Objectifs de la leçon

• Identifier le but de la science.
• Expliquer l’importance de poser des questions.
• Décrire comment les scientifiques étudient le monde naturel.
• Expliquer comment et pourquoi les scientifiques collectent des données.
• Décrire les trois principaux types de modèles scientifiques.
• Expliquer comment une théorie scientifique diffère d’une hypothèse.
• Décrire les mesures de sécurité appropriées à l’intérieur et à l’extérieur du laboratoire scientifique.

Vocabulaire

• modèle conceptuel
• contrôle
• variable dépendante
• hypothèse
• variable indépendante
• mathématique. modèle
• modèle
• modèle physique
• méthode scientifique
• théorie

Introduction

La science est une voie permettant d’acquérir des connaissances sur le monde naturel. L’étude de la science comprend également l’ensemble des connaissances qui ont été recueillies par la recherche scientifique.

Pour mener une enquête scientifique, les scientifiques posent des questions testables. Pour répondre à ces questions, ils font des observations systématiques et recueillent soigneusement les preuves pertinentes. Ensuite, ils utilisent un raisonnement logique et un peu d’imagination pour élaborer des hypothèses et des explications. Enfin, les scientifiques conçoivent et mènent des expériences basées sur leurs hypothèses.

But de la science

Les scientifiques cherchent à comprendre le monde naturel. Les scientifiques commencent par une question et essaient ensuite de répondre à la question avec des preuves et de la logique. Une question scientifique doit être testable. Elle ne repose pas sur la foi ou l’opinion. Notre compréhension des processus naturels de la Terre nous aide à comprendre pourquoi les tremblements de terre se produisent là où ils se produisent et à comprendre les conséquences de l’ajout d’un excès de gaz à effet de serre dans notre atmosphère.

La recherche scientifique peut être effectuée pour construire des connaissances ou pour résoudre des problèmes. Les découvertes scientifiques peuvent conduire à des avancées technologiques. La recherche pure aide souvent au développement de la recherche appliquée. Parfois, les résultats de la recherche pure peuvent être appliqués longtemps après la fin de la recherche pure. Parfois, quelque chose d’inattendu est découvert pendant que les scientifiques mènent leurs recherches.

Certaines idées ne sont pas testables. Par exemple, les phénomènes surnaturels, comme les histoires de fantômes, de loups-garous ou de vampires, ne peuvent pas être testés. Regardez ce site Web pour voir pourquoi l’astrologie n’est pas scientifique.

Les scientifiques décrivent ce qu’ils voient, que ce soit dans la nature ou dans un laboratoire. La science est le domaine des faits et des observations. Cependant, la science ne porte pas de jugements moraux, tels que « C’est mauvais que le volcan soit entré en éruption » et les opinions ne sont pas pertinentes pour la recherche scientifique. Les scientifiques peuvent aimer étudier les tornades, mais leur opinion selon laquelle les tornades sont excitantes n’est pas importante pour en apprendre davantage sur elles. Les scientifiques augmentent nos connaissances technologiques, mais la science ne détermine pas comment ou si nous utilisons ces connaissances. Les scientifiques ont appris à construire une bombe atomique, mais ils n’ont pas décidé si ou quand l’utiliser. Les scientifiques ont accumulé des données sur le réchauffement des températures. Leurs modèles ont montré les causes probables de ce réchauffement. Mais bien que les scientifiques soient largement d’accord sur les causes du réchauffement climatique, ils ne peuvent pas forcer les politiciens ou les individus à adopter des lois ou à changer de comportement.

Pour que la science fonctionne, les scientifiques doivent faire certaines hypothèses. Les règles de la nature, qu’elles soient simples ou complexes, sont les mêmes partout dans l’univers. Les événements naturels, les structures et les reliefs ont des causes naturelles. Les preuves du monde naturel peuvent être utilisées pour en savoir plus sur ces causes. Les objets et les événements de la nature peuvent être compris par une étude minutieuse et systématique. Les idées scientifiques peuvent changer si nous recueillons de nouvelles données ou si nous en apprenons davantage. Une idée, même si elle est acceptée aujourd’hui, peut devoir être légèrement modifiée ou entièrement remplacée si de nouvelles preuves la contredisent. Les connaissances scientifiques peuvent résister à l’épreuve du temps. Les idées acceptées en science deviennent plus fiables à mesure qu’elles survivent à plus de tests.

