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Déterminer les variables

Trois types de tomates de formes et de tailles différentes

Trois types de tomates de formes et de tailles différentes (MOs810, Wikimedia Commons)

Trois types de tomates de formes et de tailles différentes

Trois types de tomates de formes et de tailles différentes (MOs810, Wikimedia Commons)

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Quels sont les liens avec mon programme d'études?

Découvre comment les scientifiques définissent les variables indépendantes, dépendantes et contrôlées dans une enquête expérimentale.

Déterminer les variables

Comme cela a été mentionné dans la section Poser des questions sous forme vérifiable du site Web de TomatosphèreMC, pour poser des questions sous forme vérifiable, il faut définir les variables de l’enquête expérimentale, c’est-à-dire ce qui est modifié et ce qui reste constant.

Quelles sont les variables dans une enquête expérimentale?

Les scientifiques font souvent des enquêtes expérimentales pour observer les relations de cause à effet. C’est-à-dire qu’ils cherchent des liens entre des changements (de température, d’arrosage, d’engrais,...) et des conséquences (plantes plus grandes, plus vertes, avec plus de tomates,...). Pour ce faire, ils doivent introduire un changement (la cause ou la variable indépendante) afin de déterminer si cette variable est à l’origine de ce qui est observé (l’effet ou la variable dépendante).

Une enquête expérimentale comprend généralement trois principaux types de variables : une variable indépendante, une variable dépendante et des variables contrôlées. Nous examinerons chacun de ces trois types de variables et leurs liens avec les enquêtes expérimentales sur les plantes.

Variables indépendantes

La variable indépendante, également appelée traitement expérimental, est la différence ou le changement choisi par le scientifique en ce qui a trait aux conditions expérimentales (la cause). Pour qu’un test soit objectif, une enquête expérimentale de qualité ne doit comporter qu’une seule variable indépendante que l’on peut mesurer de façon quantitative (c’est-à-dire avec des données concrètes, le plus souvent des chiffres). Par exemple, les enquêtes expérimentales sur les plantes peuvent inclure des variables indépendantes comme :

  • le volume d’eau donnée aux plants;
  • la concentration d’azote ou de phosphore dans le sol;
  • l’intensité ou la longueur d’onde de la lumière à laquelle les plants sont exposés et la durée de l’exposition;
  • la concentration ou le type d’engrais utilisé.

Variables dépendantes

Quand un scientifique choisit une variable indépendante (la cause), il s’attend à une certaine réaction (l’effet). Cette réaction est connue sous le nom de variable dépendante. La variable dépendante doit être quelque chose d’observable et de mesurable. Dans une enquête expérimentale, comme dans le cas de la variable indépendante, il ne devrait y avoir qu’une seule variable dépendante. Par exemple, les enquêtes expérimentales sur les plantes peuvent inclure des variables dépendantes comme :

  • le nombre de jours nécessaires à la germination;
  • l’aire de la surface des feuilles;
  • le nombre de jours nécessaires à la floraison ou à la fructification;
  • la masse sèche (la quantité de matière végétale qui reste lorsqu’on a retiré toute l’eau).

Question sous forme vérifiable

En quoi le volume d’eau affecte-t-il le nombre de jours nécessaires à la floraison d’un plant de tomates?

Relation entre une variable indépendante et une variable dépendante
Relation entre une variable indépendante et une variable dépendante (©2022 Parlons sciences).
Image - Version texte

Cette illustration en couleur explique la relation entre une variable indépendante et une variable dépendante.

À gauche, un ovale bleu contient le mot «Cause». Il est étiqueté «Variable indépendante» en haut, et «p. ex., le volume d’eau» en bas. À droite, on voit un rectangle vert contenant le mot «Effet». Il est étiqueté «Variable dépendante» en haut, et «p. ex., le nombre de jours de floraison» en bas. Une flèche rouge pointe de la cause à gauche vers l’effet à droite.

Variables contrôlées

Pour qu’un scientifique puisse s’assurer que seule la variable indépendante (la cause) influe sur la variable dépendante (l’effet), tous les autres facteurs qui influencent la situation de test (ou les sujets testés) doivent rester constants. Ces facteurs qui doivent demeurer identiques sont appelés variables contrôlées ou variables constantes. Dans une enquête donnée, il peut y avoir une ou plusieurs variables qui devront rester constantes. Par exemple, dans une enquête expérimentale portant sur l’influence du volume d’eau (variable indépendante) sur le nombre de jours nécessaires à la floraison (variable dépendante), les éléments qui doivent demeurer constants sont :

  • le type de semences;
  • le type de sol;
  • la source de lumière;
  • l’humidité de la pièce;
  • le type de récipient (ex. des pots en plastique par rapport à des pots d’argile);
  • la température.
Tomato plants in a greenhouse
Plants de tomates dans une serre (Source: Goldlocki [GNU-FDL] via Wikimedia Commons).
Image - Version texte

Sur cette photographie couleur figurent des plants de tomates dans une serre.

