IntroducciónEl Proceso Científico

por Anthony Carpi, Ph.D., Anne Egger, Ph.D.

¿Sabía usted que?

¿Sabia usted de que la ciencia no solo es una colección de hechos que han sido memorizados? El proceso real de la ciencia es una manera creativa de descubrir conocimiento e interpretar el significado de nuevos descubrimientos. Este es un enfoque para resolver problemas que pueden ayudarnos a hacer mejores decisiones en nuestra vida diaria.

Resumen

"¿Qué es la ciencia y como funciona?" Este módulo introduce la serie del Proceso de la Ciencia, la cual responde esta pregunta y presenta el proceso de la ciencia como una manera de pensar que puede ayudar en nuestra toma de decisiones día a día. Una visión general es dada de conceptos claves que guían la serie de módulos del Proceso de la Ciencia.

Términos que usted debe saber
  • Dato = pedazos de información recolectados por medio de observaciones y medidas
  • Proceso = método, procedimiento; series de acciones o pasos
Tabla de Contenido

Hace varios años, una estudiante de mi laboratorio que estaba trabajando en un proyecto de investigación de licenciatura se me acercó preocupada. "Estoy haciendo algo equivocadamente," me dijo. Yo había visto los resultados de su investigación y sabía que estaba progresando acertadamente, así que me sorprendí al escucharla decir que tenía un problema. Durante los siguientes días revisamos su proceso experimental, sus métodos instrumentales y examinamos sus resultados; sin embargo yo no podía encontrar algo equivocado en su trabajo. Finalmente, le hice una pregunta obvia, "¿Por qué crees que estás haciendo algo mal?" Con cierta frustración, me respondió, ?Porque no obtengo el resultado que usted dijo que debería obtener?.

Su respuesta me asustó. Después de conversarlo con ella, me di cuenta que estaba confundiendo una hipótesis con un resultado conocido de antemano. Yo no le había dicho "el resultado que "deberia" de obtener, sino que yo estaba familiarizado con la literatura y las investigaciones sobre esa área y, algunas semanas antes, habíamos discutido varias hipótesis publicadas. Cuando me enfrenté con datos válidos de la investigación que no se ajustaban a estas predicciones, reconocí que ella tenía un resultado novedoso y cambié mi hipótesis. Pero ella interpretaba sus resultados como erróneos.

¿Por qué me sorprendía su respuesta? Porque a pesar de haber cursado casi cuatro años de una licenciatura intensiva en ciencias y haber estudiando varios años ciencias en el bachillerato, esta estudiante todavía creía en la idea equivocada de que la ciencia es un ejercicio rígido que prueba un punto preconcebido. Es más, que hay poca creatividad o descubrimiento en la ciencia, pues la ciencia es un ejercicio tedioso que prueba algo que ya sabemos que es cierto. También estaba sorprendido porque me di cuenta que, a pesar de que había dedicado muchas horas enseñándole a mis alumnos sobre los procedimientos de investigación científicos, el diseño experimental, la operación instrumental y la literatura científica, todavía no les estaba enseñando en lo que consiste la ciencia.

Pero cómo es posible? Esta era una excelente estudiante con un promedio de "A", casi perfecto, y yo intentaba ser un maestro y consejero serio. ¿Por qué había tanta diferencia entre la manera cómo ella y yo percibíamos sus resultados?


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Enfoques tradicionales para la enseñanza de la ciencia

La raíz del problema era más profunda que nuestras interacciones durante ese año. En el colegio se describe a la ciencia que se enseña en los libros de textos y hasta en el aula, como una serie de hechos y figuras "conocidas"; por ejemplo, los electrones están cargados negativamente, el ADN es una hélice doble, los terremotos ocurren en las placas tectónicas, etc. Lamentablemente, el proceso por el cual se descubrieron estos conceptos y la manera cómo encajan en el progreso científico, frecuentemente se ignoran en el aula.