Méthode scientifique

Vous avez probablement appris que la méthode scientifique est la façon dont les scientifiques abordent leur travail. La méthode scientifique est une série d’étapes qui permettent d’étudier une question. Les scientifiques utilisent des données et des preuves recueillies à partir d’observations, d’expériences ou d’expériences pour répondre à leurs questions.

Mais l’enquête scientifique se déroule rarement dans la même séquence d’étapes décrite par la méthode scientifique. Par exemple, l’ordre des étapes peut changer parce que les données recueillies soulèvent davantage de questions. Malgré tout, pour arriver à des conclusions vérifiables, il faut suivre les étapes logiques et reproductibles de la méthode scientifique, comme le montre la figure ci-dessous.

On trouve ici un organigramme du fonctionnement de la science qui est beaucoup plus précis que le simple tableau de la figure ci-dessus.

Questions

La chose la plus importante qu’un scientifique puisse faire est de poser des questions.

• Pourquoi le ciel est-il bleu ?
• Pourquoi la Californie a-t-elle beaucoup de tremblements de terre alors que le Kansas n’en a pas ?
• Pourquoi la Terre a-t-elle tant de formes de vie variées alors que les autres planètes du système solaire n’en ont pas ?

Les sciences de la Terre peuvent répondre à des questions testables sur le monde naturel. Qu’est-ce qui rend une question impossible à tester ? Certaines questions impossibles à tester consistent à savoir si les fantômes existent ou s’il y a une vie après la mort.

Une question testable pourrait porter sur la façon de réduire l’érosion du sol dans une ferme (figure ci-dessous). Un agriculteur a entendu parler d’une méthode de plantation appelée « agriculture sans labour ». L’utilisation de ce procédé élimine la nécessité de labourer la terre. La question de l’agriculteur est la suivante : l’agriculture sans labour réduira-t-elle l’érosion des terres agricoles ?

Recherche

Pour répondre à une question, un scientifique commence par découvrir ce qui est déjà connu sur le sujet en lisant des livres et des magazines, en faisant des recherches sur Internet et en parlant à des experts. Ces informations permettront au scientifique de créer un bon plan expérimental. Si cette question a déjà reçu une réponse, la recherche peut être suffisante ou elle peut conduire à de nouvelles questions.

Exemple : L’agriculteur fait des recherches sur l’agriculture sans labour sur Internet, à la bibliothèque, au magasin local de fournitures agricoles et ailleurs. Il se renseigne sur les différentes méthodes de culture, comme l’illustre la figure ci-dessous. Il apprend quel est le meilleur type d’engrais à utiliser et quel est le meilleur espacement des cultures. Grâce à ses recherches, il apprend que l’agriculture sans labour peut être un moyen de réduire les émissions de dioxyde de carbone dans l’atmosphère, ce qui contribue à la lutte contre le réchauffement climatique.

Hypothèse

Avec les informations recueillies lors des recherches de base, le scientifique crée une explication plausible pour la question. Il s’agit d’une hypothèse. L’hypothèse doit être directement liée à la question et doit pouvoir être testée. Avoir une hypothèse guide le scientifique dans la conception des expériences et l’interprétation des données.

Exemple : L’hypothèse de l’agriculteur est la suivante : L’agriculture sans labour diminuera l’érosion du sol sur des collines de pente similaire par rapport à la technique agricole traditionnelle parce qu’il y aura moins de perturbations du sol.

Collecte de données

Pour soutenir ou réfuter une hypothèse, le scientifique doit recueillir des données. Beaucoup de logique et d’efforts sont consacrés à la conception de tests pour recueillir des données afin que celles-ci puissent répondre aux questions scientifiques. Les données sont généralement recueillies par l’expérience ou l’observation. Parfois, les améliorations technologiques permettent de réaliser de nouveaux tests pour mieux répondre à une hypothèse.

