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Secundaria 4° · Ciencia y Tecnología
Indagación científica · El método científico y la indagación

Diseño experimental y grupo de control

Valentina compra un abono nuevo para su huerto y lo echa a todas sus plantas de papa. A las pocas semanas están más grandes. ¿Fue el abono? ¿O fue el sol, el riego o simplemente el tiempo? Sin un buen diseño, nunca lo sabrá. En esta página aprenderás a planificar una indagación para que sus resultados se puedan creer.

De la hipótesis al procedimiento

Una hipótesis es una respuesta posible a tu pregunta. El diseño experimental es el plan que permite ponerla a prueba: qué vas a cambiar, qué vas a medir, con qué instrumentos, cuántas veces y con qué cuidados.

Un buen diseño responde seis preguntas:

  1. ¿Qué variable voy a manipular (variable independiente)?

  2. ¿Qué variable voy a observar y medir (variable dependiente)?

  3. ¿Qué variables debo mantener constantes (variables intervinientes)?

  4. ¿Con qué instrumentos y en qué unidades mediré?

  5. ¿Cuántas repeticiones haré y cuánto tiempo durará?

  6. ¿Qué medidas de seguridad necesito?

Esquema del diseño experimental: la variable independiente se manipula, la dependiente se mide y las intervinientes se mantienen constantes. Variable independiente Variable dependiente Se mantienen constantes causa efecto que se mide para que no confundan
Practica★★☆Sin empezar
Fernanda quiere comprobar si la cantidad de agua de riego influye en el crecimiento de plantas de albahaca. Prepara tres macetas con 100 mL de agua diaria, tres con 200…

Fernanda quiere comprobar si la cantidad de agua de riego influye en el crecimiento de plantas de albahaca. Prepara tres macetas con 100 mL de agua diaria, tres con 200 mL y tres con 300 mL, todas con la misma tierra y la misma luz.

  1. a) Indica cuál es la variable independiente y cuál la dependiente.
  2. b) Explica por qué usa tres macetas por cada cantidad de agua en lugar de una sola.
  3. c) Menciona qué instrumento usaría para medir la variable dependiente y en qué unidad.
Resolver

Instrumentos y unidades

Cada variable se mide con el instrumento adecuado, en la unidad adecuada. Medir «a ojo» da datos poco precisos y no repetibles.

Qué mides Instrumento Unidad
Temperatura Termómetro °C
Longitud (altura de una planta) Regla o cinta métrica cm, mm
Masa Balanza g, kg
Tiempo Cronómetro s, min
Volumen de líquido Probeta o jarra graduada mL, L

Para variables cualitativas (como el color) se puede crear una escala de registro: por ejemplo, 0 = sin cambio, 1 = poco oscuro, 2 = muy oscuro, comparando con una tabla de colores o con fotos tomadas con el celular a la misma distancia y con la misma luz.

Practica★☆☆Sin empezar
Diego va a medir la temperatura de agua caliente en el laboratorio del colegio. Elige de la siguiente lista el instrumento adecuado y explica por qué: cinta métrica,…

Diego va a medir la temperatura de agua caliente en el laboratorio del colegio. Elige de la siguiente lista el instrumento adecuado y explica por qué: cinta métrica, termómetro, balanza, cronómetro.

Resolver

El grupo de control

Volvamos al abono de Valentina. Si echa abono a todas las plantas, no tiene con qué comparar. Necesita plantas idénticas a las otras en todo, salvo en el abono.

  • Grupo experimental: recibe el tratamiento (plantas con abono).

  • Grupo de control: no lo recibe (plantas sin abono).

Dos grupos de macetas con papa: el de control sin abono y el experimental con abono, con las mismas condiciones de luz y riego. Grupo de control Grupo experimental sin abono con abono Misma papa, misma tierra, misma luz, mismo riego

Luciana corta una palta en dos mitades: a una le echa jugo de limón (grupo experimental) y a la otra nada (grupo de control). Si solo se oscurece la que no tiene limón, el limón es la causa probable.

Practica★☆☆Sin empezar
Explica con tus palabras qué es un grupo de control en un experimento y para qué sirve. Ayúdate con un ejemplo breve, como el de probar si un abono nuevo favorece el…

Explica con tus palabras qué es un grupo de control en un experimento y para qué sirve. Ayúdate con un ejemplo breve, como el de probar si un abono nuevo favorece el crecimiento de plantas de papa.

Resolver
Practica★★☆Sin empezar
Luciana quiere saber si un jugo de limón evita que la palta cortada se oscurezca. Corta una palta en dos mitades iguales: a una le echa jugo de limón y a la otra no le…

Luciana quiere saber si un jugo de limón evita que la palta cortada se oscurezca. Corta una palta en dos mitades iguales: a una le echa jugo de limón y a la otra no le echa nada. Ambas quedan sobre un plato, en el mismo lugar.

