SCIENCES ET TECHNOLOGIE PERSPECTIVES

La boîte à outils

ANNÉE

Les substances pures et les mélanges

Les interactions dans l’environnement

La chaleur dans l’environnement

Les structures : formes et fonctions

ANNÉE

Les systèmes en action

La cellule

Les fluides

Les systèmes hydrographiques

7e

PERSPECTIVESSCIENCES ET TECHNOLOGIE

www.duvaleducation.com

8e

ÉQUIPE DE LA VERSION ORIGINALE ANGLAISE

AUTEUR DE L’UNITÉ

Douglas Hayhoe

ÉQUIPE DE RÉDACTION, 7e ET 8e ANNÉE

Maurice DiGiuseppe, Ph. D.Douglas FraserMartin GabberTed GibbChuck HammillChristy HayhoeDouglas HayhoeJeffrey MajorRoberta OswaldDennis Paré

CONSULTANT DE PROGRAMME PRINCIPAL

Maurice DiGiuseppe, Ph. D.

CONSULTANT DE PROGRAMME

Jeffrey Major

SkillsCover_v2.indd 1SkillsCover_v2.indd 1 12/19/08 11:26:25 AM12/19/08 11:26:25 AM

LA BOÎTEÀ OUTILS

CONSULTANT DE PROGRAMME PRINCIPAL Maurice DiGiuseppe, Ph. D.Ancien membre, Toronto Catholic District School Board

CONSULTANT DE PROGRAMME

Jeffrey Major Thames Valley District School Board

CONSULTANT PÉDAGOGIQUE DE LA VERSION FRANÇAISE

Robert P. Hartnett Ottawa-Carleton District School Board

ÉQUIPE DE LA VERSION ORIGINALE ANGLAISE

AUTEUR DE L’UNITÉDouglas HayhoeFaculté de l’éducation, Tyndale University College

Page couverture : Utiliser le matériel scientifi que correctement et de façon sécuritaire est une compétence importante en

sciences et technologie. En consultant régulièrement La boîte à outils, tu apprendras à connaître les habiletés dont tu dois te

servir pour la démarche scientifi que et la résolution de problèmes technologiques.

Gestion éditoriale de l’ouvrage français : Sine Qua Non

Nous reconnaissons l’aide fi nancière du gouvernement du Canada par l’entremise du Programme d’Aide au Développement

de l’Industrie de l’Édition (PADIÉ) pour nos activités d’édition.

Sciences et technologie PerspectivesLa boîte à outils

© Groupe Modulo inc., 2010

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Groupe Modulo est membre del’Association nationale des éditeurs de livres.

© 2009 Science and Technology Perspectives Skills Handbook

Version anglaise publiée par Nelson Education Ltd.

Dépôt légal — Bibliothèque et Archives nationales du Québec, 2010

Bibliothèque nationale du Canada, 2010

ISBN-13 : 978-2-89650-156-4

ISBN-10 : 2-89650-156-8

Il est illégal de reproduire ce livre en tout ou en partie, par n’importe quel procédé,

sans l’autorisation de la maison d’édition ou d’une société dûment mandatée.

Imprimé au Canada

1 2 3 4 5 14 13 12 11 10

iii

CollaborateursConseillers, évaluationDamian CooperAuteur, Nelson Education

Liza KarunakaranToronto Catholic DSB

Révision, catholicismeTed LaxtonWellington Catholic DSB

Conseillères et auteures (pour l’ensemble des années d’études)Kelly HazardPeel DSB

Mary RomeToronto DSB

Conseiller, éducation environnementaleDr Allan FosterWorking Group on Environmental

Education, OntarioAncien directeur, Kortright Centre

for Conservation

Conseillère, culture, anglais langue secondeVicki Lucier, B.A., B. Éd., Adv. Ed.Spécialiste en anglais langue seconde,

Simcoe County DSB

Conseillères, littératieTherese McNamaraSimcoe County DSB

Nancy ReidOttawa-Carleton DSB

Conseillère, numératieMelanie QuintanaDufferin-Peel Catholic DSB

Conseiller, sécuritéJim AgbanScience Teachers’ Association of

Ontario (STAO)

Conseillère, STSEJasodhara BhattacharyaPeel DSB

Conseiller, technologie et TICLuciano ListaToronto Catholic DSB

Comité consultatif et enseignants réviseursDiane AitkenHamilton-Wentworth DSB

Hanali AtkinsonRainbow DSB

Rosanna Romano BaldassarraYork Catholic DSB

Ron BallentineHalton DSB

Sharon ButlerSimcoe County DSB

Mark CassarDufferin-Peel Catholic DSB

Cathy ChaputWellington Catholic DSB

Charles J. CohenTanenbaumCHAT Kimel Campus

Paul CoulterAlgonquin and Lakeshore Catholic DSB

Kristine DenommeSudbury Catholic DSB

Xavier FazioBrock University

Donna ForwardOttawa Catholic SB

Sharon GilliesLondon District Catholic SB

Cathy HallOttawa-Carleton DSB

Robert P. HartnettOttawa-Carleton DSB

Steve HeddersonLimestone DSB

Patrick HoganCatholic DSB of Eastern Ontario

Kathy HolveyOttawa-Carleton DSB

Shawna HopkinsDSB of Niagara

Chris HristowYork Region DSB

Janet JackowskiPeel DSB

Pamela JacobLimestone DSB

Richard LaChapelleToronto Catholic DSB

Heather MacLeodOttawa-Carleton DSB

Kerri MonaghanRainbow DSB

Scott MooreThames Valley DSB

Bob MoulderHalton DSB

Pietrina OrlandiYork Catholic DSB

Leda Ostafi chukToronto Catholic DSB

RoseMarie OwenSimcoe County DSB

Brad ParolinToronto DSB

Kathryn PerinoHalton Catholic DSB

Lisa PilgrimHalton DSB

Tara PotterOttawa Catholic SB

Rajeev PuriToronto DSB

Tiffany RainvilleOttawa Catholic SB

Margaret RamsayDufferin-Peel Catholic DSB

Nancy ReidOttawa-Carleton DSB

Mirella SanwalkaYork Region DSB

Carl TwiddyAncien membre, York Region DSB

2 La boîte à outils

LA BOÎTEÀ OUTILS

Table des matières

1. Les fondements de la science et de la technologie

1.A. La science consiste à comprendre la nature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

1.B. La technologie consiste à résoudre des problèmes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

1.C. Les liens entre la science et la technologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

2. La démarche scientifi que et l’expérimentation

2.A. Penser comme un scientifi que . . . . . . . . . . 122.B. La démarche scientifi que . . . . . . . . . . . . . . 12

3. La recherche scientifi que3.A. Pose des questions sur le monde qui

t’entoure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223.B. Détermine un sujet de recherche et

formule une question de recherche . . . . . 223.C. Trouve des sources d’information . . . . . . . 223.D. Évalue la qualité des sources

d’information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233.E. Note et organise l’information . . . . . . . . . . 233.F. Tire une conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233.G. Évalue ta recherche . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243.H. Communique tes conclusions . . . . . . . . . . 243.I. À propos de l’utilisation d’Internet . . . . . . . 243.J. Prononce-toi sur un enjeu . . . . . . . . . . . . . 253.K. Mène une entrevue ou un sondage . . . . . . 28

