MÉTHODE SCIENTIFIQUE: LES 6 ÉTAPES ET LEURS CARACTÉRISTIQUES (EXEMPLE) - SCIENCE - 2025

La méthode scientifique est un processus utilisé dans les branches de la science pour tester une hypothèse scientifique par l'observation, le questionnement, la formulation d'hypothèses et l'expérimentation. C'est une manière rationnelle d'obtenir des connaissances objectives et fiables.

La méthode scientifique a donc une série de caractéristiques qui la définissent: l'observation, l'expérimentation, la pose et la réponse aux questions. Cependant, tous les scientifiques ne suivent pas exactement ce processus. Certaines branches de la science peuvent être plus facilement testées que d'autres.

Les étapes de la méthode scientifique: question, investigation, formulation d'hypothèses, expérience, analyse des données, conclusions.

Par exemple, les scientifiques qui étudient comment les étoiles changent à mesure qu'elles vieillissent ou comment les dinosaures digèrent leur nourriture ne peuvent pas faire avancer la vie d'une étoile d'un million d'années ou mener des études et des tests avec des dinosaures pour tester leurs hypothèses.

Lorsque l'expérimentation directe n'est pas possible, les scientifiques modifient la méthode scientifique. Bien que cela change avec presque toutes les enquêtes scientifiques, le but est le même: découvrir les relations de cause à effet en posant des questions, en collectant et en examinant les données, et en voyant si toutes les informations disponibles peuvent être combinées en une réponse logique.

D'un autre côté, un scientifique repasse souvent les étapes de la méthode scientifique, car de nouvelles informations, données ou conclusions peuvent obliger à recommencer les étapes.

Par exemple, un scientifique peut émettre l'hypothèse que «la suralimentation accélère le vieillissement», mener une expérience et tirer une conclusion. Vous pourriez alors recommencer les étapes, en commençant par une autre hypothèse, comme «manger trop de sucre accélère le vieillissement».

Quelle est la méthode scientifique et à quoi sert-elle?

La méthode scientifique est une méthode d'enquête empirique qui sert à obtenir de nouvelles connaissances et informations. «Empirique» signifie qu'il est basé sur la réalité, utilise des données; c'est l'opposé de «théorique». Par conséquent, les scientifiques utilisent la méthode scientifique pour connaître la réalité, collecter des données et mener des expériences. Il peut être divisé en six étapes / phases / étapes qui s'appliquent à tous les types de recherche:

-Question basée sur l'observation.

-Enquête.

-Formulation de l'hypothèse.

-Expérimentation.

-Analyse de données.

-Rejeter ou accepter l'hypothèse (conclusions).

Ensuite, je montrerai les étapes fondamentales qui sont prises lors d'une enquête. Pour que vous le compreniez mieux, à la fin de l'article je laisserai un exemple de l'application des étapes d'une expérience de biologie; dans la découverte de la structure de l'ADN.

Principales caractéristiques de la méthode scientifique

- Utilisez l'observation comme point de départ.

- Posez des questions et des réponses. Pour formuler une hypothèse, le scientifique pose des questions et des réponses de manière systématique, cherchant à établir des relations de cause à effet dans des aspects de la réalité.

- Nécessite une vérification, c'est-à-dire que les résultats doivent être vérifiés par divers scientifiques.

- Génère des conclusions réfutables. Si les conclusions ne peuvent être vérifiées, la méthode scientifique ne peut pas être appliquée.

- Produit des résultats reproductibles; les expériences peuvent être reproduites par les scientifiques pour essayer d'obtenir les mêmes résultats.

- C'est objectif; il est basé sur l'expérimentation et l'observation, non sur des opinions subjectives.

Quelles sont les étapes de la méthode scientifique? De quoi ils consistent et leurs caractéristiques

Étape 1 - Posez une question basée sur l'observation

La méthode scientifique commence lorsque le scientifique / chercheur pose une question sur quelque chose qu'il a observé ou sur ce qu'il étudie: comment, quoi, quand, qui, quoi, pourquoi ou où?

Exemples d'observations et de questions:

- Louis Pasteur a observé au microscope que les vers à soie du sud de la France avaient des maladies infectées par des parasites.

- Un biologiste observe au microscope que la présence de certains types de cellules améliore les symptômes de la variole. Vous pourriez vous demander, est-ce que ces cellules combattent le virus de la variole?

