Skip to main navigation menu Skip to main content Skip to site footer

Artículos

Vol. 28 (2025): Publicación continua

Understanding confidence intervals: A characterization of the relationships among the elements of the cognitive Schema

DOI:
https://doi.org/10.12802/relime.2025.28.e793
Published
2025-12-19

Abstract

This study characterizes conceptual relationships necessary for understanding confidence intervals through the construct of Schema as proposed in APOS theory. The research is developed through a Theoretical Analysis of the concept, complemented by an empirical exploration based on semi-structured interviews with preservice mathematics teachers who had completed a statistics course at least one year prior. This approach made it possible to identify relationships that persist after formal instruction, as well as those that fail to consolidate. The results reveal difficulties in interpreting the confidence level, in articulating the relationship between the sample mean and the population parameter, and in recognizing the role of sample size in the precision of the interval, suggesting a limited Schema. Based on the identified relationships, the genesis of a Genetic Decomposition of the Schema of the confidence interval is proposed.

 

References

  1. Arnon, I., Dubinsky, E., Cottrill, J., Oktaç, A., Roa-Fuentes, S., Trigueros, M. & Weller, K. (2014). APOS theory: A framework for research and curriculum development in mathematics education. Springer.
  2. Batanero, C. y López-Martín, M. del M. (2020). Conocimiento del intervalo de confianza por futuros profesores de Bachillerato. Jornal Internacional de Estudos em Educação Matemática (JIEEM), 13(4), 363–373. https://doi.org/10.17921/2176-5634.2020v13n4p363-373
  3. Behar, R. (2001). Aportaciones para la mejora del proceso de enseñanza aprendizaje de la estadística [Tesis doctoral no publicada]. Universidad Politécnica de Catalunya.
  4. Behar, R. & Yáñez, G. (2009). Experts and students’ conceptions regarding confidence intervals. Heurística, 16, 5–12.
  5. Bower, D. (2003). Some misconceptions about confidence intervals. Six Sigma Forum Magazine.
  6. Brenes, G. S. (2021). Comprendiendo la estadística inferencial. Instituto Tecnológico de Costa Rica.
  7. Callaert, H. (2007). Understanding confidence intervals. En D. Pantazi & G. Philippou (Eds.), Proceedings of the Fifth Conference of the European Society for Research in Mathematics Education (pp. 692–701).
  8. Camargo Forero, M. (2023). Estrategia didáctica basada en la resolución de problemas para la enseñanza y aprendizaje de los intervalos de confianza en estudiantes de ciencias económicas. [Tesis de maestría no publicada]. Universidad Antonio Nariño.
  9. Chance, B. & McGaughey, K. (2014). Impact of a simulation/randomization-based curriculum on student understanding of p-values and confidence intervals. En K. Makar, B. de Sousa & R. Gould (Eds.), Sustainability in statistics education. Proceedings of the Ninth International Conference on Teaching Statistics. International Statistical Institute. https://icots.info/icots/9/proceedings/pdfs/ICOTS9_6B1_CHANCE.pdf
  10. Clark, J., Kraunt, G., Mathews, D. & Wimbish, J. (2007). The “fundamental theorem” of statistics: Classifying student understanding of basic statistical concepts. http://www1.hollins.edu/faculty/clarkjm/stat2c.pdf
  11. Cumming, G., Williams, J. & Fidler, F. (2004). Replication and researchers’ understanding of confidence intervals and standard error bars. Understanding Statistics, 3, 299–311. https://doi.org/10.1207/s15328031us0304_5
  12. De Hierro, A. F. R. L., Batanero, C. y Álvarez-Arroyo, R. (2020). Comprensión del intervalo de confianza: Un estudio comparado con estudiantes universitarios y preuniversitarios. Revista Paranaense de Educação Matemática, 9(19), 52–73. https://doi.org/10.33871/22385800.2020.9.19.52-73
  13. Dubinsky, E. (1991). Reflective abstraction in advanced mathematical thinking. En D. Tall (Ed.), Advanced mathematical thinking (pp. 95–123). Kluwer.
  14. Fidler, F. (2005). From statistical significance to effect estimation: Statistical reform in psychology, medicine and ecology [Tesis doctoral no publicada]. University of Melbourne.
  15. Fidler, F., & Cumming, G. (2005). Teaching confidence intervals: Problems and potential solutions. http://www.stat.auckland.ac.nz/~iase/publications.php
  16. Finch, S., & Gordon, I. (2025). Teaching of confidence intervals in context. Australian & New Zealand Journal of Statistics, 67, 553–566. https://doi.org/10.1111/anzs.70024
  17. Henriques, A. (2012). Students’ difficulties in understanding of confidence intervals. En Proceedings of the 12th International Congress on Mathematical Education. Seoul.
  18. Henriques, A. (2016). Students’ difficulties in understanding confidence intervals. En D. Ben-Zvi y K. Makar (Eds.), The teaching and learning of statistics (pp. 129–138). Springer. https://doi.org/10.1007/978-3-319-23470-0_18
