DEPARTAMENTO DE BIOLOGÍA Guía 2: Método Científico Ejercicios de aplicación Semestre I 4º Biología Electivo Coordinador Homero Pacheco Nombre______________________________________ Curso________ Duración de la actividad: 4 horas pedagógicas Fecha de envió́ : Viernes 17 de abril IMPORTANTE: Su trabajo debe enviarlo a través de la plataforma NO al correo institucional del profesor/a. Cualquier duda de la guía y de los contenidos puede ser consultada en el foro de la asignatura, disponible en la plataforma previo a la entrega de su trabajo. Objetivo: Aplicar los conceptos referentes al “método científico” en algunos hechos científicos sencillos. Instrucciones: Lea la introducción para recordar conceptos referidos al “método científico”. Analice algunos ejemplos de aplicación del “método científico” en situaciones sencillas. Proceda a desarrollar las actividades que aparecen desde la página 4 en adelante. Este trabajo es personal y su propósito es permitir reforzar las características del método científico. Introducción: El Método Científico es un procedimiento utilizado por la ciencia que permite obtener conocimientos sobre un determinado problema o fenómeno natural y explicarlos con el fin de que sean útiles para la vida del hombre. Es importante no dar la idea de que existe un método científico único que puede practicarse mediante una serie de pasos y etapas en orden consecutivo. Los científicos realizan sus investigaciones con aproximaciones muy distintas, generalmente partiendo de intuiciones creadoras, pero el conocimiento que generan es considerado científico fundamentalmente si tiene la posibilidad de ser refutado por evidencias nuevas. En todo caso, el Método Científico se caracteriza por ser un procedimiento que comprende una secuencia de pasos que conducen a la obtención del conocimiento científico respecto al problema o fenómeno natural investigado. Estos pasos son los siguientes: 1° Observación. Es el inicio de una investigación. Observar no es solo “mirar”, sino examinar el entorno o un fenómeno; para esto utilizamos todos nuestros sentidos y los aparatos de observación o de medición. La observación debe repetirse una y otra vez para recoger datos precisos. 2° Planteamiento de un Problema. Una buena observación nos permite obtener información y formularnos preguntas relacionadas con la investigación. Planteamos el problema como una pregunta, en forma muy clara y precisa: ¿Por qué…?, ¿De qué manera…?, ¿Cuáles son…? Además, el planteamiento del problema debe llevar hacia la formulación de una hipótesis y también, a dar la posibilidad de encontrar una respuesta a través de una investigación. 3° Formulación de la Hipótesis. 1 DEPARTAMENTO DE BIOLOGÍA Guía 2: Método Científico Ejercicios de aplicación Semestre I 4º Biología Electivo Coordinador Homero Pacheco Es una respuesta anticipada que se da como posible solución al problema planteado y que se debe verificar por medio de la experimentación, al punto que algunas pueden ser aceptadas y otras, rechazadas. Una Hipótesis se formula como una afirmación o aseveración de un hecho y consta de dos partes: una inferencia y una predicción. La Inferencia es la suposición inicial, la interpretación o explicación particular que se da a un hecho o fenómeno observado, basándose en experiencias y conocimientos previos. La predicción es un pronóstico lógico que se plantea como posible consecuencia de una situación factible de realizar a través de una investigación o experimentación. La predicción se expresa en tiempo futuro. En consecuencia, una Hipótesis se redacta idealmente, de la siguiente forma: “Si ………. (inferencia) ………, entonces, ………(predicción)………..” Ejemplo: “Si la causa del cáncer gástrico es el consumo de alimentos irritantes, entonces al someter a ratas a una dieta con alcohol, estas desarrollaran la enfermedad”. En este ejemplo, “la causa del cáncer gástrico es el consumo de alimentos irritantes”, corresponde a la inferencia y “al someter a ratas a una dieta con alcohol, estas desarrollarán la enfermedad” es la predicción. 