Estadística Aplicada a la Educación


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1 Estadística Aplicada a a la la Educación Estadística Aplicada a la Educación Tutor. UNED Madrid-Sur (A.U. Parla) Miguel Ángel Daza 2014/15 1

2 2014/ La Estadística en el proceso de investigación pedagógica empírica. Problema, hipótesis / objetivos, variables y datos. Niveles de medida Organización de los datos. análisis exploratorio de datos. Reducción de datos. Medidas descriptivas básicas y representaciones gráficas. Medidas individuales. Relación entre variables. Las correlaciones. La regresión. Aplicaciones de la correlación: fiabilidad y validez de las medida. Modelos estadísticos y probabilidad. La curva normal de probabilidades. Los baremos o normas. Muestreo. Aplicaciones. Estimación de parámetros. Errores de estimación. Introducción al contraste de hipótesis: la prueba t para el contraste de medias en los diseños de dos grupos. 2

3 1) Introducción. 2) De la definición del problema y las variables a la observación y recogida de datos. 3) Permisos y ética en la investigación y recogida de datos. 4) De los instrumentos a los datos: elección del programa, la matriz de datos y el libro de códigos. 5) Organización de los datos: depuración de datos y distribuciones de frecuencia. 1) Distribuciones de frecuencia y aproximación al concepto de percentil. 6) Aproximación intuitiva a las representaciones gráficas y la curva normal. 4. ORGANIZACIÓN DE LOS DATOS. ANÁLISIS EXPLORATORIO DE DATOS. 2014/15 3

4 VIDEOCLASE: Ordenación y Categorización de Datos b b30233c5eaa6779d95&paramstocheck=surfr3jhymfjaw9ulelex1nhbges 4

5 4.1 Introducción. Estadística Aplicada a la Educación En este capítulo, con el que comienza el segundo bloque temático, vamos a pasar de los grandes principios conceptuales a la práctica, a la parte empírica: la recogida de datos y su primer ordenación. La Estadística Descriptiva comienza con un conjunto de datos: el investigador intenta trasladar las características esenciales de los datos a formas más interpretables (distribuciones de frecuencias, gráficos) y calcula índices numéricos como promedios, percentiles y medidas de variabilidad. Primero organización y después análisis exploratorio. Nos referiremos al análisis exploratorio de los datos cuando el investigador comienza por la observación de la realidad, después estudia las observaciones y finalmente encuentra un patrón o modelo. 2014/15 5

6 4.2 De la definición del problema y las variables a la observación y recogida de datos. Uno de los errores más frecuentes de los investigadores en formación es recoger datos sin seguir adecuadamente los pasos del proceso de investigación. Centrado el tema de investigación. Revisada la literatura al respecto. Identificadas las variables a utilizar para dar respuesta al problema. Recogida de la información: atribuir valores a las variables que son objeto del estudio. Para ello se necesita algún procedimiento que permita asignar dichos valores, número, rangos, categoría, a las variables conceptuales Ejemplo: Estudiar si un programa de mejora de la convivencia consigue disminuir el número de partes de amonestación en institutos de educación secundaria y si mejora el clima escolar. Variable independiente el programa. Variables dependientes los partes de amonestación y el clima escolar. 2014/15 6

7 4.2 De la definición del problema y las variables a la observación y recogida de datos. Ejemplo: Estudiar si un programa de mejora de la convivencia consigue disminuir el número de partes de amonestación en institutos de educación secundaria y si mejora el clima escolar. Variable independiente el programa. 0/1 no se aplica /se aplica. Variables dependientes los partes de amonestación y el clima escolar. Partes variable cuantitativa discreta de razón, de 0 a N Clima escolar cuestionarios, escalas estandarizadas, etc. En la investigación empírica siempre hay que trabajar con datos empíricos, es decir, transformar en números la realidad observada. Para ello se necesitan instrumentos de medida válidos (que midan lo que deben medir) y fiables (precisos). Una vez realizado el diseño de la investigación y elegidos los instrumentos de medida, se puede realizar: el trabajo de campo aplicar los instrumentos, recoger los datos. 2014/15 7