  1. a) Identifica cuál es el grupo de control y cuál el grupo experimental.
  2. b) Indica qué variable se manipula y qué variable se observa.
  3. c) Propón una forma de medir o registrar el oscurecimiento cada 15 minutos durante una hora.
Resolver

Repeticiones y reducción del error

Una sola maceta puede crecer poco por un accidente: una semilla débil, una plaga, un golpe. Si solo mides una, ese accidente arruina la conclusión.

Por eso se hacen repeticiones: varias unidades por cada condición (por ejemplo, tres macetas con 100 mL, tres con 200 mL y tres con 300 mL) y varias mediciones de la variable dependiente. Luego se calcula un promedio.

  • Las repeticiones reducen el efecto de los casos raros y del azar.

  • Permiten ver si los resultados son fiables: si se repiten, probablemente son reales.

  • Medir con el mismo instrumento y el mismo método cada vez evita errores sistemáticos.

Veamos un diseño con errores.

Practica★★☆Sin empezar
Thiago diseñó este procedimiento para comprobar si la música influye en la rapidez con que sus compañeros resuelven un rompecabezas: «Con el grupo A pondré música y el…

Thiago diseñó este procedimiento para comprobar si la música influye en la rapidez con que sus compañeros resuelven un rompecabezas: «Con el grupo A pondré música y el grupo B lo hará en silencio. El grupo A serán mis amigos del fondo del salón y el grupo B, los de adelante. Mediré el tiempo a ojo».

  1. a) Señala dos errores en el diseño.
  2. b) Propón cómo corregir cada error, indicando un instrumento adecuado para medir el tiempo.
Resolver

Seguridad en la indagación

Un experimento no vale el precio de un accidente. La seguridad forma parte del diseño y se planifica antes de empezar.

Situación Medida Por qué
Calentar con mechero Atar el cabello, usar mandil y lentes, alejar objetos inflamables Evita quemaduras e incendios
Líquidos calientes Usar pinzas o guantes, no tocar el recipiente Previene quemaduras
Sustancias químicas Rotular, no probar ni oler directamente, lavarse las manos Evita intoxicaciones e irritación
Vidrio Revisar que no esté rajado y recoger los restos con cuidado Evita cortes
Agua de fuentes naturales No beberla, usar guantes y lavarse las manos Puede tener microorganismos o contaminantes
Practica★☆☆Sin empezar
En el laboratorio del colegio los estudiantes van a calentar una sustancia en un mechero. Menciona tres medidas de seguridad que deben tomar antes y durante la práctica,…

En el laboratorio del colegio los estudiantes van a calentar una sustancia en un mechero. Menciona tres medidas de seguridad que deben tomar antes y durante la práctica, y explica en una frase por qué cada una es importante.

Resolver

Diseñar un experimento completo

Pongamos todo junto. Alessandra plantea: «Si se añade sal al agua, entonces el agua tardará más en congelarse». Tiene congelador, sal, agua potable, vasos iguales, termómetro y cronómetro.

Ahora aplica el razonamiento a un problema real: un colegio de Cusco prueba un filtro casero con agua de acequia y propone compararla «a simple vista». Es un plan débil por tres razones: la vista es subjetiva, no hay repeticiones y no hay valor numérico para comparar. Un mejor diseño usa agua sin filtrar como grupo de control, mide la turbidez con un criterio objetivo (un turbidímetro, o un disco con marca visto a través de una columna de agua de altura fija), toma al menos tres muestras por grupo y compara promedios.

Practica★★★Sin empezar
Alessandra desea probar la hipótesis: «Si se añade sal al agua, entonces el agua tardará más en congelarse». Dispone de un congelador, sal de mesa, agua potable, vasos…

Alessandra desea probar la hipótesis: «Si se añade sal al agua, entonces el agua tardará más en congelarse». Dispone de un congelador, sal de mesa, agua potable, vasos iguales, un termómetro y un cronómetro.

  1. a) Diseña un procedimiento paso a paso que incluya la variable independiente con al menos tres niveles, un grupo de control y las repeticiones necesarias.
  2. b) Indica qué variables debe mantener constantes.
  3. c) Señala una medida de seguridad y una posible fuente de error en las mediciones.
  4. d) Explica qué resultado confirmaría la hipótesis y cuál la refutaría.
Resolver
Practica★★★Sin empezar
Un colegio de Cusco quiere comprobar si un filtro casero hecho con arena, grava y carbón reduce la turbidez de agua tomada de una acequia. El equipo propone filtrar el…

Un colegio de Cusco quiere comprobar si un filtro casero hecho con arena, grava y carbón reduce la turbidez de agua tomada de una acequia. El equipo propone filtrar el agua y compararla «a simple vista» con agua sin filtrar.

  1. a) Critica este plan y explica por qué no permite concluir con rigor.
  2. b) Rediseña el experimento: indica el grupo de control, la variable que se mide, el instrumento o criterio de medición y el número de repeticiones.
  3. c) Prevé al menos dos medidas de seguridad e indica por qué el agua filtrada no debe beberse aunque se vea limpia.
Resolver

Vuelve al principio: Valentina podrá saber si su abono sirve si deja un grupo de control sin abono, mantiene igual la luz y el riego, usa varias plantas por grupo y mide la altura con una cinta métrica.

Resumen

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