4° Experimentación. En esta fase se verifica o comprueba la validez de las hipótesis, mediante investigaciones experimentales, de campo (in situ) o documentales. Es el paso más importante del método científico porque en esta etapa se lleva a cabo un trabajo sistemático y controlado que permite poner a prueba la hipótesis. En la Experimentación se construye o simula la situación planteada en la predicción de la hipótesis. Las condiciones del experimento deben incluir una clara definición de: Las variables: Manipulada (o independiente), respuesta (o dependiente) y controladas. Variable Manipulada: Es aquel factor que el investigador maneja y puede manipular (causa). Variable Respuesta: Es aquel factor que se va modificando a causa de la influencia de la variable manipulada (respuesta). Variable Controlada: Son los factores que se mantienen constantes durante el experimento, es decir, no cambian. Grupo control o experimental Grupo Control: Son los experimentos en donde no se aplica la variable manipulada y que sirven como patrón de comparación o contrastación para los resultados del grupo experimental. Grupo Experimental: Son los experimentos en los que se aplica la variable manipulada y cuyos resultados se comparan con los experimentos del grupo experimental para ver si hay diferencias. 5° Resultados y su análisis Son las observaciones de los cambios que se producen durante la experimentación. Estas deben ser claras, reales y capaces de ser analizados estadísticamente o por simple discusión. Durante la experimentación es muy importante observar y anotar todo lo que ocurre. Los resultados se deben organizar en cuadros, gráficos, etc., para visualizar y analizar mejor las variables. El análisis de los resultados es el estudio de la composición y relación de los datos a partir de la cual se elaboran argumentaciones que permitirán extraer conclusiones. 7° Conclusión. 2 DEPARTAMENTO DE BIOLOGÍA Guía 2: Método Científico Ejercicios de aplicación Semestre I 4º Biología Electivo Coordinador Homero Pacheco Son ideas que llevan a aceptar o rechazar la hipótesis de acuerdo con el análisis de los resultados. Si los resultados confirman la validez de nuestra hipótesis, entonces, se podrán formular leyes o teorías. Si los resultados rechazan la hipótesis, entonces, debemos revisar el experimento, diseñar otro y formular hipótesis nuevas. 3 DEPARTAMENTO DE BIOLOGÍA Guía 2: Método Científico Ejercicios de aplicación Semestre I 4º Biología Electivo Coordinador Homero Pacheco EJEMPLOS DE APLICACIÓN DEL MÉTODO CIENTÍFICO: EJEMPLO 1 1. Observación Observamos que en una ventana se encuentra un recipiente con cierta cantidad de agua. 2. Planteamiento del problema Planteamos la siguiente pregunta: ¿Qué factor influye en la cantidad de agua que se evapora en un determinado tiempo de un recipiente expuesto al aire libre? 3. Formulación de la hipótesis Formulamos la siguiente hipótesis: Si un factor que puede influir en la evaporación del agua es la temperatura del ambiente, entonces, al colocar recipientes con agua a diferentes temperaturas veremos que en algunos casos habrá mayor evaporación de agua que en otros. 4. Experimentación Diseñamos el siguiente experimento para probar la hipótesis: Materiales: 2 vasos de precipitado de 1 litro, balanza, lámpara de escritorio, termómetro. Procedimiento: • Rotular cuatro recipientes iguales de 2 litros con los números 1 y 2, y pésenlos. • Echen 1 litro de agua de la llave en los recipientes 1 y 2. • Ubiquen el recipiente 2 debajo de una lámpara encendida y el 1 en la ventana. • Tomen las temperaturas de los ambientes en los que se encuentran los dos recipientes. Observen los vasos al finalizar el día. 5. Resultados y su análisis Se registran los datos en la siguiente tabla Variable TEMPERATURA AMBIENTE (°C) MASA DE AGUA EVAPORADA DURANTE EL DÍA (g) Recipiente 1 20 Recipiente 2 30 40 50 Para comprobar si la temperatura influye en la cantidad de agua que se evapora, se comparan los recipientes 1 y 2. En el recipiente 2, sometido a la temperatura de la lámpara de escritorio (30°C) se produjo una mayor evaporación de agua, pues al restar la masa inicial (1 litro de agua = 1.000 gramos) con la masa de agua final solo quedan 50 gramos de agua en dicho recipiente. Por su parte, en el recipiente 1, colocado durante todo el día en la ventana, la masa de agua evaporada fue de tan solo 40 gramos, pues permanecieron 60 gramos en el vaso. 7. Conclusión Podemos decir como conclusión que: La cantidad de agua que se evapora depende de la temperatura del ambiente y por lo tanto la hipótesis se cumple. 4 DEPARTAMENTO DE BIOLOGÍA Guía 2: Método Científico Ejercicios de aplicación Semestre I 4º Biología Electivo Coordinador Homero Pacheco 5 DEPARTAMENTO DE BIOLOGÍA Guía 2: Método Científico Ejercicios de aplicación Semestre I 4º Biología Electivo Coordinador Homero Pacheco EJEMPLO 2 1. Observación Observo que las hojas de los árboles son de color verde. 