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1.3: El método científico
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The Scientific Method
 
TRANSCRIPCIÓN

1.3: The Scientific Method

1.3: El método científico

Overview

The scientific method is a detailed, empirical, problem-solving process leveraged by biologists and scientists of other disciplines. This iterative approach involves formulating a question based on observation, developing a testable potential explanation for the observation (called a hypothesis), making and testing predictions based on the hypothesis, and using the findings to create new hypotheses and predictions.

Generally, predictions are tested using carefully-designed experiments. Based on the outcome of these experiments, the original explanation may need to be refined, and new hypotheses and questions can be generated. Importantly, this illustrates that the scientific method is not a stepwise recipe. Instead, it is a continuous refinement and testing of ideas based on new observations, which is the crux of scientific inquiry.

Science is mutable and continuously changes as we learn more about the world around us. For this reason, scientists avoid claiming to ‘prove’ a specific idea. Instead, they gather evidence that either supports or refutes a given hypothesis.

Making Observations and Formulating Hypotheses

A hypothesis is preceded by an initial observation, during which information is gathered by the senses (e.g., vision, hearing) or using scientific tools and instruments. This observation leads to a question that prompts the formation of an initial hypothesis, a (testable) possible answer to the question. For example, the observation that slugs eat some cabbage plants, but not cabbage plants located near garlic, may prompt the question: why do slugs selectively spare cabbage plants near garlic? One possible hypothesis, or answer to this question, is that slugs have an aversion to garlic. Based on this hypothesis, one might predict that slugs will not eat cabbage plants that are surrounded by a ring of garlic powder.

A hypothesis should be falsifiable, meaning that there are ways to disprove it if it is untrue. In other words, a hypothesis should be testable. Scientists often articulate and explicitly test for the opposite of the hypothesis, which is called the null hypothesis. In this case, the null hypothesis is that slugs do not have an aversion to garlic. The null hypothesis would be supported if, contrary to the prediction, slugs eat cabbage plants that are surrounded by garlic powder.

Testing a Hypothesis

When possible, scientists test hypotheses using controlled experiments that include independent and dependent variables, as well as control and experimental groups.

An independent variable is an item expected to have an effect (e.g., the garlic powder used in the slug and cabbage experiment, or treatment given in a clinical trial). Dependent variables are the measurements used to determine the outcome of an experiment. In the experiment with slugs, cabbages, and garlic, the number of slugs eating cabbages is the dependent variable, as this number is expected to depend on the presence or absence of garlic powder rings around the cabbage plants.

Experiments require experimental and control groups. An experimental group is treated with or exposed to the independent variable (i.e., the manipulation or treatment). For example, in the garlic aversion experiment with slugs, the experimental group is a group of cabbage plants that are surrounded by a garlic powder ring. A control group is subject to the same conditions as the experimental group, with the exception of the independent variable. Control groups in this experiment might include a group of cabbage plants in the same area that is surrounded by a non-garlic powder ring (to control for powder aversion) and a group that is not surrounded by any particular substance (to control for cabbage aversion). It is essential to include a control group because without one it is unclear whether the outcome is the result of the treatment or manipulation.

Refining a Hypothesis

If the results of an experiment support the hypothesis, further experiments may be designed and carried out to provide support for the hypothesis. The hypothesis may also be refined and made more specific. For example, additional experiments could determine whether slugs also have an aversion to other plants of the Allium genus, like onions.

If the results do not support the hypothesis, the hypothesis may need to be adjusted based on the new observations. Problems with the experimental design should also be ruled out. For example, if slugs demonstrate an aversion to both types of powdered substance, the experiment can be carried out again using fresh garlic instead of powdered garlic. If the slugs still exhibit no aversion to garlic, the hypothesis may be adjusted. In this example, the new hypothesis may be that slugs have an aversion to powder.

The results of the experiments should be communicated to other scientists and the public, regardless of whether the data support the original hypothesis. This information can guide the development of new hypotheses and experimental questions.

Visión general

El método científico es un proceso detallado, empírico y de resolución de problemas aprovechado por biólogos y científicos de otras disciplinas. Este enfoque iterativo implica formular una pregunta basada en la observación, desarrollar una explicación potencial comprobable para la observación (llamada hipótesis), hacer y probar predicciones basadas en la hipótesis, y usar los hallazgos para crear nuevas hipótesis y predicciones.

