Ci-dessus Image: Deux fillettes étudiant des végétaux dans la forêt Image © Christine Glade, iStockphoto.com

Après avoir formulé une question sous forme vérifiable, il est important que les élèves fassent des recherches ou révisent ce qu’ils savent déjà sur les principes scientifiques relatifs à leurs démarches expérimentales. Après cette étape, et avant de procéder à l’enquête au moyen de tests et d’observations, ils doivent élaborer une hypothèse scientifique.

Est-ce qu’une hypothèse est la même chose qu’une supposition non fondée?

En un mot, non! Tout le monde peut faire une supposition à propos de n’importe quoi. Les suppositions ne sont généralement pas fondées sur des connaissances. Ce sont plutôt des conjectures que les gens donnent quand ils ne savent pas la réponse à une question. Contrairement à cela, une hypothèse scientifique est non seulement fondée sur des connaissances et des expériences antérieures, mais également sur des renseignements factuelles et connues issues de la recherche.

Est-ce qu’une hypothèse est la même chose qu’une prédiction?

Encore une fois, la réponse est non, bien que la distinction entre ces deux termes ne soit pas toujours claire. Une prédiction est une estimation ou une prévision à propos d’une chose qui pourrait se produire ou de ce qu’une chose pourrait devenir, sur la base de connaissances et d’expériences antérieures et de faits connus (ex. je prédis qu’il va pleuvoir demain, je prédis que mon plant aura deux cotylédons, etc.).

Comme une prédiction, une hypothèse consiste à prévoir ce qui pourrait se produire, mais l’hypothèse va plus loin que la prédiction puisqu’elle comprend non seulement ce qui pourrait se passer, mais aussi pourquoi cela pourrait arriver (explication de la relation entre les variables). La différence la plus importante entre une prédiction et une hypothèse, c’est que cette dernière est conçue pour mener à une enquête bien planifiée, ce qui n’est pas le cas de la prédiction.

En d’autres mots, une prédiction est l’estimation d’un résultat final (ex. je prédis que le plant sera haut), alors qu’une hypothèse est un énoncé qui tente d’expliquer un phénomène en reliant une cause à un effet (ex. si on donne plus d’eau aux plants, ils vont croître davantage).

Comment élaborer une hypothèse scientifique?

Afin d’élaborer une hypothèse, il faut :

• poser une bonne question sous forme vérifiable
• comprendre les variables indépendantes et contrôlées qui entrent en jeu;
• posséder des connaissances préalables, issues par exemple des observations et de la recherche;
• réfléchir à la façon de mener l’enquête (la marche à suivre).

Par exemple, les élèves peuvent commencer par la question :

En quoi la durée de l’exposition à la lumière affecte-t-elle l’aire des feuilles des plants de tomates?

Les variables sont les suivantes :

• indépendante : durée d’exposition à la lumière
• dépendante : aire des feuilles
• contrôlées : eau, sol, source des semences, etc.

Alors, comment formuler une hypothèse à partir de cette question sous forme verifiable? Une bonne hypothèse tend à respecter le format suivant :

Dans l’exemple ci-dessus, les élèves ont indiqué vouloir explorer l’effet de la durée d’exposition à la lumière sur les plants, peut-être en exposant les plants issus du même lot de semences pendant un nombre d’heures différent (ex. une heure, deux heures, etc.). Sachant que les plants ont besoin de lumière pour pousser (grâce à la recherche ou aux connaissances antérieures), les élèves sont en mesure de présumer que les feuilles d’un plant pourraient être plus grandes en raison d’une exposition plus longue à la lumière. Sachant tout cela, leur hypothèse pourrait être :

Si on expose les plants à la lumière pendant un plus grand nombre d’heures, alors la surface des feuilles des plants de tomates sera plus grande parce que la lumière affecte la croissance des plants.

Qu’est-ce qui constitue une bonne hypothèse?

