全國中小學科展

第65屆--民國114年

鰻後餘生 Rescue! We Can Do It!

本研究調查恆春半島四重溪與保力溪口在鰻苗捕撈期間的混獲生物情形,於2024年12月至2025年1月共進行21次夜間實地觀察,記錄到共計50種混獲物種。研究團隊結合在地訪談、物種鑑定與中途安置行動,協助救援遭誤捕的非目標生物。結果顯示,鰻類與蟹類具有較高的耐受性與存活率,非目標物的救援總數更高於目標物白鰻數量。透過與善心漁民合作,並結合生態補償金制度,實踐「支付生態系統服務(PES)」的理念於鰻苗漁期。研究成果已由屏東環境保護聯盟彙整並提交政策建議,推動建立河口混獲補償制度,促進生態保育與地方生計的雙贏,實踐聯合國永續發展目標SDGs第14、16 與17項,展現地方科學行動與制度倡議整合的潛力與價值。

風水輪流轉-探討颱風和季風共伴效應對台灣降雨的影響

本研究探討颱風與東北季風共伴效應對台灣降雨及災害的影響。透過歷年颱風案例發現,共伴效應可能會導致多地嚴重淹水、道路斷裂、人員傷亡等災害。本研究自製雨量模擬實驗平台。模擬結果顯示:颱風從不同方向接近,降雨分布不同:當颱風從東北方接近台灣時,東部、北部雨量較多;颱風從台灣東方接近時,東部的雨量較多;颱風從台灣的東南方接近時,南部的雨量較多。單獨模擬東北季風時,台灣北部雨量最多,其次是東部,把東北季風的降雨量和颱風的降雨量相比,東北季風帶來的雨量較多。在共伴效應模擬時,實驗結果有兩種可能:颱風和東北季風產生共伴效應,使東部和北部的降雨量增加;東北季風風速增加,可能會破壞颱風結構,使雨量減少。

探討語音與圖片學習呈現策略對學生學習成效與認知歷程之影響—以腦波儀量測為依據

本研究探討不同多媒體學習呈現方式與策略操作對學生學習成效與認知歷程的影響,並結合腦波量測進行實證分析。研究分兩階段進行:第一階段設計三種影片類型(語音+圖像+文字、語音+圖像、語音+文字),比較學習表現之差異;第二階段以成效最佳的「語音+圖像」組為基礎延伸三種策略(單次觀看、重複觀看、觀看後口述)進行比較。結果顯示「語音+圖像」組在學習成效、專注度與放鬆度表現最佳,符合雙通道與冗餘原則;「觀看後口述」策略在測驗成績與語意整合指標上具優勢,展現生成學習與深層加工潛力。 本研究結合理論與腦波數據,提供多媒體教材設計與教學策略實證建議,展現腦波輔助學習診斷可行性,呼應永續發展目標「優質教育」核心精神。

綠色協奏曲~咖啡渣與吸音棉共築板擦機的「無聲潔靜」

本組自製壓克力立體箱,由聲音頻譜分析儀得板擦機頻率580、1160、4060Hz特定聲波,以藍芽喇叭控制上述三種頻率,測試多種吸音材料,研發創新吸音棉+咖啡渣+吸音棉三明治複合材料,展現卓越降噪效果。增加咖啡渣厚度有效減弱聲音,厚度達3.12公分以上,隔音效果不明顯;在3.57公分下,重壓提高孔隙密度,進而從68分貝降至55分貝達13分貝(19%)。 由以上研究結果,設計板擦機外部隔音罩,內部黏貼此複合材料,兼具隔音與防灰逸散功能,從110分貝降至65分貝減45分貝(40%),降噪效果顯著,並申請專利中。研究成果應用在家電馬達,延伸隔音牆建築上。實踐變廢為寶永續精神,展現低成本創新環保降噪解方。

「銀」「鍶」作對——Ag/STO複合壓電-光觸媒之光催化性能的合成與應用

本研究以TiO₂奈米纖維為骨架,添加Sr(OH)₂,以水熱法生成異質結構觸媒SrTiO₃(STO)。並引入銀奈米粒子構築Ag/STO,利用表面電漿共振效應(SPR)拓展材料對可見光的利用。再對材料進行鑑定,檢驗其染料裂解、CO₂還原的效果,和驗證其穩定性。結果顯示在光照和震動聯合作用下,Ag/STO的反應動力常數均顯著高於純TiO₂,體現SPR與異質結構的協同優勢。微結構分析亦證實異質結構的存在,有利於光照與震動反應時的催化效果。此新型光觸媒的設計策略將使用環境拓展至震動,不再侷限於光照。為淨化環境、氫能產CO₂還原等綠色能源領域提供堅實的實驗基礎。

