Suite

1 : Comprendre la science - Géosciences


Objectifs d'apprentissage

  • Comparer les observations objectives aux observations subjectives et les observations quantitatives aux observations qualitatives
  • Identifier une pseudoscience sur la base de son manque de falsifiabilité
  • Comparer les méthodes utilisées par Aristote et Galilée pour décrire l'environnement naturel
  • Expliquer la méthode scientifique et l'appliquer à un problème ou une question
  • Décrire les fondements de la géologie moderne, tels que le principe de l'uniformitarisme
  • Comparer uniformitarisme et catastrophisme
  • Expliquer pourquoi l'étude de la géologie est importante
  • Identifier comment les matériaux de la Terre sont transformés par les processus du cycle des roches
  • Décrire les étapes d'une étude scientifique réputée
  • Expliquer les arguments rhétoriques utilisés par les négationnistes de la science

La science est un processus, sans commencement ni fin. La science n'est jamais terminée parce qu'une vérité complète ne peut jamais être connue. Cependant, la science et la méthode scientifique sont le meilleur moyen de comprendre l'univers dans lequel nous vivons. Les scientifiques tirent des conclusions basées sur des preuves objectives ; ils consolident ces conclusions dans des modèles unificateurs. Les géologues comprennent également que l'étude de la Terre est un processus continu, à commencer par James Hutton qui a déclaré que la Terre n'a "... aucun vestige d'un début, aucune perspective de fin". Les géologues explorent les 4,5 milliards d'années d'histoire de la Terre, ses ressources et ses nombreux dangers. D'un point de vue plus large, la géologie peut enseigner aux gens comment développer des conclusions crédibles, ainsi qu'identifier et arrêter la désinformation.

  • 1.1 : Qu'est-ce que la science ?
    Les scientifiques cherchent à comprendre les principes fondamentaux qui expliquent les modèles et les processus naturels. La science est plus qu'un simple corpus de connaissances, la science fournit un moyen d'évaluer et de créer de nouvelles connaissances sans parti pris. Les scientifiques utilisent des preuves objectives plutôt que des preuves subjectives, pour parvenir à des conclusions solides et logiques. Une observation objective est sans parti pris personnel et la même par tous les individus.
  • 1.2 : La méthode scientifique
    La science moderne est basée sur la méthode scientifique. C'est une procédure qui suit ces étapes : 1) Formuler une question ou observer un problème 2) Appliquer une expérimentation et une observation objectives 3) Analyser les données collectées et interpréter les résultats 4) Concevoir une théorie fondée sur des preuves 5) Soumettre les résultats à l'examen par les pairs et/ ou parution.
  • 1.3 : Première pensée scientifique
    La pensée scientifique occidentale a commencé dans l'ancienne ville d'Athènes, en Grèce. Athènes était gouvernée comme une démocratie, qui encourageait les individus à penser de manière indépendante, à une époque où la plupart des civilisations étaient gouvernées par des monarchies ou des conquérants militaires. Le premier parmi les premiers philosophes/scientifiques à utiliser la pensée empirique était Aristote, né en 384 avant notre ère. L'empirisme met l'accent sur la valeur des preuves obtenues par l'expérimentation et l'observation.
  • 1.4 : Fondements de la géologie moderne
    Dans le cadre de la révolution scientifique en Europe, les principes géologiques modernes se sont développés aux XVIIe et XVIIIe siècles. Un contributeur majeur était Nicolaus Steno (1638-1686), un prêtre danois qui a étudié l'anatomie et la géologie. Steno a été le premier à proposer que la surface de la Terre puisse changer avec le temps. Il a suggéré des roches sédimentaires, telles que le grès et le schiste, formées à l'origine en couches horizontales avec les couches les plus anciennes sur le fond et progressivement les plus jeunes sur le dessus.
  • 1.5 : L'étude de la géologie
    Les géologues appliquent la méthode scientifique pour en savoir plus sur les matériaux et les processus de la Terre. La géologie joue un rôle important dans la société; ses principes sont essentiels à la localisation, l'extraction et la gestion des ressources naturelles ; évaluer les impacts environnementaux de l'utilisation ou de l'extraction de ces ressources ; ainsi que la compréhension et l'atténuation des effets des risques naturels.
  • 1.6 : Déni scientifique et évaluation des sources
    Les cours d'introduction aux sciences traitent généralement de la théorie scientifique acceptée et n'incluent pas d'idées opposées, même si ces idées alternatives peuvent être crédibles. Cela permet aux étudiants de comprendre plus facilement un matériel complexe. Les étudiants avancés rencontreront plus de controverses au fur et à mesure qu'ils continueront à étudier leur discipline. Cette section se concentre sur la façon d'identifier les informations factuelles et de les différencier de la pseudoscience.

Vignette : Coucher de soleil à Delicate Arch (Arches National Park, Utah). Image utilisée avec autorisation (CC-SA-BY ; 3.0 ; Palacemusic).


1 : Comprendre la science - Géosciences

Vous avez été chargé de créer une brochure sur la géologie à distribuer lors d'une journée de carrière au lycée. L'objectif est d'informer les étudiants ce qu'est la géologie, quels types de carrières les géologues utilisent et pourquoi ils ont besoin d'une bonne base en sciences s'ils veulent être géologues.

Exigences de base (critères d'affectation) :

Préparez une brochure ou un dépliant qui informe clairement et précisément les étudiants sur le domaine de la géologie. La brochure du dépliant doit inclure :

  • Une introduction avec une compréhension et une définition claires de la géologie
  • Une section décrivant ce que les géologues peuvent faire ou les différents domaines (au moins 3) les géologues peuvent faire partie de
  • Terminez par une discussion sur les raisons pour lesquelles une solide compréhension de la science et de la méthode scientifique est nécessaire

Soyez créatif avec votre brochure. Vous pouvez utiliser les formats suivants : fichiers Word, PDF, PPT ou Publisher.

