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1.2: Método científico - La práctica de la ciencia - Biología


Para una mirada divertida a cómo piensan los científicos, consulte El placer de descubrir las cosas: las mejores obras cortas de Richard Feynman (1999, Nueva York, Harper Collins). Aquí nos enfocamos en lo esencial del método científico originalmente inspirado por Robert Boyle, y luego miramos cómo se practica la ciencia hoy. El método científico se refiere a un protocolo estandarizado para observar, hacer preguntas e investigar los fenómenos naturales. En pocas palabras, dice mirar / escuchar, inferir una causa y probar su inferencia. Tal como lo refleja el Oxford English Dictionary, el elemento común inviolable esencial de toda práctica científica es que se basa en la "observación, medición y experimentación sistemáticas, y la formulación, comprobación y modificación de hipótesis".

A. El método

La adherencia al método no es estricta y, a veces, puede infringir la adherencia al protocolo. Al final, el método científico en la práctica actual reconoce los sesgos y prejuicios humanos y permite desviaciones del protocolo. No obstante, la comprensión del método científico guiará al investigador prudente a equilibrar el sesgo personal con los saltos de intuición que requiere la ciencia exitosa. La práctica del método científico por la mayoría de los científicos se consideraría un éxito en casi cualquier medida. La ciencia “como una forma de conocer” el mundo que nos rodea constantemente prueba, confirma, rechaza y finalmente revela nuevos conocimientos, integrando ese conocimiento en nuestra cosmovisión.

Aquí, en el orden habitual, se encuentran los elementos clave del método científico:

  1. Observar Fenómenos naturales (incluye leer la ciencia de otros).
  2. Inferir y proponer una hipótesis (explicación) basada en la objetividad y la razón. Las hipótesis son oraciones declarativas que suenan como un hecho, ¡pero no lo son! Las buenas hipótesis son comprobables, se convierten fácilmente en si / entonces (predictivo) sí o no preguntas.
  3. Diseñe un experimento para probar la hipótesis: los resultados deben ser evidencia medible a favor o en contra de la hipótesis.
  4. Realice el experimento y luego observe, mida, recopile datos y pruebe la validez estadística (cuando corresponda). Luego, repita el experimento.
  5. Considere cómo sus datos apoyan o no su hipótesis y luego integre sus resultados experimentales con hipótesis anteriores y conocimientos previos.

Pero, como teorías y leyes encajar en el método científico?

Un cientifico teoría, al contrario de lo que mucha gente piensa, no es una suposición. Más bien, una teoría es una afirmación bien respaldada por evidencia experimental y ampliamente aceptada por la comunidad científica. Una de las teorías más duraderas y probadas es, por supuesto, la teoría de la evolución. Entre los científicos, las teorías pueden considerarse como "hechos" en el lenguaje común, pero reconocemos que todavía están sujetas a pruebas y modificaciones, e incluso pueden ser anuladas. Si bien algunas de las nociones de Darwin se han modificado con el tiempo, en este caso, esas modificaciones solo han fortalecido nuestra comprensión de que la diversidad de especies es el resultado de la selección natural. Puede consultar algunos de los trabajos del propio Darwin (1859, 1860; El origen de las especies] a Origen de Especies. Para un comentario más reciente sobre los fundamentos evolutivos de la ciencia, consulte Dobzhansky T (1973, Nada en biología tiene sentido excepto a la luz de la evolución.. Soy. Biol. Enseñar. 35: 125-129) y Gould, S.J. (2002, La estructura de la teoría evolutiva. Boston, Harvard University Press).

A científico Ley se piensa como universal e incluso más cercano a un "hecho" que una teoría. Las leyes científicas son más comunes en matemáticas y física. En ciencias de la vida, reconocemos a Mendel Ley de segregacion y Ley de surtido independiente tanto en su honor como por su explicación universal y duradera de la herencia genética en los seres vivos. Pero las leyes no son hechos! Las leyes también están siempre sujetas a pruebas experimentales.

Los astrofísicos están probando activamente leyes de la física universalmente aceptadas. Estrictamente hablando, incluso Mendel Ley de surtido independiente no debería llamarse ley. De hecho, ¡no es cierto como él lo dijo! Consulte la sección Genética mendeliana de un libro de texto introductorio para ver cómo el cruce cromosómico viola esta ley.

Al describir cómo hacemos ciencia, la entrada de Wikipedia dice: “el objetivo de una investigación científica es obtener conocimiento en forma de explicaciones comprobables (hipótesis) que puedan predecir los resultados de experimentos futuros. Esto permite a los científicos obtener una comprensión de la realidad y luego usar esa comprensión para intervenir en sus mecanismos causales (como curar enfermedades) ". Cuanto mejor es una hipótesis para hacer predicciones, más útil es y más probable es que sea correcta. En el último análisis, piense en las hipótesis como conjeturas y pensar en Teorías y / o Leyes como una o más hipótesis respaldadas experimentalmente que todos están de acuerdo deberían servir como hitos para ayudarnos a evaluar nuevas observaciones e hipótesis.

Una buena hipótesis es una suposición racional que explica las observaciones científicas o las mediciones experimentales. Por lo tanto, por definición, las hipótesis se pueden contrastar basándose en predicciones basadas en la lógica. La observación adicional puede refinar o cambiar la hipótesis original y / o conducir a una nueva hipótesis cuyo valor predictivo también se puede probar. Si tiene la impresión de que el descubrimiento científico es un proceso cíclico, ¡ese es el punto! ¡Explorar preguntas científicas revela más preguntas que respuestas!

¡Ahora reconocemos que un componente clave del método científico es el requisito de que el trabajo del científico se difunda mediante publicación! De esta manera, los datos compartidos y los métodos experimentales pueden ser repetidos y evaluados por otros científicos.

