Comment mettre en oeuvre une démarche expérimentale ?

Résumé du document

La démarche expérimentale, ou démarche scientifique, est une méthode qui fait appel à l'expérimentation pour tester la validité d'une hypothèse, l'hypothèse étant le plus souvent une réponse possible à un problème.

Elle nécessite l'élaboration d'une solution provisoire et la conception d'un montage expérimental pour tester cette dernière. Les résultats de cette expérience, et surtout leur interprétation, permettent de tirer une ou des conclusions et de retenir, ou non, la solution provisoire.

La démarche expérimentale permet de construire soi-même son savoir, de découvrir des connaissances, tout en mettant en oeuvre des savoir-faire (manipulation, expérimentation). C'est donc un apprentissage par l'action (...)

Extraits

[...] Il en existe plusieurs ; on opte pour le plus classique et le plus facile d'emploi : en l'occurrence l'eau de chaux, qui se trouble en présence de CO2. L'eau de chaux sera disposée dans un bécher où plongera l'extrémité du tube. Ainsi, à chaque expiration, le gaz expiré sera envoyé, grâce au tube, dans l'eau de chaux. La liste du matériel nécessaire à l'expérience est donc : un tube, un bécher, de l'eau de chaux et un élève. Quel paramètre est variable ? Lesquels sont constants ? En se posant ces questions, on envisage les conditions dans lesquelles le matériel va être utilisé. [...]

[...] Ces différents questionnements mis en place, il faut passer à la conception de l'expérience ou du montage. Le plus souvent il s'agit d'un protocole prêt à l'emploi qui vous est fourni pour réaliser l'expérience rapidement L'expérience La mise en œuvre de l'expérience nécessite d'avoir à disposition le matériel et de respecter le protocole établi. Dans le cas de l'exemple de la respiration, les élèves installent le matériel sur leur paillasse : deux béchers avec de l'eau de chaux, dont un sera un témoin, un tube pour souffler et un élève qui expirera à chaque fois dans ledit tube. [...]

[...] Quel va être le témoin ? Un témoin permet de s'assurer que c'est bien le facteur que l'on fait varier qui est responsable des changements observés (s'ils ont lieu). Il est indispensable pour qu'une expérience soit valable. Pour notre expérience, on choisit un bécher rempli d'eau de chaux simplement exposé à l'air libre, sans que personne n'expire de gaz dedans. Il faut donc compléter la liste du matériel en prévoyant le témoin : un tube, deux béchers, de l'eau de chaux et un élève. [...]

[...] L'expérience terminée, il faut confronter les résultats avec la conséquence testée Conclusion relative à l'hypothèse éprouvée Si les résultats constatés sont ceux attendus dans les conséquences vérifiables, alors l'hypothèse est possible, donc validée. Dans le cas contraire, l'hypothèse n'est pas validée mais rejetée : il faut donc recommencer et tester une autre hypothèse parmi celles proposées en début de démarche. En ce qui concerne notre exemple, l'eau de chaux est troublée. Cela signifie que du CO2 est bel et bien rejeté lors de l'expiration : l'hypothèse est donc vérifiée, validée. [...]

[...] C'est donc un apprentissage par l'action Quelles sont les principales étapes de la démarche expérimentale ? Les étapes de la démarche expérimentale présentées ici sont articulées autour d'un exemple simple qui servira de fil conducteur, celui de la respiration Le constat Lors d'une séance de travaux pratiques on part le plus souvent d'un constat. Ce constat peut survenir suite à la lecture d'un document, il peut aussi naître d'un résultat d'une expérience précédente, d'une simple observation Quel constat peut-on faire lorsque nous observons une personne respirer ? [...]