課餘時間，老師常鼓勵我們玩一些智遊戲。同學常輪流提供許多題材。我看上的是在Boris A.Kordemskyed，張能杰譯的「趣味數學問題集」中的跳棋問題。茲將書中的問題摘錄如下： ☆移位跳棋 將三個白棋置於如下圖中之1、2、3之方格內，同時在5、6、7三個方格內放入黑棋。 如何將三個白棋子移到黑棋子所佔昀位置內。移動的規則如下：可以將棋子移入鄰斤的空格，或者取出一棋子路過鄰近的棋子置於空格內。本題需要移動15次。 基本上這個遊戲是直線上「移位遊戲」，完成原題3-3的瓶稱並不難，但m-n或其他變化的解題，還真的很傷腦筋。因此我到圖書室想從相關文獻中去找解題的資料，我找到獲選我國參加加拿到1996年科學展覽會的高中組作品。「走走跳跳」： 另外在中華民國第三十九屆中小學科學展覽優勝作品專輯(高中組)中，第二名的優勝作品「乾坤大挪移」也是針對直線型移位遊戲加以探討。我覺得個人移位跳棋遊戲在移動過程中有特別的數學規律，又可以很有變化，於是想進一步研究它。

一、國中選修理化第三冊實驗9-1，其實驗目的是以固定量的KI溶液與不同量的Pb(NO3)2溶液，所產生黃色PbI2沈澱的量來探討反應物之間量的關係，並瞭解均衡反應式中各物質的係數和參與反應物莫耳數的關係。但經我們實際實驗結果，凡是過量的KI的試管，其沈澱高度或重量並沒有和Pb(NO3)2的莫耳數成正比關係。探討原因是過量的KI和PbI2再反應形成KPbI3沈澱，使得沈澱的高度或重量與加入Pb(NO3)2的莫耳數沒有成正比關係，但經三天後重測PbI2的高度或重量，也只有KI過量的試管有些變化，探討原因是KPbI3繼續和過量的KI形成錯離子的關係。 二、我們利用滴定方法，逐滴觀察反應沈澱情形，發現反應開始先出現黃色沈澱→黃白色沈澱→黏稠狀沈澱→白色沈澱→沈澱溶解溶液變橘黃色→溶液變淡黃色，可知錯離子形成是變化萬千的。其主要原因是以Pb為中心，而與I2形成多種錯離子，其錯離子的配位多寡是未知數，它隨著兩溶液的濃度比而呈現多變面貌。其方程式如下： 三、我們用透明淡黃色溶液5mL 以蒸餾水滴定發現顏色變化有逆反應的現象。 ※ 以飽和KI溶液來滴定飽和Pb(NO3)2溶液，其顏色變化為：黃色沈澱→黃白沈澱→沈澱溶解→溶液變橘黃色→溶液顏色變淡黃。 ※ 將淡黃色溶液用蒸餾水滴定時顏色有逆反應的現象，其顏色變化為：淡黃色溶液→溶液顏色變黃→白色沈澱→黃白色沈澱→黃色沈澱。上述顏色變化可知：碘鉛錯離子的形成及解離是可逆的。 四、我們利用溶液的總導電量和離子總莫耳數有關來推知有錯離子的存在。在實驗中，發現如果是Pb(NO3)2過量則總導電量和理論值相差不多，但如果是KI過量則總導電量便有異常增加的趨勢，這是因過量的KI和PbI2繼續反應產生錯離子，使得離子總莫耳數增加，總導電量因而增加。 五、實驗改進方法用Na2CO3（ag）與CaCl2（ag），產生白色CaCO3沉澱和NaCl（ag），此反應有三大優點：第一沒有鉛化合物缺點，第二沒有產生錯離子的干擾，第三做出數據能準確表達出均衡反應式中各物質係數和參與反應物質莫耳數的關係。

本研究以降低汙水中重金屬離子濃度，進行吸附與檢測的研究與改進。利用天然環保易分解且吸附效率高的材料－幾丁聚醣和聚麩胺酸(γ-PGA)，探討各種變因下對鉻、銅離子的吸附機制和效果。使用黏附幾丁聚醣的多孔性泡綿，並利用抽濾法，提高吸附的速度及效率，鉻、銅離子殘留率分別可達2.08%、11.23%。更發現一種新型吸附材料幾丁聚醣－γ-PGA複合材料，結合γ-PGA後，有效提升銅離子吸附效果。進一步運用分光光度儀檢測原理，以一個便宜的光敏電阻檢測裝置，結合吸附劑，研發出具「高效率、成本低、即時檢測」的重金屬離子吸附暨檢測之自動循環系統。對於2.0ppm之Cr6+(aq)，10.0ppm之Cu2+(aq)分別循環2、3小時後，殘留率為0.046%、0.074%。

NO.58-01 2019 FEB | 科學研習期刊目錄 本期專題 運用科技的物理教學 智慧型科技與行動學習： 以手機APP為例 | 賈至達 綠能數位與實作教材 之發展與運用 | 盧玉玲 蠟燭燃燒實驗的IoT 之旅 | 李柏翰 、江政龍、蘇萬生 智慧型手機立體影像STEAM實作教材 | 洪連輝、張益嘉 運用Arduino探究視覺暫留 | 陸健榮、鄭依佩 科學探究隨手做：手機感應器的物理原理與教學上的應用 | 盧政良 教學現場 動手玩科技：射箭Robot自己做 | 施皇羽、許弘叡 量子力學之美：電腦叢集計算在附中 | 李柏翰 科學新知 淺談「智慧電網」 | 蔡振明 特約專欄 變色龍 | 游森棚 帶得走的STEAM課程設計：古機械鐘創意課程 | 黃琴扉 趣讀科普，昇華閱讀，活化STEM腦 | 劉淑雯 科普活動報導 看得獎影片 學有趣科學 | 李名揚 科教館GO好玩 電漿球演示融入科學劇的情節歷程--以｢電漿球｣演示為例 | 陳香微 總召集人的話 本刊自本期起改為雙月刊，於「臺灣網路科教館」網址刊登，文章方向將更緊扣STEAM教育與國中小物理、化學、生物、地科、科技、數學六大領域或分科。