Assurez-vous de citer et de référencer toutes les sources que vous utilisez. N'oubliez pas non seulement de lister les références, mais aussi de citer DANS le texte lui-même.


Grands défis

Grand Défi 1 : Quels sont les moyens de développer davantage les moyens actuels et de découvrir de nouveaux moyens de comprendre les concepts essentiels pour développer la réflexion sur les systèmes terrestres sur les processus de la surface au cœur, et les liens avec d'autres composants du système terrestre ?

Historiquement, l'enseignement des sciences de la Terre au niveau secondaire n'a pas inculqué une compréhension approfondie des concepts des sciences de la Terre ni des liens étroits avec d'autres domaines de contenu scientifique, ce qui affecte la compréhension conceptuelle des étudiants dans les cours de géologie de premier cycle. Si les élèves ont des idées fausses sur les composants fondamentaux de la Terre solide, alors la complexité des systèmes de la Terre solide et leurs connexions avec d'autres systèmes terrestres seront continuellement hors de leur portée, et ces idées fausses deviendront un obstacle à l'apprentissage ultérieur.

Grand défi 2 : Quelle est la progression optimale de l'apprentissage (c.-à-d. la portée conceptuelle et la séquence) dans un programme menant à un diplôme de premier cycle en géologie pour mieux soutenir la croissance de la compréhension conceptuelle et de la préparation de carrière ?

Le programme de premier cycle en géosciences suit un modèle général qui est largement régi par l'expertise du corps professoral et les attentes de la main-d'œuvre, mais n'est pas nécessairement bien informé par les connaissances antérieures et les idées naïves des étudiants. Il existe peu d'informations empiriques qui soutiennent l'idée qu'une approche traditionnelle de la conception du programme d'études en géosciences de premier cycle répond aux besoins des majors ou des non-majors. Les progressions d'apprentissage sont une approche pour comprendre la construction d'environnements d'apprentissage, qui peuvent fournir une structure pour ce qui devrait être appris sur un sujet et la séquence des composants du sujet de complexité croissante. La recherche en éducation géoscientifique peut, et devrait, éclairer le développement de progressions d'apprentissage optimales.

Les références

Conseil National de Recherche. 2012. Un cadre pour l'enseignement des sciences de la maternelle à la 12e année : pratiques, concepts transversaux et idées fondamentales, Washington, DC : The National Academies Press.


Carrières en sciences de la Terre

Si vous êtes un étudiant pré-collégial, vous pouvez commencer à vous préparer à une carrière en sciences de la Terre en vous inscrivant au programme de préparation au collège et en réussissant tous vos cours. Les cours de sciences sont particulièrement importants, mais les mathématiques, l'écriture et d'autres disciplines sont également utilisées par les scientifiques de la Terre au cours de chaque journée de travail.

Certaines universités ont des programmes de sciences de la Terre mais la plupart offrent une formation plus spécifique dans des programmes tels que la géologie, la météorologie, l'océanographie ou l'astronomie. Dans ces programmes, vous devrez suivre des cours stimulants tels que la chimie, la physique, la biologie et les mathématiques. Les sciences de la Terre sont une science intégrée et les professionnels de ce domaine doivent résoudre des problèmes qui nécessitent une connaissance de plusieurs domaines scientifiques.

Si vous avez déjà un diplôme dans une autre discipline comme la biologie, la chimie, la géographie ou la physique, vous pourrez peut-être faire des études supérieures et obtenir une maîtrise dans l'une des sciences de la Terre. Cela nécessitera très probablement de suivre des cours de premier cycle pour répondre aux exigences d'entrée au programme. Cependant, si vous avez un fort intérêt pour les sciences de la Terre, cela en vaut probablement la peine.

À l'heure actuelle, les possibilités d'emploi dans de nombreux domaines des sciences de la Terre sont meilleures que la moyenne. Les opportunités en géologie sont particulièrement bonnes.

Visitez le site Web d'une école qui offre un diplôme en géologie, contactez le département de géologie, faites-leur savoir que vous êtes intéressé et prenez des dispositions pour visiter le campus. N'hésitez pas. Les bonnes écoles et les professeurs veulent être contactés par les étudiants intéressés.


1.1 La science de la biologie

À la fin de cette section, vous serez en mesure d'effectuer les opérations suivantes :

  • Identifier les caractéristiques communes des sciences naturelles
  • Résumer les étapes de la méthode scientifique
  • Comparer le raisonnement inductif avec le raisonnement déductif
  • Décrire les objectifs de la science fondamentale et de la science appliquée

Qu'est-ce que la biologie ? En termes simples, la biologie est l'étude de la vie. Il s'agit d'une définition très large car le champ de la biologie est vaste. Les biologistes peuvent étudier n'importe quoi, de la vue microscopique ou submicroscopique d'une cellule aux écosystèmes et à l'ensemble de la planète vivante (Figure 1.2). En écoutant l'actualité quotidienne, vous vous rendrez vite compte du nombre d'aspects de la biologie dont nous discutons chaque jour. Par exemple, les sujets d'actualité récents incluent Escherichia coli (Figure 1.3) foyers d'épinards et Salmonelle contamination dans le beurre de cacahuète. D'autres sujets incluent les efforts visant à trouver un remède contre le sida, la maladie d'Alzheimer et le cancer. À l'échelle mondiale, de nombreux chercheurs se sont engagés à trouver des moyens de protéger la planète, de résoudre les problèmes environnementaux et de réduire les effets du changement climatique. Tous ces efforts divers sont liés à différentes facettes de la discipline de la biologie.