8 4.3 Permisos y ética en la investigación y recogida de datos. Principios éticos que deben seguirse en la investigación educativa: 1. Participación voluntaria de los sujetos 2. Informe consentido = los sujetos conocen la naturaleza de la investigación 3. Evitación de riesgo de daño físico o psíquico 4. Confidencialidad y anonimato 5. Respetar el lugar, causando las menos alteraciones posibles. 6. No manipular los datos obtenidos y reflejar fielmente los resultados aunque contradigan su hipótesis inicial. 7. Citar adecuadamente los autores y las fuentes de información durante la revisión del estado de la cuestión. En educación no se da prácticamente la investigación experimental (muestreo aleatorio y control estricto que chocaría con algunos aspectos éticos), llegando sólo al nivel cuasi-experimental (muestreo incidental y control relativo) 2014/15 8

9 4.4 De los instrumentos a los datos: elección del programa, la matriz de datos y el libro de códigos. Una vez que hemos aplicado los instrumentos, debemos trasladar los datos a una hoja de cálculo a algún programa que nos permita posteriormente trabajar con ellos: INTRODUCIR o TABULAR los datos. Las puntuaciones que introducimos se llaman PUNTUACIONES DIRECTAS (Xi): es decir, la puntuación o puntuaciones que obtiene un sujeto tras aplicarle un instrumento de medida. La CODIFICACIÓN de datos consiste en la asignación de números o caracteres a los valores de la variable. Antes de empezar a tabular introducir datos, es conveniente escribir el LIBRO DE CÓDIGOS: documento en el que se especifican todas las variables del estudio en el orden en el que serán introducidas en la matriz de datos. 2014/15 9

10 4.4 De los instrumentos a los datos: elección del programa, la matriz de datos y el libro de códigos. 2014/15 10

11 4.4 De los instrumentos a los datos: elección del programa, la matriz de datos y el libro de códigos. Es importante definir el valor que asignaremos a los DATOS PERDIDOS o missing data : hay dos opciones: 1. Dejar en blanco en la matriz de datos ( missing de sistema, de modo que no se contabilice a la hora de calcular los estadísticos (un error muy común es poner ceros para representar los valores perdidos) 2. Definir un valor perdido por el usuario ( missing de usuario, (siempre que no sea un valor admisible dentro de la escala de medida de la variable) No contesta missing de sistema No sabe missing de usuario / 2014/15 11

12 4.4 De los instrumentos a los datos: elección del programa, la matriz de datos y el libro de códigos. La forma habitual de introducir los datos consiste en conformar lo que se denomina una MATRIZ DE DATOS: una tabla de doble entrada donde: las filas representan a los sujetos las columnas a las distintas variables medidas. 2014/15 12

13 4.5 Organización de los datos: depuración de datos y distribuciones de frecuencia. Antes de empezar a realizar los análisis estadísticos, debemos hacer la DEPURACIÓN DE DATOS, que tiene 2 fases: 1. El CONTROL DE CALIDAD de la tabulación: comprobar la fidelidad de la tabulación. 2. La DEPURACIÓN DE DATOS: consiste en verificar si hay valores fuera de rango según se habían definido en el libro de código. Para ello, lo más sencillo es hacer un análisis solicitando los valores mínimo y máximo para cada variable. 2014/15 13

14 4.5 Organización de los datos: depuración de datos y distribuciones de frecuencia. Una primera forma de organización de los datos es la DISTRIBUCIÓN DE FRECUENCIAS: En una distribución de frecuencias aparecen todas las puntuaciones obtenidas en una variable (puntuaciones directas: Xi) y el número de veces que se repite cada puntuación (frecuencia absoluta: fi) También son muy utilizadas: la frecuencia relativa (frecuencia absoluta dividida por el número total de puntuaciones: fi/n), que multiplicada por 100, indica el porcentaje de aparición de una puntuación respecto del total; y la frecuencia acumulada, que muestra el número de sujetos a los que supera una puntuación determinada. 2014/15 14