4. La résolution de problèmes technologiques

4.A. Penser comme un technologue ou un ingénieur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

4.B. Résoudre des problèmes technologiques . . 314.C. Dessins techniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

5. Le matériel scientifi que et la sécurité5.A. Prendre un bon départ, en toute sécurité . . 385.B. Les mesures de sécurité en sciences

et technologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 395.C. Travailler avec des outils et de

l’équipement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 415.D. Le microscope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 435.E. Utiliser d’autre matériel scientifi que. . . . . . 445.F. La sécurité à la maison . . . . . . . . . . . . . . . 45

6. Utiliser les mathématiques en sciences et technologie

6.A. Mesures et instruments de mesure . . . . . . 466.B. Résoudre des problèmes numériques

à l’aide de la méthode DRASÉ . . . . . . . . . 526.C. Chiffres signifi catifs et notation

scientifi que . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 536.D. Tableaux de données et graphiques . . . . . . 55

7. Techniques d’étude en sciences et technologie

7.A. Stratégies de lecture . . . . . . . . . . . . . . . . . 597.B. Organisateurs graphiques . . . . . . . . . . . . . 617.C. Travailler en équipe . . . . . . . . . . . . . . . . . . 687.D. Se fi xer des buts personnels à atteindre . . 707.E. Habitudes de travail . . . . . . . . . . . . . . . . . . 717.F. Apprendre les concepts clés . . . . . . . . . . . 72

8. Les présentations en sciences et technologie

8.A. Présentations écrites . . . . . . . . . . . . . . . . . 748.B. Présentations orales . . . . . . . . . . . . . . . . . 768.C. Présentations électroniques . . . . . . . . . . . . 78

Glossaire .......................................................... 79Index ................................................................ 81Mention des sources photographiques .......... 84

3

1.A. La science consiste à comprendre la natureEn observant le monde qui t’entoure, tu te trouves face à des objets et des événements que tu aimerais mieux comprendre. Les observations sont des indices obtenus à partir des cinq sens : le toucher, l’odorat, le goût, l’ouïe et la vue. Si tu prends le temps de réfl échir à tes observations, de poser des questions sur ce que tu observes et de chercher attentivement des réponses, tu penses et agis alors comme une ou un scientifi que.

L’une des choses les plus importantes dans le domaine des sciences est de prendre l’initiative de poser des questions. Par exemple, imagine observer que les feuilles d’une plante de ton école sont devenues jaunes soudainement et commencent à se détacher de leurs tiges. Tu aimerais comprendre ce qui s’est passé. D’abord, tu te rappelles ce que tu sais déjà au sujet des plantes. Tu te souviens que les plantes sont des êtres vivants, qui ont besoin d’eau, de lumière et de terre. Tu te souviens peut-être aussi qu’ajouter de l’engrais à la terre aide les plantes à rester saines. En comparant tes observations avec ce que tu sais déjà au sujet des plantes, tu vas probablement te poser des questions et suggérer les causes possibles de la mauvaise santé de cette plante.

• La plante a-t-elle reçu suffi samment d’eau ?

• A-t-elle été exposée à la quantité de lumière dont elle a besoin ?

• Lui a-t-on donné le mauvais type d’engrais ?

• Un insecte s’est-il nourri de la plante, ou lui a-t-il transmis une maladie ?

Les observations et les questions déclenchent le processus de réfl exion scientifi que en fournissant un sujet à étudier et une raison pour l’étudier plus en profondeur.

Une fois que tu as posé des questions importantes, tu commences à chercher des réponses à ces questions en effectuant des observations plus détaillées. Tu peux examiner la plante à la recherche de marques sur les tiges

et les feuilles ou chercher des insectes inhabituels dans la terre. Tu peux photographier la plante et consulter des livres de bibliothèque ou Internet pour l’identifi er, déterminer ses besoins et savoir si d’autres que toi ont déjà observé les mêmes problèmes. Tu es en train de mener une expérience. À la fi n de ta démarche, tu vas trouver des réponses à tes questions. Ces réponses vont te permettre d’approfondir tes connaissances et ta compréhension. Tu pourras alors partager tes connaissances avec d’autres personnes. Ainsi, vous pourrez résoudre ensemble de nouveaux problèmes et prévenir des problèmes semblables.

Voilà en quoi consistent les sciences : explorer le monde, poser des questions et chercher des réponses qui améliorent notre compréhension. On appelle ce processus démarche scientifi que. Albert Einstein n’avait que quatre ou cinq ans lorsqu’il a commencé à s’interroger sur le monde qui l’entourait. Il était fasciné par le fonctionnement de la boussole et par le mouvement continu des planètes autour du Soleil. Il se posait des questions telles que : « Comment la gravité permet-elle aux planètes de rester en place dans leur trajectoire autour du Soleil ? » Par la suite, Einstein a proposé une explication à la gravité (fi gure 1).

1. Les fondements de la science et de la technologie

Figure 1 Albert Einstein4 La boîte à outils

La Dre Dorothy Crowfoot Hodgkin n’avait que dix ans lorsqu’elle a découvert sa passion pour les cristaux. Elle se posait des questions telles que : « Pourquoi les cristaux ont-ils une structure régulière ? » et « À quoi ressemblent les cristaux sous un microscope ? » Un ami de la famille, le Dr A. J. Joseph, qui habitait la maison voisine (au Soudan), l’a encouragée à étudier les sciences. Bien des années plus tard, Dre Hodgkin a reçu un prix Nobel pour sa découverte, grâce à la cristallographie aux rayons X, de la structure chimique d’un antibiotique nommé pénicilline (fi gure 2). Si tu as déjà pris de la pénicilline pour combattre une infection, tu as certainement beaucoup de reconnaissance pour l’intérêt précoce de Dre Hodgkin pour la science.

Maintenant, c’est à ton tour. Regarde autour de toi et commence à t’interroger sur le monde qui t’entoure. Cherche à expérimenter. Sers-toi de matériel simple comme un ruban à mesurer, un thermomètre, ou encore une loupe, pour observer et mesurer. Puis, va à la bibliothèque ou consulte Internet pour obtenir plus de renseignements, et discute de tes trouvailles avec ton enseignante ou ton enseignant, tes camarades et ta famille. N’oublie pas de noter tes nouvelles connaissances !

1.A.1. Objectifs et croyances de la science Certaines personnes croient que la science est principalement un ensemble de faits et de théories. Mais ce n’est vrai qu’en partie. En plus de défi nir un vaste ensemble de connaissances, la science est aussi une façon d’explorer le monde : en observant, en posant des questions, en analysant les réponses proposées et en partageant les résultats avec d’autres personnes.

L’un des principaux objectifs de la science est de comprendre le monde naturel et le monde artifi ciel (construit par les humains). Cet objectif mène au développement de nouvelles connaissances et formes de compréhension. Les lois et les théories expriment nos connaissances et notre compréhension de la nature, et nous permettent de faire des prédictions et de les tester, ce qui mène à de nouvelles connaissances. Par exemple, lorsque Galilée s’est servi du télescope pour observer les objets dans le ciel, il a découvert plusieurs petites lunes autour de Jupiter. Galilée a soigneusement noté toutes ses observations pour pouvoir comprendre ce qu’il observait. Lorsque ses conclusions ont été publiées, l’information est devenue accessible à d’autres scientifi ques, qui ont pu en prendre connaissance et l’étudier.

