El modelo de respuesta múltiple aplicado a la evaluación de

El modelo de respuesta múltiple
aplicado a la evaluación
de las actitudes sobre la Ciencia,
la Tecnología y la Sociedad (CTS) *
ÁNGEL VÁZQUEZ-ALONSO
Mª ANTONIA MANASSERO-MAS
JOSÉ ANTONIO ACEVEDO-DÍAZ
PILAR ACEVEDO-ROMERO
MESA 4
*
Este estudio ha sido financiado por la Conselleria d’Economia, Hisenda i Innovació del Govern de les
Illes Balears a través de las ayudas para llevar a cabo acciones especiales de investigación, desarrollo
tecnológico e innovación (2005).
1. Introducción
La evaluación de los temas CTS es una cuestión relevante de la didáctica de la
ciencia por varias razones:
• La escasa atención recibida por la evaluación en la investigación (Fraser y
Tobin, 1998; Kempa, 1985).
• La dificultad y necesidades específicas de la evaluación de los temas CTS, por
su naturaleza actitudinal y axiológica (Hofstein, Aikenhead y Riquarts, 1988;
Manassero, Vázquez y Acevedo, 2001).
• Las dificultades en la propia definición y fundamentos epistemológicos
legítimos de las actitudes relacionadas con la ciencia (ver revisiones de Gauld
y Hukins, 1980; Schibeci, 1984; Vázquez y Manassero, 1995; Wareing, 1990).
• Los problemas metodológicos conocidos y criticados en la evaluación de las
actitudes relacionadas con la ciencia sobre la validez de los instrumentos y los
procesos de evaluación (ver una justificación más amplia en Acevedo,
Acevedo, Manassero y Vázquez, 2001; Gardner, 1996; Manassero, Vázquez y
Acevedo, 2001, 2003; Shrigley y Koballa, 1992; Vázquez, Manassero y
Acevedo, 2005).
• La condición dialéctica, poliédrica y compleja de los temas CTS o de NdC, que
aquí se interpretarán identificados después de las aportaciones de la
sociología del conocimiento científico (Acevedo, Vázquez, Manassero y
Acevedo, 2007 en prensa; Vázquez, Acevedo, Manassero y Acevedo, 2001).
Para los propósitos de este estudio, la conclusión que se extrae de todos estos
estudios es que la evaluación de los temas CTS es una cuestión relevante de la
didáctica de la ciencia y existe base empírica suficiente para fundamentar la
evaluación de algunas cuestiones controvertidas CTS/NdC con criterios relativamente
sólidos, y por tanto, de emprender con garantías teóricas esta evaluación.
2. El Cuestionario de Opiniones sobre Ciencia, Tecnología y Sociedad (COCTS)
El objetivo de este estudio es presentar el Cuestionario de Opiniones sobre
Ciencia, Tecnología y Sociedad (COCTS) como un instrumento de investigación que
permite superar las anteriores dificultades. El COCTS se puede aplicar a la evaluación
de las actitudes CTS, pero también al desarrollo curricular en el aula; se presentan
algunos aspectos de su uso y aplicación, tales como la metodología del Modelo de
Respuesta Múltiple (MRM), y la métrica asociada para calcular los índices
actitudinales, así como algunos ejemplos con diversas cuestiones del COCTS.
El VOSTS (Views on Science, Technology and Society) es un conjunto de 114
cuestiones empíricamente desarrolladas que abarcan la mayor parte de los
contenidos CTS/NdC (Aikenhead, Fleming y Ryan 1987, Aikenhead y Ryan 1989,
1992). Posteriomente Rubba y Harkness (1993) desarrollaron un conjunto adicional de
cuestiones de opción múltiple denominado Teacher's Belief about ScienceTechnology-Society (TBA-STS) para investigar las creencias de los profesores sobre los
temas CTS.
El COCTS (Cuestionario de Opiniones sobre Ciencia, Tecnología y Sociedad) es una
síntesis y adaptación de los dos anteriores VOSTS y del TBA-STS, que contiene 100
cuestiones con 637 frases, adaptadas a la cultura española, cada una de las cuales
expresa actitudes, creencias y opiniones diferentes sobre el tema planteado en cada
cuestión (Manassero y Vázquez, 1998).
