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Mise en place d’un test valable

Pousses à différentes étapes de croissance

Pousses à différentes étapes de croissance (Eric Naud, iStockphoto)

Pousses à différentes étapes de croissance

Pousses à différentes étapes de croissance (Eric Naud, iStockphoto)

Format
Sujets
Lisibilité
8.8

Quels sont les liens avec mon programme d'études?

Découvre comment les scientifiques élaborent des tests valables qui s’appuient sur des comparaisons et des variables.

Lorsque les scientifiques se posent des questions, ils et elles peuvent tenter d’y répondre en effectuant des tests ou des enquêtes expérimentales. Pour s’assurer que leurs résultats sont valides, les scientifiques doivent préparer méthodiquement leurs expériences. Ce type d’enquête expérimentale est souvent connu sous le nom d’« essai contrôlé » ou de « test valable ».

Plusieurs facteurs permettent d’assurer la validité d’un test :

  1. Un test valable exige une comparaison.
    Un test valable compare généralement une situation initiale à une autre, où l’on change quelque chose (un des paramètres) ou on l’expose à différentes conditions. Pour faire simple, il permet d’observer les effets entraînés par le changement d’une variable. Par exemple, si tu voulais savoir de quelle manière l’inclinaison d’une piste influe sur la distance parcourue par une petite voiture, tu préparerais plusieurs pistes (de la même longueur) présentant différents degrés d’inclinaison. Ensuite, tu laisserais descendre la même petite voiture sur chaque piste et tu mesurerais la distance parcourue. La variable indépendante (cause) est le degré d’inclinaison de la piste, et la variable dépendante (effet) est la distance parcourue par la voiture.
  2. Un test valable se base sur une seule différence ou modification (la variable indépendante).
    Dans la plupart des enquêtes expérimentales, on cherche à savoir si le changement introduit cause véritablement l’effet observé. Pour qu’un test soit valable, il importe de changer une seule variable à la fois. Ainsi, tu es en mesure de dire si la variable que tu as changée cause l’effet que tu observes. Par exemple, si tu changeais à la fois le degré d’inclinaison et la surface de la piste lors de ton test avec la petite voiture, ce test ne serait plus valable. Tu ne saurais plus si l’inclinaison de la piste à elle seule a modifié la distance parcourue. Le nouveau type de surface pourrait réduire la friction de la voiture sur la piste, ce qui aurait également un effet sur la distance parcourue.
  3. Un test valable tente de garder toutes les autres variables constantes.
    Pour que seule la variable indépendante influence la variable dépendante (le résultat qui sera mesuré), tous les autres facteurs (variables) qui entrent en jeu dans le test doivent demeurer constants (les variables contrôlées). C’est parfois difficile, mais il est important de contrôler le plus de facteurs possible qui pourraient influer sur les résultats. Par exemple, dans ton test de la distance parcourue par la petite voiture, la voiture devrait être relâchée à partir du même endroit sur chaque piste, elle ne devrait pas être propulsée sur la piste, etc.
  4. Comment TomatosphèreMC conçoit un test valable?
    L’Enquête sur les semences est une ressource utile pour montrer aux élèves comment on conçoit un test valable. L’enquête fournit une question testable prédéterminée (quels sont les effets de l’environnement spatial sur la germination de semences de tomates?), une variable indépendante (type de semences – traitées et non traitées) et une variable dépendante (nombre de semences qui germent).

    Ce que l’Enquête sur les semences ne précise pas, ce sont les variables que les élèves devront garder constantes (variables contrôlées).

    Pour en savoir plus sur les possibles variables contrôlées de l’Enquête sur les semences : Déterminer les variables

Exercice dirigé

Exercise 1

Valable ou non?

Demandez aux élèves de lire les scénarios suivants et de s’exprimer sur la validité des tests.

  1. Un groupe d’élèves souhaitait vérifier si l’ajout d’engrais aux plantes améliorerait leur croissance. Les élèves ont ajouté la même quantité d’engrais à trois pots de plantes qu’ils ont déposés sur le bord d’une fenêtre. Ils ont ensuite déposé trois autres pots de plantes ne contenant aucun engrais sur une étagère éloignée de la fenêtre, car il manquait de place sur le bord de la fenêtre. Ce test était-il valable?
  2. Un groupe d’élèves voulait vérifier le taux de germination de deux types de semences de tomates. Les élèves ont planté 30 graines d’un type de semence (« Grandes beautés ») et 30 graines d’un autre type de semence (« Petites merveilles ») dans le même type de sol et de pots. Tous les pots ont été placés au bord d’une fenêtre où ils étaient exposés au même degré de lumière pendant la même durée. Une personne de la classe était responsable d’arroser les « Grandes beautés », tandis qu’une autre était responsable d’arroser les « Petites merveilles ». La personne qui devait arroser les « Petites merveilles » est partie en vacances et n’a pas arrosé les plantes pendant deux semaines, tandis que l’autre élève a continué d’arroser les « Grandes beautés » comme d’habitude. Ce test était-il valable?
  3. Deux élèves voulaient vérifier les effets du type de sol sur le taux de germination de semences de tomates. Le duo a planté trois graines dans un pot rempli de sable, trois dans un pot rempli de terre de jardin et trois autres dans un pot rempli de compost. Toutes les semences étaient du même type et espacées uniformément. Les élèves ont placé les trois pots côte à côte sur le bord d’une fenêtre et les ont arrosés à raison de 50 ml d’eau du robinet tous les trois jours. Les élèves ont noté le moment où les semences ont germé dans chacun des pots. Ce test était-il valable?

Exercice 2

Demandez aux élèves d’essayer les simulations de test valable d’ABC Splash — Education Services Australia Ltd (en Anglais). Les élèves peuvent même faire l’essai d’un test valable avec des plants de tomates!

Réponses
  1. Non, le test n’était pas valable, car les plantes n’ont pas été exposées également à la lumière, ce qui a pu influer sur leur croissance. La variable indépendante (cause) était la quantité d’engrais. Tout le reste aurait dû demeurer constant, ce qui n’a pas été le cas. Le degré d’exposition à la lumière était différent (bord de la fenêtre par rapport à l’étagère). Par conséquent, les élèves n’auraient pas pu déterminer avec certitude que seul l’engrais a influé sur la croissance.
  2. Non, le test n’était pas valable, car les plantes n’ont pas toutes reçu la même quantité d’eau. La variable indépendante (cause) était le type de plante. Tout le reste aurait dû demeurer constant, ce qui n’a pas été le cas. La quantité d’eau était différente. Par conséquent, les élèves n’auraient pas pu déterminer avec certitude que seul le type de plante a influé sur le taux de germination.
  3. Oui. Le seul facteur qui a varié dans cette enquête était le type de sol (variable indépendante). Toutes les autres conditions (type de semence, nombre de graines ensemencées, disposition des semences, lumière, eau) sont demeurées constantes.

En savoir plus

Introduction à la conception d'expérience
Cette vidéo (8:43 min.) de la Khan Academy Francophone propose une introduction aux critères de conception d'une bonne expérience scientifique

Design expérimental pour les étudiants
Cette page Web, de StoryBoardThat.com, propose une méthode détaillée pour amener les élèves à concevoir des questions vérifiables, des tests équitables et des expériences.

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

Qu'est-ce que les expériences contrôlées ?
Cette page par Voxco introduit les expériences contrôlées et explique les différentes procédures de contrôle de la recherche expérimentale.

Conception d'expériences
Cette page, de Stringfixer.com, explique comment concevoir des expériences et propose différents plans expérimentaux.