Lab 2. Investigación c ientífica.

1. Lab 2.Investigación científica. Instructores Mary Rivera y Somsimith Deechaleune

2. Objetivos • Identificar y formular preguntas que puedan contestarse con el método científico. • Formular una hipótesis y describir sus características. • Identificar y describir los componentes de un experimento científico. • Identificar las variables dependientes e independientes de un experimento. • Resumir y presentar los resultados en tablas y gráficas.

3. Objetivos cont. • Integrar la matemática a la biología. • Discutir resultados y poder criticar experimentos. • Diseñar un experimento científico. • Interpretar y comunicar resultados. • Realizar un informe científico basado en los resultados de un experimento.

4. El Método Científico • Observación • Identificar el problema y hacer preguntas sobre el mismo • Desarrollar una hipótesis • Diseñar experimentos para probar la hipótesis • Hacer el experimento • Presentar y analizar los resultados • Interpretar y comunicar los resultados

5. Preguntas e hipótesis • ¿Cómo podemos saber si una pregunta puede contestarse científicamente y si es una pregunta válida? • ²Lo que se desea saber, debe estar bien definido y que se pueda experimentar. • ²Se debe excluir la especulación. • ²Los elementos de la pregunta deben poder medirse y controlarse.

6. Formulando la hipótesis • Una vez se establece una pregunta, el científico se formula una o más explicaciones tentativas. A estas explicaciones se le conocen como hipótesis. • Las hipótesis no siempre resultan ser ciertas; los resultados de la experimentación podrían probarlas falsas. • Las hipótesis no siempre requieren experimentos controlados. Por ejemplo, las investigaciones sobre evolución pueden basarse en el estudio de los fósiles y no en el análisis de experimentos.

7. Practica • ¿Es el horóscopo una forma confiable de conocer lo que nos sucederá al díasiguiente? • ¿Es el peso corporal de un perro dependiente de la cantidad de comida que consume diariamente y de su nivel de actividad?

8. Variables • Variables- las cosas que afectan un experimento • Variable independiente- la variable que se estudia y se manipula (cambia) • afecta directamente los resultados • Ejemplos: temperatura, cantidad de agua y luz • Nivel de tratamiento- rango de valores de la variable independiente • Ejemplo, si se quiere investigar el efecto del nitrógeno (variable independiente) en las plantas, se establecería un experimento utilizando varias concentraciones de esta sustancia

9. Variables • Variable dependiente- depende de la variable independiente y refleja los cambios en la variable independiente • Por ejemplo, el peso corporal de un perro (variable dependiente) depende de la cantidad de comida que consume diariamente y su nivel de actividad (variables independientes).

10. Variables • Variables controladas- variables adicionales, que no son parte de la hipótesis,son factores que se mantienen constantes durante el experimento. • Por ejemplo, si quiere medirse el efecto del etileno sobre el crecimiento de las plantas, hay que asegurarse que todas las plantas en el experimento estén bajo las mismas condiciones ambientales para que ningún otro factor afecte el resultado.

11. Réplicas • Para obtener unas conclusiones válidas debe repetirse el experimento varias veces • Las réplicas aseguran que los resultados sean consistentes y minimizan el efecto de los errores experimentales.

12. ¿Cómo hacer medidas con el “Calculator Based Laboratory2 TM (CBL2TM)”?

13. ¿Qué es un CBL2TM? • Es un instrumento el cual puede recolectar datos de nuestro medio ambiente. • Un voltímetro análogo-digital que mide voltajes análogos, este voltaje es medido entonces por el CBL2TM y convertido a un voltaje digital. Este valor es enviado a la calculadora gráfica donde el número es almacenado como un dato.

14. Posee 6 puertos o terminales de entrada y salida: • Tres (3) puertos análogos: CH1, CH2, CH3. • Sensores de temperatura, pH, intensidad de luz, presión, humedad relativa y otros.

15. Además, posee tres (3) teclas rotuladas como: • “Transfer”: transfiere programas del CBL2TM a la calculadora. • “Quick Set-Up”: elimina todos los datos almacenados en la memoria del CBL2TM, revisa todos los canales para una auto identificación de los sensores y prepara al instrumento para poder colectar los datos.

16. “Quick Set-Up”: También se utiliza cuando el CBL2TM no está conectado a una calculadora y trabaja sólo con los sensores identificados. • “Start/Stop”: éste botón actúa como un disparador (“trigger”), empieza a tomar datos de los sensores identificados por el “Quick Set-Up”.

17. Debajo de la tecla “Quick Set-Up” hay tres (3) luces de diferentes colores: • Rojo: Indica que hay algún error. • Amarillo: Indica que el CBL2TM está listo para tomar datos. • Verde: Indica que el CBL2TM está coleccionando datos.

18. ¿Cómo se conecta el CBL2TM a la calculadora?

19. ¿Cómo se conecta el CBL2TM a la calculadora?

