Introducción

La investigación en didáctica de las ciencias centrada en los aprendizajes conceptuales de las y los estudiantes ha sido una las principales líneas de investigación a nivel internacional (^{Lampiselkä et al., 2019}; ^{Lin et al., 2019}) y también a nivel regional (^{Iturralde et al., 2017}). Sin embargo, hablando específicamente de didáctica de la química, no todos los temas han recibido el mismo interés en términos de investigación ya que se encuentra un volumen importante de investigaciones abocadas a determinados temas o conceptos de la química, mientras que otros no han sido indagados de la misma manera. Este es el caso del concepto concentración de disoluciones que, siendo un concepto básico por encontrarse en los programas de asignaturas iniciales de química universitaria, no cuenta con muchas investigaciones que lo aborden de forma exclusiva. Asimismo, no hay publicadas revisiones de la literatura que extraigan o evalúen los resultados de trabajos hasta el momento realizados y esta ausencia es significativa para las autoras y el autor de este trabajo porque, como docentes de asignaturas de química universitarias, lo reconocemos como un concepto problemático para ser aprendido y enseñado.

En función de lo dicho, hay que resaltar que el concepto concentración fue indagado en el ámbito de la investigación en didáctica de la matemática como un caso o un ejemplo de proporcionalidad. Quizás las primeras indagaciones se realizaron en esa disciplina dado que es mencionado en un trabajo de Tourniaire y Polus (1985), en el que revisan 25 años de investigaciones en enseñanza de la matemática sobre razonamiento proporcional. Acordamos en que si bien el concepto de concentración incluye una relación proporcional y en la enseñanza se lo presenta generalmente desde su forma matemática, es un concepto con características que son también necesarias de abordar desde marcos teóricos de la didáctica de la química y no exclusivamente desde la representación matemática. Al respecto, ^{Raviolo y Farré (2020)} enumeran algunos aspectos del tema concentración de disoluciones a los que habría que prestar atención en la enseñanza.

En acuerdo con ^{Lampiselkä et al. (2019)}, consideramos que uno de los objetivos de la investigación en educación en ciencias naturales es lograr una comprensión holística de un área determinada de trabajo para obtener conocimiento profundo sobre la misma. Esta comprensión requiere de un abordaje sistemático de esa área de investigación, como puede ser el aprendizaje de un concepto considerado relevante en la enseñanza, como es el de concentración de disoluciones. Es por ello que, con el propósito de caracterizar el estado de conocimiento sobre el tema, este trabajo tiene como objetivo identificar los artículos publicados sobre el aprendizaje de dicho concepto en los niveles secundario y superior, así como analizar y sintetizar los enfoques teóricos que sustentan las investigaciones, los métodos utilizados por cada uno y los resultados reportados.

Método

El método elegido para cumplir con el objetivo de este trabajo es la metasíntesis, un método de análisis cualitativo que busca construir una nueva interpretación de un conjunto de investigaciones anteriores en un área de interés determinado. A diferencia de las revisiones de literatura, busca un comprensión más profunda al interpretar los hallazgos previos permitiendo una evaluación inductiva de patrones y conceptos (^{Leary y Walker, 2018}).

Esta opción metodológica fue adoptada porque la muestra abarca hallazgos aislados y contextualmente distintos y, según ^{Finlayson y Dixon (2008)}, se trata de uno de los casos en donde se puede utilizar a la metasíntesis como una base para interpretar este tipo de información que puede considerarse valiosa y agregarse a la evidencia. La estrategia llevada adelante se basó, en primer lugar, en construir criterios de inclusión de artículos en la muestra y la localización de los mismos. En segundo lugar, se seleccionó como técnica analítica el análisis de casos cruzados para identificar categorías en estudios individuales que luego fueron comparadas y reformuladas (^{Finlayson y Dixton, 2008}) y finalmente se realizó lo que ^{Walsh y Downe (2005)} denominan “synthesis of translation”. Esta fase final consta de la síntesis de las interpretaciones realizadas y es en donde surge un mayor consenso en cuanto a las categorías centrales y éstas se terminan de refinar.

Cabe aclarar que el enfoque desarrollado en este trabajo se diferencia de las metasíntesis más tradicionales porque incluye también estudios primarios cuantitativos. Esta decisión se fundamenta en que el análisis que se pretende desarrollar tiene un interés crucial en una temática, por lo que no se incluyen solamente estudios enmarcados dentro de un mismo paradigma como señalan ^{Walsh y Downe (2005)}. Además, consideramos que ambos paradigmas, cualitativo y cuantitativo, complementan la mirada sobre el objeto de estudio y no son miradas antagónicas.

Resultados

Los artículos seleccionados en este trabajo cubren investigaciones realizadas en, al menos, diez países distintos , correspondiendo sólo dos artículos a investigaciones realizada en américa latina y siendo publicados todos ellos en inglés, a excepción del trabajo de ^{Raviolo y Farré (2018)}. En la tabla 1 se describen los artículos incluidos en el análisis.

Entre los artículos que describen el nivel educativo de las y los participantes, 8 corresponden a investigaciones realizadas en nivel secundario y 6 a investigaciones realizadas en el nivel universitario.

Algo que se puede distinguir en la tabla 1 es que hay discontinuidades en la investigación sobre el tema, que se aprecia si consideramos que entre los trabajos que incluyen entre sus objetivos al concepto concentración de disoluciones (tabla 1), hay una diferencia de 13 años entre la publicación de ^{Heyworth (1999)} respecto de las primeras indagaciones del tema de los años ´80. De la misma manera, entre el trabajo de ^{Heyworth (1999)} y uno posterior que se propone investigar el aprendizaje de la concentración, que es el trabajo de ^{Adadan y Savasci (2012)} transcurren otros 13 años.

