Investigación Científica en Biología

                   

Conocer científicamente en biología

Actividad 1

Analizar y debatir acerca la naturaleza del conocimiento científico.

 

¿Qué es el conocimiento científico?

a. Ciencia y conocimiento

Hoy día es de cultura general distinguir al conocimiento científico de otro tipo de conocimiento, así como también comprender su naturaleza, utilidad y las características que lo hacen permanecer o evolucionar en el tiempo. La intención de este documento no es presentar una acabada discusión del tema sino proveer algunos elementos básicos que nos sirvan para estimular la reflexión sobre cómo se construye y cómo adquiere validez el conocimiento científico. Revisaremos brevemente la opinión de algunos pensadores que han analizado el problema sólo con el fin de ilustrar que en la actividad científica confluyen y se interrelacionan elementos de la experiencia, la psicología y la lógica formal. El conocimiento científico aspira a ser completamente impersonal y procura establecer lo que ha sido descubierto por la inteligencia colectiva de la Humanidad, por sobre barreras geográficas, razas y creencias. El éxito de esta empresa ha llevado a establecer estándares que deben cumplirse en todo proceso científico, dando además una base compartida de conocimientos que puede ser discutida, y a la que contribuyen investigadores desde los más diversos campos específicos.

 

En el acto de conocer científicamente se construye una herramienta para ver el mundo. En las palabras de Kar Popper, la ciencia es una forma de construir la realidad que depende fundamental-mente de acciones destinadas a corroborar la correspondencia entre teorías o hipótesis y fenómenos. Las teorías, dice Popper, “son redes que lanzamos para atrapar aquello que llamamos “el mundo”;para racionalizarlo, explicarlo, y dominarlo. Y tratamos que la malla sea cada vez más fina”. 

 

 

 

b.  Método científico

 

Maturana y Varela (1) explican el acto de conocer científicamente como una manera de construir una visión del mundo que adquiere validez por la forma de generar explicaciones que utilizan los científicos. Una explicación siempre reformula o recrea las observaciones de un acontecimiento poniéndolas en un sistema de conceptos que cumple con ciertos criterios de validación. En el caso de la ciencia, el criterio de validación considera al menos cuatro condiciones que deben ser satisfechas en cualquier método científico:

 

a)    Descripción del o los fenómenos a explicar;

b)    Proposición de un sistema de conceptos aceptables (hipótesis explicativa). Esto es provisional, aún no está en absoluto  

        justificada  puesto que carecemos de una lógica inductiva;

c)    Deducción de otros fenómenos a partir de la hipótesis explicativa, y descripción de sus condiciones de observación;

d)    Observación de estos otros fenómenos, midiendo variables y evaluando nuevas evidencias en términos de la hipótesis explicativa,

       contrastando lo que se esperaba de acuerdo a las deducciones con lo que se obtuvo por la observación (1, 4).

 

Cada uno de estos pasos queda registrado explícitamente en documentos que persisten más allá de una persona o una generación, pero no tienen por qué ocurrir en la secuencia que hemos puesto. El manejo del método científico no garantiza que se vaya a generar conocimiento de interés, sólo establece los criterios de validación de este conocimiento para considerarlo científicamente producido.

El hombre de ciencia, ya sea teórico o experimental, propone enunciados, o sistemas de enunciados, y los contrasta paso a paso. En el campo de las ciencias empíricas construye hipótesis (suposiciones para sacar de ellas una consecuencia), o sistemas de teorías, y las contrasta con la experiencia por medio de observaciones y experimento (4).

 

El experimento es una acción planeada, en la que todos y cada uno de los pasos están guiados por la teoría. Los enunciados de las observaciones y los enunciados de resultados experimentales son siempre interpretaciones de los hechos observados, es decir, son interpretaciones a la luz de teorías. Si las conclusiones singulares resultan aceptables, o verificadas, la idea, hipótesis o teoría ha pasado con éxito las contrastaciones, sin encontrarse, por el momento, razones para rechazarla. Si por el contrario, las con-clusiones han sido falseadas, se revela que la teoría de la cual derivaron lógicamente las conclusiones es también falsa (4). No es posible destilar ciencia de las experiencias sensoriales sin interpretar. Y el único medio que tenemos de interpretar la Naturaleza son las ideas audaces, las anticipaciones injustificables y el pensamiento especulativo. Sin embargo, una vez propuestas, ni una sola de nuestras “anticipaciones” se mantiene dogmáticamente. Nuestro método de investigación no consiste en defender estas anticipaciones para demostrar qué razón teníamos; sino, por el contrario, en tratar de derribarlas con todas las armas de nuestro arsenal lógico, matemático y técnico. Intentamos mostrar que eran falsas con el objeto de proponer nuevas anticipaciones injustificadas e injustificables, nuevos prejuicios precipitados y prematuros.

