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ESTADO DEL ARTE EN LA METODOLOGÍA DE INVESTIGACIÓN Metodología de investigación en ingeniería eléctrica, electrónica y de control industrial

GRUPO 1 Enero 2019

AUTORES: Pilar Subías Sin Alejandro Fernández Rodríguez Nicole Alejandra Pintos Cabrera

ESTADO DEL ARTE EN METODOLOGÍA DE INVESTIGACIÓN

RESUMEN El presente trabajo hace un repaso breve sobre el estado del arte de la Metodología de Investigación centrada en el campo de la Ingeniería Eléctrica, Electrónica y de Control Industrial. Se empieza el recorrido en la concepción del método científico en sus orígenes y la forma que ha ido tomando a lo largo de los años hasta llegar a la Metodología de Investigación actual. Se repasan las distintas clasificaciones concebidas según diferentes aspectos y la importancia de la Metodología de Investigación dentro de las universidades y, más concretamente, dentro de la Ingeniería Eléctrica, Electrónica y de Control Industrial. Y se termina el viaje haciendo un breve resumen sobre cómo se encuentra en la actualidad la I+D+i en España y en relación a Europa y el futuro que le espera en los próximos años. Palabras clave: Método científico, ciencia, investigación, metodología de investigación, ingeniería, I+D+i.

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ABSTRACT The present work provides a brief summary about the state of the art of the Research Methodology focused on the field of Electrical, Electronic and Industrial Control Engineering. The journey starts with the concept of scientific method in its early days and the way this concept has become the current Research Methodology. The different forms of classification of the Research Methodology are presented according several aspects and it is also described the importance of using a Research Methodology within the universities and especially in the field of Electrical, Electronic and Industrial Control Engineering. The work ends exposing the current state of the R&D in Spain related also to Europe and how its future looks like in the next years. Key words: Scientific method, science, research, research methodology, engineering, R&D.

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ÍNDICE ÍNDICE ............................................................................................................................................... 4 ÍNDICE DE FIGURAS ............................................................................................................................ 5 1.

INTRODUCCIÓN ......................................................................................................................... 6

2.

CONTEXTO HISTÓRICO: .............................................................................................................. 7 2.1 2.2

3.

EL MÉTODO CIENTÍFICO ............................................................................................................. 9 3.1

4.

CORRIENTES EN LA ÉPOCA ANTIGUA...................................................................................... 7 DESDE LA EDAD MEDIA HASTA EL PRESENTE ......................................................................... 7

EPISTEMOLOGÍA Y METODOLOGÍA DE INVESTIGACIÓN ......................................................... 9

NECESIDAD E IMPORTANCIA DEL MÉTODO................................................................................ 11 4.1 IMPORTANCIA DE LA METODOLOGÍA DE INVESTIGACIÓN DENTRO DE LA INGENIERÍA ELÉCTRICA, ELECTRÓNICA Y CONTROL INDUSTRIAL .......................................................................... 11 4.2 LA METODOLOGÍA DE INVESTIGACIÓN DENTRO DE LA ENSEÑANZA UNIVERSITARIA DEL INGENIERO......................................................................................................................................... 12

5.

CLASIFICACIÓN DE LAS METODOLOGÍAS DE INVESTIGACIÓN .....................................................13 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7 5.8 5.9 5.10 5.11 5.12

SEGÚN LA NATURALEZA DE LOS DATOS ............................................................................... 13 SEGÚN EL PROCESO FORMAL ............................................................................................... 13 SEGÚN EL GRADO DE ABSTRACCIÓN .................................................................................... 15 SEGÚN EL GRADO DE GENERALIZACIÓN............................................................................... 15 SEGÚN LA CONCEPCIÓN DEL FENÓMENO EDUCATIVO ........................................................ 16 SEGÚN LA ORIENTACIÓN ...................................................................................................... 16 SEGÚN LA MANIPULACIÓN DE VARIABLES ........................................................................... 16 SEGÚN LA DIMENSIÓN CRONOLÓGICA................................................................................. 17 SEGÚN EL OBJETIVO ............................................................................................................. 18 SEGÚN LAS FUENTES ............................................................................................................ 18 SEGÚN EL LUGAR .................................................................................................................. 19 SEGÚN LA TEMPORALIZACIÓN ............................................................................................. 19

6. METODOLOGÍAS ESPECÍFICAS APLICADAS A LA INGENIERÍA ELÉCTRICA, ELECTRÓNICA Y DE CONTROL INDUSTRIAL....................................................................................................................... 20 6.1 6.2 7.

