Los 6 Pasos del Método Científico y en qué Consisten
Los pasos del método
científico sirven para responder a una pregunta científica de una
forma organizada y objetiva. Implica observar el mundo y sus fenómenos, llegar
a una explicación de lo que se observa, probar si explicación es válida, y
finalmente aceptar o negar la explicación.
Por tanto, el método científico es un
proceso de experimentación que se utiliza para explorar observaciones y
responder preguntas. Sin embargo, no todos los científicos siguen
exactamente este proceso. Algunas áreas de la ciencia pueden ser más
fácilmente probadas que otras.
Pregunta, observación, hipótesis,
experimento, análisis de datos, conclusiones.
Por ejemplo, los científicos que
estudian cómo cambian las estrellas a medida que envejecen o cómo los
dinosaurios digerían sus alimentos no pueden adelantar la vida de una estrella
en un millón de años o realizar estudios y pruebas con los dinosaurios para
probar sus hipótesis.
Cuando la experimentación directa no es
posible, los científicos modifican el método científico. Aunque, se modifica
casi con cada investigación, el objetivo es el mismo: descubrir relaciones de
causa y efecto haciendo preguntas, recopilando y examinando datos y viendo
si toda la información disponible puede combinarse en una respuesta lógica.
Por otra parte, a menudo el método
científico es iterativo; nueva información, observaciones o ideas pueden hacer
que se vuelvan a repetir los pasos.
Los protocolos del método científico
pueden dividirse en seis pasos:
·
Pregunta
·
Observación
·
Formulación de la hipótesis
·
Experimentación
·
Análisis de datos
·
Rechazar o aceptar la hipótesis.
A continuación voy a mostrar los pasos
fundamentales que se realizan al hacer una investigación. Para que lo entiendas
mejor, al final del artículo dejaré cómo se usaron estos pasos en el
descubrimiento de la estructura del ADN.
¿Cuáles son los pasos del método científico y en qué consisten?
Paso 1- Hacer una pregunta
El método científico comienza cuando
el científico/investigador usted hace una pregunta sobre algo que ha observado:
¿Cómo, qué, cuándo, quién, qué, por qué o dónde?
Paso 2- Observación
Esta paso consiste en hacer
observaciones y reunir información que ayuden a responder a la pregunta. Las
observaciones no deben ser informales, sino intencionales con la idea de que la
información reunida sea objetiva.
La recolección sistemática y
cuidadosa de mediciones y datos es la diferencia entre pseudociencias,
como la alquimia, y ciencias, como la química o la biología.
Las mediciones pueden realizarse en
un entorno controlado, como un laboratorio, o sobre objetos más o menos
inaccesibles o no manipulables, como estrellas o poblaciones humanas.
Las mediciones a menudo requieren
instrumentos científicos especializados como termómetros, microscopios,
espectroscopios, aceleradores de partículas, voltímetros…
Paso 3- Formulación de hipótesis
Una hipótesis es una afirmación que
puede usarse para predecir el resultado de futuras observaciones. La hipótesis
nula es un buen tipo de hipótesis para comenzar una investigación.
Es una explicación sugerida de un
fenómeno o una propuesta razonada que sugiere una posible correlación entre un
conjunto de fenómenos.
Un ejemplo de una hipótesis nula
es: “la velocidad a la que crece la hierba no depende de la cantidad de luz que
recibe”.
Ejemplos de hipótesis:
·
Los jugadores de fútbol que entrenan de
forma regular con aprovechamiento del tiempo, marcan más goles que los que
faltan un 15% de días a los entrenamientos.
·
Los padres primerizos que han estudiado
estudios superiores, están en un 70% de los casos más relajados en el parto.
Una hipótesis útil debe permitir
predicciones por razonamiento, incluyendo el razonamiento deductivo. Podría
predecir el resultado de un experimento en un laboratorio o la observación de
un fenómeno en la naturaleza. La predicción también puede ser estadística y
tratar sólo con las probabilidades.
Si las predicciones no son accesibles
por la observación o la experiencia, la hipótesis no es todavía comprobable y
permanecerá en esa medida no científica. Más adelante, una nueva
tecnología o teoría podría hacer posible los experimentos necesarios.
Paso 4- Experimentación
Caso de experimento con humanos.
Las predicciones que intentan hacer
las hipótesis pueden comprobarse con experimentos. Si los resultados de la
prueba contradicen las predicciones, las hipótesis son cuestionadas y se
vuelven menos sostenibles.
Si los resultados experimentales
confirman las predicciones, entonces se considera que las hipótesis son más
correctas, pero pueden estar equivocadas y seguir sujetas a nuevas pruebas.
El control experimental es una
técnica para tratar el error observacional. Esta técnica utiliza el contraste
entre múltiples muestras (u observaciones) bajo diferentes condiciones para ver
qué varía o qué sigue siendo el mismo.
Por ejemplo, para probar la hipótesis
nula “la tasa de crecimiento de la hierba no depende de la cantidad de luz”, habría
que tener hierba que no esta expuesta la luz.
A esto se le llama “grupo control”.
Son idénticos a los otros grupos experimentales, excepto para la variable que
se está investigando.
Se pueden probar con muchas
variables. En el caso de la hierba y la luz: teniendo diferentes niveles
de luz, diferentes tipos de hierbas, etc.
Es importante recordar que el grupo
de control sólo puede diferir de cualquier grupo experimental en una variable.
De esa manera se puede saber que es esa variable la que produce cambios o no.
Por ejemplo, no se puede comparar la
hierba que esta en el exterior a la sombra y con la hierba al sol. Tampoco la
hierba de una ciudad con la de otra. Hay variables entre los dos grupos además
de la luz, como la humedad y el pH del suelo…
Paso 5: Análisis de datos
Tras el experimento, se toman los
datos, que pueden ser en forma de números, sí / no, presente / ausente, u otras
observaciones.
