Maestrías de la Facultad de Ingeniería · 2022
Diseño de un modelo predictivo para generar alertas tempranas de deserción universitaria en los programas de pregrado presenciales de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Antioquia.
RESUMEN: El fenómeno de la deserción es una problemática que aqueja a la mayoría de las instituciones de educación superior en el país; por esta razón ha sido ampliamente estudiado para determinar sus posibles causas e implementar acciones en pro de su disminución, para lo cual se han usado diferentes técnicas y herramientas del análisis estadístico y computacional. La facultad de ingeniería de la UDEA no es ajena a dicho fenómeno, pues se observa que el nivel de deserción temprana promedio es de alrededor del 40%, por tal motivo se han realizado variadas investigaciones que han apuntado al estudio del fenómeno desde su caracterización e identificación de las causas que lo producen. Con este proyecto de investigación se buscó ir más allá de la caracterización del fenómeno y proponer una herramienta que identifique de manera temprana aquellos estudiantes que están en riesgo de desertar. Para lograr tal propósito se usaron los datos históricos contenidos en las bases de datos de la universidad y la información disponible en la plataforma del ICFES; y aplicando dos técnicas de machine learning como son redes neuronales artificiales (RNA) y Xtreme gradient boosting (XG Boost) se entrenaron diferentes modelos. Como resultado se construyeron modelos para los tres primeros semestres, pues el propósito fue identificar la deserción temprana. El modelo de primer semestre contiene solo los datos de ingreso y para los modelos de segundo y tercer semestre se incluyeron variables de desempeño académico del estudiante. Los resultados muestran que a medida que el estudiante avanza en su proceso de formación los modelos van logrando un mejor valor en la precisión de la predicción.
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Contenido
- RESUMENp. 9
- ABSTRACTp. 10
- I. INTRODUCCIÓNp. 11
- II. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMAp. 14
- III. OBJETIVOSp. 17
- IV. MARCO TEÓRICOp. 18
- A. Deserciónp. 18
- B. Variables asociadas a la deserciónp. 19
- Factor académicop. 20
- Factor institucionalp. 20
- Factor socioeconómicop. 20
- Factor individualp. 20
- C. Deserción en el contexto de la ingenieríap. 21
- D. Minería de datos (Data mining)p. 22
- E. Learning analytics and Educational Data Miningp. 22
- V. ESTADO DEL ARTEp. 24
- VI DESCRIPCIÓN DE LOS DATOSp. 34
- A. Base de datos Universidad de Antioquiap. 34
- B. Base de datos ICFESp. 35
- C. Base de datos finalp. 37
- D. Análisis exploratorio de los datosp. 44
- Edad de ingresop. 46
- Estudiantes por programap. 46
- Estudiantes por estratop. 48
- Estudiantes por génerop. 49
- Estudiantes por tipo de colegiop. 50
- Tipo de admisiónp. 51
- Región de procedenciap. 52
- Ocupación de los padresp. 52
- Nivel estudio de los padresp. 53
- E. Preparación de los datosp. 52
- VII METODOLOGÍA USADAp. 56
- VIII INVESTIGACIÓN EXPERIMENTALp. 58
- Métricas empleadas para el análisisp. 58
- Resultados de la técnica XGBootsp. 61
- Variables de importanciap. 64
- Resultados de Técnica RNAp. 66
- Descripción del prototipo de softwarep. 68
- IX. DISCUSIÓNp. 70
- X CONCLUSIONES Y TRABAJOS FUTUROSp. 73
- REFERENCIASp. 75
- ESTUDIANTILp. 77
- TABLA II RESULTADOS DE LA REVISIÓN BIBLIOGRÁFICAp. 24
- TABLA III RESUMEN DE TRABAJOS RELACIONADOS EN MODALIDAD VIRTUALp. 26
- TEMPRANAp. 31
- TABLA VI CAMBIOS DE ESTRUCTURA EXAMEN SABER 11p. 36
- TABLA VII VARIABLES DE INGRESOp. 38
- TABLA VIII VARIABLES ACADÉMICAS DEL PRIMER SEMESTREp. 41
- TABLA IX VARIABLES ACADÉMICAS DEL SEGUNDO SEMESTREp. 42
- DECISIÓNp. 26
- DECISIÓNp. 26
- DECISIÓNp. 26
- TABLA XIII MALLA DE HÍPER- PARÁMETROS CONFIGURADOS EN EL XGBOOTSp. 62
- TABLA XV RESUMEN DE MÉTRICAS USANDO LA TÉCNICA XGBOOTSp. 63
- NEURONALES ARTIFICIALESp. 66
- TABLA XVII ARQUITECTURAS PROPUESTAS PARA LAS RNAp. 67
- TABLA XIX RESUMEN DE MÉTRICAS USANDO LA TÉCNICA RNAp. 67
- Fig. 2. Porcentajes de deserción temprana por cantidad de semestresp. 45
- Fig. 3. Edad de ingresop. 46
- Fig. 4. Cantidad de estudiantes por programap. 47
- Fig. 5. Proporción de estudiantes desertores por programap. 48
- Fig. 6. Cantidad de estudiantes por estratop. 49
- Fig. 7. Proporción de estudiantes desertores por estratop. 49
- Fig. 8. Cantidad de estudiantes por génerop. 49
- Fig. 9. Proporción de desertores por génerop. 50
- Fig. 10. Cantidad de estudiantes por tipo de colegiop. 50
- Fig. 11. Proporción de estudiantes desertores por tipo de colegiop. 51
- Fig. 12. Cantidad de estudiantes por tipo de admisiónp. 51
- Fig. 13. Cantidad de estudiantes por regiónp. 52
- Fig. 14. Número de estudiantes por ocupación del padrep. 53
- Fig. 15. Número de estudiantes por ocupación de la madrep. 53
- Fig. 16. Número de estudiantes por nivel de estudios de la madrep. 55
- Fig. 17. Número de estudiantes por nivel de estudios del padrep. 55
- Fig. 18. Diagrama de flujo de la metodología propuestap. 56
- Fig. 19 Variables de importancia para el modelo 0p. 65
- Fig. 20 Variables de importancia para el modelo 1p. 65
- Fig. 21 Variables de importancia para el modelo 2p. 66
- Fig. 22 Formulario del prototipo software parte 1p. 68
- Fig. 23 Formulario del prototipo software parte 2p. 69
- Fig. 24 Curva ROC Modelo 0 - XGBootsp. 71
- Fig. 25 Curva ROC Modelo 1 - XGBootsp. 71
- Fig. 26 Curva ROC Modelo 2 - XGBootsp. 72