S’adressant aux classes de collège et lycées, ce défi a pour trame la croissance d’un cristal à partir d’une solution sursaturée d’un sel via un protocole expérimental établi par les participants au défi. Le défi consiste à obtenir le cristal le plus régulier et le plus « pur » tout en étant le plus volumineux possible.

Objectifs du défi

• Le développement d'une culture scientifique pour chaque élève avec acquisition de connaissances propores à la cristallographie, la pratique d'une véritable démarche d'investigation et la rencontre avec des scientifiques au cours de l'année ou lors de la remise de prix.
• Le développement d'un esprit critique et scientifique : réflexions sur les méthodes de travail et la démarche scientifique à l'oeuvre, invention d'un protocole expérimental et vérification de son bon fonctionnement, questionnements afin d'en améliorer l'optimisation.
• Le développement de l'autonomie et de la responsabilité : Apprendre à s'organiser, confronter ses idées à celles d'autrui, travailler en groupe et rebondir en situation d'échec.

Elèves lauréats du défi lors de la remise du prix le 11 avril 2017 à l'Agora de l'université de Bordeaux

Compétences et connaissances

Le protocole expérimental nécessitera l'établissemnet du travail de groupe sur un long terme impliquant une synergie forte au sein des équipes. Les élèves développeront ainsi l’esprit d’observation afin de savoir réagir en temps réel et seront alertés par toutes les qualités nécessaires à l’expérimentation scientifique.

Les notions directement interpellées sont celles des états de la matière et de leurs transformations, des concentrations des solutions, de leurs équilibres mais aussi les concepts d’atomes, de formules chimiques, de sels, de solvants, de pH, de relations structure-propriétés et de symétrie.

La notion de cristal a pour finalité d’évoquer la notion de transdisciplinarité. Les cristaux sont étudiés et utilisés dans la plupart des disciplines scientifiques de recherche (physique, chimie, biologie, géologie, pharmacie, archéomatériaux) et dans de nombreuses industries (informatique, électronique, pharmaceutiques, transports, énergie renouvelable, cosmétique).

Modalités

Fiche-action "Cultivons nos cristaux"

* Un groupe d’élèves participant se compose au maximum de 8 élèves.
Ce groupe de défi, noté GD, sera supervisé par l’enseignant responsable dans l’établissement. Il n’y a pas de limites de GD par établissement mais au final 1 seul GD représentera l’établissement pour le jury. Il appartient en effet à chaque établissement de sélectionner le meilleur cristal qu’il enverra pour le jury final. Cette sélection est laissée à l’entière discrétion des établissements.

* Après leur inscription précisant le nombre de GD qui participent au concours, les établissements recevront en décembre la quantité de sel correspondante. Chaque établissement répartit le sel reçu dans les différents GD. A noter qu’il n’est pas fourni de « recette » pour cristalliser le sel, cela fait partie du défi de trouver les meilleures conditions de croissance. Le sel choisi est un sel courant dont les conditions de croissance peuvent se trouver relativement facilement dans la littérature ou même sur le web.

* Le sel fourni donne des cristaux transparents. Il est autorisé d'ajouter des colorants alimentaires lors de la croissance cristalline afin de colorer le cristal final. Cet aspect est optionnel, à la discrétion de GD et de leur superviseur, mais la nature du colorant utilisé devra être signalée dans la fiche d’envoi du cristal. A noter qu’un prix spécial esthétique pourra peut-être être décerné, la couleur pouvant être un critère.

* Le cristal envoyé par chaque établissement devra être suivi d'une note de synthèse résumant la démarche scientifique utilisée pour sa réalisation. Cette note de synhtèse sera décorrélée du choix du cristal à envoyer pour le défi. En effet il est possible d'envoyer une note de synthèse qui ne correspond pas nécessairement à la mise en oeuvre suivie pour obtenir ce cristal en particulier: en effet, la phase expérimentale peut parfois échouer alors que la démarche déployée peut sembler pertinente et rigoureuse.

Vous pouvez faire part de votre souhait de participer à ce défi jusqu'au 15 novembre 2020 en écrivant à Denis.Monnereau@ac-bordeaux.fr 

De nombreuses informations pratiques en suivant ce lien : https://tribu.phm.education.gouv.fr/portal/cms//default-domain/workspaces/cultivons-nos-cristaux

Calendrier 2020/2021

 

Prix et critères d'attribution

HUIT prix seront décernés :

•  1er, 2ème et 3ème Prix du DEFI CRISTAUX - Lycée
•  1er, 2ème et 3ème Prix du DEFI CRISTAUX - Collège
•  Prix de la démarche scientifique - Lycée (note de synthèse)
•  Prix de la démarche scientifique - Collège (note de synthèse)

Critères d’appréciation des cristaux pour les PRIX de la démarche scientifique :

Les élèves devront rendre compte à travers un texte dactylographié (2 pages maximum en caractère police 12), illustré si possible de la démarche qu'ils ont mise en place afin de répondre aux objectifs du défi "Cultivons nos cristaux".

Seront donc analysés la pertinence, la rigueur scientifique, la remise en question, l'esprit critique, la rédaction et l'effort de valorisation de leur travail.

