CONEXÃO CIÊNCIA

O MÉTODO CIENTÍFICO

“... Para resolver um problema você faz uma pergunta e encontrando a resposta você terá uma provável solução para seu problema. Isto levou ao surgimento do Método Científico, no qual o primeiro passo diz formular o problema como pergunta...

O método Socrático é um método negativo de eliminação de hipóteses, em que as melhores hipóteses são encontradas pela consistente identificação e eliminação daquelas que levam à contradição...

Aristóteles atribuiu a Sócrates a descoberta do método da definição e da indução, a essência do método científico...” Socratic method: Wikipedia

"O método científico é um conjunto de técnicas para investigar fenômenos e para a construção de novos conhecimentos, bem como para corrigir e integrar conhecimentos prévios em bases mais amplas. É fundamentado na acumulação de evidências observáveis, empíricas e mensuráveis subordinadas a um determinado princípio de reflexão: a problematização, a coleta de dados através da observação, a experimentação e a formulação e verificação das hipóteses.

Embora os procedimentos variem de uma área para outra, características significativas distinguem a investigação científica de outras metodologias do conhecimento. Os cientistas propõem hipóteses para explicar fenômenos, e projetam experimentos para testar a validade das hipóteses. As teorias relacionadas a domínios mais amplos da investigação devem articular muitas hipóteses em uma única e coerente estrutura, isto por sua vez leva à formação de novas hipóteses, bem como na inserção de grupos de hipóteses em um contexto mais amplo do entendimento.

Entre os aspectos compartilhados pelos vários campos de investigação é a convicção que o processo deve ser objetivo para reduzir interpretações pessoais dos resultados. Uma outra expectativa básica é com a documentação e o compartilhamento de todos os dados e da metodologia, possibilitando, assim, o exame cuidadoso por outros cientistas. Isto permite a outros pesquisadores a oportunidade de verificar os resultados tentando reproduzi-los. Esta prática, chamada “revelação completa” permite, também, avaliações estatísticas da confiabilidade desses dados..." Scientific Method: Wikipedia

O conceito atual de ciência surge com as aplicações do método experimental aperfeiçoado por Galileu, caracterizando não apenas conhecimento mas, fundamentalmente, pesquisa. Nos principais ramos da ciência, o processo de pesquisa, investigação e de descobertas científicas é basicamente o mesmo: são aplicações do método científico:

I - Toda investigação parte de algum problema. A definição do problema deve permitir a formulação de perguntas específicas que sirvam de guia para sua solução.

II- Observação significa ir além da aparência penetrando, mesmo, na essência do fenômeno. Observar é aplicar atentamente os sentidos (instrumentos) a um objeto para dele extrair evidências reveladoras.

III- A hipótese é a suposição de uma causa destinada a explicar provisoriamente um fenômeno até que os fatos a venham contradizer ou confirmar. "

IV- "Com a experimentação, podemos testar a validade das hipóteses”. “

V- A Indução da Lei completa o processo de investigação. Leis científicas podem ser definidas como generalizações de ocorrências repetitivas e possuem valor preditivo, tais como, a lei da gravitação de Newton: “Toda partícula do universo atrai cada uma das outras partículas com uma força diretamente proporcional ao produto das duas massas e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre elas”. Milton Hunnex.

VI- A Teoria insere o assunto tratado num contexto mais amplo. As teorias científicas reúnem um determinado número de leis particulares sob a forma de uma lei superior e mais geral.

LINKS

Método Científico por Widson Porto Reis (Projeto Ockham)
Metodología de la Investigación: MC Pedro Ayala
Metodologia (Científica): Prof. Msc. Marcos Bueno
Metodologia da Pesquisa Científica: Nance Bayer Nardi
Metodologia do Trabalho Científico: Dr. Eng. Cassandra Robeiro O. Silva
Timeline of the history of scientific method
Steps of the scientific method
WikiHow / Scientific Method
Scientific Method: Flies in Space / NASA
A Scientific Method Webquest
The Scientific Method Today
Scientific Method and Philosophy of Science
Research: Wikipedia
Research Methods - Knowledge Base / Foundations
 

PROBLEMA

Um projeto de pesquisa não se origina simplesmente na observação dos fenômenos, mas, fundamentalmente na formulação de problemas sobre os fenômenos. A definição do problema deve permitir a formulação de perguntas específicas que sirvam de guia para sua solução.

