto, debe lograrse que los nuevos conocimientos entren a la zona de desarrollo próximo, donde el individuo es capaz de recordar y aplicar lo aprendido. Actualidad en Educación Estadística y Probabilística ISBN: 978-607-525-640-5 8 Por otro lado, Ausubel, (1980), plantea el cómo relacionar en el estudiante el aprendizaje mecánico con el aprendizaje significativo, en el primero no se necesitan conocimientos previos del tema en cuestión, en el significativo en cambio, se relacionan todo los conceptos estudiados y se realiza la aplicación de ellos, es decir es un “continuum” debiendo unirse ambos aprendizajes, en el trabajo con el estudiante, es necesario promover que el conocimiento nuevo se una con el conocimiento previo para lograr ese tan proclamado aprendizaje significativo, para esto Ausubel propone que se implemente con los estudiantes materiales que ellos puedan relacionar dando un significado lógico, que le permita relacionarlo con las ideas que tiene en su estructura cognitiva. Si el significado que se adquiere es un contenido cognoscitivo nuevo, diferenciado e idiosincrático entonces se convierte como Ausubel decía en un significado psicológico, el cual requiere de contenidos teóricos suficientes en el estudiante para poder llegar a ser aplicado, Ausubel, lo cual en teoría es excelente, el problema se establece en el momento en el que el docente pierde el control del grupo y no logra aterrizar las ideas de los estudiantes, al no dirigir correctamente lo investigado y como dice Enkvist, (2011), se convierte la clase en un procedimiento, en un método para hacer alguna cosa y se deja a un lado el enfatizar los conocimientos, los cuales deben ser la base de toda enseñanza. Por esta razón evaluar al estudiante con exámenes estandarizados, o bien, impartir las asignaturas de forma expositiva, no dará prueba de la apropiación de conocimientos que tengan, en el mejor de los casos saben resolver problemas, pero no saben que significan los resultados que están obteniendo; esta situación hace imperativa la búsqueda de planeaciones efectivas que permitan construir el conocimiento aprendiendo y aplicando conceptos teóricos. Como plantea Ausubel, no basta que el material sea significativo, debe existir también en el estudiante la inquietud por interpretar los resultados obtenidos, proceso en el cual el docente es el guía del alumno, aplicando las estrategias pertinentes para ello, motivando a que se realice la asimilación cognitiva requerida, de manera que se logre alcanzar el aprendizaje combinatorio en el cual hay una transferencia efectiva del aprendizaje. Como parte importante de los modelos de enseñanza está el aprendizaje basado en proyectos, (ABP), el cual es un recurso que es recomendado por algunos investigadores Anderson (1980) y Sungur, Batanero, y Díaz (2013), por ofrecer más ventajas que desventajas. Actualidad en Educación Estadística y Probabilística ISBN: 978-607-525-640-5 9 El utilizar un aprendizaje con base a proyectos obliga a los estudiantes a plantearse preguntas tales como Graham, 2011): ¿Cuál es mi problema? ¿Necesito datos? ¿Cuáles? ¿Cómo puedo obtenerlos? ¿Qué significa este resultado en la práctica? Así las ventajas de usar ABP como una estrategia a considerar por parte del docente, son de acuerdo a diversos autores: Mayorga (2011), Batanero, y Díaz; Ojeda, (2013), Godino (2013): Logran aprender de los errores cometidos Como resultado del tiempo empleado se obtiene un producto tangible Conforme se va avanzando se producen ideas novedosas y eficaces, para solucionar las problemáticas que se presentan, ante lo cual los estudiantes aplican un trabajo colaborativo necesario para la implementación de estas mejoras encontradas El estudiante es protagonista de su aprendizaje, acentuándose su papel autónomo y activo. El rol del docente es apoyar, recomendar, analizar y dar seguimiento del trabajo a realizar. Se inicia de una situación-problema que es el eje motivacional del trabajo de los estudiantes. Permite contextualizar a la asignatura en cuestión y hacerla más relevante. Se aprende a identificar y comprender características de los datos reales (variabilidad, precisión, fiabilidad, posibilidad de medición y sesgo). Desarrolla y promueve empatía entre los participantes. Promueve el trabajo disciplinar. Promueve la capacidad de investigación tanto grupal como individual. Provee de unaherramienta y una metodología para aprender cosas nuevas de manera eficaz. Fomenta la responsabilidad de cada integrante. Favorece la toma de decisión Favorece la relación; estudiante- entorno, donde él es capaz de determinar la responsabilidad como partícipe de la mejora de su entorno. El modelo didáctico que más se adecúa a las necesidades actuales es el modelo alternativo en el cual como explica Mayorga Fse emplean diferentes estrategias metodológicas con la finalidad de trabajar por competencias, lo cual es necesario tanto a nivel superior como medio superior. Actualidad en Educación Estadística y Probabilística ISBN: 978-607-525-640-5 10 Si bien el aprendizaje basado en proyectos permite que el estudiante desarrolle sus habilidades destrezas y capacidades, aplicando los conocimientos apropiados; es necesario realizar una metodología correcta que le permita obtener observaciones precisas y sobre todo que pueda tomar decisiones correctas y precisas. Estas decisiones pueden ayudar a que una empresa pueda salir adelante, o que la producción de algún bien o servicio sea redituable, pero para determinar lo anterior, en todo proceso es necesario analizar todas las variables que se encuentra presentes y que causan modificación en los resultados. Todo lo anterior resulta ser importante en la formación del estudiante ya que se le está preparando para formar parte del terreno laboral o bien continuar con una preparación académica más especializada. En este contexto, este documento da una propuesta de estrategia aprendizaje-enseñanza con la finalidad de mejorar la práctica educativa desde una perspectiva de emprendimiento que promueva el aprendizaje basado en proyectos en la división de Mecatrónica de la Universidad Tecnológica de Puebla. Esta propuesta surge como resultado de las auditorías y supervisiones realizadas a la Universidad Tecnológica de Puebla UTP, en general y a la división de mecatrónica en particular, por organismos como el Consejo de Acreditación de la Enseñanza de la Ingeniería, (CACEI), o el programa de Fortalecimiento de la Calidad en Instituciones Educativas (PROOCIE), el programa integral de Fortalecimiento Institucional, (PIFI), Programa de fortalecimiento de la calidad Educativa (PFCE), los cuales evalúan de una u otra forma la calidad de los servicios que se prestan a los estudiantes con la finalidad de que al egresar tengan la seguridad de que lo aprendido es pertinente y actualizado, con lo cual sea posible que alcancen mejores herramientas para desempeñarse profesionalmente, ya sea local, nacional ó internacionalmente, otro objetivo es que tengan más probabilidad de desarrollar su propia empresa. Como se mencionó antes entre