做中学 · 主题百科

新兴产业

新材料、光伏、风光互补

亲手搭发电装置，看见绿色能源如何改变生活。

人们常搜：「碳纤维材料」、「太阳能发电」、「风光互补路灯」、「水利工程」

本主题示例任务

• 材料「碳」秘4-6 年级 · 4－6课时 · 体验材料「轻而强」，比较承重性能。
• 太阳能发电4-6 年级 · 5－7课时 · 控制变量探究光照强度、角度、面积对发电的影响。
• 设计风光互补路灯7-9 年级 · 4－6课时 · 定量探究光能风能转化，设计储能路灯模型。
• 中国水利工程的建造智慧7-9 年级 · 5－7课时 · 模拟分水蓄水，案例分析三峡等工程智慧。
• 吸管桥梁承重赛4-6 年级 · 4－6课时 · 限量材料造桥测最大承重（聚焦：结构工程；依据领航行动指南主题方向校本拓展。）
• 保温杯材料对比4-6 年级 · 4－6课时 · 比较不同材料保温效果（聚焦：隔热材料；依据领航行动指南主题方向校本拓展。）
• 光伏小灯昼夜对比4-6 年级 · 4－6课时 · 太阳能电池板给 LED 供电测试（聚焦：光伏发电；依据领航行动指南主题方向校本拓展。）
• 风力小风扇发电测压4-6 年级 · 4－6课时 · 自制风叶带动电机测电压（聚焦：风力发电；依据领航行动指南主题方向校本拓展。）
• 超轻黏土船浮力设计4-6 年级 · 4－6课时 · 设计船体载重最大化（聚焦：浮力工程；依据领航行动指南主题方向校本拓展。）
• 导电面团电路4-6 年级 · 4－6课时 · 用导电面团搭简单电路（聚焦：导电材料；依据领航行动指南主题方向校本拓展。）
• 纸质包装抗压测试4-6 年级 · 4－6课时 · 设计减量包装通过跌落/抗压测试（聚焦：包装工程；依据领航行动指南主题方向校本拓展。）
• 滤水器分级过滤4-6 年级 · 4－6课时 · 沙石棉布分级过滤浊水（不饮用）（聚焦：水处理；依据领航行动指南主题方向校本拓展。）
• 杠杆省力机械臂4-6 年级 · 4－6课时 · 制作多级杠杆夹取物品（聚焦：简单机械；依据领航行动指南主题方向校本拓展。）
• 摩擦发电静电实验4-6 年级 · 4－6课时 · 安全静电吸附实验并联系工业应用（聚焦：静电；依据领航行动指南主题方向校本拓展。）
• 3D 打印笔桥梁（或纸模）4-6 年级 · 4－6课时 · 用纸模/打印笔制作桁架并测力（聚焦：增材制造入门；依据领航行动指南主题方向校本拓展。）
• 智能家居开关场景卡4-6 年级 · 4－6课时 · 设计家居自动化场景说明书（聚焦：物联网入门；依据领航行动指南主题方向校本拓展。）
• 自行车变速传动比4-6 年级 · 4－6课时 · 观察变速并计算传动比（聚焦：传动；依据领航行动指南主题方向校本拓展。）
• 隔热漆 vs 白纸屋顶模型4-6 年级 · 4－6课时 · 模型屋比较不同屋顶升温（聚焦：建筑节能；依据领航行动指南主题方向校本拓展。）
• 废旧电池电压普查4-6 年级 · 4－6课时 · 测废旧电池电压并分类投放（防短路）（聚焦：电池回收；依据领航行动指南主题方向校本拓展。）
• 液压千斤顶注射器模型4-6 年级 · 4－6课时 · 注射器液压抬升平台（聚焦：液压传动；依据领航行动指南主题方向校本拓展。）
• 材料延展性对比（金属丝）4-6 年级 · 4－6课时 · 比较金属丝弯曲次数（护目镜）（聚焦：材料性能；依据领航行动指南主题方向校本拓展。）
• 校园充电站选址论证4-6 年级 · 4－6课时 · 用流量调查论证充电桩/车棚选址（聚焦：新能源设施；依据领航行动指南主题方向校本拓展。）
