Método Científico: pasos, términos y ejemplos

¿Que es el método científico?

El método científico es un procedimiento utilizado para proporcionar explicaciones científicas a preguntas sobre el mundo. Describe la forma en que un científico puede realizar un experimento para recopilar datos empíricos que puedan usarse para responder una pregunta . El científico planifica su experimento basándose en investigaciones de antecedentes que le permiten formular una hipótesis que predice lo que puede suceder. Cuando finalice el experimento, utilizarán sus datos para llegar a una conclusión .

• Pregunta: un problema que el científico busca resolver
• Antecedentes: información que ya está disponible de otros experimentos que puede ayudar a informar al científico sobre el tema.
• Hipótesis: una explicación propuesta que se puede probar empíricamente
• Experimento: prueba científica que proporciona datos empíricos para una hipótesis específica.
• Datos empíricos: información que es verificable mediante observación y/o experiencia.
• Conclusión: una respuesta a la pregunta de investigación sugerida por los datos que pueden apoyar o rechazar la hipótesis.

¿Quién lo inventó?

El método científico ha evolucionado y cambiado de muchas maneras a lo largo de los años. Se utilizó de forma más o menos extraoficial desde la antigüedad, pero la mayoría de las fuentes atribuyen su primera documentación a Sir Francis Bacon en 1620.

• Algunos dicen que Aristóteles o Galileo fueron los primeros en utilizar el método científico, pero aunque ciertamente utilizaron la ciencia empírica, no describieron un procedimiento como este.
• El erudito musulmán Ibn al-Haytham esbozó por primera vez una serie de pasos mucho antes que Bacon, a principios del año 1000, e incluso recomendó su replicación para ayudar a garantizar buenos datos.
• Isaac Newton ayudó a refinar el proceso después de Bacon a finales del siglo XVII y enfatizó la importancia del razonamiento inductivo y deductivo.
• Cada científico que modifica el proceso para adaptarlo a sus experimentos y descubrir nuevos conocimientos es parte de la evolución de este método aún hoy.

Variaciones en diferentes disciplinas

Los pasos del método científico siguen el mismo patrón general, pero existe cierta variación entre los métodos que usan los psicólogos en comparación con los físicos o geólogos, etc. Incluso habrá variaciones dentro de cada disciplina dependiendo de lo que estén estudiando.

• Los psicólogos que estudian el comportamiento humano pueden utilizar una encuesta como parte de su diseño experimental, mientras que los ecólogos que estudian el comportamiento de las abejas necesitarán emplear diferentes métodos.
• Los científicos que estudien especies extintas necesitarán utilizar herramientas muy diferentes a las que estudian especies existentes.
• Los filósofos no recopilarán datos cuantitativos como los genetistas, sino que se centrarán en datos cualitativos.

¿Existe un solo método científico?

Cuando tomaste por primera vez una clase de ciencias en la escuela, probablemente aprendiste los pasos básicos de una investigación científica. Probablemente haya oído hablar de palabras como «hipótesis», «experimento» y «observación». Es posible que incluso haya memorizado un conjunto de pasos prescritos. El método científico es un conjunto de procedimientos que siguen los científicos para obtener conocimiento sobre el mundo.

Sin embargo, los pasos involucrados en el método científico varían ampliamente entre las diferentes disciplinas científicas. Los químicos siguen el método de forma un poco diferente a los psicólogos. Los geólogos y botánicos tienen sus propios métodos únicos. Entonces, ¿existe realmente un método científico que abarque toda la ciencia? Para averiguarlo, necesitaremos aprender más sobre el proceso científico.

¿Cuáles son los seis pasos del método científico?

Las partes del método científico son las siguientes:

1. Hacer una pregunta
2. Realizar una investigación de antecedentes
3. Formular una hipótesis
4. Diseñar y realizar un experimento
5. Analizar los datos
6. Obtener una conclusión

Pasos del método científico en orden

¿Cuál es el primer paso del método científico?

