全國中小學科展

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團隊合作獎

風和日「曬」-太陽能蔬果乾燥屋

本研究透過太陽能熱水器的原理引發靈感,設計出了一款金門電話亭造型的「太陽能蔬果乾燥屋」。 研發過程中進行了集熱盒材質、塗面顏色、集熱管孔洞和煙囪位置與空氣對流的實驗,並針對第一代乾燥屋進行尺寸、收納及便於攜帶的改良。實驗結果證實,不管在多雲時晴亦或是晴時多雲,乾燥屋的烘乾效果都較直接日曬好,屋內外溫差甚至可以達到13℃,且放置於乾燥屋內較為衛生,濕度高時,屋內的濕度也較屋外低,濕度差最高來到34%,不同水果在白天6至11小時的戶外曝曬下,水果乾燥率均能達到70%以上,已達到可食用保存和食用的乾燥效果。這套裝置如果可以普及化,便能達到家家都能自製便宜又健康的水果乾,且夏季水果滯銷的問題也能有所改善。

多功能水上 iRobot −遠端水質監測與垃圾搜集

灌溉香山地區農田,流經學校圍牆旁的汀甫圳,雖為灌溉用水,但水面常有垃圾漂浮,並成為沿岸住家、工廠的排水溝,其中充滿各式汙染,引發我們想製作一台多功能水上iRobot,除了能搜集水上的垃圾外,還能監測水質。 利用超音波感測器控制船體行進路線、電動閘門控制垃圾搜集、光纖偵測油汙與混濁度、自製酸鹼探針測量pH值。已獲得污染偵測之對應物理相關數值,此汙染臨界值具穩定與再現性,並可將汙染監控成果透過藍芽傳送至電腦與手機,達到遠端監測水質與搜集垃圾的目的。 此外透過太陽能板、充電鋰電池,期待可使船體在水上運作,達到環保節能的目標,目前已於校內水池測試成功,預期可推廣至其他水域。

成為母親:探討母職體制下女高中生及其母親的抗拒與接受

研究者從Rich的研究中理解母職作為體制是一種壓迫,並從女高中生及母親的角度出發,探討已具有生育能力的女高中生,為何不被普遍認為應該為了日漸低迷的生育率「貢獻」,而其是否仍受母職體制的壓迫?藉由質性訪談描繪出受訪者的想法,探討其所受到社會及家庭的影響。最後研究者發現其回答深受母親影響,母親的價值觀又是源於母職最根本的壓迫,如她們雖已初步具有女性意識,回答多半將之視為孩子主要照顧者;而多數女高中生不僅對自身生育無深入思考,也因為受到母職體制和台灣社會普遍不認同此現象的影響,認為其雖已具備能力,目前仍不適合生育孩子。綜而言之,母職雖已因社會變遷而有所鬆動,但整體而言仍無法在短時間根除。

點燈(2019台灣燈會在屏東)

有別於摸著光球的啟燈模式,我們設計將貼有RFID卡的鑰匙,插入凹槽的新啟燈模式。還設計了辨識系統,插上不對的RFID卡會顯示出錯誤訊息。當卡片不慎遺失時,我們設計的清除鍵可以清除儲存在系統內的卡片ID資料,再利用加卡鍵將新的卡片ID存入系統內。我們設計了LED看板、深井燈,讓舞台更炫麗。傳統的摸光球啟燈模式,我們也加以改良,加入了觸控燈球,可因應來賓人數,設計出需要所有來賓都有碰觸到燈球,主燈才能點亮。為了讓參觀燈會的民眾,也能體驗與來賓一起點燈的樂趣,我們設計了「誰來點燈」舞台,利用AR技術,讓遊客也能拍到與來賓一起點燈的照片。希望我們這次的科展,能讓享譽國際的台灣燈會以後有新的啟燈創意。

千金難買藻紙道-絲藻再生紙的製作與性質分析探討

本研究的主題是絲藻(Rhizoclonium sp.)再生紙的製作。因製紙原料取材自樹木,導致資源消耗及環境破壞,同時台灣魚塭中的絲藻也對環境及人類生活有許多負面影響,因此以環境保護為目的,我們設計了一系列實驗,以不同組成比例(25%、50%、75%,0%為對照組)與組成材質間的不同攪碎時間(藻漿15秒、30秒、45秒,紙漿30秒、60秒、90秒)為操縱變因,來比較成品於吸水性、吸油性、及可抗張力間的性質差異。最後歸納出低藻含量的再生紙適合作書寫用途,而高含藻量的再生紙具極佳的抗吸水性及抗吸油性,可發展成市面上的包裝紙袋。未來希望能進行更加詳盡的性質測試,嘗試增加紙張的強度,並深入探討其實際應用性。

