Introducción

Los ambientes no formales de aprendizaje han sido reconocidos por su papel como mediadores de aprendizaje y como potencializadores del desarrollo cognitivo, al ser contextos sociales donde los niños pueden interactuar con exhibiciones y con otros visitantes del museo (Callanan, 2012; Gerber et al., 2001). Diversas disciplinas como la psicología, la educación y las ciencias exactas, han puesto la atención sobre el estudio de los ambientes no formales de aprendizaje, como los museos, con el propósito de comprender cómo las personas tienen un acercamiento a conocimientos de la ciencia, a la ingeniería, las matemáticas, etc. (Haden, 2010).

Lo anterior enfatiza la relevancia de los ambientes de aprendizaje no formales, como los museos de ciencias, acuarios y zoológicos, por las oportunidades que ofrecen a los visitantes para aprender, comprender y cuestionar la ciencia (Dawson, 2014). En particular, los estudios en museos se han destacado por su interés en comprender cómo los visitantes interactúan no solo con las exhibiciones de manera individual, sino también cómo se exploran las exhibiciones a través de la interacción social con otros, como familias o grupos escolares (Gaskin, 2008; Huerta y Cohen-Pantoja, 2018). En este sentido, los museos de ciencias son considerados contextos significativos y de interacción social que promueven el aprendizaje, la apropiación de conocimiento y el desarrollo de habilidades de razonamiento científico (Callanan, 2012; Marcus et al., 2018). En términos generales, los museos son espacios que pueden proporcionar un entorno propicio para la investigación de aspectos de la cognición, así como el fortalecimiento de procesos educativos.

En los museos, la motivación de los visitantes es clave a la hora de analizar su comportamiento en relación con las exhibiciones. Por ejemplo, el adulto se puede acercar al museo con el objetivo de conocer y aprender. Sin embargo, para los niños, esta experiencia puede ser diferente, al prevalecer la intención de jugar y divertirse al interactuar con las exhibiciones (Guisasola y Morentin, 2007). A este respecto, Abenza y Robles (2022), plantean que los visitantes de los museos de ciencia, específicamente los niños, pueden tener mayor interés en propuestas interactivas, que les permita una mayor exploración con las exhibiciones.

En cuanto a los museos de ciencia, se caracterizan por la diversidad de oportunidades y estrategias de aprendizaje expositivas y didácticas que presentan. Sin embargo, esto se presenta en mayor o menor medida dependiendo del tipo de museo de ciencia. Por ejemplo, algunos museos están relacionados con contenidos científicos particulares como temas de flora, fauna, historia natural, etc., que pueden estar más relacionados con la conservación del mundo natural. Otros museos, pueden estar más enfocados en temas de ciencia y tecnología, mostrando las relaciones con la sociedad a partir de propuestas interactivas (Abenza y Robles, 2022). Por consiguiente, las diferentes propuestas museales constituyen en sí mismas experiencias significativas que promueven el aprendizaje y enriquecen el conocimiento de los visitantes a partir de sus propuestas educativas.

Museos de ciencias y estudios relacionados con el razonamiento científico en niños

El razonamiento científico en niños ha sido ampliamente estudiado, desde diversas perspectivas, incluyendo enfoques clásicos del desarrollo, como las constructivistas (Gopnik y Wellman, 1994; Miller, 2010) así también, desde perspectivas socioculturales (Kuhn, 1989; Rogoff, 2003). Según Zimmerman (2005), el razonamiento científico es un proceso que abarca el uso de habilidades relacionadas con la indagación, la experimentación, la evaluación de pruebas, la inferencia y la argumentación. Estas habilidades son fundamentales para facilitar el cambio conceptual y la comprensión científica. Karmiloff-Smith (1994) argumenta que los niños poseen desde edades tempranas capacidades como la inferencia, la predicción y la generación de hipótesis, habilidades que antes se consideraban exclusivas de los adultos.

