全國中小學科展

第60屆--民國109年

禁食惡果!特定波長LED燈用於瓜果蟲害防治之研究--以粉蝨及粉介殼蟲為例

可見光中的藍光可以驅殺果樹的害蟲!本研究在探討可見光中特定光波是否可以影響害蟲存活率,因而取代化學農藥。作法是利用特定LED紫燈/藍燈/綠燈/白燈,比較找出驅殺粉介殼蟲及粉蝨的效果。首先瞭解果農如何應對害蟲問題,持續找尋培養害蟲來實驗。接著研究光的原理及準備LED燈:排除LED燈對環境中温度、電磁波有影響,再實驗單片葉子上的蟲,找出各LED燈的最佳照射距離。進而開始實驗比較不同LED燈影響蟲的存活率,發現LED藍燈勝出,就以LED藍燈對於蟲在活體植栽上作實驗,確認可達到瓜苗害蟲的治療與預防。 現行農夫針對一般瓜果害蟲的物理防治法中,光的應用僅針對蟲的「趨光性」有著墨。本研究打破過去思維,希望找出可取代化學農藥的安心防治法。

移動城堡-避債蛾應用蓑巢生存策略之探討

避債蛾常見於防治病蟲害名單,我們探討微型大蓑蛾應用蓑巢生存策略,從2019年9月至2020年7月共10個月。研究發現:一、避債蛾一世代用同一蓑巢,飼養孵化小幼蟲0.1cm,多數初齡幼蟲從母蓑巢下方飄落時已有蓑巢;雌蛹巢比雄蛹巢長。二、幼蟲築巢步驟:1.咬碎枝葉;2.用絲把碎葉黏成帶狀;3.在葉帶滾動黏在身上;4.再補上其他碎葉黏合成簑巢。幼蟲約蓑巢0.5cm開始增補蓑巢,如有破損會立即修復。三、小幼蟲蓑巢圓錐形,雄蛹巢多為長圓筒錐形,雌蛹巢多為紡錘形,巢愈大巢材更多樣化;蓑巢內部鋪絲絨、蓑巢上下開口也有絲絨。四、大、中幼蟲多棲息葉背主脈,小幼蟲多棲息葉背葉肉;棲息行為可能有領域性。蓑巢搭配有黏性的絲線成為協助避債蛾的生存策略。

數迴從之

本研究在等差數列的基礎上,加入「若an為完全平方數,則an+1=√an 」的遞迴關係,將具有週期性的數列分為「單純週期數列」與「特殊週期數列」,並以單純週期數列為主要研究目標。我們探討單純週期數列的各項性質與充要條件,並透過歐拉準則與費馬小定理討論不同公差與首項是否能形成單純週期,整合與建構「給定公差,尋找可形成週期的首項」之方法,也研究特殊週期數列之性質與充要條件。

體感遊戲應用於左右橫向運動訓練之評估

「教育部108年施政計劃」文中提及了期望能夠培養學生健康規律的運動習慣並提升學生體適能的知能水準,這促使我們對運動體型感遊戲與體適能關係的研究產生了興趣。我們設計了以Kinect體感器為主的橫向體感遊戲(正常型與AI型),並以一年級到六年級國小學生為研究對象。經由程式修正與實驗探討,我們發現了球速與橫向移動加速度的線性關係,亦即學生橫向運動的加速度值越大,則學生在橫向體感遊戲中可以挑戰的球速越快;反之,加速度值越小,則可以挑戰的球速越慢。本研究有助於評估與建立低年級到高年級國小學生在橫向運動的體適能標準,並藉由體感遊戲系統來加強訓練學生的體適能,甚至進一步選拔出優秀運動能力的學生成為各項體育運動的菁英選手。

煙燻有稻,水到渠成

本研究目的主要是研發煙燻水製造機,第三代煙燻水製造機,採用稻梗燃燒室與噴霧式煙燻水產生室,製作並實驗說明煙燻水對農作物驅蟲、防疫、種子萌芽與肥力效果。結果顯示,第三代煙燻水製造機,生產之煙薰水品質穩定,且符合環保署空氣排放規定,其生成之煙燻水成分以氣相層析質譜儀檢測結果,共測得28種化合物,主要是醇、內酯、乙醛、酸、酮、生物鹼和酚類等。其中2(5H)-呋喃酮C4H4O2,可刺激小黃瓜種子萌發。酚類化合物C10H9N3O對抑制真菌生長有效,且在煙燻水添加甲殼素與鈣粉,有助於農作物幼苗成長。