B. Orígenes del método científico

Mucho antes de la palabra científico comenzó a definir a alguien que investigaba los fenómenos naturales más allá de la simple observación (es decir, haciendo experimentos), los filósofos desarrollaron reglas formales de deductivo y lógica inferencial para tratar de comprender la naturaleza, la relación de la humanidad con la naturaleza y la relación de los humanos entre sí. De hecho, Boyle no estaba solo en la ciencia experimental. Por lo tanto, debemos los fundamentos lógicos de la ciencia a filósofos a quien se le ocurrieron sistemas de deductivo y lógica inductiva tan integral al método científico. El método científico creció a partir de esos comienzos, junto con una creciente observación y experimentación empírica. Reconocemos estos orígenes cuando otorgamos el Ph.D. (Doctor en Filosofía), nuestro más alto grado académico! Estamos a punto de aprender sobre la vida de las células, su estructura y función, y su clasificación o agrupación en función de esas estructuras y funciones. Todo lo que sabemos sobre la vida proviene de la aplicación de los principios del método científico.


Investigación y método científico

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Los científicos nutricionales descubren los efectos sobre la salud de los alimentos y sus nutrientes haciendo primero una observación. Una vez que se hacen las observaciones, elaboran una hipótesis, prueban su hipótesis y luego interpretan los resultados. Después de esto, reúnen evidencia adicional de múltiples fuentes y finalmente llegan a una conclusión. Este proceso organizado de investigación utilizado en la ciencia se denomina método científico.

Figura 1.2 Pasos del método científico

Pasos del método científico

En 1811, el químico francés Bernard Courtois estaba aislando salitre para producir pólvora para el ejército de Napoleón. Para realizar este aislamiento, quemó unas algas y en el proceso, observó un vapor violeta intenso que cristalizó al exponerlo a una superficie fría. Envió los cristales violetas a un experto en gases, Joseph Gay-Lussac, quien identificó el cristal como un nuevo elemento. Se llamó yodo, la palabra griega para violeta. El siguiente registro científico es algo de lo que ocurrió para concluir que el yodo es un nutriente.

Observación. Comer algas es una cura para el bocio, un gran agrandamiento de la glándula tiroides en el cuello.

Hipótesis. En 1813, el médico suizo Jean-Francois Coindet planteó la hipótesis de que las algas contenían yodo, y que podría usarse yodo en lugar de algas para tratar a sus pacientes [1].

Prueba experimental. Coindet administró tintura de yodo por vía oral a sus pacientes con bocio.

Interprete los resultados. El tratamiento con yodo de Coindet tuvo éxito.

Hipótesis. El químico francés Chatin propuso que el bajo contenido de yodo en los alimentos y el agua en ciertas áreas alejadas del océano era la causa principal del bocio y renunció a la teoría de que el bocio era el resultado de una mala higiene.

Prueba experimental. A finales de la década de 1860, el programa, "La eliminación del bocio", comenzó con la administración de tabletas de yodo a personas de varios pueblos de Francia.

Resultados. El programa fue eficaz y el 80 por ciento de los niños con bocio se curaron.

Hipótesis. En 1918, el médico suizo Bayard propuso yodar la sal como una buena forma de tratar áreas endémicas de bocio.

Prueba experimental. La sal yodada se transportaba en mulas a una pequeña aldea en la base del Matterhorn, donde más del 75 por ciento de los niños en edad escolar padecían bocio. Se les dio a las familias para que lo usaran durante seis meses.

Resultados. La sal yodada fue beneficiosa para tratar el bocio en esta población remota.

Prueba experimental. El médico David Marine realizó el primer experimento de tratamiento del bocio con sal yodada en Estados Unidos en Akron, Ohio. [2]

Resultados. Este estudio se realizó en más de cuatro mil escolares y encontró que la sal yodada previene el bocio.

Conclusiones. Se llevaron a cabo otros siete estudios similares a los de Marine en Italia y Suiza, que también demostraron la eficacia de la sal yodada en el tratamiento del bocio. En 1924, los funcionarios de salud pública de EE. UU. Iniciaron el programa de yodación de la sal y comenzaron a eliminar el flagelo del bocio. Hoy en día, más del 70% de los hogares estadounidenses usan sal yodada y muchos otros países han seguido la misma estrategia de salud pública para reducir las consecuencias para la salud de la deficiencia de yodo.

Conexión profesional

¿Cuáles son algunas de las formas en las que piensa como científico y utiliza el método científico en su vida diaria? Cualquier proceso de toma de decisiones utiliza algún aspecto del método científico. Piense en algunas de las decisiones más importantes que ha tomado en su vida y en la investigación que realizó que apoyó su decisión. Por ejemplo, ¿qué marca de computadora posee? ¿Dónde está invertido su dinero? ¿A qué universidad asistes?


1.2: Método científico - La práctica de la ciencia - Biología

El método científico ofrece una forma estandarizada para que los psicólogos prueben hipótesis, se basen en teorías y obtengan conocimientos sobre la mente.

Objetivos de aprendizaje

Defender cada paso del método científico como necesario para la investigación psicológica.

Conclusiones clave

Puntos clave

  • El método científico fue esbozado por primera vez por Sir Francis Bacon (1561-1626) para proporcionar una resolución lógica y racional de problemas en muchos campos científicos.
  • Los pasos básicos del método científico son: 1) hacer una observación que describa un problema, 2) crear una hipótesis, 3) probar la hipótesis y 4) sacar conclusiones y refinar la hipótesis.
  • Los principales preceptos del método científico empleado por todas las disciplinas científicas son verificabilidad, predictibilidad, falsabilidad y equidad.
  • La aplicación de la teoría científica a la psicología llevó la disciplina de una forma de filosofía a una forma de ciencia.
  • El pensamiento crítico es un componente clave del método científico. Sin ella, no se puede utilizar la lógica para llegar a conclusiones.

Términos clave

  • Ciencias Sociales: Ciencias relacionadas con el comportamiento social de individuos y grupos (por ejemplo, sociología, antropología o psicología) y que a menudo se consideran más subjetivas debido al enfoque de estudio.
  • método científico: Un método para descubrir conocimiento sobre el mundo natural basado en hacer predicciones falsables (hipótesis), probarlas empíricamente y desarrollar teorías revisadas por pares que expliquen mejor los datos conocidos.
  • Ciencias Naturales: Ciencias que se ocupan de predecir y describir fenómenos naturales (por ejemplo, biología, física o química), mediante la recopilación sistemática de datos y la realización de experimentos controlados.

