Rapport de recherche scientifique démarche expérimentale Numératie 7e et 8e année Nathalie Gilbert et Guylaine Fortin

Sécurité Avant de commencer ton expérience, révise les consignes de sécurité et prévois le matériel nécessaire à ton expérience.

Observer et se questionner La pluie a cessé et le soleil est apparu. Sur le trottoir, tu remarques qu’une flaque d’eau a disparu. Qu’est-il arrivé à cette flaque d’eau? Tu pourrais répondre rapidement à cette question, mais comment le prouverais-tu? Tu pourrais faire un rapport de recherche scientifique.

À noter Tout rapport d’expérience devrait être écrit à la troisième personne (éviter le « Je… » ou le « Nous … »). On … Il … Ils …

Rapport de recherche scientifique Un rapport de recherche scientifique est une démarche qui comporte de nombreuses étapes. Il y en a 8.

Étapes de la recherche scientifique Énoncé du problème Formuler une hypothèse tout en expliquant le raisonnement scientifique Liste du matériel Procédure Résultats et observations Analyse Discussion et évaluation de la méthode utilisée Conclusion

Énoncé du problème Est habituellement une situation qui a été observée. Est parfois de trouver une solution à un problème observé ou autre. Est donné sous forme de question …chaque expérience devrait répondre à une question.

Prédire  Pendant que tu te prépares à observer, tu peux faire une prédiction, c’est-à-dire une prévision sur ce que tu penses observer. C’est la base de ton hypothèse. Dans ce cas, tu pourrais dire que les flaques d’eau qui sont au soleil s’évaporent plus vite que les flaques placées à l’ombre. Les prédictions peuvent être des observation qualitatives et quantitatives.

Différence entre observations qualitatives et quantitatives Les observations qualitatives et quantitatives sont utilisées dans l’hypothèse et dans la section «résultats et observations» de ton rapport d’expérience. Ces observations pourraient être : « La flaque d’eau est presque toute partie, elle s’est évaporée. » Ainsi, tu ferais une observation qualitative, c’est-à-dire une observation qui ne se base pas sur des chiffres.

Un peu plus tard, tu pourrais dire: « La flaque a complétement disparue en 5 heures. » Tu aurais alors fait une observation quantitative, soit une observation qui comporte des mesures et des chiffres qui viennent appuyer tes observations. Exercices : Transcris les observations sur une feuille ou dans ton cahier. Après chacune, indique «  qual. » si tu crois que c’est une observation qualitative et «  quant. » si tu crois qu’elle est quantitative.

a) Une boule du jeu de quilles est plus pesante qu’un ballon de basketball. ______ b) La balle rouge pèse 5 g de plus que la balle bleue. ______ c) La température a augmenté de plusieurs degrés. _____ d) La température a augmenté de 2°C. ______ e) L’eau était tiède. _____ f) L’eau était plus froide que l’huile. _____

Le hibou a mangé 3 souris. _____ b) Le hibou était plus gros que la souris. ______ c) La 2e ampoule électrique était la plus brillante. _____ d) L’ampoule de 60 W était plus brillante que celle de 40 W. ______ e) La surface de l’eau du lac était verte. _____ f) Le lac contient 15 espèces de poissons. _____

L’hypothèse Une explication des résultats de la personne qui fait l’expérience s’attend ou prévoit d’avoir selon l’information qu’il ou qu’elle a. Doit être proposée avant de commencer l’expérience. Ne commence jamais avec « Je pense» ou « Je crois ». C’est une à deux phrases courtes, claires et précises qui prédisent ou prévoient les résultats attendus de l’expérimentation.

L’hypothèse (suite) Propose une relation de cause et à effet « Si … (cause, on parle ici de la variable contrôlée), alors … (effet, qu’est-ce qui change?) ». Dans le «alors», mettre des données quantitatives dans la mesure du possible. L’hypothèse doit être justifiée ou supportée en suivant un raisonnement logique et en lien avec des connaissances scientifiques basées sur des faits.

Formuler une hypothèse Tu peux maintenant formuler une hypothèse basée sur les observations de tes variables AVANT l’expérience, ou un énoncé sur une idée que tu veux vérifier. Ta vérification consistera à comparer 2 choses afin de trouver la relation qui existe entre elles. Tu sais que le soleil est une source d’énergie thermique, tu pourrais donc utiliser cette connaissance pour formuler l’hypothèse suivante: Si une flaque d’eau est exposée au soleil pendant 30 minutes, alors l’eau diminuera de 5 ml de plus que pour une flaque non exposée au soleil parce que l’eau s’évaporera.

Justification de l’hypothèse Il faut expliquer l’hypothèse en suivant un raisonnement scientifique. Tu dois indiquer les connaissances scientifiques qui t’aident ou t’influencent à formuler ton hypothèse. Tu dois donc expliquer sur quoi se base ton hypothèse.

Pour t’exercer – Formule une hypothèse La relation entre la température de l’eau d’une piscine et le soleil. La durée de vie d’une plante sans eau. L’influence du compost sur l’agriculture des légumes.

