第42屆--民國91年

為了了解有關蛋白質在溶液中沉澱的現象，我們研究了這幾個因素對牛奶沉澱的影響：1.pH 值、2.不同鹽類溶液、3.不同牛奶濃度、4.奈米黏土存在時。發現牛奶本身是酸鹼，且大部分的蛋白質等電點在pH=5.9。同族離子，隨著電荷密度的上升，達等電點所需的離子濃度就越低。同行離子，尚須再考慮水合能的效應。對同離子而言，牛奶濃度越高，所需的離子濃度越低。但若牛奶濃度越高，沉澱與溶液的顏色非常不分明，故牛奶濃度不可太高。筆者所用的濃度是5%和10%的牛奶溶液。奈米級黏土與蛋白質的反應機構主要是經由離子吸附來達成凝集沉澱的目的,發現奈米黏土的電離子吸附效率比一般的離子要高出好幾百倍,只要10~30ppm 就可以達到凝集沉澱的效果。筆者以顯微鏡看奈米黏土作用的現象，證機構的正確性。展望將成果應用在工業膠體廢水處理。

玩5×5開關電燈遊戲時有很多不同的變化，我們研究這些變化中對應的函數和集合，透過這些函數和集合的概念，我們研究 1.判斷任意二個n x n 燈炮狀態圖形X 和Y 是否同類 ?如果X 和Y 是同類，則我們將找出所有使圖X 變成圖Y 的方法 (開關電燈遊戲問題只是第一個問題的特殊情形) ; 2. 所有的2n2個n x n燈炮狀態圖形有多少不同類圖形 ?由於n × n圖形有2n2個，當n 的值愈來愈大時，要確實討論這些圖形非常困難。在這個研究計劃裡，我們給出只要計算n 個圖形和一些簡單分析就可以解答上述二個問題的方法，這樣不但大幅地加快解題速度，同時也大幅地減少問題的難度。用這種方法，我們只列出n≦18 情形的解答(限於篇幅問題)。

壹、 目前工業界在沖床上的送料設備為空氣式送料機，但必須使用空壓系統才能完成，由此我們就研究出利用單向軸承的不可逆原理來製作此機械式自動送料機。貳、 本作品是利用兩組單向軸承，第一組單向軸承心軸固定在機架上，第二組單向軸承藉由導桿或導軌作往復的運動。一、 當第二組軸承前進（向左）時，由於不可逆，故夾住材料往前走，第一組軸承可滾動，所以無太多阻力。二、 當第二組軸承後退（向右）時，因第一組軸承不可逆夾住材料，而第二組軸承可滾動所以能順利完成後退動作。參、 機械式送料機的動作迅速、確實，可以完全配合沖床、壓床的工作需求，不但可以改善空氣式送料機的動作不精確；亦可降低設備費用，節省能源、減少噪音干擾。又加上此單向軸承機械式自動送料機製作簡單，即經濟又環保，我們認為頗具有開發的價值。

我們用已學過的理化及生物知識，配合學校現有設備，再發揮實驗探究精神，以「物理檢測」、「化學檢測」及「生物觀察」等方式，探討中港溪從上游到下游的水質對生物的影響情形。

象神和納莉颱風使得基隆河暴漲，河水漫過堤防淹沒了社區和學校，在基隆河整建工程中，將原來的植被泥土河道鋪上水泥，實驗中發現水泥河道比原來的植被泥土河道排水的速度快、排水量高，但觀察中卻發現對於坡度平坦、河道蜿蜒的基隆河，水泥河道仍然會淤積大量泥土並且破壞生態，定期疏濬和保留原有的植被泥土河道並加寬行水區，才是人與環境的共存之道。

