Déterminer les variables

Déterminer les variables

Comme cela a été mentionné dans la section Poser des questions sous forme vérifiable du site Web de Tomatosphère^MC, 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?

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.

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 Tomatosphère^MC?

Dans l’Enquête sur les semences de Tomatosphère^MC, 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.

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.).