Vol. 5 – Núm. 2
Enero – Junio - 2022
Las investigaciones en la Educación en
Química en la actualidad
Research in Chemistry Education today
Virginia De Miguel Guzmán
Universidad de Holguín; virginia@uho.edu.cu
Alina Jardines Durán
Universidad de Holguín; ajardinesd@uho.edu.cu
Milagros Pérez Ortiz
Universidad de Holguín; milagros@uho.edu.cu
Recibido: 15/12/2021 Aceptado:
24/03/2022 Publicado: 05/06/2022
¿Cómo citar?:
De Miguel, V.; Jardines, A.; Pérez, M. (2022). Las
investigaciones en la Educación en Química en la actualidad. Revista Científica Mundo Recursivo, 5(2), 42-61.
RESUMEN:
En la presente investigación se
realiza una caracterización de los espacios disponibles para publicar los
resultados de las investigaciones en educación química en revistas que sean
reconocidas por su calidad, y se caracteriza el comportamiento de las publicaciones
sobre esta ciencia en Scopus. Se identificó un total de 10 689 publicaciones
vinculadas con la Educación en Química, de las que se tomó una muestra de 2000,
asumiendo un error muestral menor al 1%. A partir de la muestra tomada se
identificó que las áreas de investigación más trabajadas son las relacionada
con la educación y las aplicaciones prácticas y, en menor medidas, la vinculada
con la física. Sin embargo, las investigaciones de química orgánica e
inorgánica resultan escasas. De igual modo, resultó positivo identificar la
existencia de una amplia red de colaboración en las investigaciones entre
diferentes países, aunque se observó que, de los 98 países que formaban parte
de la muestra, en cerca de un 25% no se encontró vínculos entre naciones para
las investigaciones. De igual modo, se corroboró el hecho conocido de que las
investigaciones se concentren en las naciones de mayor desarrollo económico
como: Estados Unidos de América, Reino Unido y Alemania.
Palabras
Claves: Química. Educación en Química.
ABSTRACT:
In the present investigation, a characterization of the spaces available to publish the results of research in chemical education in journals that are recognized for their quality is carried out, and the behavior of publications on this science in Scopus is characterized. A total of 10,689 publications related to Chemistry Education were identified, from which a sample of 2,000 was taken, assuming a sampling error of less than 1%. From the sample taken, it was identified that the most worked research areas are those related to education and practical applications and, to a lesser extent, those related to physics. However, research in organic and inorganic chemistry is scarce. Similarly, it was positive to identify the existence of a wide network of collaboration in research between different countries, although it was observed that, of the 98 countries that were part of the sample, in about 25% no links for investigations among nations were found. Similarly, the known fact that research is concentrated in the most economically developed nations such as: the United States of America, the United Kingdom and Germany was corroborated.
Key
Word: Chemistry. Chemistry Education.
INTRODUCCIÓN
La aplicación o utilización de la
química no solo ha acompañado al hombre a lo largo de su evolución, sino que ha
jugado un papel clave en esta, dado que el dominio del fuego se considera una
pieza importante para el desarrollo de la especie humana. Sin embargo, su
aparición o reconocimiento como ciencia es relativamente reciente. Según Rangel
Olvera (2019) la química como ciencia nace apenas en el siglo XVIII con aportes
importantes desde el punto de vista científico: en 1735 Georg Brandt descubre
lo que más adelante se denominaría cobalto. En 1748 Antonio de Ulloa expone
datos primarios sobre el platino. En 1751 se identifica al níquel y en 1766
Henry Cavendish aisló el hidrógeno, al que denominó «aire inflamable».
Aunque los principios básicos de la
química se presentan en la obra: The Skeptical Chymist (1661) de Robert Boyle,
es la obra Traité Élémentaire de Chimie (Tratado elemental de química, 1789) de
Lavoisier la que se reconoce como el primer libro de la química moderna.