En una revisión de los instrumentos que evalúan las concepciones de la naturaleza de
ciencia Lederman, Wade y Bell (1998 consideran que el cuestionario de papel y lápiz
de opción múltiple Views on Science, Technology and Society (VOSTS) es un valioso
instrumento para la evaluación de las opiniones de los estudiantes y constituye un
2
importante esfuerzo para profundizar en las razones que tienen los estudiantes al
construir sus respuestas.
Todas las cuestiones del COCTS tienen un formato típico de opción múltiple similar
pero diferente, porque el número de opciones es variable según la cuestión. Todas se
inician con un texto que plantea un tema concreto, seguido por varias frases cortas,
cada una etiquetada con una letra en orden alfabético, que desarrollan diferentes
razones para responder al tema planteado (tabla 1). Dentro de cada cuestión, el
conjunto completo de las frases ofrece una serie amplia de distintas posiciones
razonadas sobre el tema; las actitudes se definen mediante la elección o la
valoración de las frases opcionales. Esta manera de definir actitudes indica que el
cuestionario no impone a la persona que responde ningún valor o modelo concreto
sobre CTS; al contrario, las personas que responden definen libremente sus actitudes
mediante sus elecciones sobre las frases.
La versión en castellano del COCTS, el manual de uso y las claves de puntuación se
han incorporado a la extensa biblioteca del Test Collection of Educational Testing
Service (en línea www.ets.org).
3. Hacia un Modelo de Respuesta Múltiple (MRM) para el COCTS
El formato de respuesta básico propuesto para el VOSTS por sus autores consiste
en seleccionar una frase entre las varias existentes en cada cuestión (Modelo de
Respuesta Única o MRU) y así se ha usado para evaluar actitudes (Manassero y
Vázquez, 1998).
El MRU es metodológicamente muy limitado, pues sólo permite comparaciones
centradas en cada cuestión particular. Además, el MRU tiene una segunda limitación
importante; puesto que la actitud medida se basa en una única elección no usa toda
la información disponible en las restantes frases no seleccionadas (Vázquez y
Manassero, 1999).
Estas limitaciones sugieren la necesidad de modificar el modelo de respuesta para
ampliar las posibilidades del instrumento, añadiendo otras importantes ventajas,
tales como la posibilidad de incluir la verificación de hipótesis estadísticas,
importantes para las comparaciones entre grupos o contrastar la eficacia de
tratamientos y la detección y discriminación cualitativa entre puntos fuertes y
débiles de los programas (Vázquez y Manassero, 1999). Por ello se propuso el
desarrollo de un nuevo modelo de respuesta múltiple (MRM), donde las personas que
responden valoran todas las frases de cada cuestión en una escala de valoración tipo
Likert de 9 puntos para expresar su grado de acuerdo o desacuerdo.
El MRM frente al MRU aporta la ventaja fundamental de maximizar la información
obtenida de cada cuestión por parte del respondiente, pues éste manifiesta su
opinión sobre todas las frases que contiene cada cuestión, y por tanto, maximiza la
precisión, la validez y la capacidad discriminante de esta medida actitudinal.
3
Los cuestionarios Likert típicos suman las puntuaciones obtenidas en cada frase para
obtener una puntuación global resultante de todas ella, una práctica que también es
fuente de numerosos problemas de validez y de interpretación porque tiene
implícitas dos hipótesis que raramente se cumplen:
• Se supone que todas las frases son equipotentes (tienen el mismo peso)
en determinar la puntuación resultante.
• Se supone que todas las frases son homogéneas en relación al objeto
que describen, y ello justifica que se puedan sumar (hipótesis de
unidimensionalidad de constructo).
Para verificarlas, es necesario un análisis más detallado de las frases para asignarles
el valor estimado que aportan al objeto de actitud. Este proceso, habitual en la
construcción de cuestionarios de actitudes, se denomina escalamiento de estímulos
(Eagly y Chaiken, 1993), y consiste en clasificar las frases según la posición que
marcan en relación al objeto de actitud.
4. La categorización de las frases del COCTS
El fin del escalamiento es producir un guión o rúbrica para las frases que permite
al investigador calificar la respuesta sobre cada frase, que en el marco de la
Psicología Social, ha sido resuelto mediante los métodos de escalamiento de
estímulos realizados por paneles de jueces (Eagly y Chaiken, 1993; Stahlberg y Frey,
1990).