REVISIÓN DEL ESTADO ACTUAL Y LÍNEAS FUTURAS DE LA TAREA INVESTIGADORA EN ESPAÑA..24 7.1 7.2 7.3

8.

LA INVESTIGACIÓN: CIENTÍFICA y TECNOLÓGICA ................................................................. 20 METODOLOGÍA DE INVESTIGACIÓN TECNOLÓGICA ............................................................. 21

SISTEMA ESPAÑOL DE CIENCIA, TECNOLOGÍA E INNOVACIÓN............................................. 24 ACTUALIDAD DE LA I+D+i EN ESPAÑA .................................................................................. 26 FUTURO DE LA I+D+i EN ESPAÑA.......................................................................................... 28

BIBLIOGRAFÍA ........................................................................................................................... 30

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ÍNDIC ÍNDICE E DE FI FIGUR GUR GURAS AS Figura I: Tabla con las diferencias entre metodologías cuantitativa, cualitativa y tecnológica................. 21 Figura II: Estructura del Plan Estatal de Investigación Científica y Técnica y de innovación 2017-2020: Programas, subprogramas y acciones estratégicas [18]. ........................................................................... 25 Figura III: Listado de empresas españolas que han obtenido mayor retorno económico en convocatorias H2020 [19]. ................................................................................................................................................. 26

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1. INTRODUCCIÓN El presente documento pretende poner de manifiesto la importancia de la metodología de investigación dentro de la ingeniería y más concretamente en el ámbito de la ingeniería eléctrica, electrónica y de control industrial. En las primeras secciones, se hace un repaso de las diferentes corrientes filosóficas y pensamientos que han dado lugar a la metodología que hoy en día emplean los investigadores para llevar a cabo su tarea. De esta forma, podemos analizar cómo se ha construido el método científico con el paso del tiempo, observando que el método científico actual no es más que el fruto de distintos aportes de pensamiento desarrollados a lo largo de varios siglos. A continuación, se presentan las diferentes razones por las cuales es imprescindible el empleo de una metodología sistemática y estructurada a la hora de realizar un trabajo de investigación y se expone cómo la metodología de investigación está presente dentro de las distintas etapas de formación y profesionales de la vida de un ingeniero. En capítulos posteriores, se discuten también las diferentes metodologías de investigación presentes en el panorama global del ámbito científico y más concretamente dentro del campo de la ingeniería eléctrica, electrónica y de control industrial, indicando las peculiaridades de cada una de ellas. Y, por último, en el capítulo final, se realiza una revisión y análisis crítico de las diferentes líneas de investigación que se están llevando a cabo actualmente dentro del territorio español.

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2. CONTEXTO HISTÓRIC HISTÓRICO O: 2.1 CORRIENTES EN LA ÉPOCA ANTIGUA La necesidad de disponer de un mecanismo que permitiera establecer una metodología para obtener un determinado conocimiento científico ha existido desde la antigüedad. Se han descubierto varios textos médicos plasmados en papiros del antiguo Egipto, en los que se recoge una metodología para el tratamiento de ciertas enfermedades. Esta metodología incluía un examen, diagnóstico, tratamiento y pronóstico, expresado en una serie de fases desde el problema hasta la resolución del mismo. Los babilónicos y egipcios también desarrollaron conocimientos teóricos en el campo de las matemáticas que aplicaron luego en el campo de la medicina y la adivinación. Aunque los antiguos babilónicos y egipcios fueron los primeros en aplicar el método empírico en el desarrollo de las matemáticas, fue en la antigua Grecia donde nació lo que hoy conocemos como conocimiento científico racional. Platón y Aristóteles expusieron la necesidad de disponer de un método que incluyera un conjunto de reglas y procedimientos que permitieran llegar a la raíz del conocimiento sobre un problema o fenómeno observado. En este contexto, nace lo que hoy conocemos como razonamiento deductivo. Aristóteles introdujo lo que podríamos llamar método científico, derivando de su trabajo el modelo clásico de investigación científica. Aristóteles estableció tres niveles diferenciados de razonamiento: -

