Introdução à Metodologia Científica

Instrutores

Renato M.E. Sabbatini, PhDSilvia Helena Cardoso, PhDNúcleo de Informática Biomédica

UNICAMP

Aula ICiência e o Método Científico

• O que é ciência e como ela surgiu

• Tipos de conhecimento

• Formas de aquisição do conhecimento pela pesquisa

• Hipóteses, teses e teorias

• O que é o método científico

• Pesquisa e desenvolvimento, pesquisa pura e aplicada

Ciência e Civilização

“O progresso e os triunfos das civilizações modernas são, em grande parte, devidos ao desenvolvimento da

ciência objetiva e da aplicação do método científico ao processo de

descoberta e criação do conhecimento”

O Que é Ciência (1)

• É a aquisição sistemática do conhecimento sobre a natureza

• Utiliza métodos objetivos e confiáveis de se chegar à “verdade”

• A “verdade” em ciência nunca é absoluta ou final, pode sempre ser modificada ou substituída

• Descreve a natureza através de “modelos”, que podem ser quantitativos ou qualitativos

Dado, Informação e Conhecimento

DadoDado InformaçãoInformação ConhecimentoConhecimento

Glicemia = 140 mg/dlGlicemia = 140 mg/dl HiperglicemiaHiperglicemia Paciente diabéticoPaciente diabético

O Que é Ciência (2)

• Observação: forma de aquisição do conhecimento em que o pesquisador não interfere no objeto do estudo (exemplo: astronomia, comportamento animal).

• Experimentação: forma de aquisição de conhecimento em que o pesquisador fixa, manipula e introduz variáveis no objeto do estudo (exemplo: química, física, biologia)

Origens da Ciência Moderna

• Ciência antiga era baseada na autoridade (Ex. Aristóteles) e no uso da lógica

• Ciência moderna surgiu apenas no século 17, com a observação e a experimentação objetiva (física, astronomia e química)

• Princípios filosóficos básicos da ciência moderna se firmaram nos séculos 18 e 19. A lógica passa a ser associada ao método científico

O Que é o Método Científico

• É um conjunto de abordagens, técnicas e processos utilizado pela ciência para formular e resolver problemas de aquisição objetiva do conhecimento, de uma maneira sistemática

• Princípio da falsificabilidade: a ciência só pode estudar temas em que se possa provar que o acontecimento adquirido é possivelmente falso.

Ciência Pura e Aplicada

• Ciência pura consiste na aquisição do conhecimento sobre a natureza sem finalidades de utilização prática

• Ciência aplicada consiste na utilização dos conhecimentos da ciência pura e da tecnologia (instrumentos, meios e métodos) para se chegar à aplicações práticas

Exemplos de Ciência Pura e Aplicada

• Pura: Mecânica estática e cinemática, física dos materiais, química dos metaisAplicada: construção de uma ponte

• Pura: Biologia molecular, química orgânicaAplicada: Novos medicamentos contra doenças genéticas

• Pura: matemática dos sistemas simbólicosAplicada: programa de computador em Inteligência Artificial

Operações Lógicas no Conhecimento Científico

• Indução

Descoberta de princípios gerais a partir de conhecimentos particularesEx.: todos os metais se dilatam com o calor

• Dedução

Aplicação de princípios gerais a casos particularesEx: o ferro se dilata com o calor

Inferência

Hipóteses, Teses e Teorias

• Hipótese é uma afirmação ainda não comprovada sobre algum fenômeno

• Tese é uma afirmação comprovada sobre algum fenômeno

• Teoria é um conjunto de teses que explicam o fenômeno

• Modelo é uma descrição formal de um fenômeno, que pode ser utilizado para testar novas hipóteses e fazer predições

Como Funciona o Método Científico

O Método Científico

Hipótese(uma pressuposição sobre o conhecimento)

Hipótese(uma pressuposição sobre o conhecimento)

Tese(comprovação do conhecimento)

Tese(comprovação do conhecimento)

Observação/Experimentação(coleta de dados sobre o fenômeno)

Observação/Experimentação(coleta de dados sobre o fenômeno)

Modelo(representação do conhecimento)

Modelo(representação do conhecimento)