15 4.5 Organización de los datos: depuración de datos y distribuciones de frecuencia. Una distribución de frecuencias suele incluir: 1ª Columna: el número de sujetos o casos que corresponde a cada puntuación directa: frecuencia absoluta. 2ª Columna: el porcentaje relativo (o frecuencia relativa multiplicada por 100) para cada código, incluidos los valores perdidos. 3ª Columna: el porcentaje válido, que es el porcentaje relativo de cada valor excluidos los valores perdidos. 4ª Columna: el porcentaje acumulado, indica el porcentaje de casos que deja por debajo de sí el límite superior de cada puntuación. 2014/15 15

16 Estadística Aplicada a la Educación 2014/15 16 n n n n k k i i = + + = = = + + = = k k i i f f f = = + + = i j j i i n n n N = = + + = i j j i i f f f F Frecuencia absoluta n i Frecuencia relativa f i Frecuencia absoluta acumulada N i Frecuencia relativa acumulada F i n n f i i = n N F i i =

17 4.5.1 Distribuciones de frecuencia y aproximación al concepto de percentil. Ejemplo: un sujeto que haya puntuado con un 5 supera casi a un 61% de los sujetos de su grupo. Los porcentajes acumulados (sin decimales) se utilizan mucho en la construcción de baremos para interpretar las puntuaciones en los tests, donde reciben el nombre de percentiles. El percentil indica el porcentaje de sujetos que deja por debajo de sí una puntuación determinada. 2014/15 17

18 4.5.1 Distribuciones de frecuencia y aproximación al concepto de percentil. Ejemplo: Distribución de Alumnos EAE (Parla) por la Inicial del Primer Apellido Inicial Frecuencia A 4 B 3 C 7 D 5 F 3 G 10 H 1 L 2 M 2 P 4 R 6 S 4 51 Inicial Frecuencia A 3 B 2 C 3 D 1 E 1 F 3 G 2 H 1 L 4 M 1 N 2 P 1 Q 1 R 4 S 3 V /15 18

19 4.5.1 Distribuciones de frecuencia y aproximación al concepto de percentil. Ejemplo: Distribución de Alumnos EAE (Parla) por la Inicial del Primer Apellido Inicial Frecuenci a Frecuencia Relativa A 4 0,078 7,84% B 3 0,059 5,88% C 7 0,137 13,73% D 5 0,098 9,80% F 3 0,059 5,88% G 10 0,196 19,61% H 1 0,020 1,96% L 2 0,039 3,92% M 2 0,039 3,92% P 4 0,078 7,84% R 6 0,118 11,76% S 4 0,078 7,84% % Inicial Frecuencia Frecuencia Porcentaje Relativa Porcentaje A 3 0,091 9,09% B 2 0,061 6,06% C 3 0,091 9,09% D 1 0,030 3,03% E 1 0,030 3,03% F 3 0,091 9,09% G 2 0,061 6,06% H 1 0,030 3,03% L 4 0,121 12,12% M 1 0,030 3,03% N 2 0,061 6,06% P 1 0,030 3,03% Q 1 0,030 3,03% R 4 0,121 12,12% S 3 0,091 9,09% V 1 0,030 3,03% % 2014/15 19

20 4.5.1 Distribuciones de frecuencia y aproximación al concepto de percentil. Ejemplo: Distribución de Alumnos EAE (Parla) por la Inicial del Primer Apellido Inicial Fecuencia Frecuencia Relativa Porcentaje Frecuencia Acumulada Frecuencia Relativa Acumulada Porcentaje Acumulado A B C D F G H L M P R S 4 0,078 7,84% 4 0,078 7,84% 3 0,059 5,88% 7 0,137 13,73% 7 0,137 13,73% 14 0,275 27,45% 5 0,098 9,80% 19 0,373 37,25% 3 0,059 5,88% 22 0,431 43,14% 10 0,196 19,61% 32 0,627 62,75% 1 0,020 1,96% 33 0,647 64,71% 2 0,039 3,92% 35 0,686 68,63% 2 0,039 3,92% 37 0,725 72,55% 4 0,078 7,84% 41 0,804 80,39% 6 0,118 11,76% 47 0,922 92,16% 4 0,078 7,84% 51 1, ,00% % 2014/15 20

