Aula 01 metodo cientifico

Disciplina: Metodologia do Ensino de Química

Licenciatura em Química - 6º Período

Profa: Alécia Maria Gonçalves

O Método Científico

Instituto Federal de Goiás – Campus Uruaçu

Introdução

O que é Ciência?O que chamamos de conhecimento científico?Como separar a Ciência da pseudo-ciência?

Platão e Aristóteles (sec V aC) Isaac Newton (sec XVI)

O desafio da Astrologia

A Astrologia é uma teoria científica?

“Uma época da sua vida vem chegando ao fim. Você acha que ultrapassou a pior parte, mas ainda há que melhorar e conseguir a estabilidade de suas conquistas”.

A Astrologia é uma Ciência?

A Astrologia é uma Ciência porque...possui métodos e técnicas estabelecidasTem teorias e objeto definidoCada pessoa tem um mapa astral...


A Astrologia não é uma Ciência Falta aprovação científicaQual é a capacidade preditiva?

Quanto mais genérico, menos verificávelMesmas observações levam a teorias incompatíveisMesma teoria leva a diferentes prediçõesImpossibilidade de separar o observador do fenômeno

observado


Poder explicativoTeoria científica precisa dizer porque algo

acontece, e não apenas o que acontece...Resultado precisa ser validado...Como se vai saber que o “uma época da vida

está chegando ao fim?”


Teoria CientíficaDiz o que não pode acontecer.Validade e precisãoLimitação da nossa capacidade de explicaçãoProduz o avanço do conhecimento

Eu sei hoje mais do que sabíamos ontem...

O que é Ciência?

Busca de explicação racional do universoTeoria científica

Capaz de explicar um parte do mundo

Lei da Gravitaçao UniversalIsaac Newton (sec XVI)

A Ciência avança…

Gravitação Universalfenômeno instantâneo

Relatividade GeralA velocidade da luz é o limite de transmissão

O que é Ciência?

Começamos na ignorância…“Tudo é água”, Tales de Mileto

…e acabamos construindo respostas plaúsiveisTabela periódica dos elementos químicosDNA como base de reprodução

A Visão de Popper

Karl PopperFilósofo da ciência mais influente do século XX

Questão centralProblema da demarcação

Separar ciência da não-ciência

NÍVEIS DE CONHECIMENTOConhecimento Empírico ou Popular:

É o conhecimento do povo, obtido ao acaso, após inúmeras tentativas. É ametódico e assistemático. • Os conhecimentos são transmitidos pela linguagem de uma pessoa a outra, de geração em geração;• Obtido por meio de experiências feitas ao acaso, sem método e de investigações pessoais feitas ao sabor das circunstâncias da vida, por meio de informações dos outros, tradições da coletividade, ou mesmo da doutrina de uma religião positiva

Características

Valorativo

Reflexivo

Assistemático

Verificável

Falível

Inexato

EXEMPLO DE CONHECIMENTO EMPÍRICO OU POPULAR

NÍVEIS DE CONHECIMENTOConhecimento Filosófico

• Difícil definição. Caracterizado pela busca das realidades últimas e imediatas da existência, que ultrapassam a simples experimentação.• A ferramenta única: a razão humana.• Objetivo: o conhecimento das causas supremas da existência. Busca do saber pelo saber.•Tarefa fundamental: reflexão, procura compreender a realidade em seu contexto mais universal • Método: parte-se do concreto material para o concreto supramaterial, do particular ao universal.

Características Valorativo Racional Sistemático Infalível (?) Não Verificável Exato

EXEMPLO DE CONHECIMENTO FILOSÓFICO

NÍVEIS DE CONHECIMENTOConhecimento Teológico ou Religioso

• Está relacionado com uma atitude de fé diante de um conhecimento revelado.• Seu fundamento: a fé (experimentável ou não)• Seu objetivo: explicar o por quê da existência em termos da Verdade Revelada.

• Aquele que manifesta a Verdade é o revelador. Pode ser o próprio homem ou Deus.• Conhecimento Teológico: é o conhecimento revelado, relativo à Deus, aceito pela fé teológica.

