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國小組

運用Arduino控制Scratch—為身心障礙兒童打造手眼協調和專注力訓練的體感遊戲

本研究針對身心障礙兒童設計具有趣味性、能練習不同動作的體感遊戲進行訓練。並致力確保這方案的順暢和可行性,改正軟硬體缺失,簡化製作流程,讓有需求的人能輕鬆複製、修改,發展更多有創意的輔具,幫助身心障礙兒童。 體感遊戲以Arduino搭配感測器,發送鍵盤指令控制Scratch。其中「切水果遊戲」利用超音波偵測手勢模擬切水果,訓練手部粗大動作;「瘋狂俯衝遊戲」運用傾斜陀螺儀和轉動光柵控制飛機方向和速度,搭配ESP32藍芽無線控制,訓練手腕、手指精細動作。 進行「轉移積木測試」評估,手眼協調和專注力較前測進步7%~56%。對兒童,這不是枯燥輔具練習,而是遊戲挑戰,受測者更有信心且樂於訓練,全程充滿歡笑。

綠電愛地球-葉綠素電池之探討

近年來國際各國紛紛提出新興能源與綠能相關之研究,而為了因應再生能源發電量不穩定,必須搭配儲能設備使電力輸出穩定,進而發展出許多儲能產品,在儲能系統中又因為電動車備受注目,使得電池設備最具話題性。本研究主要為探討葉綠素電池於不同操作變因下對電池性能之影響,藉以尋找最佳數據資料組合的條件並硏發性能最佳之葉綠素電池。因葉綠素電池可藉由酒精從植物葉片中萃取葉綠素溶液,不僅可以避免過多之能源消耗以及環境污染,同時期望將來能成為具有高安全及低成本的新能源系統。

綠手指的好幫手—水龍捲噴瓶效能之研究

我們在照顧陽台的盆栽植物時,發現加壓噴瓶無法完全噴灑到盆栽的每一個角落,因此研發了「水龍捲噴瓶」,並希望將本產品應用在大樓陽台以外的花園、菜園或草坪。本研究中我們主要探討影響水龍捲噴瓶的噴灑範圍面積的因素,以及如何讓它的噴灑範圍最廣,最有效率。我們比較了一般市售的加壓噴瓶與我們改良的水龍捲噴瓶,發現水龍捲噴瓶的噴灑面積較大、可較快速的將瓶內的水噴完,且讓植物得到足夠的水份。除此之外,它也是一個不需插電、不需接水管的節能省水裝置。根據實驗後的結果,我們有了以下發現:放置噴瓶的位置愈高、噴瓶加壓次數越多產生瓶內的壓力愈大、水管長度愈短,水龍捲噴瓶的噴灑面積就愈大。

逆水「停」舟,不進則測阻力

上學期我們參加學校「水上足球機器人比賽」,比賽成敗的關鍵是機器人移動速度。相同動力下,船底的形狀會影響機器人前進的速度,我們裁切保麗龍板並加上動力讓保麗龍船能在壓克力水槽內移動,之後改良用珍珠板,讓船沿著軌道直線前進,配合資訊課程式語言(micro:bit),自製測量珍珠板船移動速度的器具。 實驗發現:軌道的形式會影響珍珠板船的移動速度,因而改變研究方法,讓船不動,水流動來測阻力:用抽水馬達製造水流,船頭挷細線,透過滑輪改變拉力方向,一端垂吊重物,水流動時重物減少的重量即阻力。我們製作許多不同長度的船板,測量不同長度受到的阻力,並增加載重及改變水流強弱,試著研究船的長度、寬度、載重、水流快慢和阻力之間的關係。

淨塑小子-智慧家用洗衣機塑膠微粒清除系統設計之研究

觀察家中排出汙水中,近80萬條塑膠微粒來自洗衣間家用洗衣機。淨塑槽及鐵磁流體攪拌槽為滴濾式及攪拌式設計,組成家用洗衣機智慧塑膠微粒清除系統,濾網組使用物理性過濾攔截0.058mm以上的塑膠微粒,透過鐵磁流體攪拌器去除0.058mm以下塑膠微粒,八爪型攪拌槳大旋轉體積對於鐵磁流體與排水的混和均勻度最好,磁鐵與攪拌槳分離容易更換材料並便於進行鐵磁流體回收。Arduino掌控智慧節能系統及物聯網的運作,提供手機運作資訊,圖像式語言易於撰寫,透過伺服馬達轉動連結兩套系統,建構一套遠端監控智能運作的塑膠微粒清除系統,5分鐘可完成1.3公升之汙水清潔,聚酯纖維、尼龍、聚丙烯有接近100%的清除率。