Todas las disciplinas científicas están unidas por el uso del método científico. El método científico ofrece una metodología objetiva para la experimentación científica que da como resultado interpretaciones imparciales del mundo y refina el conocimiento. El método científico fue esbozado por primera vez por Sir Francis Bacon (1561-1626) y permite la resolución lógica y racional de problemas en muchos campos científicos. En todas las disciplinas científicas, los principales preceptos del método científico son la verificabilidad, la previsibilidad, la falsabilidad y la equidad.

El método científico: El método científico es un proceso para recopilar datos y procesar información. Proporciona pasos bien definidos para estandarizar cómo se recopila el conocimiento científico a través de un método lógico y racional de resolución de problemas. Este diagrama muestra los pasos del método científico, que se enumeran a continuación.

Los principios básicos del método científico

Dos conceptos clave en el enfoque científico son teoría e hipótesis. Una teoría se utiliza para hacer predicciones sobre observaciones futuras. Una hipótesis es una predicción comprobable a la que se llega lógicamente a partir de una teoría.

Existen varios tipos de estudios dentro del método científico: experimentos, estudios descriptivos, estudios de casos, encuestas y estudios no descriptivos. En un experimento, un investigador manipula ciertas variables y mide su efecto sobre otras variables en un entorno controlado. Los estudios descriptivos describen la naturaleza de la relación entre las variables previstas, sin considerar la causa o el efecto. Un estudio de caso cubre un ejemplo específico en el que ha ocurrido algo inusual. Esto se hace a menudo en casos extremos o raros, generalmente con un solo sujeto. Las encuestas se utilizan con grandes grupos de personas que responden preguntas sobre temas específicos. Los estudios no descriptivos utilizan métodos correlacionales para predecir la relación entre dos (o más) variables previstas.

La verificabilidad significa que un experimento debe ser replicable por otro investigador. Para lograr la verificabilidad, los investigadores deben asegurarse de documentar sus métodos y explicar claramente cómo está estructurado su experimento y por qué produce ciertos resultados.

La predictibilidad en una teoría científica implica que la teoría debería permitirnos hacer predicciones sobre eventos futuros. La precisión de estas predicciones es una medida de la fuerza de la teoría.

La falsedad se refiere a si una hipótesis puede refutarse. Para que una hipótesis sea falsable, debe ser lógicamente posible hacer una observación o hacer un experimento físico que demuestre que no hay apoyo para la hipótesis. Incluso cuando no se puede demostrar que una hipótesis sea falsa, eso no significa necesariamente que no sea válida. Las pruebas futuras pueden refutar la hipótesis. Esto no significa que una hipótesis tiene que se demuestre que es falso, solo que se puede probar.

Para determinar si una hipótesis está respaldada o no, los investigadores psicológicos deben realizar pruebas de hipótesis utilizando estadísticas. La prueba de hipótesis es un tipo de estadística que determina la probabilidad de que una hipótesis sea verdadera o falsa. Si la prueba de hipótesis revela que los resultados fueron & # 8220 estadísticamente significativos & # 8221, esto significa que hubo apoyo para la hipótesis y que los investigadores pueden estar razonablemente seguros de que su resultado no se debió a una casualidad. Si los resultados no son estadísticamente significativos, esto significa que la hipótesis de los investigadores no fue apoyada.

La equidad implica que todos los datos deben tenerse en cuenta al evaluar una hipótesis. Un investigador no puede elegir qué datos conservar y qué descartar o centrarse específicamente en datos que apoyan o no respaldan una hipótesis en particular. Todos los datos deben tenerse en cuenta, incluso si invalidan la hipótesis.

Los pasos básicos del método científico

Los pasos básicos del método científico son:

  • Observar un fenómeno natural y definir una pregunta al respecto.
  • Haga una hipótesis o una posible solución a la pregunta.
  • Pon a prueba la hipótesis
  • Si la hipótesis es cierta, busque más evidencia o busque evidencia contraria
  • Si la hipótesis es falsa, cree una nueva hipótesis o intente nuevamente
  • Sacar conclusiones y repetir & # 8211: el método científico es interminable y ningún resultado se considera perfecto.

Para hacer una pregunta importante que pueda mejorar nuestra comprensión del mundo, un investigador debe primero observar los fenómenos naturales. Al hacer observaciones, un investigador puede definir una pregunta útil. Después de encontrar una pregunta para responder, el investigador puede hacer una predicción (una hipótesis) sobre cuál cree que será la respuesta. Esta predicción suele ser una declaración sobre la relación entre dos o más variables. Después de hacer una hipótesis, el investigador diseñará un experimento para probar su hipótesis y evaluar los datos recopilados. Estos datos apoyarán o refutarán la hipótesis. Con base en las conclusiones extraídas de los datos, el investigador encontrará más evidencia para respaldar la hipótesis, buscará contra-evidencia para fortalecer aún más la hipótesis, revisará la hipótesis y creará un nuevo experimento, o continuará incorporando la información recopilada para responder la pregunta de investigación.

Ejemplo del método científico

Para comprender mejor el proceso del método científico, observe el siguiente ejemplo:

  • Observación: Mi tostadora no funciona.
  • Pregunta: ¿Hay algún problema con mi toma de corriente?
  • Hipótesis: si hay algún problema con el tomacorriente, mi cafetera tampoco funcionará cuando la conecte.
  • Experimento: enchufo mi cafetera al tomacorriente.
  • Resultado: ¡Mi cafetera funciona!
  • Conclusión: Mi toma de corriente funciona, pero mi tostadora aún ganó & # 8217t tuesta mi pan.
  • Refina la hipótesis: Mi tostadora está rota.

A partir de este punto, el proceso se repetiría con una hipótesis depurada.

Por qué el método científico es importante para la psicología

El uso del método científico es una de las principales características que separa la psicología moderna de las investigaciones filosóficas anteriores sobre la mente. En comparación con la química, la física y otras & # 8220ciencias naturales & # 8221, la psicología ha sido considerada durante mucho tiempo como una de las & # 8220ciencias sociales & # 8221 debido a la naturaleza subjetiva de las cosas que busca estudiar. Muchos de los conceptos que interesan a los psicólogos, como aspectos de la mente, el comportamiento y las emociones humanas, son subjetivos y no pueden medirse directamente. Los psicólogos a menudo se basan en observaciones de comportamiento y datos autoinformados, que algunos consideran ilegítimos o carecen de rigor metodológico. La aplicación del método científico a la psicología, por lo tanto, ayuda a estandarizar el enfoque para comprender sus muy diferentes tipos de información.