1 pregunta

La pregunta siempre es lo primero. Este paso implica hacer una observación sobre algo en el mundo y hacer una pregunta al respecto. Esa pregunta puede ser sobre por qué ocurre el fenómeno, cómo ocurre, qué es, cómo se relaciona con otras cosas, etc.

• ¿Por qué algunas personas desarrollan demencia?
• ¿Cómo saben los gansos que deben volar hacia el sur durante el invierno?

Después del primer paso, a veces hay variaciones. A veces, una hipótesis surge rápidamente, antes de que se realice la investigación de antecedentes; A veces, la configuración experimental se determina durante la investigación de antecedentes, antes de formular la hipótesis. Aquí los pasos se enumeran en el orden estándar, pero tenga en cuenta que esto puede variar.

2. Fondo

El trasfondo debería ser el siguiente. Aquí es donde el científico investigará el conocimiento existente sobre el tema de investigación. Un científico siempre debe utilizar fuentes creíbles. Preferiblemente, deberían mirar otros experimentos que se hayan realizado en el campo de estudio y analizar estos resultados en relación con la pregunta del primer paso. Por ejemplo un investigador podría ser:

• Buscar información general sobre la planta/animal/ambiente que están estudiando.
• Investigar configuraciones experimentales que puedan ser útiles para probar su pregunta.

3. Hipótesis

Una vez que el científico ha reunido suficiente información básica, puede formular una hipótesis. Esta es una predicción fundamentada para responder a la pregunta. Debe ser específico y comprobable. A menudo se pueden redactar en forma de una afirmación del tipo «Si, entonces». Por ejemplo:

• Si una planta tiene 8 horas de exposición a la luz solar, crecerá más que las plantas con menos exposición a la luz solar.
• Si un niño experimenta un trauma, es más probable que desarrolle depresión que un niño que no experimenta un trauma.

4. Experimentar

Diseñar un experimento que pruebe con precisión la hipótesis es vital para obtener conclusiones creíbles. Si la hipótesis es sobre la altura de la planta, entonces el experimento no puede medir cuántas hojas crece la planta.

Los experimentos deben controlarse en todos los sentidos excepto en la Variable Independiente (IV) o el cambio que se está probando. La variable dependiente (DV) es lo que se medirá en el experimento. Su correlación con la variable independiente será lo que busque el científico.

• Para probar si la exposición a una sustancia química causará tasas más altas de cáncer, una configuración experimental podría ser: IV = exposición a una sustancia química, DV = prevalencia de cáncer. Dos grupos de ratones de la misma edad y sexo reciben la misma cantidad de comida y agua y se mantienen en el mismo tipo de jaulas. La única diferencia es que un grupo está expuesto a la sustancia química y el otro no. Luego, el experimentador puede observar cuántos ratones desarrollan cáncer en cada grupo y comparar los números.
• Al observar los impactos del ejercicio en la diabetes, el experimento podría verse así: IV = 1 hora de caminata todos los días durante un mes, DV = niveles de azúcar en sangre en reposo. Se midieron los niveles de azúcar en sangre en reposo de dos grupos de adultos con diabetes tipo 2, estilos de vida sedentarios y ningún otro trastorno comórbido. Durante el siguiente mes, un grupo camina durante una hora a un ritmo moderado todos los días, y el otro grupo no cambia sus hábitos (no puede haber cambios en la dieta ni en nada más en ninguno de los grupos excepto la adición de la caminata). Al final del mes, a ambos grupos se les vuelve a medir el nivel de azúcar en sangre en reposo y se miden los cambios.

5. Análisis

Una vez recopilados los datos, se deben analizar para determinar si hay diferencias significativas . La importancia es muy importante en la ciencia; se determina mediante pruebas estadísticas y le dice al científico si las diferencias que observan se deben realmente a la variable independiente o si pueden deberse al azar.

• Si una diferencia es muy pequeña, o si hay una gran variación en cada grupo experimental, entonces las estadísticas pueden determinar que la diferencia es insignificante.
• También es posible que la diferencia no parezca mucha, pero aún así se deba significativamente a la IV.

6. Conclusión

Una vez analizados los datos, el científico puede determinar si apoyan o rechazan la hipótesis propuesta.

