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(鄉土)教材獎

農夫的打豆農具—連枷

老師說了一個用打豆的農具來敲打豆莢,取出豆子的故事,故事中最引起我們注意的是「打豆農具—連枷」。我們利用竹竿、木條設計小型的「連枷模型」器具,實際操作後,發現連枷的長、短竹桿是同步運動的,也知道自由落體的運動使連枷的短竹竿產生重力轉動。 我們利用小型的摹擬連枷工具,探索擺動桿和敲擊板間產生的撞擊力,發現當敲擊板和擺動桿之間的夾角越大,撞擊的力量越大;當敲擊板的重量越重,長度越長,敲擊的力量也越大;而且重物從越高的地方掉落,撞擊擺動桿,使敲擊板產生的力量也會越大。最後我們利用「小型摹擬連枷工具」來敲擊堅硬的食品,真的可以敲碎,幫助了全口假牙的爺爺,可以高興的吃到喜歡的食物。

聲死一瞬間-密集板x防疫口罩再利用x校園樹種抗噪大作戰

為改善環境噪音(多在80~160 Hz中低頻),探討裝潢用密集板在開放環境中對噪音改善的效果。近年因COVID-19防疫,產生大量用過但環境無法消化的口罩垃圾,因此想善用廢棄口罩加入密集板,探討多層結構,並比較校內樹種對中低頻的吸音效果。 實驗顯示,密集板內孔距4 mm、孔徑5 mm、孔深15 mm及厚度15 mm時,對100 Hz頻段的吸音效果最佳。最佳孔深若取板厚深度會造成穿透,讓密集板不易清理,故採孔深3.75 mm,效果次之。加上口罩材質作夾層,嵌入吸音孔內,內層複合不織布面向音源,音量動態變化率多增加55.5 dB/s。另,發現植栽中二葉松吸收中低頻噪音效果最佳,樟樹、茄冬與榕樹次之。

河川小「壩」王—「丁壩」對河川挑流、緩流之影響探究

本研究是在探討丁壩對河川挑流、緩流之影響,而經過實驗和統整後,我們發現: 河流在經過河道彎處時,會造成攻擊面。從實驗得知,若在攻擊面前、中、後設置丁壩群及護腳工,可以有效的挑流及減緩流速,因此,在模擬河道的實驗中,發現在不同彎度和寬度的河道,所使用的都是透水、平行丁壩,且丁壩長度是河道寬的三分之一,可以有效挑流及緩流。最後,我們用塊石工法模擬設計丁壩、護腳工和落差工發現,塊石工法可以有效的挑流及減緩流速,在丁壩前後形成的淺瀨和深潭可以讓魚類生存;又在沉積位置設置魚穴,形成另一種魚類生態和水草在此美化環境,讓環境與生物在此處共存。

探討不同料理方式對海鮮中微塑膠量的影響

微塑膠是小於5毫米,呈線狀或塊狀的塑膠微粒。本研究以文蛤、鮮蚵、白蝦及鳳螺為材料,探討海鮮體內微塑膠含量,並模擬日常使用的不同處理方式,及不同部位進行微塑膠含量比較。研究顯示白蝦及鳳螺體內微塑膠含量明顯高於文蛤及鮮蚵,而單位重量所含的微塑膠量,鳳螺遠高於其他三者。在不同料理方式的比較中,發現吐沙可減少文蛤體內微塑膠,但使用玉米粉清洗鮮蚵則沒有顯著差異。在不同身體部位的比較中,蝦頭的微塑膠含量較蝦身及蝦腸高,若以單位重量計算微塑膠含量則是蝦腸最高。鳳螺的螺身以及螺腸所含的微塑膠量約相同,但螺身的纖維狀微塑膠比例較螺腸更高。本研究顯示,料理海鮮前若進行適當處理,應可減少人體攝入的微塑膠含量。

「蟲」來不「蚊」 -校園AI防蚊管制系統

本研究建構一套「校園安全AI防蚊管制系統」,內容包括:(一)防蚊物資監測模組,利用電子天平結合市售的自動噴霧機裝置,可讓人員獲知且適時補充。(二) 開發智能捕蚊燈,利用蚊蟲對光的趨性來誘捕病媒蚊,經實測後發現,可見光中以紫燈且閃爍時間一直亮的捕蚊效果最佳,最佳補蚊高度為離地180 cm,並依功能發展出光感測與自動定時的複合式捕蚊燈。最後執行遠端操控並上傳盒底捕蚊的即時影像,並結合AI蚊蟲辨識找到病媒蚊。(三)積水容器辨識的模組,以無線智慧網結合AI影像辨識,協助判斷校園中可能的積水容器,並藉由LINE通知。(四)開發專屬的APP,整合操作界面,方便使用。我們期待能由校園做起,建立這套防蚊監測網,一起維護師生的安全。