En la actualidad, no existe total
consenso sobre las formas de crecimiento de las ciencias. Al respecto se han
formulado múltiples teorías que presentan puntos de convergencias y
divergencias entre ellas. De acuerdo con Popper, el
conocimiento científico no avanza confirmando nuevas leyes, sino descartando leyes
que contradicen la experiencia. Según este autor, la labor del científico
consiste principalmente en criticar. Por otra parte, Kuhn plateaba que el desarrollo de la ciencia estaba
influenciado por un conocimiento anterior establecido en teorías y leyes
creadas por un grupo de científicos o especialistas, es decir por una comunidad
científica. Según Lakatos la ciencia en
una sucesión de teorías relacionadas entre sí, de manera que unas se generan
partiendo de las anteriores. En cambio, Feyerabend promueve la idea de
que el avance de la ciencia se logra introduciendo hipótesis
inconsistentes con teorías, o con hechos bien establecidos.
Si bien las teorías anteriores no
resultan coincidentes si poseen puntos en común: el avance de la ciencia
depende del dominio del conocimiento pretérito disponible y de la comunicación
y exposición de las nuevas teorías o resultados alcanzados en las investigaciones.
En este contexto, conocer dónde se publican y sobre qué se publican los
resultados de las investigaciones de determinada ciencia, otorga dos ventajas
importantes para el desarrollo de la Ciencia, por un lado, se conoce dónde
buscar información actualizada y de calidad sobre determinada ciencia y a la
vez, dónde publicar los resultados investigativos que se obtengan en la ciencia
en la que se profundiza.
En el contexto de la Educación, la
necesidad de conocer donde está disponible el conocimiento científico más
avanzado y certificado con la mayor calidad adquiere un valor exponencialmente
mayor al de otros contextos. Por lo anterior, el objetivo de esta investigación
es caracterizar el espectro de revistas indexadas en Scopus (una de las dos
bases de datos de publicaciones científicas con mayor nivel de calidad a nivel
mundial) relacionadas con la Educación en ciencias Químicas y, por otro lado,
caracterizar de forma general que se ha publicado hasta finales del año 2020 en
lo relativo al área de estudio en análisis.
Para poder caracterizar que se
publica sobre ciencias Químicas es necesario partir de caracterizar cómo se ha
estructurado la misma a partir del propio desarrollo evolutivo de su objeto de
estudio.
La Química puede dividirse en
diferentes ramas de acuerdo con las sustancias estudiadas o el tipo de estudio
que se lleve a cabo. Estas diferentes ramas pueden agruparse inicialmente en:
a) Química Inorgánica. Se dedica a la
síntesis y el estudio de las propiedades eléctricas, magnéticas y ópticas de los
compuestos formados por átomos que no sean de carbono (aunque con algunas
excepciones). Trata especialmente los nuevos compuestos con metales de
transición, los ácidos y las bases, entre otros (Artemkina, Shcherbakov, & Artemkina,
2020; Cagle, Stanford, Nikles, & Gray, 2020;
Dai, Laureanti, Kopelevich, &
Diaconescu, 2020).
b) Química Orgánica. Se dedica a la
síntesis y el estudio de las propiedades de los compuestos que se basan en
cadenas de carbono (Li et al., 2021;
Liberman-Martin & Ogba, 2020;
Lieber & Graulich, 2020).
c) Química Analítica. Se dedica al
estudio y desarrollo de los métodos de detección (identificación) y
cuantificación (determinación) de una sustancia en una muestra problema. Se
subdivide en Química Analítica Cuantitativa y Química Analítica Cualitativa.
d) Química Física. Se dedica al
estudio de los fundamentos y bases físicas de los sistemas y procesos químicos.