除將於「本期專題」和「教學現場」單元刊登和12年國教課程與教學相關文章外，亦結合科教館「科普傳播中心」做更多元化的分享與傳播。物理科召集人是國立彰化師範大學物理學系吳仲卿教授，「本期專題」推出「運用科技的物理教學」專題。 「本期專題」共有六篇文章：〈智慧型科技與行動學習：以手機APP為例〉一文以智慧型手機的APP為主軸，論述智慧型科技在「行動學習」的應用，以及在科學學習的幾個面向。〈綠能數位與實作教材之發展與運用〉一文分享作者研究室所研發的「綠色能源」數位教材，教材係整合情境式數位學習與實作探究而成，以風力發電為主題。〈蠟燭燃燒實驗的IoT之旅〉一文帶領讀者利用國中理化課程單元--密閉容器蠟燭燃燒實驗，結合國家晶片系統設計中心開發的MorSensor測定晶片，設計一套創新的實驗流程。〈智慧型手機立體影像STEAM實作教材〉一文作者分享其整合STEAM教育精神，所開發出主題為「立體視覺與虛擬實境」的一套光學領域課程與教材。〈運用Arduino探究視覺暫留〉一文分享如何運用新科技--開源微控制器，針對視覺暫留現象進行定量的探究與實作，同時訓練學生測量與分析以及程式與電路等跨領域的基本素養。〈科學探究隨手做：手機感應器的物理原理與教學上的應用〉一文分享利用手機進行數位量測教學的的經驗與建議。 「教學現場」刊登兩篇文章：〈動手玩科技：射箭Robot自己做〉一文分享在國小利用木工課程搭配microbit的程式設計，進行「射箭Robot」的設計經驗。〈量子力學之美：電腦叢集計算在附中〉一文分享在高中開授多元選修課程「量子力學之美，電腦叢集計算」的經驗與成果。 「科學新知」刊登〈淺談「智慧電網」〉一文，介紹智慧電網的三大要件：智慧電表，資訊、通信與自動化系統，和儲能系統。 「特約專欄」刊登三篇文章：〈變色龍〉拋出兩隻不同顏色的變色龍相遇會同時變成第三種顏色的問題。〈帶得走的STEAM課程設計：古機械鐘創意課程〉一文分享跨校、跨領域、跨單位整合，創建一系列古機械教具與教材教法的經驗。〈趣讀科普，昇華閱讀，活化STEM腦〉一文從STEM教育觀點介紹四種類型的科普書籍。 「科普活動報導」刊登〈看得獎影片 學有趣科學〉一文，報導已有公播版的「永不妥協－實驗室的挑戰故事」系列影片。 「科教館GO好玩」刊登《電漿球演示融入科學劇情節歷程探討—以｢電漿球｣的演示為例》一文，分享科教館科學劇「今天我們去哪兒」，將展品｢電漿球｣的演示融入劇情中，彰顯科學與藝術跨領域整合的效果與心得。 總召編輯委員 - 李隆盛 關於本刊 出版單位：國立臺灣科學教育館 發行人：陳雪玉 總召集人：李隆盛 編輯委員： 物理科吳仲卿/陳耀榮/李柏翰/盧玉玲 | 化學科古建國/許良榮/王伯昌/林如章/周金城 | 生物科王美芬/蕭世輝/陳建志/郭淑妙 | 地球科學許民陽/王郁軒/李文禮 科技科張玉山/汪殿杰/林育沖/趙珩宇 | 數學科李源順/鄧家駿/溫世展/張宮明 | 跨領域學科李名揚/連信仲 | 特約專欄 游森棚/黃琴扉/劉淑雯 策劃：曾聰邦 主編：錢康偉 本月專題特約主編：吳仲卿 編輯：吳郡怡 網頁設計編輯：施曉恬/陳璽君 投稿規範請來信詢問：article@mail.ntsec.gov.tw

近年坊間熱銷的黑蒜頭，廣泛在網路上販賣，業者宣稱黑蒜頭是一種養身食品，由普通的大蒜經長時間高溫發酵製成，據說有抗癌、控制血糖、提升免疫力等功效。本研究主要探討蒜頭為何會變成黑色？是否進行了發酵反應或是梅納反應？而反應的過程中是否會產生致癌物質-丙烯醯胺？我們經由自製黑蒜頭的過程中發現到蒜頭之所以會變成黑色，並非因為發酵反應，而是製程中進行了梅納反應。 本研究透過HPLC初步測試後，發現黑蒜頭雖經過了梅納反應的過程，但其產生的成分中並不含丙烯醯胺之致癌物質，使用LC-MS再次測試後確定成分中不含丙烯醯胺。在抗氧化活性測試方面發現，經過二十天烘焙的黑蒜頭以及市面上販售的黑蒜頭對比生蒜頭，黑蒜頭抗氧化能力明顯下降。

民國九十六年及九十七年颱風期間在高、屏地區產生多處土石流，成為重大地方新聞，引起我們探討土石流的興趣。本研究探討各地區土石流堆積物中砂土與礫石的重量比例(土石比)，及不同土石比的土石開始流動的坡度(起動坡度)與含水量的關係。分析出樣品土石比後，再依土石比範圍選定三種比例做起動坡度與含水量的關係實驗。研究結果發現，土石比與該地區岩石性質及產生大量疏鬆土石的山崩情形有關。土石起動坡度與含水量的關係密切；各種土石比的土石起動坡度皆隨含水量的增加而遞減。但礫石含量較高的土石，在較低含水量時即可開始流動，而且起動坡度隨含水量遞減的程度較低，因此關係曲線的傾斜程度較低。

