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Revista EIA

versión impresa ISSN 1794-1237
versión On-line ISSN 2463-0950

Rev.EIA.Esc.Ing.Antioq vol.16 no.31 Envigado ene./jun. 2019

http://dx.doi.org/10.24050/reia.v16i31.1059 

Artículos originales

Diseño e implementación de rúbricas como instrumento de evaluación del curso de Química General e inorgánica para estudiantes de ingeniería

Design and implementation of rubrics as an instrument for the evaluation of General and Inorganic Chemistry -course for engineering students

Concepção e implementação de rubricas como instrumento de avaliação do curso de Química Geral e Inorgânica para estudantes de engenharia

Pedronel Araque-Marín1  *  , Sandra Adela Torijano-Gutiérrez1  , Nicolás Arango-Londoño1 

1Universidad EIA, Envigado, Colombia.

Resumen

La evaluación no puede limitarse a una prueba centrada en la repetición de contenidos que pretende valorar el grado de aprendizaje de los estudiantes, la evaluación debe brindar otro horizonte con relación a la calificación tradicional, es decir debe ser una herramienta válida para el proceso de enseñanza-aprendizaje. En el presente trabajo se propuso un diseño de rúbrica como instrumento de evaluación para la asignatura de Química General e Inorgánica de la Universidad EIA. La rúbrica basada en objetivos de aprendizaje, aspectos a valorar, descriptores, escala de calificación y criterios, fue implementada durante los periodo académico 2015-2 y 2016-1, la propuesta facilitó la calificación de desempeño de los estudiantes de primer semestre de ingeniería, no solo sobre lo que aprendieron, sino también de cómo aprendieron y las competencias desarrolladas en el proceso evidenciando diferencias estadísticamente significativa (p-valor < 0,05) en el número de estudiantes que aprobaron la asignatura.

Palabras-clave: Rúbrica; Evaluación; Química General; Química Inorgánica; Enseñanza-aprendizaje; Ingeniería

Abstract

The assessment can not be limited to a test focused on the repetition of content that aims to assess the degree of student learning, assessment should provide another horizon in relation to the traditional rating, ie must be a valid tool for teaching-learning process. In this paper we design a proposal as an evaluation tool for the subject of General and Inorganic Chemistry of the University EIA. the rubric based on learning objectives, aspects to be evaluated, descriptors, criteria and rating scale, was implemented during the 2015-2 and 2016-1 academic year, the proposal facilitated the performance rating of freshmen engineering, not only about what they learned, but also how they learned and skills developed in the process demonstrating statistically significant difference (p-value <0.05) in the number of students who passed the course.

Key words: Rubric; Evaluation; General Chemistry; Inorganic Chemistry; Teaching-learning; Engineering

Resumo

A avaliação não pode ser limitado a um teste centrou-se na repetição de conteúdo que visa avaliar o grau de aprendizagem dos alunos, a avaliação deve fornecer outro horizonte em relação à classificação tradicional, ou seja, deve ser um instrumento válido para o processo de ensino -Learning. Neste projeto seção de papel proposto como uma ferramenta de avaliação para o objecto de Geral e Inorgânica da Universidade EIA. A posição baseada em objetivos de aprendizagem, aspectos a serem avaliados, descritores, critérios e escala de classificação, foi implementado durante o ano lectivo 20152 e 2016-1, a proposta facilitou a classificação da engenharia calouros desempenho, não só sobre o que aprenderam, mas também como eles aprenderam e habilidades desenvolvidas no processo demonstrando diferença estatisticamente significativa (p <0,05) no número de alunos que passaram o curso.