En cuanto al estudio del razonamiento científico de los niños, los museos de ciencia han proporcionado un entorno ideal para su investigación, gracias a la naturaleza de las interacciones sociales que en ellos se presentan (Benjamín et al., 2010). Como resultado, algunos estudios en museos de ciencia se centran en analizar la importancia de las interacciones y conversaciones entre padres y niños para la comprensión del desarrollo cognitivo (Benjamin et al., 2010; Callanan y Jipson, 2001). Por su parte, otros estudios se centran en analizar cómo las conversaciones entre adultos y niños pueden potencializar habilidades de razonamiento científico (HRC) en ambientes museísticos (Attisano et al., 2022; Crowley et al., 2001; Gaskins, 2008). Adicionalmente, los museos de ciencias también han ofrecido oportunidades para estudiar las HRC y examinar cómo se relacionan con el aprendizaje (Anderson et al., 2002; Falk y Dierking, 2000; Guisasola y Morentín, 2015; Pattison y Dierking, 2013), además de establecer relaciones de las HRC con la alfabetización científica (Bae, et al., 2023), el uso del enfoque STEM, la transferencia (Barnet y Ceci, 2002; Marcus et al., 2018), entre otros.

Con lo anterior, se reconoce la importancia de las HRC tempranas en los niños, porque empíricamente ha permitido acercarse a la comprensión de la cognición científica, pero también a la importancia que tienen los procesos educativos en el desarrollo del razonamiento científico de los niños. De esta manera, los esfuerzos por promover estas habilidades de razonamiento han dado lugar a intervenciones que fortalecen los procesos instructivos, prácticos y de andamiaje (Zimmerman, 2005). Por lo tanto, es fundamental en el ámbito psicológico y educativo, identificar estrategias que promuevan el uso de HRC y el aprendizaje de las ciencias, en donde los museos de ciencias se convierten en experiencias educativas muy valiosas (Morentin y Guisasola, 2014).

Teniendo en cuenta que los museos son espacios de aprendizaje que a través de las interacciones y de la exploración pueden potenciar el uso de HRC desde edades tempranas, se llevó a cabo una revisión sistemática cuyo objetivo esanalizar ¿cómo las características metodológicas reportadas en estudios empíricos realizados en museos de ciencias evocan el uso de habilidades de razonamiento científico en niños visitantes?

Metodología

La revisión sistemática es de tipo exploratoria y descriptiva. Los criterios de revisión consistieron en búsqueda de artículos entre los años 2013 y 2023 a través de las plataformas de bases de datos EBSCOhost (Academic Search Ultimate, Physiology and Behavioral Sciences, y APA PsycArticles) y Web of Science (WoS) (Grants Index, KCI-Korean Journal Database, Preprint Citation Index, ProQuest Dissertations & Theses Citation Index, y SciELO Citation Index). La ecuación utilizada para la búsqueda fue la siguiente: science museum AND scientific. Como resultado, se identificaron 111 publicaciones, de las cuales 21 eran duplicadas y se eliminaron de los resultados. Como resultado quedaron 90 publicaciones para revisión. Los criterios de inclusión y exclusión se indican en la Tabla 1.

Proceso de selección de la literatura

La selección de los artículos se llevó a cabo en cuatro etapas. La primera etapa consistió en una búsqueda exhaustiva de artículos en las bases de datos seleccionadas. En la segunda etapa, se realizó un tamizaje para evaluar la relevancia de los títulos, los resúmenes y los criterios de inclusión y exclusión. La tercera etapa implicó la identificación de los artículos elegibles. Finalmente, en la cuarta etapa, se procedió a la selección de los artículos para su análisis a profundidad (Figura 1).

Criterios de análisis para los artículos seleccionados

Para el análisis de los artículos, se establecieron tres categorías para dar cuenta del uso de HRC en museos de ciencias. Estas categorías de análisis se centraron en identificar aspectos en los estudios revisados tales como: 1) Las metodologías (i.e. diseños e instrumentos de recolección de información), 2) Tareas o situación de exhibición en los museos de ciencias y las 3) HRC evocadas en cada uno los artículos (Tabla 2).

Resultados y discusión

En este apartado, se presenta la caracterización de los 18 artículos seleccionados para la revisión, los cuales serán referidos como “Casos” (Tabla 3). Los resultados serán presentados en tres secciones: En la primera sección, se realiza un balance de los estudios en museos, desglosando la información por país, año donde se desarrollaron los estudios y redes de coocurrencia de palabras de los resúmenes de cada estudio para caracterizar sus énfasis. En la segunda sección, se identifica la metodología empleada en los estudios, específicamente se indican los tipos de diseños e instrumentos de recolección de información que fueron empleados. En la tercera sección, se analiza el uso de HRC que evocan los estudios en museos de ciencia, a partir de las tareas o situaciones que se emplearon en las investigaciones.