"Um problema é um obstáculo que dificulta a conquista do objetivo desejado. Refere-se a uma condição ainda não resolvida. Em sentido amplo, um problema existe quando um indivíduo se der conta de que há uma grande diferença entre a situação atual e a desejada. Todo problema pede uma resposta ou solução...”. Problem: Wikipedia

"O problema em ciência: Numa perspectiva marcadamente empirista, o problema nasce, muitas vezes, de uma situação ditada quase só pela realidade observada. O problema não emerge no seio de uma problemática teórica e parece, em parte, terminar com a solução encontrada. Outros se seguirão para, num sentido continuísta, acumularem conhecimento científico, que avança por parcelas, sem rupturas, sem desvios e sem que outros problemas no quadro da mesma problemática que, entretanto, tenham surgido. Em ruptura com esta visão de pendor empirista/indutivista, importa que os alunos possam tomar consciência da construção dinâmica do conhecimento, das suas limitações, da constante luta em busca da verdade, não de certezas, mas, de um melhor e mais útil conhecimento. Está em jogo a necessidade do exercício da imaginação e da intuição intelectual, na “ousadia” que deve estar presente quando da tentativa de resolução do problema e em todo o trabalho de produção científica. Se o problema é o princípio, não é por certo o fim, mesmo após a (re)solução, que é provisoriamente aceita já que este se insere numa correlação de argumentos..." João Felix Praia, António Francisco Carrelhas Cachapuz, Daniel Gil-Pérez

Perguntas (Sujestões para projetos):

Como podemos usar os recursos naturais para gerar energia?
Como a terra se transforma?
Como são formadas as montanhas?
Porque as geleiras dos pólos norte e sul estão derretendo?
As mudanças climáticas são naturais?
As ideias matemáticas são invenções ou descobertas?
Podemos criar energia?
O que é natureza?
O que é vida?
O que é uma célula?
O que é mente?
O que é arte?
De que forma a música reflete a história, a sociologia e a cultura?
O que a nossa música revela de nós?
A arte reflete a cultura ou a modifica?
A arte comunica?
Arte é inspiração?
A história é uma história de progresso?
A história se repete?
O que podemos aprender com a história?
Nosso destino é pré-determinado ou temos a liberdade de escolher nosso futuro?
O que é o pensamento mágico?
Como minhas ações afetam outras pessoas?
O que é uma decisão?
Os opostos se atraem?
O que é conflito?
O conflito é necessário?
De que forma um conflito gera mudança?
O que é liberdade?

Links

Climate change as a ‘complex problem’
ILRI / Problem Analysis
Unsolved problems in physics
Unsolved problems in chemistry
Unsolved problems in mathematics
Unsolved problems in philosophy
Unsolved problems in cognitive science
Unsolved problems in neuroscience

OBSERVAÇÃO

A observação pretende ir além das aparências penetrando, mesmo, na essência do fenômeno e daí intuir suas causas e consequências. É utilizada em pesquisas e têm como objetivo a descrição precisa dos fenômenos. A coleta de dados pressupõe formas organizadas de registro das informações.

