Cuadernillocienciasexperimentales

Procesos cognitivos y científicos:
Un modelo de evaluación
para las Ciencias Experimentales
Sandra Patricia Reyes Lüscher
Alejandra Zúñiga Bohigas
Rocío Llarena de Thierry

Dirección General de Programas Especiales
Dirección de Programas para la Administración Pública
Un modelo de evaluación para las Ciencias Experimentales

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Se prohíbe la reproducción total o parcial de esta obra –incluido el
diseño tipográfico y de portada–, sea cual fuere el medio, electrónico
o mecánico, sin el consentimiento por escrito del editor.
Diseño y formación:
Mónica Cortés Genis
Enero de 2014

Índice
Índice
Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
El alfabetismo científico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
La enseñanza de las Ciencias Experimentales 10
Las Competencias Científicas 12
Estrategias de evaluación para las Ciencias Experimentales . . . . . . . . . . . . . 17
SABER 17
NAEP 19
TIMSS 22
PISA 24
EXCALE 28
ACREDITA-BACH 286 29
Modelo de evaluación: Los procesos de las Ciencias Experimentales. . . . . . 31
Definición operacional del objeto de medida 32
Procesos cognitivos 35
Procesos científicos 36
Combinación de procesos científicos y cognitivos 36
Niveles de dominio teóricos 37
Estructura de la evaluación 38
Ejemplos de reactivos 40
Reactivos asociados 40
Reactivos independientes 41
Comentarios finales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
Referencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

El objetivo de este cuadernillo es presentar los procedimientos que se llevaron a cabo para definir un objeto
de medida y un modelo de evaluación asociado al campo disciplinar de las Ciencias Experimentales. El
modelo atiende las concepciones de formación por competencias y se materializa en un instrumento
objetivo, estandarizado y con reactivos de opción múltiple que busca recolectar información acerca de
diversos indicadores de las competencias que establece el Marco Curricular Común de la Reforma Integral
de la Educación Media Superior. Para ello, el instrumento se organiza alrededor de definiciones
operacionales para los procesos científicos y para los procesos cognitivos relacionados específicamente
con el campo disciplinar de evaluación.

Introducción
Introducción
7
Durantelos últimos lustros, uno de los objetivos de la mayoría de las reformas
académicas originadas en diferentes países (EURYDICE, 2006; ICFES,
2007a; SEMS, 2008) ha sido el de promover el enfoque de la enseñanza y los procesos de evaluación
por competencias.
Actualmente, el bachillerato en México se encuentra en proceso de consolidación de una re-
forma que se inició en 2008. El planteamiento y necesidad de la Reforma Integral de la Educación
Media Superior (RIEMS) surgió del análisis de los nuevos estilos de desarrollo social y profesional
del siglo XXI, todos ellos marcados por la innovación tecnológica y la globalización. Aunado a ello,
la heterogeneidad que caracteriza al nivel medio superior, su cobertura limitada y el alto grado de
deserción hicieron ver la urgencia del cambio curricular y organizacional.
Desde 2011, y después del anuncio de obligatoriedad del nivel educativo,1 las medidas de forta-
lecimiento se han acelerado para asegurar una educación pertinente y significativa al alumnado, de
modo que pueda vincular los aprendizajes del aula con situaciones del entorno personal y laboral.
Al respecto, el primer eje de la RIEMS corresponde de manera directa con la prescripción de un
Marco Curricular Común (MCC) que promueve la formación por competencias. El MCC determina
el perfil de egreso de la educación media superior, definiendo desempeños terminales en términos de
competencias para pasar de una educación centrada en la transmisión de conocimientos, a una
1 Reforma al 3o. y 31 constitucional disponible en http://gaceta.diputados.gob.mx/Gaceta/61/2010/dic/20101208-
II.html [consulta: octubre de 2013].

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educación en donde los alumnos adquieran herramientas mínimas necesarias para seguir estu-
diando o para integrarse al mundo laboral.
Los conjuntos de competencias que se buscan promover mediante el MCC son de tipo genérico
(con aplicación en diversos contextos académicos, laborales y sociales), disciplinar (corresponden
directamente con campos de conocimiento) y profesional (orientadas al desarrollo de capacidades
específicas para facilitar la inserción en el mercado laboral). Al interior de las competencias discipli-
nares se incluyen los objetivos de formación que todos los bachilleratos, sin importar a qué subsis-
tema pertenezcan, deben procurar alcanzar con sus alumnos en las áreas de Comunicación, Mate-
máticas, Ciencias Sociales, Humanidades y Ciencias Experimentales.
Las asignaturas encargadas de promover directamente las competencias de Ciencias Experimen-
tales son física, química, biología, ecología, tecnología y sociedad. Todas ellas tienen como propó-
sito fomentar en los estudiantes el uso de conocimientos, habilidades y herramientas metodológicas
necesarias para explicar y aplicar procesos científicos en situaciones cotidianas, con el propósito de
actuar de manera constructiva dentro de sus comunidades (SEMS, 2009). En otras palabras, además
de comprender y aplicar conocimientos físicos, químicos y biológicos, las ciencias vistas como área
de competencia deben propiciar que los estudiantes establezcan vinculaciones pragmáticas con su
medio, haciéndolos capaces de tomar mejores decisiones y hacerse responsables de ellas.
Entre otros aspectos, este contexto hace atractiva la construcción de un instrumento abocado a la
medición de indicadores de competencias científicas. En las páginas del presente documento se des-
cribe a detalle una estrategia para la evaluación de indicadores de competencias disciplinares de Cien-
cias Experimentales, haciendo énfasis en la definición del objeto de medida y un modelo de eva-
luación particular. Se expone el marco conceptual que sirvió como punto de partida y se describen
algunas experiencias de evaluación de conocimientos y habilidades asociadas al campo disciplinar.
Posteriormente se describen las características del instrumento, las competencias consideradas para
la evaluación y la definición del constructo. Antes de las consideraciones finales, se presentan algu-
nos productos del proceso de construcción de reactivos.

El alfabetismo científico
El alfabetismo científico
9
Laconstrucción del objeto de medida y del modelo de prueba de Ciencias Experimentales que
se expone en este cuadernillo, se inscribe dentro un tema de investigación educativa que ha
resultado fecundo en las últimas dos décadas: el alfabetismo científico.
En 1993 la UNESCO y el ICASE (International Council of Associations for Science Education)
comenzaron la promoción e instrumentación del Proyecto 2000+ con el objetivo de lograr paulati-
namente una “alfabetización” científica y tecnológica en todo el mundo mediante la participación
de asociaciones gubernamentales y no gubernamentales en diferentes acciones educativas. Tener la
capacidad de comprender y hacer uso de datos relacionados con el quehacer y hallazgos científicos
debe considerarse una herramienta básica en la sociedad de la información y la tecnología, en par-
ticular porque apoya el conocimiento del mundo y la solución racional de los problemas (Hol-
brook, 1998).
Veinte años después, se puede decir que aún falta mucho trabajo para lograr que las iniciativas
nacionales comprendan el propósito socio-funcional de esta alfabetización, sin embargo, el Pro-
yecto 2000+ logró generar curiosidad acerca del nivel de comprensión que posee la población en ge-
neral (niños, adolescentes, adultos) en aspectos relacionados con la ciencia.
El alfabetismo científico se entiende como la capacidad de utilizar conocimientos, habilidades y
actitudes básicas para aprovechar el saber de la ciencia en la comprensión del mundo natural y so-
cial, de modo que se pueda responder a los planteamientos teóricos y técnicos que influyen de
forma significativa en la vida cotidiana y de las naciones (UNESCO, 2000). Dicha definición no di-
fiere mucho de la tarea principal de quienes se dedican a la investigación, la cual consiste en hacer

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preguntas que solucionen los problemas del presente, formular leyes y modelos que permiten reco-
nocer patrones y las teorías sobre el mundo. Driver et al. (2000) señalan que la principal actividad
de quienes se dedican a la ciencia es determinar el modelo que coincida mejor con la evidencia dis-
ponible y represente la explicación más funcional para determinado fenómeno.
Entre otros aspectos, la relación directa entre la ciencia, las preguntas y los problemas propios
de la especie humana, hacen que la promoción del alfabetismo científico sea compatible con el
enfoque de educación por competencias. Esta perspectiva pedagógica enfatiza la importancia de la
integración de conocimientos, habilidades y actitudes que apoyen la resolución de problemas reales,
lo cual, en el caso particular de las ciencias, resulta útil para manejar el lenguaje y los esquemas
científicos así como para comprender las repercusiones de la ciencia en los individuos, la sociedad
y para actuar en consecuencia.
Para lograrlo, Hernández (2005) recomienda encaminar los esfuerzos pedagógicos hacia dos ho-
rizontes específicos: enseñar para hacer ciencia y enseñar las competencias científicas deseables en
todos los ciudadanos. Este último aspecto es importante porque solo un porcentaje de estudiantes
tomará la decisión de laborar en ámbitos científicos, pero aun quienes toman caminos distintos
deben ser capaces de comprender y actuar respetando leyes, modelos y razonamientos propios de la
ciencia. Chamizo e Izquierdo (2007) señalan que “no se puede aislar el saber científico de la vida,
de sus aplicaciones, de sus implicaciones, de su significado en relación con otras materias” (p.13).
Dada la importancia de la formación científica los estudiantes reciben instrucción desde los
grados preescolares y hasta la universidad, tanto en disciplinas sociales como en disciplinas natura-
les. A continuación se revisan algunas aproximaciones de la enseñanza de las Ciencias Experimen-
tales, entendidas como aquellas disciplinas que estudian los fenómenos y las leyes naturales, así
como los sucesos tecnológicos que dependen de dichas leyes. La división entre Ciencias Sociales y
Ciencias Experimentales tiene utilidad para la enseñanza y las actividades de evaluación dadas sus
diferencias metodológicas, sin embargo, es importante que la ciencia en su conjunto se promueva,
en todo momento, como una actividad cultural que implica, además del método científico, habili-
dades de observación, análisis y pensamiento crítico que impactan en la vida cotidiana y requieren
de integrar distintas competencias para interpretar, a la vez, hechos sociales y naturales.
La enseñanza de las Ciencias Experimentales
Tradicionalmente, la enseñanza de las ciencias se ha centrado en el dominio conceptual de las cau-
sas y consecuencias de los hechos y fenómenos, así como de las etapas del método científico. Ade-
más, con el objetivo de que el estudiante comprenda la labor de la ciencia en la elaboración de teo-
rías o leyes, Hernández (2005) sugiere que el docente brinde mayor importancia a la obtención de
conclusiones que apoyen o refuten hipótesis.