Por lo general, las predicciones se prueban utilizando experimentos cuidadosamente diseñados. Sobre la base del resultado de estos experimentos, la explicación original puede necesitar ser refinada, y se pueden generar nuevas hipótesis y preguntas. Es importante destacar que esto ilustra que el método científico no es una receta escalonada. En cambio, es un refinamiento continuo y pruebas de ideas basadas en nuevas observaciones, que es el quid de la investigación científica.

La ciencia es mutable y cambia continuamente a medida que aprendemos más sobre el mundo que nos rodea. Por esta razón, los científicos evitan pretender "probar" una idea específica. En su lugar, recopilan evidencia que apoya o refuta una hipótesis dada.

Hacer observaciones y formular hipótesis

Una hipótesis está precedida por una observación inicial, durante la cual la información es recopilada por los sentidos (por ejemplo, visión, audición) o el uso de herramientas e instrumentos científicos. Esta observación conduce a una pregunta que provoca la formación de una hipótesis inicial, una respuesta (comprobable) posible a la pregunta. Por ejemplo, la observación de que las comen algunas plantas de repollo, pero no las plantas de repollo ubicadas cerca del ajo, puede suscitar la pregunta: ¿por qué las repuestoan selectivamente las plantas de repollo cerca del ajo? Una posible hipótesis, o respuesta a esta pregunta, es que las tienen aversión al ajo. Basándose en esta hipótesis, se podría predecir que las no comerán plantas de repollo que están rodeadas por un anillo de polvo de ajo.

Una hipótesis debe ser falsificable, lo que significa que hay maneras de refutarla si es falsa. En otras palabras, una hipótesis debe ser comprobable. Los científicos a menudo articulan y prueban explícitamente lo contrario de la hipótesis, que se llama la hipótesis nula. En este caso, la hipótesis nula es que las no tienen aversión al ajo. La hipótesis nula se apoyaría si, contrariamente a la predicción, las comen plantas de repollo que están rodeadas de polvo de ajo.

Probar una hipótesis

Cuando es posible, los científicos prueban hipótesis utilizando experimentos controlados que incluyen variables independientes y dependientes, así como grupos de control y experimentales.

Una variable independiente es un elemento que se espera que tenga un efecto (por ejemplo, el polvo de ajo utilizado en el experimento de y repollo, o el tratamiento administrado en un ensayo clínico). Las variables dependientes son las medidas utilizadas para determinar el resultado de un experimento. En el experimento con, coles y ajo, el número de comiendo coles es la variable dependiente, ya que se espera que este número dependa de la presencia o ausencia de anillos de polvo de ajo alrededor de las plantas de repollo.

Los experimentos requieren grupos experimentales y de control. Un grupo experimental se trata o se expone a la variable independiente (es decir, la manipulación o el tratamiento). Por ejemplo, en el experimento de aversión al ajo con, el grupo experimental es un grupo de plantas de repollo que están rodeadas por un anillo de polvo de ajo. Un grupo de control está sujeto a las mismas condiciones que el grupo experimental, con la excepción de la variable independiente. Los grupos de control en este experimento pueden incluir un grupo de plantas de repollo en la misma área que está rodeada por un anillo de polvo sin ajo (para controlar la aversión al polvo) y un grupo que no está rodeado de ninguna sustancia en particular (para controlar la aversión al repollo). Es esencial incluir un grupo de control porque sin uno no está claro si el resultado es el resultado del tratamiento o manipulación.

Refinar una hipótesis

Si los resultados de un experimento apoyan la hipótesis, se pueden diseñar y llevar a cabo más experimentos para proporcionar apoyo a la hipótesis. La hipótesis también puede ser refinada y más específica. Por ejemplo, experimentos adicionales podrían determinar si las también tienen una aversión a otras plantas del género Allium, como las cebollas.

Si los resultados no apoyan la hipótesis, es posible que sea necesario ajustar la hipótesis en función de las nuevas observaciones. También deben descartarse problemas con el diseño experimental. Por ejemplo, si las demuestran una aversión a ambos tipos de sustancia en polvo, el experimento se puede llevar a cabo de nuevo utilizando ajo fresco en lugar de ajo en polvo. Si las todavía no presentan aversión al ajo, la hipótesis puede ser ajustada. En este ejemplo, la nueva hipótesis puede ser que las tienen una aversión al polvo.

Los resultados de los experimentos deben comunicarse a otros científicos y al público, independientemente de si los datos respaldan la hipótesis original. Esta información puede guiar el desarrollo de nuevas hipótesis y preguntas experimentales.


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