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mardi 16 juillet 2013

Vive les sciences quantitatives, puisqu'elles cherchent sans cesse à « valider


--> Lors d'un précédent billet, j'ai vanté l'intelligence remarquable de la méthode mise en oeuvre par les sciences quantitatives. Ici, je voudrais faire part d'une caractéristique merveilleuse et hélas trop méconnue des sciences quantitative : la validation.
C'est quelque chose qui n'est guère enseigné au collège, au lycée, ou même à l'université. Au mieux, on nous dit qu'il faut « vérifier » les calculs, en les refaisant, en faisant une estimation du résultat, un ordre de grandeur, afin de voir que le résultat obtenu n'est pas exorbitant. C'est bien insuffisant, toutefois.
Or la validation est quelque chose de vraiment essentiel, et il faut répéter qu'il n'y a pas de travail scientifique sans beaucoup de validation.

De quoi s'agit-il ? Il s'agit de considérer, d'une certaine façon, que le diable est caché derrière tout résultat expérimental, derrière tout calcul. De ce fait, nous devons considérer a priori que nos résultats scientifiques, sont faux.
Oui, nos propres résultats, ces résultats que nous avons obtenus à la sueur de notre front, sont biaisés, gauchis, erronés, fautifs... Malgré tous le soin avec lequel nous avons préparé nos expériences, malgré tout le temps que nous avons consacré à nos études, nous devons craindre d'avoir laissé passer des erreurs, tels des poissons dans un filet percé. De même pour les calculs : même s'ils nous ont fait transpiré, même si nous avons séché pendant des jours, nous devons craindre qu'ils soient faux.

En conséquence de quoi nous devons trouver des moyens de tester les résultats expérimentaux, les calculs.
Au minimum, au tout petit minimum, une expérience doit être refaite plusieurs fois de suite. Pour les calculs, c'est une autre affaire, bien plus intéressante, et je propose de discuter cela une autre fois.
Revenons donc aux expériences et à leurs résultat. Il s'agit donc de refaire les expériences, mais pas de les refaire « automatiquement », telles des machines, pas les refaire à l'identique, sans quoi, évidemment, les mêmes erreurs se produiront à nouveau. Il s'agit de les refaire en exerçant un esprit critique, en remettant en question tous les gestes qui ont été faits pour pour la production du résultat. Non seulement nous devons pouvoir justifier toutes les caractéristiques des expériences, mais nous devons douter de la façon dont elles sont conduites, dont nous les avons nous-mêmes conduites, et des résultats qui sont donnés

Un exemple : la simple mesure d'une température. Ordinairement, dans la vie quotidienne, on prend un thermomètre et on lit l'indication qu'il donne. En science, le strict minimum consiste à douter de la fiabilité de cet instrument de mesure, à le plonger par exemple dans un récipient contenant de l'eau et de la glace (ce que l'on nomme de la glace fondante), afin de vérifier que l'indication est bien 0 °C, puis à plonger le même thermomètre dans l'eau bouillante, afin de vérifier que l'on obtient bien cette fois une indication de 100 °C.
Deux mesures, c'est une indication, pas plus... alors que l'on s'intéresse à des valeurs qui ne sont ni 0 ni 100, mais à toutes les valeurs dans cette gamme. Avoir foi que que l'instrument donnera les bonnes mesures entre 0 et 100 alors qu'il donne seulement des mesures correctes pour 0 et pour 100 ? C'est la porte ouverte au diable.

Bref lors d'une expérience, il y a lieu de douter de tout, toujours, tout le temps, à tout moment, et l'on comprend que la répétition n'est qu'une indication de plus, guère mieux. Le bon scientifique a des raisons de mal dormir, car il ne doit compter que sur lui-même, se surveiller, s'évaluer, se corriger, craindre le diable... Chaque résultat doit être reproduit, discuté prudemment, obtenu par d'autres moyens... validé en un mot.

Est-ce une prudence excessive ? La question des « extractions » trouve que non. Par exemple, récemment, dans notre groupe, nous avons mis au point une nouvelle méthode d'analyse des sucres dans les tissus végétaux, et, après un long travail, nous avons montré que la meilleure méthode d'extraction de ces sucres, afin de les doser, était fautive de près de 50 % !
D'autre part, toujours dans notre laboratoire, des collègues qui s'intéressent aux éléments métalliques dans les végétaux ont montré que même avec l'utilisation d'eau régale bouillante (un mélange d'acide nitrique et d'acide sulfurique concentrés) ne ne permettait pas de séparer la totalité des métaux présents, en vue de leur analyse. Les erreurs, dans ce cas atteignent environ 10 %.
Dix pour cent, alors que nos méthode d'analyse sont juste à la partie par millième de milliardième ! On voit bien qu'il il y a là de quoi travailler beaucoup, et surtout, de quoi douter beaucoup, toujours, de nos résultats.
Il y a lieu de valider, et ce mot de validation doit absolument être prononcé très répétitivement devant les élèves, les étudiants, qu'ils soient en formation initiale ou en plein exercice de la science.


lundi 15 juillet 2013

La question de l'enseignement des sciences quantitatives



La question de l'enseignement des sciences quantitatives (pour les autres formes de savoir éventuellement nommées sciences, je suis incompétent) me taraude, parce que, élève, j'étais incapable d'écouter un professeur, en raison d'un tour d'esprit personnel un peu bizarre, sans doute pas entièrement recommandable. Du coup, ne pouvant écouter des professeurs, j'utilisais des livres (dans ma case, pendant le cours, et rarement des livres de la matière qui était exposée dans la salle).

Pourquoi faire ainsi ? Parce que je ne supportais pas de ne pas comprendre. Or je suis lent. Un livre (ou un site internet, aujourd'hui), c'est la possibilité d'aller à son rythme, et, notamment, de se donner le temps de s'apercevoir qu'on n'a pas compris un point, de s'arrêter pour bien comprendre.

