Analysis of Senior High School Students’ Understanding and Application of Green Chemistry in Palu City, Indonesia, for Instructional Media Development

Resumen Técnico: Análisis de la comprensión y aplicación de la química verde en estudiantes de educación secundaria en Palu, Indonesia

Planteamiento del problema
Si bien los doce principios de la química verde (Anastas y Warner) sirven como un marco global para integrar la sostenibilidad en los currículos de química, la evidencia empírica sobre la comprensión de los estudiantes de nivel secundaria sigue siendo escasa y geográficamente sesgada. La literatura existente depende en gran medida de estudios de una sola escuela o muestras pequeñas de China, Malasia, Nigeria y contextos occidentales, dejando los sistemas del sudeste asiático mayormente sin documentar a nivel de escuela individual. Además, el diseño instruccional para la química verde en Indonesia suele proceder sin un análisis de necesidades sistemático a nivel de principios, lo que conduce a intervenciones basadas en suposiciones en lugar de evidencia. Existe una brecha crítica en la comprensión de si las disparidades contextuales a nivel de escuela (instalaciones, distribución de docentes, acceso digital) producen diferencias mensurables en la comprensión de la química verde dentro de una misma ciudad, y cómo estas diferencias se relacionan con dimensiones conceptuales específicas y los doce principios.

Metodología
Este estudio empleó un diseño de encuesta transversal cuantitativa siguiendo la fase de evaluación de necesidades del modelo de diseño instruccional ADDIE.

• Participantes: 343 estudiantes de primer y segundo año de bachillerato de ocho escuelas secundarias públicas y privadas en la ciudad de Palu, Sulawesi Central, Indonesia. El muestreo fue por conveniencia proporcional, con tamaños de escuela que variaron entre 24 y 67 estudiantes.
• Instrumento: Se administró un cuestionario validado de 31 ítems con escala Likert (escala de 1 a 4, sin punto medio neutro). Los ítems se mapearon en cinco dimensiones conceptuales (Conocimiento, Actitud hacia el aprendizaje, Implementación del aprendizaje, Actitud en la vida cotidiana, Práctica en la vida cotidiana) y en los doce principios de la química verde de Anastas y Warner.
• Análisis de datos: Dado que la distribución de las puntuaciones ordinales no era normal (Shapiro-Wilk p < .001), el análisis utilizó estadística no paramétrica. Las estadísticas descriptivas establecieron los niveles base. Las diferencias entre escuelas se probaron mediante la prueba H de Kruskal-Wallis, con el tamaño del efecto reportado como épsilon-cuadrado ($\epsilon^2$). Los resultados omnibús significativos fueron seguidos por pruebas post-hoc de Dunn con corrección de Holm para comparaciones múltiples. Las relaciones entre dimensiones se analizaron mediante la correlación de rango de Spearman ($r_s$). Todos los análisis se realizaron en Python 3.