(a) (b)

Figure 2 (a) Capsules de pénicilline (b) Structure chimique de la pénicilline

1. Les fondements de la science et de la technologie 5

Isaac Newton a pris connaissance des découvertes de Galilée. Il s’est servi des observations de Galilée et d’autres observations pour formuler la loi de la gravité, qui permet de décrire avec précision les mouvements des lunes de Jupiter ainsi que les mouvements des six planètes qui étaient connues à son époque. Plus tard, d’autres scientifi ques ont utilisé la loi de la gravité pour prédire l’existence d’autres planètes dans le système solaire, mis à part Jupiter. Cela les a conduits à identifi er Uranus et Neptune. Le partage des connaissances est important, car il aide les scientifi ques à avancer dans leur compréhension du monde (fi gure 3).

Les scientifi ques ont des croyances de base concernant la science :

• La nature a des comportements cohérents qui peuvent être étudiés, décrits et compris.

• La démarche scientifi que est l’un des meilleurs moyens d’étudier le monde naturel.

• La connaissance scientifi que est limitée. Les scientifi ques ne peuvent pas toujours faire des observations et des prédictions exactes, tout comme ils ne peuvent pas toujours obtenir des mesures précises.

• La connaissance scientifi que n’est jamais complète : elle produit continuellement d’autres hypothèses et théories. Par exemple, une personne peut développer une idée nouvelle qui modifi e ce que nous savons déjà ou y ajoute quelque chose. Cependant, une grande partie de la connaissance scientifi que est bien établie. Certains principes fondamentaux, comme les lois de l’énergie, la théorie particulaire de la matière et l’origine cellulaire de la vie, sont peu susceptibles de changer.

• Les composantes de la nature sont interreliées. Les environnements, les écosystèmes, les organismes vivants, les produits chimiques, les liquides, les océans et les structures interagissent de manière complexe (fi gure 4).

• Les résultats de la science peuvent être utiles ou nuisibles à la société et à l’environnement, selon la façon dont la connaissance est utilisée.

Figure 4 Ce botaniste étudie l’effet de la pollution sur les arbres.Figure 3 Les observations de Galilée ont mené à d’autres découvertes importantes.


1.A.2. Les lois et les théories scientifi quesLois Que se passe-t-il quand une matière chaude entre en contact avec une matière froide ? Lorsque tu tiens un verre d’eau froide dans ta main chaude, ta main se refroidit tandis que l’eau se réchauffe lentement. Ta main perd de l’énergie pendant que l’eau absorbe l’énergie. Voilà un exemple de loi scientifi que : l’énergie circule toujours de la matière la plus chaude vers la matière la plus froide jusqu’à ce que les deux atteignent la même température.

Une loi est un énoncé général qui décrit un phénomène naturel commun. Une loi n’explique pas la cause du phénomène naturel, elle décrit seulement en détail ce qui se produit. Les lois scientifi ques sont des idées très importantes et potentiellement utiles. Il y a des centaines d’années, Blaise Pascal a découvert une loi important concernant les fl uides. La loi de Pascal dit que lorsqu’un fl uide au repos est soumis à une pression, cette pression est transmise de manière égale à toutes les parties du fl uide. Les ateliers de réparation d’automobiles utilisent des palans hydrauliques (fi gure 5). Dans un palan

hydraulique, la pression appliquée à une partie du fl uide se distribue dans le fl uide jusqu’aux pistons, ce qui permet de soulever la voiture.

Théories Les lois scientifi ques fournissent des descriptions détaillées de nos observations de la nature. Les théories scientifi ques, par contre, fournissent des explications à nos observations. Par exemple, une loi de la chaleur peut être observée : l’énergie circule toujours de la matière la plus chaude vers la matière la plus froide. Mais pourquoi l’énergie circule-t-elle toujours en ce sens ? Une théorie a été développée pour répondre à cette question. Une théorie fournit une explication. D’après la théorie particulaire de la matière, les particules présentes dans une substance chaude ont plus d’énergie et se déplacent plus vite que les particules dans une substance froide. Lorsqu’elles sont mises en contact, les particules de la substance la plus chaude, qui ont plus d’énergie, entrent en collision avec celles de la substance la plus froide, qui ont moins d’énergie, et leur transmettent une partie de leur énergie (fi gure 6).

Figure 6 La théorie particulaire explique comment l’énergie circule du café chaud jusqu’à la main en passant par la cuillère.

Figure 5 Suivant la loi de Pascal, le palan hydraulique montré sur cette photo d’archive de l’ancienne usine automobile Goodrich peut soulever une voiture, permettant ainsi aux mécaniciens de travailler dessous.


1.B. La technologie consiste à résoudre des problèmesLa technologie ne désigne pas seulement les ordinateurs. Elle désigne tous les dispositifs et les procédés qui aident à résoudre des problèmes, facilitent la vie ou répondent aux besoins et aux désirs des êtres humains. Un fauteuil roulant électrique est une technologie, tout comme les procédés qui permettent de concevoir et de fabriquer ces fauteuils roulants. Le four dans ta cuisine est une technologie, tout comme les récipients, casseroles et recettes que tu utilises pour préparer tes aliments. Réfrigérateurs, télévisions, marteaux, baladeurs à disque dur, fenêtres, savons et vêtements sont tous des formes de technologie, de même que tous les procédés employés dans la conception, la production et l’utilisation de ces objets pratiques.

Tu te sers de la technologie tous les jours, et tu as probablement déjà conçu et produit toi-même une technologie. As-tu déjà remarqué un problème avec un objet à la maison et essayé de le résoudre ? Dans ce cas, tu as entrepris un processus de résolution de problème technologique. Tu as peut-être utilisé un trombone pour remplacer une fermeture à glissière brisée (fi gure 7). C’est une mise en pratique de la technologie.

La technologie est généralement une réponse à un problème. Voici une liste de problèmes de tous les jours qui demandent une solution technologique :

• une mangeoire à oiseaux qui attire des écureuils et des suisses

• une porte qui doit être maintenue ouverte

• une fenêtre qui laisse passer des courants d’air

• une affi che qui doit être visible dans le noir

Quand les premiers ordinateurs sont apparus, les gens trouvaient que la manipulation des claviers et le déplacement du curseur sur l’écran étaient diffi ciles et demandaient beaucoup de temps. Douglas Engelbart a remarqué le problème et a décidé d’y remédier. En 1963, il a inventé la première souris informatique (fi gure 8). La souris permet de déplacer le curseur sur l’écran. Récemment, on a demandé à Engelbart d’où vient le nom de « souris » donné à son invention. En riant, il a répondu que sans doute une personne dans le laboratoire, en voyant cette petite boîte en bois munie d’un long fi l électrique, avait pensé à une souris et commencé à l’appeler ainsi.

Figure 8 La première souris comportait des roues qui tournaient dans deux directions différentes et un sélecteur manuel.

Figure 7 Un trombone peut servir à résoudre différents problèmes technologiques.


Même si la forme originale de son invention a été modifi ée (fi gure 9), Engelbart a toujours la satisfaction de faciliter l’usage de l’ordinateur à des centaines de millions de personnes partout dans le monde.

