2016年38中培训班第一 讲大赛规则.ppt

全国青少年科技创新大赛规则,2016年9月合肥38中培训班第一讲,中国科技辅导员协会会员王建明,大赛主要内容,青少年科技创意竞赛青少年科技创新成果竞赛辅导员科技创新成果竞赛少年儿童科学幻想绘画比赛青少年科技实践活动比赛。,大赛三自、三性原则,三自：自己选题自己设计和研究自己制作和撰写三性：科学性创新性实用性,中学生研究项目学科分类和学科认定,中学生按研究学科分为数学、计算机科学、物理学、地球与空间科学、工程学、动物学、植物学、微生物学、医学与健康学、化学、生物化学、环境科学、行为与社会科学等13个学科。,转盘“机关”揭秘（30届）本选题转盘“机关”揭秘，通过对小摊贩规定的转盘游戏玩法的数学分析，我们发现了游戏的“机关”，骗人的把戏：每转一次只有两种可能，要么转到2元钱的位置，要么转到奇数字位置，对于小摊贩来说，玩客拿出2元钱与得到小奖品的可能性都是一样的，都是1/2，所以相当于小摊贩将每件只值几角钱的小物品用2元钱的价格卖出去，因此，玩的次数越多，输的可能性就越大。同时我自己也设计了一些游戏玩法，从中发现了骗术中隐含的数学规律，我们发现，所有设计的玩法中，小摊贩设计的玩法最科学，最高明了，让玩客有失有得，才有诱惑性与欺骗性，能诱惑玩客的贪念，让玩客无怨无悔自投罗网，看来设计游戏的小摊贩既有聪明的数学意识，又能抓住玩客的心理活动的规律，让玩客乐在其中，只要我们利用所学的数学知识去分析游戏的奥秘，放弃贪便宜的心理，就绝不会上当受骗了。,属于数学项目,创新点：用数学分析的方法发现了转盘“机关”的奥秘，并用一般代数的方法对其奥秘进行论证，从而解析了背后的数学真相。发现了无需数格点数；一次性转到终点位置的简单的计算公式，探讨了游戏玩法的其他设计方法。,教室灯具排布的研究（31届）研究目的：教室灯具与每一个青少年息息相关，科学合理的教室灯具排布不但能保护学生视力而且能够节约能源。考察发现有的教室灯具数量较多，虽然提供了足够的照明但没有考虑各点的光线叠加造成的不必要浪费。为了响应国家“节约能源”的号召，我们希望能够对教室灯具排布进行合理优化。研究方法：根据数学模型进行推理和演算并结合物理照度学的相关理论。首先建立评价模型，分析当前教室灯具排布的问题，依据图文结合的分析，通过求平均照度的方法，根据电光源照度叠加的原理建立优化模型，对日光灯优化。研究结论：建议单管荧光灯（36W）设置六盏，高度不低于1.5米，分为三行二列均匀排布。主要创新点：通过查新，没有发现相同的研究。有关照度的研究，但没有对教室灯具排布的研究，也没有建立数学模型。本文的评价模型和优化模型更加重视教室照度均匀度的改善。既可以节约能源，又可以使照度满足学生的需要。,探究滑动摩擦力大小的实验创新改进（30届）,在初中物理探究影响滑动摩擦力的大小实验中，传统的办法是采用手拉着弹簧测力计，弹簧测力计再拖动木块在木板上做匀速运动。这个方法存在：1.演示不直观、实验难度大；2.实验装置和实验步骤有明显缺陷等问题。项目利用同步带传动装置拉动弹簧测力、传感器测量力大小、用计算机软件构建显示实验结果平台等办法改进传统实验。结果表明：改进后的实验具有匀速运动容易实现、实验效果明显、实验误差小、实验方法直观、方便学生观察等优点。,属于物理学项目,创新点：1教材实验设计直接用手拉弹簧力计，无法保证木块始终做匀速运动。创新实验改用同步传送带带动齿轮运行电动机拉动木块，容易使其保持匀速直线运动。2教材实验设计直接把木块和弹簧测力计一起在桌面运动。创新实验改弹簧测计力竖直挂于木板上便于读数，弹簧测力计相对静止，便于准确读数，减小误差。,3创新实验设计改用皮带传送，让木块在其上运动，大大减小木块与接触材质的摩擦。在木块的下方有磁铁，便宜于材质的更换，在进行对比实验时，保证只有一个变量，其他变量都没有变，与控制变量的思想相吻合。4创新实验通过调速器控制调速电动机的转速，还可以测定出摩擦力与木块移动速度无关。