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Bibliothèque de ressources

Ci-dessus Image: Ruban à mesurer enroulé autour d’une tomate © Michael Bodmann, iStockphoto.com

Afin d’obtenir les résultats les plus fiables possible dans une enquête scientifique, il est important de réduire au minimum les biais et erreurs et de faire preuve de précision et d’exactitude dans la collecte des données. L’exactitude et la précision concernent le degré de proximité entre une mesure et sa valeur réelle ou véritable.

Quelle est la différence entre « précision » et « exactitude »?

Dans la vie quotidienne, les élèves peuvent utiliser « précision » et « exactitude » de façon interchangeable, mais ces termes ont des significations ont des significations différentes lorsqu’on les utilise dans le cadre d’expériences scientifiques.

Exactitude

L’exactitude renvoie au degré de proximité entre une valeur mesurée et une valeur réelle (« véritable »). Par exemple, si vous mettez un poids étalon de 100 g sur une balance, la lecture exacte de ce poids devrait se rapprocher le plus possible de 100 g. Si vous obtenez une lecture de 105 g, alors vous pouvez dire qu’elle n’est pas exacte (et que votre balance aurait besoin d’être calibrée).

Mais que faire si vous ne connaissez pas la « véritable » valeur d’une grandeur physique? Vous voulez tout de même pouvoir prendre des mesures qui sont aussi réelles que possible. Certains dispositifs et outils vous permettent d’obtenir un résultat plus exact que d’autres. Par exemple, imaginons que deux groupes d’élèves mesurent la largeur d’une tige d’un plant de tomates. Un groupe utilise des règles en plastique dont la plus petite unité de mesure est le millimètre (mm). Les élèves cherchent à déterminer si la lecture est plus proche de 3 ou de 4 mm (voir ci-dessous). L’autre groupe d’élèves utilise des pieds à coulisse. Ils ont pu prendre des mesures jusqu’à un dixième de millimètre près. Si plusieurs mesures sont prises avec un instrument plus précis comme le pied à coulisse, la valeur moyenne peut être considérée comme une valeur plus exacte que celle relevée avec une règle.

Règle en plastique – Moins exacte
la tige de tomate

Réponses d'élèves : 3mm, 4mm, 3mm, 4mm

Pieds à coulisse – Plus exacte
la tige de tomate

Réponses d'élèves : 3,5mm, 3,3mm, 3,4mm, 3,5mm

Précision

La précision renvoie au degré de proximité réciproque des valeurs mesurées. Par exemple, un groupe d’élèves (le groupe A) a compté le nombre de tomates sur son plant et un autre groupe d’élèves (le groupe B) a fait la même chose sur son propre plant.

Groupe A
plant de tomate

Combien de tomates y a-t-il sur le plant?

Réponses d'élèves : 37, 36, 37, 36, 37, 36

Groupe B
plant de tomate

Combien de tomates y a-t-il sur le plant?

Réponses d'élèves : 35, 38, 31, 40, 32, 37

Notez que toutes les valeurs du groupe A sont très similaires (soit 36 ou 37). Les données seraient considérées comme très précises. D’autre part, les valeurs du groupe B reflètent une plage beaucoup plus large (entre 31 et 40). Ces mesures ne sont pas précises.

Précises et exactes

Il est possible d’être exact sans être précis et d’être précis sans être exact.

Cible dont les points sont regroupés au centre

Exactitude = Élevée
Précision = Élevée

Cible dont les points sont regroupés loin du centre

Exactitude = Faible
Précision = Élevée

Cible dont les points sont répartis autour du centre

Exactitude = Élevée
Précision = Faible

Cible dont les points sont répartis loin du centre

Exactitude = Faible
Précision = Faible

Les élèves doivent toujours chercher à prendre des mesures qui sont À LA FOIS exactes et précises.

Par exemple, deux séries de données ont été recueillies au sujet de l’aire de surface des feuilles des plants de tomates.

Exacte ET précise
feuille de tomate

Réponses d'élèves :: 53 cm2, 52 cm2, 53 cm2, 53 cm2

Les valeurs sont proches les unes des autres et sont proches de la moyenne

NOT Accurate and NOT Precise
feuille de tomate

Réponses d'élèves : 47 cm2, 52 cm2, 59 cm2, 56 cm2

Les valeurs ne sont pas proches les unes des autres et certaines ne sont pas proches de la moyenne

Précision et exactitude dans TomatosphèreMC

Dans l’expérience TomatosphèreMC, les élèves sont encouragés à prendre des mesures à la fois précises et exactes de la germination des semences. Cela consiste principalement à consigner des données précises et exactes concernant le moment où les semences germent (c’est-à-dire que les deux cotylédons sont sortis et ouverts). Par exemple, si plusieurs élèves comptent le nombre de semences germées qu’ils voient une journée donnée, ils devraient tous compter le même nombre de semences. Dans d’autres enquêtes sur la culture de plants de tomates, les élèves peuvent mesurer la hauteur et la masse sèche des plants, l’aire de surface des feuilles, la largeur des tiges, etc.

Exercice dirigé

Exercice 1

Demandez aux élèves de lire les questions suivantes et d’y répondre.
  1. Regardez les mesures obtenues par les deux groupes d’élèves suivants. Quel groupe a pris les mesures les plus exactes de la hauteur du plant de 50 cm?
    Groupe A : 49,7 cm, 50 cm, 49,8 cm, 50,1 cm, 50,2 cm
    Groupe B : 52,1 cm, 52 cm, 52,1 cm, 51,9 cm, 52 cm
  2. Regardez les mesures obtenues par les deux groupes d’élèves suivants. Quel groupe a pris les mesures les plus précises de la hauteur du plant de 50 cm?
    Groupe A : 49,9 cm, 50 cm, 49,8 cm, 50,1 cm, 50,2 cm
    Groupe B : 52,1 cm, 52 cm, 52,1 cm, 51,9 cm, 52 cm
  3. Regardez les mesures suivantes du pH de la terre d’un pot. Sont-elles précises? Expliquez.
    7; 5,2; 8,1; 6,3; 7,8
  4. Exercice 2

    Demandez aux élèves de définir les termes « précision » et « exactitude » dans leurs propres mots.

    Exercice 3

    Demandez aux élèves de donner un exemple concret d’une situation où la précision est importante. Demandez-leur de donner aussi un exemple de situation où l’exactitude est importante.

    Exercice 4

    Demandez aux élèves de créer leur propre analogie, comme celle de la cible utilisée dans de nombreux sites, pour expliquer la différence entre l’exactitude et la précision.

    Réponses

    Exercice 1 - a

    Calculez les moyennes pour chaque groupe. Le groupe A a une moyenne de 49,82 et le groupe B a une moyenne de 52. Étant donné que la moyenne du groupe A est plus proche de 50 cm que celle du groupe B, les valeurs du groupe A sont plus exactes.

    Exercice 1 - b

    Les valeurs du groupe A sont plus proches les unes des autres (plage plus petite) que celles du groupe B; donc le groupe A a des mesures plus précises, même si elles ne sont pas aussi exactes.

    Exercice 1 - c

    Non, elles ne le sont pas. La plage est de 5,2 à 8,1, ce qui constitue une grande différence pour l’échelle du pH de la terre prélevée dans un seul pot.