全國中小學科展

第64屆--民國113年

「糟」告天下-快速自製廢棄金門高粱酒糟清潔用品初探

我們想解決學校購買大量化學清潔用品造成的環境與健康問題,及金門高粱酒糟被棄置引發的飛安及汙染 問題,於是將廢棄酒糟進行發酵研究,再製成清潔用品。 實驗發現以黑糖配比3.0及攝氏35度製成的酒糟酵素,製程短且具最佳去油效果,並應用Arduino、溫度感測器和加熱棒,研發「金門酒 House」,創造智能的溫度控制系統,讓酒糟在最佳條件下發酵。 最後成功研製多款清潔用品,慕斯可減少搓揉省時、手工皂清爽好洗、神奇魔法片輕薄好帶。透過多元管道宣導,從學校出發擴及社區、網路,且將自製清潔用品贈予弱勢,並建議金酒自製清潔用品回饋鄉里與獎勵民眾自製,減少能源消耗、降低對化學清潔用品需求,共同 響應國家淨零排放政策,達成 SDGs,開創永續金門新局面。

藍曬變變變-發展藍曬色彩變化應用於文創作品

以藍曬為主題,利用掃瞄器檢測標準普魯士藍(Pantone色票2196U),並搭配PS軟體取得平均值進行色彩分析,成功找到感光液比例50:50(檸檬酸鐵銨:鐵氰化鉀)、感光50秒時,在素描紙上可製作顏色RGB:R21 / G80 / B133、HSV:H208 / S84 / V52的標準普魯士藍。 為了增加色彩,我們利用不同的感光時間製作漸層普魯士藍,並進一步將其浸泡於不同酸鹼pH值溶液,結果成功發現: ①浸泡於檸檬酸、雙氧水、氯化鈉時,顏色維持藍色,但因浸泡時間、pH值不同,顏色有明顯的亮度、深淺差異 ②浸泡於碳酸鈉、磷酸三鈉時,顏色為黃棕色系 ③浸泡於單寧酸時,顏色呈現藍黑色系。 最後,我們將結果應用在不同材質中,成功製作色彩豐富的藍曬作品,讓「古代攝影工藝」有新發現,符合SDGs11永續城市之目標!

自監督學習在臺灣手語辨識上之應用研究

在臺灣手語辨識,先前研究所使用的監督式學習需要大量標記樣本而限制可辨識詞彙量。為此,本研究借鑒自然語言處理領域中BERT的遮罩想法,將未標記手語影片隨機遮蓋部分幀數,並讓模型學習預測被遮蓋的幀數以學習臺灣手語的特徵,並透過遷移學習來訓練辨識模型,此作法可克服現有臺灣手語資料缺少的問題。經過實驗,本研究訓練之詞彙辨識模型達成了242個單字量,92%的準確率。 此外,先前研究皆未在手語句子翻譯上有成果。因此本研究基於以上模型,設計手語翻譯的系統,整個系統在100個句子的翻譯表現達到83%的準確率,證明自監督學習的方式在手語辨識、翻譯上是有效的。並展現出樣本需求少與辨識詞彙量可輕易擴大的潛力。

波以爾對抗托里切利的表面功夫—探討量測大氣壓力、震度與氣體流速之影響

本硏究運用波以爾定律以及托里切利原理,討論不同口徑對應不同水柱壓下,因開口的表面張力及邊界層效應產生之「綜効表面壓」,模擬與實測漏水量的變化。 實驗操作流程為以管長L一端開口一端封閉的水柱管,開口朝上注入高h的水量,將其封閉倒置後,其水柱管內氣壓與外界P0相同。開啟底部使其漏水至平衡,結果發現使用一般的水就可以簡易量測大氣壓力的條件。 進一步探討擾動對系統的影響,在綜効表面壓的作用下,於特定的震度和震頻時瓶口的加速度具有週期行為,並得出本系統應用於偵測氣流的限制與可行性。 本研究由已知的原理出發,透過實作來探究複雜且真實的機制,進而發現有趣的物理現象與實用價值。

眾「蛭」成城-探討巴蛭(Barbronia weberi)的生態習性與動物行為

巴蛭 (Barbronia weberi)吃食活體動物類及屍體,屬於肉食性及腐食性的水生動物。獵物為水中小型動物,例如孑孓、赤紅蟲、絲蚯蚓、福壽螺、囊螺、錐蜷螺。孑孓的密度愈大,孑孓被捕食的數量也愈多,捕食率隨著密度變大而提升。在60隻孑孓密度下,一隻巴蛭三天能捕食54.67隻,二隻巴蛭能捕食59.67隻,三隻巴蛭能捕食60隻,巴蛭的密度愈高,捕食孑孓的效果也愈好。擺頭掃動模式能提高自己的捕食率,平均10秒能掃動8.67次而且巴蛭具群聚性,可說是眾「蛭」成城。巴蛭 偵測獵物存在的位置,可藉由視覺 (光影變化 )、振動及嗅覺來感知,其中嗅覺較靈敏。巴蛭能存活於pH4.5~pH11、0.05%的肥皂水溶液及沙拉油與水混合液,建議可以將巴蛭歸類於底棲無脊椎汙染指標生物(bioindicators)。

