Plásticos: revisión bibliográfica en Didáctica de las Ciencias Experimentales (2010-2019)

Plastics: a literature review in science education (2010-2019)

https://doi.org/10.4438/1988-592X-RE-2022-397-547

María del Mar López-Fernández

https://orcid.org/0000-0003-3572-5899

Francisco González-García

https://orcid.org/0000-0001-8127-9792

Universidad de Granada

Antonio Joaquín Franco-Mariscal

https://orcid.org/0000-0002-8704-6065

Universidad de Málaga

Resumen

Los plásticos forman parte de todo lo que nos rodea por sus excelentes propiedades, pero también suponen un problema ambiental que demanda una respuesta educativa. Este trabajo presenta un estudio exploratorio y descriptivo sobre la investigación didáctica publicada sobre este tema en el contexto nacional e internacional en la última década empleando la declaración PRISMA para revisiones sistemáticas. El análisis se realizó en una selección de revistas con índices de calidad contrastados en Didáctica de las Ciencias Experimentales (seis españolas y cuatro internacionales). Para cada trabajo se analizó la autoría, su naturaleza como investigación o innovación, los contenidos tratados sobre plásticos, el nivel educativo (infantil, primaria, secundaria o universidad), la metodología empleada (cuantitativa, cualitativa o mixta) y el enfoque de enseñanza (propedéutico o competencial). La revisión muestra que estos trabajos son una minoría en el conjunto de la bibliografía analizada no superando el 3,4% en el ámbito nacional y el 2,3% en el internacional, acaparando investigaciones educativas el mayor número de trabajos. Respecto a los contenidos abordados predominan la composición y propiedades de los plásticos teniendo poca presencia trabajos relacionados con concienciación ambiental o soluciones al problema, considerados aspectos clave. Se observa también que la autoría de profesorado no universitario es relativamente baja y que la metodología cualitativa es la más usada. Asimismo, predomina la trasmisión de contenidos, en lugar del desarrollo competencial. Todo ello sugiere que el problema de los plásticos sigue siendo un desafío para los docentes.

Palabras clave: plásticos, revisión bibliográfica, investigación educativa, innovación educativa

Abstract

Although plastics form part of everything that surrounds us due to their excellent properties, they also represent an environmental problem that requires an educational response. This paper presents an exploratory and descriptive study of the educational research published in this field, both nationally and internationally, over the past decade using the PRISMA declaration for systematic reviews. The analysis was performed using a selection of journals with confirmed quality indices in science education (six Spanish and four international). For each study, the authorship, nature (research or innovation), plastics-related content, educational level (infant, primary, secondary or university), methodology used (quantitative, qualitative or mixed) and teaching focus (propedeutic or competence-based) were analysed. The review shows that such studies are in the minority in the literature analysed, not exceeding 3.4% nationally or 2.3% internationally, with educational research accounting for the majority of studies. With regard to the content covered, the composition and properties of plastics predominate, with studies related to environmental awareness or solutions to the problem, which are considered to be key, receiving relatively little attention. It is also seen that the authorship of non-university teachers is relatively low and that qualitative methodologies are used most often. Moreover, the transmission of content rather than competence-based teaching predominates. The above suggests that the problem of plastics remains a challenge in teaching.

Key words: plastics, literature review, educational research, educational innovation

Introducción

A principios del siglo XX tuvo lugar la fabricación del primer plástico sintético, la baquelita. Desde los 60, la gran demanda de una sociedad cada vez más consumista alentó la producción mundial de plásticos, alcanzando los 322 millones de toneladas métricas en 2015 (Lusher, Hollman y Mendoza, 2017). Los plásticos han contribuido a la preservación de la salud, la mejora del transporte, el desarrollo tecnológico o el rendimiento ecológico, incorporándose a nuestra sociedad donde forman parte de casi todo lo que nos rodea, y han reemplazado otros materiales (Lusher et al., 2017). Su éxito reside en que son económicos, livianos y poseen alta resistencia mecánica y térmica (Elías, 2015).