“Observação é a atividade de um ser vivo inteligente ou senciente (e.g. os seres humanos) que percebe e assimila o conhecimento de um fenômeno a uma pré-estrutura de conhecimentos e idéias. A Observação é mais que um simples ato de observar: É a incorporação de percepções numa estrutura prévia de conhecimentos...” Observation: Wikipedia

“... façam observações repetidas, observem com atenção, seleccionem as observações importantes... A questão não é, naturalmente, de desvalorizar o papel da observação em ciência ou no ensino das ciências mas sim de reapreciar o seu papel e estatuto na construção do conhecimento...No empirismo clássico garante-se a possibilidade de controlo da teoria científica com base nos dados observacionais neutros ... No entanto, a observação meticulosa faz crer então, aos alunos, que a aprendizagem foi de imediato atingida e que os conceitos foram compreendidos e construídos a partir das observações! Por esclarecer fica, p. ex., o que é uma observação importante? ... a idéia empirista de que a observação é o ponto de partida na construção do conhecimento científico não pode pois deixar de ser fortemente questionada no ensino das ciências, devendo o trabalho desenvolvido com os alunos rejeitar tal idéia, aliás também muito espalhada entre os professores portugueses (Oliveira, 1993, Praia e Cachapuz, 1994 a e b) e espanhóis (Fernández 2000)...” João Felix Praia, António Francisco Carrelhas Cachapuz2, Daniel Gil-Pérez

LINKS

Observer effect
Analysis and Synthesis - On Scientific Method: Bernhard Riemann
Teorias, conceitos e observação

HIPÓTESE

[...] e não imagino hipóteses apenas as experimento. Com efeito, tudo aquilo que não se deduz dos fenômenos deve ser chamado hipótese. Isaac Newton

Uma hipótese surge dos questionamentos, das observações prévias e de conseqüências das teorias científicas. Consiste em uma proposta explicativa para um fenômeno ou uma sugestão de correlação possível entre múltiplos fenômenos.
O termo vem do grego (hypo=sob, abaixo + thésis=colocação, proposição, tese) que significa ação de pôr embaixo, base, fundamento; princípio de algo; idéia fundamental; suposição ou conjectura.
O método científico exige a confirmação da hipótese... Uma hipótese confirmada pode transformar-se em parte de uma teoria ou eventualmente na própria teoria... Aplicando os métodos do raciocínio dedutivo, toda hipótese útil permitirá predições. Pode-se predizer o resultado de uma experiência em um teste de laboratório ou na observação de um fenômeno na natureza... Hypothesis: Wikipedia

A hipótese tem um papel de articulação e de diálogo entre as teorias, as observações e as experimentações, servindo de guia à própria investigação. Condiciona fortemente os dados a obter num percurso descontínuo, ainda que balizado por um fundo teórico que lhe dá plausibilidade, intervindo ativamente nas explicações posteriores dos resultados. (Praia; Cachapuz; Gil-Peres)

Para a formulação de hipóteses aplicam-se os seguintes procedimentos:

"Indução >> Raciocínio que parte de dados particulares (fatos, experiências, enunciados empíricos) e, por meio de uma seqüência de operações cognitivas, chega a conceitos mais gerais, indo dos efeitos à causa, das conseqüências ao princípio, da experiência à teoria).
Dedução >> Processo de raciocínio através do qual é possível, partindo de uma ou mais premissas aceitas como verdadeiras (p.ex., A é igual a B e B é igual a C) a obtenção de uma conclusão necessária e evidente (no ex. anterior, A é igual a C).
Analogia >> Processo efetuado através da passagem de asserções facilmente verificáveis para outras de difícil constatação, realizando uma extensão ou generalização probabilística do conhecimento. O mesmo processo cognitivo transportado para a ciência moderna (como, p.ex., na analogia entre o raio e a centelha elétrica formulada por Benjamin Franklin [1706-1790]). Correspondência que pode ser estabelecida entre fenômenos cuja física é distinta, mas cujas grandezas são descritas por funções matemáticas que possuem propriedades semelhantes ou idênticas". (Houaiss)

A partir do questionamento é possível imaginar hipóteses aceitáveis e formular uma explicação plausível para o fenômeno observado. Embora se relacione com os dados da observação, a hipótese é uma criação singular do cientista, ultrapassando amplamente o domínio dos fatos.

