1. Bases científicas
II. La educación y su vinculación
con la tecnología
1 Historia de la Ciencia
2 De qué trata la ciencia?
3 Pensamiento Científico
4 Bases científicas
5 Vinculación con la Educación
Objetivo
El objetivo de esta lección será poner al corriente los
conocimientos básicos de ciencia y su método científico, que
serán útiles más adelante. También repasara las formas de
pensamiento válidas para su uso en el método científico.
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2. Bases científicas
1 Historia de la Ciencia
• Past is Prologue (Wired Magazine)
http://www.wired.com/wired/archive/10.01/timeline.html
• PBS Programme Companion:
A Science Odyssey
http://www.pbs.org/wgbh/aso/
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•The Machine that Changed the World
http://ei.cs.vt.edu/~history/TMTCTW.html#GreatBrains
-- ya no está disponible, sino como libro en
http://www.lean.org/Lean/Bookstore/ProductDetails.cfm?SelectedProduct
ID=3
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3. Bases científicas
2 De qué trata la ciencia?
Ciencias Sociales
• Ciencia es un verbo
•sociología
•antropología
•psicología
Science
Ciencias Naturales
•fisología Ciencias Físicas
•botánica •física
•biología molecular •química
UTM 3
La palabra ciencia denota una gran variedad de actividades, algunas tan
dispares, que parece que estamos hablando diferentes lenguajes.
Algunas personas piensan que las ciencias naturales y las físicas son “ciencias
fuertes”, mientras que las ciencias sociales son ciencias débiles. Otras gentes
afirman que las ciencias sociales no se deben considerar ciencia, porque su
estudio involucra factores que no son estrictamente físicos.
“Ciencia es el esfuerzo que busca estudiar, u obtener conocimiento, sobre fenómenos a través
del uso de un método sistemático que se basa en la evaluación de la evidencia a través de la
razón.”
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4. Bases científicas
Malentendidos de la Ciencia
• La ciencia es un campo impreciso, lleno de
ambigüedades y medias verdades, por el
estado imperfecto de la ciencia
• Un científico debe ser flexible y capaz de
manejar la incertidumbre, debe de ver el
conocimiento no como un absoluto, sino
como tentativo
• El lenguaje de la ciencia son los números
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Por el mismo estado imperfecto de la ciencia, frecuentemente encontramos
conceptos que son cambiados y/o reformados, mientras nuevos conceptos
toman su lugar.
Por casi 300 años, hasta 1900, la ciencia veía el universo de acuerdo a las
leyes de Issac Newton. La idea del universo de Newton, ordenado y
matemáticamente correcto, empezó a ser cuestionado por nuevas teorías,
como la Teoría de la Relatividad de Albert Einstein y la de físicos como
Niels Bhor, entre otros, que establecieron las bases para la la mecánica
cuántica.
El lenguaje de la ciencia son los números, matemáticas. En ésta área, las
matemáticas son útiles para representar estadísticas.
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5. Bases científicas
Métodos para la Ciencia
• Tres tipos de investigación:
– Observaciones ordenadas (o informadas)
– Encuestas
– Experimentación directa
• El método utilizado depende de la
naturaleza del conocimiento científico
buscado
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La ciencia requiere de métodos sistemáticos para reunir conocimiento sobre
una materia. Lo que significa “sistemático” depende del fenómeno
investigado.
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6. Bases científicas
Observaciones ordenadas
• Este método es adecuado para estudios de
campo (biología, geografía) que deben hacer
observaciones bajo condiciones no
controladas
• El investigador debe tener en mente qué
observar, dónde y cómo debe ser
sistemáticamente registrado
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La necesidad de buscar una especie de planta o una roca hace que el
investigador se desplace al lugar de la observación, bajo condiciones no
controladas, no evita que se realice una observación ordenada
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7. Bases científicas
Encuestas
• Es una investigación sobre “cosas como son,
sin interferencia”
• Requiere cierta interacción entre el
encuestador y los objetos encuestados
• Utilizado por investigadores sociales
• Tres formas de encuestas
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Tres formas de encuestas:
•retrospectiva
Busca en el pasado para explicar la forma en que los hechos fueron.
