Mtodo Cientfico Biol 3051 L Objetivos Identificar y
Método Científico Biol 3051 L
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 de un experimento. • Resumir y presentar los resultados en tablas y gráficas. • Diseñar un experimento científico.
¿QUE ES EL METODO CIENTIFICO? • La investigación científica se basa en observaciones, experimentación, análisis de datos y lógica. • El método científico es una de las herramientas por las cuales se contesta una interrogante y se obtiene una explicación sustentada por la recopilación y análisis de datos.
Pasos: • Los pasos típicos al llevar a cabo una investigación científica se pueden “simplificar” en: – hacer observaciones. – hacer una pregunta. – desarrollar una hipótesis. – hacer una predicción. – diseñar un experimento que provea datos cuantificables para probar esa predicción. – recopilar y analizar datos para contestar la pregunta y llegar a unas conclusiones.
Observaciones • El primer paso es haber tenido una inquietud o interrogante sobre algún aspecto de los seres vivos y su medio ambiente. • ¿Cuál pregunta es más útil para poder crear una pregunta válida? Escoja una observación que pueda usar para formular una pregunta válida.
¿Cómo podemos saber si una pregunta puede contestarse científicamente y si es una pregunta válida? • Estar bien definida. • Debemos poder cuantificar la información recopilada a partir de nuestra pregunta. • Se debe excluir la especulación. • La mejor pregunta es aquella lo suficientemente específica para poder contestarla con claridad.
Pasos adicionales para escoger una pregunta válida: • Dividirla en preguntas más simples y más fáciles de resolver. • Se necesita información de base, la cual se obtiene de trabajos previos, hablando con colegas y de su propia experiencia. • Ejemplo: “yo quiero encontrar la cura para el cancer”. Abajo un trabajo específico que es el resultado de una pregunta más simple: 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 Research June 15, 2011 71: 4192 -4204. •
¿Cuáles de las siguientes preguntas es una pregunta válida? • ¿Se puede usar el horóscopo para conocer lo que nos sucederá al día siguiente? • ¿El calentamiento global ocasionará la pérdida de especies en el Mar Caribe? • ¿Es la planta de anamú útil para el tratamiento de cáncer de la próstata? Ejercicio: Formule una pregunta válida que pueda contestar con el método científico.
Formulando la hipótesis • Una vez se establece una pregunta, se pasa a formular una hipótesis. • Una hipótesis: – se define como una propuesta de cuál sería una explicación para un fenómeno observable. – identifica el organismo o proceso a investigarse, las variables que se probarán e implica como se compararan las mismas. – muestra la relación entre variables biológicas. – siempre tiene que ser comprobable y puede ser probada falsa. • Experimentos y/u otras tecnologías podrían producir datos que falsifiquen mi hipótesis. La experimentación no excluye otras explicaciones posibles. • Para probar una hipótesis no siempre se requiere de experimentos controlados. Por ejemplo, las investigaciones sobre evolución pueden basarse en el estudio de los fósiles y no en el análisis de experimentos.
Dificultades en la elaboración de la hipótesis: • Un planteamiento poco claro del problema a investigar. • Falta de conocimiento del marco teórico de la investigación. • El desconocimiento de los procesos de la investigación a realizarse, por lo tanto ausencia de criterios para la elaboración de hipótesis y la selección de técnicas de investigación adecuadas al problema que se investiga.
¿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?
Ejemplos de hipótesis • La producción de CO 2 por “X especie de levadura” alimentada con maltosa no es significativamente diferente a la producción de CO 2 cuando ésta es alimentada con glucosa. • La “X especie de levadura” produce más CO 2 cuando se alimenta con glucosa que con maltosa. Formule una hipótesis para la pregunta que realizó.