• 碳纤维替代材料弯曲模量对比7-9 年级 · 4－6课时 · 比较竹片/塑料/纸板弯曲刚度（聚焦：复合材料；依据领航行动指南主题方向校本拓展。）
• 电解水制氢氧演示7-9 年级 · 4－6课时 · 教师指导电解水并收集气体检验（聚焦：氢能入门；依据领航行动指南主题方向校本拓展。）
• 小型水力发电机叶轮优化7-9 年级 · 4－6课时 · 改叶轮形状测输出电压（聚焦：水力发电；依据领航行动指南主题方向校本拓展。）
• 风光互补控制器逻辑图7-9 年级 · 4－6课时 · 设计风光互补充放电逻辑并桌面推演（聚焦：微电网；依据领航行动指南主题方向校本拓展。）
• 混凝土配合比强度试块7-9 年级 · 4－6课时 · 不同砂灰比试块（小尺寸）抗压对比（聚焦：建材；依据领航行动指南主题方向校本拓展。）
• 气凝胶概念保温挑战7-9 年级 · 4－6课时 · 用现有多孔材料做超轻保温层挑战（聚焦：新材料；依据领航行动指南主题方向校本拓展。）
• RFID/条码仓储分拣游戏7-9 年级 · 4－6课时 · 设计条码分拣流程并测错分率（聚焦：智能物流；依据领航行动指南主题方向校本拓展。）
• 燃料电池科普模型（无危险燃料）7-9 年级 · 4－6课时 · 用公开资料+电路模型讲解能量转换（聚焦：燃料电池；依据领航行动指南主题方向校本拓展。）
• 建筑抗震隔震层模型7-9 年级 · 4－6课时 · 底板加弹性层测晃动衰减（聚焦：抗震工程；依据领航行动指南主题方向校本拓展。）
• 废水 COD 概念比色（安全试剂）7-9 年级 · 4－6课时 · 用安全比色法理解有机污染概念（聚焦：环保监测；依据领航行动指南主题方向校本拓展。）
• 永磁电机拆解观察7-9 年级 · 4－6课时 · 废旧小电机拆解观察（断电）（聚焦：电机原理；依据领航行动指南主题方向校本拓展。）
• 相变材料保温袋7-9 年级 · 4－6课时 · 用安全蜡/热水袋做相变保温对比（聚焦：相变储能；依据领航行动指南主题方向校本拓展。）
• 桁架桥节点优化7-9 年级 · 4－6课时 · 改变节点连接方式提高极限载荷（聚焦：结构优化；依据领航行动指南主题方向校本拓展。）
• 工业机器人关节自由度模型7-9 年级 · 4－6课时 · 制作 3–6 自由度纸质臂并完成抓取（聚焦：机器人结构；依据领航行动指南主题方向校本拓展。）
• 绿色屋顶径流削减测7-9 年级 · 4－6课时 · 模型屋顶有无植被层测径流量（聚焦：海绵+建筑；依据领航行动指南主题方向校本拓展。）
• 锂电池安全使用公约7-9 年级 · 4－6课时 · 调研安全事故公开案例制定公约（聚焦：储能安全；依据领航行动指南主题方向校本拓展。）
• 增材/减材工艺对比展7-9 年级 · 4－6课时 · 同一零件纸模：切割 vs 堆叠工艺对比（聚焦：先进制造；依据领航行动指南主题方向校本拓展。）
• 碳捕集概念实验（碱液吸收演示）7-9 年级 · 4－6课时 · 吹气入碱液指示剂变色演示（护目镜）（聚焦：碳捕集；依据领航行动指南主题方向校本拓展。）
• 沙子到芯片：晶圆科普沙盘4-6 年级 · 4－6课时 · 用沙/糖/透明片分层类比提纯硅→晶圆→电路层，强调尺度与洁净概念（聚焦：集成电路入门；依据领航行动指南主题方向校本拓展。）
• 光刻机波长极限纸模实验7-9 年级 · 5－7课时 · 用不同缝宽纸缝+激光笔/手电筒观察衍射极限，类比光刻分辨率受波长限制（禁直视激光）（聚焦：光刻分辨率；依据领航行动指南主题方向校本拓展。）
• EUV 光刻供应链桌游7-9 年级 · 5－7课时 · 自制卡牌桌游：光源/镜片/光刻胶/真空腔等环节，体验高端光刻供应链卡点（聚焦：高端光刻供应链；依据领航行动指南主题方向校本拓展。）