Ligado al frenético consumo está la generación masiva de residuos y su llegada a los océanos (Jaén, Esteve y Banos, 2019), y aquí está el principal problema de los plásticos: su sostenibilidad al estar fabricados para ser duraderos en el tiempo. Se estima que ocho millones de toneladas métricas de plásticos llegan a los océanos anualmente (Smith, Love, Rochman y Neff, 2018). Sus primeros efectos son físicos como atragantamiento, asfixia o desgarre de los organismos marinos (Eriksen, Maximenko y Thiel, 2013). Posteriormente, las fuerzas naturales los fragmentan originando microplásticos (Smith et al., 2018), entran en las cadenas tróficas y se incorporan a la biomasa marina, incluyendo alimentos destinados al consumo humano (Lusher et al., 2017). Además, a medida que se degradan, se lixivian sus aditivos, con capacidad de atravesar las paredes del tracto intestinal (Smith et al., 2018).

Durante la Cumbre Mundial del Océano en 2017, el Programa de Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA) propuso eliminar en 2022 los microplásticos y plásticos de un solo uso como principales fuentes de basura marina, a la que le siguió la normativa para la prohibición de plásticos de un solo uso en Europa en 2021 (Koch y Barber, 2019). Recientemente, movimientos de activismo ambiental a nivel mundial (Thunberg, 2019) han contribuido a que en la Cumbre del Clima de 2019 se retomen medidas para la gestión de residuos, la eliminación de plásticos de un solo uso en países fuera de la Unión Europea (United Nations, 2019) o los 17 Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) propuestos por Naciones Unidas (Gamboa, 2015).

La contaminación por plásticos se ha convertido en un problema ambiental (Torres, 2019) que requiere respuestas desde todos los ámbitos, incluida la educación. La educación científica tiene como objetivo introducir el activismo social en los estudiantes para que sean ciudadanos científicamente informados, socialmente responsables y capacitados para tomar decisiones razonadas respecto a actuaciones personales y cívicas relacionadas con la ciencia (Skamp, Boyes y Stanisstreet, 2013).

Distintos autores demandan de la escuela una respuesta. Para Jaén et al. (2019) los educadores deben implicarse en tareas de concienciación ciudadana que permitan afrontar estos problemas, mientras que para Marcén y Molina (2016) es necesario que el cambio de actitudes y comportamientos de los ciudadanos surja de la escuela. Jaén y Palop (2011) entienden la enseñanza como generadora de inquietudes y capacidades que deben dar respuesta a estos problemas ambientales, así como promover que el alumnado sea capaz de formar su propia opinión y entienda que sus actuaciones, por pequeñas que sean, pueden influir en su entorno.

En definitiva, se trata de un reto educativo urgente para formar a una ciudadanía preparada y activa, que conoce, toma conciencia y medidas ante este problema ambiental. A raíz de ello, debemos preguntarnos si la investigación en Didáctica de las Ciencias Experimentales (en adelante, DCE) publicada a nivel nacional e internacional está abordando y contribuyendo a mejorar este problema. Resulta pertinente plantearse estas preguntas:

Objetivos

Para responder a las preguntas planteadas se realizó un estudio exploratorio y descriptivo sobre el estado actual de la investigación en DCE sobre plásticos publicada en el contexto nacional e internacional. Se establecieron como objetivos:

Método

Se realizó una revisión bibliográfica en las revistas recogidas en la Tabla 1. Su elección se justifica por tratarse de revistas específicas de DCE. El criterio de selección para las revistas internacionales fue haber ocupado primer o segundo cuartil de JCR y SJR durante varios años de la década analizada. A nivel nacional en DCE, este criterio es muy exigente y no existen revistas con estos requisitos, por lo que se seleccionaron aquéllas que mejor reflejaban el estado de la cuestión en DCE, con influencia importante en el ámbito iberoamericano y que habían sido utilizadas en otros estudios de revisión (Manchón y García-Carmona, 2018). Muchas de estas revistas nacionales tienen el sello de calidad de FECYT y están indexadas en JCR, SJR, ESCI WOS o Latindex.