5、再次改进的装置上，利用力传感器进行读数，不仅适用于学生分组实验，也适用于教师的演示实验，读数误差更小。,电子水平仪（31届）,为了让水平仪走入百姓家，人人都会使用，在此，制做了简易的电子水平仪。1.材料及制作方法材料：木板、胶水、螺丝钉、电池夹、电池、导线、开关、发光二极管、塑料管、钢珠、钢排钉、塑料提手。制作方法：用锯条把木板锯成合适的尺寸后拼成一个一面未封闭的长方体，在长方体的一个表面钻三个孔安装发光二极管和开关，然后在长方体内安装电池夹，锯取合适的塑料管，用胶水在塑料管里粘上金属滑轨，把钢珠放入塑料管中，经调适后在塑料管两端安装好触点，再用电铬铁把各导线焊牢，最后装上后盖，安装塑料提手。2.使用方法拔动开关，若左边红灯亮，左边低右边高；若右边的红灯亮，则右边低左边高；若两灯都不亮，则处于水平。3.工作原理利用钢珠受到重力，且重力方向竖直向下的原理，钢珠在塑料管中左右运动来改变电路连接4.经测试测量误差较大，适合粗略测量。外观需更加精致，减小误差。,天然植物色素提取及染色的应用研究（30届）,校服中由于化学染色等原因会含重金属离子，由于汗液等的作用，部分重金属离子会被皮肤吸收而引发疾病。选择八宝景天、紫茉莉、月季、万寿菊、香叶天竺葵等常见、种植成本低的植物进行色素提取及染色的研究。本研究避免了传统化学染色造成的污染，在服装、家居用品等染色及抑菌上有一定的开发利用价值。本项目采用了观察法、对比实验法、分光光度法、统计分析、培养基制作法等，研究天然植物色素的提取、pH值对天然植物染料颜色的影响、NaCl对棉织物着色的影响、洗涤用品对棉织物纤维固色的比较、棉织物上染率的测定、八宝景天染色的纯棉织物的抑菌效果，并制作成天然抑菌布。,属于植物学项目,创新点：八宝景天、紫茉莉出汁率高，经过三次洗涤后，八宝景天和紫茉莉纯棉织物颜色较稳定；5%NaCl八宝景天溶液和紫茉莉溶液上染率高，说明NaCl具有固色的作用。通过对照实验发现，清水浸泡的纯棉布没有抑菌作用，八宝景天盐溶液浸泡的纯棉布对浓度为10-4CFU/ml大肠杆菌的抑菌效果最好。,食虫植物的收集栽培与观察（31届）,植物食虫是一种奇特的生物学现象，我对此充满好奇。为了深入研究植物的食虫行为，我在家栽培食虫植物。至今我共收集并栽培了6个科、11个属、约150种。论文中我重点观察4个属（茅膏菜属/捕蝇草属/瓶子草属/猪笼草属）的植物的食虫器官和捕虫过程，并比较，结果是：共性：食虫器官色彩鲜艳，会分泌蜜汁吸引昆虫、困住昆虫，并分泌消化液消化吸收昆虫。差异：捕获昆虫的方式、种类和数量不同。我用实验演示了捕蝇草捕虫时夹子关闭的过程，验证了触毛是激发夹子关闭的机关。还观察到：在15秒内累计触碰任意触毛两次，夹子就会关闭。单独一次触碰或超过15秒再触碰第二次，夹子不会关闭。结论是：捕蝇草单个夹子只食虫1-2次，随后触毛不再激发夹子关闭。瓶子草捕虫数量最多，一个瓶状叶可捕虫约20-50只，主要捕获蝇类。这些结果让我们对植物食虫有进一步了解，为后续探索食虫的机理和植物的材质做了一些前期准备。,蝉发声器的形态学及其发声机制初探（30届）,本课题以上海地区的黑蚱蝉(Cryptotympanaatrata)为研究对象，对该种蝉的发声器结构及其发声机制进行了探究。结果显示，蝉鸣声级范围为80dB-100dB，蝉的鸣声响亮、有力；通过气流实验，排除了蝉在发声过程快速吐纳空气的可能性，而是采用的共振发声的原理；通过解剖实验，明确了蝉的发声器形态结构（主要由发音肌、鼓膜、镜膜和共鸣室几部分组成），并在此基础上,通过对蝉各部分结构的详细测量，借助计算机软件制作了3D视图，并合成了蝉发声机制的视频影像，此外，还采用3D打印技术制作了蝉发声器结构实体模型。本研究形象直观地再现了蝉的发声器结构和发声原理，为深入探讨昆虫发声器的结构和发声机制提供了重要资料。,食用仙人掌提取物缓解支气管哮喘的研究初探（30届）,用植物制成药物来治疗疾病的方式是我们中华传统文化的结晶，仙人掌是民间常用于治疗支气管哮喘的植物。