2. Planteamiento del problema ¿Por qué las hojas de los árboles son de color verde? 3. Formulación de la hipótesis Si las hojas de las plantas son de color verde porque tienen un pigmento verde llamado clorofila, entonces, al colocar una hoja de árbol en alcohol y hacerlo hervir, la clorofila se disolverá y la hoja quedará blanca. 4. Experimento Materiales: Hoja de árbol, mechero, 2 vasos de precipitado, uno de 20mL y el otro de 10 0mL, alcohol. Procedimiento: Colocar la hoja en el vaso de 20 mL conteniendo alcohol. Introducir este vaso el vaso de 100mL, que contiene 50mL de agua. Colocar a hervir durante 15 minutos. 5. Resultados y su análisis Se puede observar que cuando el alcohol comienza a hervir, también se empieza a adquirir coloración verde. Como el alcohol se torna de color verde, esto demuestra que las hojas de los árboles son verdes porque poseen un pigmento verde llamado clorofila. 7. Conclusiones La hipótesis es válida, ya que las hojas son de color verde porque tienen un pigmento llamado clorofila y ha sido demostrado en el experimento. EJERCICIOS DE APLICACIÓN DEL METODO CIENTIFICO II. Analiza los siguientes hechos científicos y luego enuncia con tus palabras, las etapas del método científico que podrían desprenderse a partir de cada texto. A. “Se quedaron una serie de alimentos, como zapallo, durazno, tomate, limón y pan, todos guardados en una bolsa de nylon, abierta, por varios días en un lugar donde la temperatura era alta; al cabo de unos días todos los alimentos se descompusieron, desprendiendo mal olor y apareciendo pequeños pelos sobre dichos alimentos. a) Plantea un problema R. b) Realiza 3 observaciones de la situación anteriormente descrita. R. 6 DEPARTAMENTO DE BIOLOGÍA Guía 2: Método Científico Ejercicios de aplicación Semestre I 4º Biología Electivo Coordinador Homero Pacheco c) Plantea 2 hipótesis posibles con respecto a este hecho científico. R.1. 2. d) Realiza un diseño experimental que le permita comprobar una de las hipótesis planteadas en el punto anterior. R. e) Describe los posibles resultados que brinda el diseño experimental. R. f) Formula una conclusión posible, de acuerdo con los resultados sugeridos en la pregunta anterior. R. B. Entre los años 1844 y 1846, Ignaz Semelweiss, de origen húngaro, mientras se desempeñaba como miembro del equipo médico del Hospital General de Viena, constató con asombro y angustiado que, en la maternidad de dicho hospital, un alto porcentaje de mujeres moría después del parto aquejadas por una enfermedad a la que denominó “fiebre puerperal”. En el hospital existían 2 secciones o divisiones y los porcentajes de muertes eran distintos en ambas. Los datos recogidos en los 3 años fueron los siguientes: División 1 División 2 1844 3,2% 2,3% 1845 6,8% 2,0% 1846 11,3% 2,7% En relación con el hecho planteado, señale: a) 2 observaciones que llamarían la atención de Semelweiss. R. b) El problema para investigar por Semelweiss. R. c) 2 inferencias o suposiciones respecto a la causa de las muertes. R. d) Una hipótesis para explicar satisfactoriamente el problema de Semelweiss. R. 7 DEPARTAMENTO DE BIOLOGÍA Guía 2: Método Científico Ejercicios de aplicación Semestre I 4º Biología Electivo Coordinador Homero Pacheco e) Diseñe una investigación que permita dilucidar el problema. R. 8 DEPARTAMENTO DE BIOLOGÍA Guía 2: Método Científico Ejercicios de aplicación Semestre I 4º Biología Electivo Coordinador Homero Pacheco E. En el artículo La penicilina, el hallazgo que cambió la historia de la medicina se analiza el trabajo científico realizado por Fleming para descubrir este antibiótico. Lea el artículo y realice la actividad que se propone al final: La Penicilina: el hallazgo que cambió la historia de la Medicina Alexander Fleming (1881-1955) trabajando en su laboratorio. Imagen libre El bacteriólogo británico Alexander Fleming debe su fama al descubrimiento de la penicilina, un antibiótico que revolucionó la medicina moderna. La utilización de esta sustancia permitió tratar muchas enfermedades que, hasta bien entrado el siglo XX, se consideraban incurables. La penicilina comenzó a utilizarse de forma masiva durante la Segunda Guerra Mundial (1939-1945), cuando se hizo evidente su valor terapéutico. Desde entonces, se ha utilizado