TABLA I. Revistas seleccionadas e indicadores de calidad científica (mejor posición en la década)

Revista

JCR-SSCI SJR

Cuartil (factor impacto)

Sello calidad FECYT

Latindex

Características cumplidas

INRECS-Educación

Nacionales

Enseñanza de las Ciencias (EC)

Q3 (1,183)

Q2 (0,52)

Sí

34

Q1

Revista Eureka sobre Enseñanza y Divulgación de las Ciencias (REEDC)

ESCI WOS

Q2 (0,48)

Sí

35

Q1

Revista Electrónica de Enseñanza de las Ciencias (REEC)

-

-

No

26

Q1

Alambique, Didáctica de las Ciencias Experimentales (ALB)

-

-

Sí

32

Q1

Investigación en la Escuela (IE)

-

-

No

30

Q1

Didáctica de las Ciencias Experimentales y Sociales (DCES)

ESCI WOS

-

No

32

Q1

Internacionales

Science Education (SE)

Q1 (3,50)

Q1 (5,31)

Chemistry Education Research and Practice (CERP)

Q1 (2,09)

Q1 (1,03)

International Journal of Science Education (IJSE)

Q1 (1,51)

Q1 (1,94)

Journal of Chemical Education (JCE)

Q2 (1,75)

Q2 (0,47)

La revisión se realizó entre 2010 y 2019, ambos incluidos, período que puede dar una visión actual de la investigación en DCE. Se atendieron las fases propuestas por la declaración PRISMA (Urrútica y Bonfill, 2010) para revisiones sistemáticas de publicaciones (GRÁFICO I). En la fase 1 tuvo lugar la búsqueda de artículos que incluyeran plásticos/plastics en el título, resumen, palabras clave o texto del manuscrito. Se utilizaron los buscadores de las revistas [1] y para aquellas que no disponían o no mostraban el total de resultados se utilizaron como buscadores Google Académico o bases de datos universitarias [2], siempre empleando operadores booleanos. Para asegurar que la búsqueda había sido completa, se revisaron las versiones electrónicas de todas las publicaciones [3]. En la fase 2 se eliminaron publicaciones duplicadas y en la fase 3 se descartaron artículos en idiomas diferente a castellano o inglés. Los parámetros de elegibilidad de artículos se decidieron en la fase 4 centrándose en la premisa que debían tratar algún aspecto relacionado con plásticos.

GRÁFICO I. Revisión bibliográfica según declaración PRISMA (Urrútica y Bonfill, 2010)

Para los artículos seleccionados se determinó su frecuencia por revistas y el porcentaje correspondiente al total de trabajos publicados en la misma.

Tras una lectura de los trabajos, la primera autora realizó para cada artículo una propuesta de categorización para estos aspectos:

TABLA II. Categorías para analizar contenidos sobre plásticos

Categoría

Contenido

Composición y propiedades de plásticos

Síntesis, fabricación, origen, degradación y propiedades físico-químicas de plásticos.

Contaminación de plásticos en el ambiente

Aspectos ambientales debidos a la contaminación de plásticos, destino final, consecuencias, biodiversidad, etc.

Solución al problema

Posibles soluciones, recogida de plásticos, reciclaje, etc.

Concienciación ambiental

Intención de producir cambios de actitudes o comportamientos respecto a plásticos

A partir de dicha propuesta, los otros dos autores hicieron su valoración, indicando sus coincidencias, dudas o desacuerdos. Los trabajos donde no hubo coincidencias se sometieron a discusión hasta alcanzar consenso.

Resultados

Publicaciones sobre plásticos en la última década

Respecto al total de artículos publicados sobre plásticos entre 2010 y 2019 (187) se observa una clara diferencia entre el contexto nacional (45 trabajos) e internacional (142). El GRÁFICO II ilustra la distribución por años.

GRÁFICO II. Distribución temporal del número de publicaciones sobre plásticos (2010-2019)

En ambos contextos no se observa una tendencia clara en la evolución del número de trabajos siendo 2017 y 2019 los años de mayor producción internacional, patrón no observado en las revistas nacionales con máximo en 2016.

Para valorar si este número de publicaciones es bajo o alto, se comparó con el volumen total de trabajos publicados en cada revista. El estudio nacional (GRÁFICO III) muestra que REEDC y ALB son las que más artículos publicaron, encontrándose en el otro extremo DCES con un único trabajo.

GRÁFICO III. Artículos publicados en cada revista nacional (2010-2019)

A nivel internacional (GRÁFICO IV), prácticamente todas las revistas seleccionadas publicaron como mínimo el número máximo de artículos (12) recogidos en revistas españolas. La mayor producción de trabajos sobre plásticos (91) está presente en una revista de educación química (JCE), seguida muy de lejos por IJSE (28).

