全國中小學科展

第53屆--民國102年

雙贏新策略-探究外來種非寄主植物水浸液對埃及吹綿介殼蟲的防治

本研究持續一年多的觀察實驗得知-埃及吹綿介殼蟲在戶外(自然環境) 、室內(人為環境)的生活條件及成長週期,並利用校園的外來種非寄主植物水浸液來施以防治後發現:埃及吹綿介殼蟲在溫度15℃ 到35℃ 及溼度50%到80%、照度300lux至700lux之間均能正常成長,而人為飼養的埃及吹綿介殼蟲成長週期約為八十五天,共分為四個齡別:一齡成長天數約為三天,二齡五天,三齡在十至十一天,成蟲為六十六天。校園中非寄主植物的瑪瑙珠等五種水浸液,均對埃及吹綿介殼蟲有驅離及致死的效果;再深入探究得知瑪瑙珠水浸液以溶劑50℃、濃度15%、浸泡四天的調配條件下,無論戶外或室內對寄主植株的防治、殺蟲效果皆最佳。未來我們可以善用其利,既可清除此類外來種有毒植物,又可防治害蟲,也算是一種雙贏的策略。

塵定洄瀾灣~花蓮溪風沙防治探究

本研究從101年10月起至102年6月止,共進行九個多月的時間。我們為了探討花蓮溪風沙的問題,在花蓮溪出海口及下游段各處進行野外調查,並結合歷年氣象資料分析,與河川局參訪活動,以瞭解花蓮地區的天氣型態,與花蓮溪河床風搬運作用的情形。為了防治花蓮溪的風沙,並給予河川局灑水定沙的建議,我們研究出風搬運作用的「啟動風速」,及可穩定控制風速變因的塑膠桶風洞。更進一步研究出不同的沙樣本,在控制風速、含水量等變因的情形下,對風搬運作用所產生的影響。最後,我們歸納出一個建議:在三個不同區域(花蓮大橋段、月眉大橋段、米棧大橋段),累積降雨量達10mm或20mm過後的一週內,當地風速達某一定值以上,即可實施灑水定沙措施。

來看!地球的隱形眼鏡8!-太陽8字型的模擬及探討

五年級上學期「太陽與四季」的單元,對太陽會呈現8字型很有興趣,因此利用「立體天空模型」、「Stellarium星空軟體」來實際模擬,「立體天空模型」以及「Stellarium星空軟體」,都是由地球上往天空看的視角而記錄下來,如果從宇宙中的角度看地球和太陽,實際模擬出地球對太陽公轉的軌道,將十二個月的地球設置出來,找出是否可以呈現8字型。 因地球軌道近似圓形,故先假設地球軌道為圓形。在地球傾斜23.5度下的視太陽時12點,無法呈現8字型,但地球傾斜23.5度下的平太陽時12點,呈現出8字型,平太陽時是地球傾斜角以及地球橢圓型軌道造成的,所以推測8自型也與地球傾斜角和橢圓型軌道有關。地球傾斜23.5度跟不傾斜狀況下,只有傾斜23.5能成功模擬出8字型,固可以驗證傾斜23.5度為8字型的主要原因之一。接著利用傳統畫橢圓的方法畫出橢圓形,再根據克普勒第二運動定律,將橢圓型平分成十二等份,找出十二個月的地球位置,驗證軌道形狀是否為8字型的成因。

坍與不坍-崩塌地之土粒研究

本研究經由觀察生活中常見的崩塌並研究其土壤結構及組成,探討其發生原因及特性,如:土壤的崩塌測試以觀察其承受力,再進行各地土壤的含水比、孔隙比、顆粒大小等。發現崩塌地形的產生多屬人為坡度開發不當造成,其中含水比約為38.5%、孔隙比88.3%~245.6%以及土壤粒子多為≧1.2mm,三者增量交互作用時,易形成崩塌地。

「毛蟲」「塔」-移位遊戲混合版初探

因為數學課中了解數學有許多規律,又加上玩了許多移位遊戲,因此試著「改變遊戲條件」,我們自創「河內塔」,其規則為:1.每次只移動一個圓盤;2.小圓盤必須在大圓盤之上;3.移動次數愈少愈好;4.移動方式有鄰位移位及隔位移位兩種方式。經過多次試驗,分出兩種策略「前B後D」和「前D後B」,另發現步數變化與「盤子數」、「分堆方式」、「移位策略」有關聯性。盤數越多,步數越多;且將圓盤分成3堆,但奇偶數盤有不同的分法;「前B後D」使用於4到9盤,而「前D後B」運用在10~15盤;大小圓盤抵達終點的步數會劇增。

