Método Científico

1. Método Científico Biol 3051L

2. 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.

3. ¿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.

4. 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.

5. 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.

6. ¿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.

7. 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.

8. 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?

9. ¿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: Formuleunapreguntaválidaquepuedacontestar con el métodocientífico.

10. 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.

11. ¿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?

12. 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.

13. 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.

14. 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 tenerdos 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).

15. 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.

16. 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.

17. 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).

18. 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.

19. 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

20. 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.

21. 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.

22. 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.

23. 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.

24. 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.

25. 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?

26. 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.

27. 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.

28. 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.

29. 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.

30. 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.