NO.61-03 2022 JUN | 科學研習期刊目錄 本期專題 海洋環境的變遷 臺灣的海洋環境與海岸地形的演育──東部海岸與西部海岸的比較 | 許民陽 臺灣海洋環境問題──臺灣海岸後退變遷舉例 | 許民陽 全球暖化正影響著各種尺度的洋流系統——黑潮、大西洋經向翻轉環流、與全球海流 | 鄭志文、葉庭光 探索內太空：從郵票看深海潛航的百年演進 | 李孟陽 教學現場 等鱟到來 | 盧家豪、張錦霞、蓋玉軒、陳麗淑 鱟來遇見你～鱟的海洋教育課程 | 張雅菱、管郡潔、蓋玉軒、陳麗淑 「鱟」事知多少 | 曹瑞芸、許芳瑾、鄭淑菁、蓋玉軒、陳麗淑 科學新知 集眾人之力的氣象研究 | 王嘉琪 上天下地——淺談龜山島地形與地質 | 梁勝雄 特約專欄 繪本科學閱讀的跨領域教與學：爸爸的機械魚 | 劉淑雯、蕭 敏 我國氣象觀測站網的建置和演進（三）臺灣東部地區 | 陳正改 森棚教官數學題——星球的另一面 | 游森棚 科普活動報導 海洋科普教育與化石巡迴展——讓海洋生物化石重新找回生命 | 張詠斌 2022第一屆量子科技科普線上推廣壁報展 | 林昱廷、余進忠、蘇萬生 科教館GO好玩 他山之石——加拿大全國科展評審制度探討 | 陳香微 總召集人的話 最近重讀了《這個不科學的年代～費曼談科學精神的價值》一書，也回顧了一些學倫的事件，有些歪樓的感慨。在這個年代，我們有自駕車、AI、IoT、護國神山…許多科技的進步，改善我們的生活；但同時有空氣及海洋河川的污染、極端氣候、疫情、戰爭、能源等生存問題；同時也有許多假議題、偽科學、假新聞積極影響我們的生活；國家與國家之間的衝突也透過許多人工製造的訊息來追求正當性；如果要說這是個科學的年代，倒不如說這是個自媒體的時代。當有人說我們接受教育是為了能知道誰在胡說八道時，「明辨是非」就是一件重要的事情。知道自己沒做而要求掛名是不對的、知道找人捉刀是不對的、知道幫人捉刀是違反學術倫理的、知道有科學依據的討論是對的、知道不製作假消息是對的…。掛名文化是不可取的，是不誠實的，當大人汲汲營營為著小孩的學習履歷積點時，就要知道自己的行為是不是在幼小的心靈中建立了不良的「典範」？沒有做的可以找槍手？貢獻比率不高還是掛名了？十年後這些小朋友長大了，造假的行為會不會習以為常且蓬勃發展？為達目的可以不擇手段嗎？我們要從小灌輸學術倫理的觀念，才不會「細漢偷挽匏，大漢偷牽牛」。 臺灣島為什麼長得像番薯？凸出的部位是沖積造成？凹陷的部位是沖蝕造成？事情沒這麼簡單，有許多複雜的因子，如：海洋環境、海岸地形地貌地質、河川位置、流體的沖蝕作用…許多影響因子複雜的交互作用才變成現在這個身形？ 地球上占比71%的海洋在地球生物演化、生態平衡、能量平衡、氣候調節及海岸地景演育上扮演重要的角色；海洋透過季節風、波浪、 潮汐與海流，不斷塑造多樣性的海岸地景。受到全球氣候暖化的影響，海平面不斷上升，海岸線會如何變化？這些都是陸上岩石圈、海洋的水圈及大氣圈三者交互作用的結果？ 還是沒這麼簡單，更精準的說法在許民陽老師的兩篇文章中〈臺灣的海洋環境與海岸地形的演育–東部海岸與西部海岸的比較〉及〈臺灣海洋環境問題-海岸後退舉例〉有很清晰的基礎說明。 流體力學是很重要的學科，含括質量、動量、能量守恆，也是計算量大到需要超級電腦的學科；我們的日常生活離不開流體力學，從早上起床的一杯熱茶、洗臉、尿尿、沖馬桶、滴眼藥水、香檳酒杯中的泡泡…到火力電廠的排煙、PM2.5的淤積、洋流、颱風及氣象預報等等，都是流體力學的範疇。當你煮著開水時，可以觀察到許多的小小躁動、之後的大大翻滾以及沸騰時的水蒸氣讓人不敢面對，煮開水的熱量傳遞以及產生的能量重新分配到以不同能量形式呈現，都是很值得深究的熱力學。如果把觀察的尺度從煮開水到整個地球上的天氣與氣候、海洋、生態、地形與地貌，這些因子間環環相扣的交互作用，不但導致相當規模的物種滅絕、甚至對經濟、政治產生重大的影響。全球暖化就是個大尺度的問題，從北極冰層的融解造成淡水釋出，從而些微的海水溫度、鹽度、與密度的改變，竟然會開啟大規模海水水體運動的變異，進一步影響海域環流的變化；這些交互作用，成為現在極端氣候的成因之一，是亟需許多跨學科的研究。〈全球暖化正影響著各種尺度的洋流系統——黑潮、大西洋經向翻轉環流、與全球海流〉文章中有著多尺度的觀點，為您局部的以及宏觀的解釋洋流系統。 〈探索內太空：從郵票看深海潛航的百年演進〉一文從方寸之間來看科學技術歷史發展，從科幻小說〈海底兩萬里格〉講起，小說的「鸚鵡螺號」潛艇也成為率先潛航抵達北極的美國核子潛艇命名的原由。要潛入深海會面臨哪些需要解決的技術問題？本文透過深潛技術的國際競爭以及合作的歷史，來說明如何一一透過科技發展以及跨國合作來克服。