4.1. La démarche scientifique

	matière, corpuscules, molécule, corps purs, état physique, espace intermoléculaire, mélange, diffusion, agitation moléculaire, démarche scientifique, modèle, gaz, solide, liquide, surface plane, surface horizontale, compressibilité, mélange

I. La démarche scientifique ... Une résolution d'énigme !

I.1.  Francis Bacon

Francis Bacon

Francis Bacon est né à Londres en 1561 et mort en 1629. Il était philosophe et homme d'Etat anglais. Il a également contribué à la mise en place de la méthode scientifique.   Pour Bacon, les lois scientifiques doivent être fondées sur l'observation et l'expérience. Avant lui, les lois scientifiques étaient le fruit d'une démarche à priori ou déductive. On pensait des théories et des lois sur base de raisonnements intellectuels.   Il défend une nouvelle façon de faire des recherches en sciences : en partant de l'observation, identifier un problème, une énigme, faire des hypothèses et réaliser des expériences pour les confirmer ou les faire évoluer. Publié en 1620, son livre Novum Organum a influencer tout les scientifiques. «Je voudrais vivre pour étudier, non pas étudier pour vivre.» «On ne peut vaincre la nature qu’en lui obéissant.»

Pour en savoir plus : http://fr.wikipedia.org/wiki/Francis_Bacon_(philosophe)

I.2. Becquerel et la découverte des rayons X

Une première approche de la démarche scientifique avec Becquerel et le CEA.

I.3.  La science résout des crimes !

La démarche scientifique est depuis très longtemps utilisée pour aider la police a résoudre ses enquêtes. Résoudre une enquête, c'est utiliser une démarche scientifique. Voyons comment résoudre le cas proposé.

Un crime ? Un appel est arrivé au dispatching, un homme a été retrouvé chez lui par sa voisine. Les équipes de police sont envoyée sur place. Les enquêteurs arrivent et commencent par délimiter un périmètre de sécurité. L'enquête commence : L'observation et la collecte d'indice Les agents de la police scientifique arrivent sur les lieux et commencent par prendre une série de photo, relève les empreintes, réalisent toute une série d'observation. Une enquêtrice remarque une grande tache rouge suspecte sur le sol à côté de la victime de 35 cm de long. Très probablement du sang. La trace forme le dessin d'une semelle de chaussure. Elle la photographie, la mesure et prélève un échantillon. Le médecin légiste, lui prend la température du corps et note soigneusement la position de la victime. Elle demande également que l'on mesure la distance entre la porte, le téléphone et le corps. En examinant le corps, le médecin légiste remarque une blessure au niveau du crane de notre homme. Les premières hypothèses Une série d'indices et d'observations ont étés réalisées sur les lieux de la découverte. Il va maintenant falloir déterminer ce qu'il s'est produit. Est ce un crime ? Un accident ? Les enquêteurs doivent maintenant établir des hypothèses  sur ce qu'il s'est passé et essayer de faire "parler" les indices et les observations recueillies sur place. Les enquêteurs privilégie deux pistes en priorité qui feront l'objet d'investigations approfondies :  La trace de pas rouge près du corps est-elle du sang ? Est-ce le sang de la victime ?  Le coup visible à la tête a-t-il tué la victime. Quel objet a provoqué ce coup ? L'analyse des indices et les expériences Les scientifiques du laboratoire de police scientifique ont maintenant reçu divers échantillons et indices à analyser. Les prélèvements effectués sur la trace de pas rouge près de la victime sont analysés afin de déterminer s'il s'agit de sang et si c'est celui de la victime. Le corps est également scrupuleusement analysé par le médecin légiste et l'équipe de l'institut médico-légal. Ils réalisent des prélèvements sur la plaie au niveau de la tête de notre homme et les envoient pour analyse au laboratoire. Les résultats préliminaires Les premiers résultats d'analyses sont arrivées sur le bureaux des enquêteurs. La trace de pas rouge n'est pas du sang, mais de la peinture rouge. Les analyses ont révélé qu'il s'agit d'une trace d'une chaussure de travail taille 44 et que la marque date de plus de 36 mois. Quand à l'autopsie du corps, le légiste à retrouvé des fragments de plâtre et de peinture blanche dans la plaie de la victime. Le corps présentait une commotion cérébrale très sévère dû à un violent coup sur la tête. L'interprétation des résultats et les premières conclusions La trace de pas n'est pas liée à l'enquête. Les enquêteurs reviennent sur leur hypothèse de départ concernant la trace de pas. Ils décident de modifier leur hypothèse de départ. Les policiers se concentrent désormais sur les traces de plâtre et la cause supposée de la mort : un violent coup sur la tête. Une nouvelle piste ... En analysant les distances et la scène de crime à la lumière des analyses, les enquêteurs mettent en avant une nouvelle piste. L'homme aurait été victime d'un accident. Les enquêteurs imaginent qu'il était entrain de sauter sur son lit quand il a heurté le mur avec sa tête et été projeté au sol. Une expérience particulière : la reconstitution Les policiers se rendent sur les lieux de la découverte du corps. Là, ils testent à l'aide d'un mannequin qui possèdent les mêmes caractéristiques physiques que la victime l'hypothèse qu'ils ont imaginée. Les résultats de la reconstitution Les résultats de cette expérience montrent que ce scénario est possible. Les techniciens ont même retrouvé le point d'impact sur le mur qu'ils n'avaient pas remarqué au départ. Les conclusions définitives Les enquêteurs doivent maintenant rédiger un rapport sur l'affaire qu'ils ont traités. Ils expliquent dans ce rapport la démarche et les différentes étapes de l'enquêtes, les expériences réalisées et leur résultats. Ils rédigent également une conclusion dans laquelle, ils expliquent les circonstances de l'accident : L'homme faisait du trampoline sur son lit et a percuté violemment le mur, ce qui l'a propulsé au sol avec une commotion mortelle. Les enquêteurs peuvent donc conclure et classer l'enquête.