L’observation est utilisée pour collecter des données lorsqu’il n’est pas possible, pour des raisons pratiques ou éthiques, de réaliser des expériences. Les descriptions écrites sont des données qualitatives basées sur des observations. Ces données peuvent également être utilisées pour répondre à des questions. Les scientifiques utilisent de nombreux types d’instruments différents pour effectuer des mesures quantitatives. Les microscopes électroniques peuvent être utilisés pour explorer des objets minuscules ou les télescopes pour découvrir l’univers. Les sondes permettent de faire des observations là où il est trop dangereux ou trop peu pratique pour les scientifiques de se rendre. Les données des sondes voyagent par des câbles ou dans l’espace jusqu’à un ordinateur où elles sont manipulées par les scientifiques (figure ci-dessous).

Les expériences peuvent impliquer des produits chimiques et des tubes à essai, ou elles peuvent nécessiter des technologies avancées comme un microscope électronique ou un radiotélescope à haute puissance. Les spécialistes de l’atmosphère peuvent recueillir des données en analysant les gaz présents dans des échantillons de gaz, et les géochimistes peuvent effectuer des analyses chimiques sur des échantillons de roche.

Une bonne expérience doit comporter un facteur qui peut être manipulé ou modifié. C’est la variable indépendante. Le reste des facteurs doit rester le même. Ce sont les contrôles expérimentaux. Le résultat de l’expérience, ou ce qui change à la suite de l’expérience, est la variable dépendante. La variable dépendante « dépend » de la variable indépendante.

Exemple : L’agriculteur mène une expérience sur deux collines distinctes. Les collines ont une pente similaire et reçoivent des quantités similaires de soleil. Sur l’une, l’agriculteur utilise une technique agricole traditionnelle qui comprend le labourage. Sur l’autre, il utilise une technique sans labour, en espaçant davantage les plantes et en utilisant un équipement spécialisé pour la plantation. Les plantes des deux collines reçoivent des quantités identiques d’eau et d’engrais. L’agriculteur mesure la croissance des plantes sur les deux versants (figure ci-dessous).

Dans cette expérience :

• Quelle est la variable indépendante ?
• Quels sont les contrôles expérimentaux ?
• Quelle est la variable dépendante ?

La variable indépendante est la technique agricole – traditionnelle ou sans labour – parce que c’est ce qui est manipulé. Pour une comparaison équitable des deux techniques agricoles, les deux collines doivent avoir la même pente et la même quantité d’engrais et d’eau. Ce sont les témoins expérimentaux. La quantité d’érosion est la variable dépendante. C’est ce que l’agriculteur mesure.

Au cours d’une expérience, les scientifiques effectuent de nombreuses mesures. Les données sous forme de chiffres sont quantitatives. Les données recueillies à partir d’un équipement de pointe vont généralement directement dans un ordinateur, ou le scientifique peut mettre les données dans une feuille de calcul. Les données peuvent alors être manipulées. Les graphiques et les tableaux affichent les données et doivent être clairement étiquetés.

L’analyse statistique permet une utilisation plus efficace des données en permettant aux scientifiques de montrer les relations entre différentes catégories de données. Les statistiques peuvent donner un sens à la variabilité d’un ensemble de données. Les graphiques aident les scientifiques à comprendre visuellement les relations entre les données. Des images sont créées pour que les autres personnes intéressées puissent voir facilement les relations.

Dans presque toutes les entreprises humaines, les erreurs sont inévitables. Dans une expérience scientifique, on appelle cela une erreur expérimentale. Quelles sont les sources d’erreurs expérimentales ? Des erreurs systématiques peuvent être inhérentes au dispositif expérimental de sorte que les chiffres sont toujours biaisés dans une direction. Par exemple, une balance peut toujours mesurer une demi-once de haut. L’erreur disparaîtra si la balance est recalibrée. Les erreurs aléatoires se produisent parce qu’une mesure n’est pas effectuée avec précision. Par exemple, un chronomètre peut être arrêté trop tôt ou trop tard. Pour corriger ce type d’erreur, on prend de nombreuses mesures et on en fait la moyenne.

Si un résultat est incompatible avec les résultats d’autres échantillons et que de nombreux tests ont été effectués, il est probable qu’une erreur a été commise dans cette expérience et le point de données incompatibles peut être rejeté.