Une bonne hypothèse est :

• Un énoncé. Une hypothèse n’est pas la même chose que la question sous forme vérifiable. Une hypothèse est une tentative d’explication de ce qu’on pense qu’il arrivera pendant l’enquête.
• Vérifiable. Ce qui est modifié (variable indépendante) et ce qui est affecté par le changement (variable dépendante) doivent être mesurables et observables.
• Réfutable. Les données recueillies peuvent soit étayer l’hypothèse, soit démontrer qu’elle est fausse.
• Claire. L’élément qui sera testé, la façon dont le test sera mené (ce qui sera mesuré pour confirmer ou infirmer l’hypothèse) et le résultat attendu devraient être clairs.

Une bonne question et une bonne hypothèse devraient également aider les élèves à trouver des réponses qui ne sont pas évidentes pour eux ou qui ne sont pas généralement connues. Par exemple, la plupart des élèves savent que si on n’arrose pas une plante, elle va mourir. Le développement d’une hypothèse comme :

Si on cesse d’arroser nos plantes, alors les plantes vont mourir parce qu’elles ont besoin d’eau pour vivre.

est donc trop simpliste et ne les aidera pas à élargir leurs connaissances. Une bonne expérience aidera les élèves à découvrir des choses qu’ils ne savent pas déjà.

Comment élaborer une hypothèse Tomatosphère^MC

Dans L’enquête sur les semences de Tomatosphère^MC, la question sous forme vérifiable suivante est fournie aux élèves :

Dans la section Identifier et sélectionner les variables, les variables dépendantes et indépendantes sont déterminées.

Variable indépendante : le traitement des semences – Certaines semences ont séjourné dans l’espace ou ont été soumises à des conditions simulant l’espace pendant des années si elles ne sont pas allées dans l’espace, alors que d’autres n’ont pas subi ces traitements.
Variable dépendante : le taux de germination (pourcentage de chaque lot de semences qui germent).

Ce qui n’est pas fourni aux élèves, c’est l’hypothèse découlant de cette question. Demandez aux élèves d’élaborer leurs hypothèses à partir de la question sous forme vérifiable de Tomatosphère^MC en utilisant le format « Si… alors… parce que… ». Par exemple :

Si des semences de plants de tomates sont exposées aux conditions spatiales, alors fleur taux de germination sera inférieur à celui des autres graines non exposées parce que les niveaux de rayonnement dans l’espace peuvent endommager les cellules des semences.

Cette hypothèse n’est pas la seule possible, mais elle montre une certaine compréhension de la façon dont les plants pourraient être perturbés par les conditions de l’espace (ex. rayonnement affectant l’ADN dans les cellules, microgravité perturbant la croissance, etc.). La compréhension des élèves pourrait découler de la recherche ou des connaissances antérieures.

Est-ce une bonne hypothèse? Oui, parce qu’elle est :

• Un énoncé.
• Vérifiable. Ce qui est modifié (semences traitées ou non) et ce qui est affecté par le changement (nombre de semences ayant germé) doivent être mesurables et observables.
• Réfutable. L’élève peut utiliser les données recueillies pour décider si elles confirment ou infirment son hypothèse (un énoncé faux signifierait que plus de semences de « l’espace » ont germé ou que le taux de germination est le même que pour les semences non traitées).
• Claire. L’élément qui sera testé (la germination des semences), la façon dont le test sera mené (les semences sont amenées jusqu’au point de germination) et le résultat attendu (moins de graines traitées germeront) devraient être clairs.

Exercice dirigé

Exercice 1

Demandez aux élèves de lire les énoncés suivants et de déterminer si les hypothèses sont bonnes, passables ou mauvaises et pourquoi.

Bonne
Passable
Mauvaise
1. Si on expose les plants à la lumière rouge, au bout de 6 semaines, leurs feuilles seront plus grandes que celles des plants exposés à la lumière verte, parce que les objets en apparence verts, comme les feuilles, reflètent la lumière verte qu’ils n’ont pas pu utiliser pour la photosynthèse.
Bonne
Passable
Mauvaise
2. Si on cultive des plants en classe, alors le résultat sera meilleur que pour les plants cultivés à l’extérieur parce qu’on est capable de s’en occuper.
Bonne
Passable
Mauvaise
3. Si on mélange du sirop d’érable dans l’eau qu’on donne à nos plants de tomates, alors ils vont mieux pousser parce qu’ils ont besoin de sucre pour avoir de l’énergie.