• 光刻胶显影类比实验7-9 年级 · 5－7课时 · 用感光纸/防晒贴纸或柠檬汁隐形字类比曝光-显影，理解正负胶概念（无危险化学品）（聚焦：光刻胶原理；依据领航行动指南主题方向校本拓展。）
• 晶体管开关纸电路4-6 年级 · 4－6课时 · 用开关+LED 模拟晶体管开/关，理解芯片里亿万开关的基本单元（聚焦：晶体管基础；依据领航行动指南主题方向校本拓展。）
• 芯片良率与缺陷统计游戏7-9 年级 · 5－7课时 · 在网格晶圆图上随机撒缺陷点，计算不同制程节点良率，体会纳米缺陷的代价（聚焦：芯片良率；依据领航行动指南主题方向校本拓展。）
• 先进封装 Chiplet 拼图7-9 年级 · 5－7课时 · 用模块拼图模拟 Chiplet：CPU/GPU/HBM 互联，讨论带宽与发热权衡（聚焦：先进封装；依据领航行动指南主题方向校本拓展。）
• EDA 电路设计纸上走线挑战7-9 年级 · 5－7课时 · 在约束网格上完成不交叉布线（最短路径），类比 EDA 自动布线难题（聚焦：EDA 电子设计自动化；依据领航行动指南主题方向校本拓展。）
• 高压碳化硅功率器件科普展7-9 年级 · 5－7课时 · 对比硅与碳化硅(SiC)/氮化镓(GaN)耐压与损耗概念图，联系新能源汽车电控（聚焦：第三代半导体；依据领航行动指南主题方向校本拓展。）
• 高纯硅提纯阶梯演示7-9 年级 · 5－7课时 · 用盐水重结晶或多级过滤类比区熔/提纯思路，讨论「电子级纯度」数量级（聚焦：高纯材料；依据领航行动指南主题方向校本拓展。）
• 光掩模图形精度挑战4-6 年级 · 4－6课时 · 用透明片手绘微细线条，投影放大后对比误差，体会掩模图形精度要求（聚焦：光掩模；依据领航行动指南主题方向校本拓展。）
• 工业软件 CAD/CAE 桥梁仿真入门7-9 年级 · 5－7课时 · 用手算/简易软件对比两种桥型应力概念，理解工业软件「卡脖子」为何关键（聚焦：工业软件；依据领航行动指南主题方向校本拓展。）
• 高端数控机床精度量测7-9 年级 · 5－7课时 · 用游标卡尺/千分尺测自制零件误差，讨论数控机床精度与轴承、导轨的关系（聚焦：精密机床；依据领航行动指南主题方向校本拓展。）
• 航空发动机涡轮叶片冷却模型7-9 年级 · 5－7课时 · 用吸管/泡沫做空心叶片气冷通道模型，理解高温合金与气冷为何难（聚焦：航空发动机材料；依据领航行动指南主题方向校本拓展。）
• 高精密轴承滚珠摩擦测温7-9 年级 · 5－7课时 · 比较不同轴承/滚珠摩擦发热，联系机床与高铁轴承国产化挑战（聚焦：高端轴承；依据领航行动指南主题方向校本拓展。）
• 固态电池三明治模型7-9 年级 · 5－7课时 · 用果冻/海绵层叠模拟固态电解质界面阻抗问题（不可食用实验材料）（聚焦：固态电池；依据领航行动指南主题方向校本拓展。）
• HBM 高带宽存储叠层模型7-9 年级 · 5－7课时 · 用多层纸板+导线模拟 HBM 垂直互联，讨论 AI 算力「显存墙」（聚焦：高带宽存储器；依据领航行动指南主题方向校本拓展。）
• 光芯片（硅光）耦合对准挑战7-9 年级 · 5－7课时 · 用激光笔+光纤玩具/透明管对准测光强衰减，体会光子芯片封装对准难度（聚焦：硅光芯片；依据领航行动指南主题方向校本拓展。）
• 稀土永磁电机拆解观察7-9 年级 · 5－7课时 · 观察废旧电机磁钢与线圈结构，讨论稀土永磁与高端电机控制（聚焦：稀土永磁电机；依据领航行动指南主题方向校本拓展。）
• 工业机器人六轴关节模型4-6 年级 · 4－6课时 · 用纸板/舵机套件搭六自由度手臂，完成夹取任务并记录误差（聚焦：工业机器人；依据领航行动指南主题方向校本拓展。）