El método científico permite que los datos psicológicos sean replicados y confirmados en muchos casos, bajo diferentes circunstancias y por una variedad de investigadores. Mediante la reproducción de experimentos, las nuevas generaciones de psicólogos pueden reducir los errores y ampliar la aplicabilidad de las teorías. También permite probar y validar teorías en lugar de ser simplemente conjeturas que nunca podrían ser verificadas o falsificadas. Todo esto permite a los psicólogos obtener una comprensión más sólida de cómo funciona la mente humana.


Los propósitos más amplios de la investigación científica en psicología

La gente siempre ha sentido curiosidad por el mundo natural, incluidos ellos mismos y su comportamiento. (De hecho, esta es probablemente la razón por la que está estudiando psicología en primer lugar). La ciencia surgió de esta curiosidad natural y se ha convertido en la mejor manera de lograr un conocimiento detallado y preciso. Tenga en cuenta que la mayoría de los fenómenos y las teorías que llenan los libros de texto de psicología son producto de la investigación científica. En un libro de texto típico de introducción a la psicología, por ejemplo, uno puede aprender sobre áreas corticales específicas para el lenguaje y la percepción, los principios del condicionamiento clásico y operante, los sesgos en el razonamiento y el juicio, y la sorprendente tendencia de las personas a obedecer a la autoridad. Y la investigación científica continúa porque lo que sabemos en este momento solo rasca la superficie de lo que pueden saber.

La investigación científica a menudo se clasifica como básica o aplicada. La investigación básica en psicología se realiza principalmente con el fin de lograr una comprensión más detallada y precisa del comportamiento humano, sin necesariamente intentar abordar ningún problema práctico en particular. La investigación de Mehl y sus colegas entra en esta categoría. La investigación aplicada se realiza principalmente para abordar algún problema práctico. La investigación sobre los efectos del uso de teléfonos celulares en la conducción, por ejemplo, fue motivada por preocupaciones de seguridad y ha llevado a la promulgación de leyes para limitar esta práctica. Aunque la distinción entre investigación básica y aplicada es conveniente, no siempre es clara. Por ejemplo, la investigación básica sobre las diferencias sexuales en la locuacidad podría eventualmente tener un efecto sobre cómo se practica la terapia matrimonial, y la investigación aplicada sobre el efecto del uso del teléfono celular en la conducción podría producir nuevos conocimientos sobre los procesos básicos de percepción, atención y acción.

Conclusiones clave

  • La investigación en psicología se puede describir mediante un modelo cíclico simple. Una pregunta de investigación basada en la literatura de investigación conduce a un estudio empírico, cuyos resultados se publican y pasan a formar parte de la literatura de investigación.
  • La investigación científica en psicología la llevan a cabo principalmente personas con títulos de doctorado en psicología y campos relacionados, la mayoría de los cuales son miembros de la facultad de facultades y universidades. Lo hacen por motivos profesionales y personales, así como para contribuir al conocimiento científico sobre el comportamiento humano.
  • La investigación básica se lleva a cabo para aprender sobre el comportamiento humano por sí mismo, y la investigación aplicada se lleva a cabo para resolver algún problema práctico. Ambos son valiosos y la distinción entre los dos no siempre es clara.

Ejercicios

  1. Práctica: Encuentre una descripción de un estudio empírico en una revista profesional o en uno de los blogs de psicología científica. Luego, escriba una breve descripción de la investigación en términos del modelo cíclico que se presenta aquí. Una o dos frases para cada parte del ciclo deberían ser suficientes.
  2. Práctica: Basándose en su propia experiencia o en cosas que ya haya aprendido sobre psicología, enumere tres preguntas de investigación básica y tres preguntas de investigación aplicada que le interesen.

1.2 Los métodos científicos

Al final de esta sección, podrá hacer lo siguiente:

  • Explicar cómo se utilizan los métodos de la ciencia para hacer descubrimientos científicos.
  • Definir un modelo científico y describir ejemplos de modelos físicos y matemáticos utilizados en física.
  • Comparar y contrastar hipótesis, teoría y ley.

Apoyo a los profesores

Apoyo a los profesores

Los objetivos de aprendizaje de esta sección ayudarán a sus estudiantes a dominar los siguientes estándares:

  • (2) Procesos científicos. El estudiante usa un enfoque sistemático para responder preguntas de investigación de campo y laboratorio científico. Se espera que el estudiante:
    • (A) conocer la definición de ciencia y comprender que tiene limitaciones, como se especifica en la subsección (b) (2) de esta sección
    • (B) sepa que las hipótesis científicas son declaraciones provisionales y comprobables que deben poder ser respaldadas o no por evidencia observacional. Las hipótesis de poder explicativo duradero que se han probado en una amplia variedad de condiciones se incorporan a las teorías.
    • (C) sepa que las teorías científicas se basan en fenómenos naturales y físicos y pueden ser probadas por múltiples investigadores independientes. A diferencia de las hipótesis, las teorías científicas son explicaciones bien establecidas y altamente confiables, pero pueden estar sujetas a cambios a medida que se desarrollan nuevas áreas de la ciencia y nuevas tecnologías.
    • (D) distinga entre hipótesis científicas y teorías científicas.

    Términos clave de la sección

    experimentar hipótesis modelo observación principio
    ley científica metodos cientificos teoría universal

    Apoyo a los profesores

    Apoyo a los profesores

    [OL] La evaluación previa para esta sección podría involucrar a los estudiantes que compartan o escriban una anécdota sobre cuándo usaron los métodos de la ciencia. Luego, los estudiantes podrían etiquetar sus procesos de pensamiento en su anécdota con los métodos científicos apropiados. La clase también podría discutir sus definiciones de teoría y derecho, tanto fuera como dentro del contexto de la ciencia.

    [OL] Cabe señalar y posiblemente mencionar que un científico, como se menciona en esta sección, no significa necesariamente un científico capacitado. Podría ser cualquiera que utilice métodos científicos.