外來種尖翅翠蛺蝶的幼生期生物學及擴散模式探討

尖翅翠蛺蝶最早於2019年在基隆被發現,是以芒果葉為寄主的外來種蝴蝶。本研究透過野外調查發現,尖翅翠蛺蝶偏好在4.8公尺以上的芒果樹產卵,在都市化程度高的環境仍可繁殖。幼生期天數在47日至62日間,低溫會延長幼生期發育時間。生長速率隨齡期增加而變快,且雌蝶幼蟲體型較雄蝶大,蛹體長寬比也有差異。幼蟲會依據體型與體色變化進行不同的隱蔽行為,其體背白線與與中肋位置為隱蔽行為的關鍵因子。公民科學資料顯示本種入侵臺灣本島後呈現「 先跳躍後漸進」 的擴散模式,在本島東西兩側呈現不同擴散階段。考量各因子對擴散的影響, 推估本種會持續南向擴張至恆春半島,並轉至東側再往北擴散東部縣市,南部縣市可提早監測本種對芒果產業的影響狀況。

消波~快!2.0

延續去年的實驗做進一步的改善與測試,這次我們新增浮動式的消波塊觀測其消波的情形,實驗過程中,在無精密儀器下觀察波速與波高,是一件令人感到棘手之事,所幸目前影像分析技術大行其道,因此本實驗的觀測資料均由電腦影像分析輸出並整理。固定式消波塊的實驗結果蠻符合我們的預期,能以簡單的消波塊結構達到消波的功能,實驗數據顯示出原本岸邊的最大波高,可銳減至原有的三分之一左右,效果驚人,真的是消波~快!反之,浮動式消波塊的結果與預想有一段落差,最大原因是消波塊隨著液面升降,上方無足夠的水體產生足夠大的水壓,因此無法順利引導水流通過洩壓裝置,導致消波結果不如預期。

有抱「負」的魔術箱

本研究的目標是做出空氣清淨器來改善空氣品質,我們利用防霾紗網及活性碳濾棉自製濾網,並透過等離子產生器將等離子注入空氣濾網內部進而過濾懸浮微粒、甲醛及總揮發氣體(TVOC)等有害物體,透過實際在前鎮漁港、台電南部發電廠、左營區某國中、林園區大林發電廠實地測試清淨機的清淨成效如下: .前鎮漁港:PM2.5改善率33%;PM1.0改善率28%;PM10改善率31%。 .台電南部發電廠:PM2.5改善率29%;PM1.0改善率23%;PM10改善率28%。 .大義國中:PM2.5改善率30%;PM1.0改善率22%;PM10改善率26%。 .大林發電廠:PM2.5改善率59%;PM1.0改善率58%;PM10改善率55%。 我們也自製壓克力觀察箱,從中探討等離子、負離子及水霧清除TVOC、懸浮微粒的成效,並透過HEPA濾網、活性碳濾棉、各種紗網、熔噴不織布等濾材來進行過濾實驗並找出較佳的組合,從而製作出環保又經濟的空氣濾網。期望空氣清淨機可以成為教室的標配,讓大家在安全的室內環境中學習。

探討農業灌溉用水與土壤的塑膠微粒情形

本研究以石頭溪圳灌溉水為例,探討塑膠微粒進入農田的途徑及對作物生長的影響。透過尼羅紅法檢驗,並比較不同灌溉水源的污染情形。結果發現石頭溪圳下游人口密度高,塑膠微粒暴增;塑膠微粒於枯水期濃度高於豐水期,推測因雨水稀釋效應;在不同灌溉用水中,以滲透水、地下水經岩壁過濾最乾淨,山上溪水亦受民生污水影響,再生水經濕地淨化後污染仍高。中下游農田土壤的塑膠微粒濃度最高,可能污染來源包括灌溉水、農業地膜及大氣沉降。塑膠微粒降低土壤排水性,損害A菜根系健康,影響農作物的生長。本研究開發農業水圳塑膠微粒清除機,清除率達99%。建議加強污水接管,並於石頭溪圳下游設置清除機,以改善灌溉水質,保護農作物及農業生產環境。

磁來運轉~磁性齒輪轉動圈數比因素探討

本研究主要是以磁力特性與齒輪傳動原理為基礎,再透過資料蒐集、影片觀察與3D建模分析,並設計及製作零件可拆式之 磁性齒輪,可隨著各種圓心角的變化放置磁鐵和鐵質層進行實驗,依照各種放置物的分布不同,而呈現特定的旋轉比例關係。研究包括同軸性磁性齒輪、徑向式磁性齒輪,又可分為平面式與立體式,同時也研究磁性齒輪應用於生活中的可行性,例如:利薩如曲線等。 設計分析上我們採用3D建模分析法,以及實際測量磁場來修正建模理論,加上實作上的考慮,而設計出轉動圈數比較穩定的磁性齒輪。 在實驗上,我們利用強力磁鐵,配合適當的鐵質層,以及找出磁性齒輪的對稱性組合,設計出穩定圈數比的磁性齒輪對於產品的性質及應用表現非常滿意。