1.B.1. Objectifs et croyances de la technologieL’objectif principal de la technologie est de faciliter la vie des gens en concevant des produits et des procédés qui solutionnent des problèmes et répondent aux besoins des êtres humains. Par contre, si nos efforts pour faciliter la vie des gens ont un impact négatif sur notre environnement, à long terme, la vie de tous les êtres vivants deviendra plus diffi cile. Un objectif de plus en plus important de la technologie, en plus de répondre aux besoins des êtres humains, est de protéger

l’environnement (fi gure 10).

Faire la conception d’une structure comme une chaise ou un pont et construire ces objets résout un problème et répond à un besoin. Concevoir et mettre au point un fi ltre à eau potable répond à un objectif de la technologie. Lorsque tu découvres un moyen de protéger l’écosystème autour de ton école contre les effets des pluies acides, tu réponds à un besoin technologique.

Voici quelques croyances à la base de la pratique de la technologie : • Chaque personne a droit à la satisfaction de ses

besoins essentiels.

• Les habiletés de résolution de problèmes technologiques sont transférables et permettent de résoudre des problèmes dans une grande diversité de domaines.

• La technologie et ses produits devraient servir les intérêts de l’ensemble des humains, et pas seulement des intérêts personnels.

• La production et l’usage de la technologie ne devraient pas perturber l’écosystème. Les générations futures devraient pouvoir jouir et bénéfi cier de la Terre autant que nous en bénéfi cions.

• Si une technologie peut réduire des problèmes humains comme la maladie, l’ignorance, la pauvreté ou la guerre, alors cette technologie mérite d’être développée (fi gure 11).

Figure 9 La souris informatique moderne est très différente de la première version créée par Engelbart.

Figure 10 Des élèves travaillent à un projet écologique dans une cour d’école.

Figure 11 Des organisations canadiennes aident à creuser des puits en Afrique.


1.B.2. Les coûts, les risques et les avantages de la technologiePresque tout ce qui est relié à la technologie comporte des coûts, des risques et des avantages. La technologie implique généralement la fabrication d’un produit à partir de matériaux et d’outils qu’il faut acheter. On doit aussi tenir compte des coûts relatifs au temps et à l’espace. Par exemple, construire à la main une terrasse derrière la maison peut prendre plus de temps que prévu. De plus, la terrasse réduira peut-être l’espace occupé par le jardin potager. Le processus implique aussi des risques. Si les montants ne sont pas conçus et fabriqués adéquatement, la terrasse peut s’écrouler au bout de quelques années. Mais pense aux avantages ! Lorsqu’il fera chaud, tu pourras t’installer sur la terrasse avec tes camarades et profi ter de l’air frais. L’été, ta famille pourra faire des barbecues sur la terrasse. Tu dois prêter une attention très particulière à la conception de la terrasse pour que les risques et les coûts ne dépassent pas les avantages de la technologie.

Lis la liste de suggestions suivantes et, pour chacune, détermine lequel des facteurs de la planifi cation et de la construction de ta terrasse joue le rôle le plus important : les coûts, les risques, ou les avantages.

• Tu décides d’utiliser du bois non traité parce que le prix des pièces de bois traité est deux fois plus élevé que le prix des pièces de bois non traité (certains bois sont traités avec des produits chimiques pour éviter qu’ils pourrissent).

• Tu sacrifi es deux jours de tes vacances pour lire des manuels d’instructions et chercher dans Internet des renseignements sur la construction d’une terrasse.

• Tu décides de construire une toute petite terrasse pour économiser sur le bois.

1.C. Les liens entre la science et la technologieLa science consiste à poser des questions et à faire des recherches pour comprendre le monde naturel. La technologie consiste à résoudre des problèmes et à créer des produits pour répondre aux besoins et aux désirs des êtres humains. Même si elles sont différentes sur plusieurs plans, la science et la technologie sont étroitement liées. À travers l’histoire, la technologie a eu un impact énorme sur la société, depuis les pointes de fl èches de l’âge de pierre, en passant par la grande muraille de la dynastie Qin en Chine, et jusqu’aux téléphones cellulaires d’aujourd’hui (fi gure 12). Pourtant, la technologie s’est souvent appuyée sur la connaissance scientifi que pour innover. Quel type d’acier est le plus effi cace pour soutenir des charges lourdes ? Comment l’information peut-elle voyager dans un espace vide ? Les réponses scientifi ques à ces questions ont contribué au développement de technologies comme les viaducs et les radiocommunications. La science, de son côté, s’est souvent appuyée sur la technologie, qui lui a fourni les outils et l’équipement nécessaires pour mener ses recherches, dont les microscopes, les télescopes et les balances de haute précision.

Figure 12 Une bonne partie des touristes qui voient la Grande Muraille de Chine pour la première fois se servent de la technologie moderne des téléphones cellulaires pour appeler leurs proches et communiquer leur admiration devant cette technologie ancienne.


Le microscope électronique à balayage (MEB) est un exemple de la façon dont la science et la technologie se complètent. La connaissance scientifi que sur la nature de la lumière a mené au développement de microscopes très perfectionnés comme le MEB. Ce microscope permet aux scientifi ques d’examiner de très petits spécimens avec un haut degré de précision. Par exemple, la fi gure 13 montre une image obtenue grâce au MEB de l’œil composé d’une mouche. Une technologie comme le MEB permet aux scientifi ques de faire des observations et des découvertes importantes.

La science et la technologie ont une immense infl uence sur la société et l’environnement. La science a transformé notre compréhension de la matière, de l’espace, de l’énergie et des interactions entre les êtres vivants et l’environnement. La technologie a transformé nos moyens de communication, nos méthodes de préparation des aliments et le traitement des maladies. Le tableau 1 présente quelques-uns des liens entre la science et la technologie.

Science Technologie

• commence par s’interroger sur la nature • commence par constater des problèmes non résolus ou des besoins et désirs des êtres humains

• implique une démarche scientifi que • implique un processus de résolution de problèmes technologiques

• cherche des réponses aux questions ou des explications aux phénomènes

• cherche des solutions aux problèmes ou améliore les dispositifs pour répondre aux besoins et désirs des êtres humains

• partage les nouvelles connaissances et la relation à l’environnement et à la société

• fabrique des produits, partage des solutions et montre leurs incidences sur la société et l’environnement

Tableau 1 Les liens entre la science et la technologie

Figure 13 Les images obtenues au moyen d’un microscope électronique à balayage ont une apparence tridimensionnelle. Cela permet aux scientifi ques d’étudier la structure externe d’un spécimen avec un degré de précision exceptionnel.


2.A. Penser comme un scientifi queImagine que tu décides de t’acheter un baladeur MP3. D’abord, tu dresses une liste de questions. Puis, tu fais le tour des magasins, tu collectes de l’information, tu consultes Internet et tu discutes avec tes camarades pour déterminer quel est le meilleur achat. En procédant de cette manière pour résoudre un problème, tu es en train de faire une démarche scientifi que et de penser comme une ouun scientifi que.

• Les scientifi ques étudient le monde naturel pour le décrire. Par exemple, les géologues étudient les roches pour découvrir leurs propriétés, comment elles se sont formées et comment elles se transforment (fi gure 1).

• Les scientifi ques étudient les objets pour les classifi er. Par exemple, les chimistes étudient les substances et les répartissent en deux catégories : les substances pures et les mélanges (fi gure 2).