Predição(nova pressuposição sobre o conhecimento)

Predição(nova pressuposição sobre o conhecimento)

O Método Científico: Exemplo

Existe uma força regular e calculável de atração entre duas massas

Observação das órbitas de planetasExperimentação física com corpos

Dois corpos se atraem em proporção diretaàs suas massas e inversa à distância entre si

Lei da gravitação: F =g.m.n/d2

Predição da trajetória de um foguete à Lua

O Princípio das Aproximações Sucessivas

• A verdade sobre um conhecimento nunca é atingida integralmente, mas sim através de etapas sucessivamente mais próximas

• Um conhecimento é válido apenas até que novas observações ou experimentações o contradigam

Modelos em Ciência Pura e Aplicada

• Na ciência pura, os modelos anteriores são descartados em favor dos mais verdadeirosExemplo: teoria da relatividade de Einstein substituiu teoria da gravitação de Newton.

• Na ciência aplicada podem coexistir modelos com diferentes graus de aproximação, dependendo do objetivoExemplo: cálculo da trajetória de uma bala, de um foguete à Marte ou da luz de outra galáxia usam os modelos mais apropriados para cada caso

Pesquisa & Desenvolvimento

• A Informática tem aspectos de ciência pura (Ciência da Computação) e aplicada (tecnologia)

• Pesquisa é a descoberta de novos conhecimentos, desenvolvimento é a aplicação destes conhecimentos para chegar a resultados práticos

• Pesquisa metodológica é a descoberta de novos conhecimentos sobre os métodos ou tecnologias em si

P & D: Exemplo

• Desenvolvimento: revista Saúde & Vida On-Line (colocação de um recurso de informação utilizando tecnologia de redes, programação HTML, digitalização de imagens, hipertexto, etc.)

• Pesquisa: como a revista é acessada, utilizada, para que fins, como os usuários se diferenciam, opinião e impacto sobre os provedores de informação e o sistema de saúde

• Pesquisa metodológica: como poderia ser desenvolvido um método para divulgar as notícias da revista de acordo com o perfil de interesse

Parte IIMetodologia Científica

• Definição

• As etapas da investigação científica

• Características do método científico

• Divulgação do conhecimento

Ciência e Método

A Ciência só aceita como verdadeiro o que é

confirmável mediante comprovação compatível com o método científico

Metodologia Científca

Definição

Conjunto de etapas ordenadamente dispostas, a serem vencidas na investigação de um fenômeno

Etapas da Investigação Científica

• Escolha do tema

• Planejamento da investigação

• Desenvolvimento metodológico

• Coleta e armazenamento de informações (observação, experimentação)

• Análise dos resultados, elaboração das conclusões

• Divulgação dos resultados

Atribuições do Pesquisador

• Planejar, iniciar, conduzir e concluir a pesquisa

• Levantar e conhecer a literatura científica direcionada ao tópico

• Utilizar os conhecimentos e experiência adquiridos, durante a realização da pesquisa

• Contribuir ao enriquecimento do conhecimento no âmbito do assunto

Etapa 1 Levantamento do Tema

• Conhecimento anterior do tema

• Investigações realizadas anteriormente sobre o mesmo tema

• Literatura científica, pesquisa bibliográfica

• Idéias dadas pelo orientador ou colegas

• Idéias totalmente originais (insight)

• Pesquisas originais, de confirmação ou de replicação para aprendizado

Pesquisa Bibliográfica

• Levantamento de todos os trabalhos já realizados sobre o mesmo tema, num determinado período

• Levantamento dos métodos e técnicas a serem utilizadas na investigação

• Realizado com metodologia específica e utilizando publicações e bancos de dados especiais (índices)

Etapa 2Planejamento

• Materiais e métodos a serem utilizados

• Objetivos finais e parciais da pesquisa

• Cronograma de desenvolvimento

• Pesquisadores, técnicos e suas atribuições no projeto

• Como serão coletados, armazenados e analisados os dados

• etc.