潮間帶的連體蜈蚣—陽燧足之觀察與研究

陽燧足是一種生活在低潮帶的棘皮類動物,有五隻帶有硬棘的腕足,以生物的屍體、殘渣和有機物為食。平常都是躲在石縫、石洞中,會露出兩、三隻腕足在水中隨意撈動,讓牠們不用出縫也可以覓食,但在嗅到腥味重的食物時,就會爬出石縫。對較大的食物,會用腕足勾進口器;較小的食物,則用腕足底下的管足吸附、運送。陽燧足雖有再生能力,但僅在腕足橫切面上會再生,身體的部分只能癒合,無法再生,斷裂部分的腕足只會變粗,不會增長,而再生的腕足成長速度會較正常腕足快,讓五隻腕足最後還是能呈現接近等長狀態。雖然陽燧足是一種很常見的生物,但卻可以在潮間帶中擔任清潔者的工作,也是一種我們容易親近並了解的生物,值得大家去觀察與認識。

蒙地卡羅法模擬光跡與病變診斷驗證

此報告是利用蒙地卡羅法模擬光子在組織內的行徑軌跡,並且依照生物組織成分的光學特性,了解頻譜變化。以皮膚組織為例,可分為表皮與基質,依照其成分巨觀量測到的光學參數(如:折射率、吸收、散射及非均向係數),調整光子微觀的位置、方向和能量,藉此累加統計光子的反射、吸收及穿透狀況,解釋組織光學所觀察到光子走越深穿越遠的現象,與對應生理的巨觀的反射光譜變化。模擬數據中可看出波長越長對於病變組織反射率的變化越為敏感,可對應其提供的結果;並且我們延伸探討在紅外光的結果,此範圍的光微生物窗,其穿透深度較深,可以增加應用範圍。

七月鬼風飆~金門塵卷現象的研究

龍捲風是快速熱對流的現象,局部區域的地表溫度過高,導致這個區域的氣流快速上升。氣流快速上升的結果,根據流體力學中白努力定律,這將使得中心地帶成了低壓中心。所以四周的空氣就會往中心集中最後形成渦流,並造成災害性破壞稱為「龍捲風」。金門夏季在空曠平地(如:操場) 會出現一種迷你型的龍捲風,這種熱氣流所引起的地表附近的氣象其實是一種稱為「塵卷」的現象。本研究即是利用簡易的裝置在水中產生了類似龍捲風的現象,創造了「水中龍捲風」,來模擬金門下季會出現的塵卷現象。「水中龍捲風」的形成是利用攪動水產生漩渦,並且讓漩渦將底部的細沙捲起。從燒杯的側邊觀察,被捲起的細沙就像電影中利用電腦所模擬的龍捲風特效一樣。接著,我們探討了影響龍捲風規模的參數,發現不同粗細的攪拌棒、攪拌的位置不同以及攪拌棒的轉速不同都會影響水中龍捲風形成的規模、出現時間和達到穩定的時間。其主要是因為攪拌棒越粗,攪拌棒形成的低壓中心壓力越低並且和四周的壓差更大,所以塵卷的規模也越大。同樣的,轉速越快低壓中心的壓力也越低,結果當然塵卷的規模也較大。而攪拌棒越接近底部細沙的位置,形成壓力差的梯度不同造成塵卷形成即達到穩定的時間不同,但是塵卷的規模卻相同的結果。從製造「水中龍捲風」來模擬塵卷現象的實驗中,我們學習到低壓中心如何產生並且造成劇烈的氣流現象。如果我們持續加熱地球而不能正視人類過度發展的結果,未來面對極端氣候的挑戰時,將會付出更大的代價!

來人阿!把訊息傳出去

因要轉達消息至全班同學,而開始探討如何有效的將訊息傳達至每一位同學手中,利用圖論中樹的分析架構,轉化為實際的樹狀結構,並訂出最快的處理策略:整合+互補+傳達,找出在m個人中各自擁有一項不同的訊息,每一次對談人數為n個人,則最快讓此m個人擁有所有的訊息的次數為[m-n/n-1]+n+[m-n2/n-1],其中m≥n2 ,並以此思維架構化簡更為精簡圖形架構模型。

「蕨」對棒的生長環境-孢子囊的耐酸性與耐熱性

台灣被稱為「蕨類王國」,蕨類資源豐富,蕨類的密度更是世界第一。為明瞭林口台地蕨類的多樣性,選擇桃園縣龜山鄉長庚村作為田野調查地點並進行一年的觀察研究。藉由調查蕨類物種的分佈及數量,來探討蕨類植物的特性與生長棲地條件的相關性,並探究蕨類孢子囊的耐酸性與耐熱性是否是決定優勢種蕨類生長的重要關鍵。實驗發現本區數量最多、分佈最廣、最具代表性的優勢種蕨類為密毛小毛蕨,而不同pH值(pH 8~3)及溫度(20~40℃)對密毛小毛蕨孢子囊無明顯破壞效果,對照組則相反,推測其對生長環境的要求不高,像在有陽光處和陰暗處都可以生長,同時具有極強的耐酸性與耐熱性,適應性強,因此容易繁殖而成為本區的優勢種。