Los que no están dispuestos a exponer sus ideas a la aventura de la refutación no toman parte en el juego

de la ciencia (4).

 

 

 

c. ¿Cómo podemos distinguir si un conocimiento es o no científico?

 

Un sistema es científico o empírico si permite ser contrastado por la experiencia a través de observaciones y experimentación teniendo la posibilidad de ser falseado (el término falsear se utiliza aquí en el sentido de “poner de manifiesto algo que es o era falso”, como antónimo de verificado). Si no admite esta posibilidad, si no incluye un clase de enunciados falseadores cuya ocurrencia puede echar por tierra total o parcialmente una teoría, no se trata entonces de conocimiento empírico o científico. Una teoría se reconoce como empírica si admite enunciados básicos incompatibles con la teoría (enunciados falseado-res). La falseabilidad, no la verificabilidad, representa el criterio capaz de discriminar entre el carácter empírico y el metafísico de un sistema teórico.

 

El conocimiento científico y sus características.

La ciencia es una de las actividades que el hombre realiza, un conjunto de acciones encaminadas y dirigidas hacia determinado fin, que es el de obtener un conocimiento verificable sobre los hechos que lo rodean.

El pensamiento científico se ha ido gestando y perfilando históricamente, por medio de un proceso que se acelera notablemente a partir del Renacimiento. La ciencia se va distanciando de lo que algunos autores denominan "conocimiento vulgar", estableciendo una gradual diferencia con el lenguaje que se emplea en la vida cotidiana. Porque la ciencia no puede permitirse designar con el mismo nombre fenómenos que, aunque aparentemente semejantes, son de naturaleza diferente.

Otras cualidades específicas de la ciencia, que permiten distinguirla del pensar cotidiano y de otras formas de conocimiento son:

·         Objetividad: se intenta obtener un conocimiento que concuerde con la realidad del objeto, que lo describa o explique tal cual es y no como desearíamos que fuese. Lo contrario es subjetividad, las ideas que nacen del prejuicio, de la costumbre o la tradición. Para poder luchar contra la subjetividad, es preciso que nuestros conocimientos puedan ser verificados por otros.

·          Racionalidad: la ciencia utiliza la razón como arma esencial para llegar a sus resultados. Los científicos trabajan en lo posible con conceptos, juicios y razonamientos, y no con las sensaciones, imágenes o impresiones. La racionalidad aleja a la ciencia de la religión y de todos los sistemas donde aparecen elementos no racionales o donde se apela a principios explicativos extra o sobrenaturales; y la separa también del arte donde cumple un papel secundario subordinado, a los sentimientos y sensaciones.

·         Sistematicidad: La ciencia es sistemática, organizada en sus búsquedas y en sus resultados. Se preocupa por construir sistemas de ideas organizadas coherentemente y de incluir todo conocimiento parcial en conjuntos más amplios.

·         Generalidad: la preocupación científica no es tanto ahondar y completar el conocimiento de un solo objeto individual, sino lograr que cada conocimiento parcial sirva como puente para alcanzar una comprensión de mayor alcance.

·         Falibilidad: la ciencia es uno de los pocos sistemas elaborados por el hombre donde se reconoce explícitamente la propia posibilidad de equivocación, de cometer errores. En esta conciencia de sus limitaciones, es donde reside la verdadera capacidad para autocorregirse y superarse.

 

 

 

EXPLICACIONES CIENTÍFICAS

 

La búsqueda de explicaciones científicas a menudo comienza con una pregunta acerca de un fenómeno natural. La ciencia es una manera de desarrollar respuestas o mejorar explicaciones respecto a las observaciones o hechos del mundo natural. La pregunta científica puede originarse a partir de la curiosidad de un niño sobre dónde se fueron los dinosaurios o por qué el cielo es azul. O la pregunta puede ampliar las interrogantes de los científicos al proceso de extinción o la química de la reducción del ozono. Una vez que se plantea la pregunta comienza un proceso de indagación científica y finalmente puede haber una respuesta o una explicación propuestas. Los aspectos críticos de la ciencia incluyen la curiosidad y la libertad para satisfacer esa curiosidad. Otras actitudes y hábitos de pensamiento que caracterizan la indagación científica y las actividades de los científicos incluyen inteligencia, honestidad, escepticismo, tolerancia a la ambigüedad, apertura al nuevo conocimiento, y la voluntad para compartir públicamente el conocimiento.

 

 

 

 

La indagación científica incluye aproximaciones sistemáticas a la observación, la recolección de información, la identificación de variables significativas, la formulación y comprobación de hipótesis y a hacer mediciones precisas, exactas y confiables. La comprensión y el diseño de experimentos son también parte del proceso de investigación.