-

-

El razonamiento deductivo basado en la idea de atacar un problema desde un enunciado general hasta llegar a uno concreto. Esto es, el razonamiento deductivo establece conclusiones partiendo de unas premisas, verificando en cada paso si las premisas son válidas para que las conclusiones que emanan de esas premisas también lo sean. El razonamiento inductivo, en contraposición, consiste en obtener conclusiones generales a partir de premisas que contienen datos particulares. Es decir, a partir de un fenómeno observado, se consideran las características y particularidades y se asumen que todos los fenómenos que se observan de ese tipo tendrán las mismas características y particularidades. El razonamiento abductivo es el razonamiento a través del cual, a partir de la descripción de un hecho o fenómeno, se formula una hipótesis que explica por qué se produce dicho hecho o fenómeno mediante las premisas obtenidas.

Aristóteles añadió también otro elemento clave en la investigación científica, el empirismo. En el tercer y cuarto siglo a.C., Herófilo y Erasístrato, dos médicos griegos, emplearon experimentos como método para profundizar en su investigación médica al igual que ocurrió con los antiguos egipcios [1].

2.2 DESDE LA EDAD MEDIA HASTA EL PRESENTE Durante la Edad Media, el foco del desarrollo científico se centra en el mundo islámico, es aquí donde nace la idea de combinar teoría y práctica. Los científicos musulmanes emplearon la experimentación y la cuantificación para elaborar sus teorías científicas,

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diseñaron además instrumentos que les permitieron mejorar su capacidad de cálculo y observación. Durante este periodo fueron los científicos musulmanes quienes continuaron con la obra de la antiguan Grecia. Durante el Renacimiento se retoman las ideas sobre el método científico, recuperando el empirismo de Aristóteles y la experimentación empleada en el mundo islámico durante la edad media gracias a la traducción de gran variedad de textos árabes y griegos. Uno de los primeros en entender la visión de Aristóteles de la ciencia fue Robert Grosseteste. Posteriormente, Roger Bacon, inspirado por la visión escolástica de Robert Grosseteste, describió el método científico como una sucesión de observación, hipótesis y experimentación, así como la idea de verificar por medio de fuentes ajenas el trabajo realizado. Más tarde, Francis Bacon definió la investigación científica en seis segmentos: 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Observación Inducción Hipótesis Experimentación Demostración Teoría científica

Durante la reforma protestante, Galileo Galilei presento su ciencia del movimiento. Al contrario de lo que Aristóteles propuso, la ciencia debía ser demostrada a partir de principios. Galileo empleó la experimentación como herramienta para su investigación científica, sin embargo, presentó su trabajo por medio de demostraciones matemáticas sin hacer alusión a los experimentos realizados. Isaac Newton rechazó de forma tácita el racionalismo, abogando por el enfoque empírico ilustrado por Bacon. Los principios de Newton se convirtieron en el modelo base de las ciencias. La segunda mitad del siglo XVIII estuvo marcada por un intento de sintetizar el método científico. Hume apostó por un empirismo escéptico puro. Kant intentó refutar los argumentos de Hume en “La crítica de la razón Pura”. Charles Sanders Peirce coloca la inducción y la deducción en un contexto complementario en lugar de contrapuesto durante el siglo XIX. Peirce propuso el esquema básico de verificación de una hipótesis que prevalece hoy en día. Con Karl Popper obtuvimos mejores compresiones del método científico durante el siglo XX [1].

