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MARCO DE REFERENCIA

PARA LA EVALUACIÓN, ICFES

Prueba de ciencias naturales

Saber 11.º

ADVERTENCIA

Todo el contenido es propiedad exclusiva y reservada del Icfes y es el resultado de investigaciones y obras protegidas por la legislación nacional e internacional. No se autoriza su reproducción, utilización ni explotación a ningún tercero. Solo se autoriza su uso para fines exclusivamente académicos. Esta información no podrá ser alterada, modificada o enmendada. Presidente de la República Iván Duque Márquez Ministra de Educación Nacional María Victoria Angulo González Viceministro de Educación Preescolar, Básica y Media (E) Constanza Alarcón Párraga Publicación del Instituto Colombiano para la Evaluación de la Educación (Icfes) © Icfes, 2019. Todos los derechos de autor reservados. Elaborado por Isabel Cristina Perilla de Zambrano Néstor Andrés Naranjo Ramírez Alfredo Torres Rincón Angie Lorena Valbuena Rojas Edición Juan Camilo Gómez Barrera Diseño de portada y diagramación Linda Nathaly Sarmiento Olaya Fotografía de portada http://www.colegiosminutodedios.edu.co/liceo-ha- cienda-casablanca/images/ECOHUERTA_3.jpg ¿Cómo citar? Icfes, (2019). Marco de referencia de la prueba de ciencias naturales Saber 11.°. Bogotá: Dirección de Evaluación, Icfes. Directora General María Figueroa Cahnspeyer Secretaria General Liliam Amparo Cubillos Vargas Directora de Evaluación Natalia González Gómez Director de Producción y Operaciones Mateo Ramírez Villaneda Director de Tecnología Felipe Guzmán Ramírez Oficina Asesora de Comunicaciones y Mercadeo María Paula Vernaza Díaz Oficina Gestión de Proyectos de Investigación Luis Eduardo Jaramillo Flechas Subdirectora de Producción de Instrumentos Nubia Rocío Sánchez Martínez Subdirector de Diseño de Instrumentos Luis Javier Toro Baquero Subdirector de Estadísticas Jorge Mario Carrasco Ortíz Subdirectora de Análisis y Divulgación Ana María Restrepo Sáenz ISBN de la versión digital: 978-958-11-0865- Bogotá, D. C., enero de 2019

4 Marco de referencia Saber 11.º Tabla 1. Niveles de desempeño de la prueba de ciencias naturales ................................................................ Tabla 2. Resultados globales de la prueba Saber 11.º ............. Tabla 3. Resultados por pruebas ........................................... Tabla 4. Distribución aproximada de preguntas por competencias y componentes ........................................................ Tabla 5. Especificaciones de la Prueba de ciencias naturales ..... 31 34 35 37 38 Lista de tablas

Ciencias naturales^5 Este documento presenta el marco de referencia del módulo de ciencias naturales para el examen de Saber 11.°, considerando que a partir del segundo semestre 2014 el examen cambió con el fin de alinearse con el resto del conjunto de pruebas Saber atendiendo al objetivo de consolidar el Sistema Nacional de Evaluación Estandarizada (SNEE); es decir, se buscó modificar su estructura para que los resultados de todas las pruebas Saber fueran comparables a partir de la evaluación de competencias genéricas. En el caso particular, las pruebas de física, química y biología, que se aplicaban separadamente, se fusionaron en una sola prueba de ciencias naturales, que incluye también el componente de ciencia, tecnología y sociedad. Los documentos que sirvieron de base para la elaboración del presente marco son los conceptuales de cada prueba, elaborados en 2006 por los gestores del Icfes para la prueba Saber 11.° y sustentados en los Estándares Básicos de Competencias (en adelante EBC) publicados por el Ministerio de Educación Nacional (MEN) en el 2006. Estos aspectos conceptuales fueron actualizados luego por los gestores de pruebas: Néstor Naranjo, Angie Valbuena y Alfredo Torres. Adicionalmente, se contó con la participación de asesores externos, profesionales en las diferentes áreas de física, química y biología con reconocida experiencia en la elaboración de la prueba Saber 11.°. La redacción final del presente marco estuvo a cargo de la docente Isabel Cristina Perilla de Zambrano, quien cuenta con una amplia experiencia en las pruebas Saber para el área de ciencias naturales. Preámbulo