Si los datos respaldan la hipótesis, entonces se debe volver a probar su precisión. Si los datos rechazan la hipótesis, entonces el experimentador puede probar explicaciones alternativas para la pregunta. De todos modos, el método científico nunca termina, siempre da vueltas.

• No hubo diferencias significativas en los comportamientos agresivos de los perros de pelo castaño frente a los de pelo negro. La hipótesis fue apoyada.
• Los estudiantes con TDAH mostraron tasas significativamente más altas de frustración en el aula en comparación con los estudiantes sin TDAH. La hipótesis fue rechazada.

Ejemplos de métodos científicos

Si bien el método científico es estándar para cualquier tipo de experimento académico o profesional, también se utiliza con mucha frecuencia en la vida cotidiana. A continuación se muestran un par de ejemplos del uso de este método en diferentes situaciones:

Internet de Dwayne no funciona.

1. Pregunta: ¿Por qué su computadora no accede a Internet?
2. Antecedentes: pregunta a sus compañeros de trabajo si Internet funciona. Ejecuta un escaneo en su computadora para solucionar el problema.
3. Hipótesis: si Internet no funciona, entonces es necesario restablecer el enrutador.
4. Experimento: Dwayne reinicia el enrutador y no reinicia ni cambia ninguna configuración en su computadora.
5. Análisis: Internet vuelve a funcionar correctamente.
6. Conclusión: La hipótesis fue confirmada, el problema puede haber sido el enrutador.

Mucha gente sufre la enfermedad de Alzheimer.

1. Pregunta: ¿La enfermedad de Alzheimer es causada por el consumo diario de café?
2. Antecedentes: el científico lee investigaciones previas sobre la enfermedad de Alzheimer y sus posibles causas, analiza los estudios realizados sobre los impactos de la cafeína, etc.
3. Hipótesis: si una persona bebe café todos los días, tiene más probabilidades de desarrollar la enfermedad de Alzheimer que una persona que no lo hace.
4. Experimento: Se realizó una encuesta con un grupo de pacientes con enfermedad de Alzheimer y un grupo de adultos de la misma edad/condiciones socioeconómicas/de salud general sin demencia. Compararon las tasas de consumo diario de café entre grupos.
5. Análisis: Se realizó un análisis estadístico de la diferencia entre los grupos para ver si había estadísticamente significativamente más bebedores diarios de café en el grupo con Alzheimer que en el grupo sin demencia.
6. Conclusión: La hipótesis fue rechazada, no hubo una diferencia estadísticamente significativa en las tasas de consumo de café entre los grupos.

La formación de una teoría científica

Las hipótesis rara vez se prueban en la ciencia. Por tanto, es importante que los científicos mantengan siempre la mente abierta a otras posibilidades. En un momento, todos los mejores científicos pensaron que el sol giraba alrededor de la Tierra y que las moscas podían aparecer de la nada, pero se demostró que esas ideas eran erróneas mediante pruebas de métodos científicos similares.

Los científicos pueden llegar a un consenso sobre una explicación para algo, pero deben dejar margen para el error y la posibilidad de que futuros descubrimientos demuestren que están equivocados. Por esta razón, los experimentos se realizan para apoyar o rechazar hipótesis en lugar de probarlas o refutarlas .

Una vez que una hipótesis ha sido respaldada por una cantidad significativa de experimentos revisados ​​por pares , la hipótesis puede promoverse para convertirse en una teoría .

• La revisión por pares ocurre cuando los científicos que trabajan en el mismo campo que la publicación propuesta evalúan el trabajo y pueden estar de acuerdo en que parece creíble o plantear preguntas y proponer cambios para lograr la validez del experimento. Una vez que una hipótesis ha sido revisada exhaustivamente por pares, puede convertirse en una teoría científica o una explicación del mundo natural que reúne hechos e hipótesis y está firmemente respaldada por investigaciones empíricas.

