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國中組

源源不絕的「蔘」命力―探討添加各式中藥材的酵母菌、牙斑菌及草履蟲是否能抵抗紫外線

在中藥學中,認為人蔘對於人體健康有一定的效用,例:牛蒡可通十二經脈,洗五臟惡氣及久服輕身、耐老,增強體力、恢復精神。(楊琇涵,2010)我們對於人蔘療效所描述的益氣、補氣等敘述感到疑惑,食用中藥湯劑對於身體有甚麼確切的幫助?因此本實驗決定以酵母菌、牙斑菌、草履蟲作為實驗生物,探討紅參(Ginseng Radixet Rhizoma Rubra)、吉林參(Panax ginseng C.A.Mey)、東洋參(Talinum paniculatum)、牛蒡(Arctium lappa)、黨參(Codonopsis pilosula)等中藥材是否具有協助生物修復或降低傷害的功效。實驗結果發現,添加中藥似乎無法協助酵母菌抵抗紫外線所造成的傷害。以東洋蔘培養的牙斑菌對於對抗UVC照射所造成的傷害有較佳的效果。草履蟲經UVA照光處理之生長狀況無太大差異,而紅蔘萃取液可能能夠降低草履蟲在UVC照射下受到的傷害。

廢熱!啟動!節能從廚房開始!

根據本研究問卷調查結果,顯示本學區內約有58%家庭藉由將水煮沸再放涼的模式來製造飲用水,因此從節能減碳的角度上,探討如何回收熱水降溫所釋放出的熱量將有助於環保。本研究運用熱水散失於環境中的廢熱來提高冷水煮沸前的溫度,以減少後續加熱所需能量。於實驗中發現縮小容器體積與熱管長短搭配,並在隔熱裝置及冷熱水鍋之間加上鋁箔罩效果最好,可在1小時內節省超過43%的能源!甚至只需15分鐘就可節能30%!最後,利用能源採集技術設計可自我供電的低功耗IoT使用者介面,實時監測水溫狀況,再透過機器學習方法,提供預估的熱交換等待時間的功能,最後將訊息以Wi-Fi傳至手機APP中顯示。

浮踪浪跡---簡易水流流場監測模組的建立與探討

本研究透過JY61P六軸加速度陀螺儀與ESP-32S控制板,製作出球形水流流場監測模組。先以沙崙海水浴場的海岸立體模型進行實驗,藉由Unity 3D軟體與C#程式編寫繪製出路徑圖,擬合出研究水域的水流狀況。由實驗得知沙崙海水浴場海岸立體模型的鳥喙處水流會朝岸邊繞行;而海岸線中間與南側岬角的水流皆沿著海岸線向鳥喙處移動,與參考文獻之研究結果吻合,確認本研究所設計的簡易水流流場監測模組可行性與準確性。 由本研究建立出的水流流場監測模組系統,在青山瀑布水流流場監測實驗中發現在瀑布水潭中,不同的深度會有不同的水流差異產生;且在不同位置可能會有斷層式的地形高低變化,因此在未知水域活動時,應注意水域環境狀況以確保自身安全。

從腸計議—植物乳桿菌對黃斑黑蟋蟀產卵及孵化的影響

本研究目的主要在探討腸道菌對黃斑黑蟋蟀產卵及孵化的影響。研究發現對蟋蟀餵食植物乳桿菌,可提高產卵數,使最後成功孵出的小蟋蟀數量較多。分析可能原因為:一、植物乳桿菌可提高蟋蟀的食慾,使之獲得較充足營養。二、植物乳桿菌可抑制大腸桿菌、蘇力菌及88.89%從蟋蟀體表、腸道、產卵管分離出來的微生物,調節菌相平衡,促進蟲體健康。三、植物乳桿菌可分泌神經傳導物質GABA調控蟋蟀的生殖行為。此外,本研究亦發現對蟋蟀餵食抗生素或蘇力菌會降低卵的品質與孵化率,使最後孵出的小蟋蟀數量較少,其原因可能與卵黃生成素(vitellogenin)被抑制有關。因此本研究證明了腸道菌對黃斑黑蟋蟀的生殖也會造成許多重大影響。

廢羽翻轉變綠金-雞毛化身為蔬果的養分

羽毛廢棄物是畜產類廢棄物中排名第二大宗,為了提高廢棄羽毛的實用價值與效益,我們利用酵母菌進行雞毛分解,發現啤酒酵母分解效果優於麵包酵母,且在有葡萄糖、空氣及光線的環境,分解效果較佳。啤酒酵母分解後的雞毛液肥,灌溉高經濟價值的彩椒及福山萵苣,彩椒果實總質量比市售肥組高出84.6%,果實中含有葡萄糖濃度為23.8%,比市售肥組多出49.7%。碘量法的抗氧化能力試驗中,發現雞毛液肥灌溉的彩椒抗氧化能力比市售肥組多出91.3 %。另外,雞毛液肥灌溉的福山萵苣的葉片總質量比市售肥組多出116.2%。可以發現,啤酒酵母分解的雞毛液肥,確實可取代市售肥料當作彩椒及福山萵苣的養分。希望藉此研究能將廢棄雞毛再利用,減少環境負擔,讓農業永續發展。

