Método científico y Diseño de Experimentos

sMétodo científico y Diseño de Experimentos

Método científico

Ejercicio.

Suponga que Ud desea encontrar el diseño óptimo para alcanzar la máxima altura con una cometa. Considere dados: la longitud de la cuerda, el área, su forma y los materiales; puede variar, la longitud de tres tirantes y de la cola; que haría?

¿Existe un método o procedimiento concreto para realizar una investigación científica?

Al menos se debe contar con guías básicas que aunque no generen el Saber automáticamente, si orienten al investigador para no perderse en los fenómenos o caer en sus prejuicios, permitiendo ahorrar esfuerzo, tiempo y dinero.

Hay dos grandes clases de métodos de investigación:

• los métodos lógicos: Usan las funciones del pensamiento como la deducción, inducción, modelado, análisis y síntesis.

• los métodos empíricos. Explotan el conocimiento directo sobre el objeto y la experiencia, entre ellos se encuentran la observación y la experimentación.

En cada clase existen múltiples métodos, varios de ellos complementarios entre sí; a continuación se describen los de mayor interés en ingeniería por su orientación a resolver problemas.

MÉTODOS LÓGICOS

Método deductivo

Aplica juicios lógicos a un principio o ley conocida para encontrar otros principios o consecuencias desconocidas.

Ejemplo

Un cuerpo con masa sufre una fuerza de gravedad; la cometa tiene masa, luego la cometa sin viento, cae.

Si conocemos la altura y el tiempo que tarda en caer podemos calcular su velocidad.

La Matemática es una ciencia deductiva, parte de definiciones y axiomas.

Método hipotético-deductivo

Se propone una hipótesis a partir de la inferencia de datos empíricos (inducción) o de principios y leyes (deducción). A partir de ella y mediante deducción lógica, se obtienen conclusiones particulares que se pueden comprobar experimentalmente.

Método inductivo

Se estudian casos particulares y se extienden a conocimientos generales.

Ejemplo

Analizando el resultado del rendimiento académico de cada estudiante del curso de Investigación I, se concluye que el rendimiento promedio del curso es excelente (inducción completa). Que haría para analizar el rendimiento académico promedio de los estudiantes de la Universidad del Valle?

Si los objetos de investigación son infinitos o no se pueden estudiar en su totalidad, se toma una muestra representativa que permita generalizar (inducción incompleta). Si la conclusión se infiere observando que un mismo carácter se repite en una serie de elementos del objeto de investigación (inducción por enumeración), la generalización sólo es probabilística. La inducción incompleta puede ser científica; en este caso, se estudian los caracteres, conexiones, relaciones de causalidad, etc., del objeto de investigación; éste método se apoya en los métodos empíricos de observación y experimentación, ver más adelante.

Ejemplo

Para que un cuerpo flote en el aire, se requiere que esté sometido a una fuerza en dirección contraria a la de la gravedad, igual o superior en magnitud; la cometa necesita viento para volar.

En el método de inducción hay otros métodos para encontrar causas a partir de la experimentación, tales como:

• Concordancia: se comparan varios casos donde se presenta un fenómeno y se infiere como causa al fenómeno, lo que se repite en los casos.

• Diferencia: del análisis de varios casos, se observa qué ausencia de una circunstancia, no produce el efecto, estando siempre todas las demás circunstancias; la circunstancia ausente es la causa de lo investigado.

• Variaciones concomitantes: si la variación de una variable o fenómeno aparece con la variación de otra variable o fenómeno, entonces hay relación causa-efecto entre las variables o fenómenos.

• Residuos: para un fenómeno dado, se eliminan las circunstancias cuyas causas se conocen; la circunstancia residual es la causa del fenómeno.

Método sintético

Mediante una reunión racional de elementos dispersos o hechos aparentemente aislados, se formula una teoría que unifica los diversos hechos o elementos.

Método analítico

Se extraen las partes de un todo para estudiarlas por separado y analizar las relaciones entre ellas; experimentando y analizando muchos casos, se establecen leyes universales. Incluye por tanto un ejercicio de síntesis sobre los resultados obtenidos en el análisis.

Ejemplo

La investigación en la física, la química y la biología utilizan este método.

Método del Modelado

Es la creación de abstracciones con miras a explicar la realidad. El modelo busca representar el objeto de investigación en cierto sistema auxiliar, natural o artificial.

Método sistémico

Busca modelar el objeto a partir de sus componentes y de las relaciones entre ellos.

MÉTODOS EMPÍRICOS

Se basan en la percepción directa del objeto de investigación y del problema.

Observación científica

El investigador conoce el problema y el objeto de investigación, estudiando su curso natural, sin alterarlo; de ella se derivan grandes bases de conocimientos de las ciencias.

Ejemplo

La Astronomía.

La experimentación científica

La experimentación consiste en alterar controladamente las condiciones naturales del objeto de investigación, de forma que realizando pruebas, creando modelos y reproduciendo condiciones, se obtendrán relaciones o rasgos del objeto o problema.

Con ella, se caracterizan los factores (X) de mayor influencia en variables de respuesta (Y) del objeto, de forma que si sistemáticamente se realizan cambios controlados en los factores del proceso, sea posible observar y cuantificar los cambios que éstos generan sobre la variable de respuesta.

EL MÉTODO CIENTÍFICO

En términos simples, lo podemos definir como la aplicación de la lógica y la objetividad para entender un fenómeno, descubrir nuevos conocimientos o resolver un problema; en general se caracteriza por partir de lo conocido (definiciones, conceptos), utilizar las operaciones lógicas y validar o desaprobar hipótesis mediante la observación o la experimentación científica. Nótese que el método científico puede

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