第45屆--民國94年

由於奈米科技之進步發展神速，許多難以偵測的奈米污染物可能對生物體造成不可預知的負面影響，然而傳統之感測方法主要針對氣體分子，可能不適用於感測粒狀奈米污染物質。因此，本研究之主要目的是探討(也建立一套)奈米污染物簡易感測方法之可行性。利用二至三個塑膠瓶、塑膠管組裝簡易感測實驗，並且使用非常少量(約0.05 mL)之綠色溶劑(離子熔液)，實驗結果顯示奈米ZnO及螢光粉塵灰 (2或奈米CuO 反而使電阻增加；但未通過過濾材料之螢光粉塵灰(

研究主題探討「七邊形的數字謎題」：七邊形每邊三個圓圈，圈中填入數字1~14(不得重複使用)，使得每邊和為26。觀察發現數字填入時的特性：七個邊中圓圈務必填入1~7，七個頂點圓圈務必填入8~14。嘗試在此條件下尋求謎題解，方法一：將1~7 依序填入邊中圓圈，再考慮8~14 來配成每邊和26。方法二：以14 為中心起始數字(頂點圓圈)，考慮兩旁(邊中圓圈)放的數字組合，再找出整組解。方法三：列出每邊和為26 的所有可能組合，從中挑7 組串成一七邊形的組合。結果發現：謎題有解，解非唯一。依同樣的數字填法，進一步推廣討論，(一)「邊數改變」，求每邊和。(二)快速找出各邊數的謎題解法。(三)填入「數字改變」，求每邊和。(四)七邊形的數字謎題數字填法改變，求「各邊和的變化」。結果發現：圖形的邊數可推廣至n 邊形，其中奇數邊形的謎題有解，偶數邊形的謎題則否，而數字的改變只需考慮連續性，皆能有解。七邊形的數字謎題之各邊和的值可變動，上下限範圍值於19~26 之間。

在撲克牌遊戲中，我們選擇了一個單人撲克牌遊戲，找尋在這40 張牌中迷人的規律。遊戲中發現要玩出一個結果似乎要花費很久的時間，並且也很容易失敗，所以我們簡化遊戲規則，讓完成的牌組不再循環，剩餘牌再重新排起。規則簡化後，不僅更快完成，並發現從中可找出最簡化的結果，４０張牌可找出１３組牌組，還剩一張固定剩餘牌３。接著我們討論出三種方法來觀察遊戲所遵循的規則，第三種方法可以找出一個規律，讓我們確定此遊戲的剩餘牌為３。得到遊戲規律後，我們試著以八尾來做推論，並試著將規律推測至所有的數，發現過了五以後，就不可能出現剩餘牌。我們很高興，以後這個遊戲可以不用侷限在九尾了，可以換作八尾、七尾，甚至只有一種可能的五尾。

茲認為乳酸菌及其衍生物對整個人類飲食有極深遠的影響，激起我們以乳酸菌為研究主題的想法。此實驗探討乳酸菌對環境改變的適應能力，以期達到有效的利用。一、使溫度由5℃驟變至37℃(人體溫度)，觀察乳酸菌對驟變環境的適應能力，並比較緩慢回溫時乳酸菌之恢復情形，以及兩者恢復活力的效率又是如何。二、模擬人體消化道環境，比教全脂及脫脂優酪乳內的乳酸菌通過胃酸及膽汁後的存活情形，探討乳酸菌的活力減退程度與環境因子的影響。了解脂質與蛋白質的多寡是否會影響膽汁及胃酸對乳酸菌的抑制程度。三、比較乳酸菌在pH7、pH7.8、添加膽汁的pH7.8培養液中的生長情形，以判定膽汁對乳酸菌的抑制效果是否導因於酸鹼度或膽汁的內含物。

關於駐波：如果拉緊的繩左端以正弦震盪，而另一端固定，則此震動會沿著繩子像又送出一連續的行進波。波的頻率即震動的頻率。此波在固定端反射，向左回轉行進通過他自己。向右的波和向左的波便互相干涉。在某頻率下，此干涉會產生一駐波形式。但在高中課本之中只有討論以上所述之繩波，和水波槽中關於兩點波源所產生的駐波，而我們感興趣的是──三個、四個波源呢？而且現實狀況之中的波的振幅也並非是永遠保持不變。我們先利用電腦模擬兩個、三個及四個點波源產生的駐波。而後再用四個實驗，分別是一至四個點波源的水波槽實驗，我們利用馬達的震動產生水波，用投影機從水波槽的下方將水波投影至牆壁上，再用數位相機照下。現在高中課本中介紹節線及水波時，理論的推導都是沒有計算到水波振幅隨著距離波源的遠近而隨之有的衰減，而我們將實驗跟兩種理論的結果作比較，發現波源數在偶數時，有無衰減所造成的節線形狀略有差異，而波源數三個時，很明顯的可以發現當考慮到衰減時，節線數會變的較少。我們推測這是因為三點波源節線的決定並不是單純因為相位差為半個波長的關係，而同時與振幅也有一定程度以上的相關性。

