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Cours : Biologie approfondie > Chapitre 1
Leçon 1: La biologie et la méthode scientifique- Introduction à la biologie
- Les prérequis pour étudier la biologie
- Qu'est-ce que la vie ?
- La méthode expérimentale
- La méthode expérimentale
- Données et justification d'hypothèses
- Méthode scientifique et analyse de données
- Introduction à la conception expérimentale
- Les expériences à facteurs contrôlés
- La biologie et la méthode scientifique, révision
- Conception d'expérience et biais
La biologie et la méthode scientifique, révision
Termes clés
| Terme | Signification |
|---|---|
| Biologie | L'étude des êtres vivants |
| Observation | Notation et description des événements de manière ordonnée |
| Hypothèse | Une explication scientifique qui peut être testée par expérimentation ou observation |
| Expérimentation contrôlée | Une expérience dans laquelle une seule variable est modifiée |
| Variable indépendante | La variable qui est délibérément modifiée dans une expérience |
| Variable dépendante | La variable qui est observée et qui change en fonction de la variable indépendante |
| Groupe de contrôle | Groupe de base qui n'est pas affecté par la variable indépendante |
| Théorie scientifique | Une explication testée et largement acceptée pour un phénomène |
| Biais de recherche | Processus au cours duquel le chercheur influence les résultats, consciemment ou inconsciemment |
| Placebo | Une substance qui n'a pas d'effet thérapeutique, souvent utilisée comme outil de contrôle dans les expériences |
| Étude en double aveugle | Étude dans laquelle ni les participants ni les chercheurs ne savent qui reçoit un traitement particulier |
La science de la biologie
La biologie est la science concernée par l'étude des êtres vivants, ou des organismes. Les biologistes ont identifié des traits communs à tous les organismes vivants que nous connaissons. Bien que les choses non vivantes puissent présenter certaines de ces propriétés, afin de considérer quelque chose comme vivant, elle doit toutes les présenter.
Les propriétés de la vie
- L'organisation: Les choses vivantes sont hautement organisées (ce qui signifie qu'elles contiennent des parties spécialisées et coordonnées) et sont composées d'une ou de plusieurs cellules.
- Le métabolisme: Les êtres vivants doivent utiliser de l'énergie et consommer des nutriments pour permettre aux réactions chimiques qui assurent la vie d'avoir lieu. La somme totale des réactions biochimiques qui se produisent dans un organisme est appelée son métabolisme.
- L'homéostasie: Les organismes vivants régulent leur environnement interne pour maintenir la gamme relativement étroite de conditions nécessaires au fonctionnement de la cellule.
- La croissance : Les organismes vivants sont soumis à une croissance régulée. Les cellules individuelles deviennent plus grandes et les organismes multicellulaires accumulent de nombreuses cellules par division cellulaire.
- La reproduction: Les organismes vivants peuvent se reproduire pour créer de nouveaux organismes.
- La réaction: Les organismes vivants réagissent aux stimuli ou aux changements dans leur environnement.
- L'évolution: Les populations d'organismes vivants peuvent subir une évolution, ce qui signifie que la composition génétique d'une population peut changer au fil du temps.
Méthode scientifique
La méthode scientifique consiste à faire des observations et à poser des questions.
Les scientifiques forment des hypothèses basées sur ces observations, puis développent des expériences contrôlées pour collecter et analyser des données. En utilisant ces données, ils sont en mesure de tirer des conclusions et de poser des questions pour de nouvelles recherches scientifiques.
Exemple de méthode par expérimentation : la panne de grille-pain
Les données issues des nombreuses expériences permettent de mieux comprendre comment le monde fonctionne et de développer des théories scientifiques.
Conception de l'expérience
L'expérimentation est au cœur de la science. Les scientifiques posent des questions, recueillent des preuves, partagent des idées et analysent des données.
Lors de la conception d'une expérience, la question (ou les questions) spécifique à laquelle l'expérimentation est destinée doit d'abord être clairement identifiée. La variable indépendante et la variable dépendante doivent également être identifiées, car le but d'une expérience conçue est de comprendre comment une variable affecte une autre.
Une simple expérience ne devrait avoir qu'une seule variable indépendante. Tous les autres facteurs qui pourraient avoir un effet sur le résultat de l'expérience doivent être contrôlés ou maintenus constants. En outre, un groupe, dans l'expérience, devrait être un groupe de contrôle, un groupe désigné comme point de référence comparative. Aucune variable indépendante ne sera manipulée dans ce groupe.
Réduction des erreurs et des biais
Il est important de concevoir une expérience qui mène aux résultats les plus précis possibles.
Les scientifiques cherchent généralement à être objectifs, mais ils sont humains et ont leurs propres goûts et leurs propres préjugés. De ce fait, les données scientifiques peuvent être interprétées de différentes manières par différents scientifiques.
Parmi les moyens d'éviter cela, citons :
- Avoir un échantillon de grande taille pour l'expérience : Cela aide à tenir compte de toutes les petites différences entre les sujets testés qui peuvent fournir des résultats inattendus.
- Répéter l'expérience de nombreuses fois : Les erreurs peuvent résulter de légères différences dans les sujets testés, ou d'erreurs de méthodologie ou de collecte de données. Répéter l'expérience permet de réduire ces effets.
- Inclure toutes les données : Parfois, il est tentant de jeter des points de données qui sont incompatibles avec l'hypothèse proposée. Cependant, cela rend une étude inexacte ! Tous les points de données doivent être inclus, qu'ils soutiennent ou non l'hypothèse.
- Utiliser des placebos quand c'est approprié : Les placebos empêchent les sujets testés de savoir s'ils ont reçu une véritable substance thérapeutique. Cela aide les chercheurs à déterminer si une substance a un effet réel.
- Mettre en œuvre des études en double aveugle quand c'est approprié : Les études en double aveugle empêchent les chercheurs de connaître le statut des participants. Cela aide à éliminer le biais des observateurs.
Communiquer les résultats
Pour que la recherche soit acceptée, elle doit être partagée au sein de la communauté scientifique. Les scientifiques collaborent souvent en groupe et partagent la recherche avec d'autres groupes. Cette communication doit suivre des lignes directrices spécifiques pour s'assurer qu'elle est appropriée.
La publication des résultats de recherche dans des revues scientifiques examinées par des pairs permet aux scientifiques de partager leurs idées, et permet aux autres scientifiques d'évaluer et de tester l'analyse des données fournies.
Ce qu'il faut retenir
- Une hypothèse n'est pas nécessairement la bonne explication. En effet, c'est une explication possible, qui peut être testée afin de déterminer si elle est probablement correcte ou si une autre hypothèse doit être faite.
- Toute explication ne peut pas être considérée comme une hypothèse. Une hypothèse doit être vérifiable et réfutable pour être valide. Par exemple, "L'univers est beau" n'est pas une bonne hypothèse, car il n'y a pas d'expérience qui puisse être mise en place afin de montrer qu'elle est éventuellement fausse.
- Dans la plupart des cas, la méthode expérimentale est un processus itératif. En d'autres termes, c'est un cycle plutôt qu'une ligne droite. Le résultat d'un essai devient la base sur laquelle on s'appuie pour mieux redéfinir la question pour les prochaines expérimentations.
- Les scientifiques utilisent le mot "théorie" très différemment des non-scientifiques. Quand quelqu'un dit "j'ai une théorie", il veut dire "j'ai une supposition." En revanche, les théories scientifiques sont des explications sur les phénomènes naturels bien fondées et très fiables. Ils rassemblent beaucoup d'observations et de données recueillies lors de nombreuses expériences.
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