    Metodos cientificos

    Los científicos a menudo planifican y llevan a cabo investigaciones para responder preguntas sobre el universo que nos rodea. Tales leyes son intrínsecas al universo, lo que significa que los humanos no las crearon y no pueden cambiarlas. Solo podemos descubrirlos y comprenderlos. Su descubrimiento es un esfuerzo muy humano, con todos los elementos de misterio, imaginación, lucha, triunfo y decepción inherentes a cualquier esfuerzo creativo. La piedra angular del descubrimiento de las leyes naturales es la observación. La ciencia debe describir el universo como es, no como imaginamos o deseamos que sea.

    Todos tenemos cierta curiosidad. Miramos a nuestro alrededor, hacemos generalizaciones e intentamos comprender lo que vemos. Por ejemplo, miramos hacia arriba y nos preguntamos si un tipo de nube indica una tormenta que se aproxima. A medida que nos tomamos en serio la exploración de la naturaleza, nos volvemos más organizados y formales en la recopilación y el análisis de datos. Intentamos una mayor precisión, realizamos experimentos controlados (si podemos) y escribimos ideas sobre cómo se pueden organizar los datos. Luego formulamos modelos, teorías y leyes basados ​​en los datos que hemos recopilado y comunicamos esos resultados con otros. Esto, en pocas palabras, describe el método científico que emplean los científicos para decidir cuestiones científicas sobre la base de la evidencia de la observación y la experimentación.

    Una investigación a menudo comienza con un científico que hace una observación. El científico observa un patrón o tendencia dentro del mundo natural. La observación puede generar preguntas que el científico desea responder. A continuación, el científico puede realizar una investigación sobre el tema e idear una hipótesis. Una hipótesis es una declaración comprobable que describe cómo funciona algo en el mundo natural. En esencia, una hipótesis es una suposición fundamentada que explica algo sobre una observación.

    Apoyo a los profesores

    Apoyo a los profesores

    [OL] En esta sección se utiliza una suposición fundamentada al describir una hipótesis para combatir la tendencia a pensar en una teoría como una suposición fundamentada.

    Los científicos pueden probar la hipótesis realizando un experimento. Durante un experimento, el científico recopila datos que les ayudarán a conocer el fenómeno que están estudiando. Luego, los científicos analizan los resultados del experimento (es decir, los datos), a menudo utilizando métodos estadísticos, matemáticos y / o gráficos. Del análisis de datos, extraen conclusiones. Pueden concluir que su experimento apoya o rechaza su hipótesis. Si se apoya la hipótesis, el científico generalmente pasa a probar otra hipótesis relacionada con la primera. Si su hipótesis es rechazada, a menudo probarán una hipótesis nueva y diferente en su esfuerzo por aprender más sobre lo que estén estudiando.

    Los procesos científicos se pueden aplicar a muchas situaciones. Supongamos que intenta encender su automóvil, pero no arranca. ¡Acaba de hacer una observación! Te preguntas: "¿Por qué no arranca mi coche?" Ahora puede utilizar procesos científicos para responder a esta pregunta. Primero, genera una hipótesis como, "El auto no arranca porque no tiene gasolina en el tanque de gasolina". Para probar esta hipótesis, pones gasolina en el auto y tratas de encenderlo nuevamente. Si el automóvil arranca, el experimento respalda su hipótesis. Si el automóvil no arranca, se rechaza su hipótesis. Luego, deberá pensar en una nueva hipótesis para probar, como "Mi auto no arranca porque la bomba de combustible está rota". Con suerte, sus investigaciones lo llevarán a descubrir por qué el automóvil no arranca y le permitirán repararlo.

    Modelado

    Un modelo es una representación de algo que a menudo es demasiado difícil (o imposible) de estudiar directamente. Los modelos pueden tomar la forma de modelos físicos, ecuaciones, programas de computadora o simulaciones: gráficos / animaciones de computadora. Los modelos son herramientas especialmente útiles en la física moderna porque nos permiten visualizar fenómenos que normalmente no podemos observar con nuestros sentidos, como objetos muy pequeños u objetos que se mueven a altas velocidades. Por ejemplo, podemos comprender la estructura de un átomo utilizando modelos, a pesar de que nadie ha visto nunca un átomo con sus propios ojos. Los modelos son siempre aproximados, por lo que son más sencillos de considerar que la situación real cuanto más completo es un modelo, más complicado debe ser. Los modelos ponen lo intangible o lo extremadamente complejo en términos humanos que podemos visualizar, discutir y formular hipótesis.

    Los modelos científicos se construyen sobre la base de los resultados de experimentos previos. Aún así, los modelos a menudo solo describen un fenómeno de forma parcial o en unas pocas situaciones limitadas. Algunos fenómenos son tan complejos que puede ser imposible modelarlos en su totalidad, incluso usando computadoras. Un ejemplo es el modelo de nube de electrones del átomo en el que los electrones se mueven alrededor del centro del átomo en distintas nubes (Figura 1.12), que representan la probabilidad de encontrar un electrón en diferentes lugares. Este modelo nos ayuda a visualizar la estructura de un átomo. Sin embargo, no nos muestra exactamente dónde estará un electrón dentro de su nube en un momento determinado.

    Como se mencionó anteriormente, los físicos usan una variedad de modelos que incluyen ecuaciones, modelos físicos, simulaciones por computadora, etc. Por ejemplo, los modelos tridimensionales se usan comúnmente en química y física para modelar moléculas. Las propiedades distintas de la apariencia o la ubicación generalmente se modelan usando matemáticas, donde se usan funciones para mostrar cómo estas propiedades se relacionan entre sí. Procesos como la formación de una estrella o los planetas, también se pueden modelar utilizando simulaciones por computadora. Una vez que una simulación está correctamente programada en base a datos experimentales reales, la simulación puede permitirnos ver procesos que sucedieron en el pasado o que suceden demasiado rápido o lento para que podamos observarlos directamente. Además, los científicos también pueden realizar experimentos virtuales utilizando modelos basados ​​en computadora. En un modelo de formación de planetas, por ejemplo, el científico podría alterar la cantidad o tipo de rocas presentes en el espacio y ver cómo afecta la formación de planetas.