Palavras-Chave: Rubrica; Avaliação; Química Geral; Química Inorgânica; Ensino-aprendizagem; Engenharia

1. Introducción

La química es una ciencia experimental que transforma tanto sustancias como su propio lenguaje químico. Un lenguaje que es vital en los procesos de enseñanza-aprendizaje, especialmente para nombrar los objetos de estudio "sustancias" proporcionando un vocabulario conceptual acerca de las leyes, modelos y teorías que rigen el comportamiento de elementos, sustancias simples y sustancias compuestas (Jacob, 2001). El aprendizaje de la química no se produce de manera repentina, sino que se trata de un proceso que toma tiempo, dado que se promueve con mayor facilidad en la medida que el estudiante tenga encuentros con situaciones y contenidos similares de los que puede abstraer conceptos; por eso, el tiempo es un factor de gran importancia a la hora de planificar y desarrollar las actividades pertinentes (Araque, 2013). Entre los procesos de enseñanza-aprendizaje de la química es importante realizar tres reflexiones: la primera consiste en conocer cómo tiene estructurado el estudiante los conocimientos del tema, para planearle la construcción de conceptos adecuados con el fin de correlacionar su saber existente en la estructura cognitiva con los nuevos conocimientos aportados por las actividades propuestas en el aula de clase; la segunda consiste en proporcionar un verdadero aprendizaje significativo porque desconocerlo nos induce a entregar información inadecuada a los estudiantes suponiendo que "lo deben saber", pero sólo están copiando la información para memorizarla, reproducirla y finalmente olvidarla y la tercera tiene que ver con el proceso de evaluación formativa que facilite la valoración del desempeño de los estudiantes incrementando la objetividad de un área que ha sido considerada subjetiva y compleja.

La rúbrica se puede considerar como un conjunto de características de una prueba constituida por tareas (Bachman, Palmer, 1996), además se ha definido como un instrumento de evaluación (Mansoor, Grant, 2002) que especifica el desempeño esperado y los diversos niveles de competencia a los que los estudiantes pueden llegar en el desarrollo de una habilidad. Es considerada también para tareas evaluativas auténticas. El desarrollo de prácticas evaluativas justas y que sean además transparentes, siguiendo principios democráticos, es decir participativos e incluyentes; estos principios se volverían indispensables en los lineamientos a seguir en el diseño de procedimientos de un sistema de evaluación que garantice un impacto positivo en los procesos de enseñanza-aprendizaje, el cual se puede traducir en una evaluación para el aprendizaje y debe ser el principal objetivo que guíe todo evento evaluativo en el aula (Picón, 2013), esta metamorfosis trae modificaciones en el proceso de evaluación considerando que la evaluación no puede limitarse a un solo tipo de prueba centrada en la repetición de contenidos y que pretenda solo alcanzar una calificación (Cano, 2008). Un instrumento de evaluación basado en una escala cualitativa y/o cuantitativa asociada a criterios que puedan medir las acciones de los estudiantes sobre los aspectos de las actividades que serán evaluadas (Torres, Perera, 2010) y desde estos criterios, poder juzgar, valorar, calificar y conceptualizar sobre un determinado aspecto del proceso, existiendo una conexión entre la enseñanza y la evaluación, es decir debe existir una concordancia entre lo que se está enseñando y lo que se está midiendo (Williams, 2003). La escala holística presenta una descripción general de los diferentes niveles de logro esperado en el desempeño de los estudiantes respecto a una tarea determinada. La escala analítica describe cada uno de los elementos del marco definido como constructo para cada nivel de logro de la escala, siendo estas más efectivas en procesos de evaluación en el aula dado que posibilita una realimentación detallada, descriptiva y dialógica entre el profesor y el estudiante (Gipps, 1999).

En el presente artículo se diseñó e implementó una rúbrica del tipo analítica como instrumento de evaluación del curso de Química General e Inorgánica, del primer semestre de los programas de ingeniería de la universidad EIA. La experiencia nos proporcionó elementos necesarios para elaborar descripciones más detalladas a medida que se familiarizó con los diferentes niveles de desempeño de los estudiantes con el fin de aumentar la tasa de aprobación de la asignatura.

2. Metodología

El diseño e implementación de la rúbrica se desarrolló en cuatro fases como se plantean a continuación:

Fase de preparación de la estrategia docente

Se revisaron detalladamente contenidos del curso de Química General e Inorgánica con el fin de definir unos objetivos de aprendizaje apropiados y de esta forma identificar los criterios de evaluación y/o cualidades específicas observables en el proceso realizado por los estudiantes, estableciendo diferentes niveles y asignar un porcentaje de la calificación final (Malini, Andrade, 2010).

