Exercice 1 — Formuler une question testable
Parmi les questions suivantes, transformez celles qui ne peuvent pas être testées en questions testables. Pour chacune, indiquez ce qu'il faudrait mesurer ou observer.
a) Pourquoi la nature est-elle si belle ? b) Les plantes ont-elles besoin de lumière pour grandir ? c) Le café refroidit-il plus lentement dans une tasse en porcelaine que dans une tasse en verre ?
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Démarche. Une question testable porte sur un phénomène précis, comparable d'un cas à l'autre, et on doit pouvoir décrire ce qu'on observerait pour y répondre.
a) La question est un jugement de valeur : elle ne se mesure pas. Une question testable serait par exemple : « La présence de végétation modifie-t-elle la température relevée sur une même zone ? » Il faut alors définir la température mesurée et l'emplacement.
b) La question est testable telle quelle. Il faut prévoir deux lots de plants identiques, l'un exposé à la lumière, l'autre non, et comparer leur croissance (hauteur, par exemple) au bout d'un même délai.
c) La question est testable telle quelle. On compare la température d'un même volume de liquide, au même instant initial, dans deux récipients, en relevant la température à intervalles réguliers.
Résultat. Les questions testables précisent la grandeur mesurée, la comparaison et la condition de référence. La question a) doit être reformulée pour être testée.
Exercice 2 — Variables et condition de référence
Un élève veut savoir si la hauteur de départ d'une bille sur une rampe change la distance qu'elle parcourt sur la table. Il dispose d'une rampe, de billes identiques et d'un mètre ruban.
a) Quelle est la variable testée ? b) Citez deux grandeurs qui doivent rester identiques d'un essai à l'autre. c) Quelle est la condition de référence, et pourquoi la garder ? d) Pourquoi l'élève doit-il répéter chaque essai ?
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a) La variable testée est la hauteur de départ de la bille.
b) Par exemple : la bille utilisée (même bille à chaque essai), la rampe (même pente et même surface), la surface de la table, la manière de lâcher la bille.
c) La condition de référence est l'essai de comparaison. Elle sert de repère pour juger de l'effet de la hauteur. On la garde pour que la différence observée soit attribuée à la seule variable testée.
d) Répéter les essais permet de vérifier que le résultat se reproduit et d'apprécier la variabilité des mesures. Un essai isolé ne suffit pas à conclure, comme le rappellent les programmes des cycles 2 et 3 à propos de la reproductibilité.
Résultat. Une seule variable change ; les autres grandeurs restent identiques ; chaque mesure est répétée.
Exercice 3 — Lire un tableau et conclure
Un élève a mesuré, pour chaque température de l'eau, le temps nécessaire à la dissolution complète d'une même masse de sucre, dans un même volume d'eau. Il a fait trois mesures par température :
| Température de l'eau | Essai 1 | Essai 2 | Essai 3 |
|---|---|---|---|
| Température ambiante | 120 s | 135 s | 128 s |
| Eau tiède | 80 s | 74 s | 79 s |
a) Calculez la valeur moyenne du temps pour chaque température. b) L'élève affirme : « Plus l'eau est chaude, plus la dissolution est rapide, quelle que soit la température. » Cette affirmation est-elle justifiée par ses mesures ? Expliquez. c) Rédigez une conclusion qui répond à la question posée et tient compte de ce que les mesures permettent d'affirmer.
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Démarche. On calcule la moyenne pour résumer les trois essais, puis on compare les moyennes en tenant compte de la dispersion des mesures.
a) Température ambiante : (120 + 135 + 128) / 3 = 383 / 3, soit environ 127,7 s. Eau tiède : (80 + 74 + 79) / 3 = 233 / 3, soit environ 77,7 s.
b) L'affirmation n'est pas justifiée dans sa forme générale. Le tableau ne compare que deux températures : on ne sait rien de ce qui se passe pour une eau plus chaude ou plus froide. La formule « quelle que soit la température » dépasse les conditions testées. En revanche, l'écart entre les deux moyennes est nettement plus grand que la variation entre les essais d'une même température : les mesures vont dans le sens de l'hypothèse, pour ces deux températures.
c) Conclusion possible : « Dans les conditions testées (masse de sucre et volume d'eau identiques), le sucre se dissout plus vite dans l'eau tiède que dans l'eau à température ambiante. Les trois mesures par température sont proches entre elles, ce qui rend le résultat reproductible. Ces résultats ne permettent pas d'affirmer le même effet pour d'autres températures. »
Résultat. La conclusion reste dans les conditions testées, s'appuie sur des valeurs précises et tient compte de la répétition des mesures.