GRÁFICO IV. Artículos publicados en cada revista internacional (2010-2019)

El porcentaje de artículos revisados respecto al total (Tabla III) revela que todas las revistas analizadas, independientemente de su contexto, se encuentran en un rango entre 0,7 y 3,4%.

TABLA III. Publicaciones sobre plásticos respecto al total de revista

Revistas

Título

Frecuencia

Porcentaje

Nacionales (N=45)

EC

10

2,9

REEDC

12

2,6

REEC

3

1,1

ALB

12

2,6

IE

7

3,4

DCES

1

0,7

Internacionales

(N=142)

SE

12

2,1

CERP

11

1,5

IJSE

28

2,3

JCE

91

2,1

Las revistas con mayor porcentaje de artículos publicados sobre plásticos son IE a nivel nacional (3,4% de sus trabajos) e IJSE con un 2,3% en el ámbito internacional. Asimismo, destaca que las revistas españolas salvo REEC y DCES realizaron en la última década una mayor contribución a la temática que las revistas internacionales.

Autoría de publicaciones

La Tabla IV recoge diversos aspectos relacionados con la autoría.

TABLA IV. Características de autores

Revistas nacionales

(N=45)

Revistas internacionales (N=142)

Total

(N=187)

Frecuencia

%

Frecuencia

%

Frecuencia

%

Autores

Uno

11

24,4

25

17,6

36

19,3

Dos o tres

30

66,7

62

43,7

92

49,2

Más de tres

4

8,9

55

38,7

59

31,6

Nivel educativo del profesor

Primaria

3

3,0

2

0,4

5

0,8

Secundaria

21

20,8

23

4,7

44

7,4

Universitario DCE

40

39,6

59

12,0

99

16,7

Universitario otras especialidades

33

32,7

388

79,0

421

70,9

Otros (centros de investigación, centros sanitarios, fundaciones)

4

4,0

21

4,3

25

4,2

Aportaciones

Un artículo

76

87,4

443

95,3

518

94,0

Dos o tres

11

12,6

21

4,5

32

5,8

Más de tres

0

0,0

1

0,2

1

0,2

Mestizaje

Un autor*

11

24,4

26

18,3

37

19,8

Mismo nivel educativo

23

51,1

86

60,6

109

58,3

Diferente nivel educativo

11

24,4

30

21,1

41

21,9

* Artículo firmado por un único investigador, no se tiene en cuenta en mestizaje

Tanto en el contexto nacional como internacional predominan publicaciones con dos o tres autores (49,2%). Publicaciones con un solo firmante son minoritarias en revistas internacionales (17,6%) pero no en nuestro país (24,4%). A nivel internacional resaltan trabajos con más de tres autores (38,7%).

La mayoría de los autores son profesores de universidad (87,6%) y suelen ser de áreas distintas a DCE (70,9%), por lo que el tratamiento didáctico dado al problema podría alejarse de enfoques de esta área. Afortunadamente, el contexto español constituye una excepción al compartir autoría profesores universitarios de DCE (39,6%) con otras especialidades (32,7%).

La participación de profesorado de secundaria es baja (7,4%) a pesar de que sus aportaciones resultan esenciales. No obstante, se aprecia una diferencia importante entre revistas nacionales (20,8%) e internacionales (4,7%), lo que revela la implicación del profesorado español de secundaria.

Por otra parte, el 94% de los autores firma un único trabajo y aquellos que aparecen en más de dos publicaciones son prácticamente inexistentes. En cuanto al mestizaje de autores destaca la colaboración entre autores del mismo nivel educativo (58,3%), mayoritariamente universitario. No se percibe una colaboración importante entre profesorado universitario y de niveles educativos inferiores (21,9%).

Naturaleza de los trabajos

La naturaleza de los trabajos presenta un patrón muy similar a nivel nacional e internacional. Las investigaciones educativas acaparan el mayor porcentaje de trabajos (55,5%, nacional; 54,2%, internacional), seguidas de innovaciones educativas (31,1%, nacional; 32,4% internacional) y otros trabajos (reseña, revisión de la literatura o ensayos) (13,3% nacional; 13,4% internacional).