但仙人掌是否能够有效缓解支气管哮喘，且仙人掌的有效成分是什么还不得而知。根据这一科学问题，本课题采用了谷本系数的相似度比较方法从仙人掌中初步筛选出可能的有效成分，并在哮喘动物模型中观察这些成分的效应。首先以麻黄碱作为模板分子，利用谷本系数比较仙人掌中的主要的生物碱成分和麻黄碱之间的相似度，结果发现食用仙人掌可能可以治疗哮喘，并且药效可能是由于生物碱，作用机理与麻黄碱类似,都为松弛支气管平滑肌、收缩血管和兴奋中枢神经。在哮喘动物模型中，我们观察到食用仙人掌能够缓解支气管哮喘，且其中仙人掌生物碱的效果较好，在仙人掌的生物碱中，大麦芽碱的效果较好。主要缓解的机理为松弛支气管平滑肌，收缩血管。因此，仙人掌对哮喘有一定的治疗效应，有很好的利用前景，值得进一步开发。,上面这篇论文属于动物学项目,你们38中学子在动物学上曾经创造了历史：在2010年全国第二十五届青少年科技创新大赛中，合肥三十八中张阳同学的项目合肥市常见小家蚁负重能力和负重行为的研究获得全国一等奖，并荣获“中国科协主席奖”，这是我省选手首次获得“中国科协主席奖”。,胡杨泪抑菌作用的初步研究,作者：肖雨涵（北京市第一一中学）胡杨泪是一种从胡杨树干破损组织上流出并凝固的块状结晶物，在新修本草等典籍中描述其有清热解毒、治疗胃病的作用。胡杨泪为什么能治病呢，带着疑问，我在老师的指导下，进行了胡杨泪、胡杨叶及胡杨皮对大肠杆菌的抑菌效果测定，不同浓度胡杨泪溶液和胡杨泪干粉对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌效果测定。研究结果表明：（1）胡杨的抑菌作用存在组织差异，胡杨泪溶液及胡杨叶浸出液对金黄色葡萄球菌具有抑制作用，而胡杨皮浸出液对该菌无抑制作用；中性和碱性浸出液的抑菌效果无差异。（2）胡杨泪溶液和干粉对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌有抑制作用，这种抑菌作用存在浓度效应，10%的溶液和干粉在72小时内对高浓度（104106CFU/ml）的病原菌均具有显著的抑菌效果，而低浓度（0.1%）的溶液和干粉对实验病原菌无抑制作用。,属于微生物学项目,创新点：本实验通过实验证实胡杨泪具备明显的抑菌效果，首次进行胡杨泪对病原菌的抑菌研究，并用抑菌作用来解释为什么胡杨泪可以治疗胃病，在国内尚属首次。（因条件所限，实验未直接使用幽门螺杆菌，后续计划采用幽门螺杆菌进行深入实验，并针对胡杨泪进行抑菌作用成份的分离及深入分析，搞清胡杨泪抑菌作用根本原因，并尝试进行实际的推广应用实验。）,便携式折叠多功能画架,作者：张成健（山东省临朐县城关街道城关初级中学）便携式折叠多功能画架为木质结构，是由互相嵌合的7个方形结构经过折叠、抽拉、翻转、支撑等组合方式，搭建多种作画平台，实现其多种功能。一是方便携带，野外写生；二是搭建成斜面，方便室内写生、演示绘画；三是搭建竖直平面，方便展示绘画作品；四是搭建长度、高度可调节的水平书桌，方便水平演示绘画。,便携式折叠多功能画架,属于工程学项目,创新点和改进点：创新点在于使用7个方形木质结构的折叠、支撑、抽拉、翻转等操作，搭建成数个较为稳固的作画平台，并且高度、角度等参数随意调节，实现多种功能，方便携带，坚固耐用。经查新，相关研究国内外较多，但是功能这么齐全、方便实用的还是首创。,手动、电动组合式家用玉米脱粒机,作者：赵强(宁夏中卫市第四中学)1、项目摘要：随着社会的进步，生活中每一个角落多么希望有机器的参与。我构思、设计、且制作的“手动、电动组合式家用玉米脱粒机”就是利用机械化的方式将玉米棒的玉米粒快速的脱粒，省时、省力。2、该项目的选题是怎样确定的：我是一名来自农村的中学生，经常观察、注意人们脱粒玉米粒方法的落后，费时、费力、效率底，带着这个疑问，思考好久，于是我选择了这个项目也确定了这个题目。3、该项目的目的和基本思路：要提高玉米粒脱离的效率及质量，要省时、省力又省功。基本思路是如何利用一种带钉齿的转子将玉米粒脱粒。