2026年高中创新能力大赛笔试专业考核试题附答案

2026年高中创新能力大赛笔试专业考核试题附答案一、单项选择题（本大题共10小题，每小题5分，共50分）1.在“双碳”目标下，我国能源领域正在推进多路径创新，下列选项中属于源头替代类颠覆性创新的是（）A.对现有燃煤火电机组加装碳捕获、利用与封存装置（CCUS）降低碳排放B.开发高效率低成本的钙钛矿光伏电池，逐步替代化石能源发电C.通过技术改良提升燃油车发动机的热效率，降低百公里油耗D.给现有建筑外墙加装保温层，降低冬季采暖和夏季制冷的能耗2.TRIZ创新方法中，分割原理指将一个物体分割成多个独立可组合的部分，提升使用灵活性，下列产品设计中应用了分割原理的是（）A.将通信、拍照、支付、导航功能整合到智能手机中B.将大块固体肥皂切割为独立包装的一次性便携肥皂片C.将自行车整体车架设计为可拆分折叠的结构，方便收纳携带D.将冰箱内部空间分割为冷藏室、冷冻室、变温室等多个独立控温区域3.非侵入式脑机接口是当前神经工程领域的热点创新方向，结合当前技术发展水平，非侵入式脑机接口目前尚无法稳定实现的功能是（）A.帮助渐冻症等运动神经元疾病患者输出思想，完成文字交流B.解析使用者的运动神经意图，控制外部机械臂完成抓取动作C.直接读取并解码人脑中存储的完整长期记忆内容D.通过神经反馈训练帮助注意力缺陷多动症患者提升注意力水平4.下列经典创新案例中，核心逻辑属于逆向思维的是（）A.司马光砸缸救人B.鲁班被带齿的草叶划伤后发明锯子C.农民挖井取水解决农田灌溉问题D.利用冰块打磨成凸透镜聚光取火5.某高中生发现城市外卖餐盒倾倒过程中剩汤剩菜极易撒漏，污染垃圾站和清运车辆，计划设计一款可分离式环保餐盒解决问题，在需求调研阶段，下列哪个问题最有利于获取真实有效的用户需求信息（）A.你是否支持外卖平台使用可拆分防撒漏餐盒？B.你在吃完外卖处理剩餐过程中遇到的最大麻烦是什么？C.如果可拆分餐盒需要额外收取一毛钱包装费你是否能够接受？D.你认为可拆分防撒漏餐盒应该使用什么材料制作更环保？6.随着晶体管尺寸逼近物理极限，延续半个世纪的摩尔定律逐渐放缓，下列算力创新路径中，属于基于新原理的架构创新的是（）A.通过改良光刻技术进一步缩小晶体管尺寸，增加单芯片晶体管数量B.采用3D堆叠技术将多层芯片叠加在一起，提升单位体积的晶体管密度C.研发基于光子干涉原理的光计算芯片，面向特定计算任务提升算力效率D.优化芯片的电路布局设计，降低芯片运行过程中的功耗7.合成生物学是当前生命科学领域的前沿创新方向，下列成果中属于典型合成生物学应用的是（）A.通过杂交育种技术培育高产抗倒伏水稻品种B.定向改造大肠杆菌的代谢通路，生产青蒿素前体青蒿酸C.利用X射线诱变处理种子，筛选获得高产突变菌株D.通过体细胞核移植技术培育克隆羊多利8.海绵城市建设中低影响开发理念的核心是在城市开发建设过程中，尽可能维持城市开发前的自然水文特征，就地消纳雨水，下列设计符合低影响开发理念的是（）A.将城市步行道全部改为大坡度硬化路面，让雨水快速排入市政管网B.在城市居民区建设下沉式绿地和生物滞留带，让雨水就地下渗净化C.在城市上游修建大型水库，存储汛期雨水避免城市内涝D.拓宽城市内部的排水河渠，提升河渠的泄洪能力9.关于高中生科创发明的知识产权保护，下列说法正确的是（）A.只要公开发表了发明的相关论文，就自动获得发明专利权B.发明专利的保护期限到期后，该技术成果进入公共领域，任何人可以免费使用C.只要是自己独立研发完成的发明，不申请专利也不会被其他人抢先注册D.实用新型专利不需要实质审查，因此获得授权后也不具备法律效力10.