Le processus de la science

La biologie est une science, mais qu'est-ce que la science exactement ? Qu'est-ce que l'étude de la biologie partage avec d'autres disciplines scientifiques ? On peut définir la science (du latin scientifique, signifiant "connaissance") en tant que connaissance qui couvre des vérités générales ou le fonctionnement de lois générales, en particulier lorsqu'elles sont acquises et testées par la méthode scientifique. Il ressort clairement de cette définition que l'application de la méthode scientifique joue un rôle majeur dans la science. La méthode scientifique est une méthode de recherche avec des étapes définies qui incluent des expériences et une observation attentive.

Nous examinerons en détail les étapes de la méthode scientifique plus tard, mais l'un des aspects les plus importants de cette méthode est le test d'hypothèses au moyen d'expériences répétables. Une hypothèse est une explication suggérée pour un événement, que l'on peut tester. Bien que l'utilisation de la méthode scientifique soit inhérente à la science, elle est insuffisante pour déterminer ce qu'est la science. En effet, il est relativement facile d'appliquer la méthode scientifique à des disciplines telles que la physique et la chimie, mais lorsqu'il s'agit de disciplines telles que l'archéologie, la psychologie et la géologie, la méthode scientifique devient moins applicable car la répétition des expériences devient plus difficile.

Ces domaines d'études restent cependant des sciences. Considérez l'archéologie - même si l'on ne peut pas effectuer d'expériences reproductibles, des hypothèses peuvent toujours être soutenues. Par exemple, un archéologue peut émettre l'hypothèse qu'une culture ancienne existait en se basant sur la découverte d'un morceau de poterie. Il ou elle pourrait faire d'autres hypothèses sur diverses caractéristiques de cette culture, qui pourraient être correctes ou fausses en raison d'un soutien continu ou de contradictions provenant d'autres découvertes. Une hypothèse peut devenir une théorie vérifiée. Une théorie est une explication testée et confirmée d'observations ou de phénomènes. Par conséquent, nous ferions peut-être mieux de définir la science comme des domaines d'études qui tentent de comprendre la nature de l'univers.

Sciences naturelles

Qu'attendriez-vous de voir dans un musée des sciences naturelles ? Grenouilles? Les plantes? Des squelettes de dinosaures ? Des expositions sur le fonctionnement du cerveau ? Un planétarium ? Gemmes et minéraux? Peut-être tout ce qui précède ? La science comprend des domaines aussi divers que l'astronomie, la biologie, l'informatique, la géologie, la logique, la physique, la chimie et les mathématiques (figure 1.4). Cependant, les scientifiques considèrent les domaines scientifiques liés au monde physique et à ses phénomènes et processus en sciences naturelles. Ainsi, un musée des sciences naturelles peut contenir n'importe lequel des éléments énumérés ci-dessus.

Cependant, il n'y a pas d'accord complet lorsqu'il s'agit de définir ce que comprennent les sciences naturelles. Pour certains experts, les sciences naturelles sont l'astronomie, la biologie, la chimie, les sciences de la terre et la physique. D'autres chercheurs choisissent de diviser les sciences naturelles en sciences de la vie, qui étudient les êtres vivants et incluent la biologie, et les sciences physiques, qui étudient la matière non vivante et incluent l'astronomie, la géologie, la physique et la chimie. Certaines disciplines telles que la biophysique et la biochimie s'appuient à la fois sur les sciences de la vie et les sciences physiques et sont interdisciplinaires. Certains qualifient les sciences naturelles de « sciences dures » parce qu'elles reposent sur l'utilisation de données quantitatives. Les sciences sociales qui étudient la société et le comportement humain sont plus susceptibles d'utiliser des évaluations qualitatives pour conduire des enquêtes et des conclusions.

Sans surprise, les sciences naturelles de la biologie ont de nombreuses branches ou sous-disciplines. Les biologistes cellulaires étudient la structure et la fonction des cellules, tandis que les biologistes qui étudient l'anatomie étudient la structure d'un organisme entier. Les biologistes qui étudient la physiologie, cependant, se concentrent sur le fonctionnement interne d'un organisme. Certains domaines de la biologie se concentrent uniquement sur des types particuliers d'êtres vivants. Par exemple, les botanistes explorent les plantes, tandis que les zoologistes se spécialisent dans les animaux.

Raisonnement scientifique

Une chose est commune à toutes les formes de science : un objectif ultime « savoir ». La curiosité et l'investigation sont les forces motrices du développement de la science. Les scientifiques cherchent à comprendre le monde et son fonctionnement. Pour ce faire, ils utilisent deux méthodes de pensée logique : le raisonnement inductif et le raisonnement déductif.

Le raisonnement inductif est une forme de pensée logique qui utilise des observations connexes pour arriver à une conclusion générale. Ce type de raisonnement est courant en science descriptive. Un scientifique de la vie tel qu'un biologiste fait des observations et les enregistre. Ces données peuvent être qualitatives ou quantitatives, et on peut compléter les données brutes par des dessins, des images, des photos ou des vidéos. À partir de nombreuses observations, le scientifique peut déduire des conclusions (inductions) basées sur des preuves. Le raisonnement inductif consiste à formuler des généralisations déduites d'une observation attentive et à analyser une grande quantité de données. Les études sur le cerveau en fournissent un exemple. Dans ce type de recherche, les scientifiques observent de nombreux cerveaux vivants pendant que les gens sont engagés dans une activité spécifique, telle que la visualisation d'images de nourriture. Le scientifique prédit alors que la partie du cerveau qui « s'allume » pendant cette activité est la partie contrôlant la réponse au stimulus sélectionné, en l'occurrence des images de nourriture. L'absorption excessive de dérivés de sucre radioactifs par les zones actives du cerveau provoque l'"éclairage" des différentes zones. Les scientifiques utilisent un scanner pour observer l'augmentation de la radioactivité qui en résulte. Ensuite, les chercheurs peuvent stimuler cette partie du cerveau pour voir si des réponses similaires se produisent.