Contenidos tratados

El GRÁFICO V muestra los porcentajes para cada categoría de contenidos (Tabla 2) abordadas en los trabajos. La distribución de temáticas nacional es similar a la internacional, siendo la categoría que copa más trabajos con diferencia, Composición y propiedades de los plásticos (63,4%). Esta categoría es algo más notoria a nivel internacional (66,7%) que nacional (50%). Destaca la poca presencia de trabajos relacionados con Concienciación ambiental (entre 10,7 y 13,9%) y Soluciones al problema (entre 8,3 y 9,3%).

GRÁFICO V. Porcentajes de publicaciones según contenidos

Nivel educativo

El análisis reveló que el 61,1% de las publicaciones se centra en la etapa de secundaria, seguida de la universitaria (17,1%) (GRÁFICO VI). En ésta última se observan dos tipos de estudios, por una parte, con profesores en formación inicial (estudiantes de Grados de Maestro en Educación Primaria o del Máster en Profesorado de Educación Secundaria), y por otra, con futuros profesionales donde los plásticos juegan un papel importante (estudiantes de Grado en Ciencias Ambientales, ingenierías, etc.) Resalta la poca presencia de trabajos con menores de 12 años.

GRÁFICO VI. Porcentaje de artículos según la etapa educativa

Metodologías empleadas

La tipología de investigación predominante en trabajos de investigación educativa nacionales es cualitativa (60%) frente a cuantitativa (24%) o mixta (16%). A diferencia, en el marco internacional existe un mayor equilibrio en el uso de metodologías cualitativas (39%), cuantitativas (31,2%) o mixtas (29,8%) (GRÁFICOS VII, VIII y IX).

Los estudios más frecuentes son descriptivos (52,8%), seguidos por exploratorios (25,9%), estudios de caso (13%) y correlacional (4,6%). Otros estudios minoritarios son explicativos (2,8%) e interpretativos (0,9%).

El instrumento más utilizado es el test de conocimientos en todas sus modalidades (54%; (preguntas abiertas, cerradas, mixto, exámenes, etc.), de los cuales el 18,1% son pre-/post-test. Aunque de forma habitual el test se utiliza combinado con otros instrumentos (71,2%), se encontró como único instrumento en el 23,8% de los casos y en el 33,3% combinado con otros. El segundo instrumento más empleado es la observación directa (20%) que incluye diario de observación (27,9% de este instrumento), registros en audio y/o vídeo (18%) u otros. En porcentajes inferiores al 11% se encuentran entrevista, producciones de participantes, portafolios, grupos focales o currículums educativos y libros de texto.

GRÁFICO VII. Metodología en investigaciones cualitativas

GRÁFICO VIII. Metodología en investigaciones cuantitativas

GRÁFICO IX. Metodología en investigaciones mixtas

Enfoques de enseñanza

Se detectan dos enfoques de enseñanza. El enfoque predominante (64,7%) es propedéutico, centrado en el aprendizaje de conocimientos y procesos científicos, sin tener en cuenta los intereses del alumnado y de la sociedad (Furió et al., 2001), mientras que el minoritario (35,3%) apuesta por una enseñanza competencial basada en el desarrollo de habilidades mediante la aplicación de conocimientos.

Las innovaciones se centran en experiencias que ponen el foco en el aprendizaje de algunas propiedades de los plásticos (80,9%), siendo la conductividad térmica o eléctrica las más comunes. Otra cuestión recurrente son los polímeros, entendidos como compuestos químicos esenciales de los plásticos. Otras propuestas minoritarias abordan la contaminación de plásticos y su impacto ambiental (6,3%).

Conclusiones

A pesar de la importancia de los plásticos y su contaminación, los resultados encontrados no parecen sugerir, al menos, en cuanto al número de investigaciones publicadas, una escuela generadora de sensibilización y concienciación ambiental que permita a los ciudadanos dar respuestas eficaces y resolver problemas ambientales. Una primera evidencia es el escaso porcentaje de publicaciones sobre plásticos en DCE en la última década, algo más avanzado en el panorama nacional (3,4%) que internacional (2,3%). Estos datos están en la línea de otras revisiones (Fernández, 2008) que concluyen la escasez de investigaciones sobre educación ambiental o contaminación. Otro aspecto preocupante es la evolución del número de publicaciones en los últimos años. Así, mientras a nivel internacional parece apreciarse un repunte causado por acciones de activismo (Koch y Barber, 2019), en nuestro país se observa un estancamiento.