Las explicaciones científicas son más que los resultados de reunir y organizar información. Los científicos también participan en procesos importantes como la elaboración de leyes, la construcción de modelos y el desarrollo de hipótesis basadas en información.

Estos procesos extienden, clarifican y unen las observaciones y la información y, algo muy importante, desarrollan explicaciones más profundas y más amplias. Los ejemplos incluyen la taxonomía de organismos, la tabla periódica de los elementos y teorías de la descendencia común y selección natural.

Una característica de la ciencia es que muchas explicaciones cambian continuamente. Dos tipos de cambios ocurren en las explicaciones científicas: se desarrollan nuevas explicaciones y las antiguas se modifican.

Sólo porque alguien formula una pregunta sobre un objeto, organismo o hecho de la naturaleza no quiere decir, necesariamente, que esa persona esté buscando una explicación científica.

 

 

Entre las condiciones que se deben cumplir para establecer explicaciones científicas están las siguientes:

·         Las explicaciones científicas se basan en observaciones o experimentos empíricos. Apelar a la autoridad como explicación válida no cumple con los requisitos de la ciencia. Las observaciones se basan en experiencias sensoriales o en la extensión de los sentidos por medio de la tecnología.

·         Las explicaciones científicas se hacen públicas. Los científicos hacen presentaciones en encuentros científicos o publican en revistas profesionales haciendo público el conocimiento y poniéndolo a disposición de otros científicos.

·         Las explicaciones científicas son tentativas. Las explicaciones pueden, y de hecho cambian. No hay verdades científicas en un sentido absoluto.

·          Las explicaciones científicas son históricas. Las explicaciones del pasado son las bases para las explicaciones contemporáneas, las cuales a su vez son las bases de las del futuro.

·         Las explicaciones científicas son probabilísticas. La visión estadística de la naturaleza es evidente explícita o implícitamente al establecer predicciones científicas de los fenómenos o al explicar la probabilidad de que ocurran los hechos en situaciones reales.

·         Las explicaciones científicas suponen relaciones de causa-efecto. Gran parte de la ciencia está orientada a determinar las relaciones causales y desarrollar explicaciones para las interacciones y vínculos entre objetos, organismos y hechos. Las distinciones entre causalidad, correlación, coincidencia y contingencia separan a la ciencia de la seudo-ciencia.

·         Las explicaciones científicas son limitadas. A veces las explicaciones científicas están limitadas por la tecnología, por ejemplo, el poder de resolución de los microscopios y telescopios. Las nuevas tecnologías pueden derivar en nuevos campos de investigación o ampliar áreas de estudio ya existentes. Las interacciones entre la tecnología y los avances en biología molecular y el rol de la tecnología en exploraciones planetarias sirven como ejemplos.

 

La ciencia no puede responder todas las preguntas. Algunas están simplemente más allá de los parámetros de la ciencia. Muchas preguntas que se refieren al sentido de la vida, a la ética y la teología son ejemplos de preguntas que la ciencia no puede responder.

 

            

 

 

 

 

ACTIVIDAD    ..." a trabajar"

Diseñando una investigación

( Cuarto Medio Plan Diferenciado)

 

 

 

Proponer un proyecto de investigación científica sobre temas biológicos ya tratados. Presentarlo y discutirlo en el curso.

Los estudiantes separados en grupos seleccionan un tema de los que han sido estudiados durante este año o años anteriores y siguen una pauta provista por el docente para diseñar una investigación (pagina 3). Primero deben formular una pregunta clara y luego, buscarán y recolectarán evidencias previas, elaborarán una estrategia experimental, propondrán una respuesta a la pregunta original, y comunicarán al curso tanto el proceso que siguieron como los posibles resultados de la investigación.

 

Este trabajo debe ser propuesto a los alumnos al inicio del curso con el objeto de que puedan escoger sus temas e inicien su investigación bibliográfica. Es importante mantener en todo momento contacto con el profesor, para dar a conocer de sus avances, de la literatura consultada y generar una buena hipótesis de trabajo, que es la que darán a conocer a sus compañeros. Se debe enfatizar que las exposiciones deben ser muy breves, 10 a 15 minutos por grupo, como máximo. Al final debe entregar un informe  escrito de su investigación.

 

Los estudiantes deben escoger un tema de su común interés y llevar a cabo una investigación en variadas fuentes bibliográficas, incluyendo libros, internet, revistas científicas y separatas. Analizan, seleccionan y sistematizan la información recogida. En esta etapa deben exponer frente al curso el tema y la hipótesis con que trabajarán. El curso aporta críticamente a las explicaciones dadas por sus compañeros y cuestiona al grupo acerca de la factibilidad de poner a prueba la hipótesis planteada, la cual puede ser modificada luego de los aportes del curso.