El carácter dialéctico, complejo, controvertido y no siempre consensuado de los
temas CTS, no permite definir una rúbrica directamente deducible del cuerpo de
conocimientos existentes, con valor absoluto, por lo que es necesario acudir a los
métodos de escalamiento o categorización mediante jueces expertos. Esta
metodología se ha aplicado a las frases del COCTS y se describe sintéticamente en los
siguientes párrafos.
Rubba y sus colegas (Rubba et al., 1993; Rubba, Schoneweg-Bradford y Harkness,
1996) ya propusieron un esquema de tres categorías para clasificar cada una de las
frases del cuestionario, que fueron denominadas Realista, Meritoria e Ingenua según
que su contenido pueda calificarse como adecuado, parcialmente adecuado o
inadecuado respecto a los conocimientos actuales de historia, filosofía y sociología
de la ciencia. Para ajustarse mejor al significado real de las tres categorías se han
sugerido tres nuevas etiquetas, que serán usadas en lo sucesivo (Vázquez y
Manassero, 1999):
• Adecuada (A): la frase expresa un punto de vista apropiado.
• Plausible (P): aunque no es totalmente adecuada, la frase expresa algunos
aspectos aceptables.
• Ingenua (I): la frase expresa un punto de vista que no es ni adecuado ni
plausible.
El escalamiento de las diversas frases de las cuestiones del COCTS en una de las tres
categorías anteriores se ha descrito con detalle en otro lugar (Vázquez, Manassero y
Acevedo, 2005) y sus resultados globales fueron los siguientes (ver un ejemplo de las
categorías asignadas a una cuestión en la tabla 1):
A) Apropiada, adecuada: 143 frases
P) Plausibles: 274 frases
N) Ingenua: 220 frases
4
Tabla 1. Cuestión del COCTS con las categorías asignadas por los jueces a cada una
de las frases después del proceso de escalamiento y las respuestas reales en la escala
1 – 9 emitidas por un profesor (R).
10211 Definir qué es la tecnología, puede tener dificultad porque la tecnología
sirve para muchas cosas. Pero PRINCIPALMENTE tecnología es:
A. muy parecida a la ciencia.
B. la aplicación de la ciencia.
C. nuevos procesos, instrumentos, maquinaria, herramientas,
aplicaciones, artilugios, computadores o aparatos prácticos para el
uso de cada día.
D. robots, electrónica, computadores, sistemas de comunicación,
automatismos, tecnología.
E. una técnica para construir cosas o una vía de resolver problemas
prácticos.
F. inventar, diseñar y probar cosas (por ejemplo, corazones
artificiales, computadores, vehículos espaciales).
G. ideas y técnicas para diseñar y hacer cosas, para organizar a los
trabajadores, la gente de negocios y los consumidores, para el
progreso de la sociedad.
H. saber como hacer cosas (instrumentos, maquinaria, tecnología).
Categorías
Plausible
Ingenua
Plausible
R
1
6
3
Plausible
3
Plausible
5
Plausible
3
Adecuada
8
Plausible
8
1. No entiendo la cuestión.
2. No sé lo suficiente sobre el tema para seleccionar una opción
3 Ninguna de las opciones satisface básicamente mi opinión.
Metodológicamente, el procedimiento de escalamiento presentado aquí aporta un
sistema para evaluar perfiles actitudinales, que es más completo que otros sistemas y
muestra explícitamente el marco de referencia para calcular las puntuaciones
(Manassero y Vázquez, 2002; Manassero, Vázquez y Acevedo, 2003).
Por otro lado, el método cuantitativo no excluye la interpretación cualitativa de los
datos; de hecho, el análisis más simple basado en cada frase permite conseguir
rápidamente conclusiones cualitativas (Manassero, Vázquez y Acevedo, 2004). Sin
embargo, el objetivo de la aplicación del COCTS no es tanto clasificar personas o
grupos según el grado de adecuación de sus actitudes, como ayudar a describir y
comparar con detalle sus complejas actitudes en cada tema.