  19. Hoekstra, R., Morey, R. D., Rouder, J. N. y Wagenmakers, E.-J. (2014). Robust misinterpretation of confidence intervals. Psychonomic Bulletin & Review, 21(5), 1157–1164. https://doi.org/10.3758/s13423-013-0572-3
  20. Kalinowski, P. (2010). Identifying misconceptions about confidence intervals. En C. Reading (Ed.), Data and context in statistics education: Towards an evidence-based society. Proceedings of the Eighth International Conference on Teaching Statistics. International Statistical Institute.
  21. López-Martín, M., Díaz-Levicoy, D. y Arteaga, P. (2016). Estudio empírico de los problemas sobre intervalos de confianza en las pruebas de acceso a la universidad. En J. Zacarías et al. (Eds.), Investigación en educación estadística y probabilística 2016 (pp. 81–92). Benemérita Universidad Autónoma de Puebla.
  22. Martín, D. R. (2022). Estadística inferencial aplicada (2ª ed.). Universidad del Norte.
  23. Mathews, D. & Clark, J. (2007). Successful students’ conceptions of mean, standard deviation, and the central limit theorem. http://www1.hollins.edu/faculty/clarkjm/stats1.pdf
  24. Moore, D. S. (1995). Estadística aplicada básica. Antoni Bosch.
  25. Olivo, E. (2008). Significado de los intervalos de confianza para los estudiantes de ingeniería en México [Tesis doctoral no publicada]. Universidad de Granada.
  26. Olivo, E. y Batanero, C. (2007). Un estudio exploratorio de dificultades de comprensión del intervalo de confianza. Revista Iberoamericana de Educación Matemática, 12(1), 73–81. https://www.revistaunion.org/index.php/UNION/article/view/1226
  27. Padilla, L. R. (2021). Un vistazo a la inferencia bayesiana. Revista Varianza, 63–70. https://ojs.umsa.bo/index.php/revistavarianza/article/view/4
  28. Pfannkuch, M., Wild, C. J. & Parsonage, R. (2012). A conceptual pathway to confidence intervals. ZDM Mathematics Education, 44(7), 899–911. https://doi.org/10.1007/s11858-012-0446-6
  29. Rangel, L. (2014). Estructuras y mecanismos mentales asociados a los intervalos de confianza: Profesores de matemáticas en formación [Tesis de maestría no publicada]. Universidad Industrial de Santander.
  30. Reaburn, R. (2014). En K. Makar, B. de Sousa y R. Gould (Eds.), Sustainability in statistics education. Proceedings of the Ninth International Conference on Teaching Statistics. International Statistical Institute. https://icots.info/icots/9/proceedings/pdfs/ICOTS9_C122_REABURN.pdf
  31. Roa-Fuentes, S. y Parraguez, M. (2017). Estructuras mentales que modelan el aprendizaje de un teorema del álgebra lineal: Un estudio de casos en el contexto universitario. Formación Universitaria, 10(4), 15–32. http://dx.doi.org/10.4067/S0718-50062017000400003
  32. Roland, K. (2020). Student conceptualization of the interpretation of the confidence interval and the confidence level: Identifying similarities and differences in student concept images of confidence intervals [Tesis doctoral no publicada]. University of Georgia.
  33. Salcedo, A., Lira, B., González, J. y Yáñez, G. (2011). Interpretación de intervalos de confianza por docentes en formación. En E. Blanco (Comp.), Investigación educativa: Venezuela en Latinoamérica siglo XXI (pp. 209–229). Centro de Investigaciones Educativas.
  34. Sánchez Acevedo, N. (2024). Comprensión que muestran futuros profesores de matemática y estadística de los intervalos de confianza sobre la media. Ensino em Re-Vista, 31, e2024-03. https://doi.org/10.14393/ER-v31e2024-03
  35. Sánchez-Rodríguez, M. A. (2021). La significancia estadística y los intervalos de confianza: ¿Qué me indican y cómo puedo interpretarlos? CyRS, 3(1), 74–82.
  36. Sarmiento, C. y Osma, W. (2010). Comprensión de los intervalos de confianza en estudiantes de educación superior [Tesis de licenciatura no publicada]. Universidad Industrial de Santander.
  37. Terán, T. (2006). Elements of meaning and its role in the interaction with a computational program. En A. Rossman y B. Chance (Eds.), Proceedings of the Seventh International Conference on Teaching Statistics. IASE.
  38. Trigueros, M. (2005). La noción de esquema en la investigación en matemática educativa a nivel superior. Educación Matemática, 17(1), 5–31.
  39. Villabona, D. y Roa-Fuentes, S. (2016). Procesos iterativos infinitos y objetos trascendentes: Un modelo de construcción del infinito matemático desde la teoría APOE. Educación Matemática, 28(2), 119–150. https://doi.org/10.24844/EM2802.05
  40. Wackerly, D. D., Scheaffer, R. L. y Mendenhall, W. (2002). Estadística matemática con aplicaciones (6ª ed.). Thomson.
  41. Wang, X., Reich, N. y Horton, N. (2017). Enriching students’ conceptual understanding of confidence intervals: An interactive trivia-based classroom activity. The American Statistician, 71(4), 352–358. https://doi.org/10.1080/00031305.2017.1305294
  42. Wild, C. J. & Seber, G. A. F. (2000). Chance encounters: A first course in data analysis and inference. Wiley.
  43. Yáñez, G. y Behar, R. (2009). Interpretaciones erradas del nivel de confianza en los intervalos de confianza y algunas explicaciones plausibles. En M. J. González, M. T. González y J. Murillo (Eds.), Investigación en educación matemática XIII. SEIEM.