- Albert Einstein, alors qu'il développait sa théorie de la relativité restreinte, s'est demandé: Que verriez-vous si vous pouviez marcher à côté d'un rayon de lumière qui se propage dans l'espace?

Étape 2 - Enquête

Cette étape consiste à faire des recherches, à rassembler des informations pour aider à répondre à la question. Il est important que les informations recueillies soient objectives et provenant de sources fiables. Ils peuvent être étudiés dans des bases de données Internet, dans des bibliothèques, des livres, des entretiens, des recherches, entre autres.

Il existe plusieurs types d'observation scientifique. Les plus courants sont directs et indirects.

Étape 3 - Formulation d'hypothèse

La troisième étape est la formulation de l'hypothèse. Une hypothèse est un énoncé qui peut être utilisé pour prédire le résultat d'observations futures.

Exemples d'hypothèses:

• Les footballeurs qui s'entraînent régulièrement en profitant du temps, marquent plus de buts que ceux qui ratent 15% des séances d'entraînement.
• Les nouveaux parents qui ont fait des études supérieures sont dans 70% des cas plus détendus lors de l'accouchement.

Une hypothèse utile doit permettre des prédictions par le raisonnement, y compris le raisonnement déductif. L'hypothèse pourrait prédire l'issue d'une expérience en laboratoire ou l'observation d'un phénomène dans la nature.

Si les prédictions ne sont pas accessibles par l'observation ou l'expérience, l'hypothèse n'est pas encore testable et restera à cette mesure non scientifique. Plus tard, une nouvelle technologie ou théorie pourrait rendre les expériences nécessaires possibles.

Étape 4- Expérimentation

Cas d'expérience avec des humains.

L'étape suivante est l'expérimentation, lorsque les scientifiques effectuent des expériences dites scientifiques, dans lesquelles des hypothèses sont testées.

Les prédictions que les hypothèses tentent de faire peuvent être testées par des expériences. Si les résultats des tests contredisent les prédictions, les hypothèses sont remises en question et deviennent moins durables.

Si les résultats expérimentaux confirment les prédictions des hypothèses, alors les hypothèses sont considérées comme plus correctes, mais elles peuvent être erronées et rester sujettes à d'autres expériences.

Pour éviter les erreurs d'observation dans les expériences, la technique de contrôle expérimental est utilisée. Cette technique utilise le contraste entre plusieurs échantillons (ou observations) dans des conditions différentes pour voir ce qui varie ou reste le même.

Exemple

Pour tester l'hypothèse «le taux de croissance de l'herbe ne dépend pas de la quantité de lumière», il faudrait observer et prendre des données sur l'herbe qui n'est pas exposée à la lumière.

C'est ce qu'on appelle un «groupe témoin». Ils sont identiques aux autres groupes expérimentaux, à l'exception de la variable à l'étude.

Il est important de se rappeler que le groupe témoin ne peut différer de tout groupe expérimental que par une variable. De cette façon, vous pouvez savoir que c'est cette variable qui produit des changements ou non.

Par exemple, l'herbe à l'extérieur à l'ombre ne peut être comparée à l'herbe au soleil. L'herbe d'une ville n'est pas non plus celle d'une autre. Il existe des variables entre les deux groupes en plus de la lumière, comme l'humidité du sol et le pH.

Un autre exemple de groupe témoin très courant

Les expériences pour savoir si un médicament est efficace pour traiter ce qui est désiré sont très courantes. Par exemple, si vous souhaitez connaître les effets de l'aspirine, vous pouvez utiliser deux groupes dans une première expérience:

• Groupe expérimental 1, auquel de l'aspirine est fournie.
• Groupe témoin 2, avec les mêmes caractéristiques que le groupe 1, et auquel l'aspirine n'a pas été fournie.

Étape 5: analyse des données

Après l'expérience, les données sont prises, qui peuvent être sous la forme de nombres, oui / non, présents / absents ou d'autres observations.

La collecte systématique et minutieuse de mesures et de données fait la différence entre les pseudosciences comme l'alchimie et les sciences, comme la chimie ou la biologie. Les mesures peuvent être effectuées dans un environnement contrôlé, tel qu'un laboratoire, ou sur des objets plus ou moins inaccessibles ou non manipulables, tels que des étoiles ou des populations humaines.

Les mesures nécessitent souvent des instruments scientifiques spécialisés tels que thermomètres, microscopes, spectroscopes, accélérateurs de particules, voltmètres…

Cette étape consiste à déterminer ce que montrent les résultats de l'expérience et à décider des prochaines actions à entreprendre. Dans les cas où une expérience est répétée plusieurs fois, une analyse statistique peut être nécessaire.

