Investigación Científica Marcela Bernal Múnera BIOL3051 Laboratorio 2

Investigación CientíficaMarcela Bernal Múnera

BIOL3051

Laboratorio

2

Objetivos

1. Identificar y formular preguntas que puedan contestarse con el método científico.

2. Definir qué es una hipótesis y sus características. 3. Identificar y describir los componentes de un

experimento científico.

4. Resumir y presentar los resultados en tablas y gráficas.

5. Discutir resultados y poder criticar experimentos.

6. Diseñar un experimento científico.

Introducción

• Los científicos observan los seres vivos y su relación con el mundo que los rodea.

• A partir de estas observaciones se hacen preguntas, proponen explicaciones y tratan de probarse.

• Todo este proceso que se sigue para experimentar se denomina investigación científica.

• Actualmente se investiga usando el método científico.

Que es el método científico?

• El método científico se diseñó para que los resultados de cualquier experimento pudieran ser objetivos, repetibles y para que otro investigador pudiera contradecir

o confirmar los resultados obtenidos.

1. Observación

2. Identificar el problema y hacer preguntas sobre el mismo

3. Desarrollar una hipótesis

4. Diseñar experimentos para probar hipótesis

5. Realizar el experimento

6. Presentar y analizar resultados

7. Interpretar y comunicar resultados

Pasos del método científico

• Al realizar observaciones se puede hacer uso directo de los sentidos o utilizar instrumentos.

• No es suficiente que un científico observe algo solo una vez, debe buscar patrones.

Observación

Preguntas

Como saber si una pregunta puede contestarse científicamente?

•Lo que se desea saber debe estar bien definido y debe poderse experimentar.

•Los elementos de la pregunta deben poder ser medidos y controlados.

•Se debe excluir la especulación.

Preguntas

Ejercicio 1.1

¿Cuáles de las siguientes preguntas se pueden contestar siguiendo el método científico?

1. ¿Es el horóscopo una forma confiable de conocer lo que nos sucederá al día siguiente?

2. ¿Un bebé obeso tendrá más posibilidades de convertirse en una persona obesa en su edad adulta?

3. ¿Podemos predecir con un 90% de seguridad la ruta que seguirá un huracán?

• Qué es una hipótesis? Una explicación tentativa o solución a la pregunta.

• Aunque la hipótesis pareciera ser una solución razonable a nuestra pregunta, no puede ser aceptada hasta que sea probada por medio de experimentación o búsqueda de datos científicos previos.

• Al final nuestros resultados pueden probar que la

hipótesis es falsa.

• Otros experimentos y/o nueva tecnología pueden producir evidencia en sentido contrario.

Hipótesis

Diseño Experimental

En la mayoría de los experimentos hay causa y efecto. Las cosas que afectan un experimento se conocen como variables. Hay tres tipos de variables:

• Variable independiente: La que afecta directamente los resultados. Es la que puede manipularse y controlarse. Ej: Si quiero saber el efecto de la temperatura sobre el crecimiento de una planta. La temperatura es la variable independiente y el tratamiento

10ºC

20ºC

30ºC

NIVELES DE TRATAMIENTO

Diseño Experimental

Variable dependiente: Depende de la variable independiente y refleja los cambios de ésta. De acuerdo al ejemplo anterior, una variable dependiente sería el crecimiento de la planta, otra podría ser la cantidad de agua en el suelo, las cuales dependen de la temperatura.

Otro ejemplo sería: El peso corporal de un perro (variable dependiente) depende de la cantidad de comida que consume diariamente y su nivel de actividad (variables independientes).

Los experimentos también tienen variables que deben controlarse, se les llama Variables Controladas, se les tiene que mantener constantes, porque pueden afectar el resultado del experimento e impedir que averigüemos el verdadero efecto de las variables que estamos estudiando.

Diseño experimental

• Replicas: Aseguran que los resultados sean consistentes y minimizan los efectos de los errores experimentales.

