國中組

我們以魔方陣做為科展的出發點，過程中，發現到多種魔方陣的快速解法，但質數魔方陣並沒有快速解法，進而有了找出3階質數魔方陣快速解法的念頭。首先對質數的性質作探討，瞭解質數並沒有一般式的表示法，增加了尋找快速解法的難度。在後續的過程中，本研究將質數分為兩大類，一類為3k+1的型態，另一類為3k-1的型態，發現都可找到3階質數魔方陣，在限制定和為最小的要求下，確定魔方陣的中心數字為59時，有定和最小的3階質數魔方陣。本研究採用因數與倍數的概念，分析3階質數魔方陣定和性質，瞭解定和為3的倍數，藉由將質數分為3k+1及3k-1兩類，根據其中k的數字相加為定數，以較快速且有系統的方式找到3階質數魔方陣。

在日常生活我們常可看到一些和表面張力有關的一些現象。如：荷葉的水珠成球形，刮鬍刀片小心放在水面上，不會下沈。一顆豆大的鉀粒會在水面起火燃燒，且在水面急速的移動。以上所述這些現象都在在顯示液值表面有所謂「表面張力」存在。然其大小受到某些因素影響。在國中第三冊物理第十四章曾指出，雜質及溫度會使液體表面張力降低。然而對於所有液體是否都是如此呢？實在是殊堪玩味。

近年來，「保特瓶燃料電池」，這裝置已廣泛地使用在燃料電池教學上，稱為簡易燃料電池。但這原理雖普及但仍有創意改良的空間。本實驗力致將燃料電池與太陽能作結合為研究方向，發展出能在陽光下高效能放電的環保電池。 偶然下發現炙熱的銅片急速冷卻會裹上粉紅色的氧化亞銅﹔氧化亞銅是一價銅的氧化物，具太陽能轉換潛力，故我們有了拿它來當電極的念頭，先利用外加電壓，進行可見光分解水實驗，結果照光下分解水產生大量氫氣﹔且氧化亞銅本具高活性有光電化學性質，在逆反應時容易釋放電子產生高效能放電；並且在照光增溫同時也加快了電解速率，但溫度不能太高，而照陽光的溫度正適合，故我們試著將各種變因取出並設計實驗，來驗證與討論，最後統整設計出一個能利用太陽能的環保「保特瓶燃料電池」，對環保能量再注入無限的可能與創意。

布朗寧說：「成功的絆腳石不是缺乏智力，而是沒有創造力。」然而，現今高度競爭的環境下，今日的科技在明日可能就已過時。在國中自然與生活科技領域範籌中，以解決問題策略為中心，透過活動單元或作品，使學生循手腦並用的程序，培養學生創造思考的能力及合作學習的習慣。我們將課程所學融合創造力、想像力的實現。因此我們發明了三大主題：一、 便利垃圾桶其特性與傳統垃圾桶相差甚遠，以抽取式代替傳統作法。二、 便利洗衣刷將洗衣刷與清潔劑加以組合，做〝局部〞的刷洗，因此就不會弄濕整件衣服，是極富創造力的作品。三、 水果切丁器突破傳統的處理方式，利用四片刀片為刀片組並且去籽。使其成效成為原來的四倍。

國一課本中「唾液分解澱粉」的實驗，依照課本步驟操作往往要經過半小時以上的等待時間才能獲得結果。而且唾液取自同學的口中，酵素含量及唾液中的成分因人而異，不僅實驗結果可能和預期的相去甚遠，衛生問題也令人堪憂。所以，我們進行課本中「唾液分解澱粉」實驗的改進，希望能加速反應速率並且尋找唾液酵素的替代材料。 根據觀測結果及實驗結論可知：我們的實驗證明 一、 白殼麴菌及小麥胚芽均含澱粉水解酵素可以替代唾液中的澱粉水解酵素。尤其同一活化時間的乾燥小麥胚芽產糖量遠超過白殼麴粉，所以建議利用乾燥的小麥胚芽取代唾液酵素。在使用白殼麴菌時，必須先以溫水(約35℃~40℃)浸泡活化，活化時間在50分鐘~90分鐘最佳。而使用小麥胚芽則需泡水50分鐘，經研磨後使用，對澱粉的分解效果最好。 二、 紫外線可加速酵素分解澱粉的速率，尤其發現UVA紫外線的照度對於酵素有明顯的影響。若貼近UVA紫外線燈，其催化反應效果最佳。此外，亦發現UVC的穿透力極小(無法穿透玻璃及投影片)，因此照射UVC應建議直接由溶液正上方照射才不會被容器阻隔。 三、 若加入二氧化鈦當作光觸媒並且照射UVA紫外線燈，則強照度紫外線（貼近UVA紫外線燈），其效果會比只照射弱照度的紫外線更好。此外，UVC紫外線容易被容器的材質所隔離，本次UVC的測試結果無明顯的規律性，有待進一步的確認。 四、 我們所設計的可回收式光觸媒是可促進酵素反應而且是環保、省材料的生物晶片設計。 根據實驗結果，我們建議：將來在進行酵素的檢驗反應時，需要考慮紫外線對反應速率的影響，因為日常生活中紫外線的隨手可得(日光燈、省電燈泡、LED燈…)。反之也可以在以酵素催化進行各項醫療檢驗過程，藉由紫外線及光觸媒促進反應速率，來縮短檢驗時間。

