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Ejercicios

Discriminación de un ítem a partir de las respuestas​

Enunciado​

En un test de 3 ítems, se obtuvieron las siguientes respuestas dadas por 7 sujetos:

SujetoÍtem 1Ítem 2Ítem 3Total
11113
20112
31012
41012
51102
611
7112

Calcula la discriminación de un ítem a partir de las respuestas.

Ítems sin respuesta

En la tabla hay ítems sin respuesta. Éstos se pueden tratar de dos maneras:

  • Excluirlos del análisis: solo considero los sujetos que han respondido al ítem.
  • Tratar las no respuestas como fallos: asumo que los sujetos que no respondieron fallaron el ítem (00).

Solución​

La discriminación de cada ítem se calcula mediante su varianza, usando la fórmula:

σi2=pi⋅qi\sigma^2_i = p_i \cdot q_i

donde:

  • pip_i: Proporción de sujetos que acertaron el ítem.
  • qiq_i: Proporción de sujetos que fallaron el ítem (qi=1−piq_i = 1 - p_i).

El primer paso es calcular pip_i y qiq_i.

Sin embargo, en la tabla hay ítems sin respuesta. Voy a optar por considerar solo los sujetos que han respondido a cada ítem. Siendo así:

Ítem 1​

  • Total respuestas: 7 (todos los sujetos respondieron).
  • Respuestas correctas: 6.
  • p1=67≈0.8571p_1 = \frac{6}{7} \approx 0.8571
  • q1=1−p1=0.1429q_1 = 1 - p_1 = 0.1429

Ítem 2​

  • Total respuestas: 5 (dos sujetos no respondieron).
  • Respuestas correctas: 3.
  • p2=35=0.6p_2 = \frac{3}{5} = 0.6
  • q2=1−p2=0.4q_2 = 1 - p_2 = 0.4

Ítem 3​

  • Total respuestas: 4 (tres sujetos no respondieron).
  • Respuestas correctas: 3.
  • p3=34=0.75p_3 = \frac{3}{4} = 0.75
  • q3=1−p3=0.25q_3 = 1 - p_3 = 0.25

Después, calculo σi2\sigma^2_i para cada ítem:

Ítem 1​

σ12=p1⋅q1=0.8571⋅0.1429≈0.1225\sigma^2_1 = p_1 \cdot q_1 = 0.8571 \cdot 0.1429 \approx 0.1225

Ítem 2​

σ22=p2⋅q2=0.6⋅0.4=0.24\sigma^2_2 = p_2 \cdot q_2 = 0.6 \cdot 0.4 = 0.24

Ítem 3​

σ32=p3⋅q3=0.75⋅0.25=0.1875\sigma^2_3 = p_3 \cdot q_3 = 0.75 \cdot 0.25 = 0.1875

Conclusión​

La discriminación de los ítems, según su varianza, es:

  • Ítem 1: σ12=0.1225\sigma^2_1 = 0.1225
  • Ítem 2: σ22=0.24\sigma^2_2 = 0.24
  • Ítem 3: σ32=0.1875\sigma^2_3 = 0.1875

Por lo tanto:

  • El ítem que más discrimina: Ítem 2, con una varianza de 0.24, lo que indica que se acerca más a la máxima discriminación posible (0.25).
  • El ítem que menos discrimina: Ítem 1, con una varianza de 0.1225, que está más alejada de 0.25.
Si considerase las no respuestas como fallos

Si considerase las no-respuestas como fallos, la tabla de respuestas sería:

SujetoÍtem 1Ítem 2Ítem 3Total
11113
20112
31012
41012
51102
61001
71102

En este caso, la varianza de los ítems sería:

  • Ítem 1: σ12=p1⋅q1=0.8571⋅0.1429≈0.1224\sigma^2_1 = p_1 \cdot q_1 = 0.8571 \cdot 0.1429 \approx 0.1224
  • Ítem 2: σ22=p2⋅q2=0.4286⋅0.5714≈0.2449\sigma^2_2 = p_2 \cdot q_2 = 0.4286 \cdot 0.5714 \approx 0.2449
  • Ítem 3: σ32=p3⋅q3=0.4286⋅0.5714≈0.2449\sigma^2_3 = p_3 \cdot q_3 = 0.4286 \cdot 0.5714 \approx 0.2449

Siendo así, los ítems 2 y 3 serían los que más discriminan, con una varianza de 0.2449 cada uno.