Son de interés para el químico físico los aspectos estructurales de los
sistemas químicos y los aspectos energéticos y dinámicos de los procesos
químicos que sufren dichos sistemas. Entre sus áreas de estudio más importantes
se incluyen la Termodinámica Química, la Cinética Química, la Electroquímica,
la Mecánica Estadística, la Química Cuántica y la Espectroscopía (Aguilar-Marín, Angelats-Silva,
Noriega-Diaz, Chavez-Bacilio, & Verde-Vera, 2020;
Sienkiewicz, Rusinek, Siatecka, &
Losada-Barreiro, 2019; Zúñiga-Meléndez et al., 2020).
e) Educación: Se dedica a brindar
herramientas didácticas para favorecer el aprendizaje de la química en los
diferentes niveles educativos. (Macariu, Iftene, & Gîfu, 2020;
MacCione, Welch, & Heider, 2020;
MacKellar, Constable, Kirchhoff,
Hutchison, & Beckman, 2020)
f) Miscelánea: Se agrupan las
investigaciones relacionadas con otras ciencias, así como, las aplicaciones de
las diferentes sustancias químicas en la vida diaria. (Barzykina, 2020;
Mahaffey, 2020;
Thompson, Nelson, Gribble, Caskey, &
Eitrheim, 2020).
A estas ramas puede añadirse la
Química Industrial, que se encarga del estudio de los métodos de producción de
reactivos químicos en cantidades elevadas, de la manera económica más
beneficiosa de llevarlo a cabo y de que se produzca el menor daño posible al
medio ambiente.
METODOLOGÍA
El desarrollo de la presente
investigación se orientó en dos direcciones fundamentales, por un lado se
caracterizaron la composición de las revistas indexadas en Scimago Journal & Country Rank
y por otro lado se caracterizan las publicaciones relacionadas con la educación
química indexadas en Scopus.
La caracterización de las revistas en
Scimago Journal & Country Rank
de las ciencias químicas se desarrolló a partir de los criterios siguientes:
·
Caracterización en general: total de
publicaciones, comportamiento de los índices de calidad
·
Composición por temáticas
·
Composición por regiones
La caracterización de las publicaciones en Scopus se
realizó siguiendo los pasos siguientes:
Se realizó una búsqueda en Scopus bajo la ecuación
siguiente:
TITLE-ABS-KEY (química y
educación) Y (LIMIT-TO (DOC
TYPE, "artículos"))
Del total de publicaciones (10 689)
se extrajo una muestra de 2000 artículos, limitados por la posibilidad de
exportación que ofrece la base de datos. En función de este tamaño de muestra
se determinó la magnitud del error muestral el que alcanzó un valor menor del
1%. Con este objetivo se aplicó la expresión 1.
(1)
Dónde:
N= 10 689
n= 2000
K= 1,96
p=q= 0,5
Con la muestra obtenida se procedió a
la clasificación de las publicaciones por áreas de la ciencia, a partir de la
consulta de 7 expertos relacionados con las ciencias químicas, las que debían
ser clasificados en una u otra de las ramas de la Química. Todos los expertos
son investigadores relacionados con las ciencias químicas, con más de 20 años
de experiencia en la docencia universitaria y con títulos de máster en
ciencias.
Se realizó un análisis de redes para
evaluar los vínculos de colaboración que se desarrollan con el propósito de
lograr los objetivos de la investigación. Con este propósito se conformó una
matriz cuadrada conformada por los países donde se han desarrollado las
investigaciones y donde se identificaron los vínculos entre países. El
procesamiento de la matriz se realizó a través del Software UCINET.
Además, se realizó un análisis de
correspondencia a partir de la información: países, áreas de investigación y
frecuencia en que se presentan. El procesamiento de la matriz se realizó a
través del Software SPSS.20.
RESULTADOS
En el Scimago Journal & Country Rank
se encuentran disponibles 864 revistas para publicar. De las revistas
analizadas 169 son de Acceso Abierto, 753 también están indexadas en la web de
la ciencia y 15 en la base de datos de revistas científicas con prestigio
regional Scielo.
El comportamiento de los principales indicadores del
ranking por cuartiles se resume en la tabla 1. Como se observa, la diferencia
de la calidad de las publicaciones desciende de forma notable entre los
cuartiles.
Tabla
1.