儘管鍺在電子工業上被廣泛運用，但對於暴露在鍺化合物所產生的毒害則尚未被詳細的探討。在探討鍺對細胞所產生的生理影響中，我們使用了二氧化鍺 ( GeO2）和有機鍺（ Ge-132 ）。由實驗結果顯示， GeO2，會造成人類子宮上皮癌細胞（ A 431 ) 及巨噬細胞株（ Raw264.7 ）死亡，而 Ge -132 對細胞生長則不造成任何影響，為了進一步了解鍺引起細胞死亡是否是經過細胞凋亡（apoptosis ) ，我們將鍺處理過的細胞進行染色體 D NA 的分析，結果發現細胞中 DNA 染色體沒有斷裂。由先前 Huang 等人於 1999 年的研究結果顯示，砷對細胞所造成的毒性是經由有絲分裂活化酵素（ MAPK ）傳導路徑，所以為了解鍺誘導細胞死亡的路徑，我們亦分析 MAPK 傳導路徑是否亦參與其中，我們發現 GeO2加入 A431 細胞後，會活化有絲分裂活化酵素中的 ERK ，但對JNK 及 p38 皆無影響，在對蛋白質表現方面，轉錄因子 c-Jun 的蛋白質表現也是隨著GeO2加入的時間增加而上升。 GeO2加入 Raw 264 . 7cell 後，會造成 JNK 、 ERK 的活化，同樣的轉錄因子 c- Jun 也會增加，由此一結果得知鍺對細胞的影響會因細胞的不同而有所差異，為了分析自由基是否參與砷及鍺所造成細胞死亡的過程，我們分析在 A431 細胞中可產生的 NO 的可誘導性 nitric oxide synthase ( iNOS ）的表現，我們發現氧化鍺及砷都會誘導 iNOS 的表現量增加。綜合以上結果，可能顯示氧化錯可能會經由 M A PK 訊息傳遞路徑來促使細胞的死亡，並且 iNOS 亦可能參與此過程。就我們所知，這是第一個提出重金屬所造成的毒害可能會經由 iNOS 來誘導產生的研究。 Despite the extensive use of germanium (Ge) in the electronic industry and optical devices, the potential risks of exposure to germanium compounds have not been evaluated. The effects of germanium on cell physiological functions were studied. We first asked if germanium oxide (GeO2) or carboxyethylgermanium (Ge-l32) could affect cell viability. We found that GeO2, but not Ge-l32, reduced cell viability in a dose-dependent manner in epidermoid carcinoma A43 I and macrophage Raw 264.7 cells. In order to test whether apoptosis contributes to germanium cytotoxicity, DNA fragmentation was evaluated in A43 1 and Raw 264.7 cells treated with GeO2 or Ge-132, respectively. We found that neither GeO2 nor Ge- 132 had effect on chromosomal DNA fragmentation. Previous studies by Huang (1999) et al indicated that sodium arsenite (NaAsO2) cytotoxicity is mediated through mitogen-activated protein kinase (MAPK) pathways. In order to study the mechanism(s) by which GeO2 mediates cell death, we analyzed the signal transduction pathways triggered by GeO2 We found that GeO2 stimulated the extracellular signal-regulated kinase (ERK) activity and transcription factor c-Jun in a time-dependent manner, but not c-Jun amino-terminal kinasc (JNK), or p38 MAPK in A431 cells. Treatment of the Raw 264.7 cells with GeO2, induced activities of ERK, JNK and c-Jun in a time-dependent manner. Collectively, these results suggested that GeO2 effects might be cell type specific. To test whether free radicals were involved in NaAsO2 or GeO2 mediated cell death, the expression of inducible nitric oxide synthase (iNOS), which produced the NO free