Discriminación entre ítems​

Enunciado​

Calcula el índice de discriminación del siguiente ítem basándose en la proporción de aciertos de los grupos superior (S) e inferior (I)

SujetosGrupoRespuesta
1S1
2S0
3I0
4I0
5S1
6I1
7I0
8I0

Solución​

El enunciado solicita calcular la discriminación entre ítems, por lo que sé que debo utilizar bien la proporción de aciertos o índices de correlación. Además, el ejercicio divide a los sujetos en dos grupos, que es precisamente el enfoque de análisis de grupos extremos.

Para calcular el índice de discriminación, debo contar las respuestas correctas en cada grupo:

En el grupo superior (S):

  • Sujetos: 1, 2, 5.
  • Respuestas correctas: Sujetos 1 y 5 (2 correctas).
  • Total de sujetos: 3.
ps=Correctas en STotal de sujetos en S=23=0.6667p_s = \frac{\text{Correctas en S}}{\text{Total de sujetos en S}} = \frac{2}{3} = 0.6667

En el grupo inferior (I):

  • Sujetos: 3, 4, 6, 7, 8.
  • Respuestas correctas: Sujeto 6 (1 correcta).
  • Total de sujetos: 5.
pi=Correctas en ITotal de sujetos en I=15=0.2p_i = \frac{\text{Correctas en I}}{\text{Total de sujetos en I}} = \frac{1}{5} = 0.2

Ahora puedo calcular DiD_i utilizzando la fórmula del índice de discriminación. La fórmula es:

Di=ps−piD_i = p_s - p_i

Sustituyendo los valores:

Di=0.6667−0.2=0.4667D_i = 0.6667 - 0.2 = 0.4667

El valor 0.4667 indica una discriminación satisfactoria, ya que Di≥0.40D_i \geq 0.40. Por lo tanto, el ítem tiene buena capacidad para distinguir entre sujetos con altos y bajos niveles del atributo medido. Esto sugiere que el ítem contribuye positivamente a la eficacia general del test y no requiere revisión ni eliminación.

¿De un ítem o entre ítems?

Parece haber una confusión terminológica respecto a lo que significa discriminación entre ítems frente a discriminación de un ítem. El cálculo basado en el índice DiD_i corresponde a la discriminación de un ítem (la capacidad de un único ítem para distinguir entre grupos superiores e inferiores), pero el título y el contexto lo presentan como discriminación entre ítems.

Correlación biserial-puntual​

Enunciado​

¿Cuál es el índice de discriminación según la correlación biserial-puntual de un ítem dicotómico de un test cuantitativo cuya media es de 9 y desviación típica (D.T.) de 2? Si la media de los sujetos que aciertan el ítem en el test es de 10, y la dificultad del ítem es de 0,59.

Solución​

La fórmula de la correlación biserial-puntual es:

rbp=X‾A−X‾Sx⋅pq=X‾A−X‾ESx⋅p⋅qr_{bp} = \boxed{\frac{\overline{X}_A - \overline{X}}{S_x} \cdot \sqrt{\frac{p}{q}}} = \boxed{\frac{\overline{X}_A - \overline{X}_E}{S_x} \cdot \sqrt{p \cdot q}}

Será más sencillo utilizar una u otra versión en función de los datos que proporciona el enunciado. Especificamente, dependiendo de si el enunciado porporciona X‾E\overline{X}_E.

El enunciado proporciona los siguientes datos:

  • X‾=9\overline{X} = 9 (media total del test)
  • Sx=2S_x = 2 (desviación típica del test)
  • X‾A=10\overline{X}_A = 10 (media de los sujetos que aciertan)
  • p=0.59p = 0.59 (dificultad del ítem, es decir; proporción de aciertos).

Con el valor de p=0.59p = 0.59, puedo calcular el valor de qq (proporción de errores):

q=1−p=0.41q = 1 - p = 0.41

Puesto que no tengo X‾E\overline{X}_E, utilizo la siguiente expresión de la fórmula de rbpr_{bp}:

rbp=X‾A−X‾Sx⋅pqr_{bp} = \frac{\overline{X}_A - \overline{X}}{S_x} \cdot \sqrt{\frac{p}{q}}

Puedo sustituir los valores conocidos:

rbp=10−92⋅0.590.41=0.5998r_{bp} = \frac{10 - 9}{2} \cdot \sqrt{\frac{0.59}{0.41}} = 0.5998

Es decir, la correlación biserial-puntual (rbpr_{bp}) es aproximadamente 0.60. Un valor de rbp=0.60r_{bp} = 0.60 indica una capacidad de discriminación satisfactoria para el ítem, sugiriendo que discrimina bien entre individuos con puntuaciones altas y bajas en el test.

