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Quand les scientifiques ont des questions, ils peuvent effectuer des tests ou des expériences pour tenter de trouver les réponses. Pour que les résultats expérimentaux soient fiables, ils doivent faire en sorte que leurs expériences soient objectives. Ce type d’expérience est souvent appelé essai comparatif ou test objectif.

Un certain nombre de facteurs contribuent à mener des tests objectifs :

1. Un test objectif implique une comparaison

Les tests objectifs supposent généralement de comparer ce qui se passe lorsqu’on introduit un changement ou lorsqu’on expose quelque chose à différentes conditions. Fondamentalement, cela consiste à observer les effets de la modification d’une variable. Par exemple, pour savoir en quoi la pente d’une rampe influe sur la distance parcourue par une petite voiture, il faudrait installer plusieurs rampes (de la même longueur), leur donner différentes inclinaisons et laisser la même petite voiture descendre la rampe, puis mesurer la distance parcourue. La variable indépendante (cause) est l’inclinaison de la rampe et la variable dépendante (effet) est la distance parcourue par la voiture.

2. Un test objectif repose sur une seule différence ou un seul changement (la variable indépendante)

Dans la plupart des expériences, on cherche à déterminer si le changement effectué est réellement la cause de l’effet observé. Dans un test objectif, il est important de ne changer qu’une variable à la fois. De cette façon, on peut dire si la variable modifiée est à l’origine de ce qui est observé. Par exemple, si on teste les petites voitures sur les rampes et si on change à la fois l’inclinaison de la rampe et la matériel recouvrant sa surface, le test n’est plus objectif. Il est impossible d’être sûr que seule la pente de la rampe affecte la distance parcourue. En effet, le nouveau matériel recouvrant sa surface peut faire en sorte que la friction est moindre lorsque la voiture roule, ce qui aurait alors une incidence sur la distance parcourue.

3. Un test objectif consiste à maintenir la constance de toutes les autres variables

Pour qu’un scientifique puisse s’assurer que seule la variable indépendante affecte la variable dépendante (les résultats qui seront mesurés), tous les autres facteurs (les autres variables) qui influencent la situation de test doivent rester constants (les variables contrôlées). Il peut parfois être difficile de tout contrôler, mais il est important de maîtriser le plus grand nombre de facteurs possibles qui pourraient influer sur les résultats. Par exemple, dans l’exemple des petites voitures et des rampes, la voiture doit partir du même endroit sur chaque rampe, elle ne doit pas être poussée vers le bas, etc.

Comment TomatosphèreMC illustre-t-il la mise en place d’un test objectif?

L’enquête sur les semences de TomatosphèreMC est un moyen utile de montrer aux élèves comment concevoir un test objectif. Elle comprend une question sous forme vérifiable prédéterminée (Quels sont les effets de l’environnement spatial sur le taux de germination des semences de tomates?), une variable indépendante (type de graines : traitées et non traitées) et une variable dépendante (taux de germination).

Ce que l’enquête expérimentale TomatosphèreMC ne précise pas, ce sont les variables que les élèves devront maintenir constantes (variables contrôlées).

Exercice dirigé

Exercice 1

Objectif ou non?

Demandez aux élèves de lire les scénarios suivants et de déterminer s’ils pensent que les tests sont objectifs.

  1. Un élève voulait vérifier si l’ajout d’engrais aux plants avait entraîné une augmentation de leur hauteur. Il a ajouté la même quantité d’engrais dans trois pots de plants qu’il a placés sur le rebord de la fenêtre. Il n’a pas mis d’engrais dans les trois autres pots et les a posés sur une étagère loin de la fenêtre, parce qu’il n’y avait plus de place à côté des premiers. Ce test était-il objectif?
  2. Une classe d’élèves a voulu tester le taux de germination de deux types de semences de tomates. Les élèves ont planté 30 graines d’un type (« Grandes beautés ») et 30 d’un autre type (« Petites merveilles ») dans la même sorte de sol et de pots. Tous les pots ont été placés sur le rebord d’une fenêtre où ils ont reçu la même quantité de lumière, la durée d'exposition étant la même. Un élève était chargé de l’arrosage des « Grandes beautés », tandis qu’un autre était responsable de celui des « Petites merveilles ». L’élève qui arrosait les « Petites merveilles » est parti en vacances et n’a pas arrosé les plants pendant deux semaines, tandis que l’autre a continué à arroser les « Grandes beautés » comme d’habitude. Ce test était-il objectif?
  3. Un élève a voulu tester les effets du type de sol sur le taux de germination des semences de tomates. Il a planté cinq graines (du même type, à intervalles réguliers) dans un pot rempli de sable, trois (du même type, à intervalles réguliers) dans un pot rempli de terre à jardin, et trois (du même type, à intervalles réguliers) dans un pot rempli de compost. Il a placé les trois pots côte à côte sur le rebord de la fenêtre et a versé 50 ml d’eau du robinet dans les pots tous les trois jours. L’élève a consigné le moment où les semences ont germé dans chacun des pots. Ce test était-il objectif?

Réponses

Exercice 1

  1. Non, ce n’est pas un test objectif parce que tous les plants n’ont pas bénéficié de la même exposition à la lumière, ce qui pourrait affecter leur taux de croissance. La variable indépendante (cause) était la quantité d’engrais. Tout le reste aurait dû rester constant, ce qui n’a pas été le cas. L’exposition à la lumière était différente (sur le rebord de la fenêtre par rapport à sur une étagère), donc les élèves ne seront pas en mesure de déterminer avec certitude que seul l’engrais est à l’origine du taux de croissance.
  2. Non, ce n’est pas un test objectif parce que tous les plants n’ont pas reçu le même volume d’eau. La variable indépendante (cause) était le type de plant. Tout le reste aurait dû rester constant, ce qui n’a pas été le cas. Le volume d’eau était différente, donc les élèves ne seront pas en mesure de déterminer avec certitude que seul le type de plant affecte le taux de germination.
  3. Oui. Le seul facteur qui a varié dans l’enquête était le type de sol (variable indépendante). Toutes les autres conditions (type de semence, emplacement des semences, lumière, eau) sont restées constantes.