• Les scientifi ques étudient le monde naturel pour vérifi er les idées qu’ils ont formulées. Par exemple, les botanistes posent des questions sur les liens de cause à effet relatifs à la croissance des plantes et des arbres. Ils formulent des hypothèses pour répondre à leurs questions. Puis, ils conçoivent des expériences pour vérifi er leurs hypothèses. Ce processus mène les scientifi ques à de nouvelles idées qui doivent être vérifi ées à leur tour et à de nouvelles questions qui demandent des réponses.

2.B. La démarche scientifi que Il faut se servir d’une grande variété d’habiletés pour faire une démarche scientifi que et mener une expérience (fi gure 3). Consulte cette section quand tu auras des questions sur la manière de te servir des habiletés et procédés suivants :

• Se poser une question

• Contrôler les variables

• Prédire le résultat

• Formuler une hypothèse

• Planifi er

• Exécuter

• Observer

• Analyser

• Évaluer

• Communiquer

2. La démarche scientifi que et l’expérimentation

Figure 1 Le « test du trait » est utilisé pour identifi er les minéraux.

Figure 2 Une loupe est employée ici pour examiner un mélange.

Figure 3 Tu dois te servir d’une grande variété d’habiletés pour réussir une expérience.


Trouve un exemple courant de cause à effet et formule des énoncés à son sujet. Voici un exemple : « Quand je me couche tard, j’éprouve de la fatigue le lendemain. » Puis, transforme tes énoncés en des questions de cause à effet : par exemple, «Si je me couche tard ce soir, quel sera mon degré de fatigue demain?»

1 % de sel 5 % de sel 10 % de sel

Imagine avoir remarqué des moisissures sur une orange. Tu aimerais savoir ce qui cause l’apparition des moisissures. De quelles variables vas-tu tenir compte pour concevoir un test juste? Quelle variable vas-tu modifi er dans ta démarche? Comment s’appelle cette variable? Quelle sera ta variable dépendante? Quelles seront tes variables contrôlées?

2.B.1. Se poser une questionLe point de départ d’une démarche scientifi que est une bonne question. Pour formuler une bonne question, tu dois déterminer ce que tu veux savoir. Cela va t’aider à soulever ou à formuler une question qui va te conduire à l’information que tu veux obtenir. Rappelle-toi qu’une bonne question scientifi que ne doit pas avoir comme réponse un simple « oui » ou « non ». Pour mener à une démarche scientifi que, ta question doit être une question de recherche. Elle doit être vérifi able.

Parfois, une démarche scientifi que a comme point de départ un type particulier de question nommé question de cause à effet. Une questionde cause à effet vise à déterminer si une chose en cause une autre. Elle peut commencer de plusieurs façons : Quelle est la cause de… ? Comment… modifi e-t-il... ? Que se passerait-il si… ? Lorsqu’une question de cause à effet motive une démarche scientifi que, elle comporte aussi une hypothèse.

2.B.2. Contrôler les variablesLorsque tu planifi es une expérience, tu dois t’assurer que les tests effectués sont justes. Pour s’assurer qu’une expérience comporte un test juste, les scientifi ques identifi ent toutes les variables qui pourraient déterminer les résultats qu’ils obtiendront. Les variables sont l’ensemble des conditions qui peuvent déterminer le résultat d’une expérience. Pour comprendre les liens de cause à effet dans une expérience, les scientifi ques s’assurent de modifi er une seule variable à la fois. De cette manière, ils peuvent affi rmer que les résultats obtenus sont causés par la variable qui a été modifi ée et non par les autres variables identifi ées.

Il y a trois types de variables dans une expérience (fi gure 4) :

• La variable qui est modifi ée est appelée variableindépendante, ou variable de cause.

• La variable qui subit une modifi cation est appelée variable dépendante, ou variable vérifi ée. C’est cette variable que tu vas mesurer pour savoir comment elle est modifi ée par la variable indépendante.

• Toutes les autres conditions qui restent inchangées dans une expérience (c’est-à-dire qui restent les mêmes), ce qui te permet de dire qu’elles n’ont pas déterminé le résultat, sont appelées variables contrôlées.

Figure 4 Cette expérience a été conçue pour vérifi er si la quantité de sel présente dans une solution a un effet sur l’oxydation d’un métal.• La quantité de sel dans chaque solution est la variable

indépendante.• La quantité de rouille qui se développe sur chacune des bandes

métalliques est la variable dépendante.• La quantité d’eau dans chaque bécher et la durée d’immersion

des bandes métalliques sont deux des variables contrôlées.

DE LA THÉORIE À LA PRATIQUE : Réfl échis aux liens de cause à effet

DE LA THÉORIE À LA PRATIQUE : Conçois un test juste

2. La démarche scientifi que et l’expérimentation 13

Formule une hypothèse ou des prédictions concernant le rapport entre un ballon qui colle au mur et le fait que tu le frottes sur tes cheveux. Par exemple, imagine que ta question de recherche est : « Est-ce que le ballon colle mieux si je le frotte un plus grand nombre de fois ? » Ton hypothèse pourrait être : «Si je frotte un ballon sur mes cheveux un plus grand nombre de fois, alors il restera collé au mur plus longtemps parce que le frottement le rend plus collant. »

2.B.3. Prédire le résultat et formuler une hypothèseUne prédiction suggère le résultat possible d’une expérience contrôlée. Les scientifi ques basent leurs prédictions sur leurs observations et leurs connaissances. Ils recherchent des régularités dans les données qu’ils recueillent afi n de comprendre ce qui pourrait se produire par la suite ou dans une situation similaire. Une prédiction peut être formulée comme un énoncé de type « si… alors… ». Par exemple, pour une expérience sur l’électricité statique, ta prédiction pourrait être : « Si on frotte un ballon sur des cheveux un plus grand nombre de fois (cause, ou variable indépendante), alors il restera collé au mur plus longtemps (effet, ou variable dépendante). »

Rappelle-toi, par contre, que les prédictions ne sont pas des suppositions. Ce qu’elles suggèrent est basé sur une expérience préexistante et sur un raisonnement logique (fi gure 5). Pour montrer

qu’une prédiction est basée sur une connaissance et un raisonnement, on formule une hypothèse.

Une hypothèse est une prédiction du résultat d’une expérience contrôlée et une explication de ce résultat. Une hypothèse peut être formulée comme un énoncé de type « si… alors… parce que… ». Si la variable de cause est modifi ée d’une certaine manière, alors la variable vérifi ée va être modifi ée d’une certaine manière et ce changement se produit pour des raisons précises (parce que). Par exemple, « si on frotte un ballon sur des cheveux un plus grand nombre de fois, alors il restera collé au mur plus longtemps parce que le frottement augmente la charge statique du ballon ».

Si tes observations confi rment tes prédictions, alors elles appuient ton hypothèse. Tu peux formuler plus d’une hypothèse à partir de la même question ou prédiction. Une ou un camarade de classe pourrait tester l’hypothèse : « Si on frotte un ballon sur des cheveux un plus grand nombre de fois, alors il ne restera pas collé au mur plus longtemps parce que le fait de frotter le ballon sur des cheveux n’a pas d’effet sur le ballon. » Bien sûr, vous ne pouvez pas avoir toutes ou tous les deux raison. Lors d’une démarche scientifi que, tes observations ne confi rment pas toujours tes prédictions. Parfois, tu conclus que ton hypothèse était fausse. Une démarche scientifi que qui ne confi rme pas ton hypothèse ne signifi e pas que c’est une mauvaise démarche ou que tu as perdu ton temps. Elle a contribué à ta connaissance scientifi que. Tu peux réévaluer ton hypothèse et concevoir une nouvelle démarche scientifi que.