Conclusions

Les scientifiques étudient les graphiques, les tableaux, les diagrammes, les images, les descriptions et toutes les autres données disponibles pour tirer une conclusion de leurs expériences. Y a-t-il une réponse à la question basée sur les résultats de l’expérience ? L’hypothèse a-t-elle été soutenue ?

Certaines expériences soutiennent complètement une hypothèse et d’autres non. Si une hypothèse s’avère fausse, l’expérience n’a pas été un échec. Tous les résultats expérimentaux contribuent à la connaissance. Les expériences qui confirment ou non une hypothèse peuvent conduire à encore plus de questions et à plus d’expériences.

Exemple : Au bout d’un an, l’agriculteur constate que l’érosion sur la colline cultivée traditionnellement est 2,2 fois plus importante que l’érosion sur la colline sans labour. Les plantes sur les parcelles sans labour sont plus hautes et l’humidité du sol est plus élevée. L’agriculteur décide de se convertir à l’agriculture sans labour pour ses futures cultures. L’agriculteur poursuit ses recherches pour voir quels autres facteurs peuvent contribuer à réduire l’érosion.

Théorie

Lorsque les scientifiques mènent des expériences et font des observations pour vérifier une hypothèse, ils recueillent au fil du temps de nombreuses données. Si une hypothèse explique toutes les données et qu’aucune des données ne contredit l’hypothèse, l’hypothèse devient une théorie.

Une théorie scientifique est soutenue par de nombreuses observations et ne présente pas d’incohérences majeures. Une théorie doit être constamment testée et révisée. Une fois qu’une théorie a été développée, elle peut être utilisée pour prédire un comportement. Une théorie fournit un modèle de la réalité qui est plus simple que le phénomène lui-même. Même une théorie peut être renversée si des données contradictoires sont découvertes. Cependant, une théorie de longue date qui a beaucoup de preuves pour la soutenir est moins susceptible d’être renversée qu’une théorie plus récente.

On trouve ici une animation interactive de la façon dont Darwin a utilisé les pinsons (Figure ci-dessous) pour expliquer l’origine des espèces en utilisant les pinsons des îles Galápagos.

La science ne prouve rien sans l’ombre d’un doute. Les scientifiques recherchent des preuves qui soutiennent ou réfutent une idée. S’il n’y a pas de preuves significatives pour réfuter une idée et beaucoup de preuves pour la soutenir, l’idée est acceptée. Plus il y a de preuves à l’appui d’une idée, plus elle a de chances de résister à l’épreuve du temps. La valeur d’une théorie est lorsque les scientifiques peuvent l’utiliser pour offrir des explications fiables et faire des prédictions précises.

Modèles scientifiques

Un système, comme la surface de la Terre ou le climat, peut être très complexe et il peut être difficile pour les scientifiques de travailler avec. Au lieu de cela, les scientifiques peuvent créer des modèles pour représenter le système réel qu’ils sont intéressés à étudier.

Les modèles sont un outil utile en science. Ils aident les scientifiques à démontrer efficacement des idées et à créer des hypothèses. Les modèles sont utilisés pour faire des prédictions et mener des expériences sans toutes les difficultés liées à l’utilisation d’objets réels. Pourriez-vous imaginer essayer d’expliquer une cellule végétale en utilisant seulement une cellule végétale réelle ou essayer de prédire le prochain alignement des planètes en les regardant seulement ? Mais les modèles ont des limites qui doivent être prises en compte avant de croire toute prédiction ou de considérer toute conclusion comme un fait.

Les modèles sont plus simples que les représentations réelles d’objets ou de systèmes. L’un des avantages de l’utilisation d’un modèle est qu’il peut être manipulé et ajusté beaucoup plus facilement que les systèmes réels. Les modèles aident les scientifiques à comprendre, analyser et faire des prédictions sur des systèmes qu’il serait impossible d’étudier sans utiliser de modèles. La simplicité d’un modèle, qui le rend plus facile à utiliser que le système réel, est également la raison pour laquelle les modèles ont des limites. Un problème avec un modèle plus simple est qu’il peut ne pas prédire le comportement du système réel de façon très précise.