,手动、电动组合式家用玉米脱粒机,该项目的主要贡献：由于是机械化的加工作业，它省时、省力、又省功。安全也环保，成本低、操作简单、实用性强，维护简便，重量轻，搬运方便，可快速更换零配件。该项目的查新：（1）、在我的家乡未发现有这种产品。（2）、在我们中卫市包括银川市也未发现有类似的产品加工或销售。（3）、在互联网上查阅也没有查出类似的商品介绍。,属于工程学项目,交叉路口太阳能驻停系统与交通警示标志亮化,作者：欧阳钰斐（江西省赣州市兴国县第六中学）一、设计背景在较大交叉路口，由于夏天气温高，酷热难耐，雨天无处可躲，行人与非机动车驾驶人时常不顾自身安全闯红灯，很少能够驻停；另外通行标志不醒目，缺少人性化安全提醒系统，特别在夜晚更容易发生交通事故，有时跟在大车后面的汽车无法看到交通信号灯发生闯红灯等违章行为。为了有效解决上述存在问题，我设计了太阳能驻停系统与交通警示标志亮化，从而让行人愿意驻停，使交通警示标志更能发挥作用。,二、设计思路（一）太阳能驻停系统1.充分利用太阳能板提供电能，在夜晚用电低峰时利用220v交流电给蓄电池补充电能。节约了能源，在遇到停电时也能保障交通秩序。2.利用太阳能板遮阳挡雨，搭建一个驻停系统，方便行人与非机动车驾驶人等待红灯时驻停。（二）LED交通警示标志亮化目前斑马线、停止线、车道线用白色材料，只起到交通标志作用，夜晚更不易看清，我设计用LED亮化这些交通标志线，不仅标志醒目，还能随交通信号灯变化，从而起到警示与提醒作用。,属于工程学项目,主要创新点与建议：1.驻停系统能够给行人与非机动车驾驶人提供舒适、人性化的感受，有效减少闯红灯行为。2.交通标志亮化能够有效提醒司机、行人，减少交通事故。3.采用模块化构件设计，便于施工。,探讨城市建筑对道路大气污染物扩散的影响,史心茗(北京市第四中学)本文针对城市道路大气污染问题日益严重而城市建筑影响道路大气污染物扩散问题未被重视的现状，通过文献研究法、专家咨询法、实地测量法、数值模拟法、模拟风洞实验法等多种研究方法，探讨城市建筑是否影响道路大气污染物的扩散，并初步探讨其具体影响，选择北京某一有代表性的街区进行现场实测，以该街区为基础创新性的构建三种状态模型进行数值模拟，并将三种状态结果进行对比分析，又采用电风扇作为风源模拟风洞实验。,本文认为建筑影响道路大气的风速、风向，风速、风向影响大气污染物的扩散，并且其影响具有一定规律性，主要结论如下：1、建筑能提高或降低周边道路大气的风速、风向，改变其风向，改变其大气污染物的扩散速度和方向。还能影响一定区域范围内道路大气的风速、风向情况，即提高或降低与该建筑有一定距离的一个或多个位置道路大气的风速，改变其风向，改变其大气污染物的扩散速度和方向。2、在同一位置新增不同建筑，对其周边道路和区域范围内道路的大气风速、风向影响不同，对其污染物的扩散影响也不同。3、同一建筑在不同季节对道路污染物的扩散影响也不同，有时影响显著，有时几乎不产生影响。,4、一般而言，研究区域的迎风位置有利于大气污染物扩散，研究区域总体风速大有利于大气污染物扩散，而建筑的迎风面、背风面、高层建筑之间、建筑密集的地方容易形成静风区，不利于大气污染物扩散。5、风速、风向、周边建筑情况、所处位置都影响大气污染物扩散，风速与大气污染物扩散之间不存在简单地线性相关关系。未来可将这项研究工作推广到不同街区或城市进行，形成大量的不同街区内新增同一组建筑，以及同一街区内新增多组建筑的数值模拟计算数据，届时或许可以初步判断哪种类型建筑更有利或不利于道路大气污染物的扩散。,本项目属于环境科学项目,2005年8月，合肥市第四十中学向靖同学的论文中小学班级生态环境初步探索，获得第二十届全国青少年科技创新大赛环境科学项目一等奖。,微信对中学生人际关系影响的调查研究,作者：孙昕泽汪博宇张梓默（吉林大学附属中学）项目摘要：中学生作为微信使用较早的群体，面临人际交往从现实向虚拟网络的转变。人际交往的成本与收益函数决定中学生人际交往程度与动态：人际关系程度加深能增加