    Los científicos usan modelos y resultados experimentales para construir explicaciones de observaciones o diseñar soluciones a problemas. Por ejemplo, una forma de hacer que un automóvil sea más eficiente en combustible es reducir la fricción o el arrastre causado por el aire que fluye alrededor del automóvil en movimiento. Esto se puede hacer diseñando la forma de la carrocería del automóvil para que sea más aerodinámico, por ejemplo, usando esquinas redondeadas en lugar de afiladas. Luego, los ingenieros pueden construir modelos físicos de la carrocería del automóvil, colocarlos en un túnel de viento y examinar el flujo de aire alrededor del modelo. Esto también se puede hacer matemáticamente en una simulación por computadora. El patrón de flujo de aire se puede analizar para regiones con flujo de aire suave y remolinos que indiquen resistencia. Es posible que el modelo de la carrocería del automóvil deba modificarse ligeramente para producir el patrón más suave de flujo de aire (es decir, el menor arrastre). The pattern with the least drag may be the solution to increasing fuel efficiency of the car. This solution might then be incorporated into the car design.

    Snap Lab

    Using Models and the Scientific Processes

    Be sure to secure loose items before opening the window or door.

    In this activity, you will learn about scientific models by making a model of how air flows through your classroom or a room in your house.

    • One room with at least one window or door that can be opened
    • Piece of single-ply tissue paper
      1. Work with a group of four, as directed by your teacher. Close all of the windows and doors in the room you are working in. Your teacher may assign you a specific window or door to study.
      2. Before opening any windows or doors, draw a to-scale diagram of your room. First, measure the length and width of your room using the tape measure. Then, transform the measurement using a scale that could fit on your paper, such as 5 centimeters = 1 meter.
      3. Your teacher will assign you a specific window or door to study air flow. On your diagram, add arrows showing your hypothesis (before opening any windows or doors) of how air will flow through the room when your assigned window or door is opened. Use pencil so that you can easily make changes to your diagram.
      4. On your diagram, mark four locations where you would like to test air flow in your room. To test for airflow, hold a strip of single ply tissue paper between the thumb and index finger. Note the direction that the paper moves when exposed to the airflow. Then, for each location, predict which way the paper will move if your air flow diagram is correct.
      5. Now, each member of your group will stand in one of the four selected areas. Each member will test the airflow Agree upon an approximate height at which everyone will hold their papers.
      6. When you teacher tells you to, open your assigned window and/or door. Each person should note the direction that their paper points immediately after the window or door was opened. Record your results on your diagram.
      7. Did the airflow test data support or refute the hypothetical model of air flow shown in your diagram? ¿Por qué o por qué no? Correct your model based on your experimental evidence.
      8. With your group, discuss how accurate your model is. What limitations did it have? Write down the limitations that your group agreed upon.

    Grasp Check

    1. Yes, you could use your model to predict air flow through a new window. The earlier experiment of air flow would help you model the system more accurately.
    2. Yes, you could use your model to predict air flow through a new window. The earlier experiment of air flow is not useful for modeling the new system.
    3. No, you cannot model a system to predict the air flow through a new window. The earlier experiment of air flow would help you model the system more accurately.
    4. No, you cannot model a system to predict the air flow through a new window. The earlier experiment of air flow is not useful for modeling the new system.

    Apoyo a los profesores

    Apoyo a los profesores

    This Snap Lab! has students construct a model of how air flows in their classroom. Each group of four students will create a model of air flow in their classroom using a scale drawing of the room. Then, the groups will test the validity of their model by placing weathervanes that they have constructed around the room and opening a window or door. By observing the weather vanes, students will see how air actually flows through the room from a specific window or door. Students will then correct their model based on their experimental evidence. The following material list is given per group:

    • One room with at least one window or door that can be opened (An optimal configuration would be one window or door per group.)
    • Several pieces of construction paper (at least four per group)
    • Strips of single ply tissue paper
    • One tape measure (long enough to measure the dimensions of the room)
    • Straws
    • Tijeras
    • tape
    1. Group size can vary depending on the number of windows/doors available and the number of students in the class.
    2. The room dimensions could be provided by the teacher. Also, students may need a brief introduction in how to make a drawing to scale.
    3. This is another opportunity to discuss controlled experiments in terms of why the students should hold the strips of tissue paper at the same height and in the same way. One student could also serve as a control and stand far away from the window/door or in another area that will not receive air flow from the window/door.
    4. You will probably need to coordinate this when multiple windows or doors are used. Only one window or door should be opened at a time for best results. Between openings, allow a short period (5 minutes) when all windows and doors are closed, if possible.

    Answers to the Grasp Check will vary, but the air flow in the new window or door should be based on what the students observed in their experiment.

    Scientific Laws and Theories

    A scientific law is a description of a pattern in nature that is true in all circumstances that have been studied. That is, physical laws are meant to be universal , meaning that they apply throughout the known universe. Laws are often also concise, whereas theories are more complicated. A law can be expressed in the form of a single sentence or mathematical equation. For example, Newton’s second law of motion , which relates the motion of an object to the force applied (F), the mass of the object (metro), and the object’s acceleration (a), is simply stated using the equation

    Scientific ideas and explanations that are true in many, but not all situations in the universe are usually called principles . An example is Pascal’s principle , which explains properties of liquids, but not solids or gases. However, the distinction between laws and principles is sometimes not carefully made in science.

    A theory is an explanation for patterns in nature that is supported by much scientific evidence and verified multiple times by multiple researchers. While many people confuse theories with educated guesses or hypotheses, theories have withstood more rigorous testing and verification than hypotheses.

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    [OL] Explain to students that in informal, everyday English the word teoría can be used to describe an idea that is possibly true but that has not been proven to be true. This use of the word teoría often leads people to think that scientific theories are nothing more than educated guesses. This is not just a misconception among students, but among the general public as well.

    As a closing idea about scientific processes, we want to point out that scientific laws and theories, even those that have been supported by experiments for centuries, can still be changed by new discoveries. This is especially true when new technologies emerge that allow us to observe things that were formerly unobservable. Imagine how viewing previously invisible objects with a microscope or viewing Earth for the first time from space may have instantly changed our scientific theories and laws! What discoveries still await us in the future? The constant retesting and perfecting of our scientific laws and theories allows our knowledge of nature to progress. For this reason, many scientists are reluctant to say that their studies probar cualquier cosa. By saying apoyo en lugar de probar, it keeps the door open for future discoveries, even if they won’t occur for centuries or even millennia.