Critères d’appréciation des cristaux pour les PRIX du DEFI :
le jury examinera les cristaux selon les 5 critères suivants pour établir les prix au mérite.
1) le cristal doit être un monocristal, c’est-à-dire formé d’un seul bloc et non d’un ensemble de blocs (figures 1 et 2), dans ce dernier cas on parle d’échantillon polycristallin et en réalité l’échantillon est constitué d’une assemblée de cristal. L’objectif scientifique du défi est d’obtenir un monocristal. Ce critère est éliminatoire : tout échantillon polycristallin ne sera pas considéré par le jury pour les critères suivants.

a)            b)
Figure 1: exemples issus du concours 2014 :
a) échantillon monocristal tel qu’il faut l’obtenir et b) échantillon polycristallin tel qu’il ne faut pas obtenir.

a)            b)
Figure 2: exemples issus du concours 2015 a) échantillon monocristal tel qu’il faut l’obtenir et b) échantillon polycristallin tel qu’il ne faut pas obtenir.

2) la masse permettra d’apprécier à la fois le rendement de la croissance cristalline et le volume de l’échantillon.
3) la qualité des faces : les faces du cristal doivent être lisses, entières, sans aspérités et plates.
4) la régularité des arêtes sera notée sur 10 points. Les arêtes doivent être continues et sans cassures
5) le rendu final du cristal sera noté sur 10 points. Ce critère prend en compte l’absence de défauts visibles – par exemple il ne faut pas voir d’inclusions dans le cristal, c’est-à-dire des petits bouts de cristaux ou des irrégularités dans le volume, le cristal doit apparaître le plus homogène possible. Ce critère prend aussi en compte l’harmonie globale des proportions de l’échantillon, la discrétion du point d’attache et tout aspect qui affecte l’aspect global ( voir figure 3 pour quelques commentaires)

Au final une note sur 40 points sera attribuée et permettra de classer les monocristaux par ordre de mérite afin d’attribuer les prix aux GD correspondants.

En parallèle un prix basé sur l’esthétique sera décerné sur l’examen de l’ensemble des cristaux.

(a)   (b)

(c)    (d)

Figure 3: exemples de monocristaux issus du concours 2015. Le cristal (a) présente quelques irrégularités dans les arêtes et quelques inclusions discrètes alors que le cristal (b) présentent énormément d’inclusions dans son volume, le rendant opaque et inhomogène, comme le cristal (c) qui en plus présente des cassures évidentes. Les fils d’attache sont très visibles sur (b) et (c). Le cristal (d) ne comprend qu’une inclusion en son centre. Les cristaux (b) et (c) seront moins bien classés que les cristaux (d) et (a).  Dans le même concours, le cristal (a) de la figure 2 ne comprend aucune inclusion ni irrégularité et sera mieux classé que les quatre cristaux présentés dans cette figure sur les critères de qualité.

Choix des sels

Les sels sont déterminés par le comité de pilotage, composé de représentants de l'Éducation Nationale et de membres des différents partenaires impliqués, avec l'obligation de respecter l'environnement et de prévenir les risques. Dans la mesure du possible, le sel pourra être en rapport avec l'actualité scientifique.

En 2013-2014 : le sulfate de cuivre (2014 : Année internationale de la cristallographie)
2014-2015 : le sel d'Alun
2015-2016 : le sel de Seignette
2016-2017 : le sel de Seignette (pour suivre la mission Proxima de Thomas Pesquet - CNES)
2017-2018 : le sulfate de cuivre.
2018-2019 : l'acide tartrique et carbonate de sodium puis ammoniaque, procurée par les participants, pour l’année de la chimie de l’école à l’Université. Les participants réalisent chimiquement leurs propres sels.
2019-2020 : le KDP (phosphate de monopotassium) pour travailler de concert avec le commissariat à l’énergie atomique et le laser méga joule, participation à l’année des mathématiques 2020.

PALMARES 2019-2020

A cause de la crise sanitaire du printemps 2020, la session de remise des prix du Défi Cultivons nos cristaux n'a pas pu avoir lieu. Elle était privue à l'ILP (Le Barp- 33) où le CEA et l'Université de Bordeaux devaient recevoir 400 élèves le jeudi 9 avril 2020.
Néanmoins, le jury a pu se réunir début Juin 2020 lorsque son laboratoire (ICMCB) a réouvert ses portes aux scientifiques.

Meilleurs cristaux

Coup de Coeur "Année des mathématiques" : Collège de la cité scolaire de Marmande

Les images des cristaux gagnants sur le site de notre partenaire, la maison pour la science d'Aquitaine.

Prix de la créativité : Lycée Odilon Redon de Pauillac et Collège Pierre Martin de Rauzan

Prix de la note de synthèse : Lycée Georges Leygues de Villeneuve sur Lot et Collège Yvon Delbos de Montignac

Retrouvez tous les plamarès des années précédentes

 

Remise de prix en 2016 à l'Agora de l'université de Bordeaux

Projets pédagogiques dans les établissements

La fiche-action qui accompagne le défi permet aux enseignants de donner un cadre à leurs projets qui peuvent prendre différentes directions et modes opératoires.

Vous pouvez retrouver des liens vers les restitutions de divers établissements de l'académie de Bordeaux :

Collège Pierre Martin de Rauzan (33)

Lycée Philippe Cousteau à St André de Cubzac (33)

Article de presse pour le Lycée Georges Leygues de Villeneuve sur Lot (47)

Collège Jean Moulin au Bouscat (33)

Vidéo du collège de Mugron (40)