第45屆--民國94年

排列組合的題型有千千萬萬種，其中就屬一筆畫問題為最有趣的了！在學排列組合時，老師曾經提到一筆畫走法數的算法。我們看著這麼多種類的圖形，心中頓時產生了一股強烈的慾望想要去研究它。於是，我們就挑了一些圖形來算看看，有的像〈圖一〉：走法數須討論到各系統間的組合數──來回走法。 接著，我們便想到如果將圖形改成其他的連接方法又會如何呢？ 一開始，我們基於好奇的心態畫畫寫寫的作了一些圖形，沒想到幾個出乎意料的答案竟然引領我們走向更深入的研究。

於實際生活情境中發現廚餘液肥會影響蚜蟲的存活，首先對蚜蟲種類及生活習性做探究，接著試驗不同的廚餘化肥菌配方所製造之廚餘液肥對棉蚜的防治效果，發現皆能有效的防治棉蚜。探究蚜蟲可能的致死原因時發現，廚餘液肥對棉蚜的直接致死；而廚餘液肥的氣味對棉蚜的存活並沒有影響；廚餘液肥的酸性物質雖然可能造成蚜蟲的傷害，但應不是主因，推測死因為液肥中含有分解蚜蟲體壁的酵素或可利用菌絲穿透體壁的真菌，另外，菌種配方中所含有的菌株可能本身即可對蚜蟲造成傷害。在實際應用方面，噴灑稀釋１００倍的廚餘液肥是屬於經濟又有效的最適濃度，而且只要在棉蚜生活世代內施用一次即可有效的防治棉蚜。以上結果是防治作物害蟲重大的新發現，值得進一步更深入探究廚餘液肥在防治作物害蟲上所扮演的角色。

系統生物學是結合實驗生物和理論生物科學來探討複雜生物系統的新興科學，在後基因體時代中已慢慢地變成一種不可或缺的研究方法。本研究利用系統生物學來研究大腸桿菌之生長曲線。首先我們以電腦系統建立精準、快速的模擬平臺—— Emu. coli，再以實際培養大腸桿菌生長曲線，藉以評估模擬Emu. coli 平臺的準確性。此模擬平臺先以生長曲線的三次多項回歸分析及倍增時間為基礎建立常數資料庫，用陣列儲存每個個體的特性參數，經由電腦演算法模擬大腸桿菌二分法分裂增殖的生活史，並設定天擇淘汰條件以留下最適合品種，最後即時顯示陣列對應的生長曲線。本研究除能以我們發展的Emu. coli 平臺預測不同pH 值培養液中大腸桿菌的生長曲線外，並能以實際培養所得之生長曲線來加以驗證。本研究未來可以應用於癌細胞之生長模擬，進而找到最適合殺死癌細胞之條件，以達到治療癌症的目的。

在參觀美國太空中心時，發現未來太空艙裡要利用燈光代替陽光來種植物，以做為長途太空旅行時的食物來源，而白色光線是由許多不同顏色的光線所組成，因此這個實驗的目的在於瞭解光線的顏色和方向對於植物生長向性的影響；同時也想瞭解造成向光性的生長素，在光誘導下的訊息傳導方式。實驗結果發現，綠豆苗對於藍光有最強的向光性，同時不會造成豆苗徒長。實驗結果也得知生長素由生長點製造後不僅儲存在生長點，並且也儲存於葉柄中；將藍光只造射在豆苗的下半部的莖，而非生長點部位，光線會誘導莖產生傳遞訊息，此訊息會傳遞到含有生長素的生長點和葉柄，生長點和葉柄再分泌生長素，流向照光組織的背光面，造成植物的向光性。因此在太空中的無重力狀態下，可以施予藍光照射植物的莖部，藍光不但可以讓植物有最佳的光合作用效率以正常生長，並且可以利用植物的向藍光性，以誘導植物生長到設計好的方向，以充分利用太空艙有限的空間。

一則電視上〝鋼筋水泥吊橋被風吹垮〞的轉播報導，引發了我們的研究興趣，想要知道為何風作用在橋上，會引起橋面的振動扭轉？ 風吹造成空氣的波動，為了瞭解波的現象，我們先觀察生活中常見的水波、聲波及繩波的振動。於是我們設計了(1)在池塘中丟石子，進而發展出水波槽實驗。(2)以提琴弓在金屬板邊緣拉奏，造成板面上細砂跳動而呈現各種克拉尼圖形。(3)以甩動童軍繩產生繩波，進一步製作鞦韆，觀察其受風力的運動情況。(4)最後，製作模型吊橋，以觀測受風中橋面的變化。 從實驗結果，我們歸納出無論在水面、金屬板面或橋面施力，造成的振動，藉由介質產生波的前進，波碰到阻擋會反射，與原來的波交疊形成不振動的「節點」。包括水波槽中形成的格狀波紋，及金屬板面細砂呈現的克拉尼圖形，都是振動、反射與節點交互作用的結果。至於風吹吊橋實驗中，我們發現頻率與角度是影響橋面振動的關鍵因素。雖然我們的吊橋實驗無法驗證橋的斷裂，但的確觀察到(1)間歇來回的風比持續風容易造成受風橋面的扭曲晃動。(2)45度風向比垂直風向更容易引起橋面的晃動。(3)減少同頻率的振動，可降低橋面斷裂的危險。