las recomendaciones que tuvo la división de Mecatrónica por parte de CACEI 2014 y la retroalimentación PROFOCIE – PIFI – PROFOE 2014 – 2015, está el Actualidad en Educación Estadística y Probabilística ISBN: 978-607-525-640-5 11 impulsar la Participación de estudiantes en proyectos de desarrollo tecnológico en el sector productivo. Como resultado de esas recomendaciones se realiza en la UTP el Programa de Fortalecimiento de los programas educativos 2016-2018, donde se tiene como compromiso el alcanzar las metas propuestas estableciendo las estrategias a seguir por la mencionada División para el logro de tales objetivos. Uno de los objetivos del programa institucional 2016-2018 de la División de Mecatrónica de la UTP, es: Implementar la metodología de evaluación por proyectos como estrategia para mejorar los índices de retención, aprovechamiento académico, eficiencia terminal y titulación, así como la incorporación de estudiantes a proyectos de desarrollo tecnológico con el sector productivo. Es lo anterior lo que motiva la realización de esta propuesta ya que este objetivo no se alcanzará solamente en un cuatrimestre o con una materia sino cada una de las asignaturas que forman el mapa curricular de los programas de estudio ofertados por la división. ¿De qué manera las diferentes materias que forman la curricula escolar, pueden “aportar” a lograr este objetivo? ¿Cómo implementar desde las asignaturas la elaboración de proyectos? ¿Cómo darles seguimiento? ¿Cómo desarrollar el emprendimiento a lo largo de la carrera? Para resolver las preguntas anteriores los autores del presente trabajo se plantean los siguientes objetivos Objetivo general: Implementar el Aprendizaje basado en Proyectos (ABP), como una estrategia de trabajo que desarrolle el emprendimiento en el estudiante de Ingeniería. Objetivo específico: Emplear el diseño de experimentos (DOE), como una herramienta estadística que permita establecer el orden, la repetibilidad y replicabilidad en el desarrollo de un proyecto. 1.2 Metodología Actualidad en Educación Estadística y Probabilística ISBN: 978-607-525-640-5 12 En el segundo cuatrimestre del programa de estudio de Técnico Superior Universitario TSU, en automatización, se oferta la materia de “química básica”, cuyo objetivo de aprendizaje es: “El alumno interpretará fenómenos químicos con base a las leyes, teorías y técnicas de la química para contribuir al desarrollo de los procesos industriales” La competencia a desarrollar en la asignatura es: “Plantear y solucionar problemas con base en los principios y teorías de física, química y matemáticas, a través del método científico para sustentar la toma de decisiones en los ámbitos científico y tecnológico”. Para implementar en la asignatura “Química” en 2° cuatrimestre el Aprendizaje Basado en Proyectos, es necesario realizar la planeación de las sesiones de clase, empleando como herramienta el diseño de experimentos con la finalidad de establecer las condiciones óptimas para la mejora de la calidad en el desarrollo de los proyectos realizado por el estudiante. La planeación de la sesión de clase es vital en el desarrollo de esta estrategia de aprendizaje- enseñanza, ya que el docente debe tomar en cuenta las situaciones que en dado caso puedan presentarse en los grupos donde se está trabajando. Es importante mencionar que esta estrategia se aplicó en 4 grupos de segundo cuatrimestre de la división de mecatrónica de la UTP En los grupos de 2° cuatrimestre se formaron 6 equipos para realizar el trabajo por grupo. El procedimiento que se utilizó con ellos fue el que se muestra en la Figura 1. Actualidad en Educación Estadística y Probabilística ISBN: 978-607-525-640-5 13 Figura 1. Metodología 1.3 Resultados Al aplicar el diseño de experimentos los estudiantes establecieron como condiciones del proceso, las mostradas en la Figura 2. Figura 2. Determinación inicial de las variables de control La utilización del diseño de experimentos permite establecer de una forma clara las variables que se encuentran presentes en el prototipo y como se relacionan entre sí, de manera que se determine durante el proceso quienes se vuelven controlables, quienes incontrolables y quienes serán las variables de salida, las cuales son las que finalmente permiten determinar la eficiencia del proceso. Pregunta detonadora Trabajo colaborativo Conclusiones Experimentación Planteamiento de Hipótesis Actualidad en Educación Estadística y Probabilística ISBN: 978-607-525-640-5 14 En esta parte es importante que el estudiante observe la utilidad del diagrama 2 y como le ayuda a determinar los pasos que ha de seguir para que su observación sea más eficiente. Por otro lado, este tratamiento permite observar la repetibilidad y la replicabilidad entre las diferentes unidades experimentales, recordando que se les denomina así a los prototipos realizados por los diferentes equipos, por otra parte, replicabilidad se refiere a que bajo condiciones similares se fabrica otro prototipo, en tanto que la repetibilidad implica las mediciones en un mismo prototipo. En cuantoa lo anterior se tiene que en este caso las unidades experimentales se consideraron a los diferentes tipos de leche con los que se trabajó: Leche Lala, Alpura, Tamariz, Nutrileche, Santa Clara, de Soya es necesario indicar que cada de cada una se utilizó la variedad Light, Entera y deslactosada todas en reacción con Coca Cola en su presentación de 600 ml. El diseño de experimentos, ayuda a investigar los efectos de las variables de entrada, sobre una variable de salida, al mismo tiempo. Estos experimentos consisten en una serie de corridas, o pruebas, en las que se realizan cambios intencionales en las variables de entrada. En cada corrida se recolectan datos. El DOE se utiliza para identificar las condiciones del proceso y los componentes del producto que afectan la calidad, para luego determinar la configuración de factores que optimiza los resultados De esta manera el proyecto dio inicio como se muestra en la Figura 3, formando las observaciones de las unidades experimentales, cuidando “bloquear variables” y tratando de realizar los procedimientos aproximadamente bajo las mismas características de manera que sean reproducibles y replicables. Actualidad en Educación Estadística y Probabilística ISBN: 978-607-525-640-5 15 Figura 3. Creación de las unidades experimentales Al realizar las primeras observaciones surgieron algunas preguntas que mediante la guía del docente dieron con la siguiente parte experimental. Esto no solo fue causa de lo observado, ya que se sugiere realizar una investigación documental de manera que se busque que hay reportado sobre la reacción en internet, encontrando que la presencia del ácido orto fosfórico es el causante del precipitado observado como producto de la reacción al degradar la caseína, proteína de la leche, como se observa en la Figura 4. Figura 4. Mediciones en las unidades experimentales Es necesario destacar que hasta esta parte del proyecto los estudiantes “necesitaron” estudiar tanto conceptos propios de la materia