Da Pergunta ao Delineamento

Desenho Experimental e Análise Avançada de Dados Ecológicos

João O. Santos

ISPA

2026-09-22

Uma Afirmação

O enriquecimento por nutrientes aumenta a cobertura de macroalgas.

Popper: Correr Risco

falsificável ≠ falsa

Uma afirmação científica exclui alguns resultados possíveis.

Sobreviver a um teste exigente é corroboração, não prova.

(Popper, 1983)

Mais sobre Popper

O Que a Contrariaria?

sem aumento · diminuição · padrão incompatível

Se nenhum resultado possível conta contra a ideia, o teste ensina pouco.

Duhem–Quine

\[ H \land A \rightarrow O \]

Se não observamos \(O\), sabemos que o conjunto falhou — não automaticamente que \(H\) falhou.

hipótese · medição · instrumento · condições

(Duhem, 1954; Quine, 1951)

Duhem–Quine: Duas Perguntas

  • Teste: que parte do conjunto falhou?
  • Observação: como descrevemos e reconhecemos o que observamos?

Estão relacionados, mas não são o mesmo problema.

Mais sobre Duhem–Quine

Kuhn

problemas · técnicas · valores · exemplos

Uma comunidade aprende o que conta como um bom problema e uma boa solução.

Uma anomalia não derruba automaticamente todo o quadro.

(Kuhn, 1970)

Mais sobre Kuhn

Feyerabend: Precisamos de Alternativas

Uma teoria dominante é mais difícil de criticar se não houver outra forma de olhar para o problema.

  • proliferação teórica
  • pluralismo
  • oposição

(Feyerabend, 1993)

A leitura de Shaw (2017), segundo a qual o anarquismo pode ser uma tese positiva, é uma interpretação — não uma auto-descrição incontestada de Feyerabend.

Mais sobre Feyerabend

Novo Experimentalismo

intervir · medir · detectar erro

A experiência tem vida própria: não serve apenas para escolher entre teorias já prontas.

Hacking: o que conseguimos manipular de forma estável?

Mayo: o teste conseguiria detectar um erro relevante?

(Hacking, 1983; Mayo, 2018)

Novo experimentalismo

Cruzar Fronteiras

psicologia → teoria da detecção de sinal · engenharia

ecologia → geologia · oceanografia · química ambiental · modelos climáticos

Outra disciplina pode tornar visível um pressuposto que dentro da nossa parecia óbvio.

A Mesma Experiência

O que contaria contra a hipótese?

Que outras coisas podem falhar?

O que vamos manipular ou medir?

O teste conseguiria detectar um erro relevante?

Agora Precisamos de Medir

Que parte da afirmação vai aparecer nos dados?

Uma Variável

nutrientes · cobertura · temperatura · recife

Uma característica que pode variar entre observações ou unidades.

Da Ideia aos Dados

nutrientes → preditor

cobertura de macroalgas → resposta

Operacionalizar é decidir como uma ideia aparece na observação.

Escala ≠ Papel

resposta · preditor · grupo · identificador

O papel depende da pergunta e do delineamento.

Quatro Escalas

nominal · ordinal · intervalar · razão

A escala pertence à forma como registamos a medida; não é uma propriedade imutável do constructo.

O Que Foi Medido?

A altura pode ser registada como:

  • 172 cm — medida de razão;
  • baixa, média ou alta — medida ordinal.

O constructo é o mesmo; mudou a informação que guardámos.

Exemplos

nominal: espécie · habitat · tratamento

ordinal: baixo · médio · alto

intervalar: temperatura em °C

razão: massa · comprimento · tempo

Variar em Princípio

Uma variável pode variar entre praias, mas ser constante neste conjunto de dados:

se todas as observações vêm da mesma praia, praia não varia aqui.

A variável continua a ser útil para descrever o delineamento; apenas não pode explicar diferenças dentro deste conjunto.

Agora: Classificar

7 minutos · individual → grupos de 3 ou 5

Classifiquem:

espécie · temperatura · recife · tratamento · cobertura · data

Para cada variável:

  • escala: nominal, ordinal, intervalar ou razão;
  • possível papel: resposta, preditor, grupo ou identificador.

Onde Observamos?

costa → recife → quadrado → medição

Linha

O que representa uma linha da tabela?

Unidade de Observação

peixe · colónia · quadrado · recife · visita

A unidade sobre a qual registamos uma observação.

Linhas Não São Réplicas

20 quadrados no mesmo recife ≠ 20 recifes

Que Linhas Andam Juntas?

quadrados dentro de recifes

peixes dentro de tanques

medições dentro de colónias

Onde Varia o Preditor?

Nutrientes atribuídos ao recife.

Unidade Experimental

A menor unidade que pode receber uma condição independentemente.

Subamostra

várias observações dentro da mesma unidade experimental

Mais detalhe não cria mais réplicas do tratamento.

Pseudorreplicação

Tratar subamostras como réplicas independentes.

Preservar Primeiro

guardar no nível mais fino → agregar se fizer sentido

Agregar é comprimir.

Três Perguntas

  1. O que representa uma linha?
  2. Que linhas pertencem ao mesmo grupo?
  3. A que nível varia o preditor?

Desafio: Três Delineamentos

12 minutos · grupos de 3 ou 5

A 6 tanques · 10 peixes/tanque · temperatura no tanque

B 8 recifes · 5 quadrados/recife · nutrientes no recife

C 12 colónias · 4 momentos/colónia

Para Cada Caso

Escrevam:

linha → grupo → nível do preditor

e indiquem:

unidade experimental · réplica · subamostra

Artigo da Aula

Wang et al. (2018)

Corals and Their Microbiomes Are Differentially Affected by Exposure to Elevated Nutrients and a Natural Thermal Anomaly

Métodos primeiro. Não procurem valores-P.

Ler o Artigo

20 minutos · grupos de 3 ou 5

Respondam por escrito:

  1. O que recebeu a condição?
  2. Qual é a unidade experimental?
  3. O que poderia ser uma linha dos dados?
  4. Que linhas pertencem à mesma unidade?
  5. A que nível varia o preditor?
  6. Onde surgiria pseudorreplicação?

Depois: Resultados

Escolham uma frase dos Resultados.

Que informação dos Métodos é indispensável para a interpretar?

O Ciclo Fechou

afirmação → risco → medição → unidade → comparação

Um teste estatístico só vem depois disto.

Se Ficarem Presos

Delineamento da Investigação

Filosofia da Ciência

Consultem a secção necessária; não leiam as páginas inteiras agora.

Antes da Aula Prática

Instalem ambos:

  • R
  • RStudio

Instruções de instalação

Próxima Aula

mãos no R

R e RStudio instalados: na próxima aula pomos as mãos no código, não no ar.

objectos · vectores · funções · tabelas

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