Figure 5 Tu as peut-être remarqué qu’un ballon chargé d’électricité statique colle aux surfaces. Tu peux te servir de cette information pour faire des prédictions.

DE LA THÉORIE À LA PRATIQUE : Formule une hypothèse


Imagine que ta question de recherche vise à déterminer si c’est le sel ou le sucre qui est le plus soluble dans l’eau. D’abord, formule une hypothèse. Ensuite, fais un remue-méninges sur les différentes manières de vérifi er ton hypothèse. Choisis la méthode qui produit le moins de déchets, qui donne le résultat le plus clair et qui peut être réalisée avec du matériel disponible dans ta cuisine, à la maison.

Maintenant, rédige une marche à suivre pour cette expérience. Inclus une liste des instruments, des outils, des appareils, des matériaux et des substances dont tu vas avoir besoin. As-tu contrôlé toutes les variables? Comment vas-tu organiser les données recueillies durant cette expérience, sans perdre aucune information importante?

2.B.4. Planifi erOn t’a demandé de concevoir et de mener ta propre expérience. Ta question de recherche est la suivante : Quelle quantité d’eau faut-il aux jeunes plantes pour pousser ? D’abord, tu formules une hypothèse. Ton hypothèse avance que la graine se développe mieux lorsqu’elle reçoit une petite quantité d’eau tous les jours, parce que tu sais par expérience que certaines plantes ne poussent pas bien lorsqu’elles reçoivent de l’eau trop rarement. Ton hypothèse suggère de vérifi er cela par un test juste. Ensuite, tu dois déterminer quelle espèce de plante tu vas tester. Tu choisis une plante d’intérieur qui pousse rapidement. Pour faire un test juste, tu choisis de modifi er une seule variable : la fréquence d’arrosage de la plante. C’est ta variable indépendante. Tu vas planter quatre graines de la même plante et arroser chacune à des fréquences différentes (par exemple, tu arroses la première une fois par jour, la deuxième tous les deux jours, la troisième tous les trois jours et ainsi de suite). Tu t’assures que la quantité d’eau que tu leur donnes reste la même – chaque plante va recevoir 25 ml d’eau. Tu places les graines dans la même terre dans des contenants séparés, de même dimension, avec la même quantité de terre. Tu les places aussi dans un endroit où elles recevront la même quantité de lumière chaque jour. Ce sont tes variables contrôlées. Quand les pousses apparaissent à la surface de la terre, tu commences à mesurer la hauteur de chacune (fi gure 6). C’est ta variable dépendante.

Maintenant, voyons le matériel dont tu as besoin. Assure-toi d’inclure sur ta liste du matériel pour ta sécurité, comme un tablier et des lunettes de protection. Vas-tu utiliser de l’eau chaude ou de l’eau froide pour arroser les plantes ? Vas-tu les éclairer avec de la lumière naturelle ou artifi cielle ? Vas-tu tester une seule graine pour chaque fréquence d’arrosage ou vas-tu tester deux ou trois graines ? Combien de temps va durer ton expérience ? Vas-tu mesurer la hauteur des plantes chaque jour ? Comment vas-tu prendre les mesures ? Comment vas-tu noter tes données ?

Tu dois rédiger une marche à suivre – une description détaillée de la façon dont tu vas mener ta recherche. Ta marche à suivre devrait être sous la forme d’une série d’étapes numérotées, avec une seule directive par étape. Elle devrait être écrite au passé et à la voix passive. Ta marche à suivre doit être assez claire pour qu’une autre personne que toi puisse l’exécuter et elle doit expliquer comment tu vas traiter et contrôler chacune des variables de ton expérience. La première étape d’une marche à suivre concerne généralement les mesures de sécurité à prendre, et la dernière étape concerne le nettoyage à effectuer. Ton enseignante ou ton enseignant doit approuver ta marche à suivre et ta liste de matériel avant que tu procèdes à ton expérience.

Figure 6 La hauteur de la plante est la variable dépendante.

DE LA THÉORIE À LA PRATIQUE : Planifi e une expérience


2.B.5. Exécuter Lorsque tu exécutes les étapes d’une démarche, assure-toi de les enchaîner attentivement et minutieusement. Utilise le matériel de manière sécuritaire, adéquate et précise. (Pour en savoir plus sur la sécurité, consulte la section « Le matériel scientifi que et la sécurité ».) Assure-toi de prendre des notes détaillées et soignées et de noter toutes tes observations. Inscris tes données numériques dans un tableau.

2.B.6. Observer Lorsque tu observes une chose, tu te sers de tes sens pour apprendre. Tu peux aussi utiliser des instruments, comme la balance, une règle de un mètre ou le microscope. Certaines observations peuvent être mesurées. Elles peuvent être exprimées par des nombres. Toutes les observations de temps, de température, de volume et de distance peuvent être mesurées. Ce type d’observation est appelé observation quantitative.

D’autres observations ne peuvent pas être mesurées. Elles décrivent des caractéristiques qui ne peuvent pas être exprimées par des nombres. L’odeur d’un champignon, la forme d’un pétale et la texture de la terre sont toutes des caractéristiques que tu ne peux pas mesurer. Ce type d’observation est appelé observation qualitative. Les observations qualitatives comprennent aussi la couleur, le goût, la clarté et l’état de la matière. Les observations qualitatives peuvent être exprimées par des mots, des images, ou des diagrammes annotés.

Mesurer Mesurer est une partie importante de l’observation (fi gure 7). Lorsque tu mesures un objet ou une quantité, tu les décris avec précision. Tu peux ensuite évaluer toute modifi cation. Pour en savoir plus sur la façon d’utiliser les instruments de mesure, consulte la section « Utiliser les mathématiques en sciences et technologie ».

Concevoir un diagramme annoté Les diagrammes accompagnés de notes explicatives servent à rapporter des observations précises. Tu peux aussi t’en servir dans ton rapport de laboratoire pour communiquer tes résultats. Voici quelques trucs pour concevoir un diagramme scientifi que.

Pour commencer Le matériel et les idées qui suivent vont t’aider à commencer.

• Utilise du papier blanc. (Pour des dessins techniques, utilise du papier millimétré. Lis la section « Dessins techniques ».)

• Utilise un crayon à la mine dure et aiguisée plutôt qu’un stylo ou un marqueur, car tu vas probablement devoir effacer des parties de ton dessin pour les tracer de nouveau.

• Tes dessins doivent être suffi samment grands pour montrer des détails. Par exemple, si tu dessines une cellule, tu peux utiliser un quart de page. Pour un dessin complexe, tu auras peut-être besoin d’une page complète.

• Les diagrammes scientifi ques doivent toujours avoir un titre et comporter des notes explicatives. Lorsque tu prépares ton diagramme, prévois assez d’espace pour ces notes explicatives. D’habitude, on les retrouve à la droite du diagramme.

• Observe et étudie ton spécimen ou ton dispositif attentivement et remarque les détails et les proportions avant de commencer ton diagramme.

