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El método científico y la investigación en Biología · La Biología como ciencia y el método científico

Las fases del método científico, hipótesis y variables

En la milpa de tu abuela, unas matas de frijol crecen más despacio que otras. ¿Es por la luz, por el suelo, por el agua? Adivinar no sirve: la Biología responde con un camino ordenado, el método científico. Al final de la página volverás a esta duda y verás cómo se resolvería.

Las fases del método científico

El método científico es una secuencia de pasos para responder preguntas con evidencia. No es una receta rígida: a veces hay que volver a un paso anterior.

Esquema de las fases del método científico, de la observación a la comunicación de resultados 1. Observacióny pregunta 2. Hipótesis 3. Experimentoy datos 4. Análisisde datos 5. Conclusión 6. Comunicary recibircrítica Si los datos no apoyan la hipótesis, se revisa y se vuelve a probar
  1. Observación y pregunta. Notas algo del entorno y te preguntas el porqué.

  2. Hipótesis. Una explicación posible que se puede comprobar.

  3. Experimento. Se prueba la hipótesis controlando las condiciones y se registran datos.

  4. Análisis de datos. Se ordenan en tablas o gráficas y se buscan tendencias.

  5. Conclusión. Se decide si los datos apoyan o no la hipótesis.

  6. Comunicación. Se presentan los resultados para que otros los revisen y critiquen.

Por qué importa el último paso: un resultado que nadie puede revisar no se puede confiar.

Practica★☆☆Sin empezar
Ixchel observa que las plantas de frijol del huerto de su abuela, ubicadas cerca de la pared, crecen más despacio que las que están en el centro del terreno. Con esa…

Ixchel observa que las plantas de frijol del huerto de su abuela, ubicadas cerca de la pared, crecen más despacio que las que están en el centro del terreno. Con esa observación se pregunta: «¿Influirá la cantidad de luz en el crecimiento del frijol?». Indica a qué fase del método científico corresponde esta pregunta y explica brevemente por qué.

Resolver

Hipótesis y predicción

Una hipótesis es una explicación tentativa que se puede comprobar con un experimento. Se suele redactar como «si… entonces…»: relaciona una causa con un efecto.

Una predicción es lo que esperas que ocurra en un caso concreto, sin explicar por qué o sin que se pueda comprobar de forma controlada.

Hipótesis Predicción
Qué es Explicación comprobable Anuncio de un resultado
Relaciona Causa y efecto Suele solo anunciar el hecho
Ejemplo Si aumenta la luz, entonces el frijol crece más Mañana habrá más luz que hoy

Una buena hipótesis cumple tres cosas: se puede comprobar, se puede refutar (los datos podrían contradecirla) y relaciona dos variables.

Practica★☆☆Sin empezar
Lee las dos frases siguientes: A: «Mañana lloverá en Cobán porque el cielo está nublado». B: «Si se aumenta la cantidad de abono orgánico, entonces las plantas de maíz…

Lee las dos frases siguientes:

  • A: «Mañana lloverá en Cobán porque el cielo está nublado».

  • B: «Si se aumenta la cantidad de abono orgánico, entonces las plantas de maíz de la milpa alcanzarán mayor altura».

Indica cuál de las dos se parece más a una hipótesis científica y cuál a una simple predicción. Justifica tu respuesta en una o dos oraciones.

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Variables y grupo control

En un experimento se compara el efecto de algo que tú cambias sobre algo que mides.

  • Variable independiente: lo que el investigador cambia a propósito (la causa que se prueba).

  • Variable dependiente: lo que se mide y depende de lo anterior (el efecto).

  • Variables controladas: todo lo demás que debe mantenerse igual en todos los grupos.

  • Grupo control: grupo que no recibe el tratamiento (o recibe el valor normal) y sirve de comparación.

  • Grupo experimental: el que recibe el tratamiento.

Por qué se necesita control: si todo cambia a la vez, no sabes cuál factor causó la diferencia.

Tres grupos de plantas de café: fertilizante orgánico, fertilizante químico y solo agua como grupo control Fertilizanteorgánico Fertilizantequímico Solo agua(grupo control) Variable independiente: tipo de fertilizante Variable dependiente: crecimiento de las plantas
Practica★☆☆Sin empezar
En un experimento se estudia si el tipo de fertilizante afecta el crecimiento de plantas de café. Se usan tres grupos de plantas: al primero se le aplica fertilizante…

En un experimento se estudia si el tipo de fertilizante afecta el crecimiento de plantas de café. Se usan tres grupos de plantas: al primero se le aplica fertilizante orgánico, al segundo fertilizante químico y al tercero solo agua. Define los términos «variable independiente» y «grupo control» y señala cuál es cada uno en este experimento.

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Practica★★☆Sin empezar
Josué quiere investigar si la temperatura influye en la rapidez con que se fermenta la masa del pan que se vende en su colonia. Prepara cuatro recipientes con la misma…

Josué quiere investigar si la temperatura influye en la rapidez con que se fermenta la masa del pan que se vende en su colonia. Prepara cuatro recipientes con la misma cantidad de harina, agua y levadura, y los coloca a 10 °C, 20 °C, 30 °C y 40 °C. Cada 10 minutos mide cuánto sube la masa.