Es importante tener en cuenta los
datos que no se esperaban o que no se deseaban. Muchos experimentos han sido
saboteados por investigadores que no tienen en cuenta los datos que no
concuerdan con lo que se espera.
Este paso implica determinar lo
que muestran los resultados del experimento y decidir las próximas acciones a
tomar. Las predicciones de la hipótesis se comparan con las de la hipótesis
nula, para determinar cuál es más capaz de explicar los datos.
En los casos en que un experimento se
repite muchas veces, puede ser necesario un análisis estadístico.
Si la evidencia ha falsificado la
hipótesis, se requiere una nueva hipótesis; Si el experimento apoya la
hipótesis, pero la evidencia no es lo suficientemente fuerte, deben probarse
otras predicciones de la hipótesis.
Una vez que una hipótesis está
fuertemente respaldada por la evidencia, se puede pedir una nueva pregunta para
proporcionar más información sobre el mismo tema.
Paso 6: Interpretar los datos y aceptar o rechazar la hipótesis
Para muchos experimentos, las
conclusiones se forman sobre la base de un análisis informal de los datos.
Simplemente preguntar, ¿Los datos encajan en la hipótesis? es una manera de
aceptar o rechazar una hipótesis.
Sin embargo, es mejor aplicar un
análisis estadístico a los datos, para establecer un grado de “aceptación” o
“rechazo”. Las matemáticas también son útiles para evaluar los efectos de los
errores de medición y otras incertidumbres en un experimento.
Si se acepta la hipótesis, no
esta garantizado que sea la hipótesis correcta. Esto sólo significa que los
resultados del experimento apoyan la hipótesis. Es posible duplicar el
experimento y obtener resultados diferentes la próxima vez. También puede que
la hipótesis explique las observaciones, pero es la explicación
incorrecta.
Si la hipótesis es rechazada, puede
ser el final del experimento o volver a realizarlo. Si se vuelve a realizar el
proceso, se tendrán más más observaciones y más datos.
Otros pasos son: 7- Publicar resultados y 8- Comprobar los resultados
replicando la investigación (realizado por otros científicos)
Si un experimento no puede repetirse para
producir los mismos resultados, esto implica que los resultados originales
podrían haber sido erróneos. Como resultado, es común que un solo experimento
se realice varias veces, especialmente cuando hay variables no controladas u
otras indicaciones de error experimental.
Para obtener resultados significativos
o sorprendentes, otros científicos también pueden intentar replicar los
resultados por sí mismos, especialmente si esos resultados son importantes para
su propio trabajo.
Ejemplo de método científico en el descubrimiento de la estructura del
ADN
La historia del descubrimiento de la
estructura del ADN es un ejemplo clásico de los pasos del método
científico: en 1950 se sabía que la herencia genética tenía una descripción
matemática, comenzando con los estudios de Gregor Mendel, y que el ADN contenía
información genética.
Sin embargo, el mecanismo de
almacenamiento de información genética (es decir, genes) en el ADN no estaba
claro.
Es importante tener en cuenta que en
el descubrimiento de la estructura del ADN no participaron solo Watson y Crick
-aunque les dieron a ellos el premio Nobel-. Aportaron conocimiento, datos,
ideas y descubrimientos muchos científicos de la época.
Pregunta
La investigación previa del ADN había
determinado su composición química (los cuatro nucleótidos), la estructura de
cada uno de los nucleótidos y otras propiedades.
Había sido identificado como el
portador de la información genética por el experimento de Avery-MacLeod-McCarty
en 1944, pero el mecanismo de cómo la información genética es almacenada en el
ADN no estaba claro.
Observación e hipótesis
Todo lo que se investigaba en aquella
época sobre el ADN lo conforman las observaciones. En este caso a menudo se
realizaban observaciones a microscopio o rayos X.
Linus Pauling propuso que el ADN
podría ser una triple hélice. Esta hipótesis también fue considerada por
Francis Crick y James D. Watson pero la descartaron.
Cuando Watson y Crick
conocieron la hipótesis de Pauling, comprendieron por los datos existentes
estaba equivocado y que Pauling pronto admitiría sus dificultades con esa
estructura. Por lo tanto, la carrera para descubrir la estructura del ADN
estaba en descubrir la estructura correcta.
¿Qué predicción haría la hipótesis?
Si el ADN tenía una estructura
helicoidal, su patrón de difracción de rayos X sería en forma de X. Esta
predicción era una construcción matemática, completamente independiente del
problema biológico a la mano.
Por tanto, la hipótesis de que el ADN
tiene una estructura de doble hélice se probaría con los resultados datos de
rayos X, específicamente datos de difracción de rayos X proporcionados por
Rosalind Franklin, James Watson y Francis Crick propusieron en 1953.
Experimento
Rosalind Franklin cristalizó ADN puro
y realizó difracción de rayos X para producir la foto 51. Los resultados
mostraron una forma de X.
En una serie de cinco artículos
publicados en Nature se demostró la evidencia experimental que apoyaba el
modelo de Watson y Crick. De éstos, el artículo de Franklin y Raymond Gosling
fue la primera publicación con datos de difracción de rayos X que apoyaba el
modelo de Watson y Crick
Análisis
Cuando Watson vio el patrón de
difracción detallado, inmediatamente lo reconoció como una hélice. Él y Crick
produjeron su modelo, utilizando esta información junto con la información
previamente conocida sobre la composición del ADN y sobre las interacciones
moleculares, tales como enlaces de hidrógeno.
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