 

Deben identificar, dar forma y entender la pregunta que estará bajo investigación o indagación. Esto incluye que sepan claramente lo siguiente:

1) cuál es la pregunta que se está haciendo;

2) cuál es el conocimiento que sirve de base y de marco para esa pregunta;

3) qué es lo que tendrán que hacer para contestar la pregunta.

 

Preguntas que los ayudarán a guiar esta actividad.

1) Preguntas que pueden ayudar a enfocar una investigación: ¿Qué es lo que queremos saber o explicar acerca de.....? ¿Qué tipo de observaciones serían las más adecuadas y cómo podríamos hacerlas? ¿Es esta la mejor manera de contestar nuestras preguntas? Si hacemos esto, ¿qué esperamos que ocurra?;

 

2) Preguntas que deben hacerse y ser contestadas durante la investigación: ¿Qué datos responderán la pregunta? ¿Cuáles son las mejores observaciones y mediciones que se deben hacer?;

 

3) Preguntas que deben hacerse para centrar las discusiones: ¿Cómo organizaremos los datos para presentar la más clara respuesta a nuestra pregunta? ¿Cómo debemos organizar la evidencia para presentar la más fuerte explicación?

 

En la búsqueda de los métodos y estrategias experimentales adecuados para poner a prueba una hipótesis de trabajo los estudiantes deben investigar en la literatura y/o consultar con especialistas. Es necesario conocer las limitaciones del método y tomar en cuenta que cuando se trate de comparar datos cuantitativos deben explicar el método estadístico que utilizarán. Es importante que los estudiantes propongan resultados posibles, indicando cuáles probarían y cuáles descartarían la hipótesis. Es también importante que los estudiantes hagan predicciones según su hipótesis y aprecien cuáles de esas predicciones se pueden poner a prueba experimentalmente en base a la información disponible y cuáles requieren trabajo previo. Es decir, deben distinguir las hipótesis basadas en hechos ya probados y las hipótesis sobre datos hipotéticos.

Es posible que cuando presenten sus posibles resultados surjan nuevas hipótesis planteadas por sus compañeros que no participaron en la investigación. Es parte del juego de la ciencia aceptar las nuevas interpretaciones para los mismos resultados. Durante las actividades de indagación los estudiantes interactúan con sus profesores y sus pares.

Establecen conexiones entre los temas científicos que están tratando y aprendiendo y el conocimiento científico que encuentran en diversas fuentes. Aplican contenido científico a nuevas cuestiones o preguntas, se involucran en la búsqueda de solución a problemas, en la planificación, toma de decisiones, y discusiones grupales.

 

Es importante que se cuestionen y desafíen las creencias populares del alumnado ofreciéndoles explicaciones con base científica como alternativas. Los estudiantes deben planear y hacer presentaciones al resto de la clase acerca de su trabajo, decidiendo ellos mismos la manera de organizar y presentar los datos. Deben explicar y justificar su trabajo a ellos mismos y a otros como un medio para desarrollar una actitud científica, ejercitando la capacidad de poner a prueba la validez del conocimiento encontrado en sus indagaciones, aceptando y reaccionando positivamente a las críticas constructivas de los demás.

 

  

 Etapas de la investigación

La planificación es el primer paso en la investigación, y comprende los procesos de conceptualización y diseño que se concretan en los planes metodológico y de trabajo propios del proyecto de investigación.

Debe estar redactado con formato de publicación científica ("paper"), indicando:

 

1. Título:

· Realmente debe decir de qué se trata.

· En base al solo título el presunto lector debe decidir si le interesa o no.

· Jamás debe ocupar más de dos líneas, ojalá una sola (es un título, no un "abstract")

2. Autores

Principal: el estudiante

Coautores: el profesor (con nota indicando que es el supervisor)

Poner la fecha (año, semestre)

3. Resumen (abstract):

(incluir índice) 

 

4. Introducción:

Debe explicar de qué se trata el trabajo:

 

 

 

5. Parte experimental:

6. Resultados:

 

7. Discusión

8. Conclusiones:

Por convención, hay que poner alguna. Si falla la imaginación, se permite, aunque no se recomienda, repetir el abstract.

 

Diagramación:

Referencias

 

Charla final

Debe contener:

 

 

 

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Referencias Texto

1. Maturana, H. and F. Varela, Conocer el conocer, en El árbol del conocimiento. Las bases biológicas del entendimiento      

    humano. 1986, Editorial Universitaria: p. 5-18.

2. Russel, B., El conocimiento Humano. Cuarta Edición ed. 1968, Taurus Ediciones, S. A.

3. Einstein, A., Mi visión del mundo. Tercera ed. 1981, Tusquets Editores.

4. Popper, K.R., La lógica de la investigación científica. 1971, Editorial Technos-Madrid.

 Fuente:  Apuntes Prof. María Eugenia Muñoz Jara - Mineduc: planes y programas - Profes.net ( esquemas)