Figura 1: J.J. Thomson (1856 - 1940), un físico y Premio Nobel británico al que se le atribuye el descubrimiento del electrón.

Aun cuando se añade material en las lecciones de ciencia sobre el descubrimiento de estos conceptos, se los presenta como una conclusión obvia e inevitable. Por ejemplo, en las clases de química se analizan los experimentos de J. J. Thompson con el tubo de rayo catódico (Figura 1). Sin embargo, pocos maestros presentan los componentes críticos del proceso y que humanizan a Thompson, por ejemplo, que cuando Thompson primero presentó sus ideas sobre la carga del electrón a la comunidad científica, un colega le preguntó si estaba bromeando. Estos detalles ayudan a ilustrar la naturaleza de los descubrimientos científicos, el escepticismo que acompaña los nuevos descubrimientos, el proceso de revisión y validación que necesitan antes de ser aceptados. Sin embargo, en las clases pocas veces se describe esto cuando se habla de la materia, así que no es sorprendente que estas ideas parezcan conclusiones inevitables.

Entonces, ¿dónde se aprende la práctica de la ciencia? Aquellos que son suficientemente afortunados y que hayan estado expuestos a la investigación científica lo empiezan a entender porque están en la práctica del proceso científico. Después de mi experiencia con esta estudiante, discutimos sobre la idea de que la ciencia no es solamente una colección de hechos conocidos, sino que es un proceso mediante el cual adquirimos conocimientos sobre el mundo natural. Conversamos sobre el propósito de la experimentación, el papel de la revisión de la literatura existente para identificar las hipótesis posibles de investigación y la necesidad de permanecer abiertos a varias interpretaciones de datos. Una manera de aprender cómo se practica la ciencia es participar en la investigación supervisada.

Esta estudiante completó y publicó su investigación, se matriculó en un doctorado y se convirtió en una científica calificada (Mauclair, Layshock, & Carpi, 2008). Cuando se le preguntó recientemente, ella no recordaba esta interacción específica, pero sí se acordaba que a pesar de haber estudiado ?El método científico? en sus numerosas clases de ciencia, no sabía mucho sobre la ciencia antes de empezar su experiencia de investigadora en su licenciatura.


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Pensando como un cientifico

Es decir, los científicos necesitan entender cómo se hace ciencia, pero ¿por qué es importante para los que no quieren ser científicos? Porque más allá de lo que puedas creer, la ciencia y la manera científica de pensar tienen un impacto en mucho más aspectos de nuestras vidas cotidianas. Los avances científicos en nutrición y medicina han ayudado a aumentar la expectativa de vida en los EE. UU. en más de veinte años en el ultimo siglo. Desde un punto de vista personal, un pensamiento científico te puede ayudar a navegar diferentes informes con resultados contradictorios sobre la nutrición y, así, tomar mejores decisiones sobre una alimentación saludable. Los avances en la química, la física y las ciencias materiales han producido computadores más veloces y teléfonos celulares más pequeños, lo cual permite que saques fotos con tu teléfono y se las mandes a tus amigos. Y los avances en el modelaje y la meteorología nos ayudan a predecir y planificar mejor los desastres naturales como las inundaciones y huracanes, algo que todos esperamos nunca tener que enfrentar, pero que ahora estamos mejor preparados si ocurren.

Más que memorizar que los electrones contienen una carga negativa, entender la ciencia significa entender cómo se realizan, se validan y se interpretan los avances científicos. Significa tener la capacidad de interpretar la posición de un político sobre la investigación de células madre, el cambio climático o la exploración espacial. Y es tener la capacidad de adquirir información nueva sobre la dieta, los ejercicios y las enfermedades y aplicarla a nuestras vidas. Entender el proceso de la ciencia y la solución a los problemas científicos nos puede ayudar a tomar mejores decisiones todos los días.


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Que es el proceso de la ciencia?

Figure 2: Sampling water on Lake Pontchartrain. These scientists must not only collect data but analyze and interpret it as well. The broader scientific community will then validate these interpretations through established procedures. Photo by D.K. Demcheck, courtesy of the USGS.