• 数字孪生教室映射7-9 年级 · 5－7课时 · 测量教室尺寸与设备，建简易数字模型并模拟改布局，理解数字孪生（聚焦：数字孪生；依据领航行动指南主题方向校本拓展。）
• 激光雷达点云纸模扫描7-9 年级 · 5－7课时 · 用测距模块或卷尺多角度测障碍，手绘点云图，联系自动驾驶感知（聚焦：激光雷达感知；依据领航行动指南主题方向校本拓展。）
• MicroLED 像素阵列纸电路7-9 年级 · 5－7课时 · 用 LED 矩阵或纸电路搭小像素屏，讨论显示芯片与巨量转移难题（聚焦：新型显示；依据领航行动指南主题方向校本拓展。）
• 操作系统内核「调度」桌游7-9 年级 · 5－7课时 · 用任务卡模拟进程调度（先来先服务/优先级），理解基础软件自主可控（聚焦：基础软件与操作系统；依据领航行动指南主题方向校本拓展。）
• 射频前端滤波器调谐实验7-9 年级 · 5－7课时 · 用简易 LC 滤波电路或仿真软件观察通带，联系 5G 射频芯片卡点（聚焦：射频芯片；依据领航行动指南主题方向校本拓展。）
• 超材料隐身斗篷折射演示7-9 年级 · 5－7课时 · 用透镜阵列/水槽折射演示「光线绕行」概念，科普超材料前沿（非军事）（聚焦：超材料；依据领航行动指南主题方向校本拓展。）
• 氢燃料电池发电小实验7-9 年级 · 5－7课时 · 用教学燃料电池套件测电压电流，讨论绿氢与储运挑战（聚焦：氢能燃料电池；依据领航行动指南主题方向校本拓展。）
• 高温超导磁悬浮小车7-9 年级 · 5－7课时 · 用教学超导套件或钕磁铁轨道演示磁悬浮原理，讨论超导应用前景（聚焦：高温超导；依据领航行动指南主题方向校本拓展。）
• 石墨烯导电胶带对比7-9 年级 · 5－7课时 · 对比石墨铅笔迹/导电胶带电阻，讨论二维材料产业前景（聚焦：石墨烯与二维材料；依据领航行动指南主题方向校本拓展。）
• 卡脖子技术地图海报7-9 年级 · 5－7课时 · 小组调研并绘制「光刻/EDA/发动机/工业软件」等卡点地图与国产突破路径海报（聚焦：科技自立自强概论；依据领航行动指南主题方向校本拓展。）
• 光刻机镜头多层反射镜模型7-9 年级 · 5－7课时 · 用多层透明膜叠加观察反射/透过变化，类比 EUV 多层膜反射镜极难制造（聚焦：EUV 光学系统；依据领航行动指南主题方向校本拓展。）
• 晶圆厂洁净室「尘埃」可视化4-6 年级 · 4－6课时 · 用黑色纸板收集空气落尘并显微/放大观察，理解百级洁净为何昂贵（聚焦：洁净室工程；依据领航行动指南主题方向校本拓展。）
• Chip 设计从 RTL 到网表纸推演7-9 年级 · 5－7课时 · 用逻辑门积木实现简易加法器，体会从设计到流片的流程关卡（聚焦：芯片设计流程；依据领航行动指南主题方向校本拓展。）
• 光刻胶国产化路线图辩论7-9 年级 · 5－7课时 · 分组辩论材料/设备/人才三条路径优先级，形成可答辩路线图（聚焦：关键材料国产化；依据领航行动指南主题方向校本拓展。）
• 光刻节点纳米尺度换算墙4-6 年级 · 4－6课时 · 把头发丝/细菌/晶体管特征尺寸画成比例尺长卷，建立微观尺度感（聚焦：微观尺度与制程节点；依据领航行动指南主题方向校本拓展。）
• GPU 与 NPU 架构积木对比7-9 年级 · 5－7课时 · 用并行工人积木模拟 GPU 吞吐与 NPU 专用算子，讨论 AI 芯片分化（聚焦：AI 芯片架构；依据领航行动指南主题方向校本拓展。）
• 光刻机振动隔离「安静桌」挑战7-9 年级 · 5－7课时 · 设计隔振垫层使手机振动传感器读数最小，理解光刻机为何怕抖（聚焦：超精密隔振；依据领航行动指南主题方向校本拓展。）
