La méthode expérimentale
ou méthode scientifique

1. Principe

Elle comporte 4 étapes:

on pose un problème: souvent une question

on imagine une hypothèse: une affirmation mais non prouvée

on réalise une expérience ou une observation pour tester l'hypothèse: imaginer, réaliser, analyser
NE PAS OUBLIER LE TEMOIN

on juge de la valeur de l'hypothèse (jugement): hypothèse confirmée ou infirmée

Les hypothèses confirmées sont énoncées sous forme de lois puis regroupées pour former des théories

2. Exemple sans êtres vivants

Les nuages contiennent de l'eau qui est douce (la pluie, la neige, la grêle ne sont pas salés). D'où vient cette eau ? Ne pourrait-elle pas provenir de la mer ? Mais celle-ci est salée. Comment de l'eau salée peut-elle donner de l'eau douce ?

Hypothèse principale: l'eau des nuages vient essentiellement de la mer par évaporation
Hypothèse secondaire: l'eau lorsqu'elle passe de l'état liquide à l'état vapeur perd la majorité de son sel et devient douce

Principe:
On chauffe un ballon contenant de l'eau salée (NaCl) jusqu'à ébullition, on récolte la vapeur d'eau que l'on condense. On la goûte pour mesurer approximativement si elle est salée ou non.
Résultat:
L'eau récupérée est douce (aucun goût salé)
Interprétation ou Conclusion:
Le sel est resté dans l'eau liquide. Seule l'eau (H2O) s'est évaporée.

La présentation du résultat et de son interprétation sont appelés analyse de l'expérience.

Remarque: il n'y a pas de témoin car on teste un seul paramètre à la fois (il est inutile de réaliser le même montage avec de l'eau non salée au départ).

L'eau condensée à partir de la vapeur d'eau issue de l'eau salée est douce. Elle perd donc bien la majorité de son sel lors de la vaporisation.

L'hypothèse secondaire est confirmée (elle est scientifiquement vraie). On peut l'énoncer sous forme d'une loi (qui est vraie tant qu'elle n'a pas été infirmée par une expérience):
Loi:
lors de la vaporisation de l'eau (passage de l'état liquide à l'état gazeux), la majorité des ions (sels dissous) reste en solution et ne passe pas dans la phase gazeuse: il y a fractionnement (séparation des espèces chimiques).
D'autres expériences et observations complémentaires seraient nécessaires avec des concentrations croissantes en sel et une mesure précise de la salinité de l'eau recondensée. On devrait aussi utiliser de l'eau ultra pure (débarrassée de tous les autres ions que H+ et OH-), ce qui n'existe pas dans la réalité.

L'hypothèse principale est toujours aussi probable mais n'est pas confirmée pour autant. Comme elle est utile aux géologues et aux météorologistes on la considère comme faisant partie d'un modèle.

Les géologues élaborent à partir de leurs hypothèses des modèles qui sont comme les lois des physiciens ou des chimistes mais qui décrivent le comportement des systèmes naturels comme les océans, l'atmosphère, la croûte terrestre...:
MODELE de formation des nuages:
l'eau de mer s'évapore et forme les nuages qui contiennent de l'eau douce qui tombe sur terre sous forme de pluie non salée.

représentation expérimentale du modèle de formation de la pluie non salée à partir de l'eau de mer salée
(in SVT, 6ème, R. Tavernier et C. Lizeaux, Bordas, 1996)

Ce montage est à la fois une expérience (l'eau salée s'évapore, l'eau condensée sur le film de plastique retombe dans la coupelle centrale; on peut la goûter: elle n'est pas salée) et une représentation du modèle de formation de la pluie (douce) à partir de l'eau de mer (salée); son intérêt est évident: il permet de visualiser le modèle; son côté expérimental satisfait l'esprit scientifique de l'observateur qui est ainsi fortement poussé à adhérer au modèle.

2. Exemple avec des êtres vivants

1

P

Quel est le comportement du lombric (ver de terre) à la lumière ?

2

H

Le lombric est sensible à la lumière (photosensible) et la fuit (photophobe)

3

E

Montage:
16 lombrics vivants sont utilisés. Dans le montage n°1 l'enceinte est entourée par les caches noirs et éclairée par le haut. Dans le montage n°2, l'enceinte n'est pas éclairée mais fermée par un cache noir sur toutes ses faces.

Expérience 1: 16 lombrics sont déposés à la surface du terreau humide. Éclairage allumé.
Résultat: 10 minutes plus tard 12 lombrics sont encore à la surface et 4 se sont enfouis.
Expérience 2 (témoin): les mêmes 16 lombrics sont déposés à la surface du terreau. L'enceinte est refermée. L'obscurité y est à peu près partout complète.
Résultat: 10 minutes plus tard, tous les lombrics sont encore à la surface du terreau.

Interprétation-Conclusion: 25% des lombrics manifestent un comportement de fuite vis-à-vis de la lumière.

Remarques: on a pris soin de réaliser l'expérience 2 après la 1 et non dans l'ordre inverse car la lampe chauffe et l'on peut considérer que la température est à peu près la même dans les deux expériences. Mais des expériences complémentaires peuvent être réalisées en remplaçant la lampe par une résistance chauffante et en mesurant l'éclairement (luxmètre) et la température (thermomètre) dans les enceintes au cours des expériences...On peut aussi critiquer l'emploi de lombrics d'élevage qui sont "habitués" à vivre dans des enceintes fermées...
Voici les résultats obtenus pour les 2 classes de seconde

groupe de TP	lumière		obscurité		Nombre total de lombrics
	en surface	enfouis	en surface	enfouis
groupe 1	12	4	16	0	16
groupe 2	8	7	14	1	15
groupe 3	14	1	15	0	15

l'analyse des résultats globaux est encore plus intéressante notamment le cas du groupe 2 à l'obscurité: l'enfouissement d'un individu prouve que la lumière n'est pas le seul stimulus déclencheur (on peut proposer la recherche de nourriture, d'humidité...etc.)
(Pour la petite histoire on notera que c'est le premier groupe non listé ici qui a mis en place l'expérience et découvert qu'il fallait humidifier le terreau et éloigner les lampes pour éviter de chauffer trop la terre, car la chaleur semble être plus répulsive que la lumière. On notera aussi la perte d'un individu la seconde semaine car ce sont les même lombrics qui ont servi aux 6 expériences plus les tâtonnements).

L'hypothèse n'est que partiellement confirmée. L'expérience n'est pas vraiment concluante. Les lombrics sont probablement sensibles à la lumière et certains manifestent un comportement de fuite vis-à-vis de la lumière. D'autres expériences sont nécessaires.