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    [OL] With regard to scientists avoiding using the word probar, the general public knows that science has proven certain things such as that the heart pumps blood and the Earth is round. However, scientists should shy away from using probar because it is impossible to test every single instance and every set of conditions in a system to absolutely prove anything. Utilizando apoyo or similar terminology leaves the door open for further discovery.

    Verifica tu entendimiento

    1. Models are simpler to analyze.
    2. Models give more accurate results.
    3. Models provide more reliable predictions.
    4. Models do not require any computer calculations.
    1. They are the same.
    2. A hypothesis has been thoroughly tested and found to be true.
    3. A hypothesis is a tentative assumption based on what is already known.
    4. A hypothesis is a broad explanation firmly supported by evidence.
    1. A scientific model is a representation of something that can be easily studied directly. It is useful for studying things that can be easily analyzed by humans.
    2. A scientific model is a representation of something that is often too difficult to study directly. It is useful for studying a complex system or systems that humans cannot observe directly.
    3. A scientific model is a representation of scientific equipment. It is useful for studying working principles of scientific equipment.
    4. A scientific model is a representation of a laboratory where experiments are performed. It is useful for studying requirements needed inside the laboratory.
    1. The hypothesis must be validated by scientific experiments.
    2. The hypothesis must not include any physical quantity.
    3. The hypothesis must be a short and concise statement.
    4. The hypothesis must apply to all the situations in the universe.
    1. A scientific theory is an explanation of natural phenomena that is supported by evidence.
    2. A scientific theory is an explanation of natural phenomena without the support of evidence.
    3. A scientific theory is an educated guess about the natural phenomena occurring in nature.
    4. A scientific theory is an uneducated guess about natural phenomena occurring in nature.
    1. A hypothesis is an explanation of the natural world with experimental support, while a scientific theory is an educated guess about a natural phenomenon.
    2. A hypothesis is an educated guess about natural phenomenon, while a scientific theory is an explanation of natural world with experimental support.
    3. A hypothesis is experimental evidence of a natural phenomenon, while a scientific theory is an explanation of the natural world with experimental support.
    4. A hypothesis is an explanation of the natural world with experimental support, while a scientific theory is experimental evidence of a natural phenomenon.

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    Use the Check Your Understanding questions to assess students’ achievement of the section’s learning objectives. If students are struggling with a specific objective, the Check Your Understanding will help identify which objective and direct students to the relevant content.

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    • Utilice la siguiente información para generar una cita. Recomendamos utilizar una herramienta de citas como esta.
      • Authors: Paul Peter Urone, Roger Hinrichs
      • Editor / sitio web: OpenStax
      • Book title: Physics
      • Publication date: Mar 26, 2020
      • Ubicación: Houston, Texas
      • Book URL: https://openstax.org/books/physics/pages/1-introduction
      • Section URL: https://openstax.org/books/physics/pages/1-2-the-scientific-methods

      © Jan 29, 2021 Texas Education Agency (TEA). El nombre de OpenStax, el logotipo de OpenStax, las portadas de libros de OpenStax, el nombre de OpenStax CNX y el logotipo de OpenStax CNX no están sujetos a la licencia Creative Commons y no pueden reproducirse sin el consentimiento previo y expreso por escrito de Rice University.


      Step 2: Formulate a hypothesis

      After deciding to learn more about an observation or a set of observations, scientists generally begin an investigation by forming a hypothesis, a tentative explanation for the observation(s). The hypothesis may not be correct, but it puts the scientist&rsquos understanding of the system being studied into a form that can be tested. For example, the observation that we experience alternating periods of light and darkness corresponding to observed movements of the sun, moon, clouds, and shadows is consistent with either of two hypotheses:

      1. Earth rotates on its axis every 24 hours, alternately exposing one side to the sun, or
      2. the sun revolves around Earth every 24 hours.

      Suitable experiments can be designed to choose between these two alternatives. For the disappearance of the dinosaurs, the hypothesis was that the impact of a large extraterrestrial object caused their extinction. Unfortunately (or perhaps, fortunately), this hypothesis does not lend itself to direct testing by any obvious experiment, but scientists can collect additional data that either support or refute it.


      Who Conducts Scientific Research in Psychology?

      Scientific research in psychology is generally conducted by people with doctoral degrees (usually the doctor of philosophy [PhD] ) and master’s degrees in psychology and related fields, often supported by research assistants with bachelor’s degrees or other relevant training. Some of them work for government agencies (e.g., the National Institute of Mental Health), for nonprofit organizations (e.g., the American Cancer Society), or in the private sector (e.g., in product development). However, the majority of them are college and university faculty, who often collaborate with their graduate and undergraduate students. Although some researchers are trained and licensed as clinicians—especially those who conduct research in clinical psychology—the majority are not. Instead, they have expertise in one or more of the many other subfields of psychology: behavioral neuroscience, cognitive psychology, developmental psychology, personality psychology, social psychology, and so on. Doctoral-level researchers might be employed to conduct research full-time or, like many college and university faculty members, to conduct research in addition to teaching classes and serving their institution and community in other ways.

      Of course, people also conduct research in psychology because they enjoy the intellectual and technical challenges involved and the satisfaction of contributing to scientific knowledge of human behavior. You might find that you enjoy the process too. If so, your college or university might offer opportunities to get involved in ongoing research as either a research assistant or a participant. Of course, you might find that you do not enjoy the process of conducting scientific research in psychology. But at least you will have a better understanding of where scientific knowledge in psychology comes from, an appreciation of its strengths and limitations, and an awareness of how it can be applied to solve practical problems in psychology and everyday life.

      Scientific Psychology Blogs

      A fun and easy way to follow current scientific research in psychology is to read any of the many excellent blogs devoted to summarizing and commenting on new findings. Among them are the following:

      • Child-Psych, http://www.child-psych.org
      • PsyBlog, http://www.spring.org.uk
      • Research Digest, http://bps-research-digest.blogspot.com
      • Social Psychology Eye, http://socialpsychologyeye.wordpress.com
      • We’re Only Human, http://www.psychologicalscience.org/onlyhuman

      You can also browse to http://www.researchblogging.org, select psychology as your topic, and read entries from a wide variety of blogs.


