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José Andrey Zamora Araya, Tania Elena Moreira Mora
El objetivo del estudio fue determinar las variables más importantes para la predicción del abandono estudiantil del curso de Matemática General, de la Universidad Nacional de Costa Rica (UNA), considerando el tipo de estudiante y el momento en que se identifica el abandono. Se construyeron seis modelos predictivos (dos grupos estudiantiles en tres momentos diferentes) y en cada modelo se implementaron tres algoritmos de aprendizaje supervisado: Regresión Logística (RL), Random Forest (RF) y XGBoost (XGB). La muestra total se dividió en archivos de entrenamientos, estudiantado que matriculó el curso durante los años 2017 y 2018 y archivos de prueba correspondientes a la matrícula del año 2019. Una vez calibrados los hiperparámetros (validación 10 folds) se identificaron las principales variables asociadas con abandono estudiantil (AE) en el curso de Matemática General de cada modelo con base en la medida de importancia de Gini. No obstante, el rendimiento de los algoritmos oscila entre valores de F1- Score de 0.6251 y 0.7300. Además, se comparó el poder predictivo de los algoritmos en cada modelo por medio de un ANOVA de medidas repetidas con validación cruzada con 10 Folds, y no se encontraron diferencias significativas entre los tres algoritmos en ninguno de los modelos propuestos. Las principales variables asociadas al abandono estudiantil (AE) son de tipo académico como la nota de la prueba de actitud académica (PAA), la nota de colegio y las notas de las pruebas parciales, individuales; como el sexo y la edad de ingreso, económicas; como la beca y el índice de desarrollo social (IDS) e institucionales como el estrato, la edad y especialización del personal docente. Se recomienda asignar al profesorado especializado en Matemática Educativa para impartir los cursos iniciales y el diseño propuesto para tomar decisiones sobre acciones que aumenten la permanencia.
The aim of this study was to determine the most important variables for predicting student dropout from the General Mathematics course (MAT001) of the Universidad Nacional de Costa Rica (UNA), considering the types of students and the time at which dropout takes place. Six predictive models were constructed (two student groups at three different times) and three supervised learning algorithms were implemented in each model: Logistic Regression (LR), Random Forest (RF) and XGBoost (XGB). The total sample was split into training files containing data on students who enrolled in the course during the years 2017 and 2018, and test files with data corresponding to students who enrolled in the year 2019. Once the hyperparameters were fitted (10-fold validation), the main variables associated with student dropout (SD) in the General Mathematics course of each model were identified based on the Gini importance measure; performance of the algorithms ranged from F1-Scores of 0.6251 to 0.7300. In addition, the predictive power of the algorithms in each model were compared by means of a repeated-measures ANOVA with 10-fold cross-validation, and no significant differences were found between the three algorithms in any of the proposed models. The main variables associated with student dropout (SD) were academic, such as grades on the academic attitude test (AAT), high school education grades, and grades on MAT001 tests, student attributes as sex and age at enrollment, economic factors such as scholarships and the Social Development Index (SDI), and institutional factors such as high school educational opportunities that students were exposed to, and the ages and specializations of the teaching staff. Based on the results of this analysis, it is recommended that teachers specialized in Educational Mathematics be assigned to teach initial courses, and to propose designs for decision making about actions that increase permanence.
