Tema 1 La ciencia y el trabajo científico
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La ciencia El método científico Los textos científicos Ciencia y sociedad Ciencia y pseudociencia
Tema 1 - La ciencia y el trabajo científico
1. La ciencia La palabra ciencia proviene del término latino scientĭa que significa conocimiento. Actualmente la ciencia se define como el conjunto de conocimientos obtenidos mediante la observación y el razonamiento, y de los que se deducen principios y leyes generales con capacidad predictiva y comprobables experimentalmente. Estos principios y leyes no son producto de la cultura o la ideología, sino resultado de la experimentación. Existen tres ramas de la ciencia dependiendo del método de trabajo y el tipo de estudio: ➯ Ciencias formales: Su objetivo no es estudiar el mundo físico o natural, sino objetos puramente abstractos, pero sus conocimientos sí podrán ser aplicados a dicha realidad física o natural. El método de trabajo utilizado es la deducción. Aquí se incluyen las ciencias de la matemáticas o la lógica. ➯ Ciencias experimentales: Su objetivo es el estudio de la naturaleza, como método de trabajo utilizan el método científico y se apoyan en el razonamiento lógico de las ciencias formales, especialmente de la matemática y la lógica. Las ciencias que pertenecen a esta rama son la física, química, biología, geología y astronomía.
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➯ Ciencias sociales: Su objetivo es el estudio de la sociedad, la cultura y el comportamiento humano. Sus métodos de trabajo raramente son reproducibles, aunque en ocasiones utilizan el método científico. Aquí se encuentra la psicología, historia, sociología o economía.
Ciencias formales
Ciencias experimentales
Ciencias sociales
Matemáticas Lógica
Física Química Biología Geología Astronomía
Psicología Sociología Filología Historia Economía
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2. El método científico Las ciencias experimentales han de tener un método de trabajo que permita explicar los fenómenos que nos rodean, extraer conclusiones fiables, que sus resultados se repitan e incluso poder hacer predicciones exactas. Para ello se utiliza el denominado método científico, compuesto de varios pasos que deben seguirse en orden para poder aceptar o rechazar una hipótesis que explique cualquier fenómeno. El método científico siempre debe cumplir dos principios generales: ➯ Reproducibilidad: Es la capacidad de reproducir o replicar un determinado experimento en cualquier lugar y por cualquier persona. En la actualidad se realiza mediante la publicación del estudio en revistas científicas y corroborada previamente en una revisión por pares (evaluación del trabajo por dos o más personas expertas en el mismo campo antes de su publicación). ➯ Falsabilidad: Es la capacidad de una teoría o hipótesis de ser sometida a potenciales pruebas que la contradigan. Por muy bien que funcione una teoría, siempre debe estar abierta a ser cuestionada y probada, ya que nuevas evidencias que no se hayan considerado en el pasado pueden descartar la teoría o ayudar a mejorarla.
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El método científico se compone de los siguientes pasos: 1. Observación: Consiste en describir un fenómeno que llama la atención del científico. Para este paso son muy importantes los avances en métodos de observación como los microscopios o los telescopios. 2. Interrogación: Cuando la observación no llega a una respuesta del proceso, la esencia del problema se intenta concretar en una o más preguntas. 3. Hipótesis: A partir de lo observado y del conocimiento previo se plantea una explicación del problema, una hipótesis, que debe someterse a experimentos para ver si es cierta o no. 4. Experimentación: Se diseñan pruebas experimentales para demostrar si la hipótesis planteada es correcta. 5. Análisis de los resultados: Los resultados de los experimentos han de ser tratados de manera objetiva y con precisión para analizar lo que ha ocurrido. 6. Verificación: Si la hipótesis planteada no es capaz de justificar los resultados se rechaza y volveremos al punto 3 para plantear una nueva hipótesis. Si los datos se ajustan a lo esperado pasaremos al siguiente paso. 7. Comunicación: Se realiza la publicación de la investigación en revistas científicas para que otros científicos puedan comprobar su validez.