Correlación biserial​

Enunciado​

¿Cuál es el índice de discriminación (rbr_b) de un ítem dicotómico de un test cuantitativo, si sabemos que rbp=0.60r_{bp} = 0.60, la proporción de aciertos al ítem fue de p=0.50p = 0.50, y y=0.3989y = 0.3989?

Solución​

El enunciado proporciona los siguientes datos:

  • Correlación biserial-puntual: rbp=0.60r_{bp} = 0.60
  • Proporción de aciertos: p=0.50p = 0.50
  • Proporción de errores: q=1−p=0.50q = 1 - p = 0.50
  • Densidad de la normal estándar: y=0.3989y = 0.3989

La fórmula de la correlación biserial se puede expresar de dos maneras:

rb=X‾A−X‾Sx⋅py=X‾A−X‾ESx⋅p⋅qyr_b = \boxed{\frac{\overline{X}_A - \overline{X}}{S_x} \cdot \frac{p}{y}} = \boxed{\frac{\overline{X}_A - \overline{X}_E}{S_x} \cdot \frac{p \cdot q}{y}}

Sin embargo, no parece que necesite eso. Puesto que el enunciado proporciona rbpr_{bp}, lo que necesito es la fórmula que relaciona la correlación biserial-puntual (rbpr_{bp}) con la correlación biserial (rbr_b):

rbp=rb⋅yp⋅(1−p)r_{bp} = r_b \cdot \frac{y}{\sqrt{p \cdot (1-p)}}

Ahora tengo que aislar rbr_b.

rbp=rb⋅yp⋅(1−p)  ⟹  rb=rbp⋅p⋅(1−p)yr_{bp} = r_b \cdot \frac{y}{\sqrt{p \cdot (1-p)}} \implies r_b = r_{bp} \cdot \frac{\sqrt{p \cdot (1-p)}}{y}

Sustituyendo los valores:

rb=0.60⋅0.50⋅(1−0.50)0.3989=0.7521r_b = 0.60 \cdot \frac{\sqrt{0.50 \cdot (1-0.50)}}{0.3989} = 0.7521

Por lo tanto, el índice de discriminación (rbr_b) es aproximadamente 0.75. Un valor de rb=0.75r_b = 0.75 indica que el ítem tiene una alta capacidad de discriminación, separando de manera efectiva a los individuos con puntuaciones altas y bajas en el test.

Discriminación interna y externa​

Enunciado​

En la siguiente tabla aparecen los resultados obtenidos por 4 sujetos en 3 ítems dicotómicos que miden inteligencia y en un examen de Matemáticas (criterio). Calcular la discriminación interna de la prueba y la discriminación externa.

SujetoÍtem 1Ítem 2Ítem 3Matemáticas
11119
21016
30003
41004
Sx2=5.25S_x^2 = 5.25

Solución​

El enunciado está diciendo que 4 sujetos han cumplimentado dos tests:

  • Un test de inteligencia de 3 ítems, que son dicotómicos (acierta o falla).
  • Un examen de matemáticas, que es el criterio, y es una variable cuantitativa.

El enunciado pregunta concretamente por dos tipos de discriminación entre ítems:

  • La capacidad de discriminación interna, que se refiere a la correlación entre los ítems del test. Por lo tanto, debo calcular la correlación entre los ítems del test de inteligencia. Como son dicotómicos, utilizo la fórmula de phiphi.
  • La capacidad de discriminación externa se refiere a la correlación entre el ítem y el constructo. En este caso, estoy comparando una variable dicotómica con una cuantitativa. Siendo así, utilizo el índice de correlación biserial (rbr_b) o biserial-puntual (rbpr_{bp}).
CuantitativaOrdinalDicotómicaDicotomizada
Cuantitativa

Pearson (r)

Biserial o biserial puntual (

rbp

)

Ordinal

Spearman (

rs

)

Biserial por rangos
Dicotómica

Biserial o biserial puntual (

rbp

)