Si la preuve a rejeté l'hypothèse, une nouvelle hypothèse est requise. Si les données de l'expérience soutiennent l'hypothèse, mais que les preuves ne sont pas suffisamment solides, d'autres prédictions de l'hypothèse doivent être testées avec d'autres expériences.

Une fois qu'une hypothèse est fortement étayée par les preuves, une nouvelle question de recherche peut être posée pour fournir plus d'informations sur le même sujet.

Étape 6: Conclusions. Interpréter les données et accepter ou rejeter l'hypothèse

Pour de nombreuses expériences, les conclusions sont formées sur la base d'une analyse informelle des données. Demandez simplement, les données correspondent-elles à l'hypothèse? c'est une manière d'accepter ou de rejeter une hypothèse.

Cependant, il vaut mieux appliquer une analyse statistique aux données, pour établir un degré d '«acceptation» ou de «rejet». Les mathématiques sont également utiles pour évaluer les effets des erreurs de mesure et d'autres incertitudes dans une expérience.

Si l'hypothèse est acceptée, il n'est pas garanti qu'elle soit la bonne hypothèse. Cela signifie simplement que les résultats de l'expérience appuient l'hypothèse. Il est possible de dupliquer l'expérience et d'obtenir des résultats différents la prochaine fois. L'hypothèse peut également expliquer les observations, mais ce n'est pas la bonne explication.

Si l'hypothèse est rejetée, cela peut être la fin de l'expérience ou elle peut être refaite. Si vous répétez le processus, vous aurez plus d'observations et plus de données.

Les autres étapes sont: 7- Communiquer les résultats et 8- Vérifier les résultats en reproduisant la recherche (menée par d'autres scientifiques)

Si une expérience ne peut pas être répétée pour produire les mêmes résultats, cela implique que les résultats originaux auraient pu être erronés. En conséquence, il est courant qu'une seule expérience soit effectuée plusieurs fois, en particulier lorsqu'il existe des variables incontrôlées ou d'autres indications d'erreur expérimentale.

Pour obtenir des résultats significatifs ou surprenants, d'autres scientifiques peuvent également essayer de reproduire les résultats eux-mêmes, surtout si ces résultats sont importants pour leur propre travail.

Véritable exemple de méthode scientifique dans la découverte de la structure de l'ADN

L'histoire de la découverte de la structure de l'ADN est un exemple classique des étapes de la méthode scientifique: en 1950, on savait que l'héritage génétique avait une description mathématique, à partir des études de Gregor Mendel, et que l'ADN contenait des informations génétiques.

Cependant, le mécanisme de stockage des informations génétiques (c'est-à-dire des gènes) dans l'ADN n'était pas clair.

Il est important de noter que non seulement Watson et Crick ont ​​participé à la découverte de la structure de l'ADN, bien qu'ils aient reçu le prix Nobel. De nombreux scientifiques de l'époque ont apporté des connaissances, des données, des idées et des découvertes.

Question des observations

Des recherches antérieures sur l'ADN avaient déterminé sa composition chimique (les quatre nucléotides), la structure de chacun des nucléotides et d'autres propriétés.

L'ADN avait été identifié comme porteur d'informations génétiques par l'expérience Avery-MacLeod-McCarty en 1944, mais le mécanisme de stockage des informations génétiques dans l'ADN n'était pas clair.

La question pourrait donc être:

Enquête

Les personnes impliquées, dont Linus Pauling, Watson ou Crick, ont enquêté et recherché des informations; dans ce cas éventuellement recherche de l'heure, livres et conversations avec des collègues.

Hypothèse

Linus Pauling a proposé que l'ADN puisse être une triple hélice. Cette hypothèse a également été envisagée par Francis Crick et James D. Watson, mais ils l'ont écartée.

Lorsque Watson et Crick ont ​​appris l'hypothèse de Pauling, ils ont compris à partir des données existantes qu'il avait tort, et Pauling admettrait bientôt ses difficultés avec cette structure. Par conséquent, la course pour découvrir la structure de l'ADN était de découvrir la structure correcte.

Quelle prédiction cette hypothèse ferait-elle? Si l'ADN avait une structure hélicoïdale, son diagramme de diffraction des rayons X serait en forme de X.