• 供应链「单一来源」风险推演7-9 年级 · 5－7课时 · 桌游推演关键零部件断供情景，设计冗余与国产替代策略（聚焦：产业链韧性；依据领航行动指南主题方向校本拓展。）
• 等离子刻蚀各向异性纸模7-9 年级 · 5－7课时 · 用不同方向「切削」海绵/肥皂对比各向同性与各向异性，类比干法等离子刻蚀侧壁陡直难度（聚焦：等离子刻蚀；依据领航行动指南主题方向校本拓展。）
• CVD/ALD 镀膜层数桌游7-9 年级 · 5－7课时 · 用轮流贴膜卡模拟化学气相沉积与原子层沉积的逐层生长，比较均匀性与速度权衡（聚焦：薄膜沉积 CVD/ALD；依据领航行动指南主题方向校本拓展。）
• CMP 抛光平整度挑战7-9 年级 · 5－7课时 · 在起伏橡皮泥表面用湿海绵+细砂模拟化学机械抛光，测平整度并讨论过抛风险（聚焦：化学机械抛光 CMP；依据领航行动指南主题方向校本拓展。）
• 光刻叠对 Overlay 找茬7-9 年级 · 5－7课时 · 多层透明片套准十字标记，量化位移误差，理解量测设备与良率关系（聚焦：叠对量测；依据领航行动指南主题方向校本拓展。）
• 电子特气与溅射靶材供应链卡7-9 年级 · 5－7课时 · 卡牌推演特气纯度/靶材短缺对产线停机的影响，设计冗余采购方案（聚焦：电子特气与靶材；依据领航行动指南主题方向校本拓展。）
• ABF 载板细线路精度赛7-9 年级 · 5－7课时 · 在限宽网格上完成不短路细线路布线，体会封装基板线宽线距极限（聚焦：封装载板与 PCB；依据领航行动指南主题方向校本拓展。）
• MLCC 多层电容叠层模型7-9 年级 · 5－7课时 · 用铝箔与纸交替叠层做平行板电容，测层数与容量关系，联系被动元件国产化（聚焦：多层陶瓷电容 MLCC；依据领航行动指南主题方向校本拓展。）
• MEMS 惯性传感器量程校准7-9 年级 · 5－7课时 · 用手机加速度计测倾角/振动并做简易校准曲线，理解 MEMS 传感器误差（聚焦：MEMS 传感器；依据领航行动指南主题方向校本拓展。）
• RISC-V 开源指令积木 CPU7-9 年级 · 5－7课时 · 用指令卡执行取指-译码-执行纸上流水线，对比封闭指令集生态差异（聚焦：RISC-V 开源芯片；依据领航行动指南主题方向校本拓展。）
• 存算一体「少搬数据」账本7-9 年级 · 5－7课时 · 对比「先搬数据再算」与「就地算」代币成本，理解存算一体节能动机（聚焦：存算一体；依据领航行动指南主题方向校本拓展。）
• 开源 EDA 工具链走通体验7-9 年级 · 5－7课时 · 用开源/网页仿真完成简易逻辑电路从原理图到网表，对比商业 EDA 卡点（聚焦：开源 EDA 工具链；依据领航行动指南主题方向校本拓展。）
• 出口管制与实体清单情景推演7-9 年级 · 5－7课时 · 角色扮演企业合规官，推演清单物项断供情景与合法替代路径（公民素养，非规避教学）（聚焦：技术出口管制素养；依据领航行动指南主题方向校本拓展。）
• 折叠翅膀：昆虫的折纸工程课4-6 年级 · 3－4课时 · 用一张 A4 纸模仿甲虫翅鞘折叠机制,设计可弹开的翅膀,讨论仿生学与卫星太阳能板的关联（聚焦：折叠机构与仿生设计；依据领航行动指南主题方向校本拓展。）
• 水果电池：让 LED 在嘴里亮起来7-9 年级 · 2－3课时 · 用柠檬/土豆+铜片+锌片+LED 验证水果能产生电压,讨论 Goodenough 团队 1980 年代发明锂电的传奇（聚焦：电化学基础与能源材料；依据领航行动指南主题方向校本拓展。）