「氧」添藏「酵」

在學製氧時,老師說近三十年的教科書多用紅蘿蔔做實驗,直到五年前,各教科書都改用金針菇,原來是第五十四屆全國第一名科展作品的貢獻。金針菇取代紅蘿蔔,是因為用量比較少嗎?還是反應比較快呢?我們很好奇這兩者的差異,希望透過實驗找出更快分解雙氧水的方法。查資料後發現,大多催化劑製氧效果都無法與實驗藥品二氧化錳相比,當然包括金針菇,但是二氧化錳屬於化學藥品,又是重金屬,對環境會造成汙染,要特別處理。經我們反覆研究實驗後,找到酵母菌能取代二氧化錳快速大量製氧,不但只需用低濃度的雙氧水,準備實驗材料又非常的方便便宜,這個發現除了可以用於國小、國中甚至高中的製氧課程,環保又經濟的實驗優勢,相信是無法被取代的!

懶人吃早餐-懸吊繩骨牌驅動機構煎蛋機之研發

如果一醒來,就有一顆熱呼呼的太陽蛋在盤子中等你,多幸福啊!於是懒得早起的我們想自製自動煎蛋機。首先我們先研究太陽蛋的美味祕訣是220度煎5分鐘,接著再分析人工煎蛋的動作,以人因工程的概念,參考魯布•戈德堡機械結構原理,藉著懸吊繩機構,將煎蛋區分為九大步驟。分別為1倒油動作、2止油動作、3敲蛋動作、4倒蛋液動作,5回收鋁箔滑梯動作,6滑板鏟蛋動作,7槓桿盛蛋離鍋動作,8平移蛋後斜板入盤動作、9撒胡椒動作。且利用熟悉的骨牌驅動機構完成此連續且自動化之機構,最後藉著滑輪機構而能手動回收落下的骨牌,且利用定位點機構,將骨牌放置在定位處,使整體煎蛋機機械能重複下一循環動作,確實達成生活應用之實質功效。

西瓜鮮不鮮?熟不熟?手機告訴你!

夏日經常看到市場的阿公阿嬤在拍瓜聽音選瓜,令人疑惑拍西瓜真可選中好吃的西瓜嗎?正巧六年級的自然課中學到音叉敲擊時的聲音振動及頻率高低關係,引發我們的聯想:可以應用AI人工智慧的聲音辨識技術來正確辨識西瓜的新鮮/成熟度 ,甚至利用手機 App進行有效判別嗎? 本研究中發現: 1) 不同位置的果肉,甜度也會有所不同;不論大小顆,西瓜中心果肉是最甜的部份;2)西瓜的密度與西瓜甜度無明顯相關;3)冬天西瓜放置兩週(成熟)可能達到最佳甜度,放置四週(過熟)甜度則大幅降低 。 本研究有兩項設計:1)製作一款固定敲擊力量的敲擊器;2)全國首創西瓜新鮮/成熟度辨識App,可以讓消費者方便地用手機即可挑選成熟好吃又甜的西瓜,這是本研究最大貢獻。

探討菱角澱粉糊化性質及晶球化作用

菱角有豐富的營養素,但高含量直鏈澱粉圖礙澱粉被應用的機會,本研究在探討不同烘乾溫度做出的菱角澱粉特性,以及了解添加海藻酸鈉和乳酸鈣產生的菱角晶球特性,希望對菱角晶球了解可以提供菱角粉被加工利用的機會。研究發現烘乾溫度越高,得到菱角澱粉顆粒越小,糊化溫度提高,黏度下降。添加海藻酸鈉除了可延緩生菱角粉的沉澱、增加糊化後黏度值、更能減少老化現象。正向晶球作用可做出實心的菱角晶球,0.25%的海藻酸鈉濃度,得到的晶球成球性最佳。菱角晶球在溶液中保存的效果各有不同,浸泡在純水或鹽水中,晶球會變重變軟;浸泡在糖水或酸性溶液中,晶球會變輕變硬。反向晶球做法雖不利晶球成形,但仍可形成不同口感的菱角凝膠。

紋白蝶:臺灣?日本?傻傻分不清楚!

本研究目的是為了要找出臺灣紋白蝶和日本紋白蝶的外形特徵、生活習性、食性以及活動期等是否具差異性,進行長期觀測與實驗,試圖找出答案。方法是先種植六種十字花科蔬菜吸引母蝶產卵,長期觀察兩種紋白蝶生態,並設計各種溫度適應實驗。結果發現臺灣紋白蝶和日本紋白蝶兩者的生活習性大致相同,競爭性不明顯。但日本紋白蝶能配合十字花科蔬菜的生長期在冬季大量繁殖,因食草多、天敵少、競爭者少,故日本紋白蝶能大量繁殖。反之臺灣紋白蝶在初春時開始活動,因食草變少、天敵變多、競爭者變多,數量少於日本紋白蝶。兩種紋白蝶在5月中旬已沒有發現卵和幼蟲,與兩種紋白蝶的溫度適應實驗結果一致。