Le raisonnement déductif ou la déduction est le type de logique utilisé dans la science basée sur des hypothèses. Dans le raisonnement déductif, le schéma de pensée se déplace dans la direction opposée par rapport au raisonnement inductif. Le raisonnement déductif est une forme de pensée logique qui utilise un principe général ou une loi pour prédire des résultats spécifiques. À partir de ces principes généraux, un scientifique peut déduire et prédire les résultats spécifiques qui seraient valables tant que les principes généraux le sont. Les études sur le changement climatique peuvent illustrer ce type de raisonnement. Par exemple, les scientifiques peuvent prédire que si le climat se réchauffe dans une région particulière, la répartition des plantes et des animaux devrait changer.

Les deux types de pensée logique sont liés aux deux principales voies de l'étude scientifique : la science descriptive et la science fondée sur des hypothèses. La science descriptive (ou découverte), qui est généralement inductive, vise à observer, explorer et découvrir, tandis que la science basée sur des hypothèses, qui est généralement déductive, commence par une question ou un problème spécifique et une réponse ou une solution potentielle que l'on peut tester. La frontière entre ces deux formes d'étude est souvent floue et la plupart des efforts scientifiques combinent les deux approches. La frontière floue devient évidente lorsque l'on réfléchit à la facilité avec laquelle l'observation peut conduire à des questions spécifiques. Par exemple, un homme dans les années 1940 a observé que les graines de bavures qui collaient à ses vêtements et à la fourrure de son chien avaient une petite structure en crochet. En y regardant de plus près, il a découvert que le dispositif de préhension des bavures était plus fiable qu'une fermeture à glissière. Il a finalement expérimenté pour trouver le meilleur matériau qui agissait de la même manière et a produit la fermeture auto-agrippante connue aujourd'hui sous le nom de Velcro. La science descriptive et la science fondée sur des hypothèses sont en dialogue permanent.

La méthode scientifique

Les biologistes étudient le monde vivant en posant des questions à son sujet et en cherchant des réponses fondées sur la science. Connue sous le nom de méthode scientifique, cette approche est également commune à d'autres sciences. La méthode scientifique était utilisée même dans l'Antiquité, mais l'Anglais Sir Francis Bacon (1561-1626) l'a documentée pour la première fois (figure 1.5). Il a mis en place des méthodes inductives pour l'enquête scientifique. La méthode scientifique n'est pas utilisée uniquement par les biologistes, les chercheurs de presque tous les domaines d'études peuvent l'appliquer comme une méthode logique et rationnelle de résolution de problèmes.

Le processus scientifique commence généralement par une observation (souvent un problème à résoudre) qui mène à une question. Pensons à un problème simple qui commence par une observation et appliquons la méthode scientifique pour résoudre le problème. Un lundi matin, un élève arrive en classe et découvre rapidement que la salle de classe est trop chaude. C'est un constat qui décrit aussi un problème : la salle de classe est trop chaude. L'élève pose alors une question : « Pourquoi la salle de classe est-elle si chaude ?

Proposer une hypothèse

Rappelons qu'une hypothèse est une explication suggérée que l'on peut tester. Pour résoudre un problème, on peut proposer plusieurs hypothèses. Par exemple, une hypothèse pourrait être : « La salle de classe est chaude parce que personne n'a allumé la climatisation. » Cependant, il pourrait y avoir d'autres réponses à la question, et donc on peut proposer d'autres hypothèses. Une deuxième hypothèse pourrait être : « La salle de classe est chaude parce qu'il y a une panne de courant, et donc la climatisation ne fonctionne pas ».

Une fois qu'on a sélectionné une hypothèse, l'élève peut faire une prédiction. Une prédiction est similaire à une hypothèse, mais elle a généralement le format « Si . . . ensuite . . . . " Par exemple, la prédiction pour la première hypothèse pourrait être :Si l'élève allume la climatisation, ensuite la salle de classe ne sera plus trop chaude.

Tester une hypothèse

Une hypothèse valide doit être vérifiable. Il doit également être falsifiable, ce qui signifie que les résultats expérimentaux peuvent le réfuter. Il est important de noter que la science ne prétend pas « prouver » quoi que ce soit parce que les compréhensions scientifiques sont toujours sujettes à modification avec des informations supplémentaires. Cette étape – l'ouverture à réfuter les idées – est ce qui distingue les sciences des non-sciences. La présence du surnaturel, par exemple, n'est ni vérifiable ni falsifiable. Pour tester une hypothèse, un chercheur effectuera une ou plusieurs expériences conçues pour éliminer une ou plusieurs des hypothèses. Chaque expérience aura une ou plusieurs variables et un ou plusieurs contrôles. Une variable est toute partie de l'expérience qui peut varier ou changer au cours de l'expérience. Le groupe témoin contient toutes les caractéristiques du groupe expérimental, sauf qu'il ne reçoit pas la manipulation que le chercheur suppose. Par conséquent, si les résultats du groupe expérimental diffèrent de ceux du groupe témoin, la différence doit être due à la manipulation hypothétique, plutôt qu'à un facteur extérieur. Recherchez les variables et les contrôles dans les exemples qui suivent. Pour tester la première hypothèse, l'élève découvrirait si la climatisation est en marche. Si la climatisation est allumée mais ne fonctionne pas, il doit y avoir une autre raison, et l'élève doit rejeter cette hypothèse. Pour tester la deuxième hypothèse, l'élève pourrait vérifier si les lumières de la classe sont fonctionnelles. Si c'est le cas, il n'y a pas de coupure de courant et l'élève doit rejeter cette hypothèse. Les élèves doivent tester chaque hypothèse en réalisant des expériences appropriées. Soyez conscient que le rejet d'une hypothèse ne détermine pas si l'on peut ou non accepter les autres hypothèses. Elle élimine simplement une hypothèse qui n'est pas valide (figure 1.6). À l'aide de la méthode scientifique, l'étudiant rejette les hypothèses qui sont incohérentes avec les données expérimentales.