20. ¿Cómo se conecta el CBL2TM a la calculadora? • El CBL2TM y la calculadora se conectan mediante el cable de “LINK”que es el mismo que se usa para conectar la calculadora a otra calculadora.

21. Procedimiento • Formule unahipótesis para cada una de las siguientes aseveraciones: • Comparar la tasa de respiración entre hombres y mujeres. • Comparar la tasa de respiración durante un momento de relajamiento y después de un suceso que cause estrés.

22. Procedimiento • Discuta las hipótesis de este ejercicio con sus compañeros de mesa. • Antes de comenzar los experimentos, haga varias predicciones de lo que esperaría que fueran los resultados de cada experimento. • Identifique las variables dependientes, independientes y controladas para cada experimento. • Diseñe para cada hipótesis un experimento usando el CBL2, y haga el experimento para probar la hipótesis.

23. Experimentación científica • Si se siembran varias semillas juntas en un tiesto, ¿cómo se afectará el crecimiento de las plantas? • Con esta pregunta en mente, se hará un experimento usando los pasos del método científico, identificando las variables dependientes, independientes y controladas. El experimento durará seis semanas y servirá de base para la redacción de un informe científico.

24. Experimentación científica • Antes de realizar el experimento, conteste las siguientes preguntas:   1. ¿Es ésta una pregunta que puede probarse mediante el método científico?   2. ¿Cuál sería una hipótesis para este experimento y qué predicciones pueden hacerse?

25. Materiales Por laboratorio: • 4 tiestos de aproximadamente 10 cm de diámetro • Tierra lista • Semillas de habichuelas (Phaseolus vulgaris) • Cinta adhesiva (masking tape) • Marcador

26. Procedimiento 1.Rotule 4 tiestos con el número de la sección del laboratorio y con la fecha de comienzo del experimento. Cada tiesto se identificará con un númerodel 1 al 4. 2.Coloque un pedazo de papel en el fondo de cada tiesto para evitar que la tierra se pierda, y añada la misma cantidad de tierra a cada tiesto. 3.Añada la misma cantidad de agua a cada tiesto, hasta que la tierra se sature. 4.Coloque las semillas como se ilustra en la Figura 2.1.

27. Procedimiento 5.Coloque aproximadamente 1 cm de tierra sobre las semillas. 6.Coloque los tiestos al azar en una jaula con los demás tiestos de su sección de laboratorio. 7.Tome datos sobre el crecimiento de las plantas (altura y condición general de las plantas) una vez por semana por seis semanas. Los datos se anotarán en una libreta que estará en el invernadero. 8.Verifique cada dos días que la tierra de cada tiesto esté saturada o húmeda. Cada grupo debe designar una persona para esta tarea e identificarla en su informe.

28. Procedimiento 9. En este capítulo se proveen unas hojas de trabajo para este experimento. Anote en las mismas la fecha de comienzo, el número del grupo, los nombres de los miembros del grupo, la sección de laboratorio y los datos obtenidos durante el experimento. 10.Al finalizar el experimento (pasadas las seis semanas), use la información recopilada por todas las secciones de laboratorio para analizar losdatos. 11. Conteste estas preguntas: ¿Cuál es el control del experimento? ¿Cuáles son las réplicas y los niveles de tratamiento? ¿Cuáles son las variables independiente, dependiente y controlada?

29. Tiesto 1: Una semilla en el centro. Tiesto 2: Tres semillas equidistantes. Tiesto 3: Seis semillas equidistante Tiesto 4: Nuevesemillas equidistantes. Procedimiento

30. 1. Deben tener un título y éste debe explicar claramente el contenido de la tabla. 2.Las unidades de medida (ej.cm, mL). deben aparecer en la tabla 3.Los símbolos deben explicarse en eltítulo o en una leyenda en el pie (base) de la tabla. 4.La tabla debe contener solamente información esencial. 5.Las columnas deben identificarse mediantesubtítulos. 6.Las tablas se enumeran en secuencia. Por ejemplo, en un informe de laboratorio o en un artículo científico, el título de la cuarta tabla comienza con “Tabla 4”. Número de árboles Antes del huracán 157 Después del huracán 93 Recolección de datos y comunicación de resultados Tabla 4. Número de árboles sobre 10 metros de altura en un área de 50 x 30 m, antes y después del huracán Isidro.

31. Los datos continuos son aquellos que involucran medidas (ej. 1.234, 2.234, 5.432, 10.227). Estos datos se presentan, a menudo mediante una gráfica de línea(Figura 2.3) que demuestra la relación entre la variable dependiente y la independiente. Por lo general, la variable independiente se coloca en el eje X de la gráfica y la variable dependiente en el eje Y. Gráficas continuas Figura 2.3 Promedio mensual de la precipitación durante los años 1970 a 2000 para Maricao, Puerto Rico.

32. Los datos discretos presentannúmeros enteros (ej.número de animales en un cuadrante, número de personas en una encuesta, etc). Estos datos se presentan a menudo mediante gráficas de barra Gráficas discretas Figura 2.4 El número de especies de aves, lagartijos e insectos en dos bosques.