Dentro de esta tipo de encuesta, se deben tomar en cuenta varios
factores:
•los datos no se pueden organizar para eliminar co-factores
•los datos pueden ser incorrectos o no existentes
•actual
Busca la explicación de hechos actuales, como por ejemplo el clima
en una región o la opinión de cierto sector de la población
•prospectiva
Selecciona una población actual y luego la sigue por un período de
tiempo para ver como cambia. Un ejemplo podría ser el estudio de
una enfermedad
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8. Bases científicas
Experimentos
• Es un evento que se realiza con la intención
deliberada de observar su efecto
• Se deben tener totalmente bajo control los
factores del experimento
• Cualquier tipo de observación se utiliza
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Muchas personas piensan que la ciencia se refiere al sentido común que está
matemáticamente validado, pero veremos más adelante que el sentido no
común es también la base de la ciencia
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9. Bases científicas
3 Pensamiento Científico
• Buena ciencia requiere un buen pensamiento
(actividad con un propósito)
Se divide en dos categorías:
• Monológico
– solo una respuesta correcta (algorítimica)
• Multilógico
– pude no tener una sola respuesta correcta (o depende
de la persona)
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El pensamiento busca la resolución de problemas
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10. Bases científicas
Reducionismo y pensamiento
ecléctico
• Reducionismo
– el problema se subdivide en partes y cada parte
es solucionado por separado
• Ecléctico (holístico)
– trata de integrar y sintetizar conocimientos de
muchas áreas, buscando similitudes
UTM 10
Reducionismo
•los problemas individuales se tratan por separado, en vez de uno grande
•supuestamente, al integrar todas las soluciones, se obtiene la respuesta
general
•posiblemente se encuentren aún huecos en problemas
Holístico
Siempre se ha tratado de dividir y especializar el conocimiento, y por
resultado, se tienen problemas al integrar diversas ramas y disciplinas
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11. Bases científicas
Pensamiento Inductivo y Deductivo
• Inductivo
– examina la evidencia y entonces propone una
teoría para explicar los hechos
• Deductivo
– se propone la hipótesis y después, los datos son
recogidos para confirmar o negar la hipótesis
• A veces se alternan los pensamientos
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Pensamiento Lateral y Vertical
Propuesta por deBono en 1968. El pensamiento Vertical desarrolla un
solo aspecto del problema, a profundidad, hasta encontrar la solución. Se
concentra en refinar y desarrollar ideas. Se utiliza par lograr la aceptación
de una idea.
El pensamiento Lateral es un modo más amplio de ver el problema,
significa, buscar por el problema, más que buscar el problema. Tiende a ser
creativo y se basa en el descubrimiento. Se utiliza para desarrollar nuevas
teorías, ideas nuevas y conceptos avanzados,
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12. Bases científicas
Sentido común y Ciencia
• Qué es el sentido común?
– “selecciones prudentes”, “que da sabios
consejos”, “que hace las cosas bien”
• Cuando un concepto de sentido común se
analiza, frecuentemente se convierte falso
• Entonces, el sentido común se pude
convertir en un impedimento para la ciencia
UTM 12
El sentido común se puede resumir como “la sabiduría popular”?
Se supone que alguien que no tiene sentido común no puede hacer las cosas
bien.
Según el diccionario Webster, el sentido común es “las opiniones irreflexivas
de la gente”
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13. Bases científicas
Orígenes del sentido común
• Ideologías inconscientes
• Acepciones sin fundamento
• Opiniones sin examinar
• Hábitos automáticos
• Puntos de vista personales o colectivos
• Nuestra experiencia (buena y mala)
• Paradigmas
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Un paradigma es una estructura de pensamiento donde filtramos todas
nuestras percepciones.