Les scientifiques doivent valider leurs idées par des tests. Si un modèle est conçu pour prédire l’avenir, il peut ne pas être possible d’attendre suffisamment longtemps pour voir si la prédiction était exacte. Une façon de tester un modèle est d’utiliser un moment du passé comme point de départ, puis de demander au modèle de prédire le présent. Un modèle qui peut prédire avec succès le présent est plus susceptible d’être précis lorsqu’il prédit l’avenir.

De nombreux modèles sont créés sur des ordinateurs parce que seuls les ordinateurs peuvent traiter et manipuler des quantités aussi énormes de données. Par exemple, les modèles climatiques sont très utiles pour essayer de déterminer quels types de changements nous pouvons attendre lorsque la composition de l’atmosphère change. Un modèle climatique raisonnablement précis serait impossible sur autre chose que les ordinateurs les plus puissants.

Il existe trois types de modèles utilisés par les scientifiques.

Modèles physiques

Les modèles physiques sont des représentations physiques du sujet étudié. Ces modèles sont généralement plus petits et plus simples que la chose qu’ils modélisent, mais ils contiennent certains des éléments importants. Une carte ou un globe sont des modèles physiques de la Terre et sont plus petits et beaucoup plus simples que la chose réelle (Figure ci-dessous).

Modèles conceptuels

Un modèle conceptuel relie de nombreuses idées pour tenter d’expliquer un phénomène. Un modèle conceptuel utilise ce qui est connu et doit être capable d’intégrer de nouvelles connaissances au fur et à mesure qu’elles sont acquises (figure ci-dessous). Par exemple, de nombreuses données soutiennent l’idée que la Lune s’est formée lorsqu’une planète de la taille de Mars a heurté la Terre, projetant en orbite une grande quantité de débris et de gaz qui ont fini par se rassembler pour créer la Lune. Une bonne idée de travail est un modèle conceptuel.

Modèles mathématiques

Un modèle mathématique est une équation ou un ensemble d’équations qui prend en compte de nombreux facteurs ou variables. Les modèles mathématiques sont généralement complexes et ne peuvent souvent pas tenir compte de tous les facteurs possibles (figure ci-dessous). Ces modèles peuvent être utilisés pour prédire des événements complexes tels que l’emplacement et la force d’un ouragan.

La modélisation du changement climatique est très complexe car le modèle doit prendre en compte des facteurs tels que la température, la densité de la glace, la chute de neige et l’humidité. De nombreux facteurs s’influencent mutuellement : Si des températures plus élevées entraînent une diminution de la quantité de neige, la surface terrestre est moins capable de réfléchir la lumière du soleil et la température augmentera davantage.

L’importance de la communauté dans la science

La découverte scientifique est meilleure lorsqu’elle est l’œuvre d’une communauté de scientifiques. Pour qu’une hypothèse soit pleinement acceptée, le travail de nombreux scientifiques doit la soutenir. Le processus scientifique comporte des contrôles et des équilibres intégrés. En général, la communauté scientifique fait un bon travail de contrôle. Bien que les nouvelles idées soient souvent critiquées, si des recherches continues les soutiennent, elles finiront par être acceptées.

Bien que chaque scientifique puisse réaliser des expériences dans son laboratoire, seule ou avec quelques aides, elle rédigera ses résultats et présentera son travail à la communauté des scientifiques de son domaine (figure ci-dessous). Dans un premier temps, elle peut présenter ses données et ses conclusions lors d’une conférence scientifique où elle discutera de ces résultats avec d’autres scientifiques.

En utilisant ce qu’elle a appris, elle rédigera un article professionnel qui sera publié dans une revue scientifique (Figure ci-dessous). Avant la publication, plusieurs scientifiques examineront l’article – c’est ce qu’on appelle l’évaluation par les pairs – pour suggérer des changements, puis recommander ou refuser la publication de l’article. Une fois l’article publié, d’autres scientifiques de son domaine prendront connaissance de ses travaux et intégreront ses résultats dans leurs propres recherches. Ils essaieront de reproduire ses résultats pour prouver qu’ils sont corrects ou incorrects. De cette façon, la science se construit vers une plus grande compréhension de la nature.