I.4. Les étapes de la démarche scientifique

La première étape pour résoudre une énigme scientifique c'est l'observation. Observer, c'est récolter des indices, prendre des notes, faire des photos, des croquis, des schémas. Il existe deux types d'observations

Les observations peuvent être qualitative. C'est à dire qu'elles utilisent des adjectifs, mais elles peuvent être comprises différemment selon la personne qui les lis. par exemple : une grande tâche rouge Que signifie grande ? 1cm, 1m ? Il n'existe pas de repère commun.	Les observations quantitatives mettent en jeu des instruments de mesures. Il s'agit de mesure. Ces observations sont identiques pour tous. par exemple :  une tâche de 35 cm de long. Ces observations sont précises et reproductibles.

Grâce aux observations, une énigme émerge :  Que s'est-il passé ?

La seconde étape, c'est l'émission d'hypothèses, de pistes. On va faire toute une série d'hypothèses et on sélectionnera une série d'entre elles à explorer et qui feront l'objet d'expériences.

La troisième étape consiste à vérifier les hypothèses émises en réalisant des expériences et des analyses. Les résultats de ces expériences devront ensuite être interprétés.

La quatrième étape débute par l'analyse des résultats. Sont-ils en accord avec les hypothèses émises ? Doit-on faire de nouvelles hypothèses ou les hypothèses sont elles vérifiées ? Si de nouvelles hypothèses sont envisagées, on reprend les expériences. Si l'hypothèse est vérifiée et que les résultats sont en accord avec celle-ci, alors on communique les résultats sous forme de conclusions.

Les conclusions reprennent l'énigme de départ et les différentes hypothèses suivies. Dans la conclusion, on les résultats pour répondre à l'énigme en sélectionnant les hypothèses validées par les expériences.

 

	La démarche scientifique (scienTIC)