como otro tipo de conocimientos en este caso empezar a Actualidad en Educación Estadística y Probabilística ISBN: 978-607-525-640-5 16 hacer uso de sus conocimientos de estadística para comprender cuales son las bases del diseño de experimentos Como se menciona anteriormente después de las primeras reacciones, se generaron mediante lluvia de ideas varias preguntas que motivaron a los estudiantes a seguir investigando, en este momento la dirección y habilidad del docente es necesaria para delimitar las preguntas a las que se les tratará de dar respuesta, esto debido a que las preguntas seleccionadas deben ser viables considerando tamaño del grupo, insumos materiales con que se cuenta en laboratorios y clases, tiempo para llevar a cabo la experimentación, propósitos de la asignatura, etc. Teniendo como base lo anterior se decidió trabajar con las preguntas: ¿Qué es el precipitado que se genera? ¿Qué componentes son los causantes de la reacción que observamos? ¿Obtendremos el mismo resultado con otro tipo de refresco? ¿Todos los refrescos de cola tendrán la misma reacción? ¿En todos los refrescos de lima-limón se encontrará presente el ácido orto fosfórico? Figura 5.Creación de unidades experimentales para las hipótesis planteadas. Obteniéndose como se muestra en la Figura 5 las unidades experimentales nuevamente para contrastar su replicabilidad y repetibilidad, la cual está reportada en la tabla 1 Tabla 1. Repetibilidad y replicabilidad en las unidades experimentales Actualidad en Educación Estadística y Probabilística ISBN: 978-607-525-640-5 17 Una vez realizadas las mediciones de pH y de cantidad de precipitado obtenido como lo indica el diseño de experimentos, DoE los estudiantes realizaron el análisis de sus variables, para lo cual fue necesario que aprendieran a utilizar minitab y recordaran algunos conceptos estadísticos importantes como lo son la prueba de hipótesis, estadística descriptiva, desviación estándar, diagrama caja bigotes, interpretación e inferencia estadística. Por lo que este proyecto cumple con ser una actividad que promueve la transversalidad, permite que efectivamente le estudiante se dé cuenta la unión entre las matemáticas y las ciencias experimentales y como se complementan. También es un gran promotor del trabajo colaborativo, cabe destacar que inicialmente el trabajo se presentó a cada uno de los 4 grupos donde la autora impartía la materia de química. En el aprendizaje basado en proyectos una parte muy importante es el seguimiento constante y continuo al estudiante, la tabla 1 de resultados obtenidos no solo se puede interpretar como la eficiencia de un determinado prototipo, sino también como el desempeño de los estudiantes integrantes de un equipo determinado, Como resultado del proyecto se solicitó a los integrantes de los equipos entregaran un informe donde fundamentarían y argumentarían lo observado, una vez que lo entregaron se pidió que por grupo se entregara un solo documento, es decir, todos los equipos debían compartir el reporte Replicabilidad Repetibilidad Unidades experimentales Leche Santa Clara Leche Lala Leche Tamariz Variables Entera Light Deslactosada E L D E L D pH antes 7 6.6 14 7 6.2 7 7 6.8 6.6 pH después 7 6.6 1.5 7 6.2 7 7 6.8 6.6 Cantidad de precipitado 4 3.4 3.9 3.6 3.8 3.9 3.6 4 3.9 Actualidad en Educación Estadística y Probabilística ISBN: 978-607-525-640-5 18 entregado y hacer uno que integrara la investigación y observación de todos, recordando que cada equipo formaba una unidad experimental ya que cada uno trabajó con una marca de leche diferente. Cuando el reporte integrador de cada grupo estuvo listo, se pidió que se formara otro equipo con un representante de cada grupo y se hiciera la integración de los 4 documentos que hasta ese momento existían para dar como resultado un solo reporte que tuviera la replicabilidad y repetibilidad de las unidades experimentales. Ya que como se mencionó anteriormente en cada uno de los cuatro grupos se trabajó con los 6 diferentes tipos de leche en sus tres variedades combinándolas cada una con los siguientes refrescos: COCA-COLA, RED COLA, DR PEPPER, BIG COLA, PEPSI, SEVEN UP, SPRITE, CANADA DRY. Las conclusiones a las que se llegaron fueron interesantes: 1.- La coca- cola es el refresco de cola que mayor cantidad de ácido orto fosfórico contiene, produciendo por tanto una mayor degradación de la caseína de la leche. 2.- El ácido ascórbico presente en los refrescos lima- limón también descompone la caseína de la leche pero en menor grado. 3.- La temperatura no influye en esta reacción. Pero las conclusiones a las que se llegó en la implementación del diseño de experimentos como una herramienta para la realización ordenada de un proyecto son mejores. Actualidad en Educación Estadística y Probabilística ISBN: 978-607-525-640-5 19 Figura 6. Desempeño en el ABP En la Figura 6 podemos observar que el mejor grupo en cuestión de organización y cumplimiento fue el 2°O, en tanto que el 2° M fue el de menor rendimiento Perspectiva: En el siguiente cuatrimestre aplicar esta estrategia nuevamente tratando de cuidar más los detalles observados 1.4 Conclusiones La implementación del diseño de experimentos como herramienta en el aprendizaje basado en proyectos permite una mejor coherencia y congruencia en el desarrollo del mismo. En particular al término del cuatrimestre se observó mediante la evaluación realizada que los estudiantes realmente habían logrado la competencia de la asignatura que es: “Plantear y solucionar problemas con base en los principios y teorías de física, química y matemáticas, a través del método científico para sustentar la toma de decisiones en los ámbitos científico y tecnológico”. Con los resultados obtenidos eneste proyecto, se plantea por parte del docente realizar un seguimiento más cercano con los estudiantes del grupo 2°M, de manera que puedan detectarse el tipo de deficiencias que estos alumnos presentan, después de esto se observó que los estudiantes habían tenido un bajo desempeño en las otras asignaturas cursadas, por lo que en los siguientes 0 2 4 6 8 10 12 2° L 2°M 2°N 2° O Desempeño de los 4 grupos Entrega de mediciones Reporte completo Trabajo colaborativo Actualidad en Educación Estadística y Probabilística ISBN: 978-607-525-640-5 20 proyectos se plantea un seguimiento más cercano en todas las fases de sus trabajos, es decir, en la investigación, planteamiento, medición, conclusiones. El aprendizaje basado en proyectos implementado en las ingenierías es una oportunidad para detectar las deficiencias y necesidades del estudiante en la aplicación real de sus conocimientos, el proyecto incluye la entrega de un reporte donde los equipos deben redactar tanto su investigación documental como los resultados obtenidos, detallando el modelo matemático que las mediciones presentan, con la finalidad de realizar el dimensionamiento adecuado que permita establecer la presentación de un proyecto a mayor escala. Actualidad en Educación Estadística y Probabilística ISBN: 978-607-525-640-5 21 Referencias Aliprantis, C. D. y Carmona, G. (2003). Introduction to an Economic Problem: A models and modeling perspective. En Lesh, R. y Doerr, H. (Eds.). Andreu, Mª Á. González, J.A. Labrador, Mª J. Quintanilla, I. Ruiz, T. (2004). Método de caso Ficha descriptiva y de necesidades. Valencia, España. Anderson, C. W. y Loynes, R. M. (1987). The teaching of practical statistics. 