Una teoría científica es mucho más seria de lo que algunas personas piensan. Una teoría en el uso coloquial puede describir cualquier tipo de idea sobre por qué o qué es algo, pero una teoría científica está firmemente respaldada y se cree ampliamente que es cierta. Se necesitarían grandes descubrimientos y probablemente nuevas tecnologías para rechazar una teoría.

Para enfatizar la importancia, aquí hay algunas «teorías» científicas comunes:

• La teoría de la gravedad de Einstein
• Teoría de la evolución
• Teoria del Big Bang

Método científico: creencias y sesgos

El método científico está diseñado para intentar evitar sesgos debidos a creencias personales, pero no es perfecto. Los sesgos son prejuicios hacia un resultado que puede afectar la forma en que se interpretan los datos.

• Si alguien usa sesgo al formular su hipótesis, es posible que eso no tenga un gran efecto en la validez de su experimento, pero ¿si usa sesgo en la forma en que recopila sus datos y forma sus conclusiones? Eso podría generar serios problemas en cuanto a cuán precisas y confiables serán sus afirmaciones.

A continuación se muestra un ejemplo de cómo el sesgo puede dañar la credibilidad de los resultados de un experimento:

Christina está estudiando la correlación entre fumar cigarrillos y el desarrollo de cáncer de pulmón.

• A Christina le gusta fumar cigarrillos y no cree que eso cause cáncer.
• Cuando recopiló datos de su experimento, las cifras estaban cercanas.
• La primera prueba estadística que realizó mostró una correlación significativa entre fumar cigarrillos y el cáncer, pero cuando realizó una segunda prueba no mostró ninguna correlación significativa. Eligió utilizar la prueba que no mostró diferencias en su trabajo porque se alineaba con sus creencias.

Para evitar este error, los científicos utilizan la revisión por pares y repiten pruebas para detectar este tipo de errores y corregirlos antes de que los datos del experimento se publiquen o se acepten como válidos.

Resumen de la lección

Esta lección cubrió los siguientes términos clave:

• Método científico: una serie de pasos utilizados por los científicos para responder preguntas sobre el mundo.
• Pregunta: el problema que un experimento busca responder
• Antecedentes: datos disponibles en libros/revistas/Internet de pruebas anteriores que pueden proporcionar información sobre el tema del experimento.
• Hipótesis: una posible respuesta a la pregunta de investigación que se puede probar.
• Experimento: una prueba que proporciona datos que responden directamente a una pregunta.
• Datos empíricos: información obtenida a través de la experiencia u observación.
• Conclusión: apoyo o rechazo de la hipótesis del experimento producida a partir de los datos del experimento.
• Variable independiente: lo que se está probando en un experimento, debe ser la única variable cambiada.
• Variable dependiente: lo que se mide en un experimento.
• Importancia: determinación estadística de si el cambio observado se debe al azar
• Revisión por pares: científicos del campo evalúan el trabajo y determinan la validez.
• Teoría científica: una hipótesis ampliamente respaldada por la investigación empírica
• Sesgos: causa de prejuicio hacia un determinado resultado.

Estas ideas principales son conclusiones importantes de esta lección:

El método científico es un procedimiento utilizado por los científicos para responder preguntas y ofrecer explicaciones. El método ha evolucionado y cambiado con el tiempo hasta convertirse en el procedimiento que es hoy. Los pasos específicos y su orden varían según el experimento para el que se utiliza y la disciplina en la que se utiliza. Los pasos del Método Científico son:

• Haz una pregunta
• Realizar una investigación de antecedentes
• Crear una hipótesis
• Realizar un experimento
• Analizar datos
• Formar una conclusión

Los experimentos que siguen este procedimiento se pueden replicar y, si una hipótesis se respalda suficientes veces, puede convertirse en una teoría. Los sesgos pueden invalidar un experimento si afectan la forma en que un científico sigue este procedimiento.

Elementos clave del método científico

Hay seis pasos clave que tienden a caracterizar el método científico. El primer paso es la pregunta . Esta es la parte donde un científico propone el problema que quiere resolver. Una pregunta bien concebida suele conducir a una hipótesis , una posible respuesta a la pregunta en cuestión. A veces, las hipótesis parecen más bien predicciones. El científico predice cuál será el resultado cuando pruebe la hipótesis. La prueba del científico también se llama experimento . Los experimentos son investigaciones ordenadas que tienen como objetivo probar o refutar una hipótesis. Los datos importantes provienen de la realización de un experimento.