我們在無意中，從爛泥溝裡發現了水蚤，對這體長只有 2mm 的水中小不點深感興趣，想了解他為什麼能在爛泥溝中生活？其他溪流、湖泊、池塘找不找得到？ 他如何繁殖、運動和捕食？在自然界中，他扮演什麼樣的角色？對人類有什麼貢獻？我們從最基本的一般水族箱飼養開始，分爛泥區及水草區，由飼養的結果來發現問題，設計實驗，從而了解水蚤的繁殖與生長、運動和捕食、角色與生態….等。我們的實驗有：共生條件實驗、水質實驗、水流實驗、鹽度實驗、PH 值實驗、餵食實驗、溶氧量實驗、光線實驗、水溫實驗。我們的結論是：水蚤能生活在低溶氧量下的爛泥溝中；鹽度 7%以下的淡水中、水溫在 15℃?30℃間的稻田、沼澤、濕地，只要水質純淨，水性微鹼（PH=8~10），，日照充足，水流不急或止水，便可看到可愛的水蚤。它是最好的魚飼料，也可當作水質輕度或中度污染的指標。

在二年的研究過程中，我們增加了河內塔的棒子數，並在自製的道具中，實驗記錄了移動次數的數據，實驗時為了避免移動次數有錯誤，研發用編號與顏色來區分盤子。在從實驗數據中，設計出”跳數點”，”倒三角圖”來計算最少移動次數，並歸納出推算次數的方法，但面對棒子數、盤子數過大時，仍需在數字的處理上費些功夫。直到學校課程學到了二次函數，於是我們導出了用多項函數關係來呈現不同”跳數點”的移動次數之公式，再用這些公式去驗證我們初期的實驗數據與延伸”倒三角圖”的結構，因此透過這些函數圖，我們對最少移動次數有更明確的解析與結論。

蚜蟲以吸取植物的汁液為生，會阻礙植物的生長，並會傳播病毒。生命週期中，有兩種生殖方式：以卵生的方式產卵渡過寒冷的冬季，而以卵胎生且是孤雌生殖的方式，在夏季快速繁衍。若遇到族群密度太高、寄主植物水份含量太低等逆境時，雌蚜會產下有翅蚜蟲，以利乘風飛行到新環境，快速擴張蚜蟲的族群範圍。而蚜蟲與螞蟻行互利共生的美好生活，蚜蟲分泌蜜露可以提供螞蟻當作食物，而螞蟻保護蚜蟲和卵，雙方都有好處。但瓢蟲和草蛉的幼蟲卻是蚜蟲的天敵，會大量捕食蚜蟲，蚜蟲的族群也因此無法無限擴大。對人類來說，當蚜蟲開始危害作物時，必需藉由對蚜蟲的各項研究結果的瞭解，選用最適當的防治方法。我們可以用草蛉幼蟲當作生物防治方法中的天敵，以減少蚜蟲數量。

藉由撞擊各種水果所造成的糖度上升，以實驗證明並尋找使其糖度上升的導因：是因為水果自身乙烯釋放量上升；組織破壞造成微生物滋生；或者是氧化作用的緣故（澱粉分解、游離有機酸變固定有機酸）；或者是果糖因搖動被甩出等種種因素使得水果變甜。

環保是未來人類生活勢必面對主要課題，在本次的研究中，研究者主要係針對堆肥腐化過程、EM 菌對水質及堆肥腐化的影響、EM菌有機堆肥對植物生長的影響等問題作深入的探討，其主要目的除了有助相關學習課程內容之釐清，另一方面，對環境問題的了解及● 一般堆肥自然腐化過程的速度大部分都非常慢，有時甚至需要一年以上的時間才可能完全腐化完成。● 廚餘及 EM 菌對於堆肥的腐化醱酵有明顯加速的現象。● 落葉堆肥加入 EM 菌後，其腐化醱酵的速度加快很多，甚至在三個月內即可完全腐化，比一般自然腐化快好幾倍以上。● EM 菌可以明顯改善水質的臭味、PH 值、TDS 值及水的顏色等。● EM 菌可以使堆肥腐化後的體積大大的減少，對降低垃圾量及環境改善有非常大的幫助。● EM 菌堆肥，可以幫助植物的根葉發展，並強化植物的生命力。● E M 菌堆肥，可以加速植物生長速度，並強化植物枝葉發展。● E M 菌可以使原本沒有價值的垃圾變成極富價值的有機肥料，對環境問題的解決及人類生活的改善頗有助益！