Bien que cet exemple de « salle de classe chaleureuse » soit basé sur des résultats d'observation, d'autres hypothèses et expériences pourraient avoir des contrôles plus clairs. Par exemple, un étudiant peut assister à un cours le lundi et se rendre compte qu'il a des difficultés à se concentrer sur le cours. Une observation pour expliquer cet événement pourrait être : « Quand je prends mon petit-déjeuner avant les cours, je suis mieux en mesure de faire attention. » L'étudiant pourrait alors concevoir une expérience avec un contrôle pour tester cette hypothèse.

Dans la science fondée sur des hypothèses, les chercheurs prédisent des résultats spécifiques à partir d'une prémisse générale. Nous appelons ce type de raisonnement raisonnement déductif : la déduction procède du général au particulier. Cependant, l'inverse du processus est également possible : parfois, les scientifiques parviennent à une conclusion générale à partir d'un certain nombre d'observations spécifiques. Nous appelons ce type de raisonnement raisonnement inductif, et il procède du particulier au général. Les chercheurs utilisent souvent des raisonnements inductifs et déductifs en tandem pour faire progresser les connaissances scientifiques (figure 1.7). Ces dernières années, une nouvelle approche pour tester des hypothèses s'est développée à la suite d'une croissance exponentielle des données déposées dans diverses bases de données. À l'aide d'algorithmes informatiques et d'analyses statistiques de données dans des bases de données, un nouveau domaine dite de « recherche de données » (également appelée recherche « in silico ») fournit de nouvelles méthodes d'analyse de données et leur interprétation. Cela augmentera la demande de spécialistes en biologie et en informatique, une opportunité de carrière prometteuse.

Connexion visuelle

Dans l'exemple ci-dessous, la méthode scientifique est utilisée pour résoudre un problème quotidien. Associez les étapes de la méthode scientifique (items numérotés) au processus de résolution du problème quotidien (items lettrés). D'après les résultats de l'expérience, l'hypothèse est-elle correcte ? Si elle est incorrecte, proposez quelques hypothèses alternatives.

1. Observation une. Il y a un problème avec la prise électrique.
2. Questionner b. Si quelque chose ne va pas avec la prise, ma cafetière ne fonctionnera pas non plus lorsqu'elle y sera branchée.
3. Hypothèse (réponse) c. Mon grille-pain ne grille pas mon pain.
4. Prédiction ré. Je branche ma cafetière dans la prise.
5. Expérimentez e. Ma cafetière fonctionne.
6. Résultat F. Pourquoi mon grille-pain ne fonctionne-t-il pas ?

Connexion visuelle

Décidez si chacun des éléments suivants est un exemple de raisonnement inductif ou déductif.

  1. Tous les oiseaux et insectes volants ont des ailes. Les oiseaux et les insectes battent des ailes lorsqu'ils se déplacent dans les airs. Par conséquent, les ailes permettent le vol.
  2. Les insectes survivent généralement mieux aux hivers doux qu'aux hivers rigoureux. Par conséquent, les insectes nuisibles deviendront plus problématiques si les températures mondiales augmentent.
  3. Les chromosomes, porteurs de l'ADN, sont répartis uniformément entre les cellules filles au cours de la division cellulaire. Par conséquent, chaque cellule fille aura le même jeu de chromosomes que la cellule mère.
  4. Des animaux aussi divers que les humains, les insectes et les loups présentent tous un comportement social. Par conséquent, le comportement social doit avoir un avantage évolutif.

La méthode scientifique peut sembler trop rigide et structurée. Il est important de garder à l'esprit que, bien que les scientifiques suivent souvent cette séquence, il y a de la flexibilité. Parfois, une expérience conduit à des conclusions qui favorisent un changement d'approche. Souvent, une expérience apporte des questions scientifiques entièrement nouvelles au puzzle. Souvent, la science ne fonctionne pas de manière linéaire. Au lieu de cela, les scientifiques tirent continuellement des inférences et font des généralisations, trouvant des modèles au fur et à mesure de leur recherche. Le raisonnement scientifique est plus complexe que ne le suggère la méthode scientifique à elle seule. Notez également que nous pouvons appliquer la méthode scientifique à la résolution de problèmes qui ne sont pas nécessairement de nature scientifique.

Deux types de sciences : les sciences fondamentales et les sciences appliquées

La communauté scientifique débat depuis quelques décennies sur la valeur des différents types de science. Est-il utile de poursuivre la science pour simplement acquérir des connaissances, ou les connaissances scientifiques n'ont-elles de valeur que si nous pouvons les appliquer à la résolution d'un problème spécifique ou à l'amélioration de nos vies ? Cette question porte sur les différences entre deux types de sciences : les sciences fondamentales et les sciences appliquées.