• É o conjunto de verdades que os homens chegaram, não com o auxílio de sua inteligência, mas com a aceitação dos dados da Revelação divina.

Características Valorativo Inspiracional Sistemático Não Verificável Infalível (?) Exato

EXEMPLO DE CONHECIMENTO TEOLÓGICO OU RELIGIOSO

NÍVEIS DE CONHECIMENTOCONHECIMENTO CIENTÍFICO

O conhecimento científico vai além do empírico, procurando conhecer, além do fenômeno, suas causas e leis.• Não está preocupado no Por quê as coisas são, o que são, e sim no Como as coisas funcionam e podem ser utilizadas.

Para Aristóteles:“o conhecimento só se dá de maneira absoluta quando sabemos a causa que produziu o fenômeno e o

motivo, porque não pode ser de outro modo; é o saber através da demonstração”

• CIÊNCIA: é a busca constante de explicações e soluções, de revisão e reavaliação de seus resultados, tendo consciência clara de sua falibilidade e de seus limites.

• Não é considerada como algo pronto acabado ou definitivo.• Não é a posse de verdades imutáveis.

• DINAMICIDADE DA CIÊNCIA: é a busca contínua de renovação e reavaliação. A ciência é um processo de construção. Suas verdades não são absolutas.

NÍVEIS DE CONHECIMENTOConhecimento Científico

• No século XX, a ciência, com seus métodos objetivos exatos, desenvolve pesquisas em todas as frentes do mundo físico e humano, atingindo um grau de precisão surpreendente não só na área das navegações espaciais e de transplantes, como nos mais variados setores da realidade.

Características

Contingente (diz-se de uma proposição cuja verdade ou falsidade só pode ser concluída pela experiência e não pela razão) Real Sistemático Falível Verificável Factual Exato Em construção

EXEMPLO DE CONHECIMENTO CIENTÍFICO

TRINÔMIO VERDADE – EVIDÊNCIA - CERTEZA Homem possui limitações e a realidade que ele pretende conhecer e dominar é múltipla e complexa.

Questão: O homem pode conhecer a verdade, de forma evidente e com toda a certeza?

VERDADE

EVIDÊNCIA

CERTEZA

O que não pode ser contradito: a realidade

revelada

É a manifestação clara, transparente, desvelada da realidade. É Fato!

É o estado que consiste na adesão firme a uma

verdade, sem temor de engano

Absoluta: enunciado categórico

Hipotética: condição

Metafísica: abrangência

Moral: conduta do indivíduo

Científica: experimentação

Religiosa: fé / revelação

Vulgar ou Comum: fé humana

Por vezes depende da visão pessoal de mundo!!

O MUNDO A SUA VOLTA É ENTENDIDO, DEPENDENDO DA FORMA QUE VOCÊ O VÊ.

A Visão de Popper: Conjecturas e Refutações

Teorias como conjecturasAfirmações plausíveis sobre o universoPodem ser submetidas a testes críticosNunca podemos saber se são verdadeiras ou não

Teorias devem poder ser sujeitas a testesUma teoria deve ser refutável!!Conduzir um experimento que possa rejeitar esta

teoria

Teoria tem de ser capaz de fazer prediçãoObservações da realidade são experimentos da

teoria

Teoria e ObservaçõesTeste de uma novo remédio

Observar o comportamento de ratos em laboratório

Observar as órbitas dos planetasArquivo de todas as posições dos planetas a cada

diaTycho Brahe

Teoria de Copérnico/Newton/Kepler/Galileu é maior que as observações dos planetasObservações de Brahe foram fundamentais para

reforçar a teoria


Quando o homem começou a interrogar-se a respeito dos fatos do mundo exterior, na cultura e na natureza, surgiu a necessidade de uma metodologia da pesquisa científica.

Definições :

Metodologia é o conjunto de métodos ou caminhos que são percorridos na busca do conhecimento.

Portanto

(Andrade, 1997).


Ao fazer uma descoberta científica, como o soro anti-ofídico, Vital Brasil descreveu o método que utilizou para chegar a aquele resultado, possibilitando aos outros cientistas chegarem ao mesmo soro.

