Les phases de la méthode scientifique

Phase 1 : Le temps de refaire

Par petit groupe de 3 : 

• Observer l’expérience réalisée devant vous
• Récupérer le matériel nécessaire
• Réaliser l’expérience 

Phase 2 : Le temps d’observer

• Après avoir reproduit l’expérience, noter de façon la plus précise possible tout ce que l'on observe en ne négligeant aucun détail. Puis essayer de trouver un titre court résumant ce que l'on a vu.
• Éliminer des notes toute interprétation de ce qui a été observé. Cela fera partie d'une prochaine étape. Il ne faut pas confondre le temps des observations avec celui des débuts d’explications. A vouloir aller trop vite, on rate des infos.
• Comparer ses observations avec celles des autres groupes et compléter si nécessaire celles manquantes.
• Chercher enfin quelle est la phrase qui résume le mieux les observations

Phase 3 :  Le temps de se questionner

   • Face à ses observations, écrire toutes les questions que l'on se pose. Pourquoi …  
   • Ensuite, parmi l’ensemble des questions proposées, distinguer la question principale des questions secondaires. Noter la priorisation faite.

Phase 4 : Le temps des hypothèses

• Chaque équipe va ensuite se focaliser sur sa question principale et essayer d’y répondre sur le modèle parce que …..
• Chaque équipe va formuler une hypothèse pour répondre à la question  principale qu’il s’est posée.

Phase 5 : Le temps de l’expérimentation

• L’hypothèse une fois posée, chaque équipe va  chercher à la valider expérimentalement. Pour cela elle va réfléchir à mettre au point une expérience qui devrait lui permettre de tester la validité de son hypothèse. Elle doit se poser la question  suivante: Si mon hypothèse est la bonne, alors si je réalise cette expérience, je dois obtenir ce résultat.
• Une fois le principe de l’expérience validée par l’animateur·ice, chaque équipe récupère le matériel nécessaire  pour  la mettre en œuvre. Elle réalise celle-ci et observe les résultats obtenus.

Phase 6 : Le temps de la validation de l’hypothèse

• Si le résultat de l’expérience n’est pas conforme à l’hypothèse formulée, celle-ci n’est pas bonne. Il faut en formuler une nouvelle et bien entendu repenser à une nouvelle expérience pour la confirmer ou l’infirmer.  On repart ainsi dans un cycle de validation. Comme le résultat de mon expérience ne valide mon hypothèse alors celle-ci est fausse.
• Si le résultat expérimental est conforme à l’hypothèse formulée cela conforte celle-ci. Comme le résultat de mon expérience valide mon hypothèse alors celle-ci est juste.

On peut se contenter de ce cycle de validation de la question principale. Il est aussi possible, pour plus de fiabilité, de valider quelques questions secondaires. Pour chacune d’elles il faudra procéder de la même façon et proposer une hypothèse pour expliquer la question secondaire et mettre en place une expérience pour valider cette hypothèse. On procèdera ainsi de proche en proche en traitant toutes les questions secondaires.

Exemple d’observation, de question et d’hypothèses

Phase 2 d’observation : Titre de l’expérience « La montée et la descente des raisins secs dans un verre d’eau pétillante »

Phase 3 de questionnement : Pourquoi les raisins secs quittent le fond du verre au bout d’un certain temps après avoir rempli ce dernier d’eau pétillante ?

Phase 4  de formulation d’hypothèses :  Parce que des bulles s’accrochent au raisin. Celles-ci, comme des bouées, favorisent la remontée à la surface des raisins auxquels elles se sont accrochées.

Phase 5 : Si ce sont les bulles qui provoquent la montée du raisin, alors si je fais l’expérience dans de l’eau plate l’expérience ne doit pas marcher.

Phase 6 : Dans l’eau plate les raisins ne remontent pas. Cela valide mon hypothèse. C’est donc bien l’accroche de bulles du gaz carbonique du Perrier qui permet la remontée du raisin. Physiquement la fixation de ces bulles contribue à diminuer la densité du complexe formé par le raisin et les bulles. Quand cette densité devient inférieure à 1, le raisin monte. Arrivées à la surface du verre les bulles de gaz carbonique se détachent du raisin qui récupère sa densité initiale. Celle-ci étant supérieure à 1 donc à celle de l’eau, le raisin replonge et repart pour un nouveau cycle.

Validation d’une question secondaire : Pourquoi  les bulles de gaz carbonique s’accrochent au raisin ?

Phase 4 bis. Les bulles s’accrochent sur les aspérités du raisin sec. Donc si je remplace les raisins secs par des haricots blancs lisses, alors ceux-ci ne doivent pas monter.

Phase 5 bis. L’expérience est refaite avec des haricots blancs. Plongés dans de l’eau pétillante ils ne montent pas.

Phase 6 bis. L’expérience 5 bis valide et complète l’hypothèse principale. II faudra cependant vérifier que la densité du haricot blanc est similaire à celle du raisin sec comme contrôle. 

Matériel  nécessaire

• De l’huile pour tester des notions de densités avec des objets flottants dans l’huile pas dans l’eau …
• Du bicarbonate de sodium, du sel de cuisine (NaCl), des billes d’argile. Ces différents produits peuvent servir à des expériences complémentaires qui seraient proposées par les manipulateur·ices. En effet le bicarbonate est présent dans le Perrier ainsi que du sel de cuisine. On peut aussi avoir du sucre car les raisins sont sucrés et que ce sucre se dissout dans l'eau pétillante lors de l’expérience.
• On peut aussi avoir du vinaigre blanc. Celui-ci ajouté à une suspension de bicarbonate donne des bulles de gaz carbonique ce qui permet de nouvelles expériences.

Il est possible aussi de proposer ensuite un défi pour exercer plus encore les expérimentateur·ices.
Comment faire flotter vos raisins dans de l’eau plate ?
Indice : penser à la notion de densité évoquée pour expliquer les mouvements des raisins dans l’eau pétillante.