Biserial por rangosPhi (φ)
Dicotomizada

Tetracórica (

rs

)

Sin embargo, antes de proceder a calcular las correlaciones, voy a necesitar varios datos:

  • Media de los sujetos que aciertan el ítem (X‾Ai\overline{X}_{A_i}):
    • Ítem 1: X‾A1=34=0.75\overline{X}_{A1} = \frac{3}{4} = 0.75
    • Ítem 2: X‾A1=14=0.25\overline{X}_{A1} = \frac{1}{4} = 0.25
    • Ítem 3: X‾A1=24=0.50\overline{X}_{A1} = \frac{2}{4} = 0.50
  • Dificultad del ítem, es decir; proporción de aciertos (pip_i):
    • Ítem 1: p1=34=0.75p_1 = \frac{3}{4} = 0.75
    • Ítem 2: p2=14=0.25p_2 = \frac{1}{4} = 0.25
    • Ítem 3: p3=24=0.50p_3 = \frac{2}{4} = 0.50

Discriminación interna​

Dado que los ítems son dicotómicos, debo utilizar el coeficiente de correlación Phi (Φ\Phi). La fórmula de la correlación de Phi es:

ϕ=n⋅∑Xi⋅Yi−∑Xi⋅∑Yi(n⋅∑Xi2−(∑Xi)2)⋅(n⋅∑Yi2−(∑Yi)2)\phi = \frac{n \cdot \sum{X_i \cdot Y_i} - \sum{X_i} \cdot \sum{Y_i}}{\sqrt{(n \cdot \sum{X_i^2} - (\sum{X_i})^2) \cdot (n \cdot \sum{Y_i^2} - (\sum{Y_i})^2)}}

Discriminación externa​

Para calcular la discriminación externa, debo utilizar el coeficiente de correlación biserial o biserial puntual. Dado que el enunciado no especifica cuál de los dos utilizar, puedo optar por cualquiera de ellos.

La fórmula de la correlación biserial-puntual es:

rbp=X‾A−X‾Sx⋅pq=X‾A−X‾ESx⋅p⋅qr_{bp} = \frac{\overline{X}_A - \overline{X}}{S_x} \cdot \sqrt{\frac{p}{q}} = \frac{\overline{X}_A - \overline{X}_E}{S_x} \cdot \sqrt{p \cdot q}

Sustituyendo los valores en la fórmula:

rbp=X‾A−X‾Sx⋅pq=X‾A−X‾ESx⋅p⋅qr_{bp} = \frac{\overline{X}_A - \overline{X}}{S_x} \cdot \sqrt{\frac{p}{q}} = \frac{\overline{X}_A - \overline{X}_E}{S_x} \cdot \sqrt{p \cdot q}

Discriminación entre ítems dicotómicos​

Enunciado​

En la siguiente tabla aparecen los resultados obtenidos por 70 sujetos en un ítem dicotómico que mide inteligencia y en un examen de Matemáticas (criterio). Calcular la discriminación externa del ítem.

CriterioÍtem: AciertoÍtem: ErrorTotal
Suspenso102030
Aprobado301040
Total403070

Solución​

En este caso, la discriminación externa se calcula utilizando el coeficiente Φ\Phi, ya que estoy analizando la relación entre dos variables dicotómicas: el ítem (acierto/error) y el criterio (suspenso/aprobado).

La fórmula del coeficiente Φ\Phi es:

Φ=b⋅c−a⋅d(a+b)⋅(c+d)⋅(a+c)⋅(b+d)\Phi = \frac{b \cdot c - a \cdot d}{\sqrt{(a+b) \cdot (c+d) \cdot (a+c) \cdot (b+d)}}

Sustituyendo los valores de la tabla:

Φ=20⋅30−10⋅10(10+20)⋅(30+10)⋅(10+30)⋅(20+10)=0.4167\Phi = \frac{20 \cdot 30 - 10 \cdot 10}{\sqrt{(10+20) \cdot (30+10) \cdot (10+30) \cdot (20+10)}} = 0.4167

El valor de Φ\Phi oscila entre −1-1 y 11, por lo que 0.4167 está situado cerca del extremo positivo. Esto indica que hay una moderada relación positiva entre el criterio (suspenso/aprobado) y las respuestas al ítem (acierto/error). Esto sugiere que el ítem discrimina razonablemente bien entre los sujetos que tienen mayor o menor rendimiento en matemáticas.