Figure 7 Prendre des mesures précises demande de l’attention.16 La boîte à outils

une vacuole

un noyau

un chloroplaste

une mitochondrie

la paroi cellulaire

Cellule d’oignon

120

Techniques de dessin

• Les dessins scientifi ques sont habituellement présentés en deux dimensions. (Pour les dessins en trois dimensions, lis la section « Dessins techniques ».)

• N’inclus pas d’éléments qui ne sont pas visibles dans ton dessin, même si tu sais qu’ils sont présents.

• Utilise des traits clairs et précis pour indiquer les détails importants de tes observations.

• Au lieu d’utiliser la couleur ou des ombres, tu peux dessiner un ensemble de points à l’intérieur d’une fi gure pour indiquer que cette partie apparaît plus foncée que les autres (fi gure 8). Cette technique s’appelle le pointillage.

Intégrer des notes explicatives à ton dessin

• Intègre toujours des notes explicatives à tes dessins scientifi ques. Ces notes doivent être à côté, et non à l’intérieur de ton dessin. Relie-les par des traits aux parties correspondantes de ton dessin.

• Sers-toi d’une règle ou d’une équerre pour tracer ces lignes horizontales entre les divers éléments de ton dessin et les notes explicatives (fi gure 9).

• Les notes explicatives doivent être au singulier. Par exemple, écris « chloroplaste » plutôt que « chloroplastes » et assure-toi que le trait de la note explicative pointe vers un seul chloroplaste.

• Inscris tes notes explicatives à droite pour qu’elles soient alignées verticalement sur la page (fi gure 10).

• Donne un titre à ton dessin et place-le en haut de la page (fi gure 10). Le titre doit décrire l’objet ou le spécimen que tu as dessiné.

• Si tu te sers d’un microscope pour grossir l’objet, inscris le grossissement total au bas du dessin (fi gure 10).

Figure 8 Dans un dessin scientifi que, utilise le pointillage plutôt que la couleur ou les ombres.

Figure 9 Sers-toi d’une règle pour tracer des lignes droites qui relient tes notes explicatives aux parties correspondantes de ton dessin.

Figure 10 Dessin scientifi que correctement annoté


Taille réelle : 5 cm

Pour chacun des énoncés suivants, détermine s’il s’agit d’une inférence ou d’une observation.• Tu vois une guêpe qui se traîne par terre au lieu de

voler. Tu conclus qu’elle doit être malade. • Tu remarques que tu as soif après avoir joué une

partie de soccer. • Tu vois une bouteille remplie d’un liquide clair. Tu

conclus que ce doit être de l’eau.

Le rapport d’échelle Tu peux indiquer la grandeur réelle de l’objet représenté par ton diagramme. Pour cela, tu vas utiliser un ratio appelé rapport d’échelle.

• Si ton diagramme est 10 fois plus grand que l’objet réel (p. ex., s’il s’agit d’un petit organisme), ton rapport d’échelle est de 10 �. La fi gure 10 de la page précédente montre le dessin d’une cellule avec un rapport d’échelle de 120 �.

• Si ton diagramme est 20 fois plus petit que ton objet réel (p. ex., s’il s’agit d’un système hydraulique), ton rapport d’échelle est de 1/20, ou 0,05.

• En général, le rapport d’échelle = dimension du dessindimension de l’objet réel

Tu peux aussi montrer la taille réelle de l’objet sur ton diagramme (fi gure 11).

Liste de vérifi cation d’un dessin scientifi que

Utilise du papier blanc et un crayon à la mine ✓

dure et aiguisée.

Dessine l’objet aussi grand que nécessaire pour ✓

montrer clairement les détails.

N’utilise pas d’ombres ni la couleur. ✓

Trace des lignes droites et parallèles jusqu’à ✓

l’extérieur du dessin pour inscrire des notes explicatives. Sers-toi d’une règle !

Intègre tes notes explicatives, le titre et le ✓

pouvoir de grossissement de l’objectif utilisé.

Pendant que tu réalises ta démarche scientifi que, assure-toi de noter clairement et soigneusement toutes tes observations, autant qualitatives que quantitatives. Si cela s’applique à ta démarche, utilise un tableau de données pour organiser tes observations et tes mesures. Inclus toutes tes observations et tes mesures dans ton rapport fi nal de laboratoire ou ta présentation.

2.B.7. Analyser Lorsque tu analyses les données obtenues grâce à une expérience, tu leur trouves un sens. Tu examines et compares les mesures que tu as effectuées. Tu cherches des régularités et des relations qui vont t’aider à expliquer les résultats obtenus et te fournir de nouveaux renseignements sur la question que tu es en train d’explorer.

Souvent, organiser tes données sous forme de tableaux ou de graphiques va t’aider à voir les régularités et les relations plus facilement. Pour apprendre comment concevoir des tableaux de données et présenter tes résultats sous forme de graphiques, consulte la section « Utiliser les mathématiques en sciences et technologie ».

Une fois que tu as analysé tes données, tu peux vérifi er si ta prédiction ou ton hypothèse est correcte. Tu peux aussi rédiger une conclusion pour indiquer si les résultats appuient ou non ton hypothèse. Tu peux même formuler une nouvelle hypothèse qui pourra être vérifi ée par une nouvelle démarche scientifi que.

Inférer Tu peux aussi faire une inférence basée sur tes observations ou sur l’analyse d’un graphique. Une inférence est une explication possible pour une chose observée. C’est une supposition éclairée basée sur ton expérience, tes connaissances et tes observations. Si, en consultant la facture d’eau, tu observes que la consommation d’eau de ta famille diminue pendant l’hiver par rapport à l’automne, tu peux inférer que les membres de ta famille prennent moins souvent des douches pendant l’hiver. Bien sûr, il peut très bien y avoir une autre explication pour cette observation.

Figure 11 Ce dessin scientifi que indique la taille réelle de l’objet.

DE LA THÉORIE À LA PRATIQUE : Inférence ou observation?


Échinodermes

Annélides

Mollusques

Règne animal

Embranchement

Arthropodes

Chordés

Classifi e des photos de 15 ou 20 fl eurs, insectes ou coquillages différents. Essaie d’inclure la plus grande diversité possible. En quoi tes échantillons sont-ils similaires? En quoi sont-ils différents?

Classifi er Lorsque tu regroupes différents objets d’après leurs similarités et leurs différences, tu es en train de classifi er. Lorsque tu tries des vêtements, du matériel sportif ou des livres, tu te sers d’un système de classifi cation. Pour être utile à d’autres personnes, un système de classifi cation doit pouvoir être compris par d’autres. Si, par exemple, le supermarché de ton quartier triait tous les produits d’après leurs prix, et présentait tous les produits les plus chers ensemble dans le même rayon, personne ne s’y retrouverait ! La capacité de bien classifi er est une habileté importante en sciences. Les scientifi ques regroupent les objets, les organismes et les événements pour comprendre la nature de la vie (fi gure 12).

2.B.8. Évaluer Quelle est l’utilité des preuves obtenues par une expérience ? La réponse à cette question est importante, car tu dois obtenir des preuves de qualité pour pouvoir vérifi er la validité de ta prédiction ou de ton hypothèse. Si les preuves sont faibles ou peu fi ables, tu peux quand même identifi er des facteurs à améliorer lorsque tu répéteras l’expérience.

