全國中小學科展

國小組

麻糬進化論—自製改良麻糬於口感與消化特性之比較研究

為了研發更有益生理機能且口感接近市售麻糬的改良麻糬,以嫩豆腐、全麥麵粉、菊苣纖維粉,取20%、30%、40%與50%的比例替代部分糯米粉,製作出12種改良麻糬,測量其物理性質,找出最接近市售麻糬的口感,並建立麻糬水解葡萄糖化指標、血糖評估指標進行檢驗,發現:一、50%全麥麵粉麻糬的彈性與展性 、40%全麥麵粉麻糬的延性、20%纖維粉麻糬的黏性最接近市售麻糬;二、豆腐麻糬的熱量可降低最多,適合需減重者。三、市售麻糬在α-澱粉酶中水解最快,但20%纖維粉麻糬最利於吞嚥,適合幼兒或年長者;四 、20%纖維粉麻糬在胃裡最快水解成食糜,適合胃功能不佳者;五、50%全麥麵粉麻糬血糖穩定度最佳,適合需控糖者。

橫行「壩」道-丁壩與挑流之關係探究

本研究在探討丁壩長度和高度差異產生的挑流現象,研究結果發現,丁壩的長度越長、高度越高會對河道彎道 攻擊面產生更好的保護效果,也會對非攻擊面造成更大影響,另外,我們也發現當丁壩的長度小於、等於或大於河道三分之一,會對攻擊面及非攻擊面產生不同的作用;落差工丁壩高度差距越大,對攻擊面保護效果愈顯著;反之,落差工丁壩高度差距越小,對攻擊面的保護效果越不明顯。我們還發現丁壩產生的挑流現象,會導致河流中的某些位置水流湍急及形成水位落差,因此我們在此處設置微水力發電裝置,不僅可以產生電力,提供河道旁的路燈用電,還可以有效的重複利用水資源,達到淨零碳排的永續發展目標。

探索校園植物的催氧率

在自然課做氧氣蒐集實驗時,我們發現紅蘿蔔分解雙氧水的氧氣,不及二氧化錳分解氧氣量的25%,引起我們想進一步去尋找,是否有能替代目前課本上所使用催化劑的校園內植物。實驗發現 : 我們尋找的17種校園植物都能作為分解雙氧水的催化劑,在釋出氧氣的反應過程,會因雙氧水濃度、植物科別、草木本、生長環境等因素而有不同的氧氣累積生成量、反應速率與反應總量;整體上以榕樹、小葉桑、大花咸豐草表現最佳;最後,以校園三種落葉最多的植物來做研究,發現落葉在高濃度雙氧水中催氧率亦極佳,其中以校園內長得最茂盛植物榕樹落葉的實驗效果最好,以此作為天然、環保催化劑,不但能替學校節省一些實驗經費,還可以兼做環保,省糧食,一舉數得。

與蝸同行

在下雨過後,我們總是會在校園看到蝸牛的蹤跡,牠是怎麼前行的?喜歡怎樣的環境呢?為了更了解蝸牛的習性,因此設計了本次實驗,我們利用不同環境的通道,透過觀察及分析,希望能更了解蝸牛並應用在菜園上。 在這次的實驗中,我們設置了Y型通道、對稱迷宮通道及不規則迷宮通道,分別在有無黏液、黑暗與光亮、黏液與黑暗、有無坡度、黑暗與坡度等不同環境下,觀察蝸牛會如何選擇。 本次實驗發現蝸牛喜歡在有黏液、黑暗且有坡度的環境爬行,也從混合實驗中發現,與黏液、坡度等環境相比,牠更喜歡黑暗的環境。我們也經由實驗中確定蝸牛會優先選擇黑暗的環境,後續我們也運用在菜園裡,希望能打造友善環境抓捕蝸牛,減少農業損失。