Est-ce un bon conseil à donner aux étudiants que de leur recommander de ne jamais supporter de ne pas comprendre ? Oui, mille fois oui, s'ils sont conduits à travailler davantage, à aller chercher des compléments d'information, ou des explications meilleures que celles dont ils disposaient initialement.
Surtout, cela enseigne à apprendre, ce qui est bien mieux que se contenter d'apprendre.

Evidemment, il y a des difficultés, car savons-nous vraiment ce qu'est la température ? L'énergie ? Le désordre ? Toutes ces notions sont très imparfaitement comprises, même des « professionnels », et l'on n'irait pas loin si l'on s'arrêtait à chaque mot. Toutefois, il reste vrai qu'il y a des phrases vraiment incompréhensibles qu'il n'est pas possible de supporter. Ou, du moins, qu'il n'est pas possible de supporter sans poser la question : je ne comprends pas, pouvez-vous m'expliquer ?
Manifestement, une rénovation des systèmes d'enseignement s'impose !

samedi 4 mai 2013

Des précisions utiles pour de futurs professionnels

La pédagogie doit-elle se fonder sur la répétition ? C'est parce qu'on le dit que j'en doute : salutaire réaction. Au lieu d'ânonner, ne doit-on pas plutôt tourner autour du noeud de l'incompréhension, jusqu'à le débusquer ? Oui, il y a l'exposé des faits, préalable au jugement, mais si les faits avaient une organisation rationnelle, ils seraient sans doute plus "admissibles"...
Tout cela me vient, parce que je reçois le message suivant :

"Bonsoir, élève ingénieur, je suis intéressée depuis quelques années par l'étroite relation existant entre les sciences et la cuisine. Je me pose notamment des questions sur une éventuelle carrière dans ce domaine.
J'aurais dès lors aimé vous rencontrer afin d'en apprendre un peu plus sur vos sujets actuels de recherche. Si cela vous convenait, j'apprécierais de plus beaucoup de passer une semaine dans votre laboratoire cet été (pour travailler par exemple sur un sujet que j'aurais pu par ailleurs travailler un peu en amont afin de rentabiliser le temps passé en laboratoire).
En attente de votre réponse, je vous prie de croire en ma respectueuse considération."



1. Les relations entre science et cuisine ? Stricto sensu, il n'y en a pas : la cuisine produit des mets, et les "sciences quantitatives" cherchent les mécanismes des phénomènes.
MAIS : il est vrai que la cuisine peut utiliser des résultats des sciences, via la technologie, et il est vrai que la cuisine est pleine de phénomènes, que les sciences quantitatives peuvent explorer... d'où la "gastronomie moléculaire", laquelle, au fond, espère faire des "découvertes" (comme la relativité, la mécanique quantique, etc.) en cherchant les mécanismes de ces phénomènes.

2. Une carrière dans ce domaine ? Lequel ? A la lumière de ce j'écris plus haut, il faut choisir :
- technicien : c'est de la cuisine
- artiste : c'est de la cuisine
- technologue, ou ingénieur : c'est vers quoi je pousse les gens de talent, parce qu'il en va à la fois de l'intérêt national, et aussi de l'intérêt du public ; des ingénieurs de qualité dans l'industrie alimentaire, ce sont à la fois des produits innovants, des produits de qualité, et une industrie alimentaire française qui a ses chances à l'export, sans compter la réputation du pays.
- scientifique : les sciences quantitatives sont des sciences quantitatives, et la cuisine n'est vraiment qu'accessoire

3. Vous rencontrer : très volontiers.
3'. Passer une semaine au laboratoire cet été : une semaine, c'est court pour un travail de physico-chimie... mais tout est possible : le laboratoire est ouvert à toutes les personnes droites, intéressées, désirant travailler (quel beau mot). Il y a quelques règles, mais le but est (pour moi, en tout cas), de contribuer à ce que chaque personne du groupe apprenne autant qu'il peut.

4. Des sujets : une étudiante de l'ENS s'étant étonné que notre site n'affichait pas les thèmes de recherche, j'ai fait cela (pas à jour, parce que trop d'idées, hélas) : http://www.agroparistech.fr/Les-travaux-du-Groupe.html


Bref, parlons-en...

mercredi 10 avril 2013

"science culinaire"/physique

La première revue de l'Académie culinaire de France se nommait "science culinaire", et c'est un titre juste si "science" signifie "savoir".

Oui, c'est une confiscation du mot par les "sciences de la nature", qui a conduit à la confusion d'aujourd'hui, entre ces dernières, et les savoirs en général.

Au fond, peut-être devrions-nous parler de "physique" (de physis, la nature), pour désigner la physique, mais aussi la science de la chimie, la science du vivant, la science de la Terre et de l'Univers.

L'invention des sciences de la nature

Les sciences de la nature ont-elles un père ? On avant Galilée, mais on cite insuffisamment Francis Bacon, qui écrit :

"Nous ne saurions trop recommander de ne rien avancer en matière d'histoire naturelle, qu'il s'agisse des corps ou des vertus, qui ne soit (autant que faire se peut) nombré, pesé, mesuré, déterminé ; car ce sont les oeuvres que nous avons en vue, et non les spéculations. Or la physique et la mathématique bien intégrées l'une à l'autre engendrent la pratique".

Nombrer, peser, mesurer, déterminer : voilà la marque (pas suffisant, mais un bon début) d'une science de la nature, singulière parmi les savoirs ! Et la réfutabilité est un deuxième pied, essentiel pour qui ne veut pas confire en suffisance.

Vive le doute positif et le nombre, qui borde le chemin !