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BIOL 2153: BioestadísticaBIOL 2153: Bioestadística

Prof. Rafael R. Canales-Pastrana

Biol 2153: Bioestadistica

ObjetivosObjetivos

• Distinguir cuáles procedimientos de la estadística g pdescriptiva y de la estadística inferencial pueden ser utilizados para explicar un fenómeno biológico.

• Distinguir la importancia y el rol de la probabilidad comoDistinguir la importancia y el rol de la probabilidad como herramienta de análisis estadístico.

• Reconocer las limitaciones de la información presentada y analizada a través de la estadísticay analizada a través de la estadística.

• Aplicar las técnicas estadísticas y el análisis de datos a la biología y a la investigación científicas.

• Utilizar herramientas tecnológicas para resolver un problema estadístico y presentar la información obtenida.


Índice temáticoÍndice temático

• Introducción • Estadística inferencial– ¿Qué es estadística y

bioestadística?– Conceptos básicos de

– Introducción a la probabilidad

– Distribuciones de estadística

• Estadística descriptiva– Distribuciones de

probabilidad discretas– Distribuciones de

probabilidad continuasI t l d fifrecuencia

– Medidas de tendencia central

– Intervalos de confianza– Pruebas de hipótesis– ANOVA

– Medidas de dispersión o variabilidad

– Regresión y correlación lineal

– Introducción a los métodos no paramétricos


no paramétricos

TérminosTérminos

• Investigación: Es un esfuerzo organizado para g g padquirir conocimiento de un proceso natural o creado. Este puede ser experimental o teórico realizado principalmente para adquirir un nuevorealizado principalmente para adquirir un nuevo conocimiento de la base de los fenómenos y hechos observables; recientemente ha sido

fenfocado más a la aplicación. • Hipótesis: Es una proposición que puede ser

puesta a prueba para determinar su validezpuesta a prueba para determinar su validez. Siempre lleva a una prueba empírica; es una pregunta formulada de tal modo que se puede

t d l iBiol 2153: Bioestadistica

prever una respuesta de alguna especie.

Términos ContTérminos Cont.

• Ley: Todo enunciado para el cual no se conoce excepción alguna; es decir la ley resume una

i d b i h t dserie de observaciones que nunca han mostrado variaciones impredecibles.

• Teorías: Un grupo coherente de principios hipotéticos, conceptuales y pragmáticos que f l d f i d dforman el marco de referencia de un campo de investigación.


¿Qué es ciencia?¿Qué es ciencia?

• Es el estudio de unos patrones o tendencias, bajo la suposición de que todo lo que existe y ocurre en el universo sigue ciertos modelos o patrones consistentes que pueden ser descubiertos y estudiados a través del q p yintelecto y del uso de métodos e instrumentos que refinan y extienden nuestra capacidad sensorial.


¿Qué es el conocimiento científico?¿Qué es el conocimiento científico?

Es el saber que supera el i i t ú lconocimiento común, el

cual ha sido generado mediante la implementación del método científico a partir de interrogantes ade interrogantes a situaciones y fenómenos concretos.


Características del

Según Ander Egg, pueden concretarse en:Método Científico

• Es fáctico. Se ciñe a los hechos, es decir, tiene una referencia empírica

• Es autocorrectivo y progresivo. Autocorrectivoen cuanto va rechazando o

g gg p

referencia empírica.• Trasciende los hechos.

Los científicos experimentan la realidad para ir más allá

en cuanto va rechazando o ajustando las propias conclusiones; progresivo, ya que al no tomar sus

l i i f liblla realidad, para ir más allá de las apariencias.

• Verificación empírica. Se vale de la verificación

í i f l

conclusiones como infalibles y finales, está abierto a nuevos aportes y a la utilización de nuevos

empírica para formular respuesta a los problemas planteados y para apoyar sus propias afirmaciones.

procedimientos y nuevas técnicas.


sus propias afirmaciones.

