Maîtriser la démarche expérimentale au Bac : SVT et Physique-Chimie

Qu'est-ce que la démarche expérimentale ?

La démarche expérimentale est une approche scientifique structurée visant à répondre à une question ou à vérifier une hypothèse. Elle est essentielle en SVT et Physique-Chimie pour comprendre et expliquer les phénomènes naturels.

Elle ne se limite pas à réaliser une expérience ; elle englobe toute une réflexion autour d'un problème, de sa résolution et de l'interprétation des résultats.

Les étapes clés de la démarche expérimentale

1. Observation et Questionnement : Tout commence par une observation d'un phénomène qui suscite une question. Pourquoi ce phénomène se produit-il ? Par exemple, pourquoi une pomme tombe-t-elle d'un arbre ? Ou pourquoi une plante pousse-t-elle plus vite avec un certain engrais ?
2. Formulation d'une Hypothèse : Proposez une explication possible à votre question. Une hypothèse est une affirmation que vous allez tester. Exemple : 'Si l'on augmente la quantité d'engrais, alors la plante poussera plus vite.'
3. Conception de l'Expérience : Définissez un protocole expérimental précis pour tester votre hypothèse. Il est crucial de définir :
   • Les variables :
     • Variable indépendante : Le facteur que vous allez manipuler (ex: la quantité d'engrais).
     • Variable dépendante : Le facteur que vous allez mesurer pour voir si elle change suite à la manipulation de la variable indépendante (ex: la taille de la plante).
     • Variables contrôlées : Les facteurs que vous devez maintenir constants pour ne pas influencer le résultat (ex: la quantité d'eau, la température, la luminosité).
   • Le groupe témoin : Un groupe qui ne subit pas la manipulation de la variable indépendante (ex: une plante sans engrais) pour servir de référence.
   • Le matériel et les méthodes : Décrivez précisément comment l'expérience sera réalisée.
4. Réalisation de l'Expérience : Suivez scrupuleusement le protocole que vous avez défini. Notez toutes les observations et les mesures avec précision.
5. Analyse des Résultats : Traitez les données que vous avez recueillies (tableaux, graphiques...). Identifiez les tendances et les éventuelles erreurs.
6. Interprétation et Conclusion : Interprétez les résultats obtenus. Confirment-ils ou infirment-ils votre hypothèse ? Expliquez les résultats en vous basant sur vos connaissances scientifiques.
7. Communication des Résultats : Partagez vos résultats sous forme de rapport, de présentation... Expliquez clairement votre démarche et vos conclusions.

Exemples concrets en SVT

Exemple 1 : Influence de la lumière sur la photosynthèse.

Question : La quantité de lumière influence-t-elle la production d'oxygène par une plante aquatique ?

Hypothèse : Plus la plante reçoit de lumière, plus elle produira d'oxygène.

Protocole : Mesurer la quantité d'oxygène produite par une plante aquatique sous différentes intensités lumineuses (en utilisant une lampe à différentes distances). Groupe témoin : une plante dans l'obscurité.

Exemple 2 : Effet de la concentration en CO2 sur la croissance des levures.

Question : La concentration en CO2 affecte-t-elle la croissance des levures ?

Hypothèse : Une concentration plus élevée en CO2 favorise la croissance des levures.

Protocole : Cultiver des levures dans des milieux contenant différentes concentrations de CO2 et mesurer leur densité optique (qui reflète la quantité de levures présentes) au fil du temps.

Exemples concrets en Physique-Chimie

Exemple 1 : Influence de la température sur la vitesse d'une réaction chimique.

Question : La température influence-t-elle la vitesse d'une réaction chimique ?

Hypothèse : Plus la température est élevée, plus la réaction sera rapide.

Protocole : Mesurer le temps nécessaire pour qu'une réaction (par exemple, la réaction entre l'acide chlorhydrique et le magnésium) se produise à différentes températures. Contrôler les concentrations des réactifs.

Exemple 2 : Loi d'Ohm.

Question : Existe-t-il une relation entre la tension (U), l'intensité (I) et la résistance (R) dans un circuit électrique ?

Hypothèse : U = R * I.

Protocole : Faire varier la tension dans un circuit contenant une résistance et mesurer l'intensité du courant. Tracer un graphique U en fonction de I et vérifier si la relation est linéaire.

Conseils pour réussir

• Soyez rigoureux : Un protocole précis et des mesures soignées sont essentiels.
• Soyez curieux : N'hésitez pas à remettre en question vos résultats et à explorer de nouvelles pistes.
• Soyez clair : Expliquez clairement votre démarche et vos conclusions.
• Entrainez-vous : La démarche expérimentale s'apprend en pratiquant. Analysez des expériences existantes, proposez des protocoles et interprétez les résultats.

Ce qu'il faut retenir

• La démarche expérimentale est une méthode structurée pour répondre à une question scientifique.
• Les étapes clés sont : Observation, Hypothèse, Expérimentation, Analyse, Conclusion.
• Il est crucial de définir les variables (indépendante, dépendante, contrôlées) et d'avoir un groupe témoin.
• La rigueur et la clarté sont essentielles pour réussir.