21 4.5.1 Distribuciones de frecuencia y aproximación al concepto de percentil. Ejemplo: Distribución de Alumnos EAE (Parla) por la Inicial del Primer Apellido Inicial Frecuencia Frecuencia Porcentaje Frecuencia Frecuencia Porcentaje Relativa Relativa Acumulada Acumulado Acumulada A 3 0,091 9,09% 3 0,091 9,09% B 2 0,061 6,06% 5 0,152 15,15% C 3 0,091 9,09% 8 0,242 24,24% D 1 0,030 3,03% 9 0,273 27,27% E 1 0,030 3,03% 10 0,303 30,30% F 3 0,091 9,09% 13 0,394 39,39% G 2 0,061 6,06% 15 0,455 45,45% H 1 0,030 3,03% 16 0,485 48,48% L 4 0,121 12,12% 20 0,606 60,61% M 1 0,030 3,03% 21 0,636 63,64% N 2 0,061 6,06% 23 0,697 69,70% P 1 0,030 3,03% 24 0,727 72,73% Q 1 0,030 3,03% 25 0,758 75,76% R 4 0,121 12,12% 29 0,879 87,88% S 3 0,091 9,09% 32 0,970 96,97% V 1 0,030 3,03% 33 1, ,00% 2014/ % 21

22 4.5.1 Distribuciones de frecuencia y aproximación al concepto de percentil. Ejemplo: Distribución de Alumnos EAE (Parla) por la Inicial del Primer Apellido Inicial Fecuencia Frecuencia Relativa Porcentaje Frecuencia Acumulada Porcentaje Acumulado A 4 0,078 7,84% 4 7,84% IIII B 3 0,059 5,88% 7 13,73% III C 7 0,137 13,73% 14 27,45% IIIIIII D 5 0,098 9,80% 19 37,25% IIIII F 3 0,059 5,88% 22 43,14% III G 10 0,196 19,61% 32 62,75% IIIIIIIIII H 1 0,020 1,96% 33 64,71% I L 2 0,039 3,92% 35 68,63% II M 2 0,039 3,92% 37 72,55% II P 4 0,078 7,84% 41 80,39% IIII R 6 0,118 11,76% 47 92,16% IIIIII S 4 0,078 7,84% ,00% IIII % 2014/15 22

23 4.5.1 Distribuciones de frecuencia y aproximación al concepto de percentil. Ejemplo: Distribución de Alumnos EAE (Parla) por la Inicial del Primer Apellido Inicial Fecuencia Frecuencia Relativa Porcentaje Frecuencia Acumulada Frecuencia Relativa Acumulada 2014/15 23 Porcentaje Acumulado A 3 0,091 9,09% 3 0,091 9,09% III B 2 0,061 6,06% 5 0,152 15,15% II C 3 0,091 9,09% 8 0,242 24,24% III D 1 0,030 3,03% 9 0,273 27,27% I E 1 0,030 3,03% 10 0,303 30,30% I F 3 0,091 9,09% 13 0,394 39,39% III G 2 0,061 6,06% 15 0,455 45,45% II H 1 0,030 3,03% 16 0,485 48,48% I L 4 0,121 12,12% 20 0,606 60,61% IIII M 1 0,030 3,03% 21 0,636 63,64% I N 2 0,061 6,06% 23 0,697 69,70% II P 1 0,030 3,03% 24 0,727 72,73% I Q 1 0,030 3,03% 25 0,758 75,76% I R 4 0,121 12,12% 29 0,879 87,88% IIII S 3 0,091 9,09% 32 0,970 96,97% III V 1 0,030 3,03% 33 1, ,00% I % A B C D E F G H L M N P Q R S V