Ciencias naturales^7 Para el cumplimiento de estos objetivos, los procesos de evaluación están en constante cambio y transformación, a la par que mutan los procesos de enseñanza-aprendizaje. Po esta razón, en el año 2000 se reformaron los exámenes del Icfes, pasando de formulaciones pensadas en la verificación de conocimientos y aptitudes, hacia una evaluación por competencias, estrechamente ligada al logro educativo verificable. Actualmente, tanto los exámenes de educación básica y media como los de la educación superior están estructurados con base en la evaluación de unas competencias genéricas. En este sentido, todos los exámenes están alineados, puesto que evalúan unas mismas competencias en diferentes niveles de complejidad. El objetivo de todo ello es hacer un seguimiento sistemático de los resultados de la educación a través de los diferentes niveles para, de esta forma, cumplir con lo establecido en el Decreto 869 de 2010 emitido por el Ministerio de Educación Nacional y que reglamenta la aplicación de este examen en Colombia. Así mismo, la alineación del examen Saber 11.° derivó en la fusión de algunas de las pruebas anteriores, identificando aquellas competencias que se evaluaban en común y arrojando la emisión de una única prueba para ciencias naturales con física, química y biología e incluyendo al área de ciencia, tecnología y sociedad, dada la incidencia cada vez mayor de la tecnología en la vida cotidiana y la necesidad de su uso responsable. En términos de la evaluación, la prueba de ciencias naturales mide la capacidad que tienen los estudiantes para comprender y usar nociones, conceptos y teorías de las ciencias naturales en la solución de problemas. Igualmente, evalúa su habilidad para explicar cómo ocurren algunos fenómenos de la naturaleza con base en observaciones, patrones y conceptos propios del conocimiento científico, así como su capacidad para observar y relacionar patrones

8 Marco de referencia Saber 11.º Para desarrollar y ahondar en estas competencias, el presente marco de referencia se desglosa en dos capítulos: en el primero, se describen los antecedentes que llevaron a la estructuración de la evaluación de ciencias naturales en la prueba Saber 11.°, tanto desde el marco legal como desde aspectos conceptuales. En el segundo capítulo se describen el diseño y la estructura de la prueba a través de la definición de las competencias que se evalúan, de sus especificaciones de acuerdo con el Diseño Centrado en Evidencias (DCE) y de los componentes a través de los cuales se desarrolla la evaluación. Uso comprensivo del conocimiento científico: es la capacidad de comprender y usar nociones, conceptos y teorías de las ciencias naturales en la solución de problemas, y de establecer relaciones entre conceptos y conocimientos adquiridos, y fenómenos que se observan con frecuencia. Explicación de fenómenos: es la capacidad de construir explicaciones y comprender argumentos y modelos que den razón de un fenómeno, y de establecer la validez o coherencia de una afirmación o de un argumento relacionado con un fenómeno o problema científico. Indagación: es la capacidad para comprender que, a partir de la investigación, se construyen explicaciones sobre el mundo natural. Además, involucra los procedimientos o metodologías que se aplican para generar más preguntas o intentar dar respuestas a ellas. y derivar conclusiones de los fenómenos naturales. Cabe indicar que la prueba no evalúa contenidos exclusivamente, sino la capacidad de los estudiantes para actuar, interactuar e interpretar en un contexto material y social. En ese sentido, la fusión de la prueba en una sola de ciencias naturales llevó al Icfes a redefinir las competencias a evaluar en las siguientes:

10 Marco de referencia Saber 11.º Vale la pena señalar qué instancias participan en los procesos de evaluación de la educación y de qué manera lo hacen. Por un lado, las funciones que le competen al Icfes, al MEN y a otras entidades en la evaluación de la educación básica, media y superior se delimitan de la siguiente manera: el MEN define las políticas, los propósitos y los usos de las evaluaciones, al igual que los referentes de lo que se quiere evaluar, en consulta con los grupos de interés; también hace seguimiento a estrategias y planes de mejoramiento. Así, a partir de los criterios definidos por el MEN, el Icfes diseña, construye y aplica las evaluaciones; analiza y divulga los resultados, e identifica aspectos críticos. Debido al desarrollo de estas funciones, otras entidades –como las secretarías de educación, los establecimientos educativos y las instituciones de educación superior — formulan, implementan y coordinan planes de mejoramiento. Por otro lado, se cuenta con asesoría académica y técnica como parte fundamental de las labores propias del desarrollo de las evaluaciones a cargo del Icfes. Teniendo en cuenta que los lineamientos para el diseño de los nuevos exámenes se definieron de acuerdo con la política de formación por competencias del MEN, estas evaluaciones se desarrollaron en todas sus etapas (diseño, construcción de instrumentos, validación, calificación) con la participación permanente de las comunidades académicas y de las redes y asociaciones de facultades y programas, tanto en lo que se refiere a la educación básica y media como a la superior. Además, desde 2014 se ha contado con la puesta en funcionamiento de los Comités Técnicos de Área, que son una instancia consultiva de la Dirección de Evaluación para monitorear y hacer seguimiento a las evaluaciones que realiza el Icfes. Esta instancia está conformada por consultores de alto nivel en las distintas áreas evaluadas en los exámenes Saber. 1.°). También tiene como propósito evaluar la calidad de la educación impartida por las instituciones educativas. Esto quedó reglamentado en el Decreto 2343 de 1980, el mismo que volvió obligatoria la presentación del examen para ingresar a cualquier programa de educación superior (Artículo 1.°). Adicionalmente, se estableció que el Icfes debía reportar al MEN la información agregada de resultados por institución educativa, con el fin de que esa entidad tomara las medidas que correspondieran. 1.2 Alcance de los exámenes de Estado.

Ciencias naturales^11 La evaluación externa se originó en Colombia en 1966, a través del acuerdo N.° 65 de 1966, firmado entre la Asociación Colombiana de Universidades y el Fondo Universitario Nacional; sus objetivos eran la preparación, administración y evaluación de instrumentos, cuyos resultados sirvieran a las universidades para los procesos de selección de sus estudiantes. Posteriormente, el Decreto 2343 de 1980 reglamentó los Exámenes de Estado para Ingreso a la Educación Superior y los definió como “pruebas académicas de cobertura nacional, de carácter oficial y obligatorio que tienen como propósito comprobar niveles mínimos de aptitudes y conocimientos de quienes aspiran a ingresar a las instituciones del sistema de educación superior”. Este decreto dio una vigencia a los Exámenes de Estado de cinco años inicialmente, sin embargo, con el Decreto 1219 de 1985, se estableció que su vigencia seria indefinida. Este requisito se ratifica en la Ley 30 de 1992 y en el Decreto 869 de 2010. La Ley General de Educación, o Ley 115 de 1994, establece que la educación cumple una función social por la cual debe favorecer el pleno desarrollo de la personalidad y dar acceso a la cultura, al logro del conocimiento científico y técnico y a la formación de valores. Los fines de la educación establecidos en su artículo 5.° permiten establecer una relación directa con la enseñanza de las ciencias naturales en lo concerniente a formar en el estudiante una actitud crítica y reflexiva sobre su entorno. A partir de esta ley, el MEN (1998) estableció que “el sentido del área de ciencias naturales y educación ambiental es precisamente el de ofrecerle a los estudiantes colombianos la posibilidad de conocer los procesos físicos, químicos y biológicos y su relación con los procesos culturales, en especial aquellos que tienen la capacidad de afectar el carácter armónico del ambiente”. Con base en lo anterior, la Ley 715 de 2001, en su artículo 5.°, además de definir políticas educativas, establece que se deben “Definir, diseñar y establecer instrumentos y mecanismos para la calidad de la educación”. Esta ley sirvió como base para establecer los EBC, que son criterios claros y públicos que permiten conocer lo que deben aprender los niños, niñas y jóvenes y, además, establecen el punto de referencia de lo que están en capacidad de saber y saber hacer en contexto, así como permitir 1.3 Normativa relacionada.

