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Semana 4 (Proyectos Tecnologicos)
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Semana 4 (Proyectos Tecnologicos)

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  • 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. 1
  • 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/ UTM 2 •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 2
  • 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.” 3
  • 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 UTM 4 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. 4
  • 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 UTM 5 La ciencia requiere de métodos sistemáticos para reunir conocimiento sobre una materia. Lo que significa “sistemático” depende del fenómeno investigado. 5
  • 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 UTM 6 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 6
  • 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 UTM 7 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 7
  • 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 UTM 8 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 8
  • 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) UTM 9 El pensamiento busca la resolución de problemas 9
  • 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 10
  • 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 UTM 11 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, 11
  • 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” 12
  • 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 UTM 13 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 13
  • 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 UTM 14 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. 14
  • 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 15
  • 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 UTM 16 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. 16
  • 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 17
  • 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. 18
  • 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 UTM 19 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) 19
  • 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. 20
  • 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. 21
  • 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) 22
  • 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. 23
  • 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 UTM 24 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 24
  • 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. 25
  • 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) UTM 26 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” 26
  • 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 27
  • 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 28
  • 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 29