Composición
de los principales indicadores por cuartil
|
Cuartil
|
SJR
|
Índice
H
|
Total de documentos
|
Total de citas
|
|
Máximo
|
Mínimo
|
Máximo
|
Mínimo
|
|
1
|
20,847
|
0,661
|
6385
|
8
|
158912
|
2 601 059
|
|
2
|
0,813
|
0,332
|
229
|
3
|
71453
|
460 432
|
|
3
|
0,555
|
0,173
|
107
|
3
|
30394
|
114 496
|
|
4
|
0,284
|
0,1
|
74
|
1
|
13 436
|
24 899
|
En la figura 1 se puede apreciar que
la distribución por regiones geográficas no es uniforme. En Europa oriental y
Norte américa se concentran el 70 % de las publicaciones.
Figura 1.
Composición de las revistas en Scimago por regiones
De los 194 países reconocidos
actualmente por la Organización de Naciones Unidas, solamente 54 cuentan con al
menos una Revista para la publicación en ciencias Químicas y, de ellos, en solo
11 se concentra el 82,75% de las publicaciones, como se puede apreciar en la
figura 2 donde; además, se observa que más del 40% se concentra en los Estados
Unidos de América y Reino Unido.
Figura 2.
Porcentaje de revistas en los países con mayor
representación
En la figura 3 se muestra la
distribución de las revistas por áreas de las ciencias. Como se puede apreciar,
la de miscelánea resulta la más representativa, lo que se interpreta como una
expresión de que las investigaciones tributan a más de un área o que las
fronteras entre estas aun resultan difusas. El resto de las áreas, con
excepción de las de la Inorgánica y la Electroquímicas, presentan una
distribución similar, mostrando porcentajes que oscilan entre el 16 y 10%.
Figura 3.
Distribución de las revistas por áreas de las
ciencias.
La primera publicación sobre
Educación Química en Scopus se remonta al año 1843, son los apuntes de una
conferencia impartida en la Universidad de Glasgow, el 25 de abril del citado
año “El método adecuado de estudiar
la química como rama de la educación” (Thomson, 1843).
Desde entonces hasta la fecha, la
cifra de publicaciones en revista de acceso abierto asciende a 10 689. Desde el
2010 se publican más de 400 artículos por años. En la figura 4 se
muestra una caracterización del vínculo de estas publicaciones con otras
ciencias.
Figura 4.
Distribución de las publicaciones por áreas de las
ciencias
Para una mejor caracterización de las
publicaciones disponibles, se seleccionaron de forma aleatoria 2000
publicaciones. Lo que representa un error muestral menor del 1%. La
caracterización de las publicaciones en sí comenzó con un análisis del
comportamiento por países. En la muestra analizada se identificó la
participación de 98 países y de ellos 74 mostraron que, al menos una vez,
realizaron investigaciones conjuntas entre 2 o más países. En la figura 5 se
muestran las relaciones que se conforman entre países para las investigaciones
en Educación Química.
Como se puede apreciar, cerca del 76
% de los países establecen relaciones de colaboración para las investigaciones.
En la tabla 2 se muestran los países con nivel de colaboración.
Tabla 2.
Resumen de la Colaboración en investigaciones sobre
Educación Química entre países.
|
País
|
Cantidad de relaciones
|
País
|
Cantidad de relaciones
|
País
|
Cantidad de relaciones
|
|
EUA
|
83
|
Portugal
|
22
|
Emiratos Árabe
|
3
|
|
Reino Unido
|
49
|
Eslovaquia
|
23
|
Trinidad y Tobago
|
3
|
|
Alemania
|
40
|
Singapur
|
24
|
Vietnam
|
3
|
|
Australia
|
26
|
Ruanda
|
25
|
Argentina
|
2
|
|
Canadá
|
23
|
Suiza
|
26
|
Colombia
|
2
|
|
Bangladesh
|
22
|
Nigeria
|
27
|
Dinamarca
|
2
|
|
Holanda
|
21
|
Serbia
|
28
|
Egipto
|
2
|
|
España
|
18
|
Bélgica
|
29
|
Hong Kong
|
2
|
|
Brasil
|
15
|
Suecia
|
30
|
Malta
|
2
|
|
China
|
15
|
Taiwán
|
31
|
Noruega
|
2
|
|
Iran
|
13
|
Grecia
|
32
|
Qatar
|
2
|
|
Italia
|
12
|
Rusia
|
33
|
Tanzania
|
2
|
|
Sudan
|
12
|
Chile
|
34
|
Tailandia
|
2
|
|
Francia
|
11
|
Indonesia
|
35
|
Ukrania
|
2
|
|
Polonia
|
11
|
Israel
|
36
|
Albania
|
1
|
|
Corea del sur
|
10
|
Nueva Zelandia
|
37
|
Bosnia y Herzegovina
|
1
|
|
R. Checa
|
9
|
México
|
38
|
Bulgaria
|
1
|
|
Finlandia
|
9
|
Irlanda
|
39
|
Burundi
|
1
|
|
Croacia
|
8
|
Pakistán
|
40
|
Cuba
|
1
|
|
Japón
|
8
|
Rumania
|
41
|
Estonia
|
1
|
|
India
|
7
|
Sur África
|
42
|
Ghana
|
1
|
Figura 5.
