Ciencias

Definición y áreas de interés Proyecto Salón Hogar

Ciencias

La ciencia no es sólo una recopilación de hechos útiles, es una actividad creativa e imaginativa, tiene satisfacciones similares a las de los artistas.

Las Ciencias Naturales tienen como objetivo estudiar en forma metódica y sistemática (ordenada) el conjunto de hechos físicos y químicos que se producen en nuestro medio natural o entorno.

Para tu investigación debes recolectar material en texto, libros o documentos que estén asociados a ellal. Luego debes leer tranquilamente la información que has recopilado.

Las Ciencias Naturales

Antes de comenzar a analizar cómo se trabaja en ciencias, es importante saber qué significa Ciencia.

Ciencia corresponde al conjunto de conocimientos que se tiene sobre objetos, hechos o fenómenos, factibles de ser demostrables. El hombre ha ido trabajando en ello a lo largo de su existencia.

Esta explicación corresponde a una definición amplia de ciencia. En esta oportunidad veremos el caso específico de las Ciencias Naturales y qué es lo que ellas se dedican a estudiar.

Objetivo

Todos los conocimientos y avances que ha logrado el hombre en el ámbito de las Ciencias Naturales, le han permitido comprender y conocer mejor su entorno.

Para lograr todos estos conocimientos, los científicos han tenido que mirar su medio, plantearse preguntas, realizar experimentos, etcétera.

Cómo hacer una investigación

El trabajo en Ciencias tiene un orden y una organización, a toda esta forma de trabajo se le denomina método científico.

Para realizarlo, es muy importante dominar o a lo menos tener cierta claridad en cómo realizar una investigación bibliográfica, o lo que comúnmente se llama trabajo de investigación.

A continuación tienes algunas pautas para realizar este tipo de trabajo:

1) Se debe tener muy claro el tema a investigar. Es importante que el profesor entregue pautas de lo que debe buscar el alumno.

2) El trabajo se puede desarrollar en forma individual o bien en forma grupal.

3) En relación al tema se deben recolectar en textos o libros, documentos que estén asociados a él.

4) Se debe leer tranquilamente la información que se ha recopilado.

5) En una segunda lectura se va confeccionando una ficha donde se va realizando una síntesis; esto significa que se extraen las ideas principales del texto. Es fundamental no hacer una copiar textual, ya que entonces no se estaría haciendo una investigación, si no que una "copia" de un texto.

6) Posteriormente, se organizan las ideas recopiladas. Además, se pueden incluir dibujos, esquemas, gráficos, etcétera.

7) Terminando la investigación, se desarrolla un escrito que contenga la conclusión del tema investigado, resaltando los 2 ó 3 aspectos más importantes. O bien, se elabora y se emite una opinión personal, en cual se destaca la utilidad del trabajo realizado.

8) Si se ha consultado varios libros o documentos, se debe incluir la bibliografía. Esta se puede organizar de acuerdo al orden alfabético de los nombres de los autores de cada libro, indicando tipo de texto, editorial y año de publicación.

Por ejemplo:

El método científico

El método científico corresponde a una forma rigurosa, ordenada y sistemática de trabajar, la cual permite obtener datos, resultados y conclusiones que sean confiables.

Si este método no se trabaja en forma seria y por etapas, se llega a conclusiones que no son objetivas ni reales, ya que se alteró el procedimiento. Esta forma de trabajo ha sido usada por los científicos desde hace muchos años. Lógicamente, se ha ido perfeccionando y puliendo en la medida que el conocimiento y el avance tecnológico han progresado, especialmente en los últimos años.

El método científico está integrado o conformado por:

a) Procesos básicos: corresponden a procesos más sencillos y fáciles, y pueden llegar a ser aprendidos sin mayor dificultad. Algunos procesos básicos son: observar, medir, clasificar, comunicar, inferir y predecir.

b) Procesos integrados: corresponden a procesos más complejos, están integrados por procesos básicos, y son más difíciles de aprender y aplicar. Esto no indica que no se logren en la medida que las personas usen y practiquen; así se va facilitando su uso. Los procesos integrados son: formular hipótesis, definir operacionalmente, controlar variables, interpretar datos y experimentar.

Los procesos científicos que forman parte del método científico tienen diferentes grados de complejidad. Ahora trabajaremos algunos de ellos.