radical, was determined in A431 cells treated with NaAsO2 or GeO2. We found that expression of iNOS was induced in a time-dependent manner in NaAsO2 or GeO2-treted A431 cells. Taken together, our results indicated that GeO2-induccd cell death may be mediated through MAPK signal pathways and that iNOS may contribute to NaAsO2 or GeO2 mediated cell death. To our knowledge, this is the first report that iNOS may contribute to heavy metal mediated cytotoxicity.

高二上學期化學第一章，就討論到電子組態及原子光譜，雖然課本上有美麗的光譜插圖，但是觀念還是覺得十分抽象。所以老師為了提高我們學習的興趣，在實驗課中教我們自製簡易分光器，實際去觀賞各種光源及有色溶液的光譜，觀賞過程我們發現下列的問題：（1）為何一般離子是帶狀光譜，而MnO4- 光譜卻像線光譜？（2）MnO4- （深紫）和Mn2+（幾近無色），兩者顏色差異很大。是否與Mn 離子是否單獨存在有關係？（3）而另外CrO42- （黃）、Cr2O72- （橙）和Cr3+（深藍色），三者顏色差異，是否與MnO4- 和Mn2+原因類似？為了尋找這些答案，於是開始了這個題目研究的過程。這期間我們花了很多時間與方法，嘗試將肉眼觀察到的影像，在自設的簡單暗房中，將光柵卡在數位相機的鏡頭前，以腳架或翻拍架拍攝下來。另外我們也應用到高三上學期平衡常數測定實驗中比色法的觀念，以及物理學上單狹縫繞射的觀念，使課本中的理論與實驗研究相互結合！最後我們藉分光光譜儀測定各有色溶液的可見光吸收光譜，再去定量分析這些有色溶液的顏色深淺，並查閱相關的文獻資料。最後發現MnO4-應該是一種電荷傳遞的遷移，所引起特別深顏色的現象。 至於CrO42- 、Cr2O72- 和Cr3+三者顏色比較上是否和MnO4- 和Mn2+一樣的情形？我們推測應該也是如此！初見Cr3+有很深的顏色時，的確嚇了一跳，不過最後我們還是從它們的可見光吸收光譜中發現： CrO42- 、Cr2O72- 在λmax 的吸光度比Cr3+還要大！但是為何肉眼觀察到的Cr3+顏色會比較深？那是因為我們視覺上對藍綠色比較敏感的緣故！請參考表一。 We have discussed some electronic configurations and atomic spectrums in chemistry class. Although there were a few beautiful spectrums in textbook , but it’s difficult to understand. So we made a simple spectroscope by ourselves to observe spectrums of different light source and color solution . After some observation we have found some problems below ： （1）Why the spectrum of color solution is band spectrum , but the spectrum of permanganate ion (MnO4- ) like line spectrum？ （2）MnO4- （deep purple）and Mn2＋（pink）, their color are different very much. Is it because of the lone existence and binding with oxygen atom of manganese ion? （3）Additionally CrO42- （yellow）、Cr2O72- （orange）、Cr3+（deep blue），Are their color’s difference same as MnO4- and Mn2+？ In order to solve it , we started to do the reasrech. We tested different methods much time to record . Finally , We found a good method . That’s placed a grating in front of the digital camera len to take single slit diffraction spectrum pictures in the dark space. Additionally we used spectrophotometer to measure the visible light absorption spectrum. We compared and matched with single slit diffraction spectrums and visible light absorption spectrums. Then we found the intense color of MnO4- due to charge transfer in reference book. How about color’s difference between CrO42- 、Cr2O72- 、Cr3+group and MnO4、 Mn2+ group? We guess they had the same result . We can find the λmax of CrO42- 、Cr2O72- is larger than Cr3+ from the absorption spectrum. But the observation from naked eyes was inverse . This is owing to our vision is more sensitive to blue color. Refer Table 1.

The research mainly discuss the influence on the rate of zinc iodine with different solution as catalytic agent. We use water, acid water, ethanol methanol acid ethanol, and acid methanol and so on as different solution to participate in the process of an equation： Zn+I2 → ZnI2 to work out the variation of the product's amount. Besides, we also change the proportion of Zinc and Iodine to discuss the difference between the proportion of reactant and the product's amount. The result shows that the product of this equation is ZnI2 not Zn(I3)2. Ethanol and methanol have the same effect as water to accelerate the process of the equation. We find out that this reaction get higher product's amount in acid condition. Also, put the mass Zinc with the mass iodine can get higher product's amount, Furthermore, acid in specific range (0.01M—1.00M), the denser the acid is, the higher product's amount we get. But how the water as catalytic agent work in the reaction is the direction we can research deeply in the days to come. 鋅和碘作用生成碘化鋅的反應，是用水作為催化劑，然而一小滴水卻使這個反應劇烈進 行，我們嘗試了多種和水具有相同作用的催化劑，由於反應時間極短不易測量，我們考慮由 產率部分著手，讓原本只需一小滴的水〈催化劑〉改為此反應的溶劑，計算其產率的變化。 實驗分為三部分，第一部份先是改變不同的溶劑，讓鋅和碘在不同溶劑〈水、酸化水、乙醇、酸化乙醇、甲醇、酸化甲醇〉下反應，計算出產率的變化，我們發現在酸中的產率的確較不加酸者來得高。第二部分我們改變加入鋅和碘的量，改變鋅和碘的比例，讓鋅由過量到成為此反應的限量試劑，觀察其產率的變化，我們發現碘作為限量試劑較鋅作為限量試劑的產率高。由於此反應在酸中產率較高，但酸的濃度高低是否又會影響產率呢？我們繼續第三部分的實驗，改變酸的濃度，讓此反應在不同的酸化水濃度的溶劑下反應，討論產率和酸濃度的關係，我們發現在一定範圍內〈0.01M~0.5M〉，酸的濃度越高，產率亦越高。 實驗方法是將鋅和碘置入同一試管中反應，並使其在不同溶劑中反應，接著離心，將碘化鋅水溶液與未反應完的反應物分離，將所得的碘化鋅水溶液使用結晶法得到碘化鋅晶體，秤重並計算其產率。