Observación y Recopilación

La ciencia trabaja con información que llamamos d t i d l l tí d t i ifi

de Datos datos, que proviene del latín data, que significa aquellas cosas que se nos dan o se nos conceden, por observación del mundo a nuestro alrededor.

La validez de cualquier afirmación científica debe confrontarse con la observación y por ello los científicos invierten gran parte de su tiempo en la recolección de datos exactos tomados tantode su tiempo en la recolección de datos exactos, tomados tanto en condiciones

pasivas (En las cuales NO interviene directamente Ej. Patrones migratorios de especies)migratorios de especies) activas (En la cuales interviene directamente Ej. El diseño de un experimento para conocer los beneficios de ciertas concentraciones de sales, en un cultivo determinado).


Comprobación de HipótesisComprobación de Hipótesis

• La credibilidad de una teoría científica a menudo se deriva de su capacidad para mostrar relaciones entrederiva de su capacidad para mostrar relaciones entre fenómenos aparentemente desconectados.

• La esencia de la ciencia es la validación mediante la• La esencia de la ciencia es la validación mediante la observación, pero no es suficiente que una teoría explique sólo los datos conocidos, sino que debe poder predecir las observaciones adicionales pasadaspoder predecir las observaciones adicionales pasadas o futuras.


Tipos de Investigación CientíficaTipos de Investigación Científica

Es muy importante conocer los diferentes tipos de y p pinvestigación, para que se pueda seleccionar el apropiado. Normalmente no se realiza una investigación pura en términos de su tipo es másinvestigación pura en términos de su tipo, es más común ver combinaciones de las mismas en las diferentes fases del proyecto. Los tipos de investigación clásicos son:

– Investigación Histórica (De los que era) I i ió D i i (E li l )– Investigación Descriptiva (Explica lo que es)

– Investigación Experimental (Describe lo que será)


Investigación HistóricaInvestigación Histórica

Este tipo de investigación busca reconstruir el pasado de la manera más objetiva y exacta posible; para lo cual de manera sistemática recolecta, evalúa, verifica y sintetiza evidencias que permitanevalúa, verifica y sintetiza evidencias que permitan obtener conclusiones válidas, a menudo derivadas de hipótesis.


Características de la Investigación Hi tó iHistórica

• Este tipo de investigación depende de datos observados por otros, más que por el investigador mismo.investigador mismo.

• Estos datos son de dos clases: fuentes primarias, derivadas de la observación y registro directo de acontecimientos por suregistro directo de acontecimientos por su autor; Fuentes secundarias, cuyo autor informa observaciones realizadas primeramente por otros Las fuentes primarias son evidencias deotros. Las fuentes primarias son evidencias de primera mano y deben usarse preferentemente.


Características de la Investigación Hi tó i C tHistórica Cont.

•Las fuentes deben someterse a dos tipos de crítica:p– Crítica externa: Determina la autenticidad del

documento.– Crítica interna: Examina los posibles motivos, prejuicios

y limitaciones del autor del documento que posiblemente lo hayan determinado a exagerar, distorsionar u omitir información.

Contrariamente a la práctica usual, la historia debe ser rigurosa, sistemática y, en cierta modo,

h ti d b l ió dexhaustiva; no debe ser una recolección de información indisciplinada, inapropiada y no confiable.


Pasos en la Investigación HistóricaPasos en la Investigación Histórica

• Definir el problema, para lo cual debemos t i l ti d i ti ió hi tó ipreguntarnos si el tipo de investigación histórica

es el apropiado.• Formular hipótesis u objetivos específicos que

i di ió l i ti ióproporcionen dirección a la investigación.• Recolectar información, teniendo en mente la

fuente de origen, primaria o secundaria. (Usualmente esa información se recoge en(Usualmente esa información se recoge en tarjetas de tamaño apropiado y codificadas.)

• Evaluar la información, según criterios de crítica interna y externainterna y externa.

• Informar los resultados, interpretaciones y conclusiones, apoyadas en la bibliografía.