Caracterización de los estudios en museos de ciencia: Países de filiación y aspectos clave de los resúmenes

Los estudios seleccionados se organizaron según el año de publicación, los países de afiliación y aspectos claves de los resúmenes. El análisis de los 18 artículos reveló que hay un incremento anual de publicaciones que se han realizado en museos de ciencia, entre los años 2013 al 2023. En la figura 2 Estados Unidos destaca como el país líder con mayor producción científica en este campo, con 12 estudios. Los países más cercanos a él son los Países Bajos con 2 estudios y en menor proporción se encuentra países como Colombia, Brasil, Alemania y España cada uno con un estudio. Estos resultados subrayan la predominancia de estudios producidos en Estados Unidos y Europa reflejando un avance significativo en los estudios en muesos de ciencia en comparación con América Latina.

La figura 3 presenta una gráfica de redes la co-ocurrencia de palabras relevantes de los resúmenes de los 18 artículos seleccionados. Para su construcción, se eliminaron palabras que fueran sinónimos (ej. “engagement”, y “engaged”) y palabras que no brindan más información para su interpretación (ej. Conectores). En la red de coocurrencia, se evidencian dos tendencias, relacionadas con dos agrupaciones de palabras (ilustradas en rojo y azul). La agrupación de palabras en rojo corresponde a estudios cuyo enfoque es el aprendizaje en museos como espacios informales y su vínculo con los conocimientos científicos. Además, se resalta la importancia de las preguntas, que pueden estar relacionadas con la indagación, que surgen en relación con las exhibiciones y las interacciones con las familias. Smart y Marshall (2013) exponen que las interacciones basadas en preguntas son fundamentales para el aprendizaje, ya que fomentan la comprensión y la construcción de ideas, lo que facilita la apropiación de conocimientos por parte de los estudiantes.

La agrupación de palabras en azul se enfoca en la población de los estudios, como son los niños visitantes de museos. Estos trabajos resaltan la relevancia del involucramiento de los niños en conversaciones y actividades junto a sus padres/familias durante las visitas al museo. Además, se observa el énfasis en el uso de HRC, como predicción, exploración y explicaciones. Sin embargo, las HRC no ocupan un eje central de estos estudios en museos, sino que sirven como punto de partida para investigar procesos relacionados con el desarrollo y el aprendizaje de las ciencias. Es decir, desde esta perspectiva los niños que visitan el museo aprenden a partir de la interacción social en el museo, poniendo en práctica el uso de HRC. En este sentido, se considera que las habilidades de los niños para recopilar y evaluar evidencia están relacionadas con las interacciones entre padres e hijos, especialmente en situaciones de aprendizaje no formal (Crowley et al., 2001). Como resultado, las tendencias que se perfilan en los estudios dan cuenta del museo de ciencia como ambiente en el cual se promueve el aprendizaje de conocimientos científicos y el uso de HRC, especialmente cuando se está en interacción con guías y padres de familia. Por consiguiente, algunos autores como Anderson et al. (2002) consideran que, durante las visitas a museos, las experiencias y las interacciones que ahí tienen lugar son claves para el aprendizaje y el desarrollo cognitivo de los niños.

Análisis de los abordajes metodológicos de estudios en museos de ciencia

Teniendo en cuenta las características metodológicas de los estudios en museos de ciencia, la Tabla 4 muestran que casi en una misma proporción se utiliza el enfoque metodológico cualitativo (8 estudios, 44%) y el enfoque metodológico cuantitativo (8 estudios, 44%). En menor proporción se encuentran estudios con enfoque metodológico mixto (2 estudios, 11%). En cuanto a los diseños experimentales en los museos de ciencias pueden involucrar la evaluación del aprendizaje a través de diferentes enfoques metodológicos (cuantitativo, cualitativo o mixto). Estos enfoques buscan entender cómo los visitantes construyen conocimiento científico y cómo las propuestas museísticas pueden influir en este proceso. Aunque es de conocimiento general que cada enfoque metodológico tiene su valor, es fundamental evaluar las posibilidades de cada metodología en los procesos científicos, respetando sus contribuciones particulares (Sánchez, 2015). En este sentido, adoptar una metodología mixta puede facilitar la comprensión de la complejidad de un caso, dado que ambas partes se alinean con la misma lógica inferencial de la investigación. Eickelmann y Burzan (2023) destacan que los estudios en museos pueden resultar particularmente productivos bajo enfoques mixtos y multimodales, ya que estos enfoques ofrecen perspectivas más amplias sobre las relaciones presentes, así como sobre las configuraciones y especificaciones de una exposición o experiencia museística.