UN MODELO DE EVALUACIÓN PARA LAS CIENCIAS EXPERIMENTALES
11
PROCESOS COGNITIVOS Y CIENTÍFICOS:
Sin embargo, dar prioridad únicamente a la construcción lógica de postulados o a la sistemati-
cidad del método oscurece el carácter original y más natural de la actividad científica que es respon-
der preguntas inmediatas o saciar la curiosidad humana. De acuerdo con Campanario y Moya
(1999), en los últimos 50 años han surgido nuevas y diferentes aproximaciones de enseñanza para
las Ciencias Experimentales, las cuales van desde la propuesta de Piaget acerca del aprendizaje por
descubrimiento (una alternativa al aprendizaje memorístico y repetitivo) hasta la enseñanza basada
en la solución de problemas o investigación dirigida.
La idea del descubrimiento es útil en el contexto de las Ciencias Experimentales ya que coincide
con el espíritu del avance científico de responder toda clase de preguntas humanas mediante accio-
nes autodirigidas que construyan nuevos saberes y apoyen la comprensión de la realidad (Lenox,
1985 y Bavelas, 1987, citados en Campanario y Moya, 1999).
Para complementar esta propuesta, resulta deseable aprovechar la enseñanza de las ciencias ba-
sada en el uso de problemas que fomentan el aprendizaje significativo, concepto que puede ser con-
siderado como un antecedente directo del enfoque pedagógico de promoción de competencias. Esto
lo afirman Pozo et al. (1991) al destacar el carácter práctico que, de acuerdo con los estudiosos de
las teorías de Ausubel, caracteriza al aprendizaje que alcanza un individuo cuando logra establecer
relaciones entre conocimientos nuevos y otros preexistentes en su estructura cognitiva, mismas re-
laciones que le permiten actuar de manera permanente en su entorno.
De este modo, las nuevas ideas, conceptos y proposiciones pueden ser recuperados en la medida
en que otros recuerdos, ideas, conceptos o proposiciones relevantes presentes en la memoria funcio-
nan como un punto de “anclaje” a las primeras. A un proceso cognitivo similar de transferencia e
integración se refiere Birch (1986, citado en Campanario, 1999) para apuntar que el aprendizaje a
partir de problemas científicos desarrolla las potencialidades del alumnado para solucionar situa-
ciones problemáticas en contextos diferentes a los que se presentaron durante la formación o ense-
ñanza. En particular, los esquemas lógicos que plantea la ciencia para reconocer, explorar y resolver
los cuestionamientos, funcionan como anclas y herramientas que la persona puede utilizar cuando
se encuentra frente a un problema de su vida diaria.
Si se elige esta aproximación para guiar la enseñanza de las ciencias, es fundamental que el do-
cente tenga la capacidad de adaptar su práctica a los diversos análisis que aplican los estudiantes al
resolver problemas científicos, mismos que suelen ser de tipo superficial (Carrascosa y Gil, 1985) o
similares a heurísticos poco sistemáticos, que pueden no funcionar en el contexto de las Ciencias
Experimentales. Pozo et al. (1991) puntualizan la importancia de que el alumnado distinga clara-
mente entre la utilidad de aplicar procesos medianamente lógico-científicos en situaciones diarias,
y la rigurosidad de quien se dedica a la ciencia.
Una propuesta complementaria sugiere que el aprendizaje de las Ciencias Experimentales solo se
consolida si la resolución de problemas se acompaña con un proceso de investigación dirigida. Para
Gil (1994) uno de los mayores desafíos para la didáctica de la ciencia es el abismo que existe entre

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12
las situaciones de enseñanza-aprendizaje que recurren a la memorización de principios o al estudio
de escenarios de investigación versus la realidad del conocimiento científico que se construye a tra-
vés del planteamiento de problemas y rutinas metodológicas propias de la investigación.
La propuesta pedagógica de investigación dirigida es congruente con el alfabetismo científico y
con el enfoque de enseñanza por competencias porque propone desarrollar el aprendizaje del mé-
todo científico en situaciones reales. De este modo, el alumnado tiene oportunidad de manejar y
aplicar conocimientos científicos para responder preguntas específicas que él mismo se plantea,
para profundizar en los temas asociados, afianzar las habilidades y conocimientos adquiridos y, a
la vez, relacionarlos de manera explícita con la ciencia, la tecnología y la sociedad.
Según Campanario (1999) la efectividad de un modelo de enseñanza como este depende también
de la capacidad del docente para identificar el nivel de desarrollo y las concepciones previas de los
estudiantes, de modo que se les presenten problemas e investigaciones a su alcance. Las ideas o con-
cepciones previas, en particular las concepciones epistemológicas acerca de la ciencia, guardan una
relación directa con la forma en que se aprehende el conocimiento científico. De acuerdo con los es-
tudios de Linder (1993), aquellos alumnos que piensan que el conocimiento científico se articula en
forma de ecuaciones, definiciones o pasos secuenciales que deben ser memorizados más que anali-
zados y aplicados, poseen un obstáculo cognitivo para comprender la ciencia como construcción
activa y herramienta en la solución de problemas. Por el contrario, los estudiantes que no valoran
la importancia del principio de sistematicidad en la ciencia, confunden prejuicios y dogmas sociales
con verdadero conocimiento.
En resumen, el carácter socio-funcional de la ciencia y la relación directa entre las preconcepcio-
nes y el aprendizaje deben tomarse en cuenta en la enseñanza de las Ciencias Experimentales. Se
puede decir que los aspectos más importantes a considerar incluyen la incorporación de una cons-
tante reflexión acerca de la estructura de la ciencia y el papel que juega en la sociedad, la discusión
acerca de la dinámica de cambio que el saber científico implica, así como la importancia de poner
en práctica las competencias necesarias para resolver problemas que requieran de la ciencia. En el
siguiente apartado se presentan diferentes clasificaciones para las competencias científicas.
Las Competencias Científicas
El concepto más ampliamente difundido de competencia la describe como una capacidad individual
integrada por conocimientos, habilidades y actitudes que se activan entre sí para resolver problemas
en la vida diaria de las personas, en círculos laborales, académicos y personales (Delors, 1996). Para
poder poner en práctica competencias específicamente relacionadas con la ciencia, se requiere haber
desarrollado un alfabetismo científico que permita que una persona sea capaz de “preguntar, en-
contrar o determinar respuestas a interrogantes derivadas de la curiosidad cotidiana (…) significa

13
que alguien tienen la habilidad para describir, explicar y predecir resultados de experimentos y fe-
nómenos, además de identificar aspectos científicos que soportan las decisiones de tipo local o na-
cional” (NRC, 1996).
De manera concreta, para decir que se está alcanzando un alfabetismo científico las personas
deben demostrar que poseen habilidades y competencias relacionadas con cinco aspectos genera-
les del proceso científico:
1. Formulación de preguntas e hipótesis
2. Diseño de investigaciones
3. Representación de datos
4. Análisis e interpretación de resultados
5. Desarrollo de explicaciones y conclusiones (IES, 2011)
Así como esta, existen diversas clasificaciones que determinan los aspectos que hacen a alguien
“competente” en el ámbito científico, la mayoría de ellas analiza los conocimientos, habilidades y
actitudes necesarias para plantear cuestionamientos y estrategias que amplíen el conocimiento y la
comprensión de la realidad. A continuación se enlistan algunos indicadores de competencia cientí-
fica que Campanario (2002) considera prioritarios en el dominio de las Ciencias Experimentales:
• Dominio de leyes y principios técnico-científicos básicos
• Razonamiento lógico-deductivo
• Curiosidad
• Equilibrio entre la amplitud del criterio y el escepticismo
• Confrontación de representaciones con las teorías establecidas
• Habilidad para modelar, refiriéndose a la capacidad de construir modelos que expliquen, de ma-
nera satisfactoria, los hechos observados
• Experimentación
• Capacidad para transferir el conocimiento y encontrar aplicaciones prácticas
• Comunicación y probidad intelectual
Ahora bien, otra estrategia para determinar las competencias científicas básicas es atender a los ras-
gos metodológicos y las exigencias cognoscitivas que trae consigo la práctica de las Ciencias Experi-
mentales. El proyecto europeo de establecimiento de competencias, EURYDICE, propone las siguientes:
• Tienen un carácter experimental y contribuyen al desarrollo de procesos racionales aptos para
resolver situaciones problema
• Utilizan el razonamiento inductivo, el deductivo, razonamiento por analogía y por análisis sistémico
• Recurren a modelos reconociendo sus límites para describir la complejidad de la realidad
• Son ciencias de lo cotidiano, al servicio de los individuos
• Confrontan representaciones espontáneas con modelos

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• Se articulan con otras disciplinas para dar una visión global de la realidad
• Aparecen y se desarrollan en contextos culturales, socioeconómicos y técnicos
• Permiten una reflexión de orden ético (EURYDICE, 2006)
Por otro lado, dado que un rasgo propio de las competencias es ser exhibidas y utilizadas en un
contexto determinado, la mayoría de las clasificaciones estudian la aplicación de los conocimientos
y habilidades en ámbitos específicos como la Tierra, la sociedad, el laboratorio científico, el propio
cuerpo, etcétera. En este aspecto, es importante considerar que la mayoría de las competencias cien-
tíficas que son retomadas por iniciativas internacionales como EURYDICE, PISA y TIMSS, relacio-
nan la ciencia directamente con la tecnología puesto que el siglo XXI acoge una sociedad que basa
su economía en el conocimiento, la inversión estratégica en el desarrollo y la competitividad.
En México, la RIEMS determina su propio listado de competencias básicas que considera funda-
mentales para resolver problemas relacionados con diferentes campos disciplinares. En el caso par-
ticular de las Ciencias Experimentales, el MCC de la Reforma determina que todas las asignaturas
asociadas deben promover las siguientes competencias disciplinares básicas a través de contenidos
específicos y mediante actividades interdisciplinares (SEMS, 2008):
1. Emitir juicios de valor sobre la contribución y alcances de la ciencia como proceso colaborativo
e interdisciplinario en la construcción social del conocimiento.
2. Situar la interrelación entre la ciencia, la tecnología, la sociedad y el ambiente en contextos his-
tóricos y sociales específicos.
3. Sustentar opiniones acerca de los impactos de la ciencia y la tecnología en su vida cotidiana
asumiendo consideraciones éticas.
4. Identificar problemas, formular preguntas de carácter científico y plantear las hipótesis necesa-
rias para responderlas.
5. Obtener, registrar y sistematizar información para responder una pregunta de carácter cientí-
fico, consultar fuentes relevantes y realizar experimentos pertinentes.
6. Contrastar los resultados con hipótesis previas y comunicar las conclusiones través de los me-
dios que tenga a su alcance.
7. Rectificar preconcepciones personales o comunes acerca de diversos fenómenos naturales a
partir de evidencias científicas.
8. Explicitar las nociones científicas que sustentan los procesos para la solución de problemas
cotidianos.
9. Aplicar los conocimientos científicos para explicar el funcionamiento de maquinas de uso
común.
10. Identificar nuevas aplicaciones de herramientas y productos comunes, diseñar y construir pro-
totipos simples para la resolución de problemas, satisfacer necesidades o demostrar principios
científicos.