研究電解水的改良裝置，以克服課本中的實驗缺失，經過多次的改良與測試，完成「懸吊式」及「密閉式」兩套電解水裝置。為讓改良裝置能推廣於教學中，特以改良裝置探討電解速率的影響因素，尋找合適的控制變因，提供教學參考。經過研究所得成果如下：1.提升了電解速率，縮短實驗時間。2.操作上手不用接觸NaOH溶液，電極以迴紋針替代注射針，增加實驗的安全性。3.以定量方法探討電極間的距離和電解速率的關係，克服課本中肉眼不易觀察的困擾。4.可大幅度節省藥品，避免環境污染。5.密閉式改良裝置，非常適合教師在教室中操作。6.可提供多次氫、氧性質的檢測，讓組員都有操作的機會，提升學習興趣。

本實驗主要探討的是如何製作棉花糖，其過程以及他的周邊關係，例如：轉速、溫度、洞的數量…的關係。由此實驗我們可以得知如何做出好吃的棉花糖，最主要是因為轉動的速度和溫度，我們發現在電壓 4V~6V 所轉出的棉花糖的品質最好，而我們再控制溫度時發現以大火加熱最為理想，將其二理想方法合而為一便能製造出好吃的棉花糖。之外我們還探討了瓶罐大小和孔數量的關係，我們發現在鐵罐上打上兩排的洞為最主要的關鍵，因為出來的糖絲只會從下方的兩排飛出。 另外我們還使用了鐵絲網來固定馬達，這樣不但可以解決平衡的問題還可讓馬達和固定的衛生紙筒之間產生緩衝的功效，減少它搖晃的程度，進而達到平衡。

我們的實驗在探討聲波對硫酸銅結晶的影響。我們探討了頻率、振幅及音源個數對結晶的影響。頻率的實驗中，使用頻率500 Hz、1000 Hz、1200 Hz、1500 Hz、1800 Hz、2000Hz及2100Hz，振幅皆為100cm的聲波進行實驗。我們發現頻率為3的倍數時，結晶長度會比其他頻率音源下的結晶長，且結晶形狀大多為平行四邊形偏長條形，其餘頻率音源下的結晶形狀則大多為平行四邊形，不規則形結晶比頻率為3的倍數音源下的結晶多。振幅的實驗中，使用振幅為100 cm、200 cm、300 cm、400 cm及500cm，頻率皆為500Hz的聲波進行實驗。我們發現振幅越大，結晶越大，但振幅到300cm以上所結出來的結晶長度和300cm下的結晶無太大差別。多方音源中，音源越多，結晶大小越大。長晶過程部分，結晶會隨著能量前進方向依序長晶。

本研究以正榕(Ficus microcarpa)為觀察對象， 從 91 年 10 月初至 92 年 5 月間， 共有四株榕樹開花， 依據時間的先後順序， 可分為三次連續的花期， 期間並有到榕小蜂的出現。追蹤各榕樹的花期及小蜂出現的時間， 推測小蜂利用不同榕樹花期的不同， 逐代在不同的榕樹間完成其生活史。在冬季時， 小蜂利用其中一株榕樹(正 3)在冬季參差不齊的花期， 在同一株榕樹上至少經歷二個世代以上的生活史， 利用此一現象度過不適合生長的冬天， 由於同時期內未有其他榕樹開花的現象， 因此在本地區小蜂族群的延續上， 正 3 這株號榕樹可能扮演極重要的角色。

我們發現水滴大小、滴落的高度、液面振動與否以及表面張力大小等因素都會影響水滴是否會彈離液面的結果，我們把撞擊的過程給攝影下來並進行分析。水滴會漂浮於液面的原因是因為空氣層與表面張力的關係，當水滴接近液面時，兩者之間會形成一層空氣薄膜，若再加上降低水滴和液面兩者的表面張力，水滴會變扁狀且液面較柔軟，容易形成凹槽而包覆更多的空氣，因而更不易發生黏合。在振動的液面中，水滴撞擊波浪的波谷位置時會產生漂浮，而撞擊波峰位置時卻會與液面黏合而消失，這也與空氣層有關。為了證明空氣層的影響，我們把滴水的環境改成真空時，發現水滴在接觸液面時會被吸附進入液面，而相同滴落高度與顆粒大小的條件下，在常壓下卻會彈開。