INSTITUTO COLOMBIANO PARA EL FOMENTODE LA EDUCACIÓN SUPERIOR

ICFES

SUBDIRECCIÓN ACADÉMICAGRUPO DE EVALUACIÓN DE

LA EDUCACIÓN BÁSICA Y MEDIA

CONVENIO ICFES - UNIVERSIDAD NACIONALÁREA DE FÍSICA

ANÁLISIS DE RESULTADOS 2005

José Granes Sellares(universidad Nacional de Colombia)

ANÁLISIS DE RESULTADOS 2005Física

Grupo de Evaluación de la Educación Superior - ICFESClaudia Lucia Sáenz Blanco

Grupo de Evaluación de la Educación Básica y Media - ICFESGrace Judith Vesga Bravo

©©©©©ISSN: 1909-3993

Diseño y diagramación:Secretaría General, Grupo de Procesos Editoriales - ICFES

Pre-prensa digital, impresión y terminados:Secretaría General, Grupo de Procesos Editoriales - ICFES

Carmen Inés Bernal de RodríguezAsesora Dirección General -ICFES

Impreso en Colombia en junio de 2006

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Director GeneralDirector GeneralDirector GeneralDirector GeneralDirector GeneralDANIEL BOGOYA MALDONADO

Secretario GeneralSecretario GeneralSecretario GeneralSecretario GeneralSecretario GeneralGENISBERTO LÓPEZ CONDE

Subdirector de LogísticaSubdirector de LogísticaSubdirector de LogísticaSubdirector de LogísticaSubdirector de LogísticaFRANCISCO ERNESTO REYES JIMÉNEZ

Subdirector de FomentoSubdirector de FomentoSubdirector de FomentoSubdirector de FomentoSubdirector de FomentoÁLVARO DÍAZ NIÑO

Oficina Asesora de PlaneaciónOficina Asesora de PlaneaciónOficina Asesora de PlaneaciónOficina Asesora de PlaneaciónOficina Asesora de PlaneaciónLUCILA GÓMEZ CLAVIJO

Oficina Asesora JurídicaOficina Asesora JurídicaOficina Asesora JurídicaOficina Asesora JurídicaOficina Asesora JurídicaWILLIAM CABALLERO RESTREPO

Oficina de Control InternoOficina de Control InternoOficina de Control InternoOficina de Control InternoOficina de Control InternoLUIS ALBERTO CAMELO CRISTANCHO

ALVARO URIBE VÉLEZPresidente de la RepúblicaPresidente de la RepúblicaPresidente de la RepúblicaPresidente de la RepúblicaPresidente de la República

FRANCISCO SANTOS CALDERÓNVicepresidente de la RepúblicaVicepresidente de la RepúblicaVicepresidente de la RepúblicaVicepresidente de la RepúblicaVicepresidente de la República

CECILIA MARÍA VÉLEZ WHITEMinistra de Educación NacionalMinistra de Educación NacionalMinistra de Educación NacionalMinistra de Educación NacionalMinistra de Educación Nacional

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1. Presentación

En el área de Física, las pruebas de Estado aplicadas en los dossemestres del año 2005 incluyeron 24 preguntas correspondientesal núcleo común. Las preguntas se distribuyeron entre los compo-nentes que corresponden a los campos de la Física que se enseña enla educación media: mecánica, movimiento ondulatorio, electrici-dad y termodinámica. En esta distribución, la mecánica tiene unénfasis con un número de preguntas algo mayor.

Al comparar los resultados obtenidos en las pruebas de Estado enel área de la Física desde el año 2000 al 2005 que se presentan en lagráfica, se observa una notable semejanza. Los promedios oscilanalrededor de 45 puntos y la desviación estándar alrededor de 6. Enlos resultados del 2005 se observa un ligero aumento del puntajecon relación a los años inmediatamente anteriores, pero la desvia-ción estándar también aumenta.