Exemplo :

Não houve improvisação. O trabalho foi realizado com técnica, precisão e planejamento.

Em Ciência, não se trabalha ao acaso.

Desenvolvimento do Método

Conhecimento Homem

Gregos diferença entre conhecimento vulgar e saber científico.

Platão (427-347 a.C.) filósofo que discutiu as questões de moral, justiça e saber. Aristóteles (384-322 a.C.) existia o homem concreto e não a idéia do homem. Ptolomeu (século II) astrônomo grego. Escreveu Almagesto (todo conhecimento da Astronomia da época).

Desenvolvimento do Método

A Revolução Científica inicia-se nos séculos XVI e XVII com Copérnico, Bacon, Galileu, Descartes e outros.

Galileu Galilei (1564 - 1642)

Deve-se partir da observação dos fatos para

chegar a uma lei geral

Galileu Galilei (1564 - 1642):

Observação dos Fenômenos

Análise das partes (relações quantitativas)

Indução de Hipóteses

Generalização dos Resultados

Confirmação das Hipóteses

Estabelecimentos de Leis Gerais

Francis Bacon (1561 - 1626) :

Experimentação

Formulação de Hipóteses

Repetição

Testagem das Hipóteses

Formulação de Generalizações e Leis

Galileu Galilei e Francis Bacon

são considerados os pais do

Método Experimental.

Eles descreveram os princípios da

experimentação

na Metodologia Científica

Rene Descartes (1596 - 1650) :

Propõe um processo que se afasta, em essência, dos anteriores. Em vez de usar a inferência indutiva, se utiliza da inferência dedutiva (do geral para o particular).

A certeza somente poderá ser alcançada pela razão.

Rene Descartes:

Quatro princípios:

EVIDÊNCIA: não aceitar jamais como verdadeiro uma coisa que não se conheça evidentemente como verdadeira.

ANÁLISE: dividir as dificuldades em tantas partes quantas for possível e necessário para resolve-las.

SÍNTESE: conduzir ordenadamente o pensamento, começando pelos objetos mais simples e mais fáceis de conhecer até culminar com objetos mais complexos, em uma seqüência natural de complexidade crescente.

ENUMERAÇÃO: realizar sempre discriminações e enumerações as mais complexas e revisões gerais, de forma a se ter certeza de nada haver sido omitido.

Formas de Raciocínio

Indução

Dedução

X

Indução

Fatos parti-culares, sufi-cientemente

aceitos e constatados

Verdade geral ou

universal não contida nos

fatos examinados

Infere-se

Indução :

Se as premissas são verdadeiras, pode-se dizer que, provavelmente, a conclusão será verdadeira.

A fragilidade do argumento indutivo já foi discutido por muitos autores.

Indução exemplos :

Premissa: Terra, Marte, Vênus, Saturno, Netuno são todos planetas.Observação: Terra, Marte, Vênus, Saturno, Netuno não têm luz própria.Conclusão: Todos os planetas não brilham com luz própria

Observações

particulares

Conclusão Geral

João, José, Pedro são homens.

Todo homem é mortal.

portanto

Indução exemplos :

Observação

Premissa

João, José, Pedro são mortais.

Conclusão

Indução Vulgar:

Conheço 3 rapazes que não levam a vida a sério.

Espécies de Indução :

Generaliza a partir de poucos casos observados superficialmente, sem critérios, podendo facilmente induzir ao erro.

portanto todos os rapazes não levam a vida a sério.

Indução Formal:


Tem como ponto inicial a enumeração de casos de uma mesma espécie ou gênero.

Os corpos A, B e C atraem o ferro.

Todos os imãs atraem o ferro.

portanto

Observação

Premissa

Os corpos A, B e C são todos imãs.

Conclusão

Indução Científica:


Generaliza a relação entre dois fenômenos e desta relação resulta uma lei.

A célula animal é formada por citoplasma e membranas.

Toda célula tem uma estrutura básica formada por citoplasma e membranas.

portanto

Observação

Observação

A célula vegetal é formada por citoplasma e membranas.

