2010年青少年科技创新十大课题申报公告

为鼓励上海青少年科技爱好者积极参与科技探究活动，树立科学研究的志向，中福会少年宫、上海市科协普及部、上海市科普教育基地联合会等单位共同推出“小小科学家探究大行动”2010青少年科技创新课题探究活动。

现面向全市青少年爱好者开展课题申报，具体内容如下：

一、十大课题：

1.《太空垃圾的防卫与处理》

2.《灰霾天气对室内空气品质的影响研究》

3.《手机、电视机、计算机、冰箱、空调等废弃电子电器拆解过程中某些有害污染物的排放特征研究》

4.《上海市不同形式绿地的环境效益定量化研究》

5.《海藻生物质能开发利用研究》

6.《寻找纳米材料的制造方法与新应用》

7.《倾听大自然的声音——物候观测与研究》

8.《植物组织培养条件下的开放培养》

9.《人文关怀环境下的机器人设计探索》

10.《虚拟现实环境下的计算机程序开发》

二、申报要求：

申报对象：上海青少年科技爱好者（上海中小学生及含在沪外籍中小学生）

申报形式：个人申报、集体申报（3人以下）

申报时间：2010年4月2日--2010年4月25日

申报方式：下载申报表后，填妥并发送至邮箱

shaoniangong_keji@126.com

点击此处下载申报表

咨询电话：62494071、62494072、62494074

联系人：郑老师、周老师、钱老师

联系地址：中福会少年宫科技教育部（延安西路64号1508室，邮编200040）

根据申报情况，主办方将邀请专家、院士进行课题申报评审，并于4月30日在中福会少年宫网站（www.cwikids.org）公布申报结果。

课题申报成功者，将优先成为上海市青少年科技爱好者协会会员。同时，活动主办方将为课题申报成功者提供研究经费，邀请院士、专家进行课题指导。

小小科学家探究大行动

——2010青少年科技创新课题发布拟确定课题

一、航天科技

1、太空垃圾的防卫与处理

人类探索宇宙的过程中，被有意无意地遗弃在宇宙空间的各种残骸和废物。据统计，目前地球轨道上有大约4000个运行中或报废的人造卫星和火箭残体，此外还有大约6000个可以看到并跟踪的太空垃圾碎片；而直径超过1厘米的太空垃圾，更多达20万个。这些物体大多数的运行速度，都在2万公里/小时以上。在低轨道、中轨道以及地球静止轨道上都有，在人造卫星活动比较频繁的低中轨道上，也就是距离地面300公里、400公里间和10000公里中.一块碎片打在卫星上相当于小石块打在高速行驶的汽车上，其打击力相当于本身（质量）的10万倍。运行在地球轨道上的这些太空垃圾无时无刻不对卫星本身的安全、宇宙飞船以及国际空间站的安全构成威胁。我们要提出对太空垃圾防卫和处理的方法。

二、环境科学

2、灰霾天气对室内空气品质的影响研究

背景：灰霾天气（HazeWeather）在我国气象局的《地面气象观测规范》中指的是，“大量极细微的干尘粒等均匀地浮游在空中，使水平能见度<10km的空气普遍有混浊现象，使远处光亮物微带黄、红色，使黑暗物微带蓝色”。依据美国国家环保署定义，霾是指空气中的灰尘、硫酸与硫酸盐、硝酸与硝酸盐、有机碳氢化合物等粒子使大气浑浊、视野模糊并导致能见度恶化，这种气溶胶系统造成的视程障碍称为霾。而室内空气品质（IndoorAirQuality,IAQ）的定义经历了许多变化，目前包括我国在内的其他国家和地区大都直接或间接引用美国制冷与空调工程师学会（AmericanSocietyofHeating,RefrigeratingandAir-conditioningEngineers,ASHRAE）标准提出的可接受的室内空气品质（AcceptableIndoorAirQuality）和感受到的可接受的室内空气品质（AcceptablePerceivedIndoorAirQuality）的概念。该标准指出：可接受的室内空气品质应该是指“空气中没有已知的污染物达到公认的权威机构所确定的有害浓度指标，并且处于该环境中的绝大多数人（80％）对此没有表示不满意”。目前上海每3天就有1天的灰霾天气。

目标：本项目拟以灰霾天气环境危害为背景，探讨霾动态变化过程中（灰霾天气前、灰霾天气期间、灰霾天气后）室内空气污染物的变化特征，明确灰霾天气期间影响室内空气品质的主要污染因子，揭示灰霾天气期间室内、室外空气污染物的健康风险。为灰霾天气期间改善室内空气品质提供指导，为灰霾天气期间降低人们在室内和室外的健康风险提供科学依据。