「從早年列強爭相競逐深潛紀錄，到近年深海熱泉調查、海底地形測繪，乃至水下工程及水下救援，各類型的深海載具不時成為郵票發行的主題。這一枚枚設計精美的郵票，展現歷來深海探險家的冒險事蹟、深海探勘的傑出成就，深海技術的創新突破以及海洋科學的重大發現，承載著人類探索這顆藍色星球的共同記憶。」 海水海風沖蝕腐蝕的能力很強，一台新的腳踏車，在沿海鄉鎮使用，很快就會生鏽；七美的電腦要隨時維持開機狀態，才不會因為鹹水煙（台語，瀰漫在空氣中，帶著鹹鹹海味的水霧）而無法開機；疫情只要配給平板給偏鄉，線上教學即可解決？我們在冷氣房中做的許多決策都需要與第一線教師有密切的互動連結調整才能更接地氣。 鱟本身就是個充滿議題的生物，海科館的海洋公民科學家實踐行動計劃以鱟為主角，海科館團隊透過應用BEST學習模組-Building（建構學習）、Experiencing（體驗探索）、Solving（解決問題）、Teaming Working（團隊行動）- 結合海洋環境學習的體驗探索，讓學生浸潤在有感的自主學習環境，深化學習的內涵與價值；分享開發〈等鱟到來〉課程的歷程，讓讀者有感學習。安康高中及中正國中及社區與海科館合作，規劃及參與〈鱟來遇見你~鱟的海洋教育〉〈「鱟」事知多少〉課程，靠山區的社區型中學，於校內生物實驗室進行鱟卵孵化飼養至今，讓學生在engage過程中對海洋有感，從鱟卵孵化與幼鱟的飼養開始來引起學生學習動機，藉由課程的引導，讓學生設計以鱟為主題之探究與實作題目，探索鱟的生物學…，讀者深入閱讀必有收穫。 科學新知 科學研究中常有需要大量人力處理但是難度不高的基礎步驟，透過集結眾多民眾或學生的力量參與，通稱為「公民科學」。最有名的例子就是20世紀末利用民眾家裡閒置的電腦尋找外星人的「SETI@Home」計畫。〈集眾人之力的氣象研究〉一文，王嘉琪教授讓您清楚公民科學在氣象上的應用及中央氣象局推動相關研究計畫-歷史氣象紀錄的數位化或數值化；民眾在參與的過程中，除了對科學研究有直接貢獻，也可獲得一些相關知識與成就感，可說是個互惠的過程，透過互動也大幅拉近科學與一般人之間的距離。 踏上401高地，這名列國際間12座地貌特殊的島嶼之一的龜山島，地貌特殊。龜山島是如何生成？龜山島會再噴發嗎？龜山島的自然環境又是如何？龜山島又有哪些特殊的地質景觀？您知道氣象局、中研院地科所及中央地調所合力於龜山島上設置那些觀測站嗎？〈上天下地-淺談龜山島地形與地質〉為您揭開神秘面紗，一睹她美麗婀娜的型態。 特約專欄 接續前兩期陳正改老師的歷史回顧，〈我國氣象觀測站網的建置和演進（三）臺灣東部地區〉本期來到東部地區。「花蓮的地形屬狹長型，北迴歸線正好通過瑞穗鄉，致使瑞穗以北屬副熱帶氣候區，瑞穗以南則為熱帶氣候區。另因受到黑潮洋流的調節以及中央山脈阻隔影響，氣候相對溫和，雨量亦充沛；夏季常遭受颱風的侵襲，冬季因盛行東北風，風力較強勁。」看著不同氣象站的變化及消長，除了設備更新帶來的新氣象之外，也該重視那歷史建築、設備及資料。〈繪本科學閱讀的跨領域教與學：爸爸的機械魚〉文章中，透過繪本〈Papa’s Mechanical Fish 爸爸的機械魚〉融入閱讀、數學和科學教育，蚊子老師與第一線教師合作，擔任協同教學人員在數學、生活、英語繪本、美勞、童軍四門課程中融入多方面領域知識搭配設計，並分享教案規劃以及從共讀繪本、動手操作到回饋互動解決問題的課程經驗。千呼萬喚始出來，猶抱琵琶半遮面，〈星球的另一面〉挑戰您的投影、遮掩的觀點。 物理教育學會理事長余進忠分享舉辦〈2022第一屆量子科技科普線上推廣壁報展〉的經驗及原由，除了有大學教授也有許多熱血的高中教師參加，也提供壁報展的經營策略。我國的科展制度如何訂定的？我們總是一成不變嗎？在改變調整時是不是有一些功課要做？ 〈他山之石——加拿大全國科展評審制度探討〉一文分享國外經驗，有比較是好事，國內制度多重防弊，國外制度多重科學思考。 總召編輯委員 - 李旺龍 關於本刊 出版單位：國立臺灣科學教育館 發行人：劉火欽 總召集人：李旺龍 編輯委員： 物理科吳仲卿/余進忠/戴明鳳/朱慶琪 | 化學科古建國/王伯昌/林如章/周金城/黃琴扉 | 生物科王美芬/蕭世輝/張育傑/辛懷梓/郭淑妙 | 地球科學許民陽/王郁軒/謝隆欽/盧孟明 科技科張玉山/汪殿杰/林育沖/徐新逸 | 數學科李源順/游森棚/嚴志弘/高欣欣 | 跨領域學科李名揚/劉淑雯/吳嫻/李芝瑜 | 特約專欄 游森棚/黃琴扉/陳正改/劉淑雯 策劃：李耕雲 主編：吳中益 本月專題特約主編：許民陽 編輯：佟冠誼/林博雅 網頁設計編輯：施曉恬 投稿規範請來信詢問：article@mail.ntsec.gov.tw