Relaciones de colaboración en
investigaciones sobre Educación Química
En la figura 6 se muestra la cantidad
de trabajos integrados donde participan varios países. Como se puede apreciar,
el mayor nivel de integración se manifiesta en los Estados Unidos de América,
Reino Unido y Alemania.
Figura 6.
Países con más de 10 publicaciones en la muestra
seleccionada
.
En la figura 7 se puede apreciar que
las áreas de investigación donde se concentran las investigaciones son el área
de educación y de misceláneas, donde las investigaciones que más destacan son
de aplicaciones de la Química.
Figura
7.
Distribución
de las áreas de investigación
Para la categoría Educación química
proponemos como subcategorías: Recursos para diferentes niveles educativos
(240), Recursos para formación universitaria (257), Recursos para tiempos de
COVID (79), Recursos tecnológicos (180) y Planes de estudio (25)
Para la categoría de Química miscelánea,
incluimos como subcategorías: Nanotecnología (23), Relación entre Ciencias
(98), Aplicaciones (111), Utilización de recursos tecnológicos (20) y Medio
ambiente (47)
Para evaluar en qué áreas de la
Química se investiga en estos países, se realizó un análisis de correspondencia
(ver figura 8), que permite apreciar gráficamente en qué áreas se investigan
con mayor o menor presencia en cada uno de ellos.
Figura 8.
Distribución de países y áreas de investigación
Como
se puede apreciar, la mayoría de los países concentran sus investigaciones en
dos áreas fundamentales: la Educación en Química y las aplicaciones de
Químicas. Se profundiza en mucho menor medida en Química orgánica con excepción
de la Republica Checa donde, un porcentaje importante de sus publicaciones, se
concentran en las investigaciones de Química Orgánica.
CONCLUSIONES
Existe todo un espectro de revistas
con una calidad certificada a través de la base de datos Scopus, donde se puede
caracterizar el estado del arte disponible para el sustento de una
investigación y donde, además, está disponible el espacio para comunicar a la
comunidad internacional los resultados de las investigaciones.
Existe una amplia red entre países
que facilitan la colaboración entre las naciones, lo que permite gestionar
costos compartidos de la investigación y el intercambio de experiencias y conocimientos.
Además, se identificó que, a pesar de existir este espacio, no todos los países
lo aprovechan con el mismo potencial.
En lo referente a las áreas de
investigación hacia donde se orientan los estudios, resultaron predominantes
las investigaciones en el campo de la educación y, en menor medida, las
aplicaciones de la Química a diversos contextos prácticos. Sin embargo, existen
áreas con un alto peso en las Ciencias Químicas (química orgánica e inorgánica)
que no muestran una representación significativa en el universo estudiado.
La relación entre las áreas en que se
investiga y los países donde se realizan las investigaciones mostraron, de
forma general, un comportamiento uniforme alrededor de las investigaciones en
Educación y misceláneas.
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Profesora de
Química de la Universidad de Holguín, Cuba. Licenciada en Educación
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Profesora de la Universidad de Holguín,
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Profesora de Gestión de la Información
Científico Técnica, Universidad de Holguín, Cuba. Licenciada en Educación,
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