Par conséquent, l'hypothèse selon laquelle l'ADN a une structure en double hélice serait testée avec les résultats / données des rayons X. Plus précisément, elle a été testée avec les données de diffraction des rayons X fournies par Rosalind Franklin, James Watson et Francis Crick en 1953.

Expérience

Rosalind Franklin a cristallisé de l'ADN pur et effectué une diffraction des rayons X pour produire la photographie 51. Les résultats ont montré une forme en X.

Des preuves expérimentales soutenant le modèle de Watson et Crick ont ​​été démontrées dans une série de cinq articles publiés dans Nature.

Parmi ceux-ci, l'article de Franklin et Raymond Gosling a été la première publication contenant des données de diffraction des rayons X pour soutenir le modèle de Watson et Crick.

Analyse et conclusions

Lorsque Watson a vu le diagramme de diffraction détaillé, il l'a immédiatement reconnu comme une hélice.

Lui et Crick ont ​​produit leur modèle, en utilisant ces informations ainsi que des informations précédemment connues sur la composition de l'ADN et sur les interactions moléculaires, telles que la liaison hydrogène.

L'histoire

Parce qu'il est difficile de définir exactement quand la méthode scientifique a commencé à être utilisée, il est difficile de répondre à la question de savoir qui l'a créée.

La méthode et ses étapes ont évolué avec le temps et les scientifiques qui l'utilisaient ont apporté leur contribution, évoluant et s'affinant petit à petit.

Aristote et les Grecs

Aristote, l'un des philosophes les plus influents de l'histoire, a été le fondateur de la science empirique, c'est-à-dire du processus de test d'hypothèses issues de l'expérience, de l'expérimentation et de l'observation directe et indirecte.

Les Grecs ont été la première civilisation occidentale qui a commencé à observer et mesurer pour comprendre et étudier les phénomènes du monde, mais il n'y avait aucune structure pour l'appeler la méthode scientifique.

Les musulmans et l'âge d'or de l'islam

En fait, le développement de la méthode scientifique moderne a commencé avec les érudits musulmans pendant l'âge d'or de l'islam, du 10e au 14e siècle. Plus tard, les philosophe-scientifiques des Lumières ont continué à l'affiner.

Parmi tous les savants qui ont contribué, Alhacen (Abū 'Alī al-Ḥasan ibn al-Ḥasan ibn al-Hayṯam), a été le principal contributeur, considéré par certains historiens comme «l'architecte de la méthode scientifique». Sa méthode comportait les étapes suivantes, vous pouvez voir sa similitude avec celles expliquées dans cet article:

-Observation du monde naturel.

-Établir / définir le problème.

-Formuler une hypothèse.

-Tester l'hypothèse par l'expérimentation.

-Évaluer et analyser les résultats.

-Interpréter les données et tirer des conclusions.

-Publier les résultats.

Renaissance

Le philosophe Roger Bacon (1214 - 1284) est considéré comme la première personne à appliquer le raisonnement inductif dans le cadre de la méthode scientifique.

Pendant la Renaissance, Francis Bacon a développé la méthode inductive par la cause et l'effet, et Descartes a proposé que la déduction était le seul moyen d'apprendre et de comprendre.

Newton et la science moderne

Isaac Newton peut être considéré comme le scientifique qui a finalement affiné le processus jusqu'à ce qu'il soit connu aujourd'hui. Il a proposé et mis en pratique le fait que la méthode scientifique avait besoin à la fois de la méthode déductive et inductive.

Après Newton, d'autres grands scientifiques ont contribué au développement de la méthode, dont Albert Einstein.

Importance

La méthode scientifique est importante car c'est un moyen fiable d'acquérir des connaissances. Il est basé sur des affirmations, des théories et des connaissances fondées sur des données, des expériences et des observations.

Par conséquent, il est essentiel pour l'avancement de la société dans les domaines de la technologie, de la science en général, de la santé et en général de générer des connaissances théoriques et des applications pratiques.

Par exemple, cette méthode scientifique est contraire à celle basée sur la foi. Avec la foi, quelque chose est cru par des traditions, des écrits ou des croyances, sans être basé sur des preuves qui peuvent être réfutées, ni des expériences ou des observations qui nient ou acceptent les croyances de cette foi.

Avec la science, un chercheur peut effectuer les étapes de cette méthode, tirer des conclusions, présenter les données, et d'autres chercheurs peuvent reproduire cette expérience ou ces observations pour les valider ou non.

Références

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