Ciencias naturales^13 de mejoramiento del servicio público educativo. En esta ley se reafirma a la prueba Saber como un instrumento que establece los criterios y procedimientos que evalúan la calidad de la enseñanza que se imparte en el país. Por su parte, la Ley 1324 de 2009 estableció los parámetros y criterios para organizar el sistema de evaluación de resultados de la calidad de la educación, se dictaron normas para el fomento de una cultura de la evaluación y, entre otras consideraciones, se transformó al Icfes en una institución que ofrece servicios de evaluación de la educación en todos sus niveles, siendo la encargada de adelantar investigación sobre factores que inciden en la calidad educativa y aquella entidad que se ocupa de los exámenes de Estado. En otras palabras, el Icfes establece los propósitos y efectos de las evaluaciones y determina lo que debe evaluarse, siguiendo las orientaciones del MEN. Igualmente ha de considerarse que a partir de los Lineamientos Curriculares emitidos por el MEN en 1998, la educación en Colombia se orientó hacia una formación por competencias. Esto se consolidó como política nacional a partir de la publicación de los EBC en 2006, donde se afirma que con el proceso educativo se busca desarrollar un conjunto de competencias cuya complejidad y especialización crecen en la medida en que se alcanzan mayores niveles de educación. Así mismo, estos documentos enfatizan en que lo fundamental durante el proceso educativo es el desarrollo de competencias genéricas o básicas. Por tanto, se entiende por competencias genéricas aquellas que resultan indispensables para el desempeño social, laboral y cívico de todo ciudadano, independientemente de su oficio o profesión (Icfes, 2013). Por esta razón, el objetivo primordial de la educación básica y media debe ser el desarrollo de competencias genéricas, así como también un componente esencial de la educación superior. En consecuencia, la principal reforma realizada para la evaluación de calidad educativa en Colombia se realizó en el año 2000, lo cual procuró un proceso de evaluación ligados a logros verificables y no a los contenidos o las aptitudes de los estudiantes. Ahora bien, la definición de las competencias básicas sobre las cuales debe desarrollarse la educación ha tenido cambios en los últimos años. Una revisión de los EBC permite concluir que todo ciudadano, independientemente de su oficio o profesión, debe ser capaz de leer, escribir, calcular e interactuar socialmente, además de respetar, hacer

14 Marco de referencia Saber 11.º Identificar: capacidad para reconocer y diferenciar fenómenos, representaciones y preguntas pertinentes sobre estos fenómenos. Indagar: capacidad para plantear preguntas y procedimientos adecuados y para buscar, seleccionar, organizar e interpretar información relevante para dar respuesta a esas preguntas. Explicar: capacidad para construir y comprender argumentos, representaciones o modelos que den razón de fenómenos. Comunicar: capacidad para escuchar, plantear puntos de vista y compartir conocimiento. Trabajar en equipo: capacidad para interactuar productivamente asumiendo compromisos. Disposición para aceptar la naturaleza abierta, parcial y cambiante del conocimiento. Disposición para reconocer la dimensión social del conocimiento y asumirla responsablemente. Empero, el Icfes (2006a) establece que interpretar, argumentar y proponer son competencias generales básicas evaluables en consonancia y complementariedad con lo estipulado en los EBC; la interpretación hace posible apropiar representaciones valer y ejercer los derechos y deberes cívicos; por consiguiente, constituyen la base de las evaluaciones en las pruebas Saber. Adicionalmente, cada área del conocimiento desarrolla formas particulares de comprender los fenómenos que le son propios y de indagar acerca de ellos, a la par que desarrolla lenguajes especializados. Esta especificidad hace conveniente definir competencias específicas. Teniendo en cuenta que en una evaluación externa no es posible obtener información sobre todo lo que se aprende en un aula de clase, el Icfes (2006a) define siete competencias específicas en ciencias naturales que deben desarrollarse en el aula desde los primeros grados educativos, a saber:

16 Marco de referencia Saber 11.º Componente biológico: este componente aborda los temas relacionados con los seres vivos y sus interacciones. Está centrado en el organismo, sus procesos internos y sus relaciones con los medios abiótico y biótico. Componente físico: se orienta hacia la comprensión de los conceptos, principios y teorías existentes para describir el mundo físico con el que interactúa el ser humano. Componente químico: aborda los temas relacionados con la estructura y propiedades de la materia, sus interacciones y procesos básicos para entender fenómenos naturales. Ciencia, tecnología y sociedad: explora si los estudiantes diferencian entre objetos diseñados por el hombre y aquellos provenientes de la naturaleza, si reconocen las herramientas y técnicas que ayudan a resolver problemas, si reconocen las transformaciones que la ciencia y la tecnología han generado en el medio y en la sociedad. En atención a lo descrito y en la sintonía de darle al nuevo examen un carácter más integrador (competencias genéricas y específicas), se fusionaron las pruebas específicas en una única prueba de ciencias naturales y se redefinieron las competencias por evaluar (Icfes, 2013) correspondientes con: Para ello, fue necesario establecer otros componentes que también se derivan de lo consignado en los EBC. Estos son: Uso comprensivo del conocimiento científico. Explicación de fenómenos. Indagación. 1.5 Prueba actual.

Ciencias naturales^17 En el mundo actual, la ciencia y la tecnología ocupan un lugar fundamental en la vida cotidiana de las personas y en el desarrollo de los pueblos, por lo cual es indispensable que el ser humano tenga una formación científica básica para desenvolverse apropiadamente. Esta formación proporciona las herramientas necesarias para conocer y comprender el entorno y aportar a su transformación desde una postura crítica y ética. En el Icfes (2006a) se plantea que la educación en ciencias tiene como objeto la formación de niños, niñas y jóvenes capaces de reconocer y diferenciar explicaciones científicas y no científicas acerca del funcionamiento del mundo y de los acontecimientos que en este suceden. Una de las metas que se establecen en dicho documento es que los estudiantes se aproximen progresivamente al conocimiento científico, a partir de su comprensión intuitiva del mundo. Esto permite fomentar en ellos una postura crítica derivada de un proceso de análisis y de reflexión. Si bien es propio de las ciencias formular preguntas, plantear hipótesis, buscar evidencias, analizar información, seguir procedimientos rigurosos, comunicar ideas utilizando argumentaciones sustentadas y trabajar en equipo, su propia historia muestra cómo se han transformado los conceptos y se han creado nuevas teorías y herramientas de análisis. Este cambio en la relación con los fenómenos implica muchas veces reemplazar unas explicaciones por otras, lo que a su vez permite entender que, a medida que la sociedad y la ciencia progresan, se establecen nuevas relaciones entre la ciencia, tecnología y sociedad. Por tanto, a través de los diferentes niveles de educación, los estudiantes deben comprender que la ciencia tiene una dimensión universal, que es cambiante y que permite explicar y predecir. Debido a los cambios que se han presentado en la sociedad y del avance de la ciencia, es necesario preparar a los estudiantes para asumir nuevos retos y darles herramientas para una vida que les exige enfrentar problemas o situaciones en diferentes contextos, ser críticos y, además, tomar decisiones informadas de manera responsable. En consecuencia, el énfasis en la apropiación de conocimientos ha cambiado por el desarrollo de capacidades de acción e interacción, la apropiación de un lenguaje específico y la comunicación en distintas circunstancias. Esta capacidad de actuar, interactuar e interpretar como un ciudadano reflexivo se conoce como competencia (OECD, 2016). Este término se utiliza con diferentes significados e, incluso, en 1.6 Referentes teóricos de las pruebas.