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Figura 1 Promedio y desviación estándar de las distribuciones de puntajes paralas pruebas de los años 2000 al 2005

La uniformidad señalada llama la atención porque indica que enlos últimos 5 años no han mejorado sustancialmente los resulta-dos. Las gráficas, que por cierto presentan un comportamiento muysimilar en las distintas áreas de las ciencias naturales, sugieren lanecesidad de adelantar a nivel nacional políticas mucho más agre-sivas de mejoramiento de la enseñanza de las ciencias en la educa-ción básica y media. Como se mostrará en el análisis de las res-puestas a algunas de las preguntas que se presentará más adelan-te, se evidencian fallas muy generalizadas en la comprensión dealgunos de los principios más básicos de la Física.

2. Distribución general según puntajes en laspruebas de Mayo y Octubre

La gráfica que presentamos a continuación muestra la distribu-ción porcentual de estudiantes según rangos de puntajes. Debe to-marse en cuenta que el puntaje máximo es 100. El número de estu-

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diantes que presentó la prueba en octubre (387.857 estudiantes) esmarcadamente superior al que la presentó en mayo (67.165 estu-diantes).

Figura 2. Distribución porcentual de puntajes para las pruebasde mayo y octubre 2005

Ambas curvas tienen la forma de gaussianas asimétricas con ma-yor predominio de puntajes bajos. En ambas pruebas el mayor por-centaje de estudiantes se concentra en el rango de puntajes 41-55,siendo de 74.19% para la prueba de mayo y 67.09% para la pruebade octubre. El promedio aproximado de puntaje es ligeramente su-perior en la prueba de mayo (46.4 en mayo y 45.7 en octubre). Lascurvas muestran un mayor porcentaje de estudiantes en el rangode 0 a 40 puntos para la prueba de octubre y un ligero predominiode porcentajes mayores de 66 en la prueba de mayo. En resumen,los datos indican un rendimiento un poco mejor en la prueba demayo.

Esta conclusión se confirma también en la curva de porcentajesacumulados por cada rango de puntaje, en la cual se observa unmayor porcentaje acumulado hasta 40 puntos en la prueba de octu-bre. De manera similar en 65 puntos la prueba de octubre muestraun porcentaje acumulado casi de 100% mientras que la prueba demayo se sitúa un poco por debajo de esta cifra.

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Figura 3 Porcentaje acumulado en los rangos de puntaje

3. Distribución de estudiantes según competenciasy niveles de realización en las pruebas de Mayo yOctubre.

Para el área de Física se definieron 3 competencias para agruparlas preguntas de las dos pruebas del año 2005:

Competencia C1: C1: C1: C1: C1: Interpretar situacionesCompetencia C2:C2:C2:C2:C2: Plantear hipótesis y regularidadesCompetencia C3: C3: C3: C3: C3: Establecer condiciones

A grandes rasgos estas competencias corresponden, para el área deciencias naturales, a las competencias generales propias del lengua-je y de la comunicación: Interpretar, Argumentar y Proponer. Laprimera de ellas se ha particularizado en la interpretación de situa-ciones desde el punto de vista de las ciencias naturales, es decir através de las categorías, conceptos y leyes de estas ciencias. Aunquela capacidad de argumentar tiene muchas formas y matices en lasciencias naturales, para la organización de las preguntas en la prue-ba, esta competencia se ha reducido al planteamiento de hipótesis yde regularidades. De la misma manera la competencia propositivase ha reducido a la capacidad de establecer condiciones.

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A la vez se establecieron tres niveles para cada competencia:

Nivel I (bajo) para estudiantes con puntajes de 0 a 30Nivel II (medio) con puntajes entre 31 y 70Nivel III (alto) con puntajes superiores a 70.

En las siguientes gráficas se muestra, para cada competencia, C1,C2 y C3, los porcentajes de realización según niveles para las prue-bas de mayo y octubre en el área de la Física. El número de estu-diantes que tomaron la prueba fue de 67.165 en mayo y 387.857 enoctubre.

