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1.3: O Método Científico
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The Scientific Method
 
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1.3: The Scientific Method

1.3: O 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.

Visão Geral

O método científico é um processo detalhado, empírico e de resolução de problemas impulsionado por biólogos e cientistas de outras disciplinas. Esta abordagem iterativa envolve formular uma questão baseada em observação, desenvolver uma potencial explicação testável para a observação (chamada hipótese), fazer e testar previsões com base na hipótese, e usar as descobertas para criar novas hipóteses e previsões.

Geralmente, as previsões são testadas usando experiências cuidadosamente projetadas. Com base no resultado dessas experiências, a explicação original pode precisar ser refinada, e novas hipóteses e perguntas podem ser geradas. É importante ressaltar que o método científico não é uma receita por passos. Em vez disso, é um refinamento e teste contínuo de ideias baseadas em novas observações, que é o cerne da investigação científica.

A ciência é mutável e muda continuamente à medida que aprendemos mais sobre o mundo ao nosso redor. Por essa razão, os cientistas evitam alegar ‘provar’ uma ideia específica. Em vez disso, reúnem evidências que apoiam ou refutam uma determinada hipótese.

Fazer Observações e Formular Hipóteses

Uma hipótese é precedida por uma observação inicial, durante a qual as informações são captadas pelos sentidos (por exemplo, visão, audição) ou utilizando ferramentas e instrumentos científicos. Essa observação leva a uma pergunta que solicita a formação de uma hipótese inicial, uma possível resposta (testável) à pergunta. Por exemplo, a observação de que as lesmas comem algumas plantas de repolho, mas não plantas de repolho localizadas perto de alho, pode levar à questão: por que as lesmas poupam seletivamente plantas de repolho perto de alho? Uma possível hipótese, ou resposta a esta questão, é que as lesmas têm uma aversão ao alho. Com base nessa hipótese, pode-se prever que as lesmas não comem plantas de repolho que são cercadas por um anel de pó de alho.

Uma hipótese deve ser falsificável, o que significa que há maneiras de refutá-la se for falsa. Por outras palavras, uma hipótese deve ser testável. Os cientistas frequentemente articulam e explicitamente testam o oposto da hipótese, que é chamada de hipótese nula. Neste caso, a hipótese nula é que as lesmas não têm aversão ao alho. A hipótese nula seria apoiada se, ao contrário da previsão, as lesmas comessem plantas de repolho que são cercadas por pó de alho.

Testar Uma Hipótese

Quando possível, os cientistas testam hipóteses usando experiências controladas que incluem variáveis independentes e dependentes, bem como grupos de controlo e experimentais.

Uma variável independente é algo que se espera ter um efeito (por exemplo, o pó de alho usado na experiência da lesma e repolho, ou o tratamento dado em um ensaio clínico). Variáveis dependentes são as medidas utilizadas para determinar o resultado de uma experiência. Na experiência com lesmas, repolhos e alho, o número de lesmas que comem repolhos é a variável dependente, pois esse número deverá depender da presença ou ausência de anéis de pó de alho ao redor das plantas de repolho.

As experiências requerem grupos experimentais e de controlo. Um grupo experimental é tratado ou exposto à variável independente (ou seja, à manipulação ou tratamento). Por exemplo, na experiência de aversão ao alho com lesmas, o grupo experimental é um grupo de plantas de repolho que são cercadas por um anel de pó de alho. Um grupo controlo está sujeito às mesmas condições do grupo experimental, com exceção da variável independente. Grupos de controlo nesta experiência podem incluir um grupo de plantas de repolho na mesma zona que é cercado por um anel de pó não-alho (para controlar a aversão ao pó) e um grupo que não é cercado por nenhuma substância específica (para controlar a aversão ao repolho). É essencial incluir um grupo de controlo porque sem um não é claro se o efeito é resultado do tratamento ou da manipulação.

Refinar Uma Hipótese

Se os resultados de uma experiência apoiarem a hipótese, novas experiências podem ser projetadas e realizadas para apoiar a hipótese. A hipótese também pode ser refinada e tornada mais específica. Por exemplo, experiências adicionais poderiam determinar se as lesmas também têm uma aversão a outras plantas do género Allium, como cebolas.

Se os resultados não apoiarem a hipótese, a hipótese pode precisar ser ajustada com base nas novas observações. Problemas com o design experimental também devem ser descartados. Por exemplo, se as lesmas demonstrarem uma aversão a ambos os tipos de substância em pó, a experiência pode ser realizada novamente usando alho fresco em vez de alho em pó. Se as lesmas ainda não apresentarem aversão ao alho, a hipótese pode ser ajustada. Neste exemplo, a nova hipótese pode ser que as lesmas tenham uma aversão ao pó.

Os resultados das experiências devem ser comunicados a outros cientistas e ao público, independentemente de os dados apoiarem a hipótese original. Essas informações podem guiar o desenvolvimento de novas hipóteses e questões experimentais.


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