El hecho de que el 79,2% de los trabajos estén firmados por profesores universitarios probablemente sea debido a que las revistas de alto impacto, como las elegidas, están enfocadas a la publicación en el ámbito académico. Asimismo, no se percibe colaboración efectiva entre investigadores universitarios y de otros niveles educativos, como educación secundaria, donde se realizan un buen número de investigaciones, al menos, en nuestro país (18,8%). Esta colaboración entre autores supondría grandes ventajas para mejorar el problema desde la realidad escolar ya que estos docentes tienen contacto directo y repercusión sobre el alumnado, y deben ser ellos los que se impliquen en tareas de concienciación ciudadana (Jaén et al., 2019). Se subraya la escasez de trabajos en etapas anteriores a secundaria, tan necesarias para contribuir a la educación ambiental desde edades tempranas (Corraliza y Collado, 2019).

La composición y propiedades de los plásticos se presentan como contenidos mayoritarios, mostrando la importancia que tienen para nuestras vidas, y vislumbrándose una escasez de prácticas sobre contaminación, concienciación ambiental y planteamiento de soluciones. Se echan en falta estudios sobre la relación directa entre contaminación por plásticos y salud (Cersonsky et al., 2017; Miller y Czegan, 2016), lo que hace pensar que esta perspectiva del problema prácticamente se está ignorando, cuando cada vez son más los estudios que muestran las consecuencias de los plásticos sobre nuestro organismo (Smith et al., 2018).

La mayor parte de los contenidos están centrados en un conocimiento propedéutico, enfoque mayoritario en la práctica docente habitual del profesorado de ciencias en ejercicio (Furió et al., 2001). Este enfoque no se ajusta al aprendizaje contextualizado y competencial, esencial para el desarrollo de la alfabetización científica (Pedrinaci et al., 2012). Como indican Corraliza y Collado (2019) no es suficiente con la difusión de información y conocimientos, es necesario promover experiencias significativas. Desde nuestro punto de vista, la enseñanza-aprendizaje de los plásticos debería orientarse a resolver un problema socio-científico a través de prácticas científicas que permitan conocer todas sus perspectivas, repercusiones ambientales y medidas a adoptar. Todo ello, permitiría desarrollar habilidades de pensamiento crítico en los estudiantes.

Del mismo modo, la mejora en algunos aspectos metodológicos podría contribuir a avanzar en la enseñanza-aprendizaje de los plásticos. Así, el uso de metodologías cuantitativas y mixtas, menos empleadas en el marco español respecto al internacional, y el uso de diversidad de instrumentos de naturaleza más competencial podrían contribuir a este fin.

Este trabajo no está exento de limitaciones. Una de ellas es que se ha intentado acotar los estudios al contexto nacional o internacional, aspecto complejo, puesto que las revistas nacionales también cuentan con autores extranjeros, muchos del ámbito iberoamericano, y, por otra parte, porque autores españoles publican en revistas internacionales. Otra limitación importante es que la mayor parte de las propuestas que se realizan en la escuela no se publican, por lo que pensar que el contenido de los trabajos publicados refleja lo que realmente sucede en las aulas es arriesgado, aunque puede dar una primera visión del tema.

Pese a que la realidad de la investigación educativa sobre plásticos presente numerosos aspectos susceptibles de mejora, en los últimos años comienza a abrirse camino la cuestión de la contaminación por plásticos, aunque la enseñanza de estos temas sigue siendo un desafío para el profesorado. Por los motivos aquí expuestos, creemos necesario que se continúe trabajando sobre esta cuestión, desde centros de investigación y educativos en todos los niveles.

Agradecimientos

Este trabajo forma parte del Proyecto de I+D+i del Plan Nacional del Gobierno de España, referencia PID2019-105765GA-I00, titulado «Ciudadanos con pensamiento crítico: Un desafío para el profesorado en la enseñanza de las ciencias», financiado por el Ministerio de Ciencia e Innovación en 2019.

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Información de contacto: María del Mar López-Fernández. Universidad de Granada. Facultad de Ciencias de la Educación. Campus de Cartuja. Departamento de Didáctica de las Ciencias Experimentales. Granada. CP, 18071. E-mail: mmarlf@correo.ugr.es