台灣目前並未分佈的『黃鉤粉蝶』是研究主題的主角----我們尋找黃鉤粉蝶及其他種類蝴蝶在馬祖--南竿地區的棲息地點，並且從卵開始，學習飼養黃鉤粉蝶的幼蟲，佈置適合牠的居處環境，學習辨別牠和其他常見粉蝶不同的地方，同時知道怎樣辨識黃鉤粉蝶雌、雄的方法，及牠們的生活習性，了解目前黃鉤粉蝶為什麼會出現在馬祖，以及牠所遭受到的生存危機。除此之外，研究過程中發現到一些馬祖地區的特別種蝴蝶，我們進行拍照、比對，得以對蝴蝶有進一步的認識。

本研究使用自製重力震盪器、十種的沙子、不同形狀、密度的紙模型、不同形狀的盛裝容器、保麗龍球與鉛等，來探究埋在沙子裡的石頭會浮出沙面的原因。研究一以沙子加水與未加水進行震盪研究，發現本實驗與沉積作用不同。研究二利用重力震盪器進行震盪，發現震盪高度越高、沙子厚度越薄，石頭較易浮出。研究三、四、五、六、七針對埋入的物體，改變外型、密度、體積、體積比沙子小與埋藏位置等方法進行研究。發現當物體為球體、密度小、體積大、埋藏在中央較易浮出。研究八以不同形狀的盛裝容器與不同材質的容器內壁進行實驗。發現不加內襯的正方形容器較易讓保麗龍球浮出。研究九以保麗龍球、鉛片與鉛丸進行實驗，驗證我們的研究結果。

本實驗於香水蓮花蕊下部的輪狀盤構造，取出透明狀分泌物，此物質與坊間美容業者所謂的植物性胎盤素，有諸多類似之處。本分泌物經化學定性分析後，初步確定含有蛋白質、胺基酸、脂質、多酚類的鞣質(具抗氧化效果)、及??類衍生物等，並以紫藍色花系香水蓮分泌物含量較高。本分泌物作用於生物細胞時，能促進細胞修補及生長，並保護逆境中細胞。高濃度的此分泌物反應較劇烈，可能造成鞣質沉澱及離子毒害，故不適宜用於抵抗力弱的組織(如渦蟲尾部)。唯水溶性組於濃度高時比濃度低時較能救助抵抗力弱的組織。

黑格攣線是一個用有方向性攣線攣接平面或蒚體棋盤中黑格的動作。以平面棋盤為例，在給定的m× n 黑白格相間的棋盤(其左下角為黑格)，由左下角開始以連線將共點黑格連接，若所有黑格都能被連接，則稱(m,n)符合黑格連線條件。本研究主要目的是以推理方法導出當(m, n)符合黑格連線條件時， m,n 之間的關係，研究初期猜測當gcd(m ?1, n ?1) = 1時，數對(m,n)符合黑格連線條件。為達上述目的，研究中需探討棋盤中的黑格總數、連線在棋盤上重複通過的黑格數量及重複通過的次數，以及在如何的情況下可以使連線通過棋盤上所有的黑格，最後驗證研究初期之猜測成立。本研究預期推展到高維度棋盤符合黑格連線的條件。目前發現此推廣面臨高維度中點、線、面、高維度體個數及相互連接的問題，由實例進行黑格連線後，猜測結果與二維、三維相仿（各維度的格數減一之值必須兩兩互質）。另外，還有一個研究推廣的思考方向：mxn棋盤中，將連線視為繩，連線第二次經過黑格時，依序向前一條連線上方、下方通過，最後將黑格相連後，繩拉緊所能產生的繩結數。

在四年級上學期牛頓版的「自然與生活科技」領域第二單元「水中的生物」其中有一個學習活動是要同學們養殖水生動植物，以便觀察與認識水中生物的種類、繁殖與生態環境等等。本研究是為了因應本單元的學習需要，對此一學習活動做更深入、更廣泛的探討。關於認識「水生植物」的部分，我們探討了四個主題：一、比較「水生植物」對於各種水體生長適應的情形。二、探討「水生植物」對於洗潔劑稀釋液生長適應的影響。三、比較「綠藻植物」對於各種水體生長繁殖的情形。四、探討「水生植物」的養植對於各種水體PH?的影響等問題。從本研究的各項實驗結果，我們有以下的幾點重要發現，簡述如下：一、沒有任何一種水體是完全適合所有類型水生植物的生長適應。二、濃度0.05﹪的家庭用「洗潔劑稀釋液」，會使得大部分的水生植物在3-7天內死亡。三、「洗潔劑稀釋液」的毒性，會隨著時間的延長逐漸的被水體中微生物的分解而消失。四、各類型的「水生植物」對於各種洗潔劑對水體的污染，具有淨化的功能。五、水生植物在養分和光照量不足的情況下，為因應不同環境的變化，會呈現出枝葉縮水的狀態。六、洗潔劑的毒性消失後，洗潔液所提供的養料，會使水生植物長得更好，這可能是造成受污染水源「優養化」的重要因素。七、「綠藻植物」的生長繁衍與水體的種類並沒有必然的關係，而是受限於光照與養分量的多寡。八、「水棉」和「大聚藻」這兩種水生植物，對於各種水體pH值的變化，有非常顯著的作用。希望透過本研究的結果，使得同學們對水生植物有更深刻的認識，以便對水生植物養植有更正確的觀念與作為。