EXPERIMENTACION • El próximo paso es diseñar un experimento para probar mi predicción. • La experimentación puede realizarse a través de experimentos controlados o experimentos comparativos. • La experimentación controlada consiste en manipular un factor o proceso mientras se mantienen las demás variables controladas. • Fundamental en muchos de los experimentos es el uso de los controles, la aleatorización y la duplicación (réplicas).
VARIABLES • 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 pueden ser: temperatura, cantidad de agua y luz; es decir, variables que pueden manipularse.
• Si la variable independiente es un valor se debe establecer el rango de valores. Ej. Para ver el efecto del nitrógeno sobre el crecimiento de X planta, se establece un experimento utilizando varias concentraciones de nitrógeno. • Este rango de valores de la variable independiente se conoce como el nivel de tratamiento. • El experimento, además, debe tener un tratamiento 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 • La variable dependiente “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 • Es difícil, o a veces imposible, manipular una sola variable en un experimento. • 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. , para medir el efecto del etileno sobre el crecimiento de las plantas, estas deben 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 cuáles son las variables dependientes e independientes: • Cuál será la taza de producción de oxígeno para células de levadura expuestas a cianuro, un inhibidor de respiración. • Cuál será el número de tumores colo-rectales en pacientes tomando aspirina dos veces al día. • Cuantas ballenas grises se observaron en el 2010 en aguas con temperatura promedio de 20°C.
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. • Reconocer que los experimentos siempre tienen errores inherentes en los mismos: ej. error experimental y error humano.
Réplicas • Para obtener 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.
La investigacion científica no siempre sigue una experimentacion controlada y se realiza por experimentacion comparativa • Por experimentación comparativa se pueden realizar varios métodos: modelaje, descripción y comparación. • Estos métodos pueden llevarse a cabo por separado o pueden estar combinados en una investigación. • Una investigación se puede llevar a cabo por la acumulación de información de más de un método, lo que genera múltiples líneas de evidencia.
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. • Ejemplos: estudio de Copérnico sobre el movimiento de los planetas. • Una descripción de una especie nueva.
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. • El controlar las variables que pueden afectar el estudio es una limitación en estudios comparativos.
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.
Escoja entre (a) experimentación controlada, (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 CO 2). • 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) experimentación controlada, (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.
Datos: incertidumbre, errores, y confiabilidad • Todos los datos recopilados de una investigación siempre tienen algún grado de incertidumbre. • La incertidumbre es una estimación cuantitativa del error que está presente en todos los datos. • Ignorar la fuente de un error puede llevar a conclusiones equivocadas y a propagar y magnificar el error. • Se puede reducir la incertidumbre y minimizar los errores experimentales. Sin embargo, la incertidumbre nunca puede ser reducida a cero porque es una medida de la variabilidad de los datos.
Fuentes de error • La variabilidad siempre está presente. Por ejemplo el tamaño adulto de las hojas de una especie “x” se presenta en forma de rango (ej. 4 -8 cm largo, 1 -2 cm ancho) por variabilidad debido a diferencias genéticas y ambientales. • El error experimental es aquel que está distribuido al azar cerca a la medida verdadera y representa la variabilidad real del experimento. • Este error no puede ser eliminado, pero si puede ser medido y reducido cuando se hacen réplicas de un evento específico.
• Otro tipo de error es el introducido humanamente. Por ejemplo, por calibración incorrecta o inconsistencia al tomar datos. • Este error afecta los resultados ampliando por encima o por debajo del valor real la variabilidad de los datos obtenidos. O simplemente dando valores completamente erróneos y lejanos al valor real. • Este tipo de error puede ser compensado, o algunas veces eliminado, si su fuente se identifica.
Algunas medidas para minimizar errores: • Calibrado instrumentos o medidas contra estándares conocidos. • Implementando de procedimientos estandarizados para minimizar el error humano. • Tener la documentación completa de los métodos de investigación. • Realizando réplicas o repeticiones del experimento.
Experimento • 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. Mencione cómo se puede minimizar el error de nuestro experimento.
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