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Madrid: Fundación Alfonso Martín Escudero. http://iide.ens.uabc.mx/blogs/mce/files/2011/03/TesisMaestria-MFFerreyra.pdf Actualidad en Educación Estadística y Probabilística ISBN: 978-607-525-640-5 23 2 Enseñanza y Comprensión de Estudiantes Normalistas de Matemáticas Al Resolver Problemas Sobre Probabilidad Condicional Saúl Elizarrarás Baena sauleliba@gmail.com Resumen En este estudio de tipo cualitativo (Eisner, 1998) con enfoque metodológico en la etnografía educativa y cuyo método fue la observación participante (Woods, 1997), técnicas de la videograbación y transcripción e instrumentos como cuestionarios y bitácora a modo de diario de campo; se presentan resultados de la instrumentación de sesiones de enseñanza sobre probabilidad condicional y de la aplicación de un cuestionario de exploración, a modo de examen, compuesto por ocho problemas de pregunta abierta y cuyas situaciones y contextos planteados fueron diversos. Los criterios de análisis devinieron de los referentes teóricos e incorporaron de modo principal los tres ejes rectores propuestos por Ojeda (2006), a saber: epistemológico, cognitivo y social. Derivado de lo anterior, el objetivo principal fue: identificar dificultades para la enseñanza y la comprensión de ideas fundamentales de estocásticos con estudiantes normalistas de matemáticas mediante la resolución de problemas como estrategia Actualidad en Educación Estadística y Probabilística ISBN: 978-607-525-640-5 24 docente. La enseñanza promovió el planteamiento de preguntas guía para orientar a los estudiantes hacia la comprensión del tema (Heggen y Kauchak, 2005). Los resultados obtenidos muestran las dificultades de comprensión sobre ideas fundamentales de estocásticos (Heitele, 1975) y en particular, cuando el tema central trata sobre probabilidad condicional, de doce estudiantes normalistas de Matemáticas que cursaron el sexto semestre de la Licenciatura en Educación Secundaria con Especialidad en Matemáticas; cabe señalar que desde el inicio de las sesiones de enseñanza las dificultades de comprensión sobre ideas fundamentales de estocásticos se trataron de modo sistemático para que fueran superadas conforme se avanzó en su instrumentación; asimismo, se presentaron dificultades con el uso de tablas de doble entrada o con diagramas de Venn, así como con la aplicación y relación de otros conceptos matemáticos como fue el caso de razón o el orden y comparación de números decimales. No obstante, en los resultados obtenidos con el cuestionario se volvieron a presentar similares dificultades de comprensión sobre ideas fundamentales de estocásticos, las cuales se manifestaron en todos los estudiantes y en todos los reactivos; aun cuando en algunos reactivos contestaban correctamente, en otros había inconsistencias. Con base en lo anterior, se procedió a caracterizar el desempeño de los estudiantes conforme a las etapas de subjetividad propuestas por Frawley (1999) sin lograr que se ubicaran de forma plena en la metaconciencia, ni siquiera en su previa frontera con la conciencia, prevaleciendo en mayor medida la frontera entre el procesamiento no consciente y la conciencia. Palabras clave: enseñanza, comprensión, estocásticos, dependencia e independencia. In this qualitative study (Eisner, 1998) with methodological approach in educational ethnography and whose method was participant observation (Woods, 1997), techniques of video recording and transcription and instruments as questionnaires and logbook as a field diary; We present results of the implementation of teaching sessions on conditional probability and the application of an exploratory questionnaire, as an examination, composed of eight open question problems and whose situations and contexts were varied. The criteria of analysis were derived from the theoretical references and mainly incorporated the three guiding axes proposedby Ojeda (2006), namely: epistemological, cognitive and social. Derived from the above, the main objective was: to identify difficulties in teaching and understanding basic stochastic ideas with Actualidad en Educación Estadística y Probabilística ISBN: 978-607-525-640-5 25 normalistic students of mathematics by solving problems as a teaching strategy. Teaching promoted the development of guiding questions to orient students towards understanding the subject (Heggen and Kauchak, 2005). The results obtained show the difficulties of understanding basic stochastic ideas (Heitele, 1975) and in particular, when the central theme deals with conditional probability, twelve mathematical normalistic students who studied the sixth semester of the Bachelor's Degree in Secondary Education with Specialty in Mathematics; It should be noted that since the beginning of the teaching sessions the difficulties of understanding fundamental ideas of stochastics were systematically addressed so that they could be overcome as progress was made in its execution; In addition, difficulties were encountered with the use of double-entry tables or with Venn diagrams, as well as with the application and relation of other mathematical concepts such as reason or the order and comparison of decimal numbers. However, in the results obtained with the questionnaire, similar difficulties of understanding about fundamental ideas of stochastics appeared again in all the students and in all the items; Even though in some items they answered correctly, in others there were inconsistencies. Based on the above, we proceeded to characterize the performance of students according to the stages of subjectivity proposed by Frawley (1999) without achieving that they were fully located in the metaconsciousness, not even in their previous frontier with the conscience, prevailing to a greater extent the border between non- conscious processing and consciousness. Keywords: teaching, understanding, stochastic, dependence and independence. 