LINKS
Hypothesis Theory
Gaia hypothesis
Riemann hypothesis

See a map of "hypothesis" in the Visual Thesaurus

INDUÇÃO: LEIS E TEORIAS

A Indução em filosofia é considerada um dos métodos de pensamento ou de raciocínio em que se extrai de certos fatos conhecidos, mediante observações, alguma conclusão geral que não se acha rigorosamente relacionada com eles. Também, pode ser considerada a inferência conjetural que conclui, da regularidade de certos fatos, a existência de outros fatos ligados aos primeiros.
A indução é um processo de generalização, isto é, cria proposições universais a partir de proposições particulares. É, portanto, uma forma de raciocínio de credibilidade questionável e suscetível à refutação. Este método de conhecimento foi desenvolvido por Aristóteles.

A indução pode ser completa ou incompleta: Completa - Faz a enumeração de casos particulares para chegar a uma síntese ou proposição geral. Não faz comparação entre o predicado e o sujeito, apenas faz a redução de várias proposições a uma proposição geral.

Incompleta - É a passagem de um juízo particular a um juízo universal. Quanto maior o número de experiências, menor é a incerteza. Quando o número de experiências for suficientemente grande, é lícito formular uma lei, daí a ciência recorrer a este tipo de indução. Wikipedia: Indução

As leis de ciência são as várias leis científicas estabelecidas (leis físicas como são comumente chamadas). São consideradas "premissas" universais do mundo físico. Porém, as leis da ciência podem ser contestadas se entrarem em contradição com novos fatos ou com novas evidências. Uma "lei" difere de hipótese, teoria, postulado, ou princípio, no sentido de que uma lei é uma afirmação analítica, normalmente determinada empiricamente. Uma teoria pode conter uma série de leis ou uma teoria pode resultar de uma determinada lei empírica. Leis da Ciência: Wikipedia

Teoria
A palavra teoria apresenta distintos significados nos diversos campos do conhecimento, dependendo das metodologias e do contexto do debate. Na linguagem comum, as pessoas usam frequentemente a palavra teoria para significar uma presunção, uma suspeita ou uma especulação. Neste uso, uma teoria não é necessariamente baseada em fatos; em outras palavras, não se exige ser consistente com as verdadeiras descrições da realidade. As verdadeiras descrições da realidade são consensualmente entendidas como afirmações cuja veracidade independe do que as pessoas pensam sobre elas. Nesse uso, teoria é sinônimo de hipótese.

Em ciência, uma teoria é uma explicação matemática ou lógica ou um modelo que permite testar os diversos modos de interação de uma série de fenômenos naturais. É capaz de predizer ocorrências futuras ou observações do mesmo tipo, e é capaz de ser testada através da experiência ou em vez disso 'falseada' pela observação empírica. Segue-se disto, para os cientistas que "teoria" e "fato" não se encontram necessariamente em oposição. Por exemplo, é um fato a queda de uma maçã em direção ao centro da terra, e a teoria comumente usada para descrever e explicar este comportamento é a teoria de Newton de gravitação universal (veja gravitação e relatividade geral).

Na abordagem científica, uma teoria não significa uma suposição ou um palpite não comprovado, como se entende na linguagem cotidiana. Uma teoria é um modelo logicamente consistente ou um sistema para descrever o comportamento de um conjunto relacionado de fenômenos naturais ou sociais. Tem origem e é fundamentada na evidência experimental (veja método científico). Neste sentido, uma teoria é uma construção sistemática e formalizada de observações com valor preditivo sendo logicamente testável.

Na verdade, as teorias científicas sempre são tentativas, e sujeitas a correções ou a sua inclusão em uma estrutura teórica mais ampla. Geralmente, um grande número de hipóteses específicas pode ser incorporado, logicamente, por uma só ou duas teorias. Como regra geral, as teorias se associam a conjuntos mais amplos de universais do que as hipóteses que são, ordinariamente, associadas a domínios mais específicos de fenômenos ou aplicações específicas de uma teoria.

Quanto ao termo ‘teórico’: É usado, às vezes, para descrever um resultado previsto pela teoria, mas que ainda não foi adequadamente testado por observações ou experiências. Não é raro para uma teoria produzir predições que são depois confirmadas ou provadas como incorretas pela experiência...