氣曝曝-生物曝氣法進行酸菜水降解可行性之探討

酸菜水 農業生產過程中產生的副產品在醃漬酸菜過程中,土壤被廢水污染嚴重鹽化,付出慘重成本。本研究利用接觸曝氣法來嘗試解決酸菜醃製廢液中的汙染物,分別探討曝氣槽形狀、濾材種類以及複合式曝氣裝置,並加入枯草桿菌來探討pH值、濁度、COD、污泥產生量的變化與差異。研究結果發現無論哪種槽體在不添加濾材下表面積與細菌依附空間不足,無降解作用發生;矩形槽適合採用平板形濾材,圓形槽適合採用K1濾材;而我們研發的複合式曝氣裝置無論是在COD、濁度以及汙泥產生量都是表現最佳的。

Old葉 土積層-落葉堆積對土壤影響

為了了解學校落葉堆積對土壤和生物會有什麼影響,我們挑選學校不同種類的落葉,觀察它們長期堆放地點;另外收集這些落葉堆放到土壤上,在不同時間測量土壤的各種性質,最後對他們拍照和記錄;落葉用水萃取後加到培養皿的土壤裡觀察發芽比率;最後堆積後的土壤種小白菜,觀察有什麼影響。結果顯示初期落葉層對土壤溫度有明顯降溫效果,對土壤的水分、酸鹼質、生物、結構也有影響。1個月內落葉堆積的土壤和落葉的萃取液會抑制發芽,但兩個月後影響不明顯,而且對小白菜的發芽和成長有幫助。自然落葉堆積對於植物的成長幫助大於壞處。

臺灣紅樹林與鹽沼土壤碳封存能力差異:以新竹新豐地區與臺中高美溼地為例

本研究以臺灣新竹縣的新豐紅樹林與臺中市的高美溼地,分別作為臺灣紅樹林與鹽沼的代表。經過元素分析、粒徑分析及密度分析之後,比較臺灣紅樹林與鹽沼兩個藍碳系統的碳封存能力差異及和國外相關研究間的差異性。本研究發現,採樣地距海越近,有機碳佔底土比例越高;粒徑較小的沉積物顆粒,較可能儲存更多有機碳;並藉此得出了藍碳相關研究受地理環境影響很大的結論。各採樣地樣本的活性有機碳(LOC)比例多大於難降解有機碳(ROC)比例,可能是由於臺灣的藍碳系統缺乏河川穩定供應有機物,又受到年齡與氣候條件的影響,其中儲存的ROC在總有機碳(TOC)中所占的比例不高,因此不適合長期儲存有機碳,卻很可能在幾十年內快速形成一個新的碳匯系統。

「百頁」千嬌~低脂高纖百頁豆腐製作之探討與分析

市售百頁豆腐含大量油脂,高熱量讓人卻步,本研究探討降低油脂和添加膳食纖維粉的可行性, 並提出配方供自製時之參考。 首先自製硬度測試器、壓縮力測試器,並不斷修正器具以降低誤差和提高準確性,其次藉由實驗瞭解各原料對百頁豆腐品質的影響。實驗發現:大豆分離蛋白粉比例、油脂和澱粉的種類與添加比例、 黏著劑種類、不同膳食纖維粉、酸鹼性與鹽類等,都對百頁豆腐品質具有影響。 建議:依個人喜好選用不同風味的油脂 並降低至10%以下;澱粉以樹薯粉5~6%為佳;黏著劑以蛋白粉3%或以雞蛋取代能提升乳化作用也更加嫩滑;酸性、鹼性皆會降低硬度;以冷凍法貯存能增加孔隙及延長賞味期限。本研究提出低脂高纖百頁豆腐配方是健康又可行的。

高粱酒糟應用於零換水養殖之效益評估

探討高粱酒糟作為零換水養殖補充碳源之效益,共分為三個部分。 一、正式實驗(一) A(魚溶漿+糖蜜C/N=15)、B(酒糟萃取液C/N=35.44)、C(魚溶漿+酒糟萃取液C/N=15)3組在氨-氮、亞硝酸-氮皆表現出清除能力,其中B組的生物絮團沉積量最多。 二、正式實驗(二) B組(酒糟萃取液C/N=15)在增重量、增重率、飼料效率上都有最好的表現,在肥滿度、肝體比、臟體比和腹腔脂肪比上也有最高表現;與C組(糖蜜C/N=15)無顯著差異。 三、正式實驗(三) 結果顯示,較大水體中的紅尼羅亞成魚能夠正常生長,其成長與飼料效率甚至較實驗(二)之魚苗更佳。 高粱酒糟作為零換水養殖中培養生物絮團補充碳源,具有促進生長、穩定水質的優良效果,且有價格低廉的優勢,極具推廣價值。