En relación con los diseños de investigación empleados en los estudios de museos de ciencia, se observó que los diseños experimentales (9 estudios, 50%) y descriptivos (3 estudios, 17%) fueron los más utilizados, en comparación con los diseños pre-post (1 estudio, 5.6%), estudios de caso (2 estudios, 11%) y diseños correlacionales (2 estudios, 11%), que presentaron una menor proporción. Esto indica que los diseños experimentales son comunes en los estudios de museos de ciencia seleccionados, ya que permiten la introducción de situaciones o tareas experimentales en el espacio del museo, lo que facilita a los investigadores un mayor control sobre las variables durante la experimentación. Esta preferencia por ciertos diseños de investigación e instrumentos de recolección puede atribuirse a las dificultades metodológicas que enfrentan los investigadores en entornos museísticos, donde es crucial mantener un control experimental sin afectar el comportamiento de los visitantes (Cuesta et al., 2000).

En cuanto al uso de instrumentos de recolección de datos, se identifican diversas herramientas, como videograbaciones, rejillas de observación, encuestas, entrevistas, baterías de cognición, etc. (Tabla 4). Las videograbaciones son el instrumento común en todos los casos de estudio, ya que permiten documentar interacciones y conversaciones (en los Casos 1, 2, 6, 7, 8, 12, 14, 15 y 16), así como desempeños (en los Casos 1, 4, 5, 12, 13, 16, 17 y 18) en diferentes contextos dentro de los museos de ciencia. Otros instrumentos de recolección de información, como las baterías de cognición (Caso 6), las aplicaciones tecnológicas (Casos 17 y 18) y los seguimientos oculares (Caso 9), están más alineados con intereses específicos de ciertas investigaciones.

En cuanto a las HRC, en algunos casos los investigadores realizan encuestas o entrevistas que permiten recopilar información sobre conocimientos científicos y/o habilidades de razonamiento (científico, matemático, geométrico). Adicionalmente, se observa una tendencia hacia la integración de aplicaciones tecnológicas, las cuales permiten recoger información sobre conocimientos científicos, desempeños de los visitantes y/o preguntas que tengan sobre las exhibiciones, como se ilustra en los casos 17 y 18 de este estudio. En este contexto, Pineda et al. (2023) destacan que el uso de tecnologías en la experiencia museística puede despertar el interés de los visitantes, enriqueciendo su experiencia y potenciando tanto la curiosidad científica como la creatividad.

Sobre el tipo de abordajes metodológicos para el análisis de datos, se encuentra que, los estudios revisados suelen en su mayoría tener un corte transversal (83%, n=15) (con visitantes que llegan diariamente a los museos), y muy pocos longitudinales (17%, n=3). A este respecto, Gutiérrez (2005) plantea que los estudios clásicos, especialmente en el campo del desarrollo cognitivo se han centrado en ver estados, con medidas puntuales aún en estudios longitudinales. Sin embargo, se destaca dentro de la revisión, el estudio (caso 2) de Alzate y Guevara (2021), en el cual se propone un diseño Microgenético (mediciones repetidas), para dar cuenta del proceso de cambio en el tiempo de las prácticas de guianza, así como las verbalizaciones en de los niños visitantes en función de sus HRC: descripciones, predicciones y explicaciones.

Lo anterior, resalta la importancia de acercarse a los procesos de aprendizaje y a las interacciones dinámicas que surgen en el museo, como las que se producen entre guías, niños y exhibiciones. De acuerdo con Guevara et al. (2016), el seguimiento temporal y dinámico de las interacciones ante situaciones novedosas como lo es una situación problema permite explorar los cambios y la articulación entre el tipo de interacción social entre pares y el uso de las HRC del aprendiz en el entorno en el que interactúa.

