L’expérience à concevoir est une expérience permettant de vérifier une hypothèse scientifique émise lors d’une démarche d’investigation. Une hypothèse scientifique est une hypothèse qui explique une relation de cause à effet (hypothèse explicative). Elle nécessite donc une vision théorique préalable.
D’un point de vue pratique, l’expérience à concevoir exige une anticipation sur ce que l’on va faire : il y a l’écriture d’un protocole qui doit spécifier la variable que l’on va mesurer : taille, poids, temps, distance… Les autres variables doivent être fixes. Si les autres variables ne sont pas fixées, elles risquent de brouiller la relation de cause à effet que l’on cherche à vérifier. On doit également décider des modalités des mesures et veiller à garder le même outil de mesure pendant l’expérience (la même latte, le même chronomètre, etc.).
Les résultats de l’expérience s’ils vérifient la validité de l’hypothèse posée ne peuvent être considérés comme une preuve absolue. L’hypothèse a été vérifiée dans un champ local : celui de la classe avec le matériel mis à disposition des élèves. Si les résultats valident l’hypothèse, la répétabilité de l’expérience augmente sa validité.
Exemple dans nos démarches :
Au cours d’une activité sur les moulins :
«Quels sont les facteurs qui influencent la vitesse de rotation de la roue et donc l’efficacité du travail réalisé par le moulin (moudre le grain)».
Ils ont isolés quelques facteurs (=variables) : nombre de pales, débit de l’eau et hauteur de la chute d’eau. Voici l’hypothèse émise sur le facteur «hauteur de la chute d’eau».
Hypothèse : plus la chute d’eau est élevée, plus la force exercée par l’eau sur les pales du moulin sera grande. Ils ont ensuite conçu une expérience pour vérifier cette hypothèse
La variable : la hauteur de la chute d’eau. Deux paliers d’un escalier extérieur sont utilisés pour obtenir deux hauteurs différentes.
Les variables qui doivent rester fixées : la quantité d’eau, le débit. L’utilisation d’un arrosoir permet de fixer ces 2 variables.
Ce que l’on mesure : la force de l’eau. Pour évaluer la force de l’eau, les enfants mesurent le point d’impact (diamètre) du jet d’eau sur un bac de sable placé en contre-bas des paliers.