Errores del sentido común que no permite el avance de la ciencia:
•La ciencia y tecnología cambia de una manera muy rápida, pero no así
nuestras ideas (paradigmas)
•El sentido común no cambia tan rápido para ajustarse a el cambiante
mundo real, especialmente cuando utilizamos factores antiguos para prever
el futuro
•Las acepciones comunes no se cuestionan
•El sentido común carece de una metodología o método para su desarrollo
•Los científicos no pueden asegurar más que lo que se puede justificar con la
evidencia disponible
•El sentido común trata de tomar acciones sin realmente entender el
problema
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14. Bases científicas
Lo contrario a sentido común
• Buen sentido
– nutrido por conocimiento, ganado a través de
examinar sistemáticamente el problema para
encontrar la causa real
– una vez que la causa ha sido encontrada, se
puede inventar y experimentar las posibles
soluciones e implementarlo para corregir el
problema
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Conocimiento:
implica el entendimiento del problema o proceso que está siendo
considerado. (El conocimiento se crea por la correcta interpretación
de la información a nuestra disposición)
Información:
debe informar al receptor acerca del problema
Datos:
hechos dentro de un contexto
Entonces podemos decir que la información está compuesta de datos dentro
de un contexto de tal manera que se convierte en conocimiento. Los
avances científicos se basan en conocimiento, no en sentido común. El
conocimiento se adquiere a través del proceso de la investigación
sistemática.
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15. Bases científicas
Investigación Sistemática
1 Darse cuenta de la deficiencia en conocimiento y
tratar de corregir la situación
2 Hacer una pregunta y luego crear un experimento
o recolección de datos para contestarla
3 La pregunta debe de estar bien formulada
4 No es necesario formular una pregunta bastante
profunda que cruce las fronteras de la ciencia
(aunque puede pasar)
UTM 15
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16. Bases científicas
Pensamiento Crítico
• The Critical Thinking Community
www.criticalthinking.org
• incluye:
– planeación
– recolección de información
– definición de un marco de referencias o contexto
– monitoreo
– corrección de desvíos
– evaluación
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Pensamiento Crítico (PC)
Definición: es un método para resolver problemas y tomar decisiones
El proceso debe ser aplicado desde el principio. Si no, se da lo que se
conoce como GIGO.
El PC involucra reconocer y tener en cuenta las acepciones, lógica previa,
desvíos, observaciones intencionalmente erróneas y todos aquellos factores
que modifiquen el resultado del proceso científico. Esto es difícil de obtener,
particularmente en las investigaciones sociales.
Algunas veces es un especial educación lo que toma el lugar de la lógica.
Para los científicos, su lógica pasada está formada por su educación, cultura,
ideas personales que pueden ser tanto ciertas como falsas. Con un método
apropiado, está lógica puede ser minimizada.
Es el papel del pensante crítico buscar entre su propia lógica pasada y la de
los demás, y elegir la correcta.
Para el avance de la ciencia, algunas veces se debe pensar lo impensable y
ver a dónde nos lleva.
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17. Bases científicas
Pensamiento Crítico y Educación
• “Una educación exitosa es aquella que permanece
cuando la persona ha olvidado todo lo que se le ha
enseñado”
• El pensamiento abstracto, y la resolución de
problemas para los cuales no existe una respuesta
correcta, ni siquiera una buena respuesta, es más
difícil
UTM 17
•En una cultura dinámica, donde los conocimientos científicos y tecnológicos
cambian rápidamente y donde estamos expuestos a esos cambios durante
toda la vida, la habilidad de pensar claramente es mucho más importante
que la capacidad de aprender métodos y fórmulas que pueden ser de gran
valor el día de hoy pero pueden ser obsoletas mañana
•Existen científicos e ingenieros que piensan que están bien entrenados en el
PC por su bases educativas que incluyen habilidades de resolución de
problemas, pero el análisis de problemas no es lo mismo que el PC
•Muchos de los problemas son estrictamente monológicos
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18. Bases científicas
Lapsus Brutus
• Lluvia de ideas
– supersum thinking, para ayudar durante Lapsus B
• Fallas en la búsqueda de evidencia negativa
– cuando la evidencia inicial muestra ser positiva, algunas
veces no buscamos evidencia que lo contradiga
• Pensamiento positivo
– Pollyanna Principle, todo está bien
UTM 18
Importante:
Qué pasa cuando nuestro pensamiento racional y crítico se nubla?
Generalmente nos referimos a un lapsus brutus, un momento en que nuestro
racionamiento superior se perdió por un momento.
La primera, lluvia de ideas, nos ayuda a salir de ello. El resto, muestra
errores causados por ese lapsus brutus. Espero que lo entiendan así.
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19. Bases científicas
Lapsus Brutus (cont.)