建立線蚓 (Enchytraeus sp.) RNAi實驗模式並探究Hedgehog基因對其生長與再生之功能

線蚓(Enchytraeus sp.)與蚯蚓同屬於環節動物門,具有很強的再生能力。Hedgehog(Hh)基因在兩側對稱動物中對體節發育有重要的調控作用,而先前研究中已發現線蚓體內的Hh基因序列,所以本研究希望利用調控線蚓體內Hh基因的表現,探討Hh基因在環節動物生長與再生中的功能。 本實驗首次嘗試將RNAi技術應用在線蚓上。將線蚓浸泡在含有Enc-Hh的dsRNA溶液中以操作RNAi。利用免疫螢光染色法發現Hh基因受到抑制後,線蚓新生體節神經的連接不完整,顯示Hh基因與神經發育有相關性。由於線蚓快速的再生速度、飼養容易、構造簡單及身體透明且方便染色觀察,透過線蚓RNAi技術的建立,除了能進一步探討Hh基因功能外,也希望提供再生研究時的另一種選擇方式。

回收式.自製光觸媒–廢水脫色大作戰

光觸媒在生活中相當熱門。本研究旨在自製二氧化鈦光觸媒用於淨水並著手製作其薄膜使易於回收,或具磁性吸取再利用。 過去科展沒有自行合成光觸媒的作品,這是因為製作上需要毒性較高的藥品。實驗中我們找到「檸檬酸鈦」來源可以在「水」中利用簡單的沉澱反應製作TiO2,但得到的TiO2粒徑小,淨水後的過濾十分耗時,所以試著將其製為通透性薄膜,實驗發現:市售的「保利龍膠」有利於組裝薄膜,其中調和膠比例(醇/膠)為1:1~2:1,膠材比例(調和膠/粉體)為4.5:1~9:1之間,能固定粉體卻保有通透性,能促進薄膜於日照下使亞甲藍模擬廢水迅速脫色。 實驗也嘗試利用檸檬酸鈦結合Fe3O4製成具磁性的TiO2,嘗試了不同作法,終於製作出兼具良好脫色效果及良好磁性的磁力光觸媒。

「鮮」度之計在於「色」~牛肉吸光度及顏色檢測裝置研發

本研究藉由牛肉新鮮度下降會引起顏色變化的機制:肌紅蛋白莫耳吸光度波形在527nm處相交,其固定濃度下總吸光度為定值;在572nm處可測出總吸光度隨變性肌紅蛋白所佔總體比例的增加而下降,開發出檢測裝置作為鮮度計。以D1 mini整合2種單一波長527nm,572nm LED為光源,及BH1750光照度計量測入射光量和透射光量。並以MicroSD卡記憶模組紀錄,計算肌紅蛋白變化率Mb%,來判定牛肉新鮮度。再改進光源為高亮度晶片型LED,縮小體積和TSL2561光照度計模組,運用反射式的偵測不需破壞肉品,加入OLED顯示模組立即顯示計算結果,並由使用者按鈕主控檢測,改善使用者經驗。能有效協助消費者檢測出已超過保存期限牛肉而未敗壞者,可減少食物的浪費,並且可避免誤食敗壞的牛肉引發中毒損及健康。

「淨」觀其變—汙染水質的清淨方式及變化

工業化與人口增長使各種汙水的排放量增加,已嚴重影響生態環境及我們的身體健康。本研究探討汙染水質中自然因素對汙水之影響及其變因,討論深淺、照光等因素對汙水的改善影響。種植三種溪流中常見的水生植物,以及利用隨手可得的簡易材料自製過濾雜質的濾水器,期望以對環境友善的方法來改善水質汙染。結果發現照光會增加汙染程度,在殺蛇溪以表水層含有的汙染物質最多;水面底下20公分則浮游生物數量及繁殖率高;水面底下40公分(近河床)含有最多水生植物能吸附的物質。三種水生植物均能有效淨化水質,且皆對底層有極佳的淨化能力;pH值皆為升高,吸附物質多為酸性物質,而槐葉萍的清淨能力最佳。在濾水器淨化水質方面,僅濁度上有明顯改善。

電照「膜」行

本研究探討以自製PVA黏膠薄膜,加上各種金屬片成為方便攜帶的輕巧電池。首先探討不同形式電池的發電效益,包括不同金屬片適合的配方膠,金屬片之間的距離,膠添加了不同添加物……等等。綜合以上條件我們分別串聯發電量最好的原味膠及鐵粉膠做成伏打電池以及加上隔離層的勒克朗謝電池, 驅動溫濕度計、鬧鐘、 LED燈,並嘗試用達靈頓電路放大電流的特性,希望可以降低串聯電池的個數,達到不錯的效果。此外我們發現鎂片可以明顯提高薄膜電池的發電效益, 可以讓LED燈亮長達9天。