2.1. Planteamiento del problema En el presente artículo se dan a conocer las dificultades de comprensión sobre ideas fundamentales de estocásticos que presentan estudiantes normalistas de sexto semestre que cursan estudios de Licenciatura en Educación Secundaria con Especialidad en Matemáticas. En otros espacios se han compartido resultados referidos a la problemática educativa que enmarca la enseñanza, los medios y la comprensión de estocásticos durante la formación de futuros profesores de Matemáticas para la Educación Secundaria; en particular, se ha contribuido a la interpretación de las concepciones concepciones sobre diversos fenómenos aleatorios de los estudiantes antes citados y se han analizado las dificultades de comprensión sobre ideas Actualidad en Educación Estadística y Probabilística ISBN: 978-607-525-640-5 26 fundamentales de estocásticos acerca de diversos fenómenos aleatorios (Elizarrarás, 2015). A este respecto, las dificultades presentadas por los estudiantes normalistas se debieron a la ausencia de enseñanza previa sobre temas de probabilidad, por lo que la enseñanza por sí misma no puede resolver el problema educativo de forma inmediata, pues la activación de esquemas de pensamiento determinista representan un grave impedimento no sólo porque se ha privilegiado la formación de los estudiantes exclusivamente para las demás ramas de la Matemáticas en detrimento de la comprensión de ideas fundamentales de estocásticos; no obstante, se ha sugerido la pertinencia de relacionar de manera suficiente al enfoque frecuencial con el enfoque clásico de la probabilidad y viceversa, cuya finalidad es contrastar las frecuencias absolutas con las frecuencias esperadas y así, acceder de forma gradual a la comprensión de ideas fundamentales tales como: variable aleatoria, muestra y ley de los grandes números. Las situaciones y contextos planteados toman como base los estudios reportados por Gigerenzer (2008) respecto a las preferencias electorales basadas en cuestiones banales más que en razones de cambio y mejora para la ciudadanía o las encuestas de mercadotecnia cuyos resultados son utilizados en detrimento de los consumidores y en benefició de los empresarios. Por su similitud, se ha considerado el trabajo de investigación realizado por De León (2002) cuyo autor reportó que en dos grupos de estudio (uno apriorista y otro frecuentista) la comprensión inadecuada la idea de equidistribución y simetría al realizar un número suficiente de ensayos de fenómenos aleatorios diversos (Elizarrarás, 2014). De hecho en estudios previos, también se encontró el mismo resultado con estudiantes normalistas , cuyo fenómeno aleatorio fue la predicción de lluvia, al considerar de forma errónea tres eventos posibles: soleado, nublado o lluvioso; de este modo, a cada caso se le asignó la probabilidad de un tercio y se descartó la relación que debería considerar con los conceptos de frecuencia absoluta y frecuencia relativa (Elizarrarás, en prensa). Con base en lo anterior, aquí se han formulado como objetivo principal: Identificar dificultades para la enseñanza y la comprensión de estudiantes normalistas de Matemáticas sobre ideas fundamentales de estocásticos mediante el diseño de estrategias de enseñanza basadas en la resolución de problemas sobre probabilidad condicional e instrumentos que permitan la recopilación de información. Actualidad en Educación Estadística y Probabilística ISBN: 978-607-525-640-5 27 2.2. Referentes teóricos Las preguntas de investigación formuladas se relacionan estrechamente con los referentes teóricos que fueron incluidos para acceder a la interpretación y análisis de los resultados obtenidos al instrumentar sesiones de enseñanza y aplicar un cuestionario de exploración sobre problemas de probabilidad condicional. En primer lugar, la perspectiva epistemológica propuesta por Heitele (1975), cuyo autor sugiere una lista de diez ideas fundamentales de estocásticos sin un carácter estructuralista, a saber: medida de probabilidad, espacio muestra, regla de la adición, regla del producto e independencia, equidistribución y simetría, combinatoria, modelo de urna y simulación, variable aleatoria, muestra y ley de los grandes números. En segundo lugar, se considera la visión integral y unificadora de Frawley (1999) respecto a la mente social y la mente computacional, según el autor nada es completamente individual ni totalmente social; para advertir la relación dialéctica entre pensamiento y lenguaje, el autor propone tres etapas de subjetividad: procesamiento no consciente, conciencia y metaconciencia. En tercer lugar, refiere al triángulo epistemológico mediante el cual se puntualiza que el concepto sólo se puede comprender cuando mantiene relación directa con el objeto y el signo (Steinbring, 2005). La enseñanza previó la erradicación de errores por parte de los estudiantes normalistas; no obstante, se deben dejar que aparezcan o incluso provocarlos para tratarlos mejor. El autor puntualiza que es menester arriesgarse a errar, pues se tiene que correr el riesgo de cometer errores y deben ser considerados como momentos creativos de los alumnos. Asimismo, se promovió el trabajo en equipo y la autonomía bajo la perspectiva de Ibarra y Rodríguez (2011). También, se tomó en cuenta la propuesta de Hegen y Kauchak (2005) acerca de plantear preguntas guía para orientar a los estudiantes hacia la comprensión del tema, así como otras habilidades que proponen los autores, tal es el caso de focalizar la atención de los estudiantes, comunicación, organización y orden en clase, retroalimentación, monitoreo, revisión y cierre. 2.3. Enfoque metodológico El presente estudio forma parte de una investigación cualitativa bajo la perspectiva de Eisner (1998). El autor refiere que la crítica educativa adquiere sentidoen la medida en que se toma conciencia de la experiencia sobre los aspectos sutiles y complejos del mundo, dado que estos se Actualidad en Educación Estadística y Probabilística ISBN: 978-607-525-640-5 28 deben interpretar en función de lo que conocemos. En este caso, el foco de la crítica es el proceso de comprensión de los estudiantes cuando se conjuga docencia e investigación en lo que Ojeda (2006) denomina aula normal, toda vez que se presenta una estrecha relación con los modos y los medios que el investigador utiliza para guiar la enseñanza del tema de estudio. En coincidencia con Eisner (1998) el contexto social impide generalizar resultados obtenidos en algunas otras escuelas o en otras épocas en las que los estudiantes tenían otras expectativas, necesidades o condiciones diferentes; de esta manera, los alcances aquí presentados son delimitados por la interpretación del acto educativo que tiene lugar en el aula concreta con estudiantes concretos y cuyo profesor concreto también realiza funciones de investigación. Bajo estas condiciones se asume como enfoque metodológico a la Etnografía Educativa, cuya recopilación de datos es principalmente mediante el método de observación participante (Woods, 1997). De manera específica, se incorporan incorporaron los tres ejes rectores propuestos por Ojeda (2006), a saber: epistemológico, cognitivo y social; en este mismo sentido, se utilizaron como instrumentos hojas de control que contenían actividades diseñadas para la enseñanza de la probabilidad condicional; también un guion de observación en el que se consideraron los criterios de análisis siguientes: ideas fundamentales de estocásticos (Heitele, 1975), etapas de subjetividad (Frawley, 1999), términos utilizados que orientan el pensamiento de lo posible; un cuestionario de exploración para valorar el impacto de la enseñanza al momento de remontar dificultades de comprensión sobre ideas fundamentales de estocásticos y como técnica a la bitácora para registrar en forma escrita los acontecimientos más sobresalientes que permitieron responder a las preguntas de investigación. 