  1. a) Identifica la variable independiente y la variable dependiente.
  2. b) Menciona dos variables que deben mantenerse constantes.
  3. c) Redacta una hipótesis con formato «si… entonces…» para este experimento.
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Analizar datos y concluir

Los datos se ordenan en una tabla y se buscan tendencias. Luego se compara con la hipótesis: ¿la apoyan, la contradicen o dejan dudas?

Mira estos datos de un grupo de estudiantes de Quetzaltenango: plantas de tomate con distinta agua diaria.

Agua diaria (mL) Altura promedio (cm)
0 8
50 21
100 35
150 34

La altura sube mucho de 0 a 100 mL, pero de 100 a 150 mL ya no aumenta (incluso baja 1 cm). La hipótesis «a mayor agua, mayor altura» se cumple solo hasta cierto punto: queda en duda si más agua sigue ayudando o si hay un límite (exceso de agua).

Para comparar lotes de distinto tamaño se usa el porcentaje: $\text{porcentaje} = \dfrac{\text{casos favorables}}{\text{total}} \cdot 100$. Por ejemplo, 46 de 50 semillas: $\dfrac{46}{50} \cdot 100 = 92\%$.

Practica★★☆Sin empezar
Un grupo de estudiantes de un instituto de Quetzaltenango midió durante cuatro semanas la altura promedio de plantas de tomate regadas con diferentes cantidades de agua…

Un grupo de estudiantes de un instituto de Quetzaltenango midió durante cuatro semanas la altura promedio de plantas de tomate regadas con diferentes cantidades de agua por día. Los resultados fueron:

Agua diaria (mL) Altura promedio final (cm)
0 8
50 21
100 35
150 34
  1. a) Describe la tendencia que muestran los datos.
  2. b) Explica si estos resultados apoyan la hipótesis «a mayor cantidad de agua, mayor altura de la planta», y señala qué parte de la hipótesis queda en duda.
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Diseños poco confiables

Un experimento es confiable si solo cambia la variable que se prueba y si tiene control y repeticiones.

Nikté probó jugo de naranja en un solo rosal enfermo y se curó. Le falta grupo control (un rosal enfermo sin jugo), repeticiones (varias plantas) y control de variables (mismo riego, luz y enfermedad). Mejora: tomar, por ejemplo, 20 rosales con la misma enfermedad, aplicar jugo a 10 y solo agua a otros 10, con igual luz y riego, y comparar cuántos se recuperan.

Practica★★☆Sin empezar
Nikté afirma: «Probé un jugo de naranja en una sola planta enferma de rosal y se curó; por lo tanto, el jugo de naranja cura las plantas». Analiza su procedimiento y…

Nikté afirma: «Probé un jugo de naranja en una sola planta enferma de rosal y se curó; por lo tanto, el jugo de naranja cura las plantas». Analiza su procedimiento y responde:

  1. a) ¿Qué elementos del diseño experimental le faltan para poder sacar una conclusión confiable? Menciona al menos dos.
  2. b) Propón cómo mejorarías su experimento.
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Practica★★★Sin empezar
Un equipo investiga si un abono elaborado con cáscaras de banano mejora la producción de frijol. Siembra 20 plantas en la parcela A, que reciben el abono, y 20 plantas…

Un equipo investiga si un abono elaborado con cáscaras de banano mejora la producción de frijol. Siembra 20 plantas en la parcela A, que reciben el abono, y 20 plantas en la parcela B, que no lo reciben. La parcela A está en una ladera con mucho sol y la parcela B queda bajo la sombra de un árbol grande. Al final, las plantas de A produjeron más vainas.

  1. a) Identifica las variables independiente y dependiente, y el grupo control.
  2. b) Explica por qué la conclusión «el abono aumenta la producción» no es confiable con este diseño.
  3. c) Propón un diseño corregido, indicando qué variables controlarías y cómo reducirías el efecto del azar.
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Un experimento completo

Practica★★★Sin empezar
Un grupo de graduandos estudia si la contaminación del agua afecta la germinación de semillas de maíz. Riegan lotes de 50 semillas con agua de tres fuentes y registran…

Un grupo de graduandos estudia si la contaminación del agua afecta la germinación de semillas de maíz. Riegan lotes de 50 semillas con agua de tres fuentes y registran cuántas germinan a los 7 días:

Fuente de agua Semillas germinadas (de 50)
Agua potable (control) 46
Agua de un río con poca contaminación 40
Agua de un río con mucha contaminación 22
  1. a) Formula una hipótesis y una predicción que correspondan a este experimento, y explica la diferencia entre ambas.
  2. b) Calcula el porcentaje de germinación de cada lote.
  3. c) Redacta una conclusión basada únicamente en estos datos y menciona dos limitaciones del experimento que impidan generalizarla a todos los ríos del país.
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Resumen

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