全國中小學科展

第60屆--民國109年

麵粉中的小「筋」靈~探討麵筋橡皮糖的最佳製作方法

「麵筋」是澱粉還是蛋白質?除了一般市面上的罐頭麵筋或烤麩的吃法,可以製成麵筋橡皮糖嗎?這引起我們的好奇。於是透過資料蒐集及文獻探討,深入的認識麵筋的特性及製作方法,也希望找出最具韌性的麵筋橡皮糖的配方及製作方法。我們先進行基礎測試實驗,接著在正式實驗中藉由控制水溫、洗麵水、放鹽時機、靜置溫度…等變因,針對麵筋的基本特性及韌性進行一系列的實驗、觀察與記錄,最後找到最佳麵筋橡皮糖的製法與配方。

蝦包了!鐵之呼吸—磁性粒子清除水汙染

我們製備了兩種再生材料,用於去除水中汙染物:一、將鐵鏽轉化成Fe3O4磁性粒子,此粒子可以有效率地吸附水溶液中的磷酸鹽(10分鐘可達85.5%的去除率),且在酸性條件下(pH = 4)有最佳的效果。吸附後粒子取至鹼性的水溶液(pH = 13)中,磷酸鹽即可脫附分離。二、由蝦殼中提煉幾丁聚醣並將其包覆在Fe3O4磁性粒子表面上,形成Fe3O4/幾丁聚醣磁性粒子,此種粒子則是可以針對水溶液中銅離子進行有效率的吸附(5分鐘可達80%的去除率)。Fe3O4/幾丁聚醣磁性粒子在水溶液(pH = 4.7 )中吸附銅離子後,將吸附後的粒子轉移至6 M氫氧化鈉水溶液或濃氨水中,銅離子可脫附分離。

〝 拐彎抹角 〞 --- 擦窗車最佳清潔路徑的運算

每到學校打掃時間,我們常看到同學擦不到高處的窗戶或不想擦,因而聯想到從事清潔玻璃的工人,因PM2.5的夢魘未改善,又得搭乘吊車、冒生命危險擦洗大樓窗戶,加上曾在網路上看到自動擦窗車,所以想改善這些問題。我們以資訊課學的Scratch3.0編程、運算擦窗面積及路徑長度,設計三大類擦窗路徑,再以mblock轉換成Python語法、以Excel作數據分析。 研究結果為:「直線來回法」乾淨度最佳;「六角形法」最省水、也省電,節能效果最佳;「雨刷法」最省電,擦窗效能最佳。未來,希望能應用在日常生活中,代替人類進行玻璃清潔的工作,無論高低或大面積的窗戶,都能讓擦窗車在〝拐彎抹角〞時,達到最佳的清潔效能。

攜帶型直笛檢測器研發與呼出氣體分析

以往呼氣分析皆是在醫院及研究單位進行,且呼氣檢測可提供診斷疾病的資訊。文獻中指出,血糖值上升則呼氣中CO2濃度上升;血糖值下降則呼氣中CO2濃度下降。本研究發展攜帶型直笛檢測器(簡稱FRD)分析呼氣,採用市售直笛組合自製流速計,搭配APP-Spectroid測量吹入氣體聲波頻率,比對聲波頻率與分子量相關性,並加入氣體絕熱指數的校正。本研究FRD完成N2與CO2校正,得到高再現性結果,以N2和CO2不同比例混合氣體作為標準品,完成檢量線。人體呼氣測試以多步驟集氣袋模式排除水氣,並將測出呼氣平均分子量換算與校正得呼氣中CO2濃度。本研究有效開發FRD並發展微小化輕便檢測器,降低檢測器成本易推廣於大眾,更能夠收集大數據促進國人醫學與健康的研究。

森「螺」萬「像」─探討斑蜷習性與其生存環境的關係

斑蜷(Melanoides maculata)為2005年台灣發表的記錄種,在外形上與網蜷(M. tuberculata)非常相似,斑蜷口蓋旁有條黑色弧線,是辨別此兩種螺類最明顯的特徵。斑蜷除了會攝食微藻外,亦須攝食一些其他的有機碎屑,才能維持正常的活動力,因此主要生存在底質為泥沙的天然環境中。斑蜷腹足吸附力不強,體長1.8~2.2cm的斑蜷,最大吸附力約為0.52 gw。斑蜷的外殼並非揹著,而是貼在水域底部,故只有在移動時,腹足才需使力;呈流線形的外型可讓斑蜷在底部移動時,降低水的阻力。斑蜷爬行角度不可超過150°、水流強度不可超過20 cm/s,因此水利工程除須考慮底質組成,亦需考量牆面設計及流速。