有教無累—擬真教練動作桌球餵球機設計與製作

本研究主要是設計以球拍將球擊出的發球機。裝置分成二部分先由滾輪發球機將球發出,再由擊球機揮拍打球。擊球機以往復式曲柄滑塊帶動球拍打球並安裝3個伺服馬達分別控制揮拍角度、拍面觸球角度及擊球方向模擬真人揮拍撞擊及摩擦桌球控制球速及旋轉。機身及滑塊曲柄等皆自行設計後以雷射切割木板膠合而成。擊球機啟動擊球時機則以微動開關控制,當滾輪發球機發球時滑塊觸動微動開關來啟動擊球機,當滑塊後退時則觸動停止開關完成一次發球;再以另一個伺服馬達週期性觸動滾輪發球機,如此即可持續發球讓練習者練習。另外我們利用Arduino程式控制,讓此裝置可以發出定點上旋球及二點交替變化上旋球。

震能共舞-減震和隔震裝置與地震動能發電之研究

本篇研究主要討論減震及隔震裝置是否能在減少地震災害的同時,還能有發電的潛力。我們分別設計了減速馬達隔震裝置、電磁類雙彈簧調諧質量阻尼器進行實驗。前者透過加裝減速馬達以及不同齒輪齒數等因素,在能減震的同時提升發電效果,當外齒輪為36齒,且加裝復位彈簧時,在448gal加速度下,建物最大加速度能減少13%,並且能達到1.5mW的發電效果。後者的實驗中,我們認為電磁線圈及磁鐵兩者間距以及擺長的組合,將對建物產生不同的減震效果。實驗中在134gal加速度下,12.5cm擺長搭配與1cm的線圈間距,能夠降低51%的頂樓加速度,並達到2.9μW的發電能力。透過量化裝置發電能力後,也判斷整體來說減震效果與發電量關係不大,但與類雙彈簧系統上下板的間距有關。

蟑螂跑跑跑-蟑螂步行模式探討與觸角擺動模式初探

本實驗以三種蟑螂(杜比亞、櫻桃、龍蝦)作為實驗樣本,共拍攝30段蟑螂 直線前行影片,發現蟑螂以賓士步行法為主要的步行模式。三種蟑螂在本實驗分析中,出現賓士步行法的百分比例達到61%以上。本實驗也發現發現體長越長的蟑螂,其出現賓士步行法的百分比例越高,且體長與賓士步行法百分比例呈現線性相關,相關係數為.92,為高度相關。在斷腳蟑螂的步行分析上,步伐擺動規律基本上以(35⮕24⮕16)的模式來移動,只是會隨著斷掉腿的不同而有不同的規律。若該蟑螂斷腿編號為1,他的行動規律便會變成(35⮕24⮕6)的重複,若斷腿編號為3,行動規律則會變成(5⮕24⮕16)的重複。在有無食物狀況下分析三種蟑螂的觸角擺動狀況,目前正在進行質化與量化分析中。初步觀察結果為沒食物吸引的蟑螂觸角擺動方式時,觸角總是朝前左右擺動且靜止時間長。後來觀察有食物的狀況下,三種蟑螂觸角擺動時間高達70%以上。

鳩佔鵲巢問題之研究與推廣

科學研習月刊上有一道數學問題,將編號1至5的鵲與1隻鳩(編號0)任意排成一圈,鵲媽媽由k號鵲開始餵,下一次順時針數k隻鳥後,餵第二隻r號鵲,再順時針數r隻鳥後餵第三隻,依此類推且鳩吃不到食物,我們成功找出原題不讓鳩吃到食物的解。但隨著鵲與鳩的增加,直接討論餵食順序與位置關係越趨困難,所以用鵲(n隻)不重複餵食進行討論得出成功餵食順序,也推出鵲鳩圍成一圈的排列位置。因此,我們證明出n鵲m鳩成功餵食的有解條件,並用排列組合與對稱性算出成功餵食順序的方法數。最後,我們也改變餵食方法,採餵食後跳過不數的方式,發現成功餵食順序的方法數不會隨著鳩數增加而改變,皆為編號1至n的鵲的直線排列數n!。

基於雲端運算與多光譜遙感技術探測四草區域碳息

本研究基於Google Earth Engine雲端平台和JavaScript程式語法,透過隨機森林分類器的監督式學習,對臺南市安南區四草區域的紅樹林進行自動分類。利用Sentinel 2衛星影像資料集,結合文獻的函數公式,對紅樹林植物的面積分布、變化進行統計,並估算藍碳儲存量。此外,計算了常態化差值植生指標(NDVI)和常態化差值水體指標(NDWI),並將其標示於地圖上。同時,使用 Modis LST 和 CHIRPS 資料集分析地表溫度和降水量。 研究結果發現,2018年至2023年間紅樹林的總面積相近,2023年比2018年的碳儲存量減少了28.63噸;此外,當地表溫度與降水量都比前一年增加時,紅樹林的總面積和總碳儲存量皆有減少現象;當平均降水量減少時,縱使地表溫度增加,總碳儲存量增加。指標指數、溫度、降水量皆會影響總碳存量。