2.4. Análisis de resultados Enseguida, se presentan algunos de los resultados obtenidos con la presente investigación; primero, con las sesiones de enseñanza y posteriormente, con el cuestionario de exploración. 2.4.1 Descripción de la estrategia de enseñanza y análisis de su intervención La enseñanza se llevó a cabo en ocho sesiones de dos horas cada una. En principio, se guió a los estudiantes hacia la resolución de problemas mediante situaciones que ya eran más o menos familiares para los estudiantes conforme a las sesiones iniciales del curso denominado La Actualidad en Educación Estadística y Probabilística ISBN: 978-607-525-640-5 29 Predicción y El Azar conforme al Programa de Estudios vigente para la Licenciatura en Educación Secundaria con Especialidad en Matemáticas (SEP, 1999). En la Figura 1 se muestra la actividad inicial que fue propuesta para introducir a los estudiantes en el tema, como se puede observar se formularon preguntas guía para que ellos pudieran enfocarse en la situación central del problema. Se pidió a los estudiantes que se reunieran en equipos de tres personas para que contestaran las preguntas, transcurridos diez minutos el docente pidió la participación alternada de los estudiantes y como se puede identificar en los pasajes siguientes, no hubo mayor problema en las primeras dos preguntas, la intervención del docente se dio en la pregunta del inciso c. Se utilizó D para representar al docente, E a los estudiantes que son diferenciados por un número como subíndice y cuando contestaban de modo simultáneo, se denotó por En. D: Vamos a iniciar. E5 por favor lee y contesta la primera pregunta. E5: ¿Qué representan las parejas ordenadas de la tabla anterior? Son todas las posibilidades que pueden ocurrir al girar las ruletas. D: En el equipo de aquí, algo que diferente o algo que quieran especificar. E8: Sólo que nosotros escribimos que son todos los posibles resultados que pueden ocurrir. D: Bien, estamos de acuerdo todos en la respuesta, solamente les preguntaría: ¿cómo se le llama a todos los posibles resultados o posibilidades como en el equipo de acá le llamaron, que quedaron enmarcados en la tabla conforme al fenómeno aleatorio de hacer girar las dos ruletas? E2: Espacio muestra. D: Bien. En el equipo de allá atrás, ¿qué contestaron en el inciso b? E7: La pregunta fue ¿cuál es la probabilidad de que la suma de los puntos obtenidos en ambas ruletas sea cinco? Y contestamos cuatro veinteavos porque solo cuatro parejas cumplen con esa característica D: ¿Están de acuerdo los demás? En: Síí. D: Bien. Ahora, ¿quién contesta la pregunta del inciso c? Alguien que todavía no haya participado. E4: Nosotros escribimos que la respuesta es dos veinteavos, porque si la suma obtenida es cinco, sólo hay dos posibilidades en las que se detiene en el número tres, la dos tres o la tres dos. Actualidad en Educación Estadística y Probabilística ISBN: 978-607-525-640-5 30 E8: Profesor pero allí es donde nos surgió la duda porque si lo que se quiere saber es la probabilidad de que se detenga en el número tres, ¿en qué afecta que se haya obtenido como suma cinco puntos? D: Alguien que tenga alguna idea de lo que pregunta su compañero. E5: Nosotros también contestamos lo mismo. D: Haber, ¿cuántas parejas ordenadas conforman la suma cinco? E4: Cuatro. D: Si consideran esas cuatro posibilidades como espacio muestra, ¿cuál es la probabilidad? E8: Dos cuartos. D: ¿Qué podemos decir del espacio muestra considerado respecto al de ambas ruletas? E4: Ya es menos. Entonces así va a ser siempre. D: Sí el espacio muestra se reduce, pero cómo se van a dar cuenta de esto? E5: Según el evento que ya podemos saber que ocurrió. Figura 1. Actividad inicial para introducir a los estudiantes a la probabilidad condicional. 1) Se giran simultáneamente dos ruletas que están divididas en cuatro y cinco partes iguales, respectivamente; numeradas en cada caso. Completa la tabla siguiente: 4 3 2 (3, 2) 1 (2, 1) + 1 2 3 4 5 a) ¿Qué representan las parejas ordenadas de la tabla anterior? b) ¿Cuál es la probabilidad de que la suma de los puntos obtenidos en ambas ruletas sea cinco? c) Al detenerse ambas ruletas, la suma de los puntos obtenidos es cinco. ¿Cuál es la probabilidad de que alguna de las ruletas se haya detenido en el número tres? Actualidad en Educación Estadística y Probabilística ISBN: 978-607-525-640-5 31 En la Figura 2 se muestra la segunda actividad que fue puesta en práctica en el aula, se presenta la tabla completada y la única dificultad fue respecto a la redacción, por lo que la enseñanza orientó las preguntas guía para que reconocieran cuál era el evento dependiente y una vez que lo reconocieron procedieron a hacer los cálculo correspondientes. Aquí también se incluyeron de forma implícita parejas ordenadas como parte del criterio otros conceptos matemáticos, las cuales se obtendian con las diferencias de números enteros. Figura 2. Segunda actividad propuesta para tratar el tema de probabilidad condicional. A continuación, se presentan los pasajes correspondientes a las actividades realizadas por los estudiantes para contestar las preguntas de la tercera situación. Cabe señalar que esta actividad también utilizó una tabla de doble entrada para el registro de los casos posibles del fenómenos aleatorio y solo la adición con números naturales fue otro de los conceptos matemáticos, las ideas fundamentales implicadas fue medida de la probabilidad, espacio muestra, regla de la adición, regla del producto e independencia. D: La tercera situación planteada es la siguiente: Ahora consideremos el fenómeno aleatorio:“lanzar dos dados ordinarios y legales”. En un lapso de cinco minutos, por favor elaboren una tabla en la que puedan reconocer todos los casos posibles. E2: Se puede en un diagrama de árbol. 2) Una urna contiene cuatro bolas numeradas del uno al cuatro, sin ver se extrae una bola y se regresa a la urna, se vuelve a repetir el mismo proceso. Completa la tabla siguiente: 4 - 3 - 2 - 1 0 3 - 2 - 1 0 1 2 - 1 0 1 2 1 0 1 2 3 - 1 2 3 4 a) ¿Cuál es la probabilidad de que en la primera extracción se haya obtenido un dos, dado que la diferencia fue negativo uno? b) ¿Cuál es la probabilidad de que en la segunda extracción se haya obtenido un cuatro, dado que Actualidad en Educación Estadística y Probabilística ISBN: 978-607-525-640-5 32 D: Sí, aunque una vez que termines valora si puedes reconocer fácilmente todas las parejas ordenadas. [Transcurrieron diez minutos aproximadamente]. Bien, la pregunta del inciso a es: ¿cuál es la probabilidad de obtener en ambos dados una suma de puntos igual a siete? E11, ¿cuál es la respuesta? E11: Seis treinta y seisavos. D: Tú mismo contesta la siguiente: inciso b, ¿cuál es la probabilidad de obtener una suma igual a siete y que en alguno de los dados se obtenga un tres? E11: Pues sólo en las parejas tres cuatro y cuatro tres se cumple esa condición, por lo que serían dos posibilidades de seis. D: ¿Por qué dos posibilidades de seis? E11: Porque