El proceso científico se refiere a las prácticas que se emplean en la ciencia para sacar a la luz el conocimiento e interpretar el significado de esos descubrimientos. Los libros de texto frecuentemente simplifican y distorsionan el proceso al hacer referencia a un ?Método científico? en el que un científico en solitario va de la observación al cuestionamiento y a la experimentación. Empero, el proceso científico es mucho más vital, dinámico y diverso. De la misma manera, sin embargo, hay unos principios esenciales que unen las diversas disciplinas dentro de la ciencia. Los biólogos, químicos, geólogos, físicos y todos los científicos recopilan objetivamente datos sobre el mundo natural usando múltiples métodos de investigación, emplean técnicas similares para analizar estos datos, forman hipótesis basadas en estos datos y trabajan en una comunidad global de individuos y organizaciones que contribuyen a la ciencia (Fig. 2). Estos esenciales principios y métodos han evolucionado con el tiempo y distinguen a la ciencia de otras disciplinas.

Este es el primer módulo de una serie de módulos que detallan los diferentes aspectos del proceso científico y usa ejemplos históricos para conectarlos a casos de investigaciones actuales. Estos módulos se pueden leer juntos para crear una respuesta comprehensiva a la pregunta : ?¿Qué es la ciencia y cómo funciona?? También se los puede usar por separado para entender mejor, por ejemplo, cómo trabaja un científico, qué es exactamente un experimento o cómo se desarrolla una teoría científica. Se usan doce conceptos esenciales para guiar el desarrollo de estos módulos y estos ofrecen un marco para el entendimiento de los materiales de estas series:

Los conceptos esenciales en el proceso científico

  1. La ciencia es un proceso de investigación en el mundo natural y el conocimiento generado mediante ese proceso.
  2. Los científicos usan múltiples métodos de investigación para estudiar el mundo natural.
  3. Los datos recopilados mediante la investigación científica deben ser analizados e interpretados para que puedan ser usados como evidencia.
  4. Las teorías científicas son explicaciones que se pueden comprobar y que están apoyadas por múltiples ramas de evidencia.
  5. El conocimiento científico evoluciona con evidencias y perspectivas nuevas.
  6. La ciencia se beneficia de la creatividad, la curiosidad, la diversidad y la diligencia de los individuos.
  7. La ciencia está sujeta a las tendencias de los humanos y sus errores.
  8. La comunidad científica participa en debates y mitiga los errores humanos.
  9. La incertidumbre está siempre presente en la naturaleza, pero los científicos trabajan para minimizarla y cuantificarla en la recopilación de datos y el análisis.
  10. Los científicos valoran la comunicación abierta y honesta en la transmisión de las investigaciones.
  11. La ciencia influye y a la vez recibe la influencia de las sociedades y las culturas en las que se desempeña.
  12. La ciencia tiene valor para los individuos y para la sociedad.

Cada módulo incluye entre tres a seis conceptos claves adicionales y añade detalles a las doce ideas generales recién enumeradas. Los conceptos clave aparecerán al principio de cada módulo. El material que contienen estos módulos no está presentado como una disciplina diferente dentro de la ciencia, sino como una red que vincula a todas las disciplinas científicas. Esperamos que con la lectura de estos módulos vean que la ciencia no es simplemente una serie de hechos y términos que hay que memorizar, sino que es un proceso dinámico que ayuda a entender mejor nuestro entorno y nuestro lugar en el universo. También es algo accesible a todos, como una manera de pensar que se puede usar cotidianamente y como una carrera donde tener formaciones y perspectivas diferentes constituyen una ventaja. El proceso científico es esencial para tu participación como ciudadano en la sociedad, ya sea que te conviertas en un banquero, un científico o un novelista.


Esencialmente, la ciencia es una perpetua búsqueda de la comprensión inteligente e integrada del mundo en el cual vivimos.
-Cornelius Bernardus Van Neil (1897-1985)