Conclusão

Exemplos de pesquisas com argumento Indutivo :

Lei da gravitação universal de Newton. Equação de pêndulo de Galileu Galilei. 1ª, 2ª e 3ª Leis de Newton.

Pesquisas estatísticas (ex: eleições). Todas pesquisas epidemiológicas.

Todos os testes com remédios e vacinas. Pesquisas agropecuárias.

Dedução

Parte-se de princípios

(premissas) universais

Chega-se a um

conseqüente menos geral

Deduz-se

Dedução

Metodologia Científica

A dedução é a argumentação que torna explicitas verdades particulares contidas em verdades universais.O ponto de partida é o antecedente, que afirma uma verdade universal.

O ponto de chegada é o conseqüente que afirma uma verdade menos geral ou particular.

Todo homem é mortal.

Pedro é mortal.

portanto

Dedução exemplos :


Observação

Antecedente

Pedro é um homem.

Conseqüente

Toda criança tem pais.

Gilberto tem pais.

portanto

Dedução categórica exemplos :


Observação

Antecedente

Gilberto é uma criança.

Conseqüente

Quem estuda, passa nos exames.

Henrique passará nos exames.

portanto

Dedução hipotética exemplos :


Observação

Antecedente

Henrique estuda.

Conseqüente

Exemplos de pesquisas com argumento Dedutivo :


A luneta astronômica de Galileu Galilei. Pára-raios de Benjamin Franklin.

A pilha de Alessandro Volta.

A lâmpada de Thomas Alva Edson.

A Teoria da Relatividade de A. Einstein. As ondas de rádio de Henrich R. Hertz. Todas as pesquisas teóricas.

Indução X DeduçãoAmbas se fundamentam em premissas.

Indutivo: premissas verdadeiras conduzem a conclusões prováveis.

Dedutivo: premissas verdadeiras levam invariavelmente a conclusões verdadeiras.


Indução X Dedução


Todo pesquisador deve optar em desenvolver sua pesquisa com um dos dois argumentos:

A forma de raciocínio é a primeira definição da Metodologia de uma pesquisa.Você já decidiu de que forma você pretende trabalhar ?

Que tal discutir com o seu orientador ?

indutivo

dedutivo

ou

.

Proposta para a semana :


Refletir e discutir a forma de raciocínio mais adequada para sua pesquisa.

Conversar com o seu orientador sobre o assunto.

Dúvidas: Ler as ‘Leituras Recomendadas’ e conversar com o Professor de Metodologia Metodologia CientíficaCientífica sobre o assunto.

Fim.Fim.

O Método Científico: visão idealizada

Problema Hipóteses

ExperimentoRefutação/Não-refutação

Questões

Metodologia

Analise

Observações

O metodo científico

O Método Científico em Cinco Partes Observação

Entender seu objeto de estudo tanto quanto sua capacidade de observação permite

HipóteseFormular uma hipótese a partir da análise dos dados

PrevisõesUsar a hipótese para predizer os resultados de novas

observações Experimento

Desenvolver experimentos para testar suas predições.Repetir os passos de predição e experimentação até reduzir

discrepâncias entre teoria e observações. Teoria

Construir uma teoria que provê um conjunto coerente de proposições que explicam uma classe de fenômenos.

O que é um problema?Algo que não pudemos explicar

Problemas• Como os planetas se movem?• O que causa o cólera?• O que causou a extinção dos dinossauros?• Ë possível colorir qualquer mapa com

apenas 4 cores?

A ciência é um processo de solução de problemas.

O que é a explicação científica ?

Desenvolvimento de uma teoria que prevê os fenômenos observados

Geoinformação ofere um tipo especial de explicação: conhecimento como construção.

Os programas são teorias formais de explanação de fenômenos sociais e naturais. (re)usáveis em experimentos Compreensíveis

O que é uma hipótese ?

A semente de uma nova teoria para resolver o problema.

Examplos• Os planetas giram em torno do Sol• Cólera é transmitido ao beber água contaminada• Os dinossauros desapareceram por uma mudança

climática causada pela queda de um asteróide• Qualquer mapa pode ser colorido com um máximo de

4 cores.