15
11. Establecer la relación entre las expresiones simbólicas de un fenómeno de la naturaleza y aque-
llos rasgos observables a simple vista o mediante instrumentos o modelos científicos.
12. Relacionar y explicar la organización del sistema solar y la estructura física del planeta Tierra
con fenómenos naturales y patrones climáticos.
13. Valorar la fragilidad de la biosfera y los efectos de la relación hombre-naturaleza.
14. Decidir sobre el cuidado de su salud a partir del conocimiento de su cuerpo, los procesos vitales
y el entorno al que pertenece.
15. Actuar en la sociedad para favorecer el desarrollo sostenible.
16. Integrar los conocimientos de las diversas disciplinas para relacionar los niveles de organiza-
ción química, biológica, física y ecológica de los sistemas vivos.
17. Identificar la importancia del uso y aplicación de las energías alternativas para el desarrollo
sostenible.
18. Aplicar normas de seguridad en el manejo de sustancias, instrumentos y equipo en la realiza-
ción de actividades experimentales.
Para dar seguimiento a la implementación de estas competencias y las líneas de acción de la
RIEMS, es importante instrumentar estrategias de evaluación del desarrollo de las competencias dis-
ciplinares asociadas al campo de Ciencias Experimentales. Debido a la triple dimensión que carac-
teriza a la competencia, la medición de su estado de adquisición y desarrollo requiere de métodos y
prácticas diversas que los docentes, autoridades educativas e instituciones deben organizar e incluir
en sus planificaciones. La tarea no es sencilla, sobre todo porque las prácticas tradicionales implican
únicamente una calificación cuantitativa obtenida mediante un examen escrito, con una puntua-
ción adicional proporcionada por la participación en clase. Dichas prácticas no son suficientes ni
congruentes con el enfoque socio-funcional por competencias. Lo más recomendable es realizar una
integración de los datos obtenidos a través de pruebas de opción múltiple, mapas mentales y con-
ceptuales, instrumentos personalizados como el diario, el debate, la presentación oral, ensayos, por-
tafolios, además de listas de verificación que se apoyen de la observación docente en el aula.
La tabla 1 presenta una clasificación de técnicas de medición que López e Hinojosa (2000) re-
comiendan retomar para evaluar los tres elementos de las competencias. Como se puede ver, la ma-
yoría de estas técnicas pueden ponerse en práctica dentro del salón de clases, en algunos casos la
evaluación de los componentes podrá hacerse de manera conjunta y en otras no. Para guiar, com-
plementar y retroalimentar los esfuerzos de evaluación que realizan los maestros, las pruebas estan-
darizadas resultan de mucha utilidad porque ofrecen información confiable y permiten establecer
comparaciones válidas entre alumnos, generaciones, subsistemas, entre otros.

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16
Técnica de evaluación Conocimientos Habilidades Actitudes y valores
Pruebas de opción múltiple • •
Mapas mentales y conceptuales • •
Solución de problemas • • •
Método de casos • • •
Proyectos • • •
Diario • • •
Debate • • •
Presentación oral • •
Listas de control o verificación • •
Técnica de la pregunta • • •
Ensayos • • •
Portafolios • • •
Tabla 1.
Instrumentos que evalúan diferentes elementos de las competencias
En las páginas siguientes se reportan las características básicas de algunas pruebas internaciona-
les y nacionales.

Estrategias de evaluación
para las Ciencias ExperimentalesEstrategias de evaluación
para las Ciencias Experimentales
17
Eneste apartado se presentan iniciativas interesantes que han tenido resultados exitosos en la
evaluación de los conocimientos, habilidades y competencias de Ciencias Experimentales
en diversas partes del mundo. Algunos de sus elementos se retomaron para delimitar el objeto de
medida y diseñar el modelo de evaluación que es sujeto principal de este material.
SABER
Las pruebas SABER se diseñan para evaluar la calidad de la educación que se imparte en los plante-
les escolares de Colombia de 3o., 5o., 9o. y 11o. grado. Se aplican nacionalmente cada tres años y
su objetivo es conocer el nivel de desarrollo de los estudiantes en las competencias de lenguaje, ma-
temáticas, ciencias naturales y ciudadanía. Los instrumentos se construyen con referencia a los es-
tándares generales de competencia definidos por el Ministerio de Educación de Colombia2 y contie-
nen reactivos de opción múltiple de las cuatro áreas de conocimiento.
La noción de competencia en las pruebas SABER enfatiza la apropiación de conocimientos para
ponerlos en práctica cuando el contexto exige analizar y resolver situaciones. Las pruebas de Cien-
cias Naturales evalúan la competencia al resaltar la importancia de la formación científica en un
mundo en el que la ciencia y la tecnología desempeñan un papel cada vez más importante en la vida
cotidiana y en el desarrollo de las sociedades.3
2 Los antecedentes, marcos referenciales y resultados de la prueba SABER pueden consultarse en http://www.colombia
aprende.edu.co/
3 Detalles de la prueba en http://www.colombiaaprende.edu.co/html/home/1592/article-156081.html. [consulta: octubre
de 2013].

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18
Las pruebas de 9o. y 11o. grado se dirigen a alumnos cuyos objetivos de formación son similares
a los primeros y últimos ciclos del bachillerato en México, y sus reactivos de Ciencias Naturales se
enmarcan en siete competencias categorizadas en tres dimensiones:
1. Conceptual: abarca el uso comprensivo del conocimiento científico, en la prueba se busca que el
estudiante relacione las nociones aprendidas con fenómenos que observa.
2. Epistemológica: implica la capacidad para construir explicaciones de los fenómenos, identificar rela-
ciones causa-efecto en el contexto de la ciencia escolar, de manera que, mediante una actitud crítica y
analítica, el sustentante pueda establecer la validez y la coherencia de una afirmación o un argumento.
3. Procedimental: involucra la indagación y la capacidad para elegir entre distintos métodos y he-
rramientas para generar preguntas de investigación y resolverlas.
Además de dividir los reactivos de acuerdo con la dimensión de competencia que evalúan, la
prueba también los ubica según el componente de contenido que caracteriza al problema o situa-
ción que plantean:
1. Entorno vivo: se abordan temas relativos a los seres vivos y sus interacciones, se centra en el or-
ganismo para entender sus procesos internos y sus relaciones con los medios físico y biótico.
2. Entorno físico: se orienta a la comprensión de los conceptos, principios y teorías a partir de los
cuales el hombre describe y explica el mundo físico con el cual interactúa.
3. CTS (ciencia, tecnología y sociedad): busca estimular en los jóvenes la independencia de criterio
y un sentido crítico de responsabilidad hacia el modo como la ciencia y la tecnología pueden in-
tervenir en sus vidas, las de sus comunidades y las del mundo en general.
La tabla 2 muestra la distribución porcentual de reactivos de la prueba de 9o. grado, asignada
de acuerdo con la integración entre competencias y ejes temáticos que los programas y planes de es-
tudio permiten evaluar. La estructura de la prueba de 11o. grado depende de la opción terminal de
educación media que haya elegido el estudiante, aunque la mayoría de los sustentantes solo res-
ponde 24 preguntas generales de Ciencias Naturales y, un tanto más, en caso de haber cursado ma-
terias relacionadas con alguna especialidad.
En las pruebas SABER se reconocen cuatro niveles de desarrollo de las competencias en los que
se ubica a los sustentantes: Avanzado, Satisfactorio, Mínimo e Insuficiente. Los informes de re-
sultados se acompañan de una descripción acerca de los conocimientos y habilidades que caracteri-
zan a cada nivel de desarrollo, por ejemplo, un estudiante con un nivel mínimo de competencia
científica es capaz de interpretar y comparar información explícita presentada en tablas y diferentes
tipos de gráficas, mientras que para obtener un dictamen satisfactorio tendría, además, que ser
capaz de representar los datos derivados de una investigación científica. Estos niveles constituyen
puntos de referencia para la construcción de los reactivos y para fijar las metas de enseñanza de las
ciencias y orientar las actividades de los docentes en el aula.

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En Colombia, los resultados de SABER han sido criticados por ofrecer un conocimiento parcial, re-
lativo y controvertible del estado de la educación (ICFES, 2007b). El conocimiento es parcial porque
solo se refiere a competencias básicas y no explora la totalidad de los conocimientos y habilidades es-
colares; es relativa porque no pretende dar una medida absoluta de conocimiento, más bien ofrece
una base para caracterizar y comparar las regiones, los departamentos, los municipios y los planteles
educativos; y es controvertible porque obedece a un punto de vista y a una política que siempre puede
cuestionarse. No obstante, desde los noventa y hasta la actualidad, los resultados de las evaluacio-
nes han sido utilizados para el diseño y la puesta en práctica de planes de mejoramiento académico.
NAEP
El Centro Nacional para las Estadísticas en Educación de Estados Unidos (NCES, por sus siglas en
inglés) es responsable de la Evaluación Nacional del Progreso Educativo o National Assessment of
Educational Progress (NAEP) cuyo objetivo es obtener información acerca del nivel de conocimiento
del alumnado en temas de matemáticas, lectura, ciencias, escritura, artes, civismo, economía, geo-
grafía e historia. Desde el año 2000, las evaluaciones del NAEP se aplican de manera matricial en
todos los estados, a muestras representativas de estudiantes de 4o., 8o. y 12o. grado (4o. de prima-
ria, 2o. de secundaria y el último grado de preparatoria, en el sistema educativo mexicano). Por lo
anterior, no están construidas para presentar reportes individuales para estudiantes o escuelas, más
bien concentran información para comparar las entidades y los distritos urbanos. Además, se reca-
ban datos en cuanto a experiencias instruccionales, el ambiente escolar y otros factores que son im-
portantes para que las autoridades tomen decisiones y mejoren la calidad educativa.
Cada año, los análisis y estudios derivados de las aplicaciones se centran en algunas de las asig-
naturas para elaborar un reporte nacional y enriquecer un banco longitudinal de datos que caracte-
riza el rendimiento de los estudiantes estadounidenses (tabla 3).
Componente Competencia Total
Uso del conocimiento Explicación de fenómenos Indagación
Entorno vivo 11 11 20 42
Entorno físico 11 11 20 42
CTS 8 8 - 16
Total 30 30 40 100
Tabla 2.
Distribución porcentual de ítems. Prueba SABER Ciencias Naturales 9o. grado (ICFES, 2010)

CENEVAL
20
Año Asignaturas
2009 Economía, Ciencia
2010 Lectura, Civismo, Geografía, Historia
2011 Matemáticas, Ciencia, Escritura
2012 Economía, Artes
2013 Lectura, Matemáticas
Tabla 3.
Rotación de pruebas NAEP 09-13
En particular, las pruebas de Ciencia miden los conocimientos y las habilidades básicas de
acuerdo con el marco de referencia que la Junta Reguladora de Evaluaciones Nacionales (NAGB,
por sus siglas en inglés) actualiza para cada aplicación.4 El objetivo de los documentos es establecer
criterios para asegurar que el alumnado esté recibiendo una educación que, según su grado escolar
y nivel de desarrollo, le permita exhibir un conocimiento adecuado de los hechos de su entorno, la
habilidad de integrar este conocimiento en constructos mayores, y de utilizar herramientas, proce-
dimientos y razonamientos científicos para desarrollar un entendimiento del mundo natural.
La organización de las pruebas de Ciencia del NAEP, sin importar el grado, considera tres cam-
pos temáticos: Ciencias físicas y Ciencias de la vida, con 37.5% de reactivos cada uno, y Ciencias
de la Tierra y el espacio, con el 25% restante. La prueba de 12º grado, en particular, cuenta con 205
reactivos que se contestan en sesiones de duración variable. Además, los ítems se construyen para
evaluar uno de cuatro “elementos característicos” de la práctica científica (IES, 2011):
• Identificación de los principios científicos (30%): se refiere a la habilidad de reconocer, recordar,
definir, relacionar y representar principios básicos.
• Aplicación de los principios científicos (30%): se enfoca en la capacidad para explicar el mundo
natural y hacer predicciones a partir del conocimiento científico.
• Investigación científica crítica (30%): incluye las habilidades de diseñar, criticar y evaluar proce-
sos de investigación y sus respectivas conclusiones.
• Aprovechamiento de la tecnología y la ciencia5 (10%): investiga la capacidad del sustentante
para proponer soluciones a problemas reales aplicando el conocimiento científico y tecnológico.
4 Los marcos de referencia se encuentran disponibles en http://www.nagb.org/publications/frameworks.html [consulta:
octubre de 2013].
5 Este contenido se añadió para la aplicación de 2009 y se conservó en 2011.