Ciencias naturales^19 Se debe agregar que, para responder a las demandas del siglo XXI, caracterizado por constantes cambios y un mundo globalizado y atravesado por las Tecnologías de la Información y la Comunicación (TIC), en la Asamblea General por la Educación realizada en 2007 se enfatizó en la necesidad de integrar la ciencia y la tecnología en el sistema educativo, entendiendo la educación en tecnología como un campo de naturaleza interdisciplinar que permite insertar a nuestro país en una sociedad globalizada. Por su parte, en el Foro Latinoamericano para las Ciencias, organizado por la Unesco en la ciudad de Montevideo en 2016 (Unesco, 2016), se enfatizó en la necesidad de integrar la tecnología y la innovación en el sistema educativo, como respuesta a la necesidad de proporcionar a los estudiantes una educación científica de calidad y equitativa. En consecuencia, el MEN (2008) planteó que la tecnología debe resolver problemas y satisfacer necesidades individuales y sociales, transformando el entorno y la naturaleza, mediante la utilización racional, crítica y creativa de recursos y conocimientos. En contra de la creencia popular, la tecnología, además de asociarse con los artefactos, se relaciona más con el conocimiento necesario para construirlos y repararlos, así como con los procesos para operarlos. En otras palabras, mientras la ciencia busca entender el mundo natural, la tecnología lo modifica para satisfacer necesidades humanas; sin embargo, las dos están estrechamente relacionadas por cuanto comparten procesos de construcción de conocimiento. Así, la búsqueda de respuestas a problemas en el mundo induce al desarrollo de productos tecnológicos, y las necesidades tecnológicas necesitan investigación científica. Cabe indicar que también la ética tiene una estrecha conexión con la tecnología dado que algunos desarrollos tecnológicos aportan beneficios a la sociedad, pero también plantean dilemas respecto a su uso, relativos a las situaciones de equidad y amenaza que se derivan de su acceso. Las diferencias culturales que existen en el país exigen un balance entre lo que es necesario saber y el respeto por la diversidad étnica y cultural que debe ser tenido en cuenta por las instituciones educativas. Si bien este importante aspecto se enfatiza en el Plan Nacional Decenal de Educación 2016-2026, las innovaciones tecnológicas y su incidencia cada vez mayor en la vida cotidiana exigen una mínima comprensión de los elementos fundamentales de las ciencias naturales, de sus alcances y del tipo de problemas que pueden resolver.

20 Marco de referencia Saber 11.º Conforme con todo lo anterior, la Prueba de ciencias naturales evalúa la capacidad que tiene el estudiante de comprender y usar nociones, conceptos y teorías de las ciencias naturales en la solución de problemas. Evalúa también la habilidad del estudiante para explicar cómo ocurren algunos fenómenos de la naturaleza con base en observaciones, patrones y conceptos propios del conocimiento científico, así como el proceso de indagación, que tiene que ver con observar y relacionar patrones para derivar conclusiones de fenómenos naturales. Por el contrario, la prueba no evalúa contenidos científicos, sino la capacidad de los estudiantes para actuar, interactuar e interpretar en un contexto material y social a partir de la apropiación de estos. La prueba establece y diferencia las competencias de los estudiantes para utilizar conocimientos básicos de las ciencias naturales en la comprensión y resolución de situaciones problema. Además, evalúa la comprensión de los estudiantes sobre las particularidades y alcances del conocimiento científico y la capacidad para diferenciarlo de otros saberes. Es importante recalcar que no todas las competencias científicas pueden evaluarse con pruebas de lápiz y papel, por lo que la prueba solo evalúa algunas habilidades que permiten dar razón de la formación de ciudadanos científicamente alfabetizados. Por ejemplo, en esta prueba no es posible evaluar la capacidad de trabajar en equipo o la de aceptar la naturaleza abierta, parcial y cambiante del conocimiento. En este sentido, la prueba Saber es un indicador indispensable, pero no único, del aprendizaje de los estudiantes en el área de ciencias naturales. Dada esta salvedad, cabe resaltar que una buena evaluación debe estar sustentada en pruebas con alto grado de validez que permitan establecer con precisión qué saben y qué saben hacer los estudiantes. Así, desde el año 2007 el Icfes introdujo el Diseño Centrado en Evidencias (DCE) para la elaboración de las pruebas Saber (Icfes, 2018b), el cual fue inicialmente propuesto por Mislevy en 1994. Este modelo busca garantizar que la evaluación esté estandarizada; es decir, que sea homogénea por un largo período de tiempo, ya que se especifican los elementos necesarios para que diferentes constructores puedan elaborar pruebas equivalentes. Según López (2016), una evaluación está compuesta por tres modelos: el modelo del estudiante, el modelo de evidencias y el modelo de tareas. En el modelo del estudiante se especifica lo que se quiere evaluar, conocimientos, habilidades, estrategias o competencias. En el modelo de evidencias se describen los desempeños o comportamientos observables que dan cuenta de los componentes descritos en el modelo del estudiante. En el modelo de tareas se definen las características de