摺疊傘在市面上並無合適的裝置作整理，本研究研發手動及自動捲傘機，將傘葉收拾整齊，縮小體積來集束，並將其捆紮，解決雨天雨傘的收拾問題。手動的是設計傾斜支撐板和矩形閘門，讓雨傘在其上旋轉，以整理雨傘骨架並刮除水分；參考束口機的設計，研發用以捆紮的裝置。考量手動操作較難，因此改良為自動捲傘機，改裝部分為：製作固定傘的裝置，利用馬達、齒輪和皮帶，機械化旋轉與移動以達到集束與捆紮，全程以微電腦控制，使其自動化。手動捲傘成功率為88%，自動的也可以順利捆紮，經過兩者捲傘後，刮除水量 0~29c.c.都不會滴水。目前修改並打橫裝置，使馬達提升移動速度，並減少摩擦力、增加支撐力，操作模式改為同時轉動與移動，縮短捲傘時間。

高三時，物理課探討了有關波動的概念，對於某些現象，只能靠靜態的圖解，再加上豐富的想像力來理解；對較複雜的現象，更是有如瞎子摸象一般。熟悉電腦的我們於是想到，何不利用電腦來模擬波動，不但可以將理論與實際相互證明，也許還能造福困惑的芸芸學子們呢？