21
Dichos elementos de la práctica científica están definidos en términos de conductas y habilida-
des, no de competencias, medibles a través de reactivos de opción múltiple y de respuesta cons-
truida. Estos últimos implican la resolución de experimentos prácticos que exigen a los sustentantes
reportar sus observaciones y conclusiones.6
De acuerdo con la infraestructura de las escuelas a cada participante se le distribuyen, en lápiz y
papel o mediante un sistema computarizado, tres bloques de reactivos y un cuestionario acerca del
entorno escolar, socioeconómico, cultural, entre otros. Además, con el propósito de recopilar infor-
mación que permita relacionar los logros de los estudiantes con variables de contexto, de manera
adicional se aplican cuestionarios a los docentes, los directores y los padres de familia. Algunos de
los factores que los reportes nacionales asocian a un mejor desempeño son, entre otros, la ubica-
ción de los centros escolares (los estudiantes de los suburbios obtienen mayores puntajes); la educación
de los padres (el hecho de que hayan cursado la universidad tiene un impacto benéfico en sus hijos);
y la disponibilidad de cursos y asignaturas de ciencias avanzadas en los centros educativos.
Para calificar las pruebas de Ciencia, el NAEP utiliza una escala que oscila entre 0 y 300 con una
media de 150 y desviación estándar de 35. Los reportes de resultados incluyen la proporción de sus-
tentantes que se ubica en tres niveles de desempeño, así como una descripción cualitativa de cada
uno de ellos:
• Básico: Los estudiantes son parcialmente capaces de aplicar sus conocimientos y habilidades
para resolver tareas científicas.
• Eficiente: Los alumnos muestran un desempeño académico sólido y capacidad para solucionar
problemas.
• Avanzado: Los estudiantes exhiben capacidades superiores a las que se requieren para resolver
las tareas científicas propias de su grado escolar.7
Las anteriores constituyen solamente una síntesis de las descripciones de los niveles de desem-
peño en que se reportan los resultados de la prueba, en realidad, la definición de tareas es muy ex-
tensa y puntual en cuanto a las capacidades que caracterizan a los conjuntos de población que se
ubican en cada nivel, tanto en la escala global de Ciencia como para cada campo temático.
En general, los exámenes y resultados del NAEP son muy apreciados y utilizados en los Estados
Unidos, y muchos estados han desarrollado y estandarizado sus propias pruebas para complemen-
tar la medición del nivel de dominio de sus habitantes en diferentes habilidades y competencias.
6 Información disponible en http://nces.ed.gov/transfer.asp?location=www.nagb.org/publications/frameworks/science-
09.pdf [consulta: octubre de 2013].
7 Procedimientos de calificación y resultados disponibles en http://nces.ed.gov/nationsreportcard/pdf/main 2009/
2011451.pdf [consulta: octubre de 2013].

CENEVAL
22
TIMSS
El Estudio Internacional de Tendencias en Matemáticas y Ciencias (TIMSS, por sus siglas en inglés)
de la Asociación Internacional para la Evaluación del Logro Académico (IEA) se lleva a cabo desde
1995 para conocer el logro académico en matemáticas y ciencias de los estudiantes de educación
básica. El propósito del estudio es contar con datos que apoyen las políticas de mejora educativa
mundial, y alrededor de 50 naciones participan cada 4 años en su aplicación.8 Debido a las diferen-
cias que existen en cuanto perfiles de egreso y programas en los diferentes países, las pruebas de
TIMSS retoman únicamente las similitudes entre los planes curriculares, filosofías y corrientes pe-
dagógicas internacionales y se enfocan a la medición de los conocimientos y habilidades mínimas para
la resolución de problemas con las que los estudiantes deben contar al terminar la educación básica.
El programa TIMSS Ciencias evalúa los conocimientos y las habilidades que facilitan la com-
prensión del mundo natural y la toma de decisiones en la actividad científica por parte del alumna-
do de 4o. y 8o. grado. Este último grado posee objetivos de formación que son antecedente obliga-
torio para el bachillerato en México.
Para evaluar la habilidad científica, las pruebas de TIMSS se estructuran alrededor de tres dominios
cognitivos: Conocimiento, Aplicación y Razonamiento; y de distintas áreas de contenido específico
determinadas por la complejidad y la naturaleza de la ciencia que se enseña en cada grado escolar, ya
sea biología, física, química, ciencias de la tierra, etcétera. En las tablas 4 y 5 se muestra la distribución
de reactivos del instrumento que se aplicó a los alumnos de 8o. grado para el estudio TIMSS 2011.9
Aunque los dominios cognitivos en que se organiza la prueba retoman términos de las taxo-
nomías de Bloom, Marzano o Kendall, su definición operacional varía de acuerdo con las habilida-
des que se practican en cada grado por asignatura y hace alusión a tareas específicas del quehacer
8 México participó únicamente en 1995 y 2000. Los resultados y comparativos se encuentran disponibles en
http://www.inee.edu.mx/images/stories/Publicaciones/Cuadernos_investigacion/cuatro/Partes/tercer03.pdf [consulta:
octubre de 2013].
9 Información disponible en http://timss.bc.edu/TIMSS2007/PDF/T07_M_IR_Chapter2.pdf [consulta: octubre de 2013].
Dominios de contenido %
Ciencias de la Tierra 35%
Biología 20%
Química 25%
Física 20%
Tabla 4. Distribución de reactivos
por contenido TIMSS 8o. grado
Dominios cognitivos %
Conocimiento 35%
Aplicación 35%
Razonamiento 30%
Tabla 5. Distribución de reactivos
por dominio cognitivo TIMSS 8o. grado

23
científico. Además, una particularidad de TIMSS es que dichas tareas se subdividen en grupos de di-
ficultad en los dominios cognitivos. El dominio conocimiento cuenta con 5 niveles de desagregación
que tienen en común el manejo conceptual de hechos, conceptos y procedimientos, mientras que el
segundo nivel, aplicación, evalúa la capacidad de los estudiantes para utilizar dichos conocimientos
en la solución de un problema contextualizado en 6 diferentes niveles. Para evaluar el tercer domi-
nio cognitivo, el de razonamiento, los reactivos asociados van más allá de la solución de un ejercicio
o rutina simple y se organizan en 8 niveles en los que se pide al alumno que resuelva problemas si-
tuados en contextos no familiares y cada vez de mayor complejidad.
Los subniveles de dificultad de cada dominio se presentan en la tabla 6.
La aplicación de las pruebas TIMSS implica una distribución matricial de reactivos a una mues-
tra con al menos 4,500 alumnos en cada país. Algunos responden bloques de reactivos asociados a
Ciencias y otros de la prueba de Matemáticas. Para obtener la calificación, los puntajes se convier-
ten a una escala que oscila entre 0 y 700 puntos que permite otorgar un dictamen para alguna de
cuatro categorías de desempeño:
• Bajo (menor a 400 puntos): Los estudiantes poseen un conocimiento científico meramente básico.
• Intermedio (de 401 a 475 puntos): Los alumnos pueden aplicar conocimiento científico en situa-
ciones directas.
Razonamiento
Analizar problemas y desarrollar
estrategias de solución
Integrar/Sintetizar hechos, relaciones,
conceptos para proponer soluciones
Elaborar hipótesis/Predecir los efectos
de algún cambio o experimento
Criticar/Diseñar investigaciones
de acuerdo con un objetivo definido
Establecer conclusiones a partir de datos,
conceptos, teorías, y corroborar hipótesis
Aplicar/Generalizar conclusiones
para solucionar nuevas situaciones
Evaluar las ventajas y desventajas de las
investigaciones en ciencia y tecnología
Justificar científicamente
explicaciones y soluciones
Tabla 6.
Tareas asociadas a los dominios cognitivos de Ciencias. Niveles de dificultad, TIMSS 2011
Nivel
1
2
3
4
5
6
7
8
Conocimiento
Recordar/Reconocer
hechos, relaciones, procesos
Definir términos,
símbolos, abreviaciones
Describir propiedades,
estructuras, funciones
Ejemplificar
conceptos generales
Demostrar dominio
de instrumentos científicos
Aplicación
Comparar/Clasificar organismos,
materiales, sistemas
Usar modelos para demostrar
conceptos, relaciones
Relacionar conceptos con
propiedades y comportamientos
Interpretar información científica
(tablas, gráficas, patrones)
Encontrar soluciones a través
de conceptos, fórmulas
Explicar un fenómeno natural,
concepto, ley

CENEVAL
24
• Alto (de 476 a 550): Los estudiantes pueden aplicar conocimientos y comprensión de elementos
de distintas disciplinas científicas para resolver problemas.
• Avanzado (de 551-625): Los alumnos pueden resolver situaciones científicas complejas y des-
contextualizadas y explicar el razonamiento utilizado.
Los reportes de resultados internacionales constatan, después de cada aplicación, las brechas que
existen entre los países participantes y su calidad educativa, por ejemplo en Singapur existe gran
cantidad de alumnos altos y avanzados en Ciencias, mientras que en lugares como Argelia, la situa-
ción es inversa. Para comprender los factores que determinan estas diferencias y promover acciones
cuya efectividad respaldan los resultados nacionales, se aplican cuestionarios de contexto a alum-
nos, maestros y directores que permiten suponer las ventajas que para los estudiantes significan un
ambiente escolar positivo y las políticas educativas de equidad de oportunidades.
PISA
El diseño y planificación del Programa para la Evaluación Internacional de Alumnos (PISA, por sus
siglas en inglés) comenzó en 1997 con la intención de establecer indicadores del nivel de logro edu-
cativo en los países miembros de la Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económicos
(OCDE).
Hasta ahora y desde el año 2000, la prueba se ha aplicado en cinco ocasiones a intervalos de tres
años para medir el desarrollo de las habilidades y competencias básicas del alumnado de 15 años
de edad en lectura, matemática y ciencias. En cada aplicación y de manera alternada, se profundiza
en los análisis y estudios relacionados con alguna de las áreas de conocimiento. De manera adicio-
nal, la evaluación de 2012 incluyó una prueba para medir las competencias de los estudiantes en el
campo de las finanzas (financial literacy).
Para la prueba de Ciencias, el marco de referencia de PISA define la competencia científica como
la capacidad de utilizar el conocimiento científico, identificar cuestiones relacionadas y sacar
conclusiones basadas en pruebas con el fin de comprender los cambios realizados por la actividad
humana y tomar decisiones sobre el mundo natural (Goñi, 2010). Esta definición y la estrategia con
que se evalúa la competencia intentan integrar las siguientes dimensiones o aspectos:
• La competencia es de carácter práctico, define intenciones y finalidades de la formación cientí-
fica orientada al desarrollo personal y la integración social.
• Es un prerrequisito para seguir aprendiendo a lo largo de la vida.
• Todos los ciudadanos deben adquirir un nivel de competencia científica que les permita situarse
en la sociedad de la información y de la tecnología, y sean capaces de entender y comprender la
ciencia y formar su propio criterio ante cuestiones científicas.