Otro aspecto a destacar es que 7 estudios de la muestra incluyen en sus resultados aspectos relacionados al aprendizaje del concepto concentración aunque no haya sido un objetivo de investigación. Estos trabajos se enfocan en otros temas como estequiometría, las disoluciones en general, el proceso de disolución, la solubilidad o el análisis volumétrico.

Conclusiones y discusión

Como resultado de la búsqueda efectuada se encontró un número reducido de publicaciones que dan cuenta de investigaciones sobre el aprendizaje del concepto de concentración, comparado con los resultados obtenidos de revisiones realizadas para otros conceptos químicos. Por ejemplo, en la revisión llevada a cabo por ^{Raviolo y Martínez Aznar (2003)} sobre las investigaciones empíricas sobre el aprendizaje del equilibrio químico se hallaron 27 artículos publicados hasta el año 2000 inclusive, mientras que en el caso del concepto concentración encontramos solo 5 en el mismo periodo de tiempo. Este es un resultado a prestar atención dado que el concepto de concentración es un concepto básico y prerrequisito para abordar otros conceptos como el equilibrio químico. De hecho, la confusión o indiferenciación entre cantidad de soluto y concentración es mencionada en ese artículo por 7 investigaciones como una dificultad para el aprendizaje del equilibrio químico.

A partir de la revisión de los resultados, se obtuvo que se han descrito principalmente concepciones alternativas o dificultades muy específicas ligadas al instrumento de recolección de datos utilizado en cada estudio. Es interesante destacar que a pesar de la gran variación de contextos en los que se desarrollaron los estudios, tanto en distribuciones geográficas, rangos etarios y nivel educativo, los resultados obtenidos en términos de aprendizaje del concepto concentración son similares y se reportan, en varios trabajos, las mismas observaciones. Este hallazgo, lejos de sugerir generalizaciones que homogeneicen las condiciones y características de los aprendizajes en entornos de educación formal, puede estar mostrando que la complejidad de aprender el concepto en términos disciplinares no se ha analizado en detalle. Es decir, además de las características contextuales del aprendizaje, la disciplina tiene particularidades que tienen que ser atendidas también en relación al concepto concentración.

En este sentido, se reconoce que una de las principales preocupaciones de la didáctica de las ciencias luego de los años ´90, en revistas internacionales especializadas, ha sido la identificación y reporte de concepciones alternativas de estudiantes de distintos niveles educativos en el aprendizaje de temas particulares (^{Lin et al., 2019}). Esta tendencia es también evidente en el tema indagado en este trabajo, continuando también luego del año 2000, por lo que se han descripto una variedad de dificultades muy específicas sin prestar atención en la mayoría de los casos a los razonamientos u obstáculos que subyacen a estas dificultades. El enfoque de concepciones alternativas ha sido criticado ampliamente por brindar listados de conceptos erróneos específicos sin ser demasiado útiles para el diseño de propuestas de enseñanza que podrían enfocarse en los obstáculos que subyacen a las dificultades específicas. Se asume para este trabajo, además, que las propuestas de enseñanza basadas en el modelo de cambio conceptual que resulta de considerar el inventario existente de concepciones alternativas es reduccionista en términos de aprendizaje y no considera la complejidad que este proceso implica.

Podemos decir que el concepto concentración no ha sido considerado al interior de la didáctica de la química como un concepto con la misma importancia que otros para ser investigado. Una hipótesis al respecto es que en los libros de texto y en la enseñanza frecuentemente se presenta como una operación matemática para ser utilizada en otros temas más generales de la química. Por ello, es un concepto percibido con poca jerarquía para ser considerado en investigaciones que se orienten exclusivamente a comprender la enseñanza o el aprendizaje del mismo. Sin embargo, como ya se mencionó, los obstáculos al respecto se manifiestan de forma evidente en investigaciones de conceptos químicos donde se debe aplicar el concepto de concentración.

En contraposición a considerar al concepto exclusivamente desde su definición matemática sostenemos que, debido a los resultados reportados que muestran lo problemático del concepto para ser aprendido, su enseñanza debe ser abordada con objetivos que atiendan a la complejidad que el mismo requiere, atendiendo a las diversas aristas indagadas hasta ahora, con mayor potencia teórica y metodológica que los estudios desarrollados hasta el momento. Las investigaciones han explorado de manera muy incipiente el aprendizaje del concepto concentración, muchas veces centrado en la magnitud molaridad, y con períodos de tiempo tan amplios entre uno y otro que siempre se lo ha retomado de manera exploratoria desde nuevos puntos de vista teóricos, nuevas preguntas de investigación y nuevos métodos, sin realizar el abordaje sistemático que requeriría comprender en profundidad el aprendizaje del concepto para teorizar sobre su enseñanza o, en otras palabras, sin buscar una comprensión holística del tema.

En esta línea, es interesante mencionar que la mayoría de los trabajos están orientados a contemplar, en un primer momento, el rendimiento en la resolución de problemas y ejercicios. Por este motivo, un desafío para futuras investigaciones puede ser analizar de qué manera indagar más profundamente los aprendizajes, sin hacer tanto hincapié en el rendimiento. Así, sería necesario reconsiderar los instrumentos para la recolección de datos que permitan trasladar la atención del rendimiento a los distintos modos de construir conocimiento por parte de las y los estudiantes.

Asimismo queda pendiente discernir si el concepto de concentración tiene características que resultan complejas de ser aprendidas independientemente de la unidad o si la complejidad se asocia particularmente al uso de las unidades de concentración, como por ejemplo, la concentración molar.