24 4.5.1 Distribuciones de frecuencia y aproximación al concepto de percentil. Ejemplo: Distribución de Alumnos EAE (Parla) por sexo Inicial Fecuencia Frecuencia Relativa Porcentaje Frecuencia Acumulada Frecuencia Relativa Acumulada Porcentaje Acumulado H 7 0,212 21,21% 7 0,212 21,21% IIIIIII M 26 0,788 78,79% 33 1, ,00% IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII ,0% 21,21% H 78,79% M 2014/15 24

25 4.5.1 Distribuciones de frecuencia y aproximación al concepto de percentil. 2014/15 25

26 4.5.1 Distribuciones de frecuencia y aproximación al concepto de percentil. 2014/15 26

27 4.5.1 Distribuciones de frecuencia y aproximación al concepto de percentil. 2014/15 data.frame(inicial,ni,fi,pi,nai,fai,pai) 27 Inicial<-c("A","B","C","D","F","G","H","L","M","P","R","S") ni<-c(4,3,7,5,3,10,1,2,2,4,6,4) #frecuencia absoluta N<-sum(ni) fi<-ni/n #frecuencia relativa pi<-fi*100 #porcentaje nai<-cumsum(ni) #frecuencia absoluta acumulada fai<-cumsum(fi) #frcuencia relativa acumulada pai<-fai*100 #porcentaje acumulado

28 Ejemplo: Distribución de Páginas libro EAE por Temas Tema Página Inicial Página final Fecuencia (Num. Pag.) Frecuencia Relativa Porcentaje Frecuencia Acumulada Frecuencia Relativa Acumulada Porcentaje Acumulado T ,069 6,93% 14 0,069 6,93% T ,129 12,87% 40 0,198 19,80% T ,069 6,93% 54 0,267 26,73% T ,099 9,90% 74 0,366 36,63% T ,069 6,93% 88 0,436 43,56% T ,109 10,89% 110 0,545 54,46% T ,129 12,87% 136 0,673 67,33% T ,119 11,88% 160 0,792 79,21% T ,109 10,89% 182 0,901 90,10% T ,099 9,90% 202 1, ,00% % 2014/15 28

29 4.6 Aproximación intuitiva a las representaciones gráficas y la curva normal. Una representación gráfica es una forma atractiva de ordenar la información disponible en la matriz de datos y comprenderla con un simple golpe de vista. Para realizar un gráfico necesitamos simplemente una distribución de frecuencias. Hay distintas formas de representar los datos, dependiendo de la naturaleza de las variables: sectores, barras, polígono de frecuencias, tallo y hojas, etc. 2014/15 29

30 4.6 Aproximación intuitiva a las representaciones gráficas y la curva normal. Muchas variables educativas, psicológicas y biológicas se distribuyen según la llamada distribución normal = curva normal = campana de Gauss (rendimiento académico, inteligencia, aptitud, motivación, peso, altura) La distribución viene a indicar cómo la mayoría de las personas nos encontramos en torno a los valores medios de la distribución y según nos alejamos hacia valores extremos el número de sujetos disminuye progresivamente La curva normal es una distribución teórica, simétrica y asintótica, donde la media, la mediana y la moda coinciden 2014/15 30

31 Resumen Estadística Descriptiva Análisis exploratorio Método confirmatorio Proceso de investigación Recogida de la información Elección de los instrumentos de medida Datos perdidos o "missing data" No SABE --> "missing de usuario" No CONTESTA --> "missing de sistema" Matriz de datos Filas->Sujetos y Columnas->Variables Ordenar y categorizar los datos Depuración de datos -> valores fuera de rango Trabajo de campo Control de calidad de la tabulación Ética de la investigación Distribución de frecuencias Puntuaciones directas Principios éticos que deben seguirse Frecuencia absoluta Libro de códigos Frecuencia relativa Introducir o tabular los datos Porcentaje relativo Puntuaciones directas Frecuencia acumulada La codificación de datos 2014/15 31

32 Estadística Aplicada a a la la Educación PREGUNTAS Exámenes anteriores 2014/15 32

33 2014/15 33

34 2014/15 34

35 2014/15 35

36 2014/15 36

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38 2014/15 38

39 2014/15 39

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44 2014/15 44

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