Matériaux Faire une liste de matériel et d’équipements qui seront utilisés pour l’expérimentation. Cette liste est toujours présentée sous forme télégraphique. Pour les montages complexes ou instruments de mesure spécialisés, inclure un diagramme ou un schéma de l’installation expérimentale dans la section OBSERVATIONS.

Procédure Écrire clairement les étapes à suivre, en phrases complètes. Chaque phrase débute par un verbe à l’infinitif. Ces étapes décrivent comment l’expérimentation s’accomplie. Ces étapes sont essentielles pour vérifier la validité de vos résultats.

Résultats et observations Qu’est-ce qui s’est passé durant l’expérimentation? La personne qui fait l’expérimentation enregistre seulement les faits observables sans faire de commentaires personnels. Peut inclure des résultats quantitatifs autant que des résultats qualitatifs, des diagrammes, des tableaux ou des graphiques selon les besoins de l’expérimentation. On organise les données.

Résultats et observations (suite) Recueillir les données Une autre tâche à l’intérieur des résultats et des observations consiste à recueillir et à organiser les données. Lorsque applicable, tu pourras les noter dans un tableau comme celui-ci. Le temps d’évaporation de la flaque Flaque Temps d’évaporation (min) A 37 B 34

Résultats et observations (suite) Organiser les données Après avoir recueilli tes données, tu devras les présenter de manière à pouvoir les analyser. Souvent, les scientifiques font un graphique, comme celui-ci à bandes:

Voici ce que vous devez faire avec vos résultats… ANALYSE Questionner Interpréter Comparer Organiser Expliquer Justifier Faire des liens réalistes Faire des déductions logiques Vérifier leurs vraisemblances Utiliser des graphiques et des tableaux. Voici ce que vous devez faire avec vos résultats… Faire tout cela en ayant recours à vos habiletés supérieures de la pensée.

ANALYSE (suite) Reconnaître les variables Pendant que tu regardes de nouveau tes observations, tu te dis: Il y avait un bon vent aujourd’hui. Quel effet pourrait-il avoir eu sur mon expérimentation? Le vent est un facteur qui pourrait influencer l’évaporation. Le soleil est un autre facteur qui peut influencer l’évaporation. Les scientifiques considèrent tous les facteurs possibles pouvant influencer les expériences qu’ils conduisent. Ces facteurs sont appelés les variables.

Tu dois garder constantes certaines variables: On doit toujours effectuer des mesures sur une seule variable à la fois. Tu dois garder constantes certaines variables: Tu ne dois donc changer qu’une seule variable à la fois. La variable que tu modifies est appelée la variable indépendante (aussi appelé variable explicite ou contrôlée). Dans le cas présent, la variable dépendante est la condition lorsque tu observes la flaque. Une variable indépendante serait l’ajout de chaleur, une autre serait de provoquer un déplacement d’air au-dessus de la flaque.

Selon ton hypothèse, l’ajout de chaleur modifiera le temps nécessaire à l’évaporation de la flaque. Dans ce cas, le temps est appelé la variable dépendante (aussi appelée variable expliquée). Il arrive souvent que les expériences nécessitent un témoin; qui n’a aucune variable indépendante. Trouve le meilleur aliment pour favoriser la croissance des plantes Variable dépendante (croissance) Variable indépendante (aliment pour plante) Témoin (aucune variable indépendante) Aliment pour plante A Aliment pour plante B

Déterminer la variable pour une expérience objective Si tu utilises plus qu’une variable indépendante dans une expérience, tu n’effectues pas d’expérience objective (expérience valable ou non biaisée) et tes résultats ne t’indiqueront rien d’utile. Tu ne seras pas en mesure de déterminer si c’est le soleil ou le vent qui a fait évaporer l’eau.

ANALYSE (suite) Validation de tes variables Vérifier, valider et/ou discuter de tes variables. Est-ce que ta variable identifiée comme indépendante (cause, soit la variable contrôlée) est vraiment indépendante? Est-ce que la variation de ce facteur a vraiment eu un effet?

Discussion Expliquer les sources d’erreurs possibles présentes dans l’expérimentation. Peut inclure des faits intéressants ou inattendus qui se sont développés si ceux-ci pourraient avoir un effet sur les résultats. Évaluer la méthode utilisée. Déterminer les sources d’erreurs possibles. Discuter de la fiabilité et de la validité des résultats. Proposer des changements et/ou des améliorations.

Discussion (suite) Expliquer ce qui a été appris de l’expérimentation et élaborer des applications possibles en dehors du contexte du laboratoire. Proposer des changements et/ou des améliorations. Proposer d’autres expérimentations possibles, basées sur les résultats obtenus. Le tout peut se faire sous forme de réponses à des questions données suite à l’expérimentation.

Tirer des conclusions Une conclusion est un énoncé qui indique si tes résultats confirment ou non ton hypothèse de départ.

Les scientifiques élaborent souvent des expérimentations sans savoir ce qui va se produire. Parfois, ils cherchent délibérément à prouver que quelque chose ne se produira pas. Finalement, lorsqu’une hypothèse a été vérifiée à fond et que presque tous les scientifiques s’entendent pour dire que les résultats confirment l’hypothèse, celle-ci devient une théorie.