O que é um experimento?

Um teste reprodutível da hipótese

Examplos• Calcular e observar as posições dos planets• Analisar a conexão entre as fontes de água

potável e os casos de cólera • Encontrar evidências para o impacto do

meteorito • Estabelecer um procedimento formal que

permita colorir qualquer mapa

O método científico na prática

Hipóteses precisam ser refutáveis (o que nem sempre é o objetivo do trabalho)

Os experimentos precisam ser reprodutíveis

Os resultados precisam ser comunicados Os métodos e resultados precisam ser criticados

„war stories“ não são científicas

Como achar um bom problema

Definir seu problema é a parte mais difícil Seja modesto! Concentre-se em achar um problema bem-definido

Clareza é fundamental (i.e., escrever sempre!)

Como projetar experimentos Requisitos de uma boa metodologia

fornecer evidências a favor e contra a hipótese

incluir um ou mais experimentos

ser inovadora no caso de um doutorado

Escopo de Atuação Programas de pos-graduação

Sensoriamento RemotoComputação Aplicada (Ciência da Computação)

Algumas questõesO Sensoriamento Remoto é uma ciência ou uma

técnica?Qual o fundamento metodológico de uma tese em

SR?A Computação é uma ciência ou uma técnica?Qual o fundamento metodológico de uma tese em

CC?

Tipos de PesquisaNem toda pesquisa é feita da mesma forma

Os métodos de pesquisa são bem diversos dependendo do campo de conhecimento

Quais são os tipos mais comuns de pesquisa no ambiente do INPE?

Sensoriamento RemotoRemote Sensing involves gathering data and

information about the physical "world" by detecting and measuring radiation, particles, and fields associated with objects located beyond the immediate vicinity of the sensor device(s).

Remote Sensing is a technology for sampling

electromagnetic radiation to acquire and interpret non-immediate geospatial data from which to extract information about features, objects, and classes on the Earth's land surface, oceans, and atmosphere.

Sensoriamento RemotoConhecer física do imageamento

Tipo do sensorComportamento espectral do alvo

Conhecer objetos estudados Domínio do conhecimento – disciplinas

específicasCaracterísticas dos objetos

Problema da resolução temporalObjetos interessantes – variam no tempoImagem é uma retrato num instante de tempo

Sensoriamento Remoto: Ciência ou Técnica?Ciência do Sensoriamento Remoto

Comportamento Espectral de AlvosFísica de RadiaçãoConstrução de Detectores e SensoresAnálise de Desempenho dos SensoresProcessamento de Imagens de Sensores

Remotos

Aplicações EmergentesImagens Superespectrais e hiperespectrais

Organização tradicional de Teses em SRIntroduçãoRevisão Bibliográfica (opcional)Descrição da Área de EstudoMateriais e MétodosResultadosConclusões e Estudos Futuros

Até que ponto esta organização reflete um trabalho científico ou um simples relatório de projeto?

Estrutura das teses de SRJustifica o artigo “Is the scientific paper a

fraud?”

A tese de Sensoriamento Remoto (na forma inpeana dos orientadores) é uma fraude!

Apresenta a metodologia como uma “inspiração divina”

Fraude conceitual: não explica o que realmente aconteceu!

Consequência: leitor (aluno) não consegue entender como o trabalho foi feito.

Organização melhorada de Teses em SRIntrodução

Problema científico (questão e contribuição esperada)

MetodologiaRevisão bibliográfica Indicação da contribuição da tese

Experimento (Estudo de Caso)Descrição da Área de Estudo (Materiais)

Conclusões e Estudos Futuros

Separar materiais e métodos!Vantagem: contribuição teórica fica destacada

O que fazer se seu orientador é conservador?Melhorar a estrutura padrão

Escrever a introdução como muito cuidadoDestacar sua contribuição

Separar os materiais e métodosColoque os métodos antes dos materiais

Dê o paper do Medawar para o orientador ler!

