Princípios da Experimentação
Júlio Osório
Instrumentos básicos do processo de aquisição de novos conhecimentos científicos:
observação
experimentação
Etapas do Método Científico
Hipótese Testar Hipótese Assumpções
Básicas
Rejeitar Hipótese
Modificar Hipótese
Reter Hipótese
Nova Teoria Científica ou Modelo Expandir Teoria Extrapolar e Testar Questionar as
Assumpções Iniciais
Inputs de Informação
Inputs de Dados
As seis etapas do Método Científico:
1. Formular o Problema ou a questão 2. Recolher informação relevante
3. Propor uma solução ou resposta (⇒Hipótese) 4. Testar a solução ou resposta
5. Aceitar, rejeitar ou modificar a solução ou resposta 6. Estabelecer o facto científico
O processo de verificação (teste) de uma hipótese comporta quatro etapas fundamentais:
Escolha dos materiais experimentais apropriados Especificação dos caracteres (isto é, das variáveis) a
medir
Escolha dos procedimentos adequados para a medição destes caracteres
Especificação do procedimento a utilizar para se decidir
quando é que as medições feitas suportam (ou não) as
hipóteses formuladas
Em qualquer situação experimental é possível reconhecer duas vertentes:
o delineamento da experiência
análise estatística dos dados recolhidos
O que é o delineamento experimental?
O delineamento estatístico das experiências ocupa-se do estudo das regras que devem ser seguidas no planeamento dos ensaios, de forma a assegurar que eles:
permitam recolher dados com a qualidade necessária para poderem ser analisados pelos métodos estatísticos
produzam conclusões válidas e objectivas.
O protocolo experimental (ou plano do ensaio) deve integrar as seguintes peças fundamentais:
Definição do objectivos e das condições da experiência.
Escolha dos factores cuja influência se pretende averiguar, definição dos respectivos níveis e amplitudes de variação.
Definição dos indivíduos ou, de uma maneira mais geral, das unidades experimentais que se pretendem observar.
Definição das observações que se pretendem realizar nas unidades experimentais.
Definição da forma pela qual os diferentes tratamentos devem ser afectados às diferentes unidades
experimentais, isto é, do dispositivo experimental.
O que é um factor?
conjunto de meios de cultura para a micropropagação de uma espécie
conjunto de variedades de uma espécie cultivada
conjunto de catalizadores para uma reacção bioquímica
uma série de doses de um fertilizante diferentes temperaturas de crescimento diferentes temperaturas para uma reacção
bioquímica
diferentes regimes hídricos
Tipos de factores
Factores qualitativos: variedades, pesticidas, meios de cultura,
catalizadores, etc.
Factores quantitativos: doses de um adubo, temperaturas de crescimento, temperaturas de reacção, dotações de rega, etc.
Tipos de factores
Factores principais: factores que
constituem o objecto própriamente dito da experiência (cultivares, meios de cultura, p.ex.).
Factores acessórios: relacionados com a
variabilidade do material experimental
(factor blocos, p. ex.).
Níveis ou modalidades de um factor
São os elementos alternativos que o integram
nível: nos factores quantitativos;
modalidade: nos factores qualitativos.
Exemplo: num ensaio com dois factores, destinado a comparar os efeitos de duas concentrações de sacarose (5 g/l. e 40 g/l.) sobre o enraizamento de duas espécies
(Rododendro e Alfarroba), os níveis do factor
“sacarose” são 5 g/l. e 40 g/l.; as modalidades do factor “espécie” são Rododendro e Alfarroba.
Tratamentos
Procedimento cujo efeito se pretende medir e comparar com o de outros tratamentos
Ensaios unifactoriais: os tratamentos são as próprias variantes do factor.
Ensaios factoriais duplos ou factoriais
múltiplos: são as combinações das
variantes dos factores.