某科创团队开发了面向大田的小型植保无人机，在田间测试的时候发现，无人机飞行产生的向下风场会将低秆作物叶片上的农药吹走，导致农药利用率远低于设计预期，这个环节在创新产品开发流程中属于（）A.需求定义阶段B.原型测试与迭代改进阶段C.概念方案生成阶段D.批量落地推广阶段二、不定项选择题（本大题共5小题，每小题6分，共30分，漏选得3分，错选、多选不得分）1.颠覆性创新是指改变原有主流市场价值体系的创新，下列属于颠覆性创新范畴的有（）A.智能手机取代传统功能手机成为市场主流B.4G移动通信技术取代3G技术成为主流移动通信方式C.线上流媒体服务取代DVD线下租赁成为大众影视娱乐的主流方式D.新能源汽车逐步取代传统燃油车成为全球汽车市场的主流产品2.TRIZ创新理论将创新过程中遇到的矛盾划分为哪几类（）A.技术矛盾B.物理矛盾C.管理矛盾D.文化矛盾3.当前生成式AI技术快速发展，很多高中生科创项目开始结合大语言模型实现特定功能，下列关于大模型微调的说法正确的有（）A.微调是指在已经训练完成的通用预训练大模型基础上，使用特定领域的标注数据继续训练模型，让模型适配特定任务需求B.大模型微调必须用到超算中心的上万张高端显卡，高中生个人和小型团队完全没有条件开展C.针对特定任务微调后的大模型，通常比通用大模型在该任务上的准确率和响应效率更高D.当前开源生态中有很多轻量化的预训练大模型，高中生团队可以用普通消费级显卡完成小参数微调4.高中生作为发明人申请专利，下列说法正确的有（）A.只要是个人独立完成的非职务发明创造，发明人可以以个人名义申请专利B.由学校组织开展的科创项目，申请专利时可以将参与项目研发的高中生列为共同发明人C.在校高中生申请专利，不享受申请费用减免政策，必须缴纳全额申请费用和年费D.获得专利授权的科创成果，可以作为高中生参与强基计划、自主招生等高校特殊类型招生的评审材料5.当前我国很多城市老旧小区存在电动车“飞线充电”的安全隐患，下列解决方案中属于系统性创新解决思路的有（）A.在小区合适区域建设集中充电车棚，配备带过载保护和充满自动断电功能的智能充电桩B.出台小区管理规定，严禁私拉飞线，违者罚款并切断入户电源C.开发适配现有楼道插座的带过充保护、漏电保护的智能迷你充电插座，满足低功率电动车充电需求D.面向小区用户推广电动车换电模式，由运营商定期上门更换满电电池，用户不需要个人充电三、材料分析题（本大题共2小题，每小题20分，共40分）1.材料：某高中科创小组在社区调研时发现，很多城市一楼住户的小院、高层住户的阳台都有居民自行种植蔬菜的需求，尤其很多退休老年人有种菜的习惯，但是城市家庭种菜普遍存在三个核心痛点：一是阳台空间有限，普通花盆种植容量小，浇水容易漏到楼下邻居家，施用有机肥容易招蚊虫、产生异味；二是种菜需要翻土、浇水、整枝，很多老年人腰不好，长时间弯腰打理容易腰酸背痛，甚至引发腰病；三是北方城市自来水硬度高，长期浇灌容易造成土壤盐碱化，很多新手居民不会控制浇水量，浇水多了容易烂根，浇水少了容易干旱死苗。请结合材料回答下列问题：（1）请列举三个符合该场景的创新方向，并分别说明每个方向解决的核心痛点。（10分）（2）请提出一个具体的核心创新设计方案，说明设计思路和主要创新点。（10分）2.材料：2025年我国长征十号运载火箭完成芯级发动机整机热试车，标志着我国载人登月工程火箭系统研发取得关键进展，未来载人登月任务中，航天员需要在月球表面开展长时间科考活动，月球表面的特殊环境为航天员活动带来诸多挑战：月球重力约为地球的1/6，没有大气层，表面昼夜温差超过300摄氏度，布满直径从纳米级到厘米级不等的月球尘埃，这些尘埃颗粒锋利、带有静电，极易粘附在航天服表面，不仅会磨损航天服的密封结构，还可能随着航天员回舱进入舱内，被航天员吸入危害身体健康；月球表面地形复杂，遍布陨石坑和起伏坡度，航天员长时间行走体力消耗大，容易摔倒，现有大型月球车虽然能代步，但是重量大、对地形适应性有限，很多有科考价值的复杂地形无法到达，航天员步行活动范围通常不超过10公里，限制了科考的范围。