25
En congruencia con ello, PISA presenta contenidos que permitan relacionar procesos científicos
con situaciones que puedan enfrentar los sustentantes. La prueba combina preguntas de opción
múltiple con ejercicios en los que el sustentante elabora sus respuestas, conformando unidades ba-
sadas en pasajes escritos que plantean situaciones de la vida real.
Cada uno de los reactivos de la prueba se ubica en un modelo complejo que operacionaliza el
objeto de medida utilizando cuatro grandes categorías:
• los contenidos temáticos que los estudiantes deben adquirir
• los procesos cognitivos que deben ser capaces de ejecutar
• los contextos en que se les exige la aplicación de conocimientos, habilidades y actitudes básicas
• las actitudes que los sustentantes muestran ante la investigación científica
Los contenidos alrededor de los cuales se elaboran los reactivos se dividen a su vez en dos con-
juntos, los que tienen que ver con el Conocimiento de la ciencia y los que se asocian más directa-
mente con un Conocimiento acerca de la actividad científica (tabla 7).
Las temáticas asociadas a los contenidos de la primera columna son similares a las de la mayoría
de las pruebas que se han reportado en ese cuadernillo y corresponden con los programas y planes cu-
rriculares de las asignaturas más comunes, por ejemplo, para Sistemas físicos se presentan situaciones
relacionadas con propiedades de la materia, transformación de energía, fuerza y movimiento; y
para Sistemas de la Tierra, problemas relacionados con la biodiversidad, los ecosistemas, el cambio
geológico, etcétera. En contraste, para evaluar el conocimiento del alumno acerca de la ciencia, PISA
incluye en la prueba preguntas y problemas que comparten todas las asignaturas como son el origen
de la investigación científica, su propósito, los tipos de experimentos, las particularidades de la me-
dición y las reglas para elaborar explicaciones científicas y reportes de resultados.
El segundo eje de la prueba son las capacidades cognitivas, y la particularidad de PISA es que al-
rededor de ellas agrupa, específicamente, actividades relativas a la ciencia. A continuación se enlis-
tan los términos con que se nombra a las capacidades y las tareas que definen a cada una:
Conocimiento de la ciencia Conocimiento acerca de la ciencia
Sistemas físicos Investigación científica
Sistemas vivos Explicaciones científicas
Sistemas tecnológicos
Sistemas de la Tierra y el espacio
Tabla 7.
Contenidos temáticos que evalúa la prueba de Ciencias de PISA

CENEVAL
26
• Identificar cuestiones científicas
• Reconocer cuestiones susceptibles de ser investigadas científicamente
• Identificar términos clave para la búsqueda de información científica
• Reconocer los rasgos clave de la investigación científica
• Explicar fenómenos científicos
• Aplicar el conocimiento de la ciencia a una situación determinada
• Describir o interpretar fenómenos científicamente y predecir cambios
• Identificar las descripciones, explicaciones y predicciones apropiadas
• Utilizar pruebas científicas
• Interpretar pruebas científicas y elaborar y comunicar conclusiones
• Identificar los supuestos, las pruebas y los razonamientos que subyacen a las conclusiones
• Reflexionar sobre las implicaciones sociales de los avances científicos y tecnológicos
Para evaluar alguna de las capacidades cognitivas y un contenido temático, cada una de las pre-
guntas y situaciones de la prueba PISA considera tres diferentes contextos: Personal (yo, familia y
compañeros), Social (la comunidad) o Global (la vida en todo el mundo). Esta intención se rela-
ciona directamente con la visión de educación por competencias cuya evaluación se completa, en
todas sus dimensiones, con la consideración del aspecto actitudinal. Para ello, los reactivos del ins-
trumento se asocian con indicadores concretos de que el estudiante posee una disposición favorable
hacia la ciencia, a la investigación científica y un sentido de responsabilidad acerca de su importan-
cia para conservar los recursos y mejorar el entorno. La tabla 8 presenta los indicadores específicos
de actitud a los que pueden asociarse los reactivos del instrumento de Ciencias.
Aunque para otras áreas los resultados de la prueba PISA se expresan en seis o más niveles de com-
petencia, para la prueba de Ciencias se utilizan únicamente cuatro categorías con su respectiva descrip-
ción acerca de las capacidades de los estudiantes con un nivel bajo, medio, alto y excelente. Los res-
ponsables de la evaluación declararon que para 2012 se estudiaría la posibilidad de otorgar resultados
en diferentes escalas para cada una de las capacidades o para los dos tipos de contenidos temáticos.10
Los últimos resultados de PISA en México11 permitieron observar que los estudiantes nacionales
exhiben relativamente un buen desempeño en las preguntas que solicitan identificar temas cientí-
ficos o deducir los principales aspectos de una investigación científica, sin embargo, tienen proble-
mas para usar pruebas científicas en situaciones cotidianas, para analizar datos y experimentos.
Estos datos y la información recabada mediante cuestionarios de contexto, hacen suponer a los in-
vestigadores que la ciencia que se aprende en las aulas mexicanas parece ser irrelevante en el en-
tendimiento del mundo natural. Además los estudiantes que terminan su educación secundaria no
10 Los resultados estarán disponibles en diciembre de 2013.
11 Los perfiles para cada nación participante se pueden consultar en http://pisacountry.acer.edu.au/

27
disponen propiamente de un pensamiento científico, por lo tanto, no son capaces de distinguirlo, ni
de cambiar sus preconcepciones o seguir un razonamiento lógico (OCDE, 2010). De manera adicio-
nal, en 2009 México participó en la aplicación especial de PISA Grado 12, que es equivalente en
contenidos al PISA clásico pero está dirigido a estudiantes del último grado de la EMS. Los resulta-
dos fueron analizados por el INEE en su informe sobre la educación media superior de 201112 y
muestran un avance en la utilización de métodos secuenciales de resolución de problemas, no así en
la habilidad para tomar decisiones basadas en el conocimiento científico.
Para mejorar dicha situación, la OCDE recomienda que se promuevan modificaciones en los pla-
nes y programas de estudio que contribuyan a la consolidación de competencias para la vida, y no
solo un perfil de egreso asociado con el aprendizaje de contenidos memorísticos. Los estudiantes que
aprenden solo para reproducir conocimientos y habilidades científicas se encuentran en desventaja,
tanto en su vida académica como profesional. Los países exitosos en la promoción de capacidades y
competencias de orden superior proporcionan puntos de referencia útiles y ejemplos de prácticas edu-
cativas socio-funcionales. Algunos de estos países son Finlandia, Nueva Zelanda, Australia y Canadá.
Indicadores
• Mostrar curiosidad por la ciencia y los temas y comportamiento relacionados con
la ciencia
• Demostrar disposición para adquirir conocimientos y habilidades científicas adi-
cionales, utilizando diversos recursos y métodos
• Demostrar disposición para buscar información sobre materias científicas y po-
seer un interés continuado por la ciencia, incluyendo la posibilidad de considerar
una opción profesional relacionada con las ciencias
• Reconocer la importancia de tomar en consideración diversas perspectivas y ar-
gumentos científicos
• Apoyar la utilización de información factual y explicaciones racionales
• Expresar la necesidad de que los procesos que conducen a extraer conclusiones
se realicen de una forma cuidadosa y lógica
• Dar muestras de que se posee un sentido de la responsabilidad personal sobre la
conservación de un medio ambiente sostenible.
• Demostrar que se es consciente de la repercusión de las acciones individuales en
el medio ambiente.
• Demostrar disposición para tomar medidas en favor de la conservación de los re-
cursos naturales.
Tabla 8.
Áreas de evaluación de actitudes de la prueba de Ciencias de PISA
Actitud
Interés
por la
ciencia
Apoyo
a la
investigación
científica
Sentido
de la
responsabilidad
sobre los recursos
y los entornos
12 Información disponible en cuarto capítulo del Informe para el ciclo 2010-2011 en http://www.inee.edu.mx/ sitio
nee10/Publicaciones/InformesTematicos/P1D236INFOANU2010-2011.pdf [consulta: octubre de 2013].

CENEVAL
28
EXCALE
En 2005 el Instituto Nacional para la Evaluación de la Educación (INEE) inició la aplicación de los
Exámenes para la Calidad y el Logro Educativos, EXCALE. Los exámenes se dirigen a la población
de los grados terminales y estratégicos, a saber, el último ciclo de preescolar, 3o. y 6o. de primaria,
3o. de secundaria y 3o. de bachillerato. Estas pruebas buscan medir el logro escolar de los estudian-
tes de educación básica en las asignaturas relacionadas con Español, Matemáticas, Ciencias Sociales
y Ciencias Naturales, y se aplican cada 3 o 4 años. Las áreas de Ciencias se evalúan en 3o. de secun-
daria desde el año 2008 y se enfocan a las materias de biología y educación cívica y ética.
Las pruebas EXCALE están alineadas al currículo y evalúan todos los temas comunes a los pla-
nes y programas de los diferentes niveles y sistemas. Debido a la gran cantidad de contenidos, los
reactivos se distribuyen de manera matricial, por lo que cada sustentante contesta solo una muestra
de reactivos y de los dominios evaluados.
Los instrumentos de Ciencias naturales de 3o. de secundaria se enfocan en la asignatura de bio-
logía y abarcan cuatro temas principales que en el modelo de la prueba están etiquetados como Ha-
bilidades y conocimientos. Las temáticas y la distribución de los reactivos se muestran en la tabla 9.
Los resultados de la prueba reflejan el desempeño general de la muestra examinada por grado es-
colar, modalidad educativa (general, técnica) y grado de marginación (rural, urbana de alta y baja mar-
ginación), calculando el porcentaje de población que se ubica en cuatro niveles de dominio distintos:
• Por debajo del básico: Los alumnos que están en el nivel Por debajo del básico poseen conoci-
mientos y nociones que se pueden adquirir de manera informal.
• Básico: Los alumnos reconocen generalidades de varios elementos que conforman a los seres vivos
y sus procesos básicos, así como algunas fuentes de energía alternativa y tecnologías de control natal.
13 El Manual Técnico de la prueba se encuentra disponible en http://www.inee.edu.mx/index.php/ publicaciones/docu
mentos-tecnicos/de-pruebas-y-medicion/3551 [consulta: octubre de 2013].
Habilidades y conocimientos Reactivos
El mundo de los seres vivos 30
Niveles de organización celular y funciones vitales 31
Ecología 12
Genética, reproducción humana y la salud 27
Total 100
Tabla 9. Proporción de reactivos por habilidades y conocimientos.
Prueba Ciencias Naturales EXCALE 0913