Tratamentos
Exemplos:
ensaio unifactorial destinado a comparar cinco variedades de girassol, cada uma das cinco variedades constitui um tratamento do ensaio.
ensaio factorial duplo destinado a estudar os efeitos de três temperaturas (20ºC, 30ºC e 35ºC) e dois valores de pH (6 e 7) sobre o rendimento de uma reacção, existem seis
tratamentos: (20ºC/pH 6);(20ºC/pH 7); (30ºC/pH 6); (30ºC/pH 7); (35ºC/pH 6); (35ºC/pH 7).
Unidade (ou parcela) experimental
Unidade de material na qual uma
aplicação do tratamento é feita,
considerada de forma individualizada
desde o início até ao momento da colheita
dos dados.
Produção vegetal: parcela de terreno; uma planta (uma árvore, p.e.); parte de uma planta (um ramo, uma folha ou uma fracção de uma folha, p.e.); grupo de orgãos particulares (um lote de grãos, p.e.).
Produção animal: um animal; um lote de animais; um órgão específico do animal.
Produção agro-industrial: latas de conserva;
lotes de latas de conserva; embalagens de leite ou sumos consideradas individualmente ou em grupos de tamanho definido; provetes de
madeira colhidas nos troncos de uma pilha, etc.
Unidade (ou parcela) experimental
Unidade de amostragem
Fracção da unidade experimental em que
objectivamente se faz a medição do efeito
de um tratamento.
a unidade experimental completa (uma parcela de terreno ou um animal);
uma amostra aleatória de folhas colhidas numa árvore pulverizada
a colheita obtida numa faixa de 2 metros da linha central de uma parcela
experimental com 3 linhas de plantação;
Unidade de amostragem
unidades experimentaIs muito extensas: é usual fazer medições em duas ou mais fracções
aleatoriamente seleccionadas na unidade experimental.
casos em que a unidade de amostragem tenha de ser destruída como acontece quando a qualidade de frutos, de vegetais ou de um produto transformado tenha de ser avaliada para o mercado as unidades de amostragem
Unidade de amostragem
Tipos de ensaios
QUANTO AO NÚMERO DE OBJECTIVOS:
objectivo único: estudo de uma única variável
comparar as produções de diversas variedades (raças, proveniências, origens ou descendências) de uma mesma espécie vegetal ou animal.
objectivos múltiplos: estudar em simultâneo duas ou mais variáveis num mesmo conjunto de indivíduos.
Num ensaio comparativo de variedades de trigo, para além dos rendimentos, o investigador pode estar também interessado no teor proteico do grão, na precocidade, na capacidade de afilhamento e na susceptibilidade a pragas e doenças.
QUANTO AO NÚMERO DE FACTORES:
unifactoriais
bifactoriais (factoriais duplos) multifactoriais
Tipos de ensaios
QUANTO AO GRAU DE INCLUSÃO DOS TRATAMENTOS POSSÍVEIS:
experiências factoriais completas: comportam todas as combinações possíveis das modalidades ou níveis desses factores (interpretação estatística mais fácil, e portanto mais populares entre os experimentadores agrícolas).
experiências factoriais incompletas: integram apenas uma fracção do conjunto de todas as combinações possíveis de modalidades ou níveis dos factores.
Tipos de ensaios
QUANTO AO LOCAL ONDE SE DESENROLAM:
ensaios de campo: desenrolam-se em condições ambientais naturais.
ensaios em estufa ou em câmara de crescimento: desenrolam-se em condições ambientais (luz, temperatura, humidade ou CO2) mais ou menos controladas pelo investigador.
Tipos de ensaios
Experiências preliminares: destrinçar aspectos de um problema novo e testar facetas da organização das experiências principais.
Experiências principais (ou críticas): núcleo fundamental do programa de investigação, devendo por isso merecer o maior cuidado e atenção por parte do investigador, tanto na planificação como na condução.
Experiências de confirmação (eventualmente experiências de demonstração): verificar, em condições tanto quanto possível idênticas às da produção, a validade das conclusões produzidas pelas experiências principais.
Ensaios demonstrativos: praticados pelos agentes da extensão agrícola, que têm muitas vezes de comparar um novo tratamento ou tratamentos com um padrão (o tratamento equivalente actualmente em uso na prática corrente da produção agrícola), para convencer os agentes da produção a adoptá-lo.
