全國中小學科展

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。

「魚」「龍」共舞-製作花青素魚鱗凍之探究與分析

魚鱗是很好的食材,製作成魚鱗凍費時費工,只好丟棄;我們想透過科學探究,找出省時省力的方法製作營養價值高的魚鱗凍。實驗前製作SOP,可降低操作誤差,提高實驗的再現性;實驗後針對結果及問題討論並提出對策,由結果可知探究方法是正向且有效率的。 本探究分成三大部分,第一部分是找出壓力鍋熬煮的最佳條件、魚鱗研磨時間及魚鱗與水的比例。第二部分是自製和市售魚鱗凍的差異比較,結果顯示自製的數據均優於市售(密度增加1.2%、固含量增加188.8%、熬煮時間節省62.5%、抗氧化力提升17.9%)。第三部分是比較不同花青素水果的抗氧化力,再以抗氧化力較佳的水果製作成花青素魚鱗凍。最後由紅色火龍果魚鱗凍勝出,也就是我們的研究主題「魚」「龍」共舞。

藍到非晒不可─光雕顯影術,以投影機為例

藍晒的基本原理是檸檬酸鐵銨加赤血鹽的水溶液,日照後形成普魯士藍的沉澱。本實驗則透過穩定可控的光源─單槍投影機,來做為主要的光源,除了可避免天氣因素的影響外,也可投射出各種圖案,我們透過操作感光液的比例、照射時間的長短、投影的顏色,試圖找出光雕投影的最佳模式,此外,也嘗試找出適合藍晒的定色液,以延續產品的壽命。由於開放場域的環境光可能影響結果,我們設計了”迷你電影院”以提升成功率。 結果發現,以比例5:4(赤血鹽溶液:檸檬酸鐵銨溶液)的感光液表現最好,投影的時間則是50分鐘就可以讓感光液充分反應顯色,而利用顏色的操作便可同時完成深淺不同的藍色,最後,以食用醋做為定色液的效果最好,作品既顯色又耐洗。

看誰最會跑

我們發現物體會因為所在位置的震動而產生位移,在大鼓上此現象會表現的更明顯。我們也發現物體移動的距離和方式與落槌位置、物體大小、物體重量與接觸面積有很大的關係。在做完實驗之後我們還發現,落槌位置靠近邊緣時,物體較容易翻轉,物體重量太輕,會使移動狀況不穩定,以及接觸面積太大與太小都對物體移動有負面的影響。同時,我們也看到物體因震動而產生移動時會有以鼓心為圓心移動畫圓的現象。最後我們將研究結果應用於農作物:稻穀、花生的好壞分別上。

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。

轉吧~風動陀螺

我們曾於網路影音平台中看到有趣的風動陀螺影片,激起我們想進一步研究風動陀螺無限旋轉的秘密。本文主要針對「扇葉設計、陀螺配重、循環扇」三個部分探討:發現(1)風動陀螺扇葉長度影響轉速但沒有改變穩定度(2)風動陀螺寬度會影響陀螺轉速與穩定度(3)扇葉形狀以圓形最佳(4)當傾角位置為1cm角度15度時,陀螺轉速最快且旋轉穩定(5)於陀螺中心配重或配重於扇葉下方都能提升轉動穩定度(6)限制陀螺旋轉範圍,半徑越小轉速越快但越不穩定(7)當循環扇中央遮風板半徑大小改變時會影響陀螺轉速與穩定度(8)陀螺與循環扇的半徑比會影響轉動穩定度,最佳範圍在0.5~0.8。

「蜂」煙四起~杜鵑三節葉蜂結繭與孤雌生殖?

四月底,一隻隻如黑煙般飛來飛去的小蟲,忙碌的在杜鵑花叢上交配產卵,牠們是我們校園裏最常見的葉蜂──杜鵑三節葉蜂。當牠們大量出現時,正是四年級進行昆蟲單元的時候。我們看到許多同學飼養失敗,引發對杜鵑三節葉蜂的興趣,從研究中克服了幼蟲結繭失敗的問題,找出杜鵑三節葉蜂的飼養方法。我們經由實際飼養,不但了解了牠們的生活史、觀察到許多有趣的習性、找出牠們雌雄成蟲間的辨識方法,並比較牠們在有性生殖與孤雌生殖之間的差異。 透過持續的校園葉蜂數量調查,我們發現葉蜂偏好冷涼的環境,每年6月至隔年3月,杜鵑三節葉蜂並沒有消失,只是數量變少而已。

阿湯哥歷險記

科學原理俯拾即是,為了瞭解影響湯匙搖擺下坡的因素,我們設計了一連串的實驗來進行探討,在實驗過程中我們發現湯匙搖擺下坡受到了許多變因的交互影響,包含了湯匙的形體、下坡軌道的角度、湯匙的重心傾斜狀況、軌道底板的數量、材質差異、軌道側板的種類、、、等等因素,請看我們慢慢分析如後。

別「具」煋「腸」─自製分光光度計檢測生食中大腸桿菌數

本實驗利用自製分光光度計來進行日常生食大腸桿菌之檢測,我們透過自製儀器所感測出的電壓值,與市售3M試片進行對照,已建立檢驗流程與標準,在自製儀器吸光值0.3~0.7區間,能有效推得生食中大腸桿菌可能之含量,且與衛服部食藥署檢驗大腸桿菌的方法相比,檢測速度大幅提升,等待時間從24~48小時縮短至20分鐘。本儀器的未來發展性是期望透過快速且準確檢驗微生物的原理,推廣到飲水機水質檢測以及洗碗機洗淨效能檢測等。

噓寒問暖,發熱衣解密

透過紡織品形成空氣層,達到減緩人體熱能散失是禦寒保暖的策略之一。市售發熱衣為本校學童內搭衣主流,以聚酯纖維、聚丙烯腈、嫘縈及彈性纖維為主材質。其中以聚酯纖維為主要材質的發熱衣較容易達到比純棉內衣更好的保暖效果。在流汗及微風(蒲福風級表)的情境中,發熱衣蓄熱保暖的效果均劣於純棉內衣。而市售發熱衣所標榜發熱技術,其效果甚微。穿著發熱衣時仍需配合當日天氣與活動搭配防風或排汗衣物,才能達到保暖蓄熱的最佳效果。