風生水起-大四喜

買房子對大多數人來說,是人生一件極為重要的事,除了價格因素之外,家族中數代的成員都可能在這個房子中成長,選擇一間「舒適」的房子,對自己、甚至後代子孫都會造成深遠的影響,因此,必須考慮多項的因素。 在這個研究主題之中,我們會以「房子的方位」,來探討四季代表日中,日照對房子「溫度」的影響,並考量到夏天時的「西南風」所帶來的「水氣」,冬天時的「東北風」所帶來的「寒風」,藉由數據中去探討「房子在每個方位」的優劣點。 最後利用實驗數據和討論的結果,製作出一個「選屋」的參考表,在選擇房子時,能依「房子的方位」與「周遭地形環境」來考量,使選屋時能多一項參考的資料,讓這個人生重大的選擇,能夠更盡善盡美。

動畫世界中的物理

一般在繪製2D逐格動畫時,在真實與誇張之間要拿捏一個好的平衡點相當不容易,尤其是當您不熟悉物理力學原理時,在運動軌跡的決定上就會毫無依據。此研究藉由對於物理力學原理的探索,思考哪些理論是動畫世界中仍然必須依循的,整理與推導出幾項實用的公式,並將公式寫入Excel表格,利用圖表的方式顯示出符合物理原理的運動軌跡,提供做為作動畫時參考的準則。我們完成的Excel表單,可以稱為是初級版的2D的動畫物理引擎工具。實驗利用兩組動畫的比較,一組是在自習物理力學原理前繪製的,當時完全憑經驗與想像;另一組則是靠我們製作的工具輔助才繪製完成的。可以看出後者的動畫作品不但不失原本的生動感,且動作更流暢並令人信服。

「蠟」「咀」成灰淚始乾

在本次研究中,先觀察蠟蟲分別在24與72小時內食用PE、HDPE、LDPE以及鋁箔的面積,分析蠟蟲對四種目標材料的偏好程度,再取出蠟蟲消化道於低溫環境搗勻,並均勻抹在四種材料表面,觀察是否有被分解的跡象,發現目標材料的重量確實減少,最後透過共生菌培養尋找並研究是否有可能與其相關的共生菌存在。 經由一系列實驗,證實蠟蟲消化道內存在能有效分解聚乙烯、高低密度聚乙烯和鋁箔的酵素,且在共生菌液態培養下發現共生菌有增殖現象,最後,透過固液態混和培養出與蠟蟲分解聚乙烯現象最具相關性的菌種,在未來有足夠的資源下分離出其基因序列,再透過轉錄轉譯技術,製成大量酵素,便可以對現今處理難分解垃圾難題帶來新的解決契機。

驚天「凍」地-深海環流之探討

氣候變遷會影響海洋中海水的性質及流動。因此,本研究模擬海洋中的洋流溫度與鹽度不同時,所造成的海洋洋流流動的現象。實驗方法為配製鹽度或溫度不同的水,模擬不同密度之海水,使用實驗裝置觀察。根據實驗結果發現,當溫度差或鹽度差增加時,使密度差加大,則洋流流速加快。密度大的海水會下沉至密度小的海水下方。不同密度的水呈現出海洋中海水分層的現象,當靜止一段時間後,一團密度相近的海水形成,則會成為所謂的水團。另外,我們推論當全球暖化冰山溶解,大量的淡水注入海洋中,只要鹽度差縮小到0.4‰以下,就有可能使北大西洋洋流的沉降或流動減緩,甚至停止。

延伸正多邊形的一邊一筆畫出各種圖形

從word2003的圖示中,我們看做畫圖時每次將四邊形其中一邊延長,其他邊的長度不變,然後畫出四個邊。按照這樣的方法可以畫出許多圖形。我們將每一邊編號後,發現各種圖形的延伸方向和代號有關。因為有一些結論可以從圖形的延伸方向來看。 接著,我們將研究重點放在起點和終點都在同一個位置的封閉圖形。因為這些封閉圖形的代號組合會形成環狀排列。 從環狀排列發現到一些結論:一組環狀排列只有一種圖形,圖形不同,代號不同。畫圖次數有幾組環狀排列,用不盡相異物環狀排列來算。哪些畫圖次數會有環狀排列組合,可用邊數的最小及次小質因數來算。鏡像圖形代號可以算出來。 最後,我們利用發現到的結論來做應用,畫出更複雜的圖形。