Tipos de ensaios num programa de experimentação agrícola
Natureza do erro experimental
Erro experimental (ruído, variação experimental ou apenas erro): Diferenças observadas entre unidades (ou parcelas) experimentais que receberam o mesmo tratamento, devido a:
variação decorrente de falta de homogeneidade do material experimental;
variação decorrente de todas as insuficiências
que se manifestarem na uniformidade de
condução física do ensaio.
Natureza do erro experimental
A designação “erro” não tem qualquer
conotação emocional, depreciativa ou de culpa para o investigador.
O erro é uma variação inevitável, com que qualquer cientista ou experimentador tem que saber lidar no decurso das suas investigações.
O que é essencial é saber controlar e saber estimar o erro experimental subjacente aos ensaios.
Distinguir o erro experimental dos erros grosseiros (humanos) :
enganos no espaçamento das linhas de plantação ou na etiquetagem das parcelas;
mistura de sementes ou confusões na transplantação de variedades;
enganos ou falta de uniformidade na administração da rega, fertilizantes ou pesticidas;
enganos na fase de registo ou de tratamento dos dados
(enganos na medição dos caracteres ou na transcrição
de dados; erros de etiquetagem de amostras; troca de
Estimativa do Erro Experimental:
Replicação Aleatorização
Funções da Replicação
Proporcionar uma estimativa do erro experimental.
Melhorar a precisão do ensaio, ao reduzir o desvio padrão da média de um tratamento.
Alargar o âmbito da inferência do ensaio (repetições no tempo e no espaço).
Realizar o controlo da variância do erro.
Funções da Aleatorização
Atribuir de uma forma aleatória os tratamentos às parcelas (ou unidades) experimentais, assegurando-se assim que um dado tratamento não seja sistematicamente favorecido ou prejudicado nas sucessivas réplicas.
Usar tabelas de números aleatórios, tiras de papel, ou “software” especializado.
Controlo do Erro Experimental
Apuramento da técnica de condução da experiência:
assegurar a maior uniformidade possível na
implementação dos tratamentos nas diversas unidades
experimentais.
Controlo do Erro Experimental
Escolha do delineamento experimental e do dispositivo experimental mais adequados aos objectivos e às condições do meio em que vai decorrer o ensaio:
comparação emparelhada;
organização em blocos completos casualizados
organização em quadrado latino
outros esquemas experimentais...
Dispositivo Completamente Casualizado
Os tratamentos são afectados de forma puramente aleatória às unidades experimentais Aplicável quando se está a trabalhar com materiais experimentais e/ou condições ambientais homogéneas
24 D 21
D 18
E 15
F 12
C 9 D 6 B 3 C
23 B 20
F 17
D 14
B 11
A 8 A 5 A 2 E
22 F 19
A 16
E 13
E 10
C 7 C 4 F 1 B
Blocos Completos Casualizados
materiais experimentais e/ou condições ambientais heterogéneos segundo 1 (um) gradiente
organização de grupos de unidades experimentais homogéneas (blocos) dentro dos blocos, a heterogeneidade é mínima; entre blocos é máxima cada bloco comporta todos os tratamentos (blocos completos) dentro do bloco, os tratamentos são atribuídos de forma aleatória (blocos casualizados)
1 (um) GRADIENTE DE FERTILIDADE IV
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>>
>
III
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>>
>
II
>>>>
>>
>
I
>>>>
>>
24 B 18
E 12
B 6
A
23 F 17
B 11
D 5
B
22 A 16
A 10
C 4
E
21 D 15
C 9
F 3
F
20 C 14
D 8
E 2
D
19 E 13
F 7
A 1
C
6 tratamentos c/ 4 réplicas cada
Quadrado Latino
heterogeneidade segundo dois gradientes perpendiculares dupla organização em blocos completos casualizados: segundo linhas e segundo colunas cada tratamento aparece 1 (uma) única vez em cada linha e em cada coluna
nº de tratamentos=nº de linhas= nº de colunas
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B C E A D
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C D A E B
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A E D B C
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E B C D A
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D A B C E