Etapa 3Desenvolvimento dos Métodos

• Identificação e seleção de todos os métodos e técnicas (inclusive computacionais e estatísticas) a serem usadas na pesquisa e/ou:

• Desenvolvimento ou aperfeiçoamento de técnicas e métodos (pesquisa metodológica)

• Treinamento e validação da metodologia através de projeto piloto ou protótipo

• Não se deve iniciar a pesquisa principal sem estar terminada esta etapa

Etapa 4Coleta dos Dados

• Realização de estudos observacionais (aplicação de questionários, estudos de campo, registro de dados exploratórios, etc.)

• Realização de estudos experimentais (manipulação das variáveis de estudo, coleta de resultados)

• Mensuração e comparação de dados de desempenho, uso, impacto, etc. (quando for pesquisa metodológica)

Pesquisa Experimental (1)

• Variáveis independentes: são as variáveis, parâmetros ou condições manipuladas pelo pesquisador

• Variáveis dependentes: são as variáveis, parâmetros ou efeitos que são observados ou mensurados pelo pesquisador

• Variáveis de controle: são as variáveis, parâmetros ou condições que devem permanecer fixas ou controladas.

Pesquisa Experimental (2)

• Os sujeitos ou objetos a serem estudados no experimento são divididos em grupos controles e experimentais

• Os grupos controle não recebem a influência da variável independente

• Os grupos experimentais recebem a variável independente

• A relação causa-efeito é determinada pela comparação estatística entre os grupos

Pesquisa Experimental (3)

• Perigo do víes (bias): influência inconsciente ou consciente por parte dos sujeitos ou pesquisadores sobre o resultado da pesquisa

• Eliminação ou redução do viés:– Atribuição aleatória dos sujeitos aos grupos– Sujeitos ignoram a que grupo pertencem (estudo

cego)– Pesquisadores também ignoram (estudo duplo-

cego)

Pesquisa Experimental: Exemplo

• Objetivo: determinar se a sobrevida de pacientes com AIDS aumenta com AZT

• Grupo controle: aidéticos recebem um placebo

• Grupos experimentais 1 e 2: aidéticos recebem duas dosagens diferentes de AZT

• Variável independente: dosagem de AZT

• Variável dependente: tempo de sobrevida do paciente desde o início do tratamento

• Variáveis de controle: sexo, idade, tempo de duração e gravidade da doença, nível econômico, etc.

• Análise estatística: comparação entre os grupos usando análise de variância e curvas de sobrevivência

Pesquisa Experimental: Exemplo

Etapa 5Análise dos Dados

• Dois tipos de dados e análises:– Qualitativos

– Quantitativos

• Planejamento experimental: o tipo de análise estatística a ser usada depende dos tipos de variáveis, tamanho e numero de grupos, etc. e deve ser selecionado antes de iniciar a pesquisa.

• Dois tipos de análise quantitativa: exploratória de dados e estatística de diferenças

O Papel da Estatística

• Os resultados quase sempre são variáveis, principalmente em biologia e medicina

• É necessário descrever a variabilidade e as tendências centrais, para entender o fenômeno

• Para comprovar diferenças entre situações observacionais e experimentais, é necessário usar métodos estatísticos

Exemplo de estatísticaSaúde & Vida On-Line

• Hipótese: não existe diferença quanto à freqüência de acesso em relação ao sexo do leitor

• Método: questionários enviados para uma amostra de 300 leitores, com várias questões, inclusive o sexo do leitor e quantas vezes acessa a SVOL

• Resultados: Tabela com sexo do leitor versus freqüencia de acesso (diário, semanal, etc.)

• Estatística utilizada: qui-quadrado para tabela de contingência• Tese: Não existe diferença entre os sexos (probabilidade de

0.5 que seja devida ao acaso)

Etapa 6Divulgação dos Resultados

• Os resultados de uma pesquisa devem ser comunicados para atingirem seu objetivo

• Formas de comunicação:– Oral (palestras, seminários e congressos)– Escrita (relatórios, artigos, resumos, Internet,

etc.)

• Determinação da prioridade da pesquisa (quem publicou primeiro)

Publicações Científicas

• Publicações preliminares: resumos em congresso, preprints, notícias na imprensa (em geral não fixa a prioridade)

• Publicações primárias: revistas, anais completos de congresso com artigos completos (gold standard da pesquisa)

• Publicações secundárias: livros, revisões

• Publicações terciárias: índices e bases de dados bibliográficas