Fase de diseño de la rúbrica

Con el fin de evaluar el desempeño del estudiante y de esta forma desglosar sus componentes para obtener una calificación total, se utilizó una rúbrica tipo analítica (Gatica, Urribarren, 2013), dado que esta puede utilizarse para determinar el estado del desempeño, debilidades y permite que los estudiantes conozcan lo que requieren para mejorar (Shipman et al., 2012). Las rúbricas fueron diseñadas para el examen parcial y final de la asignatura Química General e Inorgánica, dado que el examen parcial contiene el 50% del curso y el examen final el 50% restante.

Fase de construcción de las rúbricas

Para la construcción de la rúbrica examen parcial se tuvieron en cuenta los siguientes contenidos: balanceo de ecuaciones, nomenclatura inorgánica, estequiometria y fórmula molecular. Para la rúbrica examen final se plantearon los contenidos: equilibrio químico no acuoso, equilibrio químico acuoso y electroquímica.

TABLA 1 NÚMERO DE ESTUDIANTES POR PROGRAMA DE INGENIERÍA 

Fase de Implementación

Las rúbricas fueron implementadas durante los periodos académicos 2014-2/2015-1 y 20152/2016-1 en la Tabla 1 se detallan el número de estudiantes por programa de ingeniería donde se aplicó el estudio. Se propuso como exámenes parcial y final una actividad de modo escrito y de forma individual en el curso de Química General e Inorgánica del primer semestre de ingeniería de la universidad EIA. Se consideraron en total 385 divididos en 12 grupos, cada grupo con aproximadamente 32 estudiantes y una distribución por género de 63% hombres y 37% mujeres.

Fase de seguimiento y análisis

Se compararon las notas alcanzadas por los estudiantes con las dos formas de evaluar, la implementación de la rúbrica "nueva propuesta" con 196 estudiantes entre los periodos 2015-2 y 2016-1 y la calificación tradicional "clásica" con 189 estudiantes entre los periodos 2014-2 y 2015-1, generando el factor EVALUACIÓN con dos niveles. Los resultados se analizaron con el software STATGRAPHICS Centurion XVI versión 16.2.04.

3. Resultados y Discusión

Objetivos de aprendizaje y criterios de evaluación

Teniendo en cuenta el 50% inicial de los contenidos del curso se lograron definir y resumir en las Tablas 2, 3 y 4 los objetivos de aprendizaje con sus respectivos criterios, para el diseño de la rúbrica como instrumento de evaluación, en la Tabla 2 se indican los elementos para el tema de ecuaciones químicas y nomenclatura inorgánica; en la Tabla 3 los elementos para el tema de estequiometría y en la Tabla 4 los elementos para el tema de fórmulas mínima y/o molecular.

TABLA 2 OBJETIVOS DE APRENDIZAJE Y CRITERIOS DE EVALUACIÓN PARA LOS TEMAS BALANCEO DE ECUACIONES QUÍMICAS Y NOMENCLATURA INORGÁNICA 

TABLA 3 OBJETIVOS DE APRENDIZAJE Y CRITERIOS DE EVALUACIÓN PARA EL TEMA DE ESTEQUIOMETRIA 

TABLA 4 OBJETIVOS DE APRENDIZAJE Y CRITERIOS DE EVALUACIÓN PARA EL TEMA DE FÓRMULA QUÍMICA 

Elementos para la rúbrica de examen final

Teniendo en cuenta el 50% restante de los contenidos del curso, se lograron definir los objetivos de aprendizaje con sus respectivos criterios, en la Tabla 5 se resumen los elementos como objetivos de aprendizaje y criterios necesarios para el diseño de la rúbrica como instrumento de evaluación de los temas equilibrio químico no acuoso; en la Tabla 6 los elementos para el tema de equilibrio químico acuoso y en la Tabla 7 los elementos para el tema de electroquímica.