29
• Medio: Los alumnos conocen temas más profundos sobre biología a nivel celular, reconocen di-
ferentes tipos de nutrición, y el funcionamiento de ciertos organismos.
• Avanzado: Los alumnos utilizan reflexión y conceptos para resolver un reactivo, reconocen los
tipos de biomoléculas y sus funciones, distinguen diferentes factores que afectan a los ecosiste-
mas y reconocen las aportaciones de Mendel y Darwin a la ciencia.14
Los últimos datos nacionales disponibles muestran que el porcentaje más alto de los alumnos
(63%) se ubica en el nivel Básico, en tanto que el más bajo corresponde al nivel Avanzado (2%), le
siguen el nivel Medio, con 11% y Por debajo del Básico con 24%. La proporción de sustentantes es
similar si se les agrupa por modalidad educativa, no así por marginación, ya que la población rural
es la que posee más alumnos con un nivel por debajo del básico (INEE, 2009).
ACREDITA-BACH
En el año 2000, la Secretaría de Educación Pública (SEP) publicó el Acuerdo 286 mediante el cual
se otorga un reconocimiento académico formal a aquellas personas mayores de 21 años que de-
muestren poseer los conocimientos, habilidades y destrezas equivalentes a las competencias básicas
de egreso del bachillerato general, ya sea que estas hayan sido adquiridas de manera autodidáctica,
o a través de la experiencia laboral. A partir de ese momento, el Ceneval ha sido la institución res-
ponsable de desarrollar el Examen para la Acreditación de Conocimientos Equivalentes al Bachille-
rato General, ACREDITA-BACH, que anualmente se aplica en tres diferentes periodos a los estudian-
tes que buscan obtener un certificado de egreso del nivel medio superior.
En 2001, la evaluación se centraba únicamente en conocimientos y habilidades, sin embargo, a
partir de la oficialización de la RIEMS se inició el proceso de adaptación de la prueba para evaluar
las competencias disciplinares básicas del MCC. Con este nuevo enfoque, el examen pretende medir
la capacidad del sustentante para integrar conocimientos, habilidades y actitudes en diferentes con-
textos y situaciones de la vida cotidiana.
El ACREDITA-BACH está conformado con una primera sección de reactivos de opción múltiple
asociados a los diferentes campos disciplinares y, una segunda parte, que implica la redacción de un
ensayo acerca de temas actuales de política, sociedad, economía, etc. para conocer la habilidad de
expresión escrita y argumentativa.
Para la elaboración de reactivos del campo disciplinar de Ciencias Experimentales se tiene en
cuenta la siguiente definición operacional: “Capacidad de un individuo de conocer y aplicar los
14 Los resultados para cada conocimiento o habilidad pueden consultarse en http://www.inee.edu.mx/ index.php/explorador

CENEVAL
30
métodos y procedimientos de las ciencias experimentales es para la resolución de problemas coti-
dianos y para la comprensión racional de su entorno” (Ceneval, 2013).
El examen cuenta con 46 reactivos del área de Ciencias Experimentales que presentan situaciones
cotidianas de las que se derivan preguntas con la intención de evaluar aspectos relacionados con:
• La interrelación entre la ciencia, la tecnología, la sociedad y el ambiente en contextos históricos
y sociales específicos.
• La fundamentación de opiniones sobre los impactos de la ciencia y la tecnología en la vida coti-
diana, asumiendo consideraciones éticas.
• La identificación de problemas, formular preguntas de carácter científico y plantear las hipótesis
necesarias para responderlas.
• La sistematización e interpretación de la información para responder a preguntas de carácter
científico.
• El contraste de los resultados obtenidos en una investigación o experimento con hipótesis previas
y comunicar sus conclusiones.
• La identificación de las preconcepciones comunes sobre diversos fenómenos naturales a partir de
evidencias científicas.
• La explicación de nociones científicas que sustentan los procesos para la solución de problemas
cotidianos.
• La explicación del funcionamiento de máquinas simples de uso común a partir de nociones científicas.
• La relación de las expresiones simbólicas de un fenómeno de la naturaleza y los rasgos observa-
bles a simple vista o mediante instrumentos o modelos científicos.
• La identificación de las leyes generales que rigen el funcionamiento del medio físico y valorar las
acciones humanas de riesgo e impacto ambientales.
• El cuidado de la salud a partir del conocimiento del cuerpo, de sus procesos vitales y del entorno
al que pertenece.
• La relación de los niveles de organización de los sistemas vivos.
• La aplicación de normas de seguridad en el manejo de sustancias, instrumentos y equipo en la
realización de actividades de la vida cotidiana.15
La prueba se califica utilizando el índice Ceneval, con un rango de puntajes que va de 700 a
1,300 puntos, considerando 1,000 como el puntaje mínimo de aprobación.16 El reporte de resulta-
dos es individual e incluye la puntuación obtenida en cada uno de los campos disciplinares acom-
pañada de un dictamen global que puede ser Sobresaliente, Superior, Suficiente o No suficiente.
15 Disponible en http://archivos.ceneval.edu.mx/archivos_portal/12116/GuiaAcuerdo286Bachillerato.pdf [consulta: oc-
tubre de 2013].
16 Información extraída de http://archivos.ceneval.edu.mx/archivos_portal/12201/ReportedeResultados.pdf [consulta:
octubre de 2013].

Modelo de evaluación:
Los procesos de las Ciencias Experimentales
Modelo de evaluación:
Los procesos de las Ciencias Experimentales
31
Elmodelo de prueba que se describe en este documento se diseñó con la intención de evaluar el
nivel de desarrollo que poseen los estudiantes de bachillerato en cuanto a las competencias
disciplinares de Ciencias Experimentales que la RIEMS determina en el MCC y en el perfil de egreso.
Para delimitar el objeto de medida y el modelo de evaluación, se retomó el concepto de alfabe-
tismo científico y las orientaciones pedagógicas para la enseñanza de las Ciencias Experimentales
que intentan promoverlas como herramientas de acción deseables para todos los individuos, no
solo para quienes deciden dedicarse a la investigación. El dominio de las ciencias permite compren-
der hechos, relaciones y consecuencias asociadas a fenómenos naturales, físicos, científicos o del
quehacer diario. De este modo se pueden tomar mejores decisiones frente a las problemáticas que
se enfrentan y se desarrolla una verdadera competencia científica.
Debido a la complejidad del constructo de competencia: unidad integrada por conocimientos,
habilidades y actitudes, existen muchas y muy diversas aproximaciones para su evaluación, sobre
todo en el campo disciplinar de las Ciencias Experimentales. La iniciativa de medición de mayor di-
fusión internacional es PISA; su prueba de Ciencias constituye un ejemplo de cómo evaluar los tres
diferentes componentes de la competencia mediante reactivos de opción múltiple y de respuesta
construida. Otros instrumentos como TIMSS y EXCALE se centran en los contenidos científicos,
ubicados en planes y programas de estudio, y retoman la organización de otras evaluaciones en
Ciencias como la de NAEP o las pruebas SABER, para distribuir sus reactivos en función de conte-
nidos temáticos y tareas cognitivas que enuncian elementos característicos de la práctica científica.

CENEVAL
32
Con estos antecedentes, la estrategia de evaluación que propuso Ceneval se centra en la medi-
ción de indicadores concretos de competencias básicas en Ciencias Experimentales. Esta concepción
de indicadores se retoma de Zabala y Arnau (2007) y Frade (2008), quienes señalan la posibilidad
de evaluar las competencias mediante evidencias objetivas, señales, pistas, rasgos o conjuntos de
rasgos observables en la respuesta de una persona a cierta tarea, que puedan considerarse como in-
dicios de que posee una competencia.
Además, la selección de indicadores de competencia y el modelo de prueba debieron tomar en
cuenta las restricciones de una prueba objetiva, de aplicación y calificación estandarizada y confor-
mada únicamente por reactivos de opción múltiple.
Para desarrollar el instrumento, se utilizó la Metodología Ceneval, la cual se caracteriza por una
serie de etapas que implican trabajo conjunto entre personal especializado del Centro y distintos
cuerpos colegiados conformados por personal externo recomendado por instituciones y organiza-
ciones educativas con experiencia en el campo de la evaluación. En las siguientes páginas se expli-
can los productos del diseño de la prueba, haciendo énfasis en la delimitación del objeto de medida
y de un modelo que organiza la evaluación de las competencias básicas alrededor de los procesos
cognitivos y científicos característicos del campo de las Ciencias Experimentales.
Definición operacional del objeto de medida
El primer paso para delimitar el objeto de medida fue seleccionar las competencias disciplinares bá-
sicas del MCC cuyos indicadores son susceptibles de medición bajo las condiciones que se explica-
ron en el apartado anterior. A continuación se reproducen las competencias cuya evaluación se con-
sidera en el modelo de prueba:
• Establece la interrelación entre la ciencia, la tecnología, la sociedad y el ambiente
• Identifica problemas, preguntas de carácter científico e hipótesis necesarias para responderlas
• Contrasta los resultados obtenidos en una investigación o experimento con hipótesis previas e
identifica las conclusiones
• Explicita las nociones científicas que sustentan los procesos para la solución de problemas cotidianos.
• Identifica el funcionamiento de máquinas o instrumento de uso común a partir de nociones
científicas
• Relaciona las expresiones simbólicas de un fenómeno de la naturaleza y los rasgos observables a
simple vista o mediante instrumentos o modelos científicos
• Analiza las leyes generales que rigen el funcionamiento del medio físico y valora las acciones hu-
manas de riesgo e impacto ambiental
• Conoce su cuerpo, sus procesos vitales y el entorno al que pertenece
• Relaciona los niveles de organización química, biológica, física y ecológica de los sistemas vivos

33
Con este punto de partida y para contextualizar a cada una de las competencias, se ubicó a sus
indicadores dentro de los planes de estudio y las asignaturas compartidas por todos los subsistemas
de nivel medio superior: Física, Química y Biología. La intención de este ejercicio fue delimitar Con-
tenidos Temáticos acerca de los que se pedirá al sustentante resolver una tarea o contestar una pre-
gunta que requiera poner en práctica algún conocimiento, habilidad y/o actitud asociada a las com-
petencias. Además, debido a las grandes diferencias entre los planes y programas de bachillerato en
México, para cada gran categoría se eligieron contenidos específicos para delimitar los temas que,
de acuerdo con el currículo, son revisados por todos los estudiantes del nivel educativo.
Las definiciones de los Contenidos Temáticos y sus tópicos asociados son:
• Sistemas físicos: se refiere a aspectos científicos relacionados con la materia y su transformación,
la energía, el tiempo y el espacio. Los contenidos específicos asociados son:
• Materia y energía
• Estructura y propiedades de la materia
• Nomenclatura y reacciones químicas
• Enlaces químicos
• Estequiometría (cálculo con fórmulas y ecuaciones químicas)
• Química orgánica (combustibles fósiles)
• Propiedades mecánicas de la materia
• Fluidos (el principio de Pascal, de Arquímedes, de Torricelli o de Bernoulli)
• Sólidos (Módulo de Young)
• Tiempo y espacio
• Tipos de movimiento (movimiento rectilíneo uniforme, movimiento rectilíneo uniforme-
mente variable, tiro vertical, caída libre, movimiento circular uniforme, movimiento circu-
lar uniformemente variable)
• Fuerza y masa
• Leyes de Newton
• Fuerzas en equilibrio
• Calor y temperatura
• Equilibrio térmico
• Formas de transmisión del calor
• Dilatación lineal
• Sistemas vivos: se refiere a la estructura y la dinámica de los objetos y fenómenos biológicos,
desde las organizaciones más básicas, como las células, hasta las más grandes, como las pobla-
ciones y los ecosistemas. Los contenidos específicos asociados son:
• Organización de los sistemas biológicos (nivel molecular, celular, organismo, ecológico)
• Función y estructura de los sistemas biológicos (respiración, excreción, nutrición, irritabili-
dad, reproducción, transporte, crecimiento y desarrollo)