Figura 4 Distribución porcentual según niveles para cada una de las competenciasevaluadas en la prueba de Mayo

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Figura 4 Distribución porcentual según niveles para cada una de las competenciasevaluadas en la prueba de Octubre

Aunque en cada una de las pruebas los porcentajes de los nivelesde realización de cada competencia varían, el patrón general derespuestas es el mismo en ambos casos. Ambas gráficas muestrancaracterísticas generales que conviene destacar. En primer lugar,un rasgo preocupante es la alta proporción del nivel bajo (realiza-ciones por debajo de 30 puntos) en ambas pruebas, aunque algomás pronunciada en la de octubre que involucra una población másgrande. Es también preocupante que el nivel alto (por encima de 70puntos) tenga una proporción tan baja en ambas pruebas. Estosdos hechos son indicios de una situación bien conocida: la muydeficiente formación en física (y en general en ciencias naturales)que recibe la mayoría de nuestros estudiantes. El análisis de lasrespuestas a algunas de las preguntas de las pruebas de Física quepresentaremos más adelante y que muestra una generalizada defi-ciencia en la apropiación de principios básicos de la física corrobo-ra esta situación.

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4. Análisis de respuestas de algunas preguntassignificativas en las pruebas de Estado aplicadasen mayo y octubre de 2005

El análisis que realizamos a continuación va dirigido principal-mente a los docentes y tiene como propósito estimular el uso de laspruebas como instrumento pedagógico en los procesos educativos.En este análisis de las preguntas y de las respuestas dadas por losestudiantes se señalan las competencias y los conocimientos re-queridos para responder correctamente cada pregunta, se explorael significado de cada una de las opciones de respuesta y se intentaentender el patrón porcentual de escogencia de las distintas opcio-nes por parte de los estudiantes a la luz de los conocimientos prove-nientes de la experiencia cotidiana y del sentido común.Adicionalmente, en algunos casos se han suministrado indicacio-nes que pueden ser útiles para trabajar las preguntas con los estu-diantes en el aula de clase. Creemos que las pruebas de Estado nodeben ser entendidas solamente como instancias de evaluación deconocimientos y de competencias adquiridos por los estudiantes alo largo de su educación básica y media; estas pruebas son tambiénoportunidades de aprender y, sobre todo, de realizar trabajo peda-gógico en el aula de clase. Aplicar a los estudiantes en el aula algu-nas de las preguntas de las pruebas (que han sido liberadas por elICFES y que se encuentran en la página web del instituto) sin pre-siones de tiempo o de calificación y analizar conjuntamente con losalumnos las razones de sus escogencias entre las distintas opcio-nes de respuesta puede llegar a ser un trabajo extraordinariamen-te enriquecedor tanto para los profesores –que podrán darse cuen-ta de los preconceptos que aún sobreviven en sus estudiantes- comopara los alumnos –que podrán entender mejor sus errores a la luzde los conocimientos de la ciencia-.

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4.1 Análisis de las respuestas a algunas de la preguntas de la4.1 Análisis de las respuestas a algunas de la preguntas de la4.1 Análisis de las respuestas a algunas de la preguntas de la4.1 Análisis de las respuestas a algunas de la preguntas de la4.1 Análisis de las respuestas a algunas de la preguntas de laprueba de Mayoprueba de Mayoprueba de Mayoprueba de Mayoprueba de Mayo

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4.2 Análisis de algunas preguntas de la prueba de octubre4.2 Análisis de algunas preguntas de la prueba de octubre4.2 Análisis de algunas preguntas de la prueba de octubre4.2 Análisis de algunas preguntas de la prueba de octubre4.2 Análisis de algunas preguntas de la prueba de octubre

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5. Conclusiones

Resumimos a continuación de manera puntualizada algunas de lasconclusiones más importantes que sugiere el análisis realizado.• La uniformidad de los resultados del Examen de Estado en el

área de la Física desde el año 2000 al 2005 indica que en estosaños el conocimiento y las competencias en esta área no hanmejorado sustancialmente. Conclusiones similares se dan paralas demás disciplinas de las ciencias naturales.