Des rangées de plants de tomates s’étendent au loin des deux côtés de la photo. La lumière entre par un plafond translucide. Les plants avec leurs feuilles vertes sont touffues. Des tomates sont visibles dans le bas de chaque plant. La plupart des fruits sont rouges et certains sont verts.

Si les variables autres que la variable indépendante ne sont pas contrôlées, on ne pourra pas savoir quel facteur est réellement à l’origine des effets observés. Dans l’exemple ci-dessus, si certains plants sont placés plus près de la fenêtre, la différence d’exposition à la lumière — plutôt que le volume d’eau — pourrait avoir une incidence sur le nombre de jours nécessaires à la floraison.

Pour en savoir plus sur la conception d’expériences scientifiques, voir la section Mise en place d’un test objectif.

Quelles sont les variables de l’enquête sur les semences de TomatosphèreMC?

Dans l’Enquête sur les semences de TomatosphèreMC, les élèves étudient les taux de germination des semences de tomates qui ont séjourné dans l’espace (ou qui ont été soumises à des conditions simulant l’espace) et les comparent à ceux des graines non traitées restées sur Terre.

La question sous forme vérifiable de l’enquête sur les semences de TomatosphèreMC est :

QUELS SONT LES EFFETS DE L’ENVIRONNEMENT SPATIAL OU DES CONDITIONS SIMULANT L’ENVIRONNEMENT SPATIAL SUR LE NOMBRE DE GRAINES DE TOMATE QUI ONT GERMÉ?

Variable indépendante : type de semences utilisées — semences non traitées par rapport aux semences ayant séjourné dans l’espace (certaines années, lorsque les semences ne sont pas envoyées dans l’espace, elles sont soumises à des conditions semblables à celles de l’espace)

Variable dépendante : nombre de graines qui germent

Exercice dirigé

Exercise 1

Demandez aux élèves de lire les questions suivantes et de déterminer les variables indépendantes, dépendantes et potentiellement contrôlées.

  1. En quoi la durée de l’exposition à la lumière influe-t-elle sur l’aire de surface des feuilles des plants de tomates?
  2. En quoi la concentration d’engrais azotés influe-t-elle sur le nombre de jours nécessaires à la floraison des plants de tomates?
  3. En quoi le volume d’eau donné par jour influe-t-il sur le nombre de jours nécessaires à la germination des plants de tomates?

Exercise 2

Demandez aux élèves de définir les termes « variable indépendante », « variable dépendante » et « variable contrôlée » en utilisant leurs propres mots.

Exercise 3

Demandez aux élèves de réfléchir aux variables qui doivent être contrôlées dans Enquête sur les semences de TomatosphèreMC (p. ex., quantité d’eau, type de sol, type de contenants servant à la plantation, température, etc.)

Exercise 4

Demandez aux élèves de réfléchir à l’enquête sur les semences de TomatosphèreMC et de lancer des idées concernant les variables qui pourraient ne pas être contrôlables (p. ex., différentes quantités d’eau données lors de l’arrosage, proximité accrue d’une bouche de chaleur, différents types de sol, etc.).

Réponses
  1. Variable indépendante : durée d’exposition à la lumière (en heures)
    Variable dépendante : aire de surface des feuilles (aire de surface totale, aire de la feuille la plus grande ou aire de toutes les feuilles?)
    Variables contrôlées : quantité d’eau, type de sol, profondeur de plantation des semences, source de lumière, concentration/type d’engrais (le cas échéant), température de la pièce, etc.
  2. Variable indépendante : concentration de l’engrais azoté
    Variable dépendante : nombre de jours nécessaires à la floraison (lorsque la première fleur éclot sur la plante)
    Variables contrôlées : même type de semences, même quantité d’eau, même type de sol, même source de lumière, même durée d’exposition à la lumière, etc.
  3. Variable indépendante : volume d’eau en ml (par jour)
    Variable dépendante : nombre de jours nécessaires à la germination (lorsque les premières semences germent)
    Variables contrôlées : même type de semences, même type de sol, même volume de terreau, même type de pots, même source de lumière, même durée d’exposition à la lumière, température de la pièce, arrosage au même moment de la journée, etc.

 

En savoir plus

Les expériences à facteurs contrôlés
Cette page de la Khan Academy explique comment les expériences à facteurs contrôlés sont utilisées pour tester les hypothèses.

Introduction aux variables indépendantes et aux variables dépendantes
Cette page de Voxco explique les variables indépendantes et dépendantes et comment les identifier dans la recherche scientifique.

Les types de variables
Cette page d'Allô Prof explique les différents types de variables.