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Observación Comunicación
Interrogación Nuevas observaciones
Sí Verificación
No
Análisis de los resultados
Hipótesis
Experimentación
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El método científico tiene las siguientes características: ➯ Cualquier teoría debe ser probada para ser validada. Si la solución a una observación no se puede demostrar no puede ser aceptada, se puede tener en cuenta pero nunca considerarla como correcta. ➯ La ciencia no busca la “verdad absoluta” como puede hacer la religión, intenta dar explicaciones a las observaciones mediante la coherencia de lo observado y experimentado. ➯ En ciencia no existe una autoridad que valide o rechace una teoría, debe hacerse mediante experimentación, reproducibilidad y falsabilidad. ➯ El diseño de experimentos debe hacerse con rigor para que las conclusiones acepten o rechacen la hipótesis, no para intentar que nuestra hipótesis parezca correcta. ➯ Las teorías y leyes científicas no son definitivas. El avance en los métodos de observación y los nuevos conocimientos hacen que las teorías cambien o sean sustituidas por unas nuevas que expliquen mejor las observaciones.
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Ejemplo 1: Contagio de ántrax: Robert Koch fue un médico alemán que estudiaba el ántrax y partió de la demostración previa de Casimir Davaine de que el bacilo del carbunco (ántrax) se transmitía directamente entre las vacas. 1. Observación: Existen brotes inexplicables de ántrax en lugares donde no había un individuo con ántrax. 2. Interrogación: ¿Por qué hay contagio de ántrax cuando no hay un individuo que inicie el contagio? 3. Hipótesis: El bacilo o una parte de él sobrevive fuera de un huésped (ser vivo infectado). 4. Experimentación: Muchas veces los científicos deben inventar sus propios métodos experimentales, en especial cuando se acercan a un área del conocimiento que aún no ha sido explorada. Koch desarrolló sus propios métodos para purificar el bacilo de las muestras de sangre y hacer cultivos del mismo para realizar sus experimentos. 5. Análisis de los resultados: Los bacilos no pueden sobrevivir fuera de un huésped (hipótesis parcialmente refutada). 6. Verificación: Los bacilos crean endosporas que sí sobreviven fuera de un huésped y son capaces de provocar la enfermedad.
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Las investigaciones de Koch tuvieron múltiples consecuencias en la comunidad científica. Por un lado, el descubrimiento de la supervivencia de agentes patógenos (que causan enfermedad) fuera de los organismos inició el protocolo de esterilización de instrumentos quirúrgicos y otros elementos hospitalarios. Pero además, sus métodos utilizados en la investigación del ántrax fueron posteriormente perfeccionados para el estudio de la tuberculosis y del cólera, desarrollando para ello técnicas de tinción y purificación, y medios de crecimiento bacteriano como placas de agar y placa de Petri. Todos estos métodos aún hoy se continúan utilizando. Conclusiones: A través de su trabajo basado en el método científico, llegó a las siguientes conclusiones, que hoy siguen vigentes y rigen toda investigación bacteriológica: ➯ En caso de enfermedad, hay un microbio presente. ➯ El microbio puede tomarse del huésped y desarrollarse independientemente (cultivo). ➯ La enfermedad puede producirse introduciendo un cultivo puro del microbio en un huésped experimental saludable. ➯ Se podrá identificar el mismo microbio en el huésped infectado.
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Ejemplo 2: Vacuna de la viruela: Edward Jenner fue un científico que vivió en Inglaterra entre el siglo XVIII y XIX, en esa época la viruela era una peligrosa enfermedad para los humanos, matando a un 30% de los infectados y dejando cicatrices en los sobrevivientes, o causándoles ceguera. Sin embargo, la viruela en el ganado era leve y se podía contagiar de vaca a humano por las llagas ubicadas en las ubres de la vaca. 1. Observación: Muchos trabajadores de las lecherías sostenían que si se habían contagiado de la viruela del ganado (que se curaba rápidamente) no enfermaban de la viruela humana. 2. Interrogación: ¿Qué ocurre cuando hay un contagio de la viruela del ganado? 3. Hipótesis: El contagio de la viruela del ganado da inmunidad para la viruela humana. 4. Experimentación: Jenner tomó material de una pústula de viruela vacuna de la mano de una lechera infectada y lo aplicó al brazo de un niño, hijo de su jardinero. El niño enfermó durante varios días pero luego se recuperó totalmente. Posteriormente Jenner tomó material de una pústula de viruela humana y la aplicó al brazo del mismo niño y el niño no contrajo la enfermedad.