La science fondamentale ou la science « pure » cherche à élargir les connaissances indépendamment de l'application à court terme de ces connaissances. Il n'est pas axé sur le développement d'un produit ou d'un service ayant une valeur publique ou commerciale immédiate. L'objectif immédiat de la science fondamentale est la connaissance pour la connaissance, bien que cela ne signifie pas qu'en fin de compte, cela peut ne pas aboutir à une application pratique.

En revanche, la science appliquée ou la « technologie » vise à utiliser la science pour résoudre des problèmes du monde réel, permettant, par exemple, d'améliorer le rendement d'une culture, de trouver un remède à une maladie particulière ou de sauver des animaux menacés par une catastrophe naturelle. (Figure 1.8). En sciences appliquées, le problème est généralement défini pour le chercheur.

Certaines personnes peuvent percevoir les sciences appliquées comme « utiles » et les sciences fondamentales comme « inutiles ». Une question que ces personnes pourraient poser à un scientifique prônant l'acquisition de connaissances serait : « Pour quoi faire ? Cependant, un examen attentif de l'histoire de la science révèle que les connaissances de base ont donné lieu à de nombreuses applications remarquables d'une grande valeur. De nombreux scientifiques pensent qu'une compréhension de base de la science est nécessaire avant que les chercheurs développent une application. Par conséquent, la science appliquée repose sur les résultats que les chercheurs génèrent grâce à la science fondamentale. D'autres scientifiques pensent qu'il est temps de s'éloigner de la science fondamentale pour trouver des solutions à des problèmes réels. Les deux approches sont valables. Il est vrai qu'il existe des problèmes qui nécessitent une attention immédiate, cependant, les scientifiques trouveraient peu de solutions sans l'aide de la vaste base de connaissances générée par la science fondamentale.

Un exemple de la façon dont la science fondamentale et appliquée peut travailler ensemble pour résoudre des problèmes pratiques s'est produit après que la découverte de la structure de l'ADN a conduit à une compréhension des mécanismes moléculaires régissant la réplication de l'ADN. Des brins d'ADN, uniques chez chaque être humain, se trouvent dans nos cellules, où ils fournissent les instructions nécessaires à la vie. Lorsque l'ADN se réplique, il produit de nouvelles copies de lui-même, peu de temps avant qu'une cellule ne se divise. La compréhension des mécanismes de réplication de l'ADN a permis aux scientifiques de développer des techniques de laboratoire que les chercheurs utilisent désormais pour identifier les maladies génétiques, localiser les individus qui se trouvaient sur une scène de crime et déterminer la paternité. Sans science fondamentale, il est peu probable que la science appliquée puisse exister.

Un autre exemple du lien entre la recherche fondamentale et appliquée est le Human Genome Project, une étude dans laquelle les chercheurs ont analysé et cartographié chaque chromosome humain pour déterminer la séquence précise des sous-unités d'ADN et l'emplacement exact de chaque gène. (Le gène est l'unité de base de l'hérédité représentée par un segment d'ADN spécifique qui code pour une molécule fonctionnelle. La collection complète de gènes d'un individu est son génome.) Les chercheurs ont étudié d'autres organismes moins complexes dans le cadre de ce projet afin de mieux comprendre les chromosomes humains. Le projet du génome humain (figure 1.9) reposait sur la recherche fondamentale avec des organismes simples et, plus tard, avec le génome humain. Un objectif final important est finalement devenu l'utilisation des données pour la recherche appliquée, la recherche de remèdes et de diagnostics précoces pour les maladies génétiquement liées.

Alors que les scientifiques planifient généralement soigneusement les efforts de recherche en science fondamentale et en science appliquée, notez que certaines découvertes sont faites par hasard, c'est-à-dire au moyen d'un heureux accident ou d'une heureuse surprise. Le biologiste écossais Alexander Fleming a découvert la pénicilline lorsqu'il a accidentellement laissé une boîte de Pétri de Staphylocoque les bactéries s'ouvrent. Une moisissure indésirable s'est développée sur le plat, tuant les bactéries. La curiosité de Fleming pour enquêter sur la raison de la mort bactérienne, suivie de ses expériences, a conduit à la découverte de l'antibiotique pénicilline, qui est produit par le champignon Pénicillium. Même dans le monde hautement organisé de la science, la chance, lorsqu'elle est associée à un esprit observateur et curieux, peut conduire à des percées inattendues.

Rapporter des travaux scientifiques

Que la recherche scientifique soit de la science fondamentale ou de la science appliquée, les scientifiques doivent partager leurs découvertes afin que d'autres chercheurs puissent développer et développer leurs découvertes. La collaboration avec d'autres scientifiques, lors de la planification, de la réalisation et de l'analyse des résultats, est importante pour la recherche scientifique. Pour cette raison, des aspects importants du travail d'un scientifique consistent à communiquer avec ses pairs et à diffuser les résultats à ses pairs. Les scientifiques peuvent partager les résultats en les présentant lors d'une réunion ou d'une conférence scientifique, mais cette approche ne peut atteindre que quelques privilégiés présents. Au lieu de cela, la plupart des scientifiques présentent leurs résultats dans des manuscrits évalués par des pairs qui sont publiés dans des revues scientifiques. Les manuscrits évalués par des pairs sont des articles scientifiques que les collègues ou les pairs d'un scientifique examinent. Ces collègues sont des personnes qualifiées, souvent des experts dans le même domaine de recherche, qui jugent si le travail du scientifique est apte ou non à la publication. Le processus d'examen par les pairs permet de s'assurer que la recherche dans un article scientifique ou une proposition de subvention est originale, significative, logique et approfondie. Les propositions de subventions, qui sont des demandes de financement de la recherche, sont également soumises à un examen par les pairs. Les scientifiques publient leurs travaux afin que d'autres scientifiques puissent reproduire leurs expériences dans des conditions similaires ou différentes pour développer les résultats.