En cuanto a los participantes, según la tabla 5, se encuentra que muchos de los estudios examinan el involucramiento de las familias en los desempeños y explicaciones de los niños durante su visita al museo. En algunos casos se analizan los guías del museo en interacción con los niños, en otros casos, solo se analizan los desempeños y las explicaciones visitantes (niños y/o adolescentes). Como resultado del tipo de instrumentos de recolección, se identificó que solo 6 estudios (33.3%) emplearon tareas de resolución de problemas en las exhibiciones que eran propias de los museos de ciencia. Es decir, que la mayoría de los estudios emplearon tareas de resolución de problemas en las exhibiciones que no eran propias de los museos (12 estudios restantes, 66.7%), debido a que el museo es tomado en cuenta como un escenario de fondo que permite acceder a población cautiva, más que ocupar un eje central en el propósito de estudio. En consecuencia, los diseños de investigación llevados a cabo en museos de ciencias pueden cobrar diferentes sentidos:

Museo como ambiente directo de aprendizaje no formal: Corresponde a estudios en los cuales los elementos y las relaciones analizadas cobran sentido para los procesos de aprendizaje a partir del uso y análisis del mismo espacio museal.

Museo como contexto o ambiente de fondo para las investigaciones: Corresponde a estudios en los que los museos de ciencia son un lugar propicio para captar participantes y llevar a cabo un estudio en temas de ciencia.

Lo anterior permite entender que la investigación en los museos de ciencia no se limita a considerar el "museo como un ambiente formal de aprendizaje". Según Guisasola y Morentín (2007), uno de los elementos clave para el éxito de los museos de ciencia es su capacidad para fomentar interacciones sociales, aprendizaje colaborativo y ofrecer una amplia variedad de temas y situaciones que los visitantes pueden explorar, ya sea por interés exploratorio, lúdico o educativo. Sin embargo, muchos estudios no toman en cuenta estos aspectos y utilizan el museo simplemente como un escenario que facilita el acceso a una población cautiva dispuesta a participar en sus investigaciones, sin considerar las características del museo como un ambiente no formal de aprendizaje.

Evidencia del uso de HRC en estudios en museos de ciencias

En relación con el uso de HRC, se identifican tres enfoques teóricos que guían el análisis de los estudios seleccionados: 1) desarrollo cognitivo, centrado en los procesos de desarrollo de habilidades; 2) procesos de aprendizaje, que se refiere a la adquisición de conocimientos; y 3) procesos de instrucción, que abordan estrategias pedagógicas y educativas diseñadas para fortalecer los procesos educativos.

La Tabla 6 presenta las características de los estudios en función de los enfoques teóricos y el análisis de las HRC. Se observa que la mayoría de los estudios adopta un enfoque teórico de desarrollo cognitivo, abarcando 11 estudios (61.1%). Le sigue el enfoque teórico de procesos de aprendizaje, utilizado en 6 estudios (33.3%), y, por último, el enfoque centrado en procesos de instrucción, que aparece en 3 estudios (16.7%). Algunos estudios combinan dos enfoques teóricos simultáneamente, como se indica en los casos marcados con asterisco (*) en la Tabla 6.

En cuanto a las HRC que eran evocadas en los estudios, se observa una notable recurrencia en habilidades como “las explicaciones causales” que están presentes en los Casos 1, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 12, 14 y 15, “las predicciones” que están presentes en los Casos 1, 2, 8 y 9, “las inferencias” que están presente en los Casos 12 y 17, “la planificación” está presente en los Casos 4 y 10, “la evaluación de evidencia” presente en los Casos 14 y 16, “la deducción” presente en el Caso 11 y “las descripciones” presentes en el Caso 2. De acuerdo con estos resultados, “la explicación causal” es la HRC más recurrente. Crowley et al. (2001) argumentan que estas “explicaciones causales” emergen a partir de la relación que establecen los niños entre sus ideas previas, las interacciones sociales y la exploración con las exhibiciones en los museos.