El científico tiene que hacer observaciones de los resultados que obtiene del experimento. Una observación es una declaración de conocimiento adquirido a través de los sentidos o mediante el uso de equipo científico. Las observaciones son cruciales para recopilar datos. Una vez que se tienen los resultados, el científico debe comenzar el análisis . El análisis de datos implica comparar los resultados del experimento con la predicción planteada por la hipótesis. Basándose en las observaciones que realizó, el científico debe determinar si la hipótesis era correcta. Luego resume sus hallazgos con una conclusión . La conclusión de un proceso científico es una declaración de si la hipótesis original fue apoyada o refutada por las observaciones recopiladas.

El método científico generalmente emplea los seis pasos que mencioné, pero los pasos no siempre ocurren en el mismo orden. Los verdaderos científicos pueden retroceder y repetir los pasos muchas veces antes de llegar a alguna conclusión. En realidad, es mejor utilizar la palabra «elementos» para describir los pasos, ya que el primer paso, la pregunta, no siempre viene primero. A veces, por ejemplo, es una observación la que surgió primero y generó la pregunta inicial. Asimismo, las observaciones que se realizan durante un experimento pueden inspirar más preguntas que los científicos deben responder. El método científico es mucho más fluido de lo que piensas. Permítanme mostrarles cómo los pasos pueden retroalimentarse y ramificarse unos de otros con un ejemplo de mi propia experiencia.

Bucles de retroalimentación en el método científico

El fin de semana pasado tuve un pequeño problema con mi conexión a Internet en casa. Había encendido mi computadora portátil y me sentí frustrado al descubrir que no podía conectarme a Internet. Hice la observación de que mi computadora portátil no recibía conexión a Internet. Me hice una pregunta : ¿Hay algún problema con Internet o fue solo mi computadora portátil? Una forma de empezar a responder esta pregunta era comprobar la conexión en la computadora de escritorio. Rápidamente me formé una hipótesis : si Internet tampoco funciona en el escritorio, entonces el problema está más allá de mi computadora portátil. El experimento que realicé fue verificar la conexión del escritorio y mi observación resultante fue que Internet no funcionaba allí. Entonces, al analizar la evidencia, pude llegar a mi primera conclusión : no hay ningún problema con mi computadora portátil y algo anda mal con la conexión a Internet.

Ahora bien, esta conclusión respondió a mi primera pregunta. Pero todavía no logró que mi Internet funcionara. Así que tuve que plantear otra pregunta : ¿dónde exactamente se producía el problema en la cadena de dispositivos de Internet? ¿Fue el cable entre el módem y el enrutador? ¿El cable entre el enrutador y mi computadora? ¿O el problema estaba en el propio enrutador? Tuve que formular otra hipótesis : si mis dos cables de Internet están conectados correctamente, entonces debe haber un problema con el enrutador. Mi experimento consistió en comprobar ambos cables y el enrutador. Mi observación fue que ambos cables estaban enchufados y que el enrutador estaba apagado. Analicé la evidencia y mi conclusión fue que no podía conectarme a Internet porque mi enrutador estaba apagado .

¿Estás viendo un patrón aquí? Una vez que llegué a una conclusión, me quedó otra pregunta que necesitaba responder. De cada pregunta obtuve una hipótesis, de cada hipótesis obtuve un experimento y de cada experimento obtuve observaciones que me llevaron a más conclusiones. No necesito contarte el resto de la historia. Finalmente, descubrí que mi enrutador estaba desconectado y resolví mi problema de Internet al volver a enchufarlo. Lo importante que hay que ver aquí es que el método científico no sigue una línea recta. Se repite sobre sí mismo de innumerables maneras. Se ramifica en nuevas investigaciones. Nunca hay una sola manera de responder una pregunta.

