国际青少年创新设计大赛文件_创新创意方案设计大赛

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2014年国际青少年创新设计大赛赛题与比赛规则

2014年国际青少年创新设计大赛赛题与比赛规则

【教育目标】

科学：材料科学、材料力学、物理学、化学、环境科学

技术：批判性思维、结构设计、技术试验、工艺、系统、控制

工程：人机工程学、流程管理、问题解决

数学：函数、方程、几何学、微积分

人文：舞台艺术、团队合作、创意、沟通技巧、调查研究

【命题背景】

2014年2月8日，中国国家海洋局宣布，中国南极泰山站建成开站。这是中国继长城站、中山站、昆仑站后，在南极建成的第四个科学考察站。泰山站主体建筑由中国第30次南极科学考察队负责建设，由28名人员组成的建设队伍克服高寒恶劣天气等种种困难，经过53天不懈努力，于2月8日完成建站任务。

泰山站位于东南极内陆冰盖腹地，居中山站与昆仑站之间的伊丽莎白公主地，海拔高度约2600米，距离中山站约520公里，为南极内陆考察度夏站，可满足20人度夏考察生活，总建筑面积1000平方米，其中主体建筑410平方米，采用拼装式模块化轻型金属材料建设，底部支撑采用整体架空式。使用寿命15年，配有固定翼飞机冰雪跑道。（摘自《光明日报》）

如何在南极建筑抵抗恶劣自然环境的结构，是工程师们想方设法去解决的问题。本届大赛以南极结构设计为题目，具有重要的现实意义和工程针对性。

【赛题概述】

本届竞赛的题目考虑到可操作性，以杠铃片模拟积雪，压结构模型的顶部，结构模型由参赛各队在赛前独立完成。模型承受的竖向荷载由附加配重钢板或配重铅块实现。主办方提供结构制作材料，并提供统一的测量工具对模型的性能进行测试。

【得分重点】

1、设计制作一个结构，结合南极恶劣的自然环境、所用材料必须从大赛规定材料中选择

2、绘制所设计结构的机械加工图或正等轴测图

3、使用常用的创新方法来构思和形成方案

4、结构将接受稳定性和强度测试

5、利用结构所用的材料来制作一件道具或戏服

6、表演一个7分钟的故事，故事内容必须有一个意想不到的转折或是令人惊讶的突变。

【比赛规则】

1、赛题构成本届大赛以团队为单位，每支团队由7人组成，大赛分初赛和决赛两个阶段，赛题主要由三个部分构成（即结构设计、艺术设计、创新挑战）。

初赛：

要求：选手填写《2014年国际青少年创新设计大赛申报书》

陈嘉雯 第 1 页 2014-5-

1流程：提交申报书——缴费——初赛

决赛：

A结构设计——设计、制作结构（100分）

B艺术设计——故事表演、才艺展示、道具设计（50分）

C创新挑战——全国总决赛现场比赛，比赛规则当场公布（10分）

2、时间限制

参赛队必须在7分钟内完成结构测试、故事表演（包括赛场布置）

3、成本限制

结构所使用材料及制作成本的总花费不得超过150元，全国决赛需提供花费收据或发票。

4A、材料清单

只有以下所列的材料可以用来制作结构：

铜线——直径1.20mm或更细、无涂层：

软木——只能使用天然松木或柳木或桦木；

瓦楞纸板——厚度4.5 mm或更薄:

胶带——颜色不限，宽度为50mm；

黏胶——任何市面上买得到的各种粘合剂；

鱼线——直径1.5mm或更细；

饮料吸管——直径6 mm或更细:

牙签——长度不超过50mm铁丝——以纸或塑胶包裹的铁丝，长度不超过1mm； 扑克牌、报纸、一次性塑料袋、食品保鲜膜、面巾纸。

【比赛规则】（请认真阅读）

1.结构设计(100分)

赛题要点:

参赛队必须设计制作一个结构，材料仅由4A部分所列材料中选择、结合南极的自然环境。参赛队所制作的结构在比赛中必须经过稳定性和强度测试。

设计及制作结构:

a.参赛队制作结构的材料必须从4A.部分所列的材料种类中选择。我们鼓励参赛队在比赛之前制作许多结构并进行技术试验。

b.参赛队设计的结构必须能够放置在结构测试器里。首先放置承重板在结构上，再将杠铃片叠放在承重板上，以测试结构能承受多少重量。

c.参赛队必须参与结构的每一个制作过程，包括工具使用及材料加工，参赛结构必须是队员自己制作的。

结构规格:

a.制作结构的材料只能从4A中选择：

小学级别参赛队必须使用至少3种材料；初中级别参赛队必须使用至少4种材料；高中级别参赛队必须使用至少5种材料。

b.结构登记处的裁判将检查结构所使用的材料，并检验是否合格。参赛队将被要求介绍结构以及为什么选择所使用的材料。结构设计的评分是基于数种材料如何巧妙地结合运用。

c.结构重量：结构总重量不得超过20克。

d.结构高度: 结构高度必须至少19cm，不得超过22cm。

e.结构必须是一个单一个体。

f.结构必须能放入结构测试器里，结构必须有一个由上而下的开口，可以轻易贯穿一根外围直径5.0cm的圆柱。

g.结构只允许接触测试器的底座表面和承重板的底部表面，以及安全圆柱。测试流程:

a.比赛时间开始之后，参赛队将结构放置在测试底座上，并通过安全圆柱，使结构完全坐落在测试器的底座。结构可以接触安全圆柱。

b.在比赛开始计时后，参赛队可以决定何时开始放置承重板。

c.承重板放置在结构上就视为测试开始了。

d.承重板自重约为10kg。e.每放一次杠铃片需3秒钟延时，待裁判计时后方可增加新的杠铃片

f.承重比例(简写A)就是最终承重量（以Kg为单位）除以结构总重量（以克为单位，精确度为小数点后1位，四舍五入取两位小数点。

承重比例（A）= 最终承重量（kg）÷结构总重量（g）

结构评分:

a.如果结构不符合比赛规定，并且参赛队未能修改结构以符合规定，则在正式测试项目将得零分。但是参赛队仍然可以参加艺术设计与创新挑战。

b.任何参赛队如果在结构测试项目不诚实，虽然可以在其它项目得分，但不能晋升到下一级别的比赛。裁判做出此决定之后不得上诉。

c.参赛队可在结构的三个方面得分:

①承重比例

②创意使用材料：参赛队将被要求介绍结构以及为什么选择所使用的材料。结构设计的评分是基于数种材料如何巧妙地结合运用。

③作品的制作工艺与情境（即南极环境）融合度。

2、艺术设计（50分）

a.参赛队将设计并表演一个故事，剧情必须有一个意想不到的转折或是令人惊讶的突变。这个转折必须具有令裁判惊讶的元素。

①故事转折的创意及惊讶指数是评分项目。

②故事、测试二者的融合度也是评分项目。

b.参赛队将利用结构所使用的材料种类来制作一件道具或一件戏服。

①只需要使用与结构设计的同种材料种制作一件道具。

②其它道具和戏服可以使用任何材料。

③道具或戏服的创意、制作工艺是另一个评分项目。

除了上述的规定之外，参赛队还必须展示两项“参赛队自选项目”，展现队员们的特长、技能、才艺和天赋。参赛队可以在自选项目里创造任何他们想要做的，包括道具、音乐、机械性小工具、戏服、舞蹈等。

a.参赛队的两项自选项目都必须包含在7分钟的比赛时间内，而每一个自选项目都应该与创新设计题的解决方案有关联。每一个自选项目表演时间必须大于1分钟。b.每个自选项目将以三种方式评分：以自选项目的创意及原创性来评分、可见的质量、工艺或效果、以及自选项目与表演的融合度。