Un article scientifique est très différent de l'écriture créative. Bien que la créativité soit requise pour concevoir des expériences, il existe des directives fixes lorsqu'il s'agit de présenter des résultats scientifiques. Premièrement, la rédaction scientifique doit être brève, concise et précise. Un article scientifique doit être succinct mais suffisamment détaillé pour permettre aux pairs de reproduire les expériences.

L'article scientifique se compose de plusieurs sections spécifiques : introduction, matériels et méthodes, résultats et discussion. Cette structure est parfois appelée format « IMRaD ». Il y a généralement des sections de remerciement et de référence ainsi qu'un résumé (un résumé concis) au début de l'article. Il peut y avoir des sections supplémentaires selon le type d'article et la revue où il sera publié. Par exemple, certains articles de synthèse nécessitent un aperçu.

The introduction starts with brief, but broad, background information about what is known in the field. A good introduction also gives the rationale of the work. It justifies the work carried out and also briefly mentions the end of the paper, where the researcher will present the hypothesis or research question driving the research. The introduction refers to the published scientific work of others and therefore requires citations following the style of the journal. Using the work or ideas of others without proper citation is plagiarism .

The materials and methods section includes a complete and accurate description of the substances the researchers use, and the method and techniques they use to gather data. The description should be thorough enough to allow another researcher to repeat the experiment and obtain similar results, but it does not have to be verbose. This section will also include information on how the researchers made measurements and the types of calculations and statistical analyses they used to examine raw data. Although the materials and methods section gives an accurate description of the experiments, it does not discuss them.

Some journals require a results section followed by a discussion section, but it is more common to combine both. If the journal does not allow combining both sections, the results section simply narrates the findings without any further interpretation. The researchers present results with tables or graphs, but they do not present duplicate information. In the discussion section, the researchers will interpret the results, describe how variables may be related, and attempt to explain the observations. It is indispensable to conduct an extensive literature search to put the results in the context of previously published scientific research. Therefore, researchers include proper citations in this section as well.

Finally, the conclusion section summarizes the importance of the experimental findings. While the scientific paper almost certainly answers one or more scientific questions that the researchers stated, any good research should lead to more questions. Therefore, a well-done scientific paper allows the researchers and others to continue and expand on the findings.

Review articles do not follow the IMRAD format because they do not present original scientific findings, or primary literature. Instead, they summarize and comment on findings that were published as primary literature and typically include extensive reference sections.


Affiliations

Keck Consortium
The Keck Consortium consists of geology departments at 17 liberal arts colleges scattered across the United States. The main sources of funding for the Consortium come from the National Science Foundation and each of the Consortium colleges.

Incorporated Research Institutions for Seismology
The Incorporated Research Institutions for Seismology is a university research consortium dedicated to exploring the Earth's interior through the collection and distribution of seismographic data. IRIS programs contribute to scholarly research, education, earthquake hazard mitigation, and the verification of a Comprehensive Test Ban Treaty.

Associated Colleges of the South
The Associated Colleges of the South is a consortium of 16 private liberal arts colleges and universities. The consortium's central office is in Atlanta, GA, while the ACS Technology Center is located at Southwestern University in Georgetown, TX.

One Trinity Place, San Antonio, TX 78212-7200

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Geology and Earth Sciences Jobs

Irrespective to the country, every department needs a Geology and Earth Science scientist and research analysts.

Top Job Profiles

Engineering Geologists – Engineering Geologists investigates the site before any foundation or earthworks are started for a very large civil engineering project begins. Environmental Geologists are concerned with the issues related to the disposal of waste of all its types which evaluate the environmental impact of the construction projects.

Geo-Hydrologists take care of the water. They asses and analyze the sources and identify the threats to eliminate water pollution. They play a crucial role in the construction of reservoirs.

Geomorphologists – It is a study related to erosion and glaciations. They study the process of erosion and glaciations and takes necessary remediation to eliminate the issue.

Hydrologists and Mineralogists are responsible for identifying, measuring and analyze the source of water and minerals. Mineralogist analyzes the minerals and precious stones in rocks and mineral and determines its usage in various industries.

Marine Geologists is a role who studies the physical aspects of the oceans and its current streams.

Petroleum Geologists is a very important and most demanding job role. They conduct the tests and locate the presence of the natural gas, and oil deposits both onshore and offshore sites.

Paleontologists study ancient fossils. They help in tracing the evolution of plant and animal life and estimate their existence on the earth.

Seismologists are a job role where they interpret the data of the earth tectonic moments and identify the earthquakes and earthquakes prove areas.

Stratigraphers are the study of distribution and arrangement of sedimentary rock layers of both land and the sea. They help us in understanding and having the knowledge of the layers and it’s a distribution of 5he land and sea.

Geologists– It is the most common role where the jobs main prospect is to teach and carry out academic research in universities and colleges.

Apart from these job prospects, there are some specific job roles which are designed to meet up the industry demands like

  • Environmental consultant
  • Remote sensing Specialist
  • Groundwater specialist
  • Mining or marine engineer
  • Environmental scientist
  • Marine geologist
  • Petroleum Engineer
  • Geochemist
  • Geophysicist
  • Oceanographer
  • Environmental lawyer

The Geoscience Concept Inventory

Many people ask me for access to questions that have been developed over time as part of the bank of items that evaluate geoscience understanding. Here are item sets, including links to papers, that have been evaluated using item response theory approaches. This space will be updated as new items sets become available:

  1. Geoscience Concept Inventory Item Bank
  2. Climate Change Concept Inventory Item Set
  3. Earth Systems Science Item Bank

Geoscience Concept Inventory Item Bank
A valid and reliable bank of items designed for diagnosis of alternative conceptions and assessment of learning in entry-level earth science courses. Rasch analysis was used to generate a bank of items aligned with ability.