實驗探究轉動液體的遲滯現象

U形管繞著鉛直軸轉動時,如果鉛直軸和管的對稱軸未重疊,管中流動的液體會發生遲滯(Hysteresis)現象;利用三叉管、方形盒、圓柱筒和方形筒做實驗,發現液體在五種不同形狀的容器中都會發生遲滯現象。 U形管、三叉管、和方形盒轉動時,旋轉盤的轉速由慢漸快時,液柱高度在特定轉速時會大幅度的升高,旋轉盤的轉速由快漸慢時,液柱高度在特定轉速時會小幅度的下降,作液柱高度和轉速的關係圖,會呈現遲滯曲線。 圓柱筒和方形筒繞鉛直軸轉動時,遲滯現象會隨著鉛直軸轉盤中心點距離而異,液面觸底後乾燥區會呈現圓、橢圓、三角形和部分橢圓等不同圖樣。

美”笠”天”鵝”壺—潮間帶笠藤壺(Tetraclita)與鵝頸藤壺(Pollicipes pollicipes)生物生態及蔓足行為之研究

藤壺是潮間帶常見但又容易被忽略的固著性生物,我們透過對笠藤壺(Tetraclita)與鵝頸藤壺(Pollicipes pollicipes)在生物生態上的調查與實驗,進而分析牠們在蔓足行為上的差異。 我們自行設計透明模板來替笠藤壺做記號,清點方框內易混淆的上百隻藤壺族群,另外也利用3D列印技術製造出10倍大的笠藤壺模型,了解到蔓足面對水流時,內部受刺激大,因此較易伸出蔓足。 笠藤壺伸出蔓足的最佳條件是中強水流朝向蔓足,間歇性的沖擊,水流太弱或太強蔓足伸出都不明顯,因此蝙蝠洞的笠藤壺多數是背向大海,面向岩石回流的水來伸蔓足,若沒有完全面對水流,還可轉動蔓足來調整;而漂浮性的鵝頸藤壺因一直在海上漂動,很容易就伸縮蔓足,轉向主要依靠柄的擺動,使自己容易接觸海水。

以單鐵源合成磁性氧化鐵之探討

本研究嘗試利用「自製磁吸裝置」來探討傳統合成Fe3O4的條件、並開發以「草酸亞鐵」為前驅物經過氧化氫系統氧化合成Fe3O4的方法,成功控制以單一亞鐵源合成Fe3O4。為了能夠量產Fe3O4,實驗以「窯燒」方式進行,使不同含鐵起始物隔絕氧氣並在高溫下重新排列組合。由於部分鐵源所製出的產物磁性強卻具雜質,因此我們採用虎克定律作為輔助以判別磁性差異。 實驗發現需要適當pH環境與反應速率才能得到磁性的Fe3O4產物。在熱裂解方法中,以「草酸亞鐵」作為前驅物進行600℃、2小時封窯加熱後所製成的Fe3O4雜質少且磁性佳。實驗以銅置換反應及鐵硫氰鹽、普魯氏藍等顯色方法為依據,鑑定起始物在高溫下的磁性產物中不含鐵元素,最後也以科學上具有公信力的XRD證明此結果。

低氧處理對發芽米GABA含量的影響

本研究探討發芽米在不同的低氧處理方式與條件下,對米內GABA(γ-aminobutyrate acid)含量變化的影響。從茶葉GABA研究的報告中發現,經低氧處理再回氧重複多次能夠提升GABA含量。因此本研究透過帶殼、糙米、去胚糙米的材料,並以低氧與回氧交互處理,找出合適的處理方式與條件。首先,觀察不同發芽米經低氧處理後之GABA含量的變化,發現帶殼米的中GABA含量最高。接著我們以帶殼米為材料,調整低氧與回氧處理之時間點,發現帶殼米經12小時浸水加上回氧2小時再加上12小時浸水為最佳處理方式。最後,我們比較不同材料在真空和浸水處理後GABA含量的變化,並測定GAD酵素的活性變化。結果發現在真空環境下帶殼米GABA的含量最高,且GABA含量隨GAD酵素提升而增加,而隨後去殼會減少20%的GABA。

誰的課綱?-探討108課綱實施情形與相關因素之影響

身為適用108課綱的第一屆,我們常聽到同儕討論學習歷程的相關事宜。這讓我們想研究新課綱對於學生的影響並探討108課綱之核心素養與教育改革最終欲達成的目的。我們先研讀完課綱資料,使用網路問卷調查,並分析511個高雄地區普通高中的同學對於108課綱新加入的內容(學習地圖、學習歷程、校訂必修、彈性時間、自然探究等......)提出的想法。 我們發現(一)學習地圖對學生沒有產生很大的幫助、(二)新課綱中的新設計中,同學對學習歷程檔案的滿意度較低、(三)自然科學探究與實作需加強論證與建模的能力養成、(四)高分群組的學生對新課綱的滿意度較低分組同學高。 我們建議應多重視學習弱勢學生的學習感受,才能讓課綱變成是照顧到所有學生的好課綱。