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Hay que decir que los experimentos que realizó Jenner no serían aceptados hoy en día, ya que fueron realizados en humanos. Aunque en ese momento no había otra forma de comprobar la hipótesis, de todas formas experimentar con un niño hoy sería completamente inadmisible. 5. Análisis de los resultados: Después de esta primera prueba, Jenner repitió el experimento con otros humanos para ver si se repetían los resultados de su primer experimento. 6. Verificación: La hipótesis fue confirmada. Por lo tanto, infectar a una persona con viruela vacuna protege contra una infección de viruela humana. 7. Comunicación: Después del proceso publicó sus descubrimientos. Posteriormente, la comunidad científica pudo repetir los experimentos de Jenner y obtuvieron los mismos resultados, de esta manera se inventaron las primeras vacunas: aplicar una cepa más débil de un virus para inmunizar a la persona contra el virus más fuerte y dañino. Actualmente el mismo principio se utiliza para diversas enfermedades. El término “vacuna” proviene de esta primera forma de inmunización con un virus vacuno.
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Aplica el método científico en las siguientes observaciones:
Sempre me duermo en las clases de Cultura Científica
Mi móvil no se conecta a la red wifi de casa
Después de plantar el césped de un campo de fútbol crecen otras variedades de plantas
El tiempo pasa más rápido jugando a la consola que haciendo deberes
Una tostada untada con mantequilla siempre caerá al suelo por ese lado
Muchas veces me despierto unos minutos antes de que suene el despertador
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3. Los textos científicos El último paso del método científico es la publicación del trabajo realizado para que la comunidad científica pueda analizarlo y verificar si se reproducen los resultados. A partir de este conocimiento se pueden establecer nuevas preguntas que darán lugar a nuevas investigaciones, ampliando así las teorías y, con ello, el conocimiento. La publicación se realiza en revistas científicas y con una estructura determinada para explicar correctamente la hipótesis de partida, los experimentos diseñados, los resultados obtenidos y una conclusión donde se valide o rechace la hipótesis. Además, antes de ser publicado ha de hacerse una revisión por pares para saber si todo se ha realizado correctamente o deben hacerse más experimentos para llegar a aceptar la conclusión. La estructura del artículo científico siempre debe incluir una serie de apartados en un orden determinado, aportando la totalidad de los datos obtenidos en los diferentes experimentos realizados:
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Título Nombre de los autores El primer nombre pertenece al científico principal que ha realizado la investigación y el último corresponde al jefe del departamento. El resto de nombres son de aquellos que han participado en el estudio. Después se detallan los centros de investigación a los que pertenecían en el momento de hacer la investigación
Abstract Resumen de los contenidos del artículo
Introducción Justificación de la necesidad de realizar la investigación
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Materiales y métodos Aquí se detallan todos los materiales utilizados y el procedimiento llevado a cabo en todos los experimentos realizados (reactivos, concentraciones, medios de cultivo,...)
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Resultados Mediante fotos, tablas y gráficos se explican todos los resultados obtenidos en los diferentes experimentos con los análisis estadísticos pertinentes
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Discusión Se comparan los resultados obtenidos con las investigaciones previas y se realiza una conclusión resaltando los principales logros de la investigación
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A lo largo del artículo se han mencionado trabajos previos de otros investigadores. Al final se muestra la lista completa para poder acceder a ellos
Referencias
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Ahora hay que realizar vuestro propio trabajo científico y exponerlo para comunicar todos los resultados. La metodología a seguir es la siguiente: ➯ Buscar un tema de interés para realizar una investigación. ➯ Plantear una hipótesis. ➯ Diseñar todos los experimentos que deberán realizarse para ver si se cumple la hipótesis. ➯ Obtener todos los materiales necesarios. ➯ Realizar los experimentos y recoger todos los datos. ➯ Analizar adecuadamente los datos. ➯ Sacar conclusiones que permitan aceptar o rechazar la hipótesis de partida. ➯ Redactar un artículo para dar a conocer el trabajo y posterior exposición del mismo.