La communauté scientifique contrôle la qualité et le type de recherche qui est faite par le financement des projets. La plupart des recherches scientifiques étant coûteuses, les scientifiques doivent rédiger une proposition à l’intention d’un organisme de financement, tel que la National Science Foundation ou la National Aeronautics and Space Administration (NASA), afin de financer l’équipement, les fournitures et les salaires. Les propositions scientifiques sont examinées par d’autres scientifiques du domaine et sont évaluées en vue d’un financement. Dans de nombreux domaines, le taux de financement est faible et l’argent ne va qu’aux projets de recherche les plus valables.

La communauté scientifique surveille l’intégrité scientifique. Au cours de leur formation, les étudiants apprennent à mener de bonnes expériences scientifiques. Ils apprennent à ne pas falsifier, cacher ou rapporter sélectivement les données, et ils apprennent à évaluer équitablement les données et le travail des autres scientifiques. Compte tenu de l’ensemble de la recherche scientifique, les cas de malhonnêteté scientifique sont rares, mais ils sont souvent rapportés avec beaucoup de véhémence par les médias. Cela conduit souvent le public à se méfier inutilement des scientifiques. Les scientifiques qui n’ont pas d’intégrité scientifique sont fortement condamnés par la communauté scientifique.

Sécurité dans la science

Des accidents surviennent de temps en temps dans la vie quotidienne, et la science ne fait pas exception. En effet, les scientifiques travaillent souvent avec des matériaux dangereux et donc les scientifiques – et même les étudiants en sciences – doivent faire attention à prévenir les accidents (figure ci-dessous). Si un accident se produit, les scientifiques doivent s’assurer de traiter toute blessure ou tout dommage de manière appropriée.

Inside the Science Laboratory

Si vous travaillez dans le laboratoire de sciences, vous pouvez rencontrer des matériaux ou des situations dangereuses. Les objets tranchants, les produits chimiques, la chaleur et l’électricité sont tous utilisés de temps en temps dans les laboratoires de sciences de la terre. En suivant les consignes de sécurité, presque tous les accidents peuvent être évités ou les dommages peuvent être minimisés. Pour des exemples d’équipement de sécurité dans le laboratoire, consultez la figure ci-dessous.

• Suivre les directives en tout temps.
• Suivre les directives de sécurité données dans les instructions du laboratoire ou par le superviseur du laboratoire. Un laboratoire n’est pas une aire de jeu.
• Utiliser uniquement les quantités de matériaux indiquées. Vérifiez auprès de la personne responsable avant de vous écarter de la procédure du laboratoire.
• Tirez les cheveux longs. Portez des chaussures fermées et des chemises sans manches pendantes, capuchons ou cordons.
• Utilisez des gants, des lunettes de protection ou des tabliers de sécurité lorsqu’on vous le demande.
• Faites très attention avec les objets tranchants ou pointus comme les scalpels, les couteaux ou le verre cassé.
• Ne mangez et ne buvez jamais rien dans le laboratoire de sciences. Des substances dangereuses pourraient se trouver sur les plateaux de table.
• Gardez votre zone de travail ordonnée et propre. Une zone de travail désordonnée pourrait entraîner des déversements et des bris.
• Nettoyez et entretenez les matériaux comme les tubes à essai et les béchers. Les restes de substances pourraient interagir avec d’autres substances dans de futures expériences.
• Faites attention lorsque vous tendez la main. Des flammes, des plaques chauffantes ou des produits chimiques pourraient se trouver en dessous.
• Utilisez les appareils électriques et les brûleurs conformément aux instructions.
• Savez comment utiliser une station de lavage des yeux, une couverture anti-feu, un extincteur ou une trousse de premiers soins.
• Alertez le superviseur du laboratoire si quelque chose d’inhabituel se produit. Un rapport d’accident peut être exigé si quelqu’un est blessé ; le superviseur du laboratoire doit savoir si des matériaux sont endommagés ou jetés.