高中光學用三稜鏡或光柵分光，用肉眼判讀每條光譜對應特定波長，但誤差很大，很難客觀描述光譜顏色。偶然發現，透過光柵，可在夜間看到汽車頭燈為連續光譜、水銀燈為亮點光譜(Pic.1)，從光柵看世界竟是如此奇妙。 我們只使用攝影腳架、相機、凸透鏡、刻度圓盤、1200條/㎜光柵便組裝「攝譜儀」 (Pic.2)，不但成功鑑別鈉雙線，也可靈活拍攝遠方光源的光譜。 天文攝影常使用紅、藍、綠3種濾鏡，利用電腦影像疊合得到彩色的星雲照片，提供我們將「光譜影像數位化」的靈感，因為電腦不但可靈活放大影像，至少可鑑別3 萬 2 千種顏色，將各種顏色的光譜線轉成數位座標，不但可測量未知光源的光譜線所對應的波長、顏色，也成功鑑別5890、5896Å相差6 Å鈉雙線，深具實用價值。

我們使用了控制變因〈濃度、溫度〉的方式，研究在人為極易改變的變因中，使中藥抑菌效果發揮到最大的方法。觀察方法則使用紙錠法易於觀察之餘，抑易於以抑制圈大小判斷抑菌效果好壞。觀察結果發現不論是哪種變因，實驗結果抑制效果大小均為大黃＞黃蓮＞連翹＞紫蘇。而同一種中藥在濃度越高時抑菌效果越佳，溫度則隨細菌種類和中藥種類的不同，抑菌效果有所差異，我們彙整實驗結果，找出了能讓大黃、黃蓮、連翹、紫蘇等四種中藥抑菌效果發揮到最大的最佳環境。我們的目標是讓一般人能在日常生活需要時，以簡易的方式讓中藥抑菌效果發揮到最大，達到事半功倍的結果。更甚者以對身體副作用較小的純天然中藥，取代目前常用的合成西藥，對人體健康也有較大助益。

在六上自然課「氧與二氧化碳」這個單元，課本教我們做的二氧化碳滅火器，會因漏氣導致壓力不足，噴不出氣體來滅火，所以我們想要研發出一個成功的替代品，讓老師和小朋友在課堂上有更好用的教具。在研究中，我們先決定產生二氧化碳的材料，最後選擇以優點最多的醋去和小蘇打粉混合；然後用600c.c.的可樂瓶設計出一個簡易型滅火器，發現在600c.c.的尺寸下，只需要4c.c.的醋和0.39公克的小蘇打粉，就能把燭火熄滅；並且研究出上述瓶子大小和材料量的關係等比例縮放後，也都可以成功地滅火；而在研究過程中，更發現瓶子的氣密性是實驗能不能成功的關鍵；最後在不斷的研究和改良下，終於研發出兩型操作簡便又可重複使用的二氧化碳滅火器教具。

是常見的現象，會對生活造成不便的影響。所以本研究的主題是：探討檯燈造成反射眩光的種種現象，並研究防眩光的原理，最後再試著DIY防眩光檯燈。為達成目的，我們首先觀察檯燈上下、左右位置變化時，眩光大小、形狀、位置的變化。在初步瞭解眩光現象後，我們推測防眩光的原理可能與防眩光板的折射、反射程度有關，所以設計了照度、輝度、雷射光折射三個觀察實驗。根據觀察結果，我們發現防眩光板具有很高的反射效果，所以光線會在檯燈內不斷反射，最後被吸收，於是檯燈照射出的亮度與眩光程度都有所降低。最後我們用十二種常見的材料DIY防眩光板，並以六項評斷標準進行評分。結果證明，我們DIY的防眩光板一點也不輸一般的商品。

我們利用氧化還原法，將HAuCl4 水溶液加入一還原劑，如維他命C，以形成金奈米粒子，改變維他命C 的濃度和劑量，以及反應時溫度，探討不同反應條件下金奈米粒子的顏色變化及聚集程度，並用紫外光-可見光（UV-vis）譜儀器加以鑑定。 實驗發現，在室溫下隨著維他命 C 劑量提升，紫外光-可見光譜的吸收波長愈小，顏色則由紫色變成紅色，而在加熱條件中，則發現金奈米粒子溶液多為紫紅色，表示金奈米粒子間粒徑變大造成UV-vis 光譜向右偏移；而在對照實驗味精溶液中，由於味精本身不具有還原力，不足以還原HAuCl4 以形成金奈米粒子，造成溶液呈現藍紫色，甚至產生沈澱。