The online testing system for the GCI is no longer active. A word document containing original GCI items is available here: GCI_v3.April2011_origGCI. Instructors and researchers are encouraged to use these items freely and without restriction. Item numbers correlate to numbers in paper reporting on GCI Rasch analysis: Libarkin, J.C., Anderson, S.W., 2006, The Geoscience Concept Inventory: Application of Rasch Analysis to Concept Inventory Development in Higher Education: dans Applications of Rasch Measurement in Science Education, ed. X. Liu and W. Boone: JAM Publishers, p. 45-73: LibarkinandAnderson2006

DESCRIPTION: The Geoscience Concept Inventory (GCI) is a multiple-choice assessment instrument for use in the Earth sciences classroom. The GCI v.1.0 consisted of 69 validated questions that could be selected by an instructor to create a customized 15-question GCI subtest for use in their course. These test items cover topics related to general physical geology concepts, as well as underlying fundamental ideas in physics and chemistry, such as gravity and radioactivity, that are integral to understanding the conceptual Earth. Each question has gone through rigorous reliability and validation studies. Over TWENTY colleagues have contributed new questions to the item bank, bringing the number of available, high quality questions to almost 200.

We built the the GCI using the most rigorous methodologies available, including scale development theory, grounded theory, and item response theory (IRT). To ensure inventory validity we incorporated a mixed methods approach using advanced psychometric techniques not commonly used in developing content-specific assessment instruments. We conducted

75 interviews with college students, collected nearly 1000 open-ended questionnaires, grounded test content in these qualitative data, and piloted test items at over 40 institutions nationwide, with

5000 student participants.

In brief, the development of the GCI involved interviewing students, collecting open-ended questionnaires, generating test items based upon student responses, soliciting external review of items by both scientists and educators, pilot testing of items, analysis of items via standard factor analysis and item response theory, “Think Aloud” interviews with students during test piloting, revision, re-piloting, and re-analysis of items iteratively. Although time consuming, the resulting statistical rigor of the items on an IRT scale suggest that the methods we have used constitute highly valid practice for assessment test development.

Climate Change Concept Inventory Item Set

A valid and reliable assessment instrument designed for diagnosis of alternative conceptions and assessment of learning around climate change conceptions. Rasch analysis was used to validate the alignment of the item set with ability.

Two publications document the utility of this measure with respect to the general public and college students. Both studies considered the impact of conceptual understanding, affect and world views on risk perception.

a) College students: Aksit, O., McNeal, K., Gold, A., Libarkin, J., Harris, S., 2018, The influence of instruction, prior knowledge, and values on climate change risk perception among undergraduates: Journal of Research in Science Teaching, v. 55, p. 550–572.

Earth Systems Science Item Bank
A valid and reliable bank of items designed for diagnosis of alternative conceptions and assessment of learning around Earth’s spheres. Rasch analysis was used to evaluate the relationship of ability to items and to allow comparison of understanding within one sphere to another.


Minors & Certificate Programs

Minors for Geosciences Majors

While a minor is not required as part of any geological sciences degree program, students may choose to complete a minor in a field of study other than their major and to which they gain entry. Students may declare only one minor or certificate to supplement their Jackson School major.

Jackson School students must declare their minor/certificate intentions before they have completed 65 percent of their degree requirements, as indicated on the Interactive Degree Audit (IDA). Exceptions to these policies require prior approval by the dean.

Minors for Non-Geosciences Majors

The minors offered by the Jackson School of Geosciences promote the understanding of Earth as a system, its resources, and environment, for the lasting benefit of humankind. Any non-geosciences student with a University grade point average of at least 2.5 may apply to a JSG minor. Students must apply for admission to the minor, have it added to their degree profiles, successfully complete all requirements, and apply to graduate for it to appear on their transcript.

The Jackson School reserves the right to limit the number of students accepted to the minor. If demand exceeds space, students will be selected based on review of a student’s academic record. Acceptance into the minor does not come with preferences or guarantee of a seat in any GEO course. Registration for any of these courses will require that existing prerequisite course requirements are adequately met.

For more information, please visit the Minor and Certificate Programs section in The University chapter.


About Earth Science Week

Since October 1998, the American Geosciences Institute has organized this national and international event to help the public gain a better understanding and appreciation for the Earth sciences and to encourage stewardship of the Earth. This year's Earth Science Week will be held from October 10 - 16, 2021 and will celebrate the theme "Water Today and for the Future." The coming year's event will focus on the importance of learning how to understand, conserve, and protect water, perhaps Earth's most vital resource.

Earth Science Week 2021 learning resources and activities will engage young people and others in exploring the importance of water — and water science — for living things, Earth systems, and the many activities that people undertake. Individuals of all backgrounds, ages, and abilities will be engaged in building understanding of water's role in timely topics including energy, climate change, the environment, natural hazards, technology, industry, agriculture, recreation, and the economy.

Reaching over 50 million people annually, AGI leads Earth Science Week in cooperation with its sponsors and the geoscience community as a service to the public. Each October, community groups, educators, and interested citizens organize celebratory events. Earth Science Week offers opportunities to discover the Earth sciences and engage in responsible stewardship of the Earth. Details about this year's events will be announced in the coming months.

Click on the following links to see the many ways that everyone can participate in Earth Science Week!


Voir la vidéo: Raamatun arvovallan ja tieteen puolesta: Jakso 5: Miksi alkuliemi ei tuota soluja? (Octobre 2021).