• Grupo control: Representa la situación normal o natural en el experimento.

• Grupo experimental: Es aquel al que se le aplica la variable.

• Predicciones: Lo que creemos que vamos a encontrar.

10ºC

20ºC

30ºC

Recolección de datos y comunicación de resultados

Se pueden usar Tablas para presentar los resultados, las cuales deben tener las siguientes características:

1. Título (claro).2. Anotar unidades de medida (ej., cm, ml).3. Símbolos (deben aparecer en una leyenda abajo)4. Se debe ser conciso y breve.5. Las columnas deben estar identificadas con subtítulos.6. Las tablas se numeran en secuencia.

Por ejemplo, en un informe de laboratorio o en un artículo científico, la Tabla 4 sería la cuarta tabla en ese informe. Estas reglas aplican además a las fotos o figuras.

Y


Las gráficas son otro instrumento valioso para organizar y presentar datos. Hay varios tipos de gráficas que se clasifican principalmente como gráficas continuas o gráficas discretas.

• Los datos continuos son aquellos que involucran medidas (ej. 1.234, 2.234, 5.432). Estos datos se presentan, a menudo, mediante una gráfica de línea que demuestra la relación entre la variable dependiente y la independiente.

Y

X

DEPENDIENTE

INDEPENDIENTE

Gráficas

050

100

150200250300

350400

Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic

Meses

Pre

cip

itac

ión

(m

m)

FIGURA 1. El promedio mensual de la precipitación entre los años 1970 a 2000 para Maricao, Puerto Rico.

Gráfica de línea


•Los datos discretos presentan números enteros (ej. número de animales en un cuadrante, número de personas en una encuesta, etc). Estos datos se presentan a menudo mediante gráficas de barra

20

36.8

13

42.6

67

20.6

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Bosque A Bosque B

Áreas de muestreo

Po

rcen

taje

de

esp

ecie

s

Árboles

Arbustos

Hierbas

FIGURA 2. El porcentaje de árboles, arbustos y plantas herbáceas en dos

bosques.

Gráficas

Para datos que señalan proporciones o porcentajes puede utilizarse una gráfica de pastel (pie chart)

9.5%

18.5% 65.0%

Oxígeno

Carbono

Hidrógeno

Nitrógeno

Calcio

Fosforo

FIGURA 3. Proporciones de los elementos que se encuentran naturalmente en el cuerpo humano.

Diseñar y realizar experimentos para probar hipótesis del método científico

Ejercicio 1.2

•Uso del respirómetro para hacer predicciones y probar hipótesis

Instrumentos•CBL2TM “Calculator Based Laboratory2 TM (CBL2TM)” y calculadora gráficas.

•Sensores de respirómetros

• Es un instrumento que puede recolectar datos de nuestro medio ambiente.

• Un voltímetro análogo-digital que mide voltajes análogos, este voltaje es medido entonces por el CBL2TM y convertido a un voltaje digital.

• Este valor es enviado a la calculadora gráfica, donde el número es almacenado como un dato.

¿Qué es un CBL2TM?

• Tres (3) puertos análogos: CH1, CH2, CH3.

• Sensores de: temperatura, pH, intensidad de luz, presión,humedad relativa y otros.

Conociendo al CBL2TM

Un (1) puerto para el sensor de movimiento y entrada digital: DIG/SONIC


• Un (1) puerto de comunicación con la calculadora.• Un terminal para la conexión de la fuente de potencia.


• “Transfer”: Transfiere programas del CBL2TM a la calculadora.

• “Quick Set-Up”: Elimina

todos los datos almacenados en la memoria del CBL2TM, revisa todos los canales para una auto-identificación de los sensores y prepara al instrumento para poder recolectar los datos.

Además, posee tres (3) teclas rotuladas como:

• “Quick Set-Up”: También se utiliza cuando el CBL2TM no está conectado a una calculadora y trabaja sólo con los sensores identificados.

