Método Científico
Biol 3051L
Objetivos
• Identificar y formular preguntas que puedan
contestarse con el método científico.
• Formular una hipótesis.
• Identificar y describir los componentes de un
experimento científico.
• Identificar las variables dependientes e
independientes de un experimento.
• Resumir y presentar los resultados en tablas y
gráficas.
• Diseñar un experimento científico.
¿QUE ES EL METODO CIENTIFICO?
• Feynman: In general we look for a new law by the
following process. First we guess it. Then we compute
the consequences of the guess to see what would be
implied if this law that we guessed is right. Then we
compare the result of the computation to nature, with
experiment or experience, compare it directly with
observation, to see if it works. If it disagrees with
experiment it is wrong. In that simple statement is the
key to science. It does not make any difference how
beautiful your guess is. It does not make any difference
how smart you are, who made the guess, or what his
name is – if it disagrees with experiment it is wrong.
Pasos:
• Los pasos típicos al llevar a cabo una investigación
científica son:
– hacer observaciones.
– hacer preguntas.
– desarrollar explicaciones o hipótesis.
– probar esas hipótesis.
– contestar las preguntas y hacer conclusiones.
Observaciones
• El primer paso es haber tenido una inquietud
o interrogante sobre algún aspecto de los
seres vivos y su medio ambiente:
– Podemos ver hongos creciendo sobre alimentos.
– Hongos tales como mohos y levaduras crecen más
sobre pan que sobre carnes.
• ¿Cuál pregunta es más útil para poder crear
una pregunta válida? Escoja una observación
que pueda llevarle a formular una pregunta
válida.
¿Cómo los científicos deciden qué
estudiar?
•
Las preguntas en la ciencia o son demasiado grandes o demasiado complejas para
poder contestarlas directamente. Es por esto que los científicos las dividen en
preguntas más simples y más fáciles de resolver .
•
Los científicos utilizan la creatividad para determinar cuáles preguntas más simples
son probables que den resultados, para imaginar respuestas posibles para sus
preguntas y para diseñar nuevas maneras para probar esas respuestas.
•
Para ser creativo, los científicos necesitan información de fondo, la cual ellos
obtienen al aprender acerca de trabajos previos, hablando con colegas y de su
propia experiencia.
•
Ejemplo: un estudiante podría decir: “yo quiero encontrar la cura para el cancer”,
mas un trabajo específico puede ser el publicado en una revista de investigación
de cáncer:
Inhibition of Histone Lysine Methylation Enhances Cancer–Testis Antigen
Expression in Lung Cancer Cells: Implications for Adoptive Immunotherapy of
Cancer ; Mahadev Rao et al. Cancer Researc June 15, 2011 71:4192-4204.
•
PREGUNTAS
• ¿Cómo podemos saber si una pregunta puede
contestarse científicamente y si es una
pregunta válida?
• Lo que se desea saber, debe estar bien definido y
que se pueda experimentar.
• Se debe excluir la especulación.
• Los elementos de la pregunta deben poder
medirse y controlarse.
Preguntas
• La mejor pregunta es aquella que es
suficientemente específica para poder
contestarla con claridad.
• Por ejemplo, ¿qué tipo de moléculas son
fácilmente absorbidas y metabolizadas por las
levaduras?
¿Cuáles de las siguientes preguntas pueden
contestarse siguiendo el método científico?
• ¿Es el horóscopo una forma confiable de conocer lo
que nos sucederá al día siguiente?
• ¿Un bebé obeso tendrá más posibilidades de
convertirse en un adulto obeso?
• ¿Es más efectivo el vino tinto que el vino blanco para
prevenir condiciones cardiacas?
• ¿Es la planta de anamú útil para el tratamiento de
cáncer del hígado?
• ¿Podemos predecir con un 90 % de certeza la ruta que
seguirá un huracán?
• ¿Cuantas patas tiene un gato?
Ejercicio: Formule una pregunta válida que pueda
contestar con el método científico.
Formulando la hipótesis
• Una vez se establece una pregunta, el científico formula una
hipótesis, que es una aseveración que claramente muestra la
relación entre variables biológicas, o una propuesta de una
explicación para un fenómeno observable.
• Una buena hipótesis identifica el organismo o proceso a
investigarse, las variables que se probarán e implica como se
compararan las mismas.
• Una buena hipótesis siempre tiene que ser comprobable y puede
ser probada falsa.
• Aun cuando los resultados iniciales apoyen la hipótesis,
experimentos y/o tecnologías adicionales podrían producir
evidencia en el sentido contrario. La experimentación usualmente
no excluye otras explicaciones posibles.