Investigación DescriptivaInvestigación Descriptiva

Se propone este tipo de investigación describir de modo sistemático las características de una población, situación o área de interés. Este tipo depoblación, situación o área de interés. Este tipo de estudio busca únicamente describir situaciones o acontecimientos; básicamente no está interesado en comprobar explicaciones ni en probar determinadascomprobar explicaciones, ni en probar determinadas hipótesis, ni en hacer predicciones. Con mucha frecuencia las descripciones se hacen por encuestas (estudios por encuestas) aunque éstas también(estudios por encuestas), aunque éstas también pueden servir para probar hipótesis específicas y poner a prueba explicaciones.


Pasos de la Investigación D i tiDescriptiva

• Definir en términos claros y específicos qué t í ti d d ibicaracterísticas se desean describir.

• Expresar cómo van a ser realizadas las observaciones; cómo los sujetos (Ej. personas,

l i id d bl )escuelas, universidades, pueblos) van a ser seleccionados de modo que sean muestra adecuada de la población; qué técnicas para observación van a ser utilizadas (cuestionariosobservación van a ser utilizadas (cuestionarios, entrevistas entre otras) y si se someterán a una pre-prueba antes de usarlas; cómo se entrenará a los recolectores de información.

• Recoger los datos.• Informar apropiadamente los resultados.


Investigación ExperimentalInvestigación Experimental

La investigación experimental se ha ideado con el propósito de determinar, con la mayor confiabilidad posible, relaciones de causa-efecto, para lo cual uno o más grupos, llamados experimentales, se exponen a los estímulos experimentales oexponen a los estímulos experimentales o tratamientos y los comportamientos resultantes se comparan con los comportamientos de ese y otros

ll d d t l ib lgrupos, llamados de control, que no reciben el tratamiento o estímulo experimental.


Características de la Investigación E i t lExperimental

• Requiere de una manipulación rigurosa de las i bl f t i t l d lvariables o factores experimentales y del

control directo o por procedimientos estadísticos al azar, para excluir otros factores que pueden afectar el experimento Estosque pueden afectar el experimento. Estos procedimientos aleatorios incluyen la selección de los sujetos, la asignación de sujetos a los grupos experimental y de control.grupos experimental y de control.

• Emplea un grupo de control para comparar los resultados obtenidos en el grupo experimental, teniendo en cuenta que, para los fines del q , pexperimento, ambos grupos deben ser iguales, excepto en que uno recibe tratamiento (el factor causal) y el otro no.


Pasos en la Investigación ExperimentalPasos en la Investigación Experimental

• Identificar y definir el problema

• Identificar todos los factores o variables problema.

• Revisar la literatura relativa al problema.F l l hi ót i

experimentales y no experimentales que puedan afectar el

i t d t i• Formular la hipótesis explicativa, deducir sus consecuencias en términos observables y

experimento y determinar cómo controlarlas.

• Seleccionar o elaborar instrumentos paratérminos observables y

definir términos básicos.• Elaborar plan

experimental

instrumentos para realizar el experimento y medir sus resultados.


experimental.

Pasos en la InvestigaciónE i t l C tExperimental Cont.

• Elaborar procedimientos para recoger los datos del

• Realizar el experimento.• Organizar los resultadosrecoger los datos del

experimento.• Seleccionar el diseño

experimental

• Organizar los resultados en forma estadísticamente apropiada tomandoexperimental

apropiado.(Estadístico)• Enunciar la hipótesis nula.• Seleccionar una muestra

apropiada, tomando como referencia el diseño experimental.

• Aplicar la prueba de• Seleccionar una muestra representativa de sujetos y asignarlos a los grupos y a uno de éstos asignarle el

Aplicar la prueba de significancia estadística apropiada.

• Informar los resultados


gtratamiento experimental. por escrito.

Investigación Cuasi-ExperimentalInvestigación Cuasi Experimental

Por medio de este tipo de investigación podemos i l lt d d i ti ióaproximarnos a los resultados de una investigación

experimental en situaciones en las que no es posible el control y manipulación absolutos de las variables.control y manipulación absolutos de las variables.