      Evidence-Based Approach to Nutrition

      It took more than one hundred years from iodine’s discovery as an effective treatment for goiter until public health programs recognized it as such. Although a lengthy process, the scientific method is a productive way to define essential nutrients and determine their ability to promote health and prevent disease. The scientific method is part of the overall evidence-based approach to designing nutritional guidelines [3] . An evidence-based approach to nutrition includes [4] :

      • Defining the problem or uncertainty (e.g., the incidence of goiter is lower in people who consume seaweed)
      • Formulating it as a question (e.g., Does eating seaweed decrease the risk of goiter?)
      • Setting criteria for quality evidence
      • Evaluating the body of evidence
      • Summarizing the body of evidence and making decisions
      • Specifying the strength of the supporting evidence required to make decisions
      • Disseminating the findings

      The Food and Nutrition Board of the Institute of Medicine, a nonprofit, non-governmental organization, constructs its nutrient recommendations (i.e., Dietary Reference Intakes, or DRI) using an evidence-based approach to nutrition. The entire procedure for setting the DRI is documented and made available to the public. The same approach is used by the USDA and HHS, which are departments of the US federal government. The USDA and HHS websites are great tools for discovering ways to optimize health however, it is important to gather nutrition information from multiple resources, as there are often differences in opinion among various scientists and public health organizations. Full text versions of the DRI publications are available in pdf format at https://www.nap.edu/, along with many other free publications.

      1. Zimmerman, M.B. Research on Iodine Deficiency and Goiter in the 19th and Early 20th Centuries. Journal of Nutrition. 2008 138(11), 2060–63. http://jn.nutrition.org/content/138/11/2060.full Accessed September 17, 2017 &crarr
      2. Carpenter, K.J. David Marine and the Problem of Goiter. Journal of Nutrition. 2005 135(4), 675–80. http://jn.nutrition.org/content/135/4/675.full?sid=d06fdd35-566f -42a2-a3fd- efbe0736b7ba Accessed September 17, 2017. &crarr
      3. Myers E. Systems for Evaluating Nutrition Research for Nutrition Care Guidelines: Do They Apply to Population Dietary Guidelines? J Am Diet Assoc. 2003 12(2), 34–41. http://jandonline.org/article/S0002-8223(03)01378-6/abstract. Accessed September 17, 2017. &crarr
      4. Briss PA, Zara S, et al. Developing an Evidence-Based Guide to Community Preventive Services—Methods. Am J Prev Med. 2000 18(1S), 35–43. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/10806978. Accessed September 17, 2017. &crarr

      1.2 Scientific Investigation

      Scientific method is a body of technique of acquiring knowledge about the nature and its phenomena.

      Basics Steps of Scientific Investigation

      1. Identifying problem
      2. Making hypothesis
      3. Plannig the investigation
      4. Identifying and Controlling Variable
      5. Conducting the experiment
      6. Collecting and recording data
      7. Analysing and interpreting data
      8. Making conclusion
      9. Preparing the report

      The 2 main scientific skills

      The 6 Science Process Skill (OCCMIP)

      1. Observation
      2. Comunicación
      3. Clasificación
      4. Medición
      5. Inferencia
      6. Prediction

      Examples of Manipulative Skill

      1. Handling apparatus and material correctly.
      2. Handling specimen correctly
      3. Clean apparatus correctly
      4. Storing apparatus and reagents correctly

      Hipótesis

      Hypothesis is a suggested explanation for a specific phenomenon.

      Inferencia

      Inference is the act or process of deriving a conclusion based on what one already knows.


      Evidence-Based Approach to Nutrition

      It took more than one hundred years from iodine’s discovery as an effective treatment for goiter until public health programs recognized it as such. Although a lengthy process, the scientific method is a productive way to define essential nutrients and determine their ability to promote health and prevent disease. The scientific method is part of the overall evidence-based approach to designing nutritional guidelines [4] . An evidence-based approach to nutrition includes [5] :

      • Defining the problem or uncertainty (e.g., the incidence of goiter is lower in people who consume seaweed)
      • Formulating it as a question (e.g., Does eating seaweed decrease the risk of goiter?)
      • Setting criteria for quality evidence
      • Evaluating the body of evidence
      • Summarizing the body of evidence and making decisions
      • Specifying the strength of the supporting evidence required to make decisions
      • Disseminating the findings

      The Food and Nutrition Board of the Institute of Medicine, a nonprofit, non-governmental organization, constructs its nutrient recommendations (i.e., Dietary Reference Intakes, or DRI) using an evidence-based approach to nutrition. The entire procedure for setting the DRI is documented and made available to the public. The same approach is used by Health Canada of the Canadian federal government, which has great tools for discovering ways to optimize health however, it is important to gather nutrition information from multiple resources, as there are often differences in opinion among various scientists and public health organizations. Full text versions of the DRI publications are available in pdf format at https://www.nap.edu/, along with many other free publications.

      1. Zimmerman, M.B. Research on Iodine Deficiency and Goiter in the 19th and Early 20th Centuries. Journal of Nutrition. 2008 138(11), 2060–63. http://jn.nutrition.org/content/138/11/2060.full Accessed September 17, 2017 &crarr
      2. Carpenter, K.J. David Marine and the Problem of Goiter. Journal of Nutrition. 2005 135(4), 675–80. http://jn.nutrition.org/content/135/4/675.full?sid=d06fdd35-566f -42a2-a3fd- efbe0736b7ba Accessed September 17, 2017. &crarr
      3. Leung AM, Pearce EN. Iodine nutrition in North America. Hot Thyroidology 2009. 5, 1-12. & crarr
      4. Myers E. Systems for Evaluating Nutrition Research for Nutrition Care Guidelines: Do They Apply to Population Dietary Guidelines? J Am Diet Assoc. 2003 12(2), 34–41. http://jandonline.org/article/S0002-8223(03)01378-6/abstract. Accessed September 17, 2017. &crarr
      5. Briss PA, Zara S, et al. Developing an Evidence-Based Guide to Community Preventive Services—Methods. Am J Prev Med. 2000 18(1S), 35–43. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/10806978. Accessed September 17, 2017. &crarr


      Ver el vídeo: El método científico. Introducción a la biología. Biología. Khan Academy en Español (Enero 2022).