TABLA 5 OBJETIVOS DE APRENDIZAJE Y CRITERIOS DE EVALUACIÓN PARA EL TEMA DE EQUILIBRIO QUÍMICO NO ACUOSO 

TABLA 6 OBJETIVOS DE APRENDIZAJE Y CRITERIOS DE EVALUACIÓN PARA EL TEMA DE EQUILIBRIO QUÍMICO ACUOSO 

TABLA 7 OBJETIVOS DE APRENDIZAJE Y CRITERIOS DE EVALUACIÓN PARA EL TEMA DE ELECTROQUÍMICA 

Niveles de desempeño

Para el balanceo de ecuaciones químicas y nomenclatura inorgánica se consideraron dos niveles de desempeño a los cuales se les asigno un porcentaje de 0% para el menor y 100% para el mayor. Generalmente dos niveles son considerados como "Correcto" e "incorrecto" (Mertler, 2001). La consideración de solo dos niveles se basa en el hecho de que en química los coeficientes estequiométricos asignados a una ecuación química tipo redox son únicos y en las sustancias químicas solo se pueden clasificar por su nombre y este debe ser correcto (Tabla 8).

TABLA 8 NIVELES DE DESEMPEÑO PARA LOS TEMAS BALANCEO DE ECUACIONES QUÍMICAS Y NOMENCLATURA INORGÁNICA 

Para el resto de los temas trabajados en el examen parcial y final se consideraron cinco niveles de desempeño teniendo en cuenta "Correcto" e "incorrecto" y se completó después con la redacción de los niveles intermedios. En la Tabla 9 se detallan los niveles de desempeño para el criterio: Determinar la cantidad en gramos de un producto en una reacción química.

TABLA 9 NIVELES DE DESEMPEÑO PARA EL CRITERIO DEL TEMA ESTEQUIOMETRÍA 

Construcción de las rúbricas

Respecto a los objetivos de aprendizaje planteados a continuación se detallan los ejercicios utilizados para la construcción de las rúbricas.

Nomenclatura inorgánica

Plantear la ecuación química no balanceada de la reacción entre permanganato de cromo (II), sulfuro de hierro (III) y bicarbonato de potasio para producir: cromato ácido de potasio, monóxido de manganeso, sulfato ácido de potasio, óxido ferroso y anhídrido carbónico.

En la Tabla 10 se detallan las dimensiones y los niveles de desempeño para evaluar el ejercicio de nomenclatura inorgánica.

TABLA 10 RUBRICA PARA LA EVALUACION DEL CRITERIO: RECONOCE LA NOMENCLATURA INORGÁNICA PARA PLANTEAR LA ESTRUCTURA QUÍMICA DE SUSTANCIAS A PARTIR DEL NOMBRE 

Estequiometría

Para la siguiente reacción: 3Cu(s) + 8HNO3 (ac) → 3Cu(NO3)2(ac) + 2NO(g) + 4H2O(l). Determinar la masa de nitrato de cobre (II), cuando se ponen a reaccionar 20 g de Cu(s) al 95% (m/m) de pureza con 40 mL de HNO3(ac) del 68% (m/m) de pureza y densidad 1,120 g/mL.

En la Tabla 11 se detallan las dimensiones y los niveles de desempeño para evaluar el ejercicio de estequiometría.

TABLA 11 RÚBRICA PARA LA EVALUACIÓN DEL CRITERIO: DETERMINA LA CANTIDAD EN GRAMOS DE UN PRODUCTO EN UNA REACCIÓN QUÍMICA 

Fórmula química

El hidrato de cloral C2H3Cl3O2 es una sustancia utilizada como hipnótico para sedar a los niños y se suministra en forma de píldora. Antes de ser suministrada, un médico toma una masa de 0,992 g de la píldora que se somete a oxidación completa, generando 0,162 g de H2O(l) y la cantidad de CO2(g) con la que se puede obtener exactamente 2,368 g de BaCO3(s). En otro análisis, toma 0,496 g de píldora y la trata con sodio metálico produciendo 569 mL de solución de cloruro de sodio NaCl(ac) 0,0158 M. A partir del proceso realizado, ¿puede el médico suministrar la píldora a los pacientes?

En la Tabla 12 se detallan las dimensiones y los niveles de desempeño para evaluar el ejercicio de fórmula química.

TABLA 12 RÚBRICA PARA LA EVALUACIÓN DEL CRITERIO: DETERMINA LA FORMULA MOLECULAR DE UNA SUSTANCIA PROBLEMA QUE ES SOMETIDA A DESCOMPOSICIÓN 

Equilibrio acuoso

Determinar el pH de la solución resultante cuando se neutralizan 100 mL de ácido nitroso 0,500 M con NaOH(ac) 0,100 M hasta el punto de equivalencia si a 25 °C la constante de acidez K a = 4,47x10-4.