5. Métrica para la evaluación de las actitudes CTS
La aplicación práctica del MRM requiere que los respondientes valoren cada una
de las múltiples frases de las cuestiones. En cada cuestión, se obtienen tantos valores
como número de frases diferentes contiene. Puesto las frases están categorizadas en
distintos grupos que representan unas posiciones que tienen en cuenta la perspectiva
aportada por el cuerpo de conocimientos de la historia, la filosofía y la sociología de
la ciencia desde la perspectiva de la filosofía, historia y sociología de la ciencia, la
valoración emitida por los respondientes en cada frase debe calificarse según la
categoría de cada frase. Por otro lado, las cuestiones del COCTS están formadas por
un número diferente de frases y tienen diferente estructura de las categorías que
corresponden a las frases. Por ello, un objetivo pendiente e importante del
desarrollo del MRM es conseguir una medida cuantitativa normalizada, cuya
5
interpretación sea válida, fiable e invariante para todas las cuestiones, con
independencia de la estructura de categorías en la cuestión empleada (Chaiken,
Pomerantz y Giner-Sorolla, 1995; Petty y Krosnick, 1995).
En Psicología Social se recomiendan escalas simétricas con una parte positiva y una
negativa, que reflejen las actitudes consideradas positivas y las actitudes negativas
(Eagly y Chaiken, 1993; Petty y Krosnick, 1995). En este caso se ha elegido un rango
entre –1 (más negativo) y +1 (más positivo) para los valores del índice normalizado.
El segundo rasgo del índice normalizado se refiere a la interpretación y significado
general de los valores resultantes de la construcción y cálculo. La idea general es que
las actitudes positivas se corresponden con una mayor identificación con las
categorías asignadas por los jueces a cada frase; en particular, el valor máximo del
índice (+1) significa que la puntuación directa del respondiente en una frase
coincide con la categoría asignada a esa frase; por el contrario, el valor más negativo
del índice (-1) representaría la máxima oposición de la puntuación del respondiente
con la categoría correspondiente a la frase. Los valores intermedios del índice
indican mayor o menor grado de identificación con la categoría asignada según que
sean más positivos o más negativos.
Tabla 2. Métrica de medida del Modelo de Respuesta Multiple (MRM): transformación
de las puntuaciones directas de una frase en puntuaciones actitudinales, según la
categoría (adecuada, plausible o ingenua) de la frase.
Categorías
Número de
frases
Escala directa
Escala de valoración: transformación de las
puntuaciones directas en actitudinales
9
Grado de Acuerdo
Total
8
7
6
5
4
3
2
1
Casi
Parcial
Parcial
Casi
Nulo
Parcial
Bajo
Alto
alto
bajo
total
nulo
Adecuadas
Na
4
3
2
1
0
-1
-2
-3
-4
Plausibles
Np
-2
-1
0
1
2
1
0
-1
-2
Ingenuas
Nn
-4
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
Total
N
Índice de frase (normalización): x / 4(2)
6
El proceso de correspondencia entre las puntuaciones directas emitidas por los
estudiantes y los valores del índice actitudinal depende del tipo de categoría de la
frase (adecuada, plausible o ingenua) y son proporcionales a la distancia entre la
puntuación directa asignada y la puntuación ideal de la categoría. En las frases
categorizadas como adecuadas la actitud más valiosa (o más rechazable) será aquella
que muestra un acuerdo (o desacuerdo) total con la frase, que se manifiesta en
puntuaciones directas más altas (o bajas).
Por el contrario, en las frases categorizadas como ingenuas la actitud más valiosa (o
más rechazable) será aquella que reconoce un desacuerdo (o acuerdo) total, que se
manifiesta en puntuaciones directas más bajas (altas). En las posiciones plausibles,
que se caracterizan por reflejar una posición parcialmente adecuada sobre el tema,
la actitud más valiosa (más rechazable) será aquella que reconoce un acuerdo parcial
(o extremado, alto o bajo), que se manifiesta en puntuaciones directas intermedias
(o extremas, altas o bajas).
Siguiendo esta racionalidad, se establece una correspondencia entre las puntuaciones
directas y las puntuaciones actitudinales (tabla 2); a cada valor de la escala directa
le corresponde la puntuación actitudinal situada debajo, en la misma columna, según
el tipo de categoría. Los valores del índice actitudinal para cada frase se normalizan
(tabla 3) se calculan dividiendo las puntuaciones actitudinales por su rango, para
dejar el índice actitudinal en el rango normalizado (-1, +1).