Voici certains facteurs à prendre en considération quand tu évalues ta démarche scientifi que :

• Plan : La manière dont tu as planifi é ton expérience ou ta marche à suivre a-t-elle posé des problèmes ? As-tu contrôlé toutes les variables, mis à part la variable indépendante ?

• Matériel : Aurais-tu pu te servir d’un matériel plus effi cace ? Quelque chose a-t-il été mal utilisé ? As-tu éprouvé des diffi cultés avec une partie du matériel ?

• Observations : As-tu noté toutes les observations possibles ? Ou as-tu ignoré certaines observations qui auraient pu se révéler importantes ?

• Habiletés : As-tu utilisé toutes les habiletés requises pour mener ton expérience ? As-tu utilisé une habileté avec laquelle tu venais tout juste de te familiariser ?

Une fois que tu as déterminé les domaines où tu as pu commettre des erreurs, tu peux juger de la qualité de tes preuves. Figure 12 Les scientifi ques divisent le règne animal en cinq

groupes appelés embranchements ou «phyla » (au singulier, phylum).

DE LA THÉORIE À LA PRATIQUE : Élabore un système de classifi cation


La résistance de l’air : chute d’un hélicoptère de papier Question de rechercheY a-t-il une relation entre la longueur des hélices d’un hélicoptère de papier et le temps que prend l’hélicoptère à tomber jusqu’au sol depuis une hauteur donnée ?

HypothèseSi les hélices d’un hélicoptère de papier sont raccourcies, alors l’hélicoptère prendra moins de temps pour atteindre le sol parce qu’il y aura moins de friction entre les hélices de l’hélicoptère et l’air.

Matériel hélicoptère de papier trombone règlecrayon chaise ciseauxchronomètre ruban à mesurer Marche à suivre1. Un hélicoptère de papier a été construit à partir de papier découpé et plié d’après le

modèle suivant (les lignes pleines indiquent des lignes de coupe ; les pointillés indiquent des plis). Un trombone a été attaché à la base de l’hélicoptère pour tenir les plis ensemble.

ATTENTION : Les ciseaux ont été utilisés en prenant des précautions.

2. La longueur des hélices de l’hélicoptère a été mesurée avec une règle et notée.3. À l’aide d’un ruban à mesurer, d’une chaise et d’un crayon, une marque a été faite sur

un mur à une hauteur de 2,0 m au-dessus du sol.4. L’hélicoptère de papier a été relâché à la hauteur de la marque de 2,0 m et sa chute

a été chronométrée. Cette opération a été répétée deux fois, et le temps de la chute pour chaque essai a été chronométré et inscrit dans un tableau (voir la section « Données et observations »).

5. La longueur des hélices de l’hélicoptère a été réduite de 1,5 cm en découpant l’extrémité avec une paire de ciseaux. Les morceaux de papier découpés ont été attachés à la base de l’hélicoptère au moyen du trombone pour que la masse de l’hélicoptère demeure la même.

Inscris le titre de ton expérience en haut de la page.

Dresse une liste des questions auxquelles tu as tenté de répondre. Cette section devrait être formulée en phrases, sous forme de texte suivi.

Inscris ton hypothèse ou ta prédiction.

Dresse une liste du matériel nécessaire. La liste doit inclure les instruments, les outils et les appareils ainsi que les substances ou les matériaux nécessaires pour ton expérience. Indique la quantité ou la dimension, si cela est important.

Décris la marche à suivre en numérotant les étapes. Chaque étape doit commencer sur une nouvelle ligne. Inscris les étapes dans l’ordre où tu les as suivies, en utilisant le passé et la voix passive. Assure-toi que tes étapes sont clairement décrites, pour que d’autres personnes puissent reproduire ton expérience. Inclus les mesures de sécurité à respecter.

Si nécessaire, dessine un grand diagramme annoté pour montrer comment le matériel a été disposé.

BA C

D

2.B.9. Communiquer Lorsque tu planifi es et mènes ta propre expérience scientifi que, il est très important de partager autant la marche à suivre que les résultats. D’autres personnes peuvent vouloir reproduire ton expérience, ou encore utiliser ou appliquer tes résultats dans un contexte différent. Ton rapport devrait refl éter la démarche scientifi que que tu as utilisée pour ton expérience.


6. L’hélicoptère dont les hélices ont été raccourcies a été relâché à la hauteur de la marque de 2,0 m et sa chute a été chronométrée. Cette opération a été répétée deux fois.

7. Les étapes 5 et 6 ont été répétées.

Données et observations Durée de la chute (s) Longueur des hélices (cm) 1er essai 2e essai 3e essai Moyenne 9,0 2,28 2,22 2,26 2,53 7,5 1,93 1,98 1,95 1,95 6,0 1,50 1,59 1,53 1,54

Analyse et interprétationLa durée de chute moyenne a diminué proportionnellement à la longueur des hélices. Ce résultat appuie mon hypothèse. Voir le graphique de la page 3. Nous avons tenté de toujours placer la base de l’hélicoptère exactement à la hauteur de la marque de 2,0 m avant de le relâcher, mais de légères variations ont pu se produire. Cette erreur pourrait être réduite en installant une barre horizontale, perpendiculaire au mur, à la hauteur exacte. Les courants d’air provoqués par les personnes qui se déplacent dans la pièce sont une autre source possible d’erreur. Ces courants d’air pourraient être réduits en réalisant l’expérience à un endroit où personne ne circule.

Réponse à «Analyse et interprète »a) La longueur des hélices était la variable indépendante puisque nous avons modifié cette

variable en coupant les extrémités des hélices. La durée de la chute dépendait de cette variable parce que nous ne la connaissions pas à l’avance, mais nous l’avons mesurée à chaque essai après avoir relâché l’hélicoptère. La masse de l’hélicoptère, la conception de l’hélicoptère et la hauteur à laquelle il a été relâché étaient les variables contrôlées.

Réponse à «Approfondis ta démarche »Les résultats de cette expérience montrent que la chute d’un objet est plus rapide quand il y a moins de friction avec l’air. Cette connaissance est importante pour les ingénieurs qui conçoivent des hélicoptères réels puisqu’ils doivent déterminer la longueur appropriée pour les hélices d’un hélicoptère. Cette connaissance peut aussi être utilisée par les concepteurs de parachutes, qui doivent connaître les dimensions qu’un parachute doit avoir pour permettre à un parachutiste d’atterrir en toute sécurité.

Présente tes observations sous une forme facile à comprendre. Les données doivent être notées dans un ou plusieurs tableaux. N’oublie pas d’inclure les unités de mesure! Utilise le système métrique. Les observations qualitatives peuvent être exprimées par des mots ou des dessins. Les observations en mots peuvent être présentées sous forme de liste à puces.

Analyse et interprète tes résultats, et évalue ta marche à suivre. Si tu as utilisé des graphiques, fais-y référence ici et présente-les à part sur une feuille de papier millimétré. Rédige une conclusion qui précise si tes résultats appuient ou non ton hypothèse ou ta prédiction. Inclus ici tes réponses à « Analyse et interprète ».

Décris comment les connaissances acquises lors de cette expérience se rapportent à des situations réelles. Comment ces connaissances peuvent-elles être utilisées? Réponds ici aux questions de «Approfondis ta démarche».


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SCIENCES ET TECHNOLOGIE PERSPECTIVES