请结合材料回答下列问题：（1）请指出现有航天员舱外活动装备存在的两个核心技术痛点，并分别说明痛点产生的原因。（10分）（2）请提出一个具体的创新改进方向，说明你的设计思路和技术可行性。（10分）四、创新设计题（本大题共1小题，共30分）材料：第七次全国人口普查数据显示，我国现有60岁以上老年人口超过2.8亿，其中空巢老人占比超过一半，很多城市社区空巢老人比例已经达到40%以上，空巢老人日常生活中普遍存在三大问题：一是子女长期不在身边，缺乏陪伴容易产生孤独感，很多低龄健康老人也存在社交需求，但是社区适合老人的社交活动少，还有不少高龄老人不会操作智能手机，无法和子女视频通话，也无法使用线上政务、购物等智能服务；二是很多空巢老人行动不便，突发心脑血管疾病等紧急情况时，无法及时发出求助信号，传统的穿戴式呼叫器很多老人出门忘记带，在家也经常随手放置找不到，很多老人不会操作复杂的智能设备；三是空巢老人的健康数据缺乏常态化监测，社区工作人员很难及时掌握老人的健康状况，出现异常不能及时预警。请你结合上述需求，设计一款面向社区空巢老人的非穿戴式智能陪伴求助系统，要求写出需求定位、核心功能、创新设计点、落地运行方案四个部分的内容。参考答案一、单项选择题1.B解析：颠覆性创新是指替代原有核心技术的创新，A、C、D都属于对现有技术的渐进性改良，只有B是从源头上用新能源替代化石能源，属于颠覆性源头创新。2.C解析：分割原理的核心是将物体分为可独立组合的部分，提升使用灵活性，A是合并原理，B是抽取原理，D是局部质量改善原理，只有C符合分割原理的定义。3.C解析：当前非侵入式脑机接口只能解析大脑的低频意图信号，无法解码人脑中存储的结构化长期记忆内容，其他三项都是已经实现商业化应用的功能。4.A解析：逆向思维是指对常规的思考路径进行反向思考，常规救人是让人离开水，司马光砸缸是让水离开人，属于典型的逆向思维；B是类比思维，C是常规问题解决，D是功能映射创新。5.B解析：创新需求调研的核心是先挖掘用户痛点，而不是先预设产品询问用户态度，只有B选项能够直接挖掘用户真实痛点，获得有效需求信息。6.C解析：A、B、D都属于基于传统半导体电子计算技术的渐进性改良，只有C是基于光子计算的新原理架构创新，属于全新的算力创新路径。7.B解析：合成生物学的核心是通过定向设计和改造生物体的代谢通路获得目标产物，A是传统杂交育种，C是诱变育种，D是克隆技术，只有B属于合成生物学范畴。8.B解析：低影响开发的核心是就地消纳渗透雨水，A、C、D都是传统的快排思路，只有B符合低影响开发的理念。9.B解析：专利权需要申请获得，A错误；独立完成的发明不申请专利，他人可以独立研发后申请，C错误；实用新型获得授权后同样具备法律效力，D错误；只有B表述正确。10.B解析：制作出原型后开展测试发现问题，属于原型测试与迭代改进阶段的工作。二、不定项选择题1.ABCD解析：四个选项都是新的技术体系取代原有主流技术体系，都属于颠覆性创新范畴。2.ABC解析：TRIZ理论中将矛盾划分为技术矛盾、物理矛盾和管理矛盾三类，文化矛盾不属于TRIZ矛盾分类，故选ABC。3.ACD解析：当前轻量化大模型的参数微调仅需要单张高端消费显卡就可以完成，高中生团队也可以开展，B错误，ACD表述正确。4.ABD解析：在校学生个人申请专利可以享受85%的申请费和年费减免，C错误，ABD表述正确。