Tabla 3. Modelo de Respuesta Multiple (MRM): normalización de las puntuaciones
actitudinales y cálculo de los índices actitudinales medios por categorías y por
cuestión.
Puntuaciones actitudinales directas
Índices de actitud de categoría
Máximo
Fórmula
Mínimo
Máx.
Fórmula
Mín.
+4Na
Σaj
-4Na
+1
Ia =Σ aj / 4Na
-1
+2Np
Σpj
-2Np
+1
Ip =Σ pj / 2Np
-1
+4Nn
Σnj
-4Nn
+1
In =Σ nj / 4Nn
-1
1
I=(Ia+Ip+In)/3
-1
Índice de actitud global ponderado
7
Una vez definidos los índices actitudinales normalizados de cada frase, se puede
calcular un índice de actitud para cada cuestión, que representaría la actitud global
hacia esa cuestión. Para hacer este cálculo se podrían usar dos vías que dan lugar a
dos índices diferentes (tabla 4):
• Índice de actitud global medio de las frases (MGAI): es la media
aritmética de los índices del conjunto de las frases en cada cuestión. Por
definición, cada frase tiene el mismo peso en este índice; en consecuencia,
la categoría (adecuada, ingenua o plausible) con mayor número de frases
pesa más en este índice (segunda columna de la tabla 4).
• Índice de actitud global ponderado de las categorías (WGAI): es la
media de las tres medias aritméticas de cada categoría. Para ello se calcula
primero, por separado, el promedio del conjunto de las frases adecuadas,
plausibles e ingenuas, en cada item, obteniendo tres índices (uno por cada
categoría) y después se calcula el promedio de éstos tres índices de
categoría.
Por definición, cada categoría tiene el mismo peso en este índice, con independencia
del número de frases pertenecientes a cada una de ellas (tercera columna de la tabla
4).
Dado que los items del cuestionario tienen una estructura muy variable, tanto por el
diferente número de frases total en cada item, como por el diferente número de
frases correspondientes a cada categoría;, pero sin embargo, todos los items tienen
las mismas tres categorías, el índice ponderado WGAI representa una misma
interpretación para todos los items (el promedio de las tres categorías), por lo que
se usará para representar la actitud global de cada item, aunque su cálculo es un
poco más engorroso.
6. Modelo de respuesta múltiple: Un ejemplo de aplicación
Las respuestas reales de un profesor a la cuestión usada como ilustración en este
artículo (10211, definición de la tecnología) se presentan en la tabla 4 para
ejemplificar la aplicación de la metodología al cálculo de un caso concreto.
En la segunda columna se listan las categorías asignadas a cada una de las frases del
item, que dirigen la transformación de las puntuaciones directas (tercera columna)
en puntuaciones actitudinales (cuarta columna) e índices actitudinales (quinta
columna) de acuerdo con la correspondencia de valores y la normalización de la tabla
3. Por ejemplo, la puntuación directa 8 asignada en la respuesta de la frase 10211H,
por corresponder a una frase de categoría adecuada se transforma en una puntuación
actitudinal directa +3 que por normalización corresponde a un índice actitudinal
+0.75 para la frase. Esta operación se repite con cada una de las puntuaciones
directas de todas las frases, obteniéndose así el conjunto de los índices actitudinales
de cada frase.
8
Tabla 4. Modelo de Respuesta Multiple (MRM): Aplicación al cálculo numérico del
caso de la respuesta del profesor de la tabla 2.
Puntos
Puntos
actitudinales
Sentencias Categoría
directos
directos
C10211A
P
1
C10211B
I
6
C10211C
P
3
C10211D
P
3
C10211E
P
5
C10211F
P
3
C10211G
A
8
C10211H
P
8
Media
Índice global actitudinal medio
-1
-0.25
0
0
1
0
0.75
-0.5
0.000
0.000
Índices actitudinales de
categorías
Adecuado Plausible Ingenuo
-1
-0.25
0
0
1
0
0.75
-0.5
0.75
0.08
-0.25
Índice
global
ponderado
0.19
El promedio de los índices actitudinales de las frases produce directamente el índice
de actitud global medio que en este caso es cero (columna sexta). El promedio de los
índices actitudinales de las frases, agrupadas por las tres categorías, permite obtener
los tres índices actitudinales correspondientes a cada categoría. El promedio de estos
tres índices da el índice de actitud global ponderado, que en este caso tiene un valor
positivo, aunque bajo (0.19 puntos).