CENEVAL
34
• Célula (respiración celular, fotosíntesis)
• Genética y herencia
• Evolución
• Biodiversidad y clasificación
• Salud
• Sistemas tecnológicos: se refiere a la influencia de la ciencia y la tecnología para comprender e in-
cidir en los cambios constantes que se dan en el entrono, en los sistemas de producción y en la es-
tructura de los sistemas físicos, químicos y biológicos. Los contenidos específicos asociados son:
• Ecología y sustentabilidad
• Biotecnología
• Instrumentos de medición y observación
• Tipos de generación de energía
• Métodos de separación de mezclas
• Funcionamiento de máquinas
Una vez delimitado el universo de competencias y temas pertinentes para una evaluación de es-
tudiantes del bachillerato en México, se procedió a la definición del campo disciplinar de Ciencias
Experimentales:
Capacidad de un individuo para aplicar conocimientos y métodos de las ciencias experi-
mentales que le permitan comprender su entorno, reconocer el impacto en la ciencia y la
tecnología en la actividad humana y el ambiente, con el fin de facilitar la toma de decisiones
que solucionen problemas de la vida cotidiana de manera responsable.
Dicha definición del objeto de medida parten de las orientaciones de la RIEMS y considera que,
de acuerdo con el MCC, las competencias de Ciencias Experimentales deben estar orientadas a
que los estudiantes conozcan y apliquen los métodos y procedimientos científicos para la resolución de
problemas cotidianos y para la comprensión racional de su entorno. En ese sentido, es que se con-
templó un modelo general de evaluación determinado por la combinación de:
Figura 1. Modelo de evaluación para las Ciencias Experimentales
Contenidos
temáticos
Procesos
cognitivos
Procesos
científicos

35
Procesos cognitivos
Para estructurar la prueba de competencias disciplinares de Ciencias Experimentales se prefirió
adoptar una perspectiva de evaluación de grupos de procesos cognitivos, más que de tareas o nive-
les taxonómicos particulares. Este modelo ha sido utilizado con éxito en pruebas como ENLACE
MS, y considera que en un mismo proceso pueden ubicarse diversas tareas y actividades cognitivas
que no son lineales, es decir, que requieren de la utilización de diferentes herramientas y contextos
para ser realizadas (Reyes y Zúñiga, 2013).
En la definición de los grupos de procesos se buscó reflejar la creciente complejidad en la activi-
dad cognitiva necesaria para resolver las tareas y cuestionamientos científicos. Con el objeto de
tener una evaluación que cubra todos los indicios de las competencias disciplinares del MCC, se es-
tableció la necesidad de que esta complejidad fuera tanto cuantitativa como cualitativa. Dicha vi-
sión se aproxima a la propuesta de la OCDE (2009), misma que se complementó con las recomen-
daciones del SIMCE (Sistema de Medición de la Calidad de la Educación) que apela por una
evaluación de los procedimientos o estrategias que utiliza una persona para resolver problemas. Los
procedimientos cognitivos consideran componentes de razonamiento que pueden ser aplicados a un
amplio rango de conocimientos, porque no son específicos a un determinado dominio (ACE, 2005).
La descripción de los tres grupos de procesos cognitivos que evalúa la prueba, retoma algunos as-
pectos de las definiciones de PISA y de ENLACE MS, y define tareas propias del quehacer del científico:
1. Identificación de componentes científicos y Reproducción: Implica conocer y discriminar entre
datos, hechos, procedimientos, explicaciones o conclusiones en el contexto de una investigación,
además de aplicar conocimientos y procedimientos a tareas directas.
2. Explicación de fenómenos científicos y Conexión: Implica relacionar hechos con los conceptos
científicos generales que los explican, y supuestos, pruebas y razonamientos con las conclusio-
nes de una investigación; además de aplicar conocimientos y procedimientos a situaciones sen-
cillas contextualizadas.
3. Reflexión y uso de pruebas científicas: Implica inferir las razones que explican las semejanzas o di-
ferencias entre fenómenos y/o resultados con hipótesis previas; realizar inferencias acerca del papel
de la ciencia o la tecnología en la actividad humana y el ambiente; relacionar explicaciones e iden-
tificar argumentos para justificar la toma de decisiones; además implica integrar diferentes cono-
cimientos de una o más disciplinas científicas para aplicarlos a situaciones contextualizadas.
Una vez descritos los contenidos generales y específicos, así como los procesos cognitivos en que
se organiza la prueba, se complementó el modelo definiendo las actividades o procesos propios de
la ciencia, cuyo dominio es fundamental para decirse “competente” en el campo de las Ciencias Ex-
perimentales; entre ellos están la capacidad de plantear problemas, seleccionar el método para so-
lucionarlos, interpretar pruebas científicas, elaborar y comunicar conclusiones, reflexionar sobre las

CENEVAL
36
implicaciones sociales de los avances científicos y tecnológicos, etcétera. La definición de estos pro-
cesos dio lugar al tercer componente del modelo de prueba.
Procesos científicos
La descripción de los procesos científicos alude a un momento específico, a una situación o con-
texto en que se presentan las preguntas o problemas en la actividad científica. Para describir estos
procesos se recurrió al esquema tradicional de ciencia que se enseña en las aulas desde la educación
básica, haciendo énfasis en aquellas tareas específicas que es posible evaluar mediante reactivos de
opción múltiple.
• Planteamiento: Identificación de los elementos básicos (términos clave, variables, hechos e hipó-
tesis) en un situación cotidiana o experimental, una investigación científica o de desarrollo tec-
nológico.
• Desarrollo: Aplicación de conocimientos, estrategias o acciones para resolver tareas directas o
para solucionar una problemática relacionada con la ciencia o la tecnología.
• Conclusiones: Identificación y relación de explicaciones, supuestos, pruebas y razonamientos de
diferentes dominios de la ciencia y la tecnología.
La adición de este elemento al modelo de evaluación representa una contribución original de este
modelo de prueba de competencias básicas de Ciencias Experimentales, y pretende obtener infor-
mación acerca de la habilidad del sustentante para crear conocimiento a través de la puesta en prác-
tica del método científico (Gil, 1994).
Combinación de procesos científicos y cognitivos
La posibilidad de especificar claramente las tareas que debe ser capaz de realizar el sustentante, de
acuerdo con la conjunción de contenidos temáticos, grupos cognitivos y procesos científicos, es un
elemento que brinda mayor claridad a la evaluación. Además, esto resulta importante para que los
estándares y los resultados de la evaluación tengan impacto en las prácticas educativas, ya que el
sustentante y los docentes pueden comprender fácilmente todos los conocimientos, habilidades y
actitudes que estructuran a la competencia en Ciencias Experimentales según el modelo de prueba,
y reforzar los aspectos que más se requiera.
En el cuadro 1 se encuentra la definición que se obtuvo combinando los grupos de procesos cog-
nitivos y procesos científicos que sirvió de insumo para la elaboración de los reactivos.

37
Niveles de dominio teóricos
La diferenciación de tareas por combinación de procesos en contexto con los contenidos temáticos
fue de enorme utilidad para delimitar el mínimo de conocimientos y habilidades que se esperan de
un sustentante “competente” para las Ciencias Experimentales.
Para hacer más sólido el modelo de prueba, una más de las tareas de diseño implicó la categori-
zación de los indicadores concretos de competencia que, en teoría, caracterizan diferentes niveles de
dominio en el campo disciplinar.
Cuadro 1. Modelo de evaluación. Combinación de Procesos Cognitivos y Científicos
Planteamiento
Desarrollo
Conclusiones
Identifica términos
clave que se
encuentran explícitos
en el contexto de una
investigación científica
o desarrollo
tecnológico.
Aplica conocimientos
científicos, no
contextualizados para
resolver tareas
directas.
Identifica las
conclusiones o
explicaciones
científicas que se
obtienen directamente
de la evidencia de una
situación cotidiana,
experimental, de
investigación científica
o de desarrollo
tecnológico
Identifica y relaciona hechos,
variables y/o conocimientos
para explicar, controla o
comparar fenómenos que se
encuentran implícitos en un
contexto cotidiano,
experimental, de
investigación científica o de
desarrollo tecnológico
Aplica modelos, métodos o
estrategias para solucionar
problemas que se
desprenden de situaciones
cotidianas, experimentales,
de investigación científica o
desarrollo tecnológico.
Identifica y relaciona
supuestos, pruebas y
razonamientos que hay
detrás de la conclusión de
una situación cotidiana,
experimental, de
investigación científica o de
desarrollo tecnológico.
Identifica componentes
científicos y/o tecnológicos en
situaciones que requieren
relacionar diferentes
conocimientos de una o más
disciplinas científicas (física,
química y/o biología), además,
infiere las razones que explican
las semejanzas o diferencias
entre fenómeno y/o los
resultados de una investigación
con hipótesis previas.
Relaciona y aplica diferentes
conocimientos de una o más
disciplinas científicas para
solucionar problemas que se
desprenden de situaciones
cotidianas, experimentales, de
investigación científica o
desarrollo tecnológico
Realiza inferencias acerca del
papel de la ciencia y/o la
tecnología en la actividad
humana y el ambiente, identifica
y relaciona explicaciones de
diferentes dominios de la
ciencia y la tecnología, e
identifica argumentos para
justificar la toma de decisiones.
Identificación de
componentes científicos
y Reproducción
Explicación de fenómenos
científicos y Conexión
Reflexión y uso
de pruebas científicas

Elemental
Identificas conceptos asociados a fenómenos químicos, físicos y biológicos. Reconoces méto-
dos, técnicas y procesos que resuelven problemas científicos específicos y de la vida cotidiana.
Reconoces los elementos clave de una investigación y sus conclusiones a partir de la represen-
tación gráfica o tabular de los resultados. Estableces la diferencia entre conceptos físicos, quí-
micos y biológicos. Relacionas conceptos, principios y técnicas con fenómenos y sistemas físi-
cos, químicos y biológicos, así como con sus aplicaciones tecnológicas. Identificas efectos en
procesos químicos y biológicos, y valoras su impacto en la ecología.
Comprendes los principios y supuestos teóricos que sustentan la conclusión de una investiga-
ción científica. Identificas las etapas y rutas de procesos físicos, químicos y biológicos, así como
también reconoces estrategias o procedimientos que permitan su regulación o estudio a través
de experimentos. Resuelves cálculos que requieren de la aplicación de fórmulas con el correcto
análisis dimensional y la comprensión de diferentes transformaciones. Identificas las aportacio-
nes de distintas tecnologías para lograr un desarrollo sustentable reconociendo las ventajas en
las actividades humanas y el medio ambiente. Puedes reconocer la importancia de la ciencia
para explicar y dar solución a situaciones cotidianas y tecnológicas usando el método científico.
Deduces conclusiones a partir de la identificación de las variables relevantes en un texto de in-
vestigación científica, en una situación común o un desarrollo tecnológico. Resuelves problemas
especializados como la traducción de una secuencia de ADN o la determinación de la tempora-
lidad de eventos que marcan etapas de la vida en la Tierra. Comparas los resultados obtenidos
en una investigación con hipótesis previas, para plantear nuevos problemas científicos y/o tec-
nológicos. Combinas conocimientos de varias disciplinas (enfoque interdisciplinario) para resol-
ver un problema.
CENEVAL
38
Estructura de la evaluación
Para asegurar que el instrumento de medición arroje información suficiente y representativa del
campo disciplinar, la distribución de los reactivos en la prueba de Ciencias Experimentales contem-
pla, en primer lugar, la relevancia que adquieren los grupos de procesos cognitivos para la evalua-
ción de cada indicador de las competencias disciplinares básicas incluidas en la definición del objeto
de medida (tabla 10).
El tercer componente del modelo de evaluación exige también que se establezca la importancia
que adquiere cada grupo de procesos científicos para determinar el dominio de las Ciencias Ex-
perimentales. En la mayoría de los casos se buscó un equilibrio en la distribución de reactivos en
relación con los procesos cognitivos, sin embargo, en algunas ocasiones fue necesaria una reasig-
nación de acuerdo con los contenidos temáticos y los indicios de competencias posibles de evaluar
con reactivos de opción múltiple.
La tabla 11 muestra la estructura de la prueba considerando los tres componentes del modelo de
evaluación. Un ejemplo de la distribución desigual de reactivos que proviene de contemplar la triple
Figura 2. Modelo de evaluación Ciencias Experimentales. Niveles de dominio teóricos
Nivel de dominio Fortalezas
Insuficiente
Bueno
Excelente