• Obstinación
– los científicos no pueden permitirse una atracción
emocional tan fuerte que no distingan una causa
perdida, especialmente referente a presupuestos
• Ego
– el ego de una persona es, a veces, tan poderoso que
pensadores críticos pueden caer en errores por ego
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RESUMEN
Debe ser un científico monológico o multilógico? Debe ser un científico
reducionista o ecléctico? Lateralista o verticalista? En una palabra, si.
Como una persona pensante, el científico necesita saber lidiar con todos
estas habilidades de pensamiento, o correr el riesgo de ser simplemente un
técnico de laboratorio. Tal vez la mejor metáfora sea un lente zoom
utilizado en las cámaras. Se necesita un mente con zoom que pueda
cambiar el objetivo de una forma amplia, para grandes conceptos e ideas y
también con capacidad para acercamientos, para examinar detalladamente
la evidencia (y equipada con filtros especiales para eliminar los lapus brutus)
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20. Bases científicas
Teoría, hipótesis y ley
• Una ley científica no es invariable e
inmutable. También es sujeto de cambio
• Todas las leyes científicas son simplemente
una idea tentativa, o la construcción
intelectual de una invariabilidad de cierto
fenómeno y sus relaciones
UTM 20
Las palabras leyes y teorías son muy utilizadas en la ciencia pero poco
entendidas. Una ley científica se considera algo universal e inamovible.
Pero en ciencia, una ley es meramente una regularidad observada en la
naturaleza o la declaración del orden o la relación del fenómeno que es
conocido como invariable bajo ciertas circunstancias.
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21. Bases científicas
Teoría
• El análisis de una serie de hechos y sus
relaciones
• Una creencia, política o procedimiento
propuesto o seguido de las bases de acción
• Una idea hipotética serie de hechos,
principios o circunstancias
• Los principios generales o abstractos de un
hecho, una ciencia o un arte (teoría musical)
UTM 21
Para muchos, una teoría es una opinión desinformada, donde todas las
teorías son equivocadas a excepción de las nuestras.
•Un principio general aceptado o plausible o un grupo de principios
ofrecidos para explicar un fenómeno (la teoría de la onda de luz)
•Una hipótesis asumida para darle sentido a un argumento o acepción
•Una conjetura o acepción no probada
•Un conjunto de teoremas presentando una vista consistente de una materia
•Un pensamiento abstracto o especulación
Una teoría no es un descubrimiento científico, sino en cambio es una
construcción intelectual derivada de la ingenuidad de la mente de un
científico. Se utiliza para explicar descubrimientos, pero no es en sí el
descubrimiento científico.
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22. Bases científicas
El método científico: un ciclo sin fin
5A Predicciones
profundas
5 Predicciones
5B Hacer nuevas Hipótesis
observaciones
1 Hacer 4 Desarrollar una
observaciones teoría tentativa
2 Analizar 3 Crear un
observaciones modelo
UTM 22
Una persona comienza haciendo alguna observación, ya sea en
conjunción con algún protocolo de investigación o sin método alguno.
Estas observaciones son después analizadas y un modelo de cómo
funciona (o su significado) se desarrolla.
Una teoría tentativa se desarrolla del modelo. Las predicciones de la
teoría y de las hipótesis, forman las bases de una observación ordenada o
de los experimentos que hacen observaciones adicionales.
El proceso continúa dando vueltas y vueltas hasta que las teorías y leyes son
derivadas y luego refinadas.
Aún entonces, el ciclo no termina, solo se reduce el número de iteraciones,
pues siempre existe la posibilidad de que alguna nueva investigación u
observación aparezca y reinicie el proceso.
Algunas veces, una teoría tentativa se aparta de el curso normal, puesto que
algunas de las predicciones son deveras profundas.
(Albert Einstein hizo eso utilizando la teoría de Max Planck de energía
quanta (1900) y por eso ganó el Premio Nóbel de Física)
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23. Bases científicas
Falacias
“Una apariencia defectuosa, una idea falsa, una
creencia errónea; de un carácter erróneo; un
argumento que falla en satisfacer las condiciones de
una inferencia válida o correcta, vgr.— un
argumento en el cual todas las premisas son ciertas
pero no infieren apropiadamente en la conclusión”
UTM 23
La ciencia depende de la consideración de la evidencia objetiva, para llegar
a un consenso que constituye la verdad en una situación dada.