Los índices actitudinales globales, que representan la actitud, son parámetros que
poseen varias cualidades psicométricas valiosas para la investigación y la evaluación:
• La escala métrica y sus puntuaciones son las mismas para todas las
cuestiones, lo cual unifica los cálculos posteriores y las aplicaciones
estadísticas cuantitativas.
• Tienen un significado invariante para todas las cuestiones. Esta es una
propiedad especialmente apreciada para representar la variedad de
cuestiones del COCTS cuya estructura es tan diversa cuestiones más largas,
más cortas, con diferente número de frases en las tres categorías, etc.).
• Los índices actitudinales de cada frase constituyen indicadores que
permiten análisis cualitativos exhaustivos, para profundizar en el
pensamiento individual sobre cada tema, apoyados en indicadores
cuantitativos.
• Los índices permiten medidas y análisis globales aplicando conjuntos de
cuestiones para investigaciones temáticas específicas, comparaciones entre
grupos, análisis cruzados entre grupos o entre cuestiones de la misma
persona, y en suma, todos los procesos de la estadística inferencial para
contrastar hipótesis.
9
7. Conclusiones
La evaluación diagnóstica de las actitudes y creencias relativas a Ciencia,
Tecnología y Sociedad (CTS) de estudiantes y profesores es un problema relevante de
la investigación en didáctica de las ciencias y constituye un objetivo educativo
perenne y valioso, porque la información actual disponible demuestra que
estudiantes y profesorado no tienen actitudes adecuadas sobre estas cuestiones. Por
otro lado, estas actitudes y creencias se corresponden con la educación en
naturaleza de la ciencia-CTS, un núcleo central de la alfabetización científica para
todos; en el caso de los estudiantes es valioso para conocer sus creencias iniciales y
los aprendizajes alcanzados; en el caso del profesorado para su creciente
sensibilización y formación progresiva en los temas CTS, de forma que puedan influir
en la planificación de sus actividades docentes en el aula de ciencias.
La evaluación de las actitudes CTS mediante la aplicación conjunta del MRM y el
COCTS aporta una ventaja fundamental: los índices actitudinales obtenidos se
construyen sobre el grado de acuerdo de los encuestados con todas y cada una de las
opciones presentes en la cuestión y se expresan sobre una escala normalizada. Así se
maximiza y aprovecha toda la información disponible en las frases y se alcanza un
alto grado de precisión en la evaluación de la actitud, que permite medidas de
actitud cuantitativas, invariantes para todos los temas y cuestiones CTS (a pesar de
su diferente estructura), fiables y normalizadas.
Estas mejoras metodológicas del COCTS, que permiten tanto el análisis cualitativo
como la aplicación cuantitativa de la estadística inferencial y la comparación de
grupos, especialmente en contextos de investigación, deben aplicarse empíricamente
para mostrar sus posibilidades y consolidar una línea de investigación fructífera y
sistemática. Metodológicamente, estas propiedades permiten realizar evaluaciones e
investigación con garantías de validez y fiabilidad superiores a cualquier diseño
anterior. Los resultados de los estudios y aplicaciones de investigación y evaluación
emprendidos con base en esta metodología serán una fuente valiosa para el contraste
y la confirmación de sus posibilidades y expectativas (Manassero y Vázquez, 1999;
Manassero, Vázquez y Acevedo, 2001).
La riqueza y variedad de temas contenidos en el COCTS, junto con la sistematización
de su organización interna, ofrecen una plataforma valiosa para el profesorado para
su aplicación potencial en otra dirección, a saber, el diseño y desarrollo curricular de
actividades de educación científica CTS para el aula, una línea de aplicación
educativa novedosa que requiere una atención y un desarrollo adicionales.
10
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[email protected]
Mª ANTONIA MANASSERO-MA
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PILAR ACEVEDO-ROMERO
IES “Fray Luis de León” de Salamanca.
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