En la Tabla 13 se detallan las dimensiones y los niveles de desempeño para evaluar el ejercicio de equilibrio acuoso.

TABLA 13 RÚBRICA PARA LA EVALUACIÓN DEL CRITERIO: DETERMINA EL PH DE UNA SOLUCIÓN EN EL PUNTO DEEQUIVALENCIA 

Equilibrio no acuoso

Si a un recipiente de 2 L se introducen 88,11 g de NH4CN(S) a 298,15 K y cuando la reacción NH4CN(s) ↔ NH3(g) + HCN(g) alcanza el equilibrio, la presión total del sistema es de 1 atm. Calcular las presiones parciales de las sustancias en el nuevo equilibrio, si al recipiente en equilibrio se le retira HCN(g) hasta reducir a la mitad su presión, manteniendo la temperatura constante.

En la Tabla 14 se detallan las dimensiones y los niveles de desempeño para evaluar el ejercicio de equilibrio no acuoso.

TABLA 14 RÚBRICA PARA LA EVALUACIÓN DEL CRITERIO: DETERMINA LAS PRESIONES PARCIALES DE LAS SUSTANCIAS EN EL NUEVO EQUILIBRIO 

Electroquímica

Una celda electroquímica galvánica para la producción de oro está compuesta por un ánodo de platino en medio básico y un cátodo de oro. Encontrar el potencial de la celda a 25 °C, si las concentraciones de son 0,100 M; 0,100 M; 1x10-4 M; 0,1 M y 0,4 M respectivamente.

En la Tabla 15 se detallan la dimensión y los niveles de desempeño para evaluar el ejercicio de electroquímica.

TABLA 15 RÚBRICA PARA LA EVALUACIÓN DEL CRITERIO: DETERMINA EL POTENCIAL DE LA CELDA GALVÁNICA A CONDICIONES NO ESTÁNDAR 

Implementación de la rúbrica

La diferencia mínima significativa (LDS) de Fisher fue utilizada metodología para discriminar entre las medias con una confiabilidad del 95%, encontrando para la metodología "clásica" una diferencia estadística significativa entre los resultados del Examen parcial 2014-2/2015-1 y el Examen final 2014-2/2015-1 con medias de 2,8 ± 0,2 y 2,1 ± 0,2 respectivamente. Para los resultados de la metodología "nueva propuesta" en la cual se aplicó la rúbrica se reporta una diferencia estadística significativa entre los resultados del Examen parcial 20152/2016-1 y el Examen final 2015-2/2016-1 con medias de 2,9 ± 0,2 y 2,5 ± 0,2 respectivamente.

Cuando se compara la implementación de la rúbrica en el examen parcial, la prueba t = -0,845 para un p-valor = 0,399, indicando que no hay diferencia estadísticamente significativa con un nivel de confianza del 95% entre las medias de las dos metodologías, pero para la implementación de la rúbrica en el examen final la prueba t = -3,455 para un p-valor = 6,12x10-4, muestra que existe diferencia estadísticamente significativa.

A partir de los métodos de comparación de medianas como la prueba W de Mann-Whitney (Wilcoxon) y la prueba de Kruskal-Wallis con una con-fiabilidad del 95 % se encontraron diferencias estadísticamente significativas entre el examen parcial y el examen final para metodología "clásica" (W = 11601, estadístico = 34,785 y p-valor = 3,68x10-9) y para la metodología "nueva propuesta" (W = 11601, estadístico = 9,477 p-valor = 2,08x10-3).

En la Figura 1 se representan los resultados como caja y bigotes y se comparan las metodologías "clásica" (Figura 1a) y "nueva propuesta" (Figura 1b), donde la aplicación de la rúbrica además de disminuir la distancia entre las medianas del examen parcial y final permanece constante el cuartil inferior. El valor extremo en la cola inferior del Examen final 2015-2/2016-1 corresponde a estudiantes que no realizaron el examen.