Desafortunadamente, un error puede arruinar una discusión, tal vez por
error o tal vez por intención, si ocurren falacias.
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24. Bases científicas
Fuentes de falacias
• Fraude
• Pensamiento erróneo o incompleto
– “lo más importante del pensamiento crítico es
sobre cómo defender tu posición”
– una opinión científica que no pueda ser
defendida no se puede considerar como tal
• Uso incorrecto del lenguaje
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Tipos de falacias
las falacias se dividen en dos categorías:
•Falacias por relevancia
ocurren cuando las premisas son lógicamente irrelevantes y, por lo
tanto, incapaces de establecer una verdad o su conclusión
•Falacias por ambigüedad
están basadas en la ambigüedad de las palabras, pues tienen
múltiples significados, significados mal definidos, significados que son
inapropiados para el tema en discusión o donde errores en
construcción gramatical originan que argumentos correctos
aparezcan como incorrectos
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25. Bases científicas
Haciendo registros
• Buenos registros • Evita repeticiones de
ayudan a reconocer experimentos. Útil
los patrones de aún si se desea repetir
observaciones o • Qué tipos de datos se
experimentos deben registrar?
• Si se registran – datos son la base de la
observaciones, se información
pueden comparar y – la información debe
proseguir el estudio generar conocimiento
UTM 25
Registrar datos del medio ambiente es más difícil que registrar aquellos
generados en un laboratorio. Los resultados de un experimento realizados
dentro de un laboratorio deben tener
•inputs
•condiciones iniciales
•acepciones (de facto)
•output
•otros detalles o factores aparte de los resultados
Se deben tener registros de las características del equipo utilizado, proveer
un esquema de cómo se utilizó, así como una descripción de las pruebas.
Esto ayudará a otras personas a poder repetir las pruebas. También se
pueden registrar otros tipos de factores, como factores ambientales.
Si se están registrando datos numéricos, se debe de asegurar el registro de
números suficientes para obtener conclusiones. Estos datos son mejor
expresados en formas tabulares donde los patrones se puedan reconocer o
cálculos estadísticos se puedan efectuar.
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26. Bases científicas
Libros de registro
• Libretas (composition books)
• Libros de registro (record books)
• Libretas de ingeniería (engineering lab notebooks)
• Libretas de científicos (scientist’s lab notebooks)
• Libretas en blanco (blank books)
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Métodos para mantener una libreta de registros
•todos los registros deberán de estar fechados (hora, fecha, meridiano)
•también es necesario numerar las páginas y anotar las iniciales del
observador (más si es un libro comunitario)
•los registros deben ser con pluma, no con lápiz
•gráficas, fotos y todos aquellas formas o papeles deben de estar unidos con
cinta al libro, pero deben de tener descripciones de lo que es
•pies de página: la diferencia entre un investigador y un “plagiador”
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27. Bases científicas
Utilizando computadoras
Ventajas
– las computadoras revolucionaron muchas áreas de las
ciencias desde los años 70s
– toman muestras y efectúan cálculos estadísticos
– analog-to-digital converter (A/D converter)
– una computadora puede controlar un experimento o
proceso
Desventajas?
UTM 27
Las lecturas de los convertidores pueden tener lapsos de milisegundos o
microsegundos
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28. Bases científicas
Utilizando computadoras
• Puede generar datos
en formas estadísticas
• Modeling
• Realidad virtual
• Simulaciones
• Portabilidad
• etc
Desarrollo de Internet
(Notas de Tim Berners-Lee)
UTM 28
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29. Bases científicas
Consideraciones finales
• La ciencia es el modo, el verbo, la forma de
encontrar la verdad a los problemas del mundo
• El ser humano, pensante por naturaleza, tiene en
la ciencia la forma de desarrollar el conocimiento
• Como actores en el medio científico, debemos
conocer y respetar los fundamentos de la ciencia
• Estos apuntes nos dan un panorama mínimo de la
ciencia, su historia y sus perspectivas para nosotros
UTM 29
Esta semana no hay tarea!
Dudas? Preguntas?
Mario A Moreno Rocha
mmoreno@mixteco.utm.mx
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