• La distribución porcentual de los estudiantes según rangosde puntaje tiene en las dos pruebas la forma de una gaussianaasimétrica con predominio de puntajes bajos. En las dos prue-bas el promedio se sitúa por debajo de los 50 puntos, siendo elde la prueba de mayo ligeramente superior al de la prueba deoctubre. En ambas pruebas más del 98% de los estudiantestienen puntaje por debajo de 70.

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• No se observan diferencias sustanciales en la distribución derespuestas para las tres competencias (interpretar situacio-nes, plantear hipótesis y regularidades y establecer condicio-nes) según las cuales se han organizado las preguntas de laspruebas del 2005. Esta observación sugiere que existen difi-cultades en el desarrollo de todas las competencias y, posible-mente, que sería adecuado trabajarlas con los docentes en susprocesos de formación inicial y formación continuada.

• Las gráficas de resultados según competencias y niveles mues-tran un porcentaje relativamente grande (entre el 20 y el 40%)del nivel bajo de realización para las distintas competencias.Paralelamente, el porcentaje del nivel alto es muy pequeño(siempre por debajo del 3%).

• En análisis de las respuestas sugiere que de manera bastantegeneralizada el dominio de ciertos principios básicos de la fí-sica –por ejemplo, la ley de la inercia, la ley de la caída de loscuerpos, las leyes que relacionan el movimiento con las fuer-zas, las leyes que gobiernan la transmisión del calor- es po-bre.

• El análisis de los resultados sugiere también un desempeñopobre, bastante generalizado, en el manejo de formas de re-presentación muy importantes en la Física como son las grá-ficas y las fórmulas. Los resultados de algunas preguntassugieren fallas graves en la comprensión de fórmulas mate-máticas y en el dominio de las relaciones de proporcionalidaddirecta y proporcionalidad inversa. De la misma manera lainterpretación de gráficas a la luz de leyes de la física parecedeficiente.

• En un número bastante grande de preguntas de las dos prue-bas se observa una distribución porcentual similar entre lasdistintas opciones de respuesta, lo cual sugiere que un grannúmero de estudiantes respondió estas preguntas al azar. Estehecho lleva a la necesidad de pensar en las condiciones depresentación de la prueba. Es posible que, ante la premuradel tiempo, muchos estudiantes respondan al azar preguntasque un primer abordaje les resultan extrañas o difíciles sindetenerse a pensar.

• El análisis de los resultados de las pruebas de Estado permitepensar que existe una crisis relativa de la educación en cien-cias en la escuela básica y media. Esta situación llamaría aplantear la necesidad de una intervención que comenzara poranalizar las raíces de la crisis. Convendría detenerse, en pri-

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mer lugar, en los presupuestos generales que se requierenpara que el estudiante logre una apropiación cabal de las cien-cias. Podemos mencionar aquí algunos de estos presupues-tos: la capacidad de leer e interpretar textos escritos, el mane-jo de lenguajes abstractos, la posesión de un conocimientobásico de las matemáticas, la capacidad de interpretar y reali-zar representaciones matemáticas y un dominio mínimo delos principios de la lógica deductiva. Además, a lo largo de suformación en ciencias, el estudiante debe llegar a comprenderalgunas de las categorías y de los principios básicos de lasciencias naturales, sin confundir, como ocurre con demasia-da frecuencia, lo que es esencial en la estructura de cada dis-ciplina con conocimientos secundarios de detalle o inclusoaccesorios. El estudiante debe además reconocer las formasde argumentación y de verificación propias de las cienciasnaturales y debe aprender a reconocer, plantear y resolverpreguntas adecuadas en ciencias. Consideramos importante,como consecuencia de los análisis de los resultados de las prue-bas que hemos adelantado, que la educación en ciencias quese imparte en la escuela básica y media y también la forma-ción misma de los maestros sean seriamente analizadas a laluz de presupuestos como los que hemos mencionado en esteúltimo aparte.