• Las hipótesis no siempre requieren experimentos controlados. Por
ejemplo, las investigaciones sobre evolución pueden basarse en el
estudio de los fósiles y no en el análisis de experimentos.
¿Cómo se si mi hipótesis es buena?
• ¿Permite ser comprobada?
• ¿Está en correlación y armonía con la pregunta de la investigación?
• ¿Responde en términos claros y precisos al problema planteado, es decir,
señala la relación que se espera de las variables?
• ¿Se puede elaborar el objetivo, o conjunto de objetivos que desea
alcanzar en la investigación?
• ¿Se puede diseñar una investigación factible con el problema planteado?
• ¿Se puede seleccionar el método, los instrumentos, materiales y las
técnicas de investigación acordes con el problema que se desea resolver?
Dificultades en la elaboración de
la hipótesis:
La dificultad en generar la hipótesis generalmente proviene de circunstancias
tales como:
• Un planteamiento poco claro del problema a investigar.
• Falta de conocimiento del marco teórico de la investigación como
consecuencia de la poca claridad que se tiene del problema que se desea
resolver.
• Carencia de habilidad para desarrollar y utilizar el referente teórico –
conceptual.
• En general, por el desconocimiento de los procesos de la ciencia y la
investigación, por lo tanto ausencia de criterios para la elaboración de
hipótesis y la selección de técnicas de investigación adecuadas al
problema que se investiga.
Ejemplos de hipótesis
• La producción de CO2 por levadura alimentada
con azucares no es significativamente
diferente a la producción de CO2 de levadura
alimentada con proteínas.
• Las levaduras producen más CO2 cuando se
alimentan con azucares que con proteínas.
Formule una hipótesis para la pregunta que
realizó.
EXPERIMENTACION
• La experimentación consiste en someter a un sujeto o
proceso a variables controladas.
• La experimentación puede realizarse de diversas
maneras, pero la experimentación controlada es una
característica propia del método científico.
• En la experimentación controlada debemos tener dos
grupos de prueba: un grupo de control o grupo testigo,
y el grupo experimental. El grupo de control y el grupo
experimental, son sometidos a las mismas condiciones,
excluyendo la variable que se ha elegido para el
estudio.
• Fundamental en la experimentación es el uso de los
controles, la aleatorización y la duplicación (réplicas).
VARIABLES
• Luego de formular la hipótesis de un experimento, hay que
identificar y examinar las variables involucradas. Todo lo que
afecta un experimento se conoce como variables.
• Hay tres clases de variables: independientes, dependientes y
controladas.
• La variable que se estudia y se manipula (cambia) es la
variable independiente; esta variable es también la que afecta
directamente los resultados.
• Cuando el científico cambia la variable independiente, se
observa su efecto sobre el experimento.
• Ejemplos de variables independientes son: temperatura,
cantidad de agua y luz; es decir, variables que pueden
controlarse.
Variable independiente
• Si la variable independiente es un valor, debería
establecerse el rango de valores que se quiere estudiar.
• Ej. si se quiere investigar el efecto del nitrógeno (variable
independiente) en el crecimiento de las plantas, se
establecería un experimento utilizando varias
concentraciones de esta sustancia.
• Este rango de valores de la variable independiente se
conoce como el nivel de tratamiento.
• El experimento, además, debe tener un control o testigo en
donde la variable independiente no cambie o se omita.
• El control nos ayuda a decidir si nuestros resultados se
deben a la manipulación de la variable independiente.
Variable dependiente
• Además de la variable independiente, existe la
variable dependiente. Esta variable depende
de la variable independiente y refleja los
cambios en la variable independiente.
• Por ejemplo, el peso corporal de un perro
(variable dependiente) depende de la
cantidad de comida que consume diariamente
y su nivel de actividad (variables
independientes).
Variables controladas
• A pesar de que frecuentemente es difícil, o a veces imposible,
manipular una sola variable en un experimento, a menudo los
científicos trabajan para minimizar el número de variables que está
siendo manipulado.
• Para medir el efecto de la variable independiente sobre la variable
dependiente, se deben mantener constantes otras variables que
puedan afectar al experimento.
• Estas variables adicionales, las variables controladas, se mantienen
constantes durante el experimento.
• Ej., si quiere medirse el efecto del etileno sobre el crecimiento de
las plantas, todas las plantas en el experimento deben que estar
bajo las mismas condiciones ambientales. La temperatura y la
humedad deben ser iguales para todas las plantas, y las plantas
deben colocarse en tiestos de igual tamaño y con el mismo tipo de
suelo.