逆境中的繁「跖」—探討圓葉鴨跖草的繁殖策略及苞片泌汁之功用

本研究將圓葉鴨跖草的花類型分為雄花、大苞片兩性花、不孕兩性花、地下閉鎖花及直立莖、短匍莖小苞片兩性花。研究影響花性別比例的變因實驗中採用每天紀錄花朵的方式進行,在前兩個生長階段花比例沒有顯著改變,第三階段則因為植物大量換葉因此著重於開所需養分較少的兩性花。在環境極好及極壞的情況下繁殖方式會偏向自花授粉。從照度變因實驗中,得出日照是此植物的重要開花因素。圓葉鴨跖草自花授粉與異花授粉的結實及結種率沒有顯著差異,因此此植物不需考慮到自花授粉及異花授粉繁衍後代的成功機率,此植物較難以風傳播花粉,因此推論其為蟲媒花。推論苞片的功用是保護花苞及果實不被雨水等因素破壞,泌汁則是提供養分給果實吸收成長。

「油」刃有「餘」-新型環保剩食電池

環保剩食電池的成分為剩食、硫酸銅溶液、海藻酸鈉溶液,一般未經處理的剩食易含有油份,容易使電流無法持續,放入盆栽會使植物的毛孔被油脂堵塞導致植物死亡。本組利用磁性化的花生殼粉將存在於剩食中的油份吸附後,再以磁鐵棒去除。如此一來,剩食電池的內部就不會含有油份,吸完油份的磁性花生殼粉亦可以洗淨後重複使用,吸附的油份可另做生質能源使用。剩食電池的電壓及電流不會受到不同種類的剩食影響,剩食電池在接上LED燈泡三星期後,電壓仍有2.0伏特以上、電流下降呈現穩定的0級反應且這樣的電量可以點亮10顆0.02瓦的LED燈泡長達21天,使用完的剩食電池亦可放進盆栽中,做為植物的肥料及養分,充分做到綠色化學原則中的再生、物盡原則。

碳為柑止-生物碳吸附力及螢光應用

以泰源肚臍柑皮作為材料,將其烘乾製成粉狀後高溫鍛燒製成生物碳。檢測Zeta電位可知生物碳表面帶負電,分別對吸附亞甲藍、結晶紫、甲基橙等有機染料的效果探討,發現生物碳對表面具有不同電性之染料有明顯差異,且在混合染料實驗中可知生物碳對表面帶正電的亞甲藍及結晶紫有很好的吸附效果,反之對表面具負電的甲基橙則無,推測靜電力為主要吸附原因。 從上述生物碳表面電極以及染料吸附實驗結果,設計使用生物碳吸附水楊酸實驗,且結果證實生物碳可吸附水楊酸,再進一步探討生物碳在不同濃度水楊酸溶液環境下對吸附比率的關係。 同時為了探討生物碳重複使用的效果也使用酒精作為脫附劑進行了脫附實驗,結果證實重複吸、脫附三次的生物碳,吸附率皆達70%以上。

白疏巨山蟻工蟻在新建蟻巢階段職務轉換

前人大多研究大型蟻群的職務 (task)分配,但對於新建蟻巢階段的研究少,因此本實驗想了解白疏巨山蟻(Camponotus albosparsus)新建蟻巢階段的職務分配。研究發現,在大空間中,蟻群會增加偵查時間,但不影響蟻群整體的職務數量,但工蟻數量增加時,會使每隻工蟻負責較少職務,然而在新建蟻巢階段的工蟻負責的職務不固定,不同時間工蟻會負責不同職務。本實驗以肉眼觀察,發現其耗費時間及人力,因此開發Tracker追蹤工蟻職務,雖然Tracker無法觀察工蟻細微的職務,但可更快速的分析工蟻主要的職務。未來資訊人員可使用Tracker觀察蟻群職務後,並參考蟻群分配職務的模式,評估最佳化的職務分配模型,運用在人類的企業管理。

不怕熱的瀝青-遮熱塗層應用於瀝青路面

本研究目的為替柏油路增加遮熱塗層以延長使用年限,參考文獻曾利用二氧化鈦,但因為遇到液體時摩擦係數會變得非常小,所以文獻中有增加粒料用來增加摩擦力。為兼顧環保與成本,我們想利用台南盛產的蚵殼代替粒料及二氧化鈦來完成成本更低的遮熱塗層。 為確保研究成果符合工程實用性,我們使用公路總局近年新研發的密級配瀝青磚作為實驗對象,利用高強度凝固快的EB1環氧樹脂與二氧化鈦與蚵殼,便可作為瀝青上方的遮熱塗層。EB1A劑:EB1B劑:二氧化鈦:蚵殼=60g:20g:20g:80g,其配方混合而成之遮熱塗層進行測試時得到最好的升溫抑制能力,凝固時間1小時,2小時會達到完全硬化,其兼顧強度、成本與道路安全規範,且鋪設流程相當方便。