Los grandes descubrimientos se originaron en la observación que realizaron distintos investigadores. Muchas veces esta observación fue accidental y de ella se organizó un trabajo serio y sistemático; en otras oportunidades, la observación ha sido totalmente intencionada.

Observar es percibir usando todos los órganos de los sentidos.

Muchas veces se observan objetos que están cambiando, por lo tanto, es muy importante realizar observaciones claras y precisas, antes, durante y después del cambio.

Observar

Observar no significa solo mirar, es decir, no implica solo el sentido de la vista. Por esta razón, se dice que observar es percibir usando todos los órganos de los sentidos.

Observar significa tomar el objeto, palparlo, presionarlo, olerlo, agitarlo y degustarlo. ¡Cuidado!, los sentidos del gusto y olfato solo se pueden utilizar cuando se indique que se puede hacer; de lo contrario, utilizarlos implica un riesgo para el observador (persona).

Observación cuantitativa

Las observaciones pueden ser cuantitativas; estas implican descripción de cuánto.

Por ejemplo:

- El lápiz mide la mitad de la regla.
- El ancho del cuaderno mide más o menos 25 centímetros.
- Más o menos 100 hojas del libro tienen un espesor de 1 centímetro.

Las observaciones cuantitativas proporcionan una mejor descripción del objeto que las cualitativas (cualidad).

También, es importante diferenciar observación de interpretación.

Por ejemplo: cuando se describe una hoja del cuaderno se puede decir que al tocarla es suave, de color blanco, tiene líneas horizontales y verticales, tiene 30 cuadraditos a lo ancho y 50 a lo largo. Al moverla, suena, no tiene un olor definido y es de papel. Atención: cuando decimos que es de papel, hacemos una interpretación, ya que ello se deriva de una experiencia previa. Es difícil separar la observación de la interpretación, pero si se quiere realizar una buena observación se debe hacer el esfuerzo.

Muchas veces se observan objetos que están cambiando, por lo tanto, es muy importante realizar observaciones claras y precisas, antes, durante y después del cambio. Se puede describir el cambio empleando semejanzas y diferencias.

Preguntas

En Ciencias, de la observaciones surgen preguntas tales como: ¿Por qué...? ¿Cómo...? ¿Cuánto...?

Se debe dar una posible respuesta a estas interrogantes. Estas posibles respuestas se denominan hipótesis.

Formular hipótesis

Este proceso persigue dar una respuesta en forma anticipada a un problema más general. Toda hipótesis debe ser verificada.

Antes de desarrollar el tema de formular hipótesis, debemos diferenciar este proceso de otro que es inferir. Generalmente, ambos se confunden.

Inferencia corresponde a una posible respuesta o explicación a una observación específica. Por ejemplo: si una persona está con una amiga en el segundo piso y sienten pasos en la escalera. Escuchar pasos es una observación. Una podrá decir: "Es papá que llegó". Y la otra podrá afirmar: "Es un ladrón que entró a la casa".

Estas dos afirmaciones en relación a la observación realizada corresponden a inferencia, ya que dan una explicación concreta y particular a una observación. Lógicamente estas inferencias deben ser comprobadas. En el caso del ejemplo, alguna de las inferencias se podrá comprobar si una de las personas sale a la escalera y mira. Otra forma sería preguntar a aquel que va por la escalera: "¿Eres tú, papá?". Tanto las inferencias como las hipótesis pueden ser rechazadas o aprobadas.

¿Cómo se enuncia una hipótesis?

Generalmente, para enunciar una hipótesis se utiliza si y entonces.

Por ejemplo: si producto de una serie de observaciones, se observa que un gas se expande. Una hipótesis podría ser:

- Si a los gases se le aplica calor, entonces, ellos se expanden (dilatan).

Otros ejemplos:

- Si se quiere provocar el proceso de combustión, entonces, debe existir oxígeno.
- Si se quiere lograr un desarrollo más acelerado en el crecimiento de los vegetales, entonces, se le deben adicionar fertilizantes.

Hasta este momento se han descrito los procesos de observar, inferir y formular hipótesis.