con gran eficacia en el tratamiento contra gran número de gérmenes infecciosos, especialmente bacterias del tipo coco. En este sentido, se ha mostrado sumamente útil para combatir enfermedades como la gonorrea y la sífilis. El descubrimiento de la Penicilina, según Alexander Fleming, tuvo lugar la mañana del viernes 28 de septiembre de 1928 en el laboratorio del Hospital St. Mary de Londres. Después de unos días de vacaciones, Fleming observó que muchos de sus cultivos de bacterias estaban contaminados por hongos y los tiró a una bandeja que contenía líquido desinfectante para lavarlos. Poco después recibió la visita de un antiguo compañero y, al mostrarle lo que estaba investigando en una de las placas de Petri, sembrada con Staphylococcus aureus y que aún no había sido lavada, comprobó que alrededor del hongo que había contaminado aquella placa de Petri se había producido un halo transparente. Esto significaba que alguna sustancia producida por el hongo había matado a las bacterias que crecían en aquel cultivo, formando ese halo transparente que indicaba la ausencia de vida bacteriana. Para Alexander Fleming, su observación le indicó que podría existir una relación causal: el moho, o una sustancia producida por el mismo, podría prevenir el crecimiento de las bacterias. En consecuencia, su predicción podría haber sido algo así como: “Si se filtra cierto tipo de moho a las bacterias, éstas mueren”. A partir de estas suposición y consiguiente predicción, Fleming dirigió sus investigaciones para conocer las propiedades antibióticas del moho. Fleming aisló y cultivó el hongo en una placa de Petri en la que había diferentes especies bacterianas y comprobó cuáles eran sensibles a la sustancia producida por este hongo, que fue identificado como Penicillium notatum. 9 DEPARTAMENTO DE BIOLOGÍA Guía 2: Método Científico Ejercicios de aplicación Semestre I 4º Biología Electivo Coordinador Homero Pacheco 1.- Staphylococcus aureus. Primera bacteria con la que Fleming comprobó la eficacia de la penicilina como antibiótico. Imagen libre de Wikipedia. 2.- Cultivo de bacterias en una placa de Petri en la cual se comprueba la acción de un antibiótico. Se aprecian claramente los halos transparentes en los que no crecen las bacterias porque el antibiótico impide su desarrollo. Según sus propios compañeros, Fleming no le dio demasiada importancia al hallazgo, quizá debido a su carácter tímido. Continuó trabajando con él hasta 1934, año en que abandonó su estudio para dedicarse a las sulfamidas (otro tipo de antibiótico). Por otra parte, la comunidad científica creyó que la penicilina sólo sería útil para tratar infecciones banales y por ello no le prestó demasiada atención. Sin embargo, durante la Segunda Guerra Mundial el antibiótico despertó el interés de los investigadores estadounidenses quienes intentaban emular a la medicina militar alemana que ya disponía de las sulfamidas para combatir las infecciones de los soldados heridos en combate. Los químicos Ernst Boris Chain y Howard Walter Florey retoman el descubrimiento de Fleming, logran aislar la Penicilina y con la ayuda de los fondos necesarios del gobierno norteamericano, comienzan a producirse cristales de esta sustancia en cantidades importantes. Fleming no patentó su descubrimiento creyendo que de esta manera la difusión de la penicilina sería más rápida a la hora de combatir las numerosas infecciones que azotaban a la población. Por sus descubrimientos, Fleming compartió el Premio Nobel de Medicina en 1945 junto a Ernst Boris Chain y Howard Walter Florey. En realidad, la Penicilina inició la era de los antibióticos: unas sustancias que han permitido aumentar la esperanza de vida en prácticamente todo el mundo. De hecho, el modelo para producir en la actualidad los antibióticos procede del que se usó con la penicilina. La simplicidad del núcleo de la estructura de esta sustancia, así como la facilidad para modificar su composición química, ha hecho posible que en la actualidad se disponga de numerosas penicilinas semi sintéticas o sintéticas. A continuación, identifique en el trabajo de investigación realizado por Fleming los pasos 1 al 6, del método científico, y descríbalos brevemente en secuencia, según lo que aparece en el artículo. 10 DEPARTAMENTO DE BIOLOGÍA Guía 2: Método Científico Ejercicios de aplicación Semestre I 4º Biología Electivo Coordinador Homero Pacheco 1. 2. 3. 4. 5. 6. 11