Fluidez y comunidad en la ciencia

Tenga en cuenta que los elementos clave del método científico no son los únicos que hacen que la ciencia avance. No es tan rígido como lo describen muchos libros de texto. Además de hipótesis, experimentos y análisis, la ciencia requiere procesos más subjetivos como la creatividad, la experiencia y la intuición. En mi problema con Internet, necesitaba hacer referencia a mis conocimientos básicos de tecnología computarizada. Sabía por experiencia que lo más probable era que los cables desconectados fueran la causa del problema, pero también reflexioné durante uno o dos minutos sobre otras posibles causas. Tengo dos gatos curiosos y un marido que cambia a menudo la disposición de nuestros cables en la regleta. Hay polvo debajo de nuestro escritorio y el enrutador se está volviendo viejo. Cualquiera de estos factores podría haber afectado la conexión. No terminé buscando esas otras posibilidades, pero usé mucha creatividad mientras intentaba resolver mi problema. Si hubiera resultado que mi problema era más complicado que un cable desconectado, entonces habría tenido otras ideas para probar.

Muchos científicos han utilizado una combinación de habilidades para desarrollar sus ideas. Tomemos como ejemplo a Charles Darwin . Se le atribuye el mérito de haber ideado la teoría de la evolución por selección natural. Es una teoría biológica, pero Darwin no era biólogo. Era un naturalista que estudiaba no sólo las plantas y los animales sino todo lo que tuviera que ver con el mundo natural. Darwin leyó sobre los principios geológicos escritos por Charles Lyell. Estudió teorías de economía y población de Thomas Malthus. Crió palomas elegantes y coleccionó artefactos naturales en su granja. Y sí, realizó un viaje asombroso para estudiar criaturas exóticas en todo el mundo. A Darwin no se le habrían ocurrido sus ideas sobre la evolución sin combinar todas estas influencias. Fue necesaria algo de creatividad y veinte años de investigación para poner en práctica todas sus ideas. El trabajo de Darwin muestra que el método científico es realmente un proceso fluido e integrado.

Vale la pena mencionar que las comunidades de todo el mundo mantienen bajo control los estudios científicos. La mayoría de las revistas científicas emplean un proceso de revisión por pares , mediante el cual los científicos critican el trabajo de los demás y deciden si cumple con los estándares de la comunidad científica. Los científicos tienen que aunar sus recursos y comunicarse entre sí antes de poder realizar cualquier trabajo significativo. Pero los científicos también compiten entre sí para descubrir cosas nuevas. Saben que el premio es para el científico que haga las cosas bien y publique primero. Incluso Darwin tuvo que competir con otros naturalistas como Alfred Wallace y Jean-Baptiste Lamarck. Pero también trabajó estrechamente con sus amigos, Joseph Hooker y Thomas Huxley, quienes también estudiaron biología y lo ayudaron a desarrollar sus teorías. Como puedes ver, el método científico no funciona de forma aislada. Funciona dentro de una comunidad, tanto dentro como fuera del ámbito de la ciencia.

Resumen de la lección

Entonces resulta que realmente no existe una única manera de seguir el método científico. Hay elementos clave que deberían aparecer en cualquier investigación, pero la ciencia se hace de manera diferente en cada profesión y nadie sigue exactamente el mismo proceso.

El método científico describe los procesos mediante los cuales los científicos obtienen conocimiento sobre el mundo. Se caracteriza por seis elementos clave: preguntas, hipótesis, experimentos, observaciones, análisis y conclusiones. Estos elementos son pasos interrelacionados, por lo que no siempre funcionan en el mismo orden. Otras habilidades más subjetivas como la creatividad, la experiencia y la intuición también tienen un lugar en el método científico. La ciencia se caracteriza por la competencia profesional y se desarrolla mediante la colaboración de científicos de la comunidad mundial.

Los resultados del aprendizaje

Después de ver esta lección, debería poder:

• Explica cada elemento del método científico.
• Identificar el método científico en situaciones del mundo real.
• Describir cómo la revisión por pares y la competencia contribuyen a las comunidades científicas.

Rodrigo Ricardo Editor y fundador