Toda hipótesis debe ser comprobada y para esto se realizan las actividades de laboratorio. Por lo tanto, antes de referirnos a estas, trabajaremos tres procesos que, junto a otros, son fundamentales para culminar con éxito el proceso experimentar. Estos son medir, control de variables y comunicar.

Proceso medir

Este es un proceso que consiste en cuantificar una observación en base a un patrón de referencias.

¿Qué significa esta definición? Si fuiste al jardín infantil, podrás recordar que desde ese momento ya realizabas mediciones, comparando una cosa u objeto con otro, ordenando objetos, etcétera.

Por ejemplo:

-La tía te pedía identificar la estrella más pequeña en el conjunto.
-O te solicitaba que ordenaras el conjunto de árboles del más grande al más pequeño.

Mediciones arbitrarias

Ya un poco más grande, medías el ancho de la mesa, usando como instrumento un lápiz. Decías: el ancho de la mesa mide 3 lápices. También puedes medir usando pies, cuartas, palitos de fósforo, etcétera.

Cada vez que usas unidades que no son iguales para todos, debemos hablar de mediciones con unidades arbitrarias.

Por ejemplo:

- El living de la casa mide 12 pasos.
- Mi cuaderno mide 10 cajas de fósforo.
- La mesa del comedor mide 10 cuartas de largo.

Unidades oficiales

Ya un poco mayores se comenzó a medir utilizando reglas, metros, en el laboratorio se usan vasos precipitados, termómetros, probeta, etcétera. Estos son todos instrumentos que están graduados en unidades, estos son considerados oficiales, por lo tanto, las unidades también.

Cada vez que realizas una medición con estos instrumentos, estás haciendo mediciones, expresadas en unidades oficiales.

Por ejemplo:

- La temperatura mínima de hoy fue 10° C: grados Celsius.
- El cubo mide 10 cm. por lado: centímetros.
- El patio tiene 25 mts. de ancho: metros.
- Quiero un lt. de aceite: litros.

Se pueden realizar mediciones de:

-Longitud: con regla, metro, etcétera.
-Volumen: pipeta, probeta, vaso precipitado, etcétera.
-Masa: balanza.
-Peso: pesa.

Diseño de actividades

Hasta el momento se han estudiado los procesos: observar, del que deriva un problema, para solucionarlo se plantea una hipótesis, o en casos muy específicos inferencias, y para comprobar estas se debe experimentar. Pero dentro de este proceso se tendrá probablemente que medir, y también al experimentar debes diseñar actividades.

¿Qué se debe hacer para diseñar las actividades?

Control de variables

Si tu mamá tiene una receta para hacer un rico postre y al realizarlo, modifica la cantidad de algún ingrediente, lo más seguro es que el postre no quede como otras veces.

¿Qué sucedió? Se modificó un factor (en este caso un ingrediente?) y es muy posible que este factor alteró el resultado del postre final.

En Ciencias, al realizar actividades es muy importante considerar estos factores que en este caso reciben el nombre de variables.

Con esto queremos explicarte quedentro del proceso experimentar, es fundamental otro proceso básico denominado controlar variables. Este consiste en determinar y describir qué variables son las que pueden afectar o influir en los resultados de la experimentación.

Tres tipos

En la experimentación se trabaja con tres tipos de variables, que son:

- Variable manipulada o independiente: corresponde a la variable o factor que el investigador altera o modifica a voluntad, y podría observar los efectos que ella provoca.

- Variable dependiente o respuesta: tal como su nombre lo indica, es aquella variable que depende, es decir, se modifica a causa de la variable manipulada.

- Variables constantes: son todas aquellas variables que no se alteran o modifican durante la experimentación, de este modo sólo se observa el efecto que tiene la variable seleccionada como manipulada.
Es muy importante que en cada experimento diseñado se modifique una sola variable, y de este modo se obtendrá un resultado eficaz. De lo contrario, si se modifica más de una variable, no se sabrá qué factor es el que genera los resultados obtenidos.

Por ejemplo:

Si se tiene el siguiente problema: ¿Qué factores favorecen el desarrollo de los hongos? Se podrían seleccionar las siguientes variables:

-Tipo de materia.
-Luz.
-Humedad.

Para diseñar un experimento se podría plantear lo siguiente:

Variable manipulada: luz.