39
clasificación, es la gran diferencia en la cantidad de ítems que evalúan el proceso científico de Plan-
teamiento entre el contenido de Sistemas Físicos y el de Sistemas Tecnológicos. En el primer caso, la
prueba presenta 8 reactivos y en el segundo solo 4. Esto se explica porque las competencias disci-
plinares, así como el currículo, determinan que la enseñanza de los temas de física se centren más
en la identificación de fórmulas, principios, y su relación para explicar fenómenos, en cambio, la
enseñanza de temáticas asociadas a la tecnología permite hacer uso de situaciones y escenarios de
naturaleza aplicada y por tanto centrada en los procesos científicos de Desarrollo y Conclusión.
Procesos cognitivos
Contenido Identificación de Explicación Reflexión y Total
componentes científicos de fenómenos uso de pruebas
y Reproducción y Conexión científicas
Sistemas físicos 6 10 4 20
Sistemas vivos 5 9 6 20
Sistemas tecnológicos 6 8 6 20
Total 17 27 16 60
Tabla 10. Estructura de la prueba de Ciencias Experimentales.
Contenidos temáticos y Procesos cognitivos
Procesos cognitivos
Contenidos Procesos Reproducción Conexión Reflexión y Total
científicos e y explicación uso de pruebas
identificación de fenómenos científicas
Sistemas Físicos Conclusión 2 1 2 5
Desarrollo 2 4 1 7
Planteamiento 2 5 1 8
Sistemas Vivos Conclusión 2 2 2 6
Desarrollo 2 3 2 7
Sistemas Tecnológicos Conclusión 3 1 3 7
Desarrollo 1 6 2 9
Total 17 27 16 60
Tabla 11. Estructura de la prueba de Ciencias Experimentales.
Contenidos temáticos y combinación de Procesos Cognitivos y Científicos

CENEVAL
40
Ejemplos de reactivos
Para ilustrar la forma en que el modelo de prueba se tradujo en reactivos congruentes con el propó-
sito y diseño de la evaluación, se incluyen en el presente apartado diferentes ejemplos de reactivos.
Con el propósito de atender la medición de los diferentes grupos de procesos cognitivos, científicos
y los contenidos temáticos, el instrumento de Ciencias Experimentales presenta reactivos indepen-
dientes de opción múltiple y otros que se derivan de la lectura de textos científicos.
Reactivos asociados
La prueba de competencias en Ciencias Experimentales incluye 6 reactivos asociados a un artículo
de divulgación del que deben extraer los términos clave para comprender la investigación, identifi-
car las hipótesis y compararlas con los resultados obtenidos, hacer inferencias a partir de los datos
que se presentan, ya sea en tablas o imágenes, y finalmente, sacar conclusiones que puedan extra-
polarse a situaciones de la vida cotidiana. Esto responde a una parte importante de la evaluación de
competencias disciplinares básicas incluye las habilidades y actitudes del estudiante para acercarse
a la ciencia a través de artículos de divulgación científica.
Los textos científicos que se incluyen en la prueba fueron elaborados a partir de una lista de co-
tejo con el fin de asegurar que su contenido esté al nivel de los estudiantes y que sirvan al propósito
de la evaluación. Los lineamientos de los textos son los siguientes:
• Incluye aspectos científicos y tecnológicos actuales
• Incluye un título informativo relacionado con el contenido
• Incluye representaciones gráficas, tabulares, modelos, instrumentos o equipo
• Presenta conceptos en el lenguaje científico convencionalmente aceptado
• Está libre de errores en el estilo y la ortografía
• Está al nivel educativo contemplado
• Permite fundamentar opiniones sobre temas como impacto de la ciencia y tecnología asumiendo
consideraciones éticas
• Contiene términos clave de la disciplina
• Contiene hechos y variables que se relacionen entre sí
• Contiene conclusiones de manera implícita
• Contiene supuestos o principios implícitos
• Contiene hipótesis de manera implícita

41
• Contiene expresiones que permiten la identificación de la importancia de la actividad humana y
el ambiente
• Incluye un párrafo que describe una situación problemática
• Incluye información de fuentes científicas confiables
• Contiene un mínimo de 150 palabras y un máximo de 300 palabras
• Se incluye referencia bibliográfica y datos en caso de textos adaptados
Reactivos independientes
Los reactivos simples o independientes no requieren de la lectura previa de un texto. Todos ellos co-
rresponden con alguna combinación de los tres componentes del modelo. Además de señalar los
atributos que pretende evaluar cada reactivo, los siguientes ejemplos incluyen una descripción de
los indicadores de competencia que mide cada uno.
Ejemplo 1.
Contenido temático: Sistemas Físicos
Proceso cognitivo: Explicación de fenómenos
Proceso científico: Planteamiento
En una granja, un señor empuja en una carretilla a tres cerdos de 50 kg cada uno, desplazán-
dose con una aceleración constante. ¿Cuál es la ley de Newton que explica la relación entre
los datos asociados a su movimiento?
A) Acción - reacción
B) Fuerza - masa
C) Gravitación
D) Inercia
El reactivo evalúa la capacidad del sustentante para identificar un principio que explica una si-
tuación sencilla relacionada con las leyes de Newton, es por ello que se categoriza dentro del conte-
nido general de Sistemas Físicos y el proceso científico de Planteamiento, ya que aún no se le pide al
sustentante que aplique el conocimiento que ha identificado para resolver alguna tarea o problemá-
tica relacionada con la ciencia.

¿Cuál es la masa molecular del siguiente compuesto orgánico?
A) 149
B) 152
C) 167
D) 170
Ejemplo 2.
Proceso cognitivo: Identificación de componentes
Proceso científico: Desarrollo
CENEVAL
42
A diferencia del primer ejemplo, en este caso no se muestra una situación contextualizada, pero
sí se pide que se apliquen conocimientos para resolver una tarea directa. Para ello el sustentante
debe identificar el procedimiento que se requiere y desarrollarlo para encontrar la respuesta.
En contraste, para evaluar la combinación de procesos de reflexión, uso de pruebas y conclusio-
nes, el modelo de prueba de Ciencias Experimentales requiere forzosamente de la presentación de
una situación de la vida real que, para el caso de los Sistemas Físicos y para corresponder con las
características de la época actual, relacione aspectos de ciencia y tecnología. La temática particular
en la que se inscribe el siguiente reactivo tiene que ver con el equilibrio térmico, calor y tempera-
tura, y permite valorar la capacidad del sustentante para realizar inferencias acerca de la importan-
cia de la tecnología en la actividad humana y el ambiente.

43
Ejemplo 3.
Proceso cognitivo: Reflexión y uso de pruebas científicas
Proceso científico: Conclusiones
Un motor térmico convierte el calor en trabajo mecánico. Para lograrlo, el aire atmosférico
funciona como un depósito energético que puede desechar el calor, propio de un ciclo, sin que
el aire aumente su temperatura. Si los motores de automóviles, aviones, refrigeradores u otras
tecnologías funcionan con motores térmicos, ¿cómo impacta su uso en el medio ambiente?
A) Mantiene constante la temperatura debido a que el aire atmosférico absorbe el calor pro-
ducido por los motores
B) Disminuye la formación de nubes ya que el calor neutraliza los enfriamientos de aire que
inician la condensación de las nubes
C) Contribuye a la contaminación atmosférica, debido a que los desechos de calor de los mo-
tores térmicos suben a las capas de aire por convección
D) Aumenta la temperatura terrestre ya que, aunque el aire no se calienta en regiones peque-
ñas, sí se produce un efecto acumulativo global
En el próximo ejemplo del contenido de Sistemas Vivos, se aborda el mismo proceso científico
que en el reactivo anterior, el de Conclusiones, pero para el proceso cognitivo de Identificación de
componentes. En ambos casos se identifican y relacionan explicaciones, supuestos y razonamientos
científicos y tecnológicos, sin embargo, este segundo ejercicio no alcanza el nivel cognitivo de refle-
xión, ya que las conclusiones obtenidas se relacionan directamente con la situación y el fenómeno
de respiración celular, sin que sea necesario extrapolar esto al ambiente o la actividad humana.
Ejemplo 4.
Contenido temático: Sistemas Vivos
Proceso cognitivo: Identificación de componentes
Proceso científico: Conclusiones
Una casa cervecera obtuvo, en lugar de cerveza, una sustancia turbia y sin alcohol en sus con-
tenedores; esto se debió a que el proceso de producción...
A) finalizó antes de obtener la cerveza
B) utilizó más azúcares de lo acostumbrado
C) se prolongó después de obtener el producto
D) no se llevó a cabo por la presencia de oxígeno

CENEVAL
44
Ejemplo 5.
Contenido temático: Sistemas Vivos
Proceso cognitivo: Explicación de fenómenos
Proceso científico: Desarrollo
Una persona que pesa 60 kilos quiere seguir una dieta balanceada. Un nutriólogo le ha dicho
que su conteo de calorías diarias está relacionado con su actividad física y su peso. Si des-
ayunó 320 calorías y almorzó 460, ¿cuántas calorías debe contener su cena?
A) 390
B) 420
C) 540
D) 780
En este reactivo se presenta un problema de la vida cotidiana que tiene que ver con temas de
salud y nutrición. El estudiante debe reconocer el método para solucionarlo después de relacionar
los datos que se le ofrecen con conceptos y supuestos que ha aprendido en el salón de clases o en si-
tuaciones reales.
El contenido particular que evalúa el siguiente reactivo de Sistemas Vivos está relacionado con
mecanismos evolutivos, y para cumplir con el proceso cognitivo de reflexión exige al sustentante que
relacione conocimiento de varias disciplinas científicas, no solo de biología. Aún y cuando este rasgo
complejiza el reactivo, la tarea se ubica en el proceso científico de Planteamiento, ya que en la acti-
vidad de la ciencia, antes de llevar a cabo experimentos y/o investigaciones, es importante realizar
hipótesis e identificar los elementos básicos de la situación de interés. Como puede observarse, este
primer paso del método científico puede ser a veces más difícil que el desarrollo de un experimento.

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