3、手机、电视机、计算机、冰箱、空调等废弃电子电器拆解过程中某些有害污染物的排放特征研究

背景：2003年2月，欧盟颁了《废弃电子电器设备指令》（即WEEE指令）和《关于在电子电器设备中限制使用某些有害物质指令》（即RoHS指令）。WEEE指令规定：自2005年8月13日（后延迟为2006年1月1日）起，欧盟市场上流通的电子电器设备的生产商（包括其进口商和经销商），必须在法律意义上按其产品所占市场份额的比例，承担支付自己报废产品回收费用的责任，并对今后投放欧盟市场的电子电器产品加贴回收标识。RoHS指令则要求：2006年7月1日以后，投放欧盟市场的电子电器设备中的铅、汞、镉、六价铬、多溴联苯和多溴联苯醚等6种有害物质含量不得超过规定限值，该指令涵盖的产品包括大小型家电、IT及通讯仪器、照明器具等10大类近20万种。因这两项指令设置的目的在于保护环境和人类健康，以及促进资源的回收利用，故又被称为“双绿”指令。

目标：通过该项目的实施，明确不同电器产品中2-3种污染物的浓度水平；阐明不同废弃电子电器拆解过程中2-3种污染物的释放途径；为废旧家电的正确处理提供科学依据。

4、上海市不同形式绿地的环境效益定量化研究

背景：目前，我国对绿地功效的表征缺乏系统和定量化的指标，对绿化建设缺乏系统的评估体系。实际上，不同的园林植物对于城市空气质量改善、城市噪声降低及周边环境的作用差别很大，例如：垂柳、柑桔对二氧化硫的吸收效果好；银桦、法桐夹竹桃对氯气的吸收量大。现代化城市生活和建设中，汽车尾气、装饰材料、微电子工业、机电喷漆工业和燃煤发电会产生大量的二氧化硫（SOX）、氮氧化物（NOX）和挥发性有机气体（VOC）等空气污染物。

目标：通过该项目的实施，明确居住、商业和微电子工业园区等不同功能区污染特征环境下，园林植物对空气中某些污染物的定量净化效果。为城区园林植物种类的选择、园林绿地面积和数量的确定提供技术参数。

三、新能源与新材料

5、海藻生物质能开发利用研究

生物质能是以生物质为载体的能量形式，即通过植物的光合作用把太阳能以化学能形式在生物质中储存的一种能源形式。生物质能被认为是一种CO2零排放的能源(生物质利用过程中排放CO2的量等于其生长过程中吸收的CO2量)。所以，生物质能开发成为全球可再生能源的重要热点之一。而在众多的非粮生物质中，藻类具有分布广泛、油脂含量高、环境适应能力强、生长周期短、产量高等特点，用藻类制备生物燃料的研究开发目前已引起科学家的广泛关注。

6、寻找纳米材料的制造方法与新应用

纳米技术和纳米材料集中体现了小尺寸、复杂构型、高集成度和强相互作用以及高比表面积等现代科学技术发展的特点，其中最应该指出的是纳米技术和纳米材料将量子力学效应工程化或技术化的最好场合之一。纸电池正是新材料与新能源的绝佳组合。

通过在标准的复印纸上印刷含有碳纳米管的墨水层,从而制成了电池以及其他能量储存装置.由此得到的高传导性纸张可以携带电荷,并且能够很容易地整合为一块具有柔韧性的电池.由于纸的成本很低,因此这一发明将有助于在电动车辆、风力发电厂、以及其他可再生能源中使用更为廉价的电池.这种纸电池的重量能量密度虽然尚无法达到铅酸电池的水平,但是由于碳纳米管的成本正在下降,并且纸很便宜又耐用,因此这一发明为能够大规模储存能量的更为廉价的电池的研制打开了一扇大门.

通过纳米技术、纳米材料在新能源开发方面的探索是我们的目标。

四、生命科学

7、倾听大自然的声音——物候观测与研究

物候学是一门研究生物的生命活动现象与季节变化关系的科学。它通过分析各种植物生长变化的日程与气候节令的关系，揭示了自然季节的规律。观测物候是一项很有特色的生物科技活动，它能够让我们了解大自然中植物的种类和这些植物的生物气候现象变化，这对我们学习植物、了解自然界中的环境、气候与生物间的彼此关系颇有帮助。

物候与我们生活息息相关。通过对物候现象变化的观测，我们可以预测到气候变化的情况，以及由此影响到生物物种间竞争与分布、鸟类迁徙、传粉、繁殖、病虫害与疾病等的发生情况。这将有助于人类及时获取相关信息，制定出各种有效的方法更好地利用资源、保护资源、维持生态平衡。

物候能反映出气候的变化趋势，通过对物候的研究可以推测出近几年的气候变化。同样，气候变化也会对物候现象造成一定的影响。本课题可着重探究气候变化具体是如何影响植物的生长变化，如何更合理地编制本地区的生物钟（花时钟）、及观测方法的制定提供借鉴。