• “Start/Stop”: Este botón actúa como un disparador (“trigger”), empieza a tomar datos de los sensores identificados por el “Quick Set-Up”.

Además, posee tres (3) teclas rotuladas como:

• Rojo: Indica que hay algún error.

• Amarillo: Indica que el CBL2TM está listo para tomar datos.

• Verde: Indica que el CBL2TM está coleccionando datos.

Significado de colores

¿Cómo se conecta el CBL2TM a la calculadora?


• El CBL2TM y la calculadora se conectan mediante el cable de “LINK”, que es el mismo que se usa para conectar la calculadora a otra calculadora.


• Para poder hacer medidas con los sensores conectados al CBL2TM y este a su vez conectado a la calculadora es necesario usar algún programa, y éstos están almacenados en la tecla azul APPS.

• “DataMate”: Temperatura, pH, CO2 gaseoso, oxígeno disuelto, EKG, humedad relativa y otros.

¿Cómo se hace para tomar medidas?

1. Presione la tecla amarilla 2nd, luego [MEM].

Borre lo almacenado en su calculadora:

2. Seleccione la opción “Reset”y después escoja la opción “All Ram” .



3. Finalmente, presione “Reset”.


Cómo utilizar la correa para monitorear los patrones de respiración:

Ejercicio de respiración

1. Se coloca la correa sobre el diafragma

2. Cuando la persona inspira, disminuye la presión de aire en la bolsa; cuando la persona se exhala, aumenta la presión de aire en la bolsa.

3. Esta presión es medida por el sensor de presión de gas y transformada en la proporción de respiración por los programas de calculadora

1. Conecte el sensor de presión de gas de la correa con el canal del CBL2TM.

2. Conecte el cable del CBL2TM a la calculadora.

3.Encienda la calculadora y presione la tecla azul-- APPS.

4. Seleccione el programa “DataMate”.

5. Seleccione “Set Up”. Si la calculadora no reconoce el sensor de respiración, indique que en el canal 1 está el sensor.

Procedimiento

Procedimiento

6.Seleccione “Time Graph” en el menú de “Mode”.

7.Escriba “2” como el tiempo entre las muestras en segundos.

8.Escriba “90” como el número de muestras (los datos deben ser colectados por 3 minutos).

9.Escoja “OK” dos veces para regresar a la pantalla de “Set Up” y luego a la pantalla principal.

Procedimiento

10. Presione la bomba de mano varias veces para inflar la bolsa que debe estar encima del diafragma del compañero que se está examinando. Llene la bolsa de aire, lo más que pueda, sin que el compañero se sienta incómodo.

800

805

810

815

820

825

830

835

0 10 20 30 40 50 60

Tiempo (segundos)

Pre

sió

n (

mm

Hg

)

Figura 1. Gráfica demostrando los patrones respiratorios de una persona en reposo.

Pico 2 Pico 11

Posibles gráficas

790

800

810

820

830

840

850

860

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Tiempo (segundos)

Pre

sió

n (

mm

Hg

)

Pico 1 Pico 5

Posibles gráficas

Figura 2. Gráfica demostrando cambios en respiración.

Con el uso del respirómetro se pueden hacer preguntas:

a) Comparar la respiración entre estudiantes deportistas vs. no-deportistas.

b) Comparar la respiración entre hombres y mujeres.

c) Comparar respiración antes y después de beber un café o bebida con cafeína.

d) Medir los efectos del aumento de CO2 en la respiración.

e) Comparar la respiración durante un momento de relajamiento y después de un suceso estresante.

Procedimiento

2. Con sus compañeros de mesa, discutirá las hipótesis de este ejercicio.

3. Seleccionen dos posibles hipótesis para desarrollar unos experimentos con el CBL2TM.

4. Diseñe un experimento para cada una, y realice estos experimentos para probar las mismas. 5. Antes de comenzar los experimentos, realice unas predicciones de lo que esperaría que fueran los resultados de su experimento.

Procedimiento

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