Para cada uno de los Casos mencionados, se puede identificar como el enfoque teórico da sentido al uso de HRC. Por ejemplo, desde el enfoque del desarrollo cognitivo, el Caso 1, plantea el estudio de la “explicaciones” y la “predicciones” de los niños mientras interactúan en una situación de resolución de problemas en una exhibición de un museo. Mientras que, desde los procesos de aprendizaje, los Casos 4 plantean el uso de habilidades como la “planificación”, “la comprobación de hipótesis” y las “explicaciones causales” en el contexto de la interacción de los niños en museos. Por otro lado, desde los procesos de instrucción, en los Casos 8 y 11 plantea el uso de habilidades como “explicaciones causales”, “predicción”, “deducción” y “análisis” desde las estrategias de los guías y padres de familia durante la interacción con los niños en los museos (Tabla 6).

En términos generales, se puede inferir que las HRC no constituyen el enfoque principal ni el objeto de estudio en todos los artículos analizados; sin embargo, se presentan como un aspecto clave en el desarrollo y aprendizaje de los niños. Esto significa que las HRC se investigan como un interés particular, ya sea desde la perspectiva de la psicología del desarrollo o en el marco de los procesos educativos. En este sentido, se podría considerar que los ambientes no formales de aprendizaje, como los museos de ciencia, tienen el potencial de promover y potenciar su uso a través de una instrucción adecuada y un acompañamiento efectivo para el aprendizaje (Haden, 2010).

Conclusiones

De acuerdo con el objetivo de esta revisión sistemática, que consistió en analizar cómo las características metodológicas reportadas en estudios realizados en museos de ciencias evocan el uso de habilidades de razonamiento científico en niños en edad escolar, se identificaron los enfoques metodológicos más representativos. Estos fueron predominantemente cualitativos y cuantitativos, presentando escasamente estudios con enfoque mixto, que pueden ser más amplios a la hora de comprender las experiencias de aprendizaje en los museos de ciencias.

Los diseños de investigación propuestos en los estudios en museos de ciencias se mueven en dos sentidos, Como ambientes directos de aprendizaje no formal y otros como contextos o ambientes para las investigaciones. Es decir, que no necesariamente un estudio en un mu- seo de ciencias está teniendo como base los elementos que cobran sentido para el proceso de desarrollo, de aprendizaje o de enseñanza, sino que pueden ser los ambientes propicios para que visitantes participen en diferentes estudios.

En cuanto a las HRC se logró consolidar que las más frecuentes en su uso en los estudios en museos de ciencias son: explicaciones causales, predicción, inferencias, planificación y evaluación de evidencia. Estas, son evocadas para estudiarse en sí mismas desde el desarrollo del razonamiento científico, pero también, son tenidas en cuenta en procesos que están relacionados con el aprendizaje, la apropiación de conocimiento científico y los procesos educativos. Resultando como tal, tres enfoques teóricos para comprender el uso de habilidades de razonamiento científicos, estos son: el desarrollo cognitivo, los procesos de aprendizaje y los procesos de instrucción.

A modo general, es fundamental reconocer la importancia del uso de HRC en los estudios realizados en museos. Estas habilidades fomentan la implicación de los visitantes en procesos cognitivos, los cuales son cruciales para el aprendizaje y la enseñanza. Esto, puede permitir que los educadores diseñen estrategias y materiales didácticos más efectivos, en el cual se exploren diversas posibilidades pedagógicas, tales como: promover interacciones sociales, plantear situaciones de resolución de problemas, fomentar la indagación, facilitar la apropiación de conocimientos, estimular la transferencia de aprendizajes, contribuir a la alfabetización científica. De tal manera, se concluye que, el uso de HRC en los museos de ciencias no solo aborda el desarrollo cognitivo de los visitantes, sino que también impacta en el ejercicio de la enseñanza y el aprendizaje de las ciencias.

Limitaciones y recomendaciones

Una de las limitaciones de esta revisión sistemática está relacionada a la poca generalización de los datos. Sin embargo, esto se debe al reducido número de estudios que dan cuenta del uso de HRC en museos de ciencia. Esto señala una brecha investigativa para estudios futuros. Se recomienda que nuevas revisiones incluyan más bases de datos para explorar si esta tendencia cambia.

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Información adicional

Para citar este artículo: Morales Tello, L. Y. Y Guevara Guerrero, M. (2025). Museos de ciencia y su relación con el uso de habilidades de razonamiento científico: una revisión sistemática. Revista Eureka sobre Enseñanza y Divulgación de las Ciencias 22(1), 1103. doi: 10.25267/Rev_Eureka_ensen_divulg_cienc.2025.v22.i1.1103

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