Determine cuales son las variables dependientes e
independientes en los siguientes experimentos:
• La taza de producción de oxígeno para células de levadura con
cianuro, un inhibidor de respiración.
• Número de tumores colo-rectales en pacientes tomando
aspirina dos veces al día.
• Número de ballenas grises observadas en el 2010 en aguas
con temperatura promedio de 20°C
Réplicas
• Las investigaciones científicas no tienen
mucho valor si se basan en un solo
experimento con pocos individuos.
• Para obtener unas conclusiones válidas debe
repetirse el experimento varias veces; estas
repeticiones se conocen como réplicas.
• Las réplicas aseguran que los resultados sean
consistentes y minimizan el efecto de los
errores experimentales.
Las limitaciones de los métodos
experimentales
• Los experimentos no siempre representan las condiciones de
la vida real, porque muchas otras variables contribuyentes se
arreglan o son eliminadas.
• El diseño es clave para el éxito o fracaso de un experimento.
Pequeñas variaciones en el montaje experimental podrían
afectar significativamente el resultado que se está midiendo.
• Los científicos también tienen una obligación de adherirse a
límites éticos en el diseño y la realización de los experimentos.
• Los experimentos siempre tienen errores inherentes en los
mismos: ej. error experimental y error humano.
La investigacion científica no
siempre sigue un método lineal.
• Pasteur no creía en la hipótesis de la generación
espontánea de la gusanos y microorganismos en la
comida y diseño experimentos para probar lo
contrario (no genero una hipótesis previa).
• La investigación de las montañas Henry al Sur de
Utah por G.K. Gilbert al final de los 1800, no fue el
resultado de parte una pregunta, ni una
experimentación. El formó parte de una expedición
del gobierno y su trabajo se baso en observaciones y
descripciones.
• Para la investigación científica se pueden
realizar varios métodos; además de la
experimentación, se pueden llevar a cabo
modelaje, descripción y comparación.
• Una investigación se puede llevar a cabo por la
acumulación de información de más de un
método, lo que genera múltiples líneas de
evidencia.
• Estos métodos pueden llevarse a cabo por
separado o pueden estar combinados en una
investigación.
Modelaje
• Los modelos hechos en computadora o
manualmente se hacen para simular sistemas
naturales y llevar a cabo unas predicciones. Luego se
pueden hacer experimentos u observaciones.
• Ej. El pronostico del tiempo. Sin embargo, este
pronostico depende de suposiciones y conocimientos
de los sistemas existentes.
Descripción
• La descripción recoge datos sobre fenómenos
o relaciones naturales.
• Ej. estudio de Copérnico sobre el movimiento
de los planetas.
• ¿Qué otro ejemplo podría mencionar?
Comparación
• La comparación se usa para determinar y cuantificar
las relaciones entre dos o más variables al observar
diferentes grupos que, ya sea por elección o
circunstancia, están expuestos a tratamientos
diferentes.
• Se usa cuando se hacen estudios con data
retrospectiva o se hacen proyecciones al futuro.
También cuando las condiciones éticas no permiten
tener un grupo control.
Ejemplos de comparaciones
• La comparación entre el efecto de dos medicamentos
para una misma enfermedad para determinar cuál
funciona mejor en determinada población.
• Los estudios realizados para correlacionar el cáncer
del pulmón con el fumar.
• Los estudios de ADN para determinar investigación
de escenas de crimen.
• ¿Qué limitaciones podrían tener los estudios
comparativos, además de las mencionadas?
• El controlar las variables que pueden afectar el
estudio.
Escoja entre (a) investigación, (b) comparación,
(c) modelaje y (d) descripción
• Una asociación entre el cambio del clima
global y la quema de combustibles de fósiles
(que emite el CO2).
• Publicación de las especies de una familia de
plantas.
• La determinación de la molécula de ADN.
• La posible explicación de si el lysol resulta
tóxico para las plantas.
Escoja entre (a) investigación, (b) comparación,
(c) modelaje y (d) descripción
• El efecto del antibiótico penicilina sobre el crecimiento de
bacterias .
• Una serie de dibujos o fotografías de los organismos fósiles
que se encuentran en diferentes capas de las roca que forman
una cordillera.
• Un recuento de las victimas de cáncer del seno en países
desarrollados y en desarrollo.
• Los cambios en el promedio anual de la temperatura
pronosticada para el próximo año por la NOAA.
Experimento de germinación de
lechuga
• Con los materiales e información que tendrá
disponibles:
– Formule una pregunta válida.
– Una hipótesis.
– Identifique las variables de su experimento.
– El tratamiento control.
– Las réplicas.
– Los niveles de tratamiento.
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