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3. EL MÉTODO CI CIENTÍFIC ENTÍFIC ENTÍFICO O Después de observar brevemente el contexto histórico del método científico, es preciso conocer en qué consiste este método. El método científico consiste en la técnica o procedimiento que permite obtener conocimientos nuevos. Nos permite exponer y formular hipótesis válidas para dar explicación a fenómenos que ocurren a nuestro alrededor. Disponer de una metodología clara y estructurada es imprescindible para poder llevar a cabo cualquier tarea. Desde el punto de vista de la investigación científica, el hecho de disponer de un procedimiento a seguir a la hora del desarrollo de la tarea es de vital importancia. El método científico es la herramienta de la que disponen los investigadores para poder analizar, investigar y comprender un fenómeno, con su posterior conclusión acordada que permita formular una hipótesis o principio que describa dicho fenómeno. En la actualidad, el método científico se encuentra estructurado en una serie de etapas o procedimientos que deben seguirse para alcanzar un resultado. A lo largo de la historia, diferentes corrientes han moldeado la estructura actual del método científico. Para algunos filósofos clásicos la investigación consistía únicamente en formular ideas que dieran explicación a un determinado fenómeno sin necesidad de demostrar de forma empírica dicho principio. Para otros, en contraposición, creían que la única forma de alcanzar un enunciado válido era mediante la experimentación empírica, relegando la inducción a un plano de escasa relevancia. La unión entre inducción y empirismo fue lo que sentó las bases de lo que hoy tomamos como metodología científica. El método científico se basa también en otra serie de preceptos como la subjetividad, la falsabilidad y la reproducibilidad. Podríamos resumir pues la metodología de investigación como las diferentes formas en las que el sujeto que investiga puede interactuar con el medio de estudio [2]. Las metodologías y procedimientos que se pueden seguir son variados y dependen en esencia del objeto de estudio, y con ellos se busca reunir el conocimiento sobre el objeto de estudio.

3.1 EPISTEMOLOGÍA Y METODOLOGÍA DE INVESTIGACIÓN La epistemología y la metodología de investigación a pesar de ser términos que habitualmente se emplean conjuntamente poseen acepciones diferenciadas en lo que al campo de estudio se refiere. Exponemos en primer lugar la epistemología como la disciplina que estudia la ciencia, entendida como la actividad de hacer ciencia y el resultado de esa actividad, es decir, el epistemólogo estudia cómo un científico realiza su actividad. De esta forma, un epistemólogo puede determinar qué diferencia a un científico de un no científico. Mientras que un científico se limita a emplear una serie de herramientas, el epistemólogo estudia cómo se emplean estas herramientas y qué clases de herramientas tienen los científicos a su disposición (metodología, razonamiento lógico, etc.), de esta manera son capaces de conocer por ejemplo cómo prueba un científico sus hipótesis. 9 MÁSTER EN INVESTIGACIÓN EN INGENIERÍA ELÉCTRICA, ELECTRÓNICA Y CONTROL INDUSTRIAL

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La epistemología es por tanto un papel que un científico o filósofo toma para observar la ciencia. Pueden determinarse diversos criterios para clasificar las diferentes orientaciones epistemológicas: -

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Los enfoques epistemológicos pueden ser descriptivos, explicativos o normativos. El primero estaría referido a describir de la forma más objetiva posible cómo proceden los científicos al realizar su labor. La epistemología explicativa hace referencia al porqué de los resultados obtenidos, el porqué de las corrientes científicas, etc. Y finalmente, a nivel normativo tendríamos la búsqueda por comprobar cuánto se asemeja la ciencia a un modelo ideal de conocimiento científico y, si es posible, acercar la investigación científica a dicho modelo. En segundo lugar, tendríamos un criterio a través del cual la epistemología podría ser internalista o externalista, según si estudia la lógica intrínseca de la ciencia o sus causas y consecuencias. La primera estudiaría la ciencia en sí misma mientras que la segunda intentaría dotarla de algún contexto.

Una vez definida en líneas generales la epistemología y comprendido su papel dentro del método científico tendríamos el desarrollo de la metodología de la investigación. Podríamos definir en primera instancia la metodología de la investigación como la disciplina que sienta las bases y procedimientos para la correcta aplicación del método científico, es decir, aporta un conjunto de métodos, categorías, leyes y procedimientos que garantizan la solución de los problemas científicos con el máximo de eficiencia. En contraposición con la epistemología, con la metodología no estudiamos la manera de hacer ciencia desde un punto de vista teórico, sino más bien práctico. Su objetivo es exponer las normas de aplicación del método científico, aunque no existan unas normas universales de aplicación. La metodología de investigación depende en última instancia del objeto de estudio, pudiendo variar este los procedimientos aplicables [3]. En una instancia a otro nivel la metodología de in...