es como en los otros casos el espacio muestra ahora es más pequeño. E6: Pero no hay un evento que se conozca. Yo anoté dos treinta y seisavos porque el evento principal debe cumplir con la característica de que sume siete y que salga tres en alguno de los dados. D: ¿Qué opinan los demás? E5: Entonces, ¿cómo podemos saber cuándo se conoce o no? D: La misma redacción del enunciado lo específica. Veamos el inciso c, ¿cuál es la probabilidad de que en alguno de los dados se haya obtenido un tres, dado que la suma de los puntos de ambos dados sea siete? E1, dime, ¿cuál es el evento que se puede asegurar que ya ocurrió? E1: Yo entiendo que es la suma siete. D: Ahora tú mismo, dicho de otro modo, ¿de qué depende que se obtenga un tres en alguno de los dados? E1: Pues precisamente como en los otros casos de la suma siete que ya conocemos. D: Bajo estas condiciones, vamos a formalizar simbólicamente las respuestas de este tipo de problemas. La tabla 1 muestra los elementos que utilizó el docente para formalizar la probabilidad condicional del evento dependiente en forma simbólica. Cabe señalar que utiliza símbolos relacionados con la Lógica y Conjuntos porque se promovió el empleo del Digrama de Venn para resolver situaciones con este tipo de contenidos matemáticos. Actualidad en Educación Estadística y Probabilística ISBN: 978-607-525-640-5 33 Tabla 1. Formalización para el cálculo de la probabilidad condicional del fenómeno aleatorio lanzar dos dados ordinarios, cuya variable aleatoria es la suma siete. Definimos los eventos: Probabilidad A: La suma de los puntos fue siete P(A) = 6 / 36 A∩B: Obtener en alguno de los dos dados un tres y que la suma de los puntos sea siete. P(A∩B) = 2 / 36 (B / A): En alguno de los dados obtener un tres, dado que la suma fue siete. P(B / A)=2/6 A continuación el docente, preguntó a los estudiantes como estaban relacionadas estás probabilidades y hubo algunos estudiantes que señalaron que dos sextos se podían obtener dividiendo dos treinta y seisavos entre seis treinta y seisavos. A continuación el docente, procedió a expresarlo matemáticamente: P (B / A) = P(A∩B) / P (A) Una cuarta situación propuesta fue la expresada en las líneas abajo enunciadas: 4) El 20% de los habitantes de una determinada población son jubilados y otro 20% son estudiantes. La música clásica le gusta al 75% de los jubilados, al 50% de los estudiantes y al 20% del resto de la población. ¿Cuál es la probabilidad de que elegida al azar una persona sea jubilada, dado que le gusta la música clásica? Tabla 2. Ejemplo. Población Gusto por la música clásica Disgusto por la música clásica Total Jubilados 0.15 0.2 Estudiantes Otros Total 1 En los pasajes siguientes se muestra la intervención de la enseñanza para que pudieran ser remontadas las dificultades de comprensión sobre ideas fundamentales como medida de Actualidad en Educación Estadística y Probabilística ISBN: 978-607-525-640-5 34 probabilidad, espacio muestra, regla de la adición y regla del producto. También manifestaron dificultades con el uso de otros conceptos matemáticos como fue el caso de los porcentajes, números decimales y su conversión respectiva. De manera paralela, los estudiantes manifestaron desconocimiento para completar la tabla de doble entrada que se les sugirió para orientar el pensamiento de lo posible. D: ¿Quién puede pasar al pizarrón para completar la tabla? E4: Yo no entiendo de donde sale cero punto quince y cero punto dos. D: ¿Qué características en común tiene el cero punto quince? [Nadie contesta] ¿En qué columna se encuentra? E2: En la de los que les gusta la música clásica? D: ¿Y fila? E2: En la de los jubilados. D: Ahora, ¿qué relación tiene el cero punto quince con el 75% que representa los jubilados? E6: Creo que ya entendí. Si calculamos el 75% del 20% que son jubilados lo que obtenemos es cero punto quince. E4: A mí no me queda claro, por qué si eran porcentajes ahora es número decimal. E6: Ah, es que si expresas los porcentajes en decimal y luego los multiplicas entre sí te queda cero punto setenta y cinco por cero punto veinte y el resultado es punto quince. E4: Sigo sin entender. E7: ¿Cómo sabemos que tenemos que convertirlo a decimal? ¿Y cuándo no? D: Miren, supongamos que son cien personas las que conforman la población. ¿Cuántas serían jubiladas? E2: Veinte de cien. D: ¿Están de acuerdo con su compañero? [Algunos asintieron con la cabeza]. ¿Podremos representarlo como fracción? E5: Veinte sobre cien. D: Ahora, si dividen estas cantidades entre sí qué obtienen. Actualidad en Educación Estadística y Probabilística ISBN: 978-607-525-640-5 35 E5: Cero punto dos. D: ¿Tendrá relación el cero punto dos con el de la tabla? E7: Sí, corresponde a la final de los jubilados y es el veinte por ciento pero en decimal. D: Entonces, ¿cómo interpretan el cero punto quince? ¿Qué relación tiene con el setenta y cinco por ciento? E7: Son los que les gusta la música clásica. D: Bien, ¿cuántas de las veinte que son jubiladas, les gustará la música clásica? E5: El setenta y cinco por ciento de veinte serían quince. D: Al dividir las quince entre cien, ¿cuánto obtenemos? E2: Cero punto quince. D: Ahora, terminen de completar la tabla. E8: ¿Y cómo le vamos a hacer para las personas que no les gusta la música clásica? D: Si al veinte por ciento le gusta la música clásica, ¿Cuál es el porcentaje de los que no les gusta la música clásica? E2: Ochenta por ciento. D: ¿Qué van a hacer con el porcentaje obtenido? E2: Hacer lo mismo que antes. D: ¿Habrá otra forma más rápida de hacer el cálculo correspondiente? [No contestan]. Vean sí al final de la fila de los jubilados nos debe dar cero punto dos, ¿cuánto debemos anotar en la columna de los que no les gusta la música clásica? E5: Cero punto cinco. D: ¿Están de acuerdo los demás? E8: No porque sumarían cero punto sesenta y cinco y se pasa. E4: Es que debe ser cero punto cero cinco. Actualidad en Educación Estadística y Probabilística ISBN: 978-607-525-640-5 36 D: Por favor, verifíquenlo de las dos formas para que puedan corroborar si el procedimiento se aplica en todos los casos. 