8、植物组织培养条件下的开放培养

植物组织培养1902年德国植物学家Haberlandt首次提出离体培养植物的细胞，并作了尝试，但未获成功。其中一个重要的原因是，当时尚未有无菌操作的一套程序。直至1934年法国的Gautheret和美国的White建立了一整套无菌操作程序，从而为植物组织培养方法的迅速发展奠定了基础，使人们有可能在人工控制的条件下来研究植物组织、细胞的生长、发育和分化过程的一些问题。现在我们将植物组织培养也称为植物克隆，运用这种方法可以在工厂化条件下，进行大量的、价廉的无菌试管种苗生产。所以它对现代农业、园艺的发展有着深远影响。

开放培养从有菌到无菌操作可以说是植物组织培养技术的一个重大变革。但是我们都知道，所有植物都是从自然中来，最终仍需要回到自然生长的环境中。对于试管苗来说它也必须面对如何从无菌的环境中回到有菌的环境中生长、长大的过程。在这过程中，它必须抵御外界微生物的侵害及不利环境带来的影响。为此，在大规模商品化生产试管苗逐渐成熟的今天，如何顺利地让试管苗提前过渡到一个有菌的环境中，增加成活率，已成为植物克隆研究工作者的一个新课题。

开放培养的优点试管苗的开放培养的研究意义在于：（1）它让试管苗的生根培养这一本应在无菌环境中分化培养的过程能在有菌的环境下就能实现，省去了无菌操作时的复杂程序；（2）它将试管苗提前过渡到一个有菌的环境中，对于增强试管苗日后对环境的适应能力具有一定的作用；（3）它以最简单的培养条件，就能促使试管苗生根，这说明某些试管苗在其生长过程中的某一环节并不一定需要足够的营养条件及人工设置的生长环境，特别是在培养后期，其完全可以依靠自养作用进行生命活动。

六、信息科技

9、人文关怀环境下的机器人设计探索

人文关怀就是对人的生存状况的关怀、对人的尊严与符合人性的生活条件的肯定，对人类的解放与自由的追求。一句话，人文关怀就是关注人的生存与发展。就是关心人、爱护人、尊重人。是社会文明进步的标志，是人类自觉意识提高的反映。

机器人设计应该更多地注入人文关怀，鼓励学生观察身边需要关爱的人群，为弱势群体、特殊工作环境度身定制机器人，这才能更好的体现机器人的价值。

我国已进入老龄型社会，目前老龄人口以年均3%的速度递增，预计再过10年，我国老年人口将占总人口的1/5.这表明，老龄化将是我国21世纪面临的最严峻问题之一。所以在目前的经济条件下，如何机器人设计中，体现对老年人和残疾人的关爱，尽可能满足他们生活的基本要求，也是非常有价值的研究课题。

通过本课题研究，也可以使参加此课题的学生体验到人文关怀的价值所在，从小有一颗关爱他人的心。在更好的思想道德品质下从事科学研究工作。进一步的体现机器人设计的价值。

10、虚拟现实环境下的计算机程序开发

虚拟现实（VirtualReality，简称VR），是一种基于可计算信息的沉浸式交互环境，具体地说，就是采用以计算机技术为核心的现代高科技生成逼真的视、听、触觉一体化的特定范围的虚拟环境，用户借助必要的设备以自然的方式与虚拟环境中的对象进行交互作用、相互影响，从而产生亲临等同真实环境的感受和体验。其实，我们平时玩的各种3D游戏，就是虚拟现实技术在数字娱乐方面的成功应用。而近期正在上映的《阿凡达》正是运用了3D虚拟现实技术制作的一部科幻影片，给大家带来了全新的视觉体验。

将VR技术应用于教育可以使学生能够游览海底、遨游太空、观摩历史城堡，甚至深入原子内部观察电子的运动轨迹和体验爱因斯坦的相对论世界，从而更形象地获取知识，激发思维。

随着计算机CPU中央处理器运算速度不断地提升，以及3D图形处理器技术的发展。使得VR技术可以顺利地在高性能的桌面电脑上得以实现。为在青少年中普及虚拟现实技术，让一批有志于信息技术事业的青少年电脑迷们，不仅喜爱体验3DVR的数字魅力，也更乐意于投身到虚拟现实技术的创造中。通过学习虚拟现实的相关课程以及互动活动，自己用软件打造出虚拟的物体和场景，享受一下“孤芳自赏”的感觉。同时通过我们搭建的VR互动平台，让他们有一个发挥聪明才智展示自己技术才华的机会，通过参加VR展示活动，可以让青少年们一起分享自己的创造成果。

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