【特殊说明】

1、比赛场地

a.比赛场地最小为5m x 5。此区域的地面不会有标示。在条件允许的情况下，比赛组委会也许可以提供更大的比赛场地。参赛队可以使用比赛场地的任何空间，但是

必须有准备在所规定最小的场地表演。参赛队要记住，结构测试器、杠铃片将占据部分的比赛场地。

b.参赛队不可以移动结构测试器的位置

c.在比赛场地的附近会提供一个插线板供参赛队使用。

2.结构的报到登记流程:

在比赛时间之前，参赛队应于大赛组委会指定的时间带着结构、参赛申报书（两份）、花费清单证明。结构登记的目的是检查你们的结构是否符合赛题规定。

a.登记处的裁判会避免触摸你们的结构。

b.结构登记裁判会指示参赛队将结构放在电子天平上。当天平的读数稳定了，裁判会读出重量，以克为单位，精确度为小数点一位，确认结构重量不超过20克，并将正式的结构重量记录在结构登记表上。

c.接下来，结构登记裁判将检查结构是否能进行正式测试。首先由一位队员负责将结构放入测试器代替品底座，让直径5.0cm的圆柱能轻易穿过结构。结构必须能够独自站立在测试器底座，不需队员的扶持。裁判还将检查此结构是否不碰触安全支撑物或安全防护罩。

d.当结构还在测试器代替品里的时候，裁判将测量结构的高度，确认结构高度至少19cm，而且不超过22cm。

e.裁判将验证小学级别参赛队的结构至少使用了3种规定材料；初中级别至少4种；高中级别至少5种。裁判保留在参赛队表演后将结构追回登记处检验的权利，以检查参赛队是否仅是使用4A限定的材料。

f.裁判会尽最大努力在合理的允许时间内让参赛队将他们的结构修改为符合上述规定。任何参赛队的结构如果不符合上述规定，在正式承重量项目将得到零分。然而，参赛队仍然可以继续参加艺术设计与创新挑战。

g.结构登记裁判还将要求参赛队介绍作品，以展示结构所使用的材料。裁判将检查两者是否一致。

h.结构登记完毕之后，参赛队将结构放在自备的盒子里，由裁判贴上封条。结构必须放置在结构登记处的指定位置，直到参赛队比赛时间开始前的5分钟才能取回。i.在比赛时间开始前大约5分钟左右，一位队员必须回到结构登记处取回结构，并带到比赛场地的准备区。队员不可以拆开结构盒子上的封条，直到裁判指示你们这么做

j.如果队员回到准备区时，结构盒子的封条已经破损，那么队员必须再回到结构登记处，重复一次结构登记流程。

【测试结构】

在表演过程中，参赛队将使用大赛组委会提供的结构测试器、杠铃片来展示结构的稳定性及强度。

a.在表演开始之后，参赛队将结构穿过安全圆柱，放置在测试器底座。在压放承重板之前，参赛队可以调整结构在测试器的位置。

b.队员可以在放置结构时暂时取下安全防护罩，在开始叠放杠铃片之前必须将安全防护罩安装回测试器上。

c.结构测试器的固定位置在比赛场地内。参赛队不得挪动结构测试器。

放置杠铃片的规定：

a.结构测试器、杠铃片: 大赛组委会将提供一个结构测试器，如图及表1的尺寸所示。

结构测试器示意图

结构测试器透视图

表1: 结构测试器的尺

寸测试器的部件

测试器底座

承重板

承重板上的洞

安全支撑物高度

安全支撑物宽度

安全圆柱高度

安全圆柱直径 厘米 45.7cmx 45.7cm45.7cmx 45.7cm5.0cm17.8cm10.0cm71.0cm2.5cm备注 厚度可能根据各个比赛而异 厚度可能根据各个比赛而异 从测试器底座最上方的表面，到支撑物顶端的距离 从地面到圆柱顶端的距离 在结构登记处的测试底座代替品将是一

个5.0cm 的圆柱。