5.ACD解析：B选项属于行政管理手段，不属于技术层面的系统性创新解决方案，A、C、D分别从集中建设、分散改造、模式创新三个层面提出了创新解决方案，都属于系统性创新思路，故选ACD。三、材料分析题1.参考答案：（1）三个创新方向示例：①模块化立体种植装置创新，核心解决阳台空间小，普通平面种植空间利用率低的痛点，同时通过分层设计方便老年人站立打理，减少弯腰。②自动水肥管理系统创新，核心解决新手不会控制浇水量，北方水质偏硬造成盐碱化的痛点，同时减少有机肥异味和蚊虫滋生的问题。③无土栽培基质改良创新，核心解决传统土壤重量大、容易盐碱化、带病虫害的痛点，适合阳台家庭种植场景。（每个创新方向3分，痛点说明合理得3分，答对三个即可得10分，其他合理方向也可得分）（2）示例方案：可升降模块化阳台立体种植箱设计，设计思路：针对空间小和老年人弯腰打理两个核心痛点，设计分层可升降的模块化种植箱，每个种植箱底部设置带阀门的接水层，接水层接入经过软化处理的水肥一体系统，底部设置吸水棉条，依靠毛细作用给作物供水，避免浇水过多烂根，也不会漏水到楼下；整个分层支架可以通过手动摇杆控制升降，老年人打理哪一层就把哪一层降到适合自己操作的高度，不需要弯腰；种植箱使用经过消毒杀菌的无害化椰糠基质混合缓释有机肥，封闭的底部接水层避免了有机肥异味散发和蚊虫滋生，也不会漏水。主要创新点：一是可升降支架解决了老年人弯腰打理的痛点，二是底部自吸水结构解决了浇水量控制不好和漏水的问题，三是模块化设计可以根据阳台空间自由组合，适配不同大小的阳台。（方案合理得6分，创新点清晰得4分，共10分，其他合理方案也可得分）2.参考答案：（1）两个核心痛点示例：①第一个痛点：现有航天服缺乏针对月球尘埃的有效主动防护，现有航天服主要依靠密封结构阻挡尘埃，月球尘埃带电锋利，长期粘附会磨损密封层，还会随着航天员活动进入舱内，危害航天员健康，原因是现有防护都是被动防护，没有主动去除粘附尘埃的设计。②第二个痛点：航天员在月球表面行走体力消耗大，现有月球车地形适应性差，原因是月球重力低，航天员行走容易重心失控摔倒，现有大型月球车重量大，通过性差，无法在复杂陨石坑地形活动，步行活动体力消耗快，限制了活动范围。（每个痛点5分，说明原因得2分，答对两个即可得10分，其他合理痛点也可得分）（2）创新改进方向示例：针对月球尘埃的问题，设计航天服表面的静电除尘层，设计思路：在航天服最外层设置一层可充电的导电薄膜，航天员完成月面活动回到登月舱之前，在舱门口通过对接接口给导电薄膜通入反向静电电荷，抵消月球尘埃本身的静电吸附力，再通过微型振动装置振动薄膜，让尘埃自行脱落，排到舱外的真空环境中。技术可行性：静电吸附除尘技术已经在工业除尘领域广泛应用，导电薄膜技术也已经在航天领域应用，整体技术原理成熟，只需要适配月球真空环境做材料改良即可实现。（改进方向合理得4分，设计思路清晰得3分，可行性说明合理得3分，共10分，其他方向比如可穿戴助力外骨骼、可折叠轻量化月球车等合理方案也可得分）四、创新设计题参考答案需求定位：这款非穿戴式智能陪伴求助系统的核心定位是面向社区空巢老人，不需要老人日常穿戴，也不需要老人操作复杂智能设备，就能实现自动陪伴、紧急求助、健康监测三个核心需求，适配不会使用智能手机的高龄空巢老人，解决老人孤独、求助不及时、健康监测难的痛点。核心功能：①无源智能呼叫功能：在老人家庭的客厅、卧室、卫生间等老人常活动的区域，都安装免操作的大按键呼叫面板，同时在家庭入口安装24小时存在传感器，系统自动识别老人是否超过12小时没有在活动区域出现，自动向社区服务中心和子女手机发送预警；不需要老人穿戴任何设备，只要按一下大按键就能发起求助，按键支持自定义呼