Finalidade
As teorias são construtos para explicar, predizer e controlar fenômenos (e.g. coisas inanimadas, eventos, ou o comportamento dos animais). Para muitos casos nos construímos modelos da realidade. Uma teoria faz generalizações sobre observações e consiste em um coerente e inter-relacionado conjunto de modelos e idéias.

Descrição e predição
De acordo com Stephen Hawking na A Breve História do Tempo, “uma teoria é uma 'boa teoria' se puder contemplar duas exigências: Deve descrever exatamente uma grande classe de observações com base em um modelo que contenha somente alguns elementos arbitrários, e deve fazer predições específicas sobre os resultados de observações futuras”. É possível declarar, “toda teoria física é sempre provisória, no sentido que é somente uma hipótese; não podemos prová-la. Não importa se, em muitas vezes, os resultados das experiências concordam com alguma teoria, você nunca terá certeza que da próxima vez que um resultado não contradirá a teoria. Entretanto, você pode invalidar uma teoria encontrando apenas uma única observação que discorde das predições da teoria”.

Suposições na formulação de uma teoria
Este ponto de vista é compartilhado por Isaac Asimov. Em Understanding Physics, Asimov fala das teorias como “argumentos” dos quais se deduz um “esquema” ou modelo. Os argumentos ou as teorias sempre começam com algumas premissas - “elementos arbitrários” como Hawking as chama (ver acima), que aqui são descritas como “suposições”. Uma suposição de acordo com Asimov é “algo aceito sem prova e, é incorreto falar de uma suposição como verdadeira ou falsa, desde que não há nenhuma possibilidade de prova (se houvesse, não seria uma suposição). É melhor considerar as suposições como úteis ou inúteis, dependendo de como as deduções feitas a partir delas correspondam à realidade…. Por outro lado, parece óbvio que as suposições são os pontos fracos em qualquer argumento, porque têm que ser aceitos sem prova (em uma filosofia da ciência que se orgulha de seu racionalismo). Como temos que iniciar em algum ponto, precisamos de suposições, mas deixe-nos pelo menos com o mínimo de suposições, tanto quanto possível.” (Ver a Navalha de Occam). Teoria: Wikipedia

Links

Raciocínio dedutivo
Lógica Indutiva
Scientific phenomena named after people
Laws of Nature: Stanford Encyclopedia of Philosophy
Laws of Science
Physical Law
Examples of models: Interactive models - biological, physical and social systems

Relação de teorias relevantes:(Wikipédia)
Astronomy: Big Bang Theory
Biology: Cell theory — Evolution
Chemistry: Atomic theory — Kinetic theory of gases
Climatology: Theory of Global Climate Change (due to anthropogenic activity)
Computer science: Algorithmic information theory — Computation theory
Economics: Decision theory
Education: Constructivist theory — Critical pedagogy theory — Education theory — Emotional education theory — Multiple intelligence theory — Progressive education theory
Engineering: Circuit theory — Control theory — Signal theory — Systems theory
Film: Film Theory
Games: Game theory — Rational choice theory
Geology: Plate tectonics[2]
Humanities: Critical theory
Literature: Literary theory
Mathematics: Catastrophe theory — Category theory — Chaos theory — Graph theory — Knot theory — Number theory — Probability theory — Set theory
Music: Music theory
Philosophy: Proof theory — Speculative reason — Theory of truth — Type theory — Value theory — Virtue theory
Physics: Acoustic theory — Antenna theory — General relativity — Special relativity — Theory of relativity — Quantum field theory
Planetary science: Giant impact theory
Visual Art: Aesthetics — Art Educational theory — Architecture — Composition — Anatomy — Colour_theory — Perspective — Visual_perception — Geometry — Manifolds
Sociology: Sociological theory — Social theory — Critical theory
Statistics : Extreme value theory
Obsolete scientific theories / Phlogiston theory