Características de la Investigación C i E i t lCuasi-Experimental

• Es apropiada en situaciones naturales, en que p p , qno se pueden controlar todas las variables de importancia.S dif i l i ti ió i t l• Su diferencia con la investigación experimental es más bien de grado, debido a que no se satisfacen todas las exigencias de ésta, especialmente el control de variables.

– Ejemplos:Estudiar los efectos de un programa paraEstudiar los efectos de un programa para conducir un automóvil correctamente, en que los sujetos del grupo experimental y de control no son asignados al azar.


g

Pasos en la Investigación Cuasi-E i t lExperimental

Las mismas que en la investigación experimental, pero reconociendo el investigador las limitaciones de validez interna y externa propias de este tipo de investigación.interna y externa propias de este tipo de investigación.


Otros Tipos de InvestigaciónOtros Tipos de Investigación

Generalmente son tipos mixtos de investigación en las cuales se desprende de la investigación descriptiva o p g pparticipan de elementos de ésta y de los otros dos tipos de investigación.

Los más comunes son: – Investigación de correlación– Investigación mediante el estudio de caso– Investigación “ex post facto” (sobre hechos cumplidos)– Investigación comparada


Investigación de CorrelaciónInvestigación de Correlación

En este tipo de investigación se persigue fundamentalmente determinar el grado de variación entre las variables o factores del experimento. La existencia y fuerza de este comportamiento normalmente se determina estadísticamente por pmedio de coeficientes de correlación. Es conveniente tener en cuenta que este comportamiento no significa que entre los valorescomportamiento no significa que entre los valores existan relaciones de causalidad, pues éstas se determinan por otros criterios.


Características de la Investigación de C l ióCorrelación

• Es utilizado en situaciones complejas en que i t l i i bl l limporta relacionar variables, pero en las cuales no es posible el control experimental.

• Permite medir e interrelacionar múltiples variables i ltá tsimultáneamente.

• Permite identificar asociaciones entre variables.• Es menos riguroso que el tipo de investigación

experimental porque no hay posibilidad de manipular la variable (o variables) independiente(s) ni de controlarlas rigurosamente En consecuencia no conducerigurosamente. En consecuencia, no conduce directamente a identificar relaciones causa-efecto, pero sí a sospecharlas.


Pasos en la Investigación de CorrelaciónPasos en la Investigación de Correlación

• Definir el problema.• Revisar la literatura.• Determinar el diseño operacional:• Identificar las variables pertinentes.Identificar las variables pertinentes.• Seleccionar los sujetos apropiados.• Determinar cuáles instrumentos son los más

apropiados para obtener los datosapropiados para obtener los datos.• Seleccionar las técnicas de correlación

estadística apropiadas para los datos.• Recoger los datos• Recoger los datos.• Analizar los datos por medio de las técnicas de

correlación correspondientes e interpretar los resultados


resultados.

Investigación Mediante el Estudio d Cde Casos

Este tipo de investigaciones es apropiado enEste tipo de investigaciones es apropiado en situaciones en las que se desea estudiar intensivamente características básicas, la situación actual, e interacciones con el medio de una o unas pocas unidades tales como individuos, grupos, instituciones o comunidades.instituciones o comunidades.


Características de la Investigación M di t l E t di d CMediante el Estudio de Casos

• El estudio en profundidad de una unidad de b ió t i d tobservación, teniendo en cuenta sus

características y procesos específicos o el comportamiento total de esa unidad en su ciclo de vida total o un segmento de ellavida total o un segmento de ella.

• Es particularmente útil para obtener información básica, para planear investigaciones más amplias, pues debido a lo intensivo de la indagaciónpues, debido a lo intensivo de la indagación, arrojan luz sobre importantes variables, interacciones y procesos que merezcan ser investigados más extensivamente. Sin embargo, g g ,sus resultados son difícilmente generalizables a las poblaciones a la cuales pertenecen los casos, pues éstos generalmente se escogen porque

t it i d áti á tí iBiol 2153: Bioestadistica

representan situaciones dramáticas más típicas.