說到編碼無非就是要有規則，但又要亂，且不能太亂，本研究既要保密又要兼顧簡單容易使用，故將要素分透過網路傳送與非透過網路傳送兩種，以達保密效果，簡略說明編碼方式，在此是利用文字組成文句的特性(是訊息而非密碼)及時間的特性(時間是有規則的動態的)進行編碼，儘管很快被超級電腦破解，但電腦非人腦無法了解訊息涵義，需靠人去理解，故被破解的速度一定不快。本研究的精神在於研發兩個人的網路通訊軟體，非目前的通訊軟體的多人式網路通訊，為防止交談中的訊息輕易被他人得知，所以加入資料加密(資料編碼)的功能，以及淺談網路安全與資料加密(資料編碼)的概念，參考書本和網站上的教學草創軟體，說明本研究的精神。

傳統手指復健大都採用復健球進行握力復健，其復健結果以時間或次數來進行，無法測試患者每次手指握力的壓力值，無法將數據作分析及比對。因此我們改變傳統手指復健項目，增加五個手指壓力測試、手指曲區張角度測試、手指肌耐力測試，再將其數據以智慧型裝置或平板電腦進行分析，以量化與值化提供給醫生作為診療參考依據。 系統設計以單晶片微電腦為主控制器，應用智慧型手機為測試、資料收集、紀錄分析裝置。復健者手握復健球用力，系統就能透過復健球上方的壓力感測器，測得手指作用力的大小，規律的反覆動作就能進行復健工作。手指曲區張角度測試，設計以電阻式彎取角度感測器，對復健者進行手指彎曲角度測試，將資料顯示於智慧型手機之顯示幕。

本實驗探討水從寶特瓶流出時的速率變化曲線，實驗內容包括(一)改變寶特瓶傾斜的角度、(二)上下振動寶特瓶、(三)原地轉動寶特瓶、(四)於寶特瓶後戳洞等實驗。水從寶特瓶流出時，我們讓水流入1000mL 量筒內，並以數位相機攝影量筒內水量的變化。影片於電腦播放，每0.2 秒記錄量筒內水的體積數據，分析數據並作時間-體積關係圖，比較各實驗的流速曲線並討論影響流速的原因。

常用定量分析方法有傳統滴定法，但此方法較費時且藥品耗用量較大；另一種光譜分析法，準確度較高，但是分析儀器昂貴。本研究欲發展一套簡便、快速的定量分析方法--快速色差法，主要是利用數位相機對溶液照相，利用電腦影像軟體photoshop擷取L、a、b數值作分析，求出其色差(ΔE值)，利用ΔE與濃度的線性關係建立檢量線，再求得待測溶液濃度。將此方法運用於量測高中課綱比色法實驗，大大提升了量測平衡常數的準確度，提供較客觀的判讀方式。操作實驗時先按照一般步驟利用人眼去判斷標準液與未知液之顏色差異，接著再將兩管溶液分別倒入燒杯中，利用我們所建立的裝置搭配電腦軟體去判讀色差，比較兩種方式所算出的平衡常數。

本專題製作旨在應用印表機並列埠端來控制家中電器用品及監控門戶安全，學習如何應用模組化的程式理念來設計具有人工智慧的程式，透過 Visual Basic 程式顯示圖形化介面，並且讓使用者可以輕易透過「網際網路」來控制電器，並了解門戶安全之情形。在硬體方面採用電路模組化套件之觀念，將本專題硬體結構分為主電路模板、電源電路模板、感測電路模板等三大部分，以便硬體能夠具有開發快速、維修簡單及再使用性。本系統包括了下列五大功能：一、 網路遠端控制家電（即時與定時控制）二、 門禁監控三、 雨天監控四、 火災監控五、 光線監控六、 防盜監控此專題利用 Visual Basic 程式為主控畫面，在家用電器控制部份，系統程式透過 I/O 函式庫將 0 與 1 的訊號傳給印表機的並列埠的接腳，再利用 D 型栓鎖正反器將訊號傳給繼電器後，即可達到家用電器的控制。在居家安全監控部份，利用外部的感測器 ON 及 OFF 的狀態（如大門被打開時，磁簧開關為 OFF 狀態），由電腦用 0 或 1 的數值予以記錄下來而儲存，透過程式以圖形反應在電腦螢幕上（電腦出現大門開啟的圖示），並使用語音來提醒使用者，讓使用者能夠方便了解目前家中狀況。家電控制暨居家安全系統具有七大特色：一、 適用於一般個人電腦或筆記型電腦。二、 即時監控、一目了然。三、 安裝方便、免拆裝電腦。四、 電路簡單、維修容易。五、 圖形介面、操作容易。六、 具有預約定時開關的功能。