2.4.2 Análisis de resultados con el cuestionario A continuación, se muestran algunos ejemplos de resultados con la aplicación de un cuestionario de pregunta abierta compuesto por ocho reactivos, cada unode los cuales presentaba situaciones y contextos distintos entre sí. Un primer reactivo fue el siguiente: 2. En una escuela los alumnos que tienen problemas de vista esta en la razón 1 a 4 respecto a los que tienen problemas de oído, es decir que, el 20% de los alumnos tiene vista defectuosa y el 80% tiene oído defectuoso; mientras que el 4% tiene vista y oídos defectuosos. ¿Cuál de los eventos siguientes tiene mayor probabilidad de ocurrencia? a) Que un niño tenga oído defectuoso si sabemos que tiene vista defectuosa. b) Que niño tenga vista defectuosa si sabemos que tiene oído defectuoso. En la Figura 3 se muestra una de las respuestas comunes que manifestaron siete de los doce estudiantes participantes en este estudio. Como se puede identificar en la respuesta correspondiente al inciso b, la estudiante otorgó como resultado el número dos, contraviniendo a la idea de medida de probabilidad, la cual debe estar en el intervalo cerrado [0, 1] y de manera implícita a la idea de espacio muestra. Aunado a lo anterior, descarta el uso de símbolos propios de la probabilidad condicional y representa erróneamente al porcentaje de ochenta por ciento con la fracción tres cuartos. Utiliza un diagrama de Venn para representar las personas con problemas de oído y vista, pero no reconoce a los que no tienen problemas visuales ni auditivos y que también forman parte del universo. Por lo expuesto, este tipo de respuesta corresponde a la frontera entre el procesamiento no consciente y la conciencia. Actualidad en Educación Estadística y Probabilística ISBN: 978-607-525-640-5 37 Figura 3. Respuesta con dificultad de comprensión sobre idea de medida de la probabilidad. En la Figura 4 se muestra una de las cuatro respuestas que realizaron de manera adecuada todo el procedimiento sin tener dificultades con las ideas fundamentales de estocásticos implicadas, a saber: medida de la probabilidad, espacio muestra, regla del producto e independencia y variable aleatoria. No obstante, manifestó dificultades con el orden y comparación de números decimales, ya que considero que es mayor cero punto cero cinco que cero punto dos, cuya dificultad también fue presentada en el desarrollo de las sesiones de enseñanza mediante la intervención guiada por preguntas al resolver problemas sobre probabilidad condicional. En términos de las etapas de subjetividad de Frawley (1999) este tipo de respuesta se puede ubicar en la conciencia. Figura 4. Resolución con procedimiento correcto pero con dificultades con la comparación de números decimales. Actualidad en Educación Estadística y Probabilística ISBN: 978-607-525-640-5 38 Otro reactivo propuesto fue el siguiente: 3. En una empresa se producen dos tipos de bombillas: halógenas y de bajo consumo; en la razón 3 a 4, respectivamente. La probabilidad de que una bombilla halógena sea defectuosa es 0.02 y de que una de bajo consumo sea defectuosa es 0. 09. Se escoge al azar una bombilla y resulta no defectuosa: a) ¿Cuál es la probabilidad de que sea halógena? b) ¿Cuál es la probabilidad de que no sea halógena? En la Figura 5 se muestra un ejemplo de respuesta que fue proporcionado por cuatro de los estudiantes; en este caso en particular, no se reconoció de manera correcta la razón al momento de comparar las bombillas de halógeno con las de bajo consumo y expresar sus resultados en números decimales por lo que esto derivó en la falta de identificación apropiada del espacio muestra. Si bien es cierto que el procedimiento en lo general es el adecuado, por otro lado, el uso de símbolos convencionales es una inconsistencia que fue reflejada por los estudiantes no sólo en la aplicación de este instrumento sino también a lo largo de las sesiones. Por lo citado, a este tipo de respuesta, se le podría ubicar en la frontera entre el procesamiento no consciente y la conciencia, ya que no proporciona argumentos en términos de la lengua natural sino que sólo se restringe al uso de expresiones numéricas y cálculos aritméticos correspondientes. Figura 5. Ejemplo de respuesta con ubicación en la etapa de la conciencia. Actualidad en Educación Estadística y Probabilística ISBN: 978-607-525-640-5 39 Otro ejemplo similar al de la Figura anterior es el presentado en la Figura 6, en el cual tampoco se representan los tres séptimos o su correspondiente conversión en decimal de las bombillas de halógeno ni los cuatro séptimos para las de bajo consumo. No obstante, aquí se utilizó de modo más formal el uso de la simbología correspondiente. Figura 6. Ejemplo de respuesta con empleo de simbología adecuada. Un tercer reactivo formulado fue el siguiente: 7. En una escuela, todos los alumnos están tomando clases de Matemáticas e Inglés. La probabilidad de que un alumno escogido al azar repruebe en Matemáticas es 0.15, la probabilidad de que un alumno escogido al azar repruebe en Inglés es 0.05 y la probabilidad de que repruebe ambas es 0.04. a) Si sabemos que un alumno esta reprobado en Matemáticas, ¿cuál es la probabilidad de que repruebe en inglés? b) Si sabemos que un alumno está aprobado en Inglés, ¿cuál es la probabilidad de que apruebe en Matemáticas? Actualidad en Educación Estadística y Probabilística ISBN: 978-607-525-640-5 40 En la Figura 7 se muestra un ejemplo de respuesta común que se presentó al identificar de manera correcta el evento conocido, lo cual evoca dificultades con la idea de regla del producto e independencia de eventos, en el caso del inciso a, no se reconoce la dependencia de reprobar matemáticas respecto a reprobar inglés; mientras que en el inciso b aprobar matemáticas dependía de aprobar inglés. Además, en el inciso b, se puede observar como hubo dificultades para comprender la idea de medida de probabilidad. De esta manera, este tipo de respuesta puede ser situada en la frontera entre el procesamiento no consciente y conciencia. Figura 7. Respuesta con dificultades sobre la comprensión de la regla del producto e independencia. Otro ejemplo de respuesta como el de la figura anterior es el mostrado en la Figura 8. Si bien es cierto que contestó correctamente el inciso a, al momento de contestar el inciso b no realizó las operaciones sobre Lógica y Conjuntos que estaban implícitas, ya que considero erróneamente como igual a la intersección P(M∩I)c con respecto a P (Mc∩Ic) y además, el valor numérico sustituido en la expresión escrita en el inciso b, correspondía más bien a la unión de los eventos, por lo que el resultado obtenido es mayor que uno y obviamente, esto no fue motivo para reflexionar la respuesta, por lo que dejó de manifiesto la dificultad con la idea de medida de probabilidad. Para el caso del inciso a, la respuesta se puede ubicar en la conciencia; mientras que en lo referente al inciso b, la respuesta se sitúa en la frontera entre el procesamiento no consciente y la conciencia. Actualidad en Educación Estadística y Probabilística ISBN: 978-607-525-640-5 41 Figura 8. Respuesta con dificultades con la idea de medida de probabilidad y espacio muestra. Un último ejemplo de problema que se somete a examinación es el siguiente: 8. En un grupo de 100 alumnos: - 28 aprobaron matemáticas, 30 aprobaron física, 25 aprobaron química. - 8 aprobaron matemáticas y física, 9 aprobaron física y química. - 7 aprobaron matemáticas y química; 5 aprobaron las tres materias a) Al seleccionar al azar a un alumno e este grupo, ¿cuál es la probabilidad de que haya aprobado exactamente dos materias o tres materias? b) Al seleccionar al azar a un alumno, ¿cuál es la probabilidad de que haya aprobado sólo una o ninguna materia? En la Figura 9, se muestra el ejemplo de una respuesta en la que se puede apreciar que se comprenden las ideas fundamentales de la medida de la probabilidad y la regla de la adición, pero no así lo correspondiente a la
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