Resultados clave

1. Comprensión general: Los estudiantes demostraron un nivel de comprensión y aplicación de la química verde moderado en general ($M = 3.05$, $SD = 0.47$).
2. Varianza a nivel de principios: El desempeño fue desigual entre los doce principios. "Diseño de productos químicos más seguros" obtuvo las puntuaciones más altas ($M = 3.29$), mientras que "Diseño para la degradación" ($M = 2.83$), "Prevención de la contaminación en tiempo real" ($M = 2.87$) y "Catálisis" ($M = 2.92$) fueron las áreas más débiles. Se observó que los principios más débiles son más técnicos y menos intuitivamente visibles que los más fuertes.
3. Disparidades a nivel de escuela: Las puntuaciones totales difirieron significamente entre las ocho escuelas ($H(7) = 44.25$, $p < .001$, $\epsilon^2 = 0.111$). Las medias de las escuelas oscilaron entre 2.71 (Escuela F) y 3.27 (Escuela A).
4. Influencia contextual: La magnitud de las diferencias entre escuelas no fue uniforme. Los tamaños del efecto fueron significativamente mayores para las dimensiones ancladas al aula (Conocimiento, Actitud hacia el aprendizaje, Implementación del aprendizaje; $\epsilon^2 = 0.12–0.15$) en comparación con las dimensiones fuera de la escuela (Actitud y Práctica en la vida cotidiana; $\epsilon^2 = 0.03–0.05$). Las pruebas post-hoc confirmaron que las escuelas con las puntuaciones más bajas (D y F) diferían significativamente de las escuelas con las puntuaciones más altas (A y G) principalmente en las métricas relacionadas con el aula.
5. Validez de constructo: Todas las cinco dimensiones se correlacionaron fuertemente ($r_s = .61$ a $.81$, $p < .001$), lo que sugiere un constructo coherente pero no totalmente diferenciado. Sin embargo, las dimensiones de la vida cotidiana mostraron las correlaciones más débiles con las dimensiones del aula, lo que indica que pueden funcionar como objetivos diagnósticos más distintos.
6. Contexto base: El 70.3% de los estudiantes percibieron la química como difícil, pero el 88.9% estuvo de acuerdo en que la química verde encaja bien con el aprendizaje. La propiedad de teléfonos inteligentes fue alta (91.0%), con un 89.5% que ya los utiliza para el aprendizaje de la química, mientras que el uso de computadoras de escritorio/tabletas para el aprendizaje fue bajo a pesar de tener tasas de propiedad más altas.

Contribuciones clave
El estudio realiza tres contribuciones específicas a la literatura:

1. Instrumentación: Es el primer estudio que mapea un instrumento validado de 31 ítems simultáneamente en un marco de cinco dimensiones y en los doce principios de la química verde, permitiendo un diagnóstico a nivel de principio en lugar de depender de puntuaciones compuestas.
2. Rigor estadístico: Aplica estadística inferencial (Kruskal-Wallis, prueba de Dunn, correlación de Spearman) para probar diferencias genuinas y estadísticamente defendibles en la comprensión de la química verde entre escuelas dentro de una misma ciudad, yendo más allá del reporte puramente descriptivo.
3. Utilidad diagnóstica: Vincula los hallazgos diagnósticos directamente con un propósito aplicado: el desarrollo de una intervención instruccional basada en juegos. El estudio identifica escuelas y principios específicos que requieren apoyo antes de que se diseñe la intervención, abordando la brecha de "diseño sin diagnóstico".

Significancia y afirmaciones
Los autores afirman que los factores instruccionales a nivel de escuela, en lugar de la disposición individual, son los principales impulsores de la variación en el aprendizaje de la química verde dentro de los entornos formales de aula. El estudio plantea que, sin este diagnóstico específico, las intervenciones instruccionales corren el riesgo de reforzar las inequidades existentes en lugar de cerrarlas.

Los hallazgos sugieren que:

• Contenido dirigido: Los materiales instruccionales futuros deberían priorizar "Diseño para la degradación", "Catálisis" y "Prevención de la contaminación en tiempo real", ya que son las áreas de menor comprensión.
• Formato de entrega: La alta tasa de propiedad y uso de teléfonos inteligentes respalda un formato de entrega de juegos educativos orientado primero a dispositivos móviles.
• Implementación equitativa: Una intervención de "talla única" es insuficiente. Las escuelas con puntuaciones más bajas ancladas al aula (por ejemplo, Escuela D y F) requieren un despliegue de intervenciones más temprano o más intensivo, ya que la disparidad es más tratable en el nivel del aula que en el nivel del hogar.

El estudio concluye que tratar las encuestas de evaluación de necesidades como bases de evidencia permite la generación de evidencia relevante para la toma de decisiones sobre dónde la enseñanza de la sostenibilidad es efectiva y dónde no lo es, específicamente dentro del contexto de la educación secundaria indonesia.