Temas de TrabalhoSensoriamento Remoto

Experimentação com dados em campo

GeoinformaçãoOrganização de dados e conceitos

ComputaçãoConstrução de artefatos

Exemplos de Temas de TeseMurilo: Áreas de Risco para Raiva em Áreas Rurais

Explicar a ocorrência da raiva através da análise espacial da distribuição dos morcegos hematófagos e dos animais afetados

Marcelo: Análise da Criminalidade em São PauloA partir de indicadores intra-urbanos, é possível

determinar áreas de risco para certos tipos de criminalidade

Hipótese implícita: seu processo de análise permitirá ter acesso a dados socioeconômicos que até pouco tempo não estavam disponíveis e poderemos mudar as conjecturas sobre criminalidade

Exemplos de Temas de TeseDelano: Prospecção de Hidrocarbonetos na

Amazônia“Utilização da imagem TM integrado num ambiente

de geoprocessamento para identificação de possíveis áreas de petróleo e gás”

HipóteseÉ possível observar fenômenos naturais de forma

indireta pelos seus efeitos sobre outras propriedades do ambiente (relação causa-efeito)

Através de uma medida multiespectral é possível discriminar entre diferentes fenômenos naturais porque as características físico-quimicas dos materiais são diferentes para diferentes comprimentos (causa-efeito)

Cadeia de relações de causa-efeitoConjectura - modelo prospectivo (sofisticado)

representável computacional

Estrutura de Teses em ComputaçãoComputation is synthetic in the sense that

many of the phenomena computer scientists and engineers study are created by humans rather than occurring naturally in the physical world.

Fred Brooks When one discovers a fact about nature, it is

a contribution per se, no matter how small. Since anyone can create something new [in a synthetic field], that alone does not establish a contribution. Rather, one must show that the creation is “better”.

Estrutura de Teses em ComputaçãoBrooks noted that researchers in a

synthetic field must establish that their creation is better.

“Better” can mean many things “solves a problem in less time,” “solves a larger class of problems,” “is more efficient of resources,” “is more expressive by some criterion,” “is more visually appealing in the case of

graphics,” “presents a totally new capability,” etc.

Estrutura de Teses em Computação A key point about this type of research is that the

“better” property is not simply an observation. Rather, the research will postulate that a new idea — a mechanism, process, algorithm, representation, protocol, data structure, methodology, language, optimization or simplification, model, etc. — will lead to a “better” result.

For researchers in the field, making the connection between the idea and the improvement is as important as quantifying how much the improvement is. The contribution is the idea, and is generally a component of a larger computational system.

De que vale a integração num ambiente de geoprocessamento?É o ponto principal dos trabalhos (raiva,

homícidios, detecção de hidrocarbonetos)?Qual o papel da “integração num ambiente de

geoprocessamento”?Ferramenta de observação e de inferênciaVai dar para determinar um modelo de risco para

a raivaO que acontece quando passamos dos

conceitos para um modelo de dados computacional?Transformar visão de mundo em idéiasTransformar idéias em modelo quantitativo formal

(escolha de uma representação computacional)

De que vale a integração num ambiente de geoprocessamento?O que há de comum entre raiva, homicídios e óleo?

Construção de um modelo de dados para representar computacionalmente um fenômeno Escolha de atributos (baseados em pressupostos)Escolha de representação do espaço Escolha de procedimentos computacionais que geram

uma superficie de resposta (partição do espaço)Análise do resultado (refutabilidade)

Conhecimento como construçãoMaterialização de conceitos em modelos de inferência

Grande número de pressupostos (devem ser evidenciados)

Pesquisa Teórica ou Pesquisa Aplicada?

“Minha convicção pessoal é que a separação do trabalho teórico da prática é artificial. Muito do trabalho prático feito em Computação não tem solidez porque as pessoas que o fazem não tem uma compreensão objetiva dos princípios fundamentais de sua área. Boa parte da pesquisa teórica e abstrata é estéril por não ter ponto de contacto com a realidade. Todos os grupos de pesquisa em Computação deveriam criar uma atmosfera em que esta separação não venha a ocorrer”.

Tony Hoare

Aula 01 metodo cientifico

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