Pasos en la Investigación Mediante el E t di d CEstudio de Casos

• Enunciar los objetivos de la investigación. • Indicar cuál es la unidad de estudio, el caso y

qué características, relaciones y procesos se van q y pa observar.

• Indicar cómo se selecciona el caso y qué técnicas de observación van a ser utilizadas.

• Recoger los datos.• Organizar los datos en alguna forma coherente

que reconstruya la unidad que se estudia.q y q• Informar y discutir su significancia de los

resultados en función de los objetivos propuestos al iniciar el estudio.


Investigación “ex post facto”Investigación ex post facto

Este tipo de investigación es apropiada para establecer posibles relaciones de causa-efecto observando que ciertos hechos han ocurrido y buscando en el pasado los factores que los hayan podido ocasionar Se diferencia del verdaderopodido ocasionar. Se diferencia del verdadero experimento en que en éste la causa se introduce en un momento determinado y el efecto se viene a b l ú ti d éobservar algún tiempo después.


Características de la Investigación “ t f t ”“ex post facto”

• El investigador escoge uno o más efectos que le ibl b t t l ties posible observar y se retrotrae en el tiempo en

busca de posibles causas, relaciones y su significado.E i d d á ti• Es apropiado cuando por razones prácticas, económicas o éticas, no es posible realizar experimentos.Proporcionar información útil sobre la naturaleza• Proporcionar información útil sobre la naturaleza del problema: qué factores están asociados, bajo qué circunstancias, en qué secuencia aparecen. Actualmente las posibles relaciones causasesActualmente las posibles relaciones causases que pueden determinarse por estudios ex post facto, se benefician considerablemente de técnicas estadísticas tales como la correlación


parcial y la regresión múltiple.

Características de la Investigación “ t f t ” C t“ex post facto” Cont.

• La principal debilidad de este tipo de investigación consiste en que por falta de control sobre los factores supuestamente causases, no

ibl t bl des posible establecer con un margen de seguridad aceptar, cuál es la causa (o causas).


Pasos en la Investigación “ t f t ”“ex post facto”

• Definir el problema.R i l lit t

• Determinar cuáles técnicas van ha ser• Revisar la literatura.

• Enunciar hipótesis.• Describir los supuestos en

técnicas van ha ser utilizadas en la recolección de los datos.P b i t té iDescribir los supuestos en

que se basan las hipótesis.• Determinar los

procedimientos para

• Probar si estas técnicas son confiables, esto es, si producen la i f ió d blprocedimientos para,

seleccionar los sujetos o unidades de observación.

información deseable.


Pasos en la Investigación“ t f t ” C t“ex post facto” Cont.

• Determinar procedimientos para analizar los datos, tales como pruebas estadísticas de asociación y de significanciaasociación y de significancia.

• Recoger datos.• Describir, analizar e interpretar los resultados en

términos claros y precisos.• Discutir los resultados


Investigación ComparadaInvestigación Comparada

Los estudios de investigación comparada tienenLos estudios de investigación comparada tienen como fundamento el método científico según la tipología clásica de la investigación, es decir, que se ajustan a los modelos y diseños investigativos existentes.


Ramificaciones de la I ti ió C dInvestigación Comparada

• Investigación comparada histórica: Da énfasis ti l áli i d l f t d icomparativo al análisis de las fuentes, es decir,

a la comparación de la similitud y/o discrepancia en las características de dichas fuentesfuentes.

• Investigación comparada descriptiva: Da énfasis comparativo al análisis de los datos con los cuales se presentan los fenómenos ocon los cuales se presentan los fenómenos o hechos de la realidad que, dada su similitud.

• Investigación comparada experimental. Da énfasis comparativo al análisis de las variablesénfasis comparativo al análisis de las variables manejadas por el investigador en condiciones similares pero en investigaciones diferentes, o en grupos experimental y de control de una


g p p ymisma investigación.

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