Figura 1 Representación de caja y bigotes de: a) periodos 2015-2 y 2016-1; b) periodos 2015-2 y 2016-1 

Para la metodología "clásica" y "nueva propuesta" en el examen parcial, la prueba W = -19300, el estadístico = 0,509 y p-valor = 0,476, indican que no hay diferencia estadística significativa entre las medianas, con un valor de las medianas igual a 3,0. En el examen final, la prueba W = 22377, el estadístico = 12,500 y p-valor = 4,08x10-4 muestra una diferencia estadísticamente significativa entre las medianas (clásica = 2,2; nueva propuesta = 2,6), por lo cual la aplicación de la rúbrica en el examen final mejoró los resultados de la metodología clásica.

En la Figura 2 se observa la representación de los resultados como la caja y bigotes, para el Examen parcial 2014-2/2015-1 y el Examen parcial 2015-2/2016-1, aunque las medias son iguales, y el cuartil inferir permanece constante, el cuartil superior se encuentra más cercano a 4,0 (Figura 2a). Para el Examen final 2014-2/2015-1 y el Examen final 2015-2/2016-1, se presenta mejoría respecto al cuartil inferior cuando se implementó la rúbrica (Figura 2b).

Figura 2 Representación de caja y bigotes de: a) Examen parcial 2014-2/ 2015-1 y 2015-2/ 2016-1; b) Examen final 2014-2/ 2015-1 y 2015-2/ 2016-1 

La implementación de la rúbrica se ve reflejada en el aumento de aprobación del examen parcial y consecuentemente la asignatura como se ilustra en la Tabla 16, en la cual se tiene un incremento del 10%, lo que significa una aprobación de aproximadamente 20 estudiantes.

TABLA 16 COMPARACIÓN ENTRE LAS METODOLOGÍAS Y EL NÚMERO DE ESTUDIANTES QUE APRUEBAN LA ASIGNATURA 

4. Conclusiones

El diseño de las rúbricas lograron establecer características claves para el proceso de implementación como la determinación de los factores que indicarán la calidad del trabajo de los estudiantes en términos de objetivos de aprendizaje y criterios de evaluación, proporcionando una explicación detallada de lo que el estudiante debe realizar para demostrar sus niveles de eficiencia y de esta forma alcanzar los niveles determinados en los objetivos e impulsando la construcción de un sistema de evaluaciones formativas más coherente con las actuaciones de los profesores y estudiantes.

Los estudiantes manifestaron que el proceso de realimentación de la rúbrica les permitió conocer más sobre su fortaleza y debilidades en el proceso de aprendizaje, además que las rúbricas fueron valiosas no sólo como elemento de evaluación sino como instrumento para la reflexión y la comunicación.

Aunque los resultados sobre la aprobación de la asignatura siguen siendo bajos, la implementación de instrumentos de evaluación como la rúbrica debe ser un proceso constante.

La implementación de la rúbrica como instrumento de evaluación nos llama a la reflexión sobre trabajos futuros sobre la investigación e innovación en procesos de enseñanza-aprendizaje y su adaptación al contexto curricular, para proponer actividades en la asignatura y de esta forma potenciar el desarrollar de las competencias pensamiento sisté-mico, comunicativa y trabajo en equipo.

Referencias

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PARA CITAR ESTE ARTÍCULO / TO REFERENCE THIS ARTICLE / PARA CITAR ESTE ARTIGO / Araque-Marín, P.; Torijano-Gutiérrez, S.A.; Arango-Londoño, N. (2019). Diseño e implementación de rúbricas como instrumento de evaluación del curso de Química General e inorgánica para estudiantes de ingeniería. Revista EIA, 16(31), enero-junio, pp. 131-143. (Online). Disponible en: https://doi.org/10.24050/reia.v16i31.1059

Recibido: 17 de Enero de 2017; Aprobado: 16 de Enero de 2019; : 03 de Febrero de 2019

*Autor de correspondencia: Toro-Zapata, Araque Marín, P. (Pedronel): Universidad EIA, Sede de Las Palmas: Km 2 + 200 Vía al Aeropuerto José María Córdova, Envigado, Colombia. Código Postal: 055428. Teléfono: (574) 3549090 Opción 1, Ext. 234. Correo electrónico: pedronel.araque@eia.edu.co

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