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4. Ciencia y sociedad Los avances en todos los campos de la ciencia en los últimos siglos son los responsables directos del bienestar de las sociedades modernas. El conocimiento adquirido nos permite conocer y entender mejor el mundo que nos rodea, desde las partículas subatómicas que forman un átomo hasta la existencia de una galaxia a millones de años luz de nuestro planeta. Alguno de los campos que más han cambiado son los siguientes: ➯ Salud: Con la invención de los microscopios se pudieron descubrir y estudiar los microorganismos y crear tratamientos contra ellos en forma de medicamentos y vacunas. Además, la tecnología ha permitido la creación de importantes métodos de diagnóstico y técnicas quirúrgicas. Actualmente, las terapias génicas, el cultivo de tejidos o la creación de órganos están abriendo una nueva etapa en la medicina moderna. 2018
1617
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➯ Industria: La electricidad, al igual que el diseño de máquinas, ha supuesto un avance inimaginable en los procesos industriales, mejorando la producción y el nivel de vida de sus trabajadores, abaratando los costes y mejorando la calidad de sus productos. 1920
2017
➯ Transporte: Los avances en el campo de la física, como la termodinámica, han permitido pasar del transporte mediante animales a tener aviones, trenes o coches, mejorando la comunicación en todo el planeta. 1274 a. C.
2019
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➯ Agricultura y ganadería: Los avances en la producción de maquinaria, en la creación de fertilizantes y pesticidas y en las técnicas en ingeniería genética han permitido una evolución de la agricultura sin precedentes. También de la ganadería por el alimento aportado y por las mejoras en el campo veterinario. 2015
1200 a. C.
➯ Comunicación: El descubrimiento de las ondas electromagnéticas y de componentes como el transitor han permitido la creación de aparatos electrónicos como radios, televisores o la telefonía móvil.
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5. Ciencia y pseudociencia Ahora que conocemos cómo se trabaja en ciencia, es importante detectar lo que no es ciencia. Que una teoría pueda parecer excéntrica o descabellada no significa que sea falsa, lo importante para diferenciar ciencia y pseudociencia es ver qué tratamiento se realiza con la hipótesis planteada. En el caso de la pseudociencia suele ocurrir lo siguiente: ➯ No se presentan evidencias contrastables, por lo que no pueden diseñarse experimentos que permitan rechazar o aceptar su hipótesis. ➯ Se aferran a principios dogmáticos que se establecieron hace siglos y no evolucionan pese al nuevo conocimiento existente. ➯ No está sujeta a revisión, por lo que no se tienen en cuenta las evidencias que cuestionan sus argumentos. ➯ Cuando una teoría científica contradice a una pseudociencia, no se investigan los hechos, por lo que no está sujeta al cambio. Sus argumentos se limitan a decir “no” o “sí” como si fuera una verdad absoluta.
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Existen multitud de pseudociencias que están muy arraigadas en todas las sociedades y, en la mayoría de los casos, reportan muchos beneficios económicos obtenidos a partir del engaño. Algunas de ellas son:
Astrología
Homeopatía
Flores de Bach
Zahoríes
Alquimia
Reiki
Magnetoterapia
Parapsicología
Dianética
Feng Shui
Ufología
Quiromancia
Busca información de alguna de ellas y aplica el método científico con sus hipótesis para ver si es ciencia o pseudociencia
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6. Cuestiones finales
¿Qué significa la palabra serendipia? ¿Puede ser importante para la ciencia? ¿Qué es el efecto placebo? ¿Puede explicar algunas pseudociencias? ¿Pueden existir fraudes en la ciencia? si es así, busca algún ejemplo ¿Qué es el razonamiento inductivo? ¿y el razonamiento deductivo? ¿Qué diferencia hay entre una ley y una teoría?