En dehors du laboratoire

De nombreux scientifiques de la Terre travaillent à l’extérieur sur le terrain, comme le montre la figure ci-dessous. Travailler à l’extérieur nécessite des précautions supplémentaires, telles que :

• Porter des vêtements appropriés ; par exemple, des chaussures de randonnée, un pantalon long et des manches longues.
• Apporter suffisamment de nourriture et d’eau, même pour un court voyage. La déshydratation peut survenir rapidement.
• Ayez les premiers soins appropriés à portée de main.
• Dites aux autres où vous allez, ce que vous ferez et quand vous reviendrez.
• Prenez une carte avec vous. C’est aussi une bonne idée de laisser une copie de la carte à quelqu’un à la maison.
• Soyez sûr d’avoir accès aux services d’urgence et d’avoir un moyen de communiquer. Gardez à l’esprit qu’il n’y a pas beaucoup de zones de terrain qui sont trop éloignées pour que les téléphones cellulaires soient utiles.
• Soyez sûr d’être accompagné par une personne familière avec la région ou familière avec le type d’enquête que vous faites si vous êtes nouveau dans le travail de terrain.

Résumé de la leçon

• Le but de la science est de poser des questions testables et d’y répondre.
• Les scientifiques utilisent une séquence d’étapes logiques, appelée la méthode scientifique, qui consiste à faire des observations, à former une hypothèse, à tester cette hypothèse et à former une conclusion.
• Les modèles physiques, conceptuels et mathématiques aident les scientifiques à discuter et à comprendre les informations et les concepts scientifiques.
• Une théorie scientifique est une hypothèse qui a été testée à plusieurs reprises et dont la fausseté n’a pas été prouvée.
• La sécurité dans le laboratoire ainsi que sur le terrain sont des composantes essentielles de bonnes enquêtes scientifiques.

Questions d’examen

1. Écrivez une liste de cinq questions scientifiques intéressantes. Chacune d’entre elles est-elle testable?
2. Un scientifique étudiait les effets de la contamination par le pétrole sur les algues marines de l’océan. Il pensait que les écoulements de pétrole provenant des collecteurs d’eaux pluviales empêcheraient les algues de pousser normalement, il a donc décidé de faire une expérience. Il a rempli d’eau deux aquariums de taille égale et a contrôlé l’oxygène dissous et la température dans chacun d’eux pour s’assurer qu’ils étaient égaux. Il introduit de l’huile de moteur dans l’un des réservoirs, puis mesure la croissance des algues dans chaque réservoir. Dans le réservoir sans huile, la croissance moyenne était de 2,57 cm. La croissance moyenne de l’algue dans le réservoir avec de l’huile était de 2,37 cm. A partir de cette expérience :
   1. Quelle était la question par laquelle le scientifique a commencé ?
   2. Quelle était son hypothèse ?
   3. Identifiez la variable indépendante, la variable dépendante et le(s) contrôle(s) expérimental(aux).
   4. Que montrent les données ?
   5. Peut-il être certain de sa conclusion ? Comment peut-il rendre sa conclusion plus ferme ?
3. Expliquez trois types de modèles scientifiques. Quel est un avantage et un inconvénient de chacun d’entre eux ?
4. Identifiez ou concevez cinq de vos propres symboles de sécurité, en vous basant sur vos connaissances des procédures de sécurité dans un laboratoire scientifique.
5. Créez votre propre expérience en vous basant sur l’une de vos questions de la question 1 ci-dessus. Incluez la question, l’hypothèse, les variables indépendantes et dépendantes, et les précautions de sécurité. Vous pouvez travailler avec votre professeur ou un groupe.

Lectures complémentaires / Liens supplémentaires

• Une explication extrêmement bonne et détaillée de ce qu’est la science et comment elle est faite.
• BrainPOP propose des discussions approfondies sur la recherche scientifique, y compris des textes et des films.
• On trouve ici un exemple de l’utilisation de la méthode scientifique pour étudier les gaz à effet de serre et la croissance des arbres. Ou un autre pour étudier la relation entre les douleurs aux pieds et la météo.

Points à considérer

• Quels types de modèles avez-vous expérimentés ? Qu’avez-vous appris d’eux ?
• Quelles situations sont à la fois nécessaires et dangereuses à étudier pour les scientifiques ? Quelles précautions pensez-vous qu’ils doivent prendre lorsqu’ils les étudient ?
• En quoi le sens scientifique du mot théorie diffère-t-il de l’usage courant ? Pouvez-vous trouver un exemple dans les médias où ce mot a été utilisé de manière incorrecte dans un article scientifique ? L’utilisation abusive du mot théorie est répandue dans les médias et dans la vie quotidienne.