Se toman varios trozos de pan del mismo tipo y tamaño. Dos trozos se ponen en el exterior y con cinco gotas de agua. Dos trozos se colocan en el interior de la sala o en el laboratorio con cinco gotas de agua. Dos trozos se colocan dentro de un closet o estante, también con cinco gotas de agua cada trozo.

Se mantienen durante cuatro días en estas condiciones y posteriormente se observa y se comparan.

Analizando las variables en este caso, tenemos que:

-Variable manipulada: cantidad de luz.
-Variable dependiente: cantidad de hongos que se desarrollan.
-Variables constantes: tipo de materia (pan, tipo y cantidad), humedad (cinco gotas se agua y tiempo de experimentación.

Se pueden montar otros experimentos modificando el tipo de materia y la humedad. Con todos los resultados obtenidos se puede comparar y concluir qué factor favorece mayormente el desarrollo de los hongos. Se deben mantener constantes las otras variables.


En un experimento sobre el desarrollo de hongos, la variable manipulada podría ser la luz; la variable constante, el pan; y la variable dependiente, la cantidad de hongos que se desarrollan.

Comunicar

Otro proceso importante en Ciencias es el proceso comunicar. Existen muchas formas de comunicación: escrita, verbal, gestual, etcétera. En el caso específico del trabajo científico, se usan muchas formas de comunicación. Por ejemplo: a través de la palabra escrita, verbal, diagrama, tabla de datos, gráficos, etcétera.

En esta oportunidad, analizaremos dos formas de comunicación del trabajo en ciencias: la tabla de datos y los gráficos.

Tabla de datos

En esta forma de comunicación, los datos se ordenan en dos columnas las cuales indican lo que representan y la unidad, en el caso que corresponda

Por ejemplo: sitúemonos en el caso de que hemos experimentado observando la altura o crecimiento de una planta a través del tiempo y hemos obtenido los siguientes datos:

Los datos así presentados proporcionan mayor claridad y además permiten obtener otros datos, que pueden -como en este caso- ser diferencias de crecimiento a través de las semanas.

Por ejemplo: en la primera semana creció un centímetro; entre la primera y la segunda también creció un centímetro. Pero, entre la segunda y la tercera semana creció dos centímetros. Entre la tercera y la cuarta semana creció cuatro centímetros.

Esto permite concluir que según estos datos el crecimiento no fue proporcional a medida que pasaban las semanas.

Gráficos

La tabla de datos, además de servir para observar claramente los resultados, también permite confeccionar gráficos, que son otra forma de comunicación de resultados.

¿Cómo se construye un gráfico?

- Primero: se coloca el título.

- Segundo: se hacen las coordenadas, que son:

Una línea vertical llamado eje "y", que corresponde a la variable que se modifica (no controlada); y una línea horizontal que corresponde al eje "x", donde se representa la variable controlada. Esta es aquella que se determina o establece con anterioridad a la observación.

-Tercero: en cada eje se coloca el nombre de la variable.

-Cuarto: en cada eje se indica también la unidad usada.

-Quinto: el punto de intersección entre el eje "y" y "x" corresponde al punto cero.

-Sexto: se gradúa correctamente cada eje (se puede usar graduación distinta en cada eje dependiendo de los datos)

-Séptimo: se ubican correctamente los puntos de acuerdo a los datos o valores obtenidos y ordenados en la tabla de datos.

Existen distintos tipos de gráficos, en este caso se representará -con los valores de la tabla de datos dados en el ejemplo- un gráfico de puntos y uno de barra.

Crecimiento de una planta V/S tiempo

En el gráfico de puntos, la intersección de cada dato genera un punto y éstos se pueden unir, formándose la curva del gráfico.

Usando las mismos datos se puede construir el gráfico de barra. Se procede igual que en el gráfico de puntos, pero en este caso se toma para el eje "x" un rango que representará la barra.

Todas las barras deben ser del mismo ancho y entre cada una se deja un espacio, el cual también debe ser igual entre cada barra.

Crecimiento de una planta V/S tiempo

En los gráficos de barras además se pueden, pintar las barras, dibujar en ellas lo que se está representando, etcétera.

Interpolar y extrapolar

Cada vez que se grafican una serie de datos dados, se obtiene una curva según los datos conocidos, pero se podrían obtener otros datos que no están claramente explicitados en la tabla original.