Answers

Exercice 1

1. 1. Bonne
      Pourquoi est-ce une bonne hypothèse?
      • correct C’est un énoncé qui respecte le format « Si… alors… parce que… ».
      • correct Vérifiable. Ce qui est modifié (lumière rouge au lieu de verte) et ce qui est affecté par le changement (taille des feuilles) doivent être mesurables et observables.
      • correct Réfutable. L’hypothèse peut être étayée par une preuve (si l’énoncé est vrai, alors les feuilles seront plus grandes; si l’énoncé est faux, alors les feuilles seront plus petites ou de la même taille que celles des autres plants).
      • correct Claire. L’élément qui sera testé (deux couleurs de lumière), la façon dont le test sera mené (les feuilles des plants seront mesurées lorsqu’elles auront six semaines) et le résultat attendu (les plants cultivés sous la lumière rouge auront de plus grandes feuilles) sont clairs.
   2. Mauvaise
      Pourquoi est-ce une mauvaise hypothèse?
      • correct C’est un énoncé qui respecte le format « Si… alors… parce que… ».
      • incorrect Non vérifiable. Les variables sont très vagues. Quelles sont les conditions de la classe par rapport aux conditions extérieures? Tient-on compte du sol? De la lumière? De la température? Quels types de plants seront cultivés?
      • incorrect Non réfutable L’hypothèse serait difficile à étayer ou à réfuter grâce à des preuves parce qu’elle est vague.
      • incorrect Pas claire. L’élément qui sera testé (le sol? La température? La lumière?), la façon dont le test sera mené et le résultat attendu (que signifie « mieux »? Plants plus hauts? Feuilles plus grandes? Floraison plus tôt?) ne sont pas clairs.
        
        Demandez aux élèves de modifier cette hypothèse vague pour la préciser davantage en déterminant les variables à étudier.
   3. Correcte
      Pourquoi cette hypothèse est-elle seulement passable?
      • correct C’est un énoncé qui respecte le format « Si… alors… parce que… ».
      • incorrect En partie testable. Ce qui est modifié (de l’eau sucrée par rapport à de l’eau ordinaire) est clair, mais ce qui est affecté par le changement (« mieux ») est vague. Est-ce que les plants seront plus hauts? Pousseront-ils plus vite?
      • incorrect Non réfutable. L’hypothèse serait difficile à étayer ou à réfuter grâce à des preuves parce que le concept « mieux » est vague.
      • incorrect En partie claire. L’élément qui sera testé (l’ajout du sirop d’érable à l’eau) et la façon dont le test sera mené sont évidents, mais le résultat attendu (Que signifie « mieux »? Plants plus hauts? Feuilles plus grandes? Floraison plus tôt?) n’est pas clair.
        
        Demandez aux élèves de modifier cette hypothèse un peu vague pour la préciser davantage en déterminant une variable dépendante.

Liste de vérification pour la rédaction d'une hypothèse solide

• Une hypothèse est un énoncé qui respecte le format : « SiRemplir l’espace vide_____alorsRemplir l’espace vide______ parce que ».
• L’hypothèse a un rapport avec la question sous forme vérifiable.
• L’hypothèse est logique (basée sur des observations ou des recherches).
• L’hypothèse peut être réfutée.
• L’hypothèse comprend une relation de cause à effet.
• L’hypothèse pourrait être vérifiée grâce à des mesures.
• L’hypothèse est facile à comprendre.

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Ressources supplémentaires

• L’hypothèse et l’objectif de recherche - Chenelière Éducation (consulté le 28 août 2016).
• Comment distinguer hypothèse et objectif - (consulté le 28 août 2016).
• Comment écrire une hypothèse - explorable.com (consulté le 28 août 2016).