本研究係利用一選擇開關與編碼器完成 BCD 編碼，結合單晶片微電腦完成輔助測試裝置，經由印表機端座連線(DB_25P)與檢修卡製作電路連線，提供簡易、快速測試實體檢修板製作及指定數位 IC 功能之主要目的。實施本研究係以微電腦控制單元實習為主要內容，使能熟悉單晶片程式控制技巧後，經由分組實施單元課程教學並啟發創新研究，經過一個學期時間完成構想設計，所獲得的主要成果如下：一、本研究能清楚圖示構想設計並說明實體架構，運用數位 IC 與選擇開關組成編碼器，經執行單晶片微電腦程式控制，能正確檢驗檢修卡製作與所用數位 IC 的功能是否正確，展現本組作品具有創新性與精密性。二、本研究係針對新版檢修卡製作過程，因須透過電腦執行 Visual Basic 或 C 語言所撰寫的程式，始能檢驗實體檢修卡製作是否功能正常的不方便性，提供了簡易、快速檢驗的功能，使本組作品符合解決問題目的與實用性。三、本研究係以常見的電子元件所構成，具有製作容易、製作成本低、有效提供學生進階學習光機電控制的良好題材，更能有效激發創作思考潛能，深具學以致用的意義，使本作品具有經濟與產品化之目的。

理化課中曾提到在小角度擺動下，單擺週期僅與擺長有關，經我們請教老師後得知，原來這個結果是根據 公式而來的。仔細研究一下，在地球表面 g 為定值，所以課本中就給了我們“單擺週期僅與擺長有關”的結論。如果能使單擺沿著重力的方向作加速度運動，則單擺公式將修正為 。於是我們修正傳統滑車實驗，可研究不同垂直加速度環境下鋼球擺動週期改變的情形並驗證牛頓第二運動定律。在此實驗中利用電腦處理數據更結合電腦內部時鐘，以最普遍的現代科技輔助測量時問。

利用電腦瀏覽圖形式資訊的時候，常受到螢幕空間大小的限制，沒有辦法在顯示圖形整體結構的同時也顯示細節部分。超廣角鏡頭是一種短焦距、大視角的相機鏡頭，鏡頭成像的時候，會有中間部分放大而周邊部分縮小的情形，藉由這個特性，我們發展出了一種新的圖形導覽介面，在瀏覽圖形式資訊的時候，有個圓形區域，該區域可隨著使用者的意願而自由移動，而區域內的圖形是以模擬超廣角鏡頭成像的方式呈現，且能夠與圓形區域外的圖形做銜接，如此，在瀏覽圖形式資訊的時候，除能夠顯示整體的結構外，也可以不開啟新視窗及無遮蔽的方式，即時地將想要觀察的部分做局部放大以展現細節。

本實驗在探討密度大於 1 的球體，使其沉入靜水中，當以不同流速的水流下沖小球時，量測小球上浮的速度、上浮高度及上浮起動時間。我們將實驗分成三大部分，第一部分為探討水流下靜水沉物上浮的機制，藉以了解水流的流動與球體上浮之間的關係。第二部份探討容器的大小及高度對靜水沉物上浮的影響。我們發現在容器口徑大小、高度不同的情況下，小球上浮的狀況均不同。同時發現水流流速亦會影響小球上浮的快慢，因此我們設計了第三個部份的實驗。實驗過程中，我們用數位攝影的方式拍下實驗的整個過程，並利用電腦擷取記錄小球上浮的時間及上浮高度，以避免人為操作紀錄的誤差。