Se realiza una interpolación cada vez que se busca un nuevo dato entre dos datos conocidos, por ejemplo, en la pregunta ¿Qué crecimiento tenía la planta a las dos semanas y media?, se solicitó una interpolación.

En cambio, extrapolar es predecir o anticipar datos que no fueron obtenidos directamente en la experimentación. Por ejemplo: en la actividad anterior, en la pregunta ¿Qué altura podría tener la planta a las seis semanas de edad?, se pidió una extrapolación.

Trabajo de laboratorio

Experimentar

Para comenzar el trabajo de laboratorio se debe tener muy definido y claro el problema que se quiere resolver. También, hay que tener muy claramente formulada la hipótesis y basándose en ella se diseñan las actividades experimentales. Con todo esto se procede a trabajar en el laboratorio, para lo que se recomienda seguir algunas normas básicas.

Previo al trabajo:

-Cada alumno debe leer atentamente la guía diseñada, siguiendo las instrucciones correspondientes. En caso de tener dudas, aclararlas con sus compañeros o el profesor.
-Antes de comenzar las actividades, verificar que todo el material se encuentre y esté limpio.

Durante el trabajo:

- No manipular todos a la vez los materiales para evitar deteriorarlos.
- Antes de usar cualquier reactivo (sustancia química), comprueba que este sea el solicitado.
- Después de usar el reactivo, tápalo y déjalo en el lugar asignado, por un asunto de seguridad.
- Los mecheros deben ser encendidos solo en el momento de usarlos.
- Cuando se trabaje con líquidos inflamables, estos no se deben traspasar de un tiesto a otro estando el mechero encendido. Además, no hay que calentar estos líquidos en tiestos abiertos.
- Cuando se caliente algún reactivo en un tubo, nunca hay que dirigir la "boca" del tubo hacia uno mismo o a algún compañero.
- Nunca pruebes las sustancias químicas a no ser que lo indique el profesor.
- Trata de no inhalar los vapores o humos que se producen durante las reacciones químicas.
- Nunca des de beber a un ácido. Esto significa, que jamás se le debe adicionar agua a un ácido para diluirlo. Se debe adicionar el ácido al agua lentamente.

Durante todo el desarrollo de las actividades se deben realizar las observaciones, anotaciones y control de datos correspondientes.

Terminado el trabajo:

-Se debe ordenar, lavar y guardar todo el material usado.
-Recopilar todas las observaciones y resultados obtenidos en el laboratorio, para su posterior análisis.
-Salir del lugar de trabajo en orden y lentamente.

Una vez concluido el trabajo experimental, cada grupo se debe juntar para discutir y analizar los resultados y observaciones obtenidas. También, se pueden construir las tablas de datos o los gráficos (si corresponde), es decir, se va creando el informe de laboratorio.

El informe

Un informe de laboratorio debe incluir:

a) En la primera hoja (tapa): identificación del trabajo.
b) Introducción: pequeña explicación en la cual se da a conocer el problema que se debe investigar, el o los objetivos y las actividades.
c) Planteamiento de la hipótesis.
d) Diseño de las actividades: en este punto debe estar claramente especificado:

-Lista de los materiales que fueron utilizados.
-Las variables estudiadas.
-Procedimiento.

e) Resultados: en esta etapa del informe se describen las observaciones, mediciones y los resultados obtenidos durante el desarrollo de las actividades. Organizar las mediciones en tablas de datos con su correspondiente Nº y título. Lo mismo corresponde hacer al confeccionar gráficos.
f) Presentación de esquemas y diagramas.
g) Interpretación de resultados: esta sección del informe es uno de las más importantes ya que debe incluir la relación que establecen los alumnos entre las variables independientes y dependientes. Análisis e interpretación de las observaciones y resultados obtenidos. Si la interpretación es profunda y de una buena relación entre los resultados, permitirá a los investigadores recoger información que será fundamental para rechazar o verificar la hipótesis planteada.
h) Conclusiones: con todo el análisis realizado en el punto "g", los alumnos podrán concluir si la hipótesis fue verdadera o falsa. En ambos casos, se debe fundamentar el porqué es verdadera o falsa.
i) Bibliografía.

Fundación Educativa Héctor A. García