Robust statistical techniques for educational evaluation in university technical studies: median and wilcoxon-mann-whitney (wmw) test

Abstract

Problem Based Learning (PBL) is a teaching method that is increasingly being used in technical education. In both engineering and architecture education, PBL has been evaluated and shown to be effective in improving students' academic performance. The need to work in groups and the limitation of the number of students per PBL session require the use of robust statistical techniques in the corresponding statistical evaluation. In the present work, two robust statistical tests were applied: the median test and the Wilcoxon-Mann-Whitney (WMW) test. Using a sample of 35 students of the Master in Industrial Engineering at the University of Huelva, distributed over three academic years (2021-22, 2022-23 and 2023-24), the said tests were applied in relation to academic performance. There was an experimental group (19 students) and a control group (16 students). The details of the application of each test have been clarified, including the null and alternative hypotheses, the respective statistics of each test, and the case has been solved using R. It is shown that there is a significant difference in learning between the experimental group and the control group, based on median and Wilcoxon-Mann-Whitney (WMW) tests

El aprendizaje basado en problemas (ABP) es un método de enseñanza que se utiliza cada vez más en la enseñanza técnica. Tanto en la enseñanza de la ingeniería como en la de la arquitectura, el ABP se ha evaluado y ha demostrado su eficacia para mejorar el rendimiento académico de los estudiantes. La necesidad de trabajar en grupo y la limitación del número de alumnos por sesión de ABP requieren el uso de técnicas estadísticas robustas en la evaluación estadística correspondiente. En el presente trabajo se aplicaron dos pruebas estadísticas robustas: la prueba de la mediana y la prueba de Wilcoxon-Mann-Whitney (WMW). Utilizando una muestra de 35 estudiantes del Máster en Ingeniería Industrial de la Universidad de Huelva, distribuidos en tres cursos académicos (2021-22, 2022-23 y 2023-24), se aplicaron dichas pruebas en relación con el rendimiento académico. Hubo un grupo experimental (19 alumnos) y un grupo control (16 alumnos). Se han aclarado los detalles de la aplicación de cada prueba, incluyendo las hipótesis nula y alternativa, los estadísticos respectivos de cada prueba, y se ha resuelto el caso utilizando R. Se demuestra que existe una diferencia significativa en el aprendizaje entre el grupo experimental y el grupo de control, basándose en las pruebas de la mediana y de Wilcoxon-Mann-Whitney (WMW)