研究微生物生態瓶-探討應用資料科學聽聲、視影

本研究透過搜尋資料,探討原理後以Winogradsky column裝置在地採集不同水源與泥漿,依據能量來源(光與養分)各呈現出不同的菌落分層;以PH值感測發現水質皆有由鹼性趨近中性的趨勢;以光學顯微鏡觀察發現了草履蟲的接合生殖現象並歸納出細菌的三種運動型態,觀察影像經分析生命科學軟體Trackmate程式定性與定量分析,使資訊視覺化除了可視化微生物的數量,也能看到分布以及聚落。 將追蹤軌跡移動距離座標數據,應用美國以資訊工程聞名的喬治亞理工學院開放軟體,透過智慧演算法感測微生物數據使資訊聲音化藉以輔助視力受損的人;本研究與4月18日PHYS.ORG科學網站荷蘭Delft University of Technology理工學院發布研究細菌游動的運動軌跡,所產生的音樂聲波似度極高,證實了本研究的創新應用價值。

蟲蟲不危機-廚餘好幫手黑水虻發熱的探討

本研究利用黑水虻分解食物產生熱量的特性,對黑水虻進一步的探討。蟲卵的顏色為淡黃色,以麥麩為底將卵放在上面,在光線黑暗的地方,室溫下約2~5天孵化。幼蟲對環境溫度、光線及濕度 會有影響。幼蟲食量非常驚人,廚餘可以有效的被分解,但研究中發現幼蟲對水果皮、生空心菜、發霉麵包最上層、有些整顆水果(例如:蘋果、柑橘、柳丁等)沒有切開皆不吃。觀察黑水虻進食時溫度變化情形,發現食用澱粉類食物,飼料換肉率高達4.67,最低是水果類(芭樂)飼料換肉率2.29,進食時4到10小時會產生溫度高達41度,水果類(蘋果)放出熱量達380卡,蛋白質類放出熱量達1080卡。將其排泄物種植小白菜,生長較茂盛。

隱藏在天秤裡的秘密

題目源自科學研習月刊[1],與以往討論真假金幣最大的差異在於天秤的臂長為不等臂,故不能如以往的研究,單純的採用三分法判斷金幣的真偽。 為克服不等臂天秤無法採用三分法的限制,我們提出「類三分法」和「輔幣」作法。 輔幣是配合不等臂天秤左、右盤的比值,在短臂端(本研究設為右盤)填加已確認的真幣當輔幣,使天秤達平衡的做法。 類三分法是針對不等臂天秤設計以最少輔幣需求,處理首秤之後左、右、平盤金幣的分法。 此外,我們根據輔幣供應量與輔幣需求量提出了3個輔幣判斷式。 因此「類三分法」與「輔幣判斷式」,幫助我們以不等臂天秤快速且簡單的找出分辨金幣真偽的最大值。

自製幾丁聚醣化身紋身貼紙

研究生物材料的幾丁聚醣萃取及去乙醯化程度測量和製膜方法,並且製成自製幾丁聚醣紋身貼紙。以滴定法測量不同生物材料的去乙醯化程度,發現室溫下甘油加超音波再經檸檬酸萃取方法,胭脂蝦的去乙醯化程度最高81.7%。找到最環保萃取法:甘油處理後加蛋白酵素去除蛋白質,經20%檸檬酸浸泡及40%蔗糖萃取,能去除蝦殼中碳酸鈣,再以40%氫氧化鈉溶液100C加熱2小時,製成的自製幾丁聚醣去乙醯化程度88.2%和市售88%相近。以1g自製幾丁聚醣加4%醋酸40mL的成膜比例,經電解後加果膠,再浸於2%氫氧化鈉溶液後加天然色素,可得到具黏性、拉伸強度大、不產生澎潤、遇酸鹼溶液能變色且菌落數低13.67RLU的自製幾丁聚醣紋身貼紙,也可推廣至食品保鮮貼紙。

摺疊管的研究

我們將三浦摺疊運用在紙管上,發現能摺出「單位管」的條件為:8個全等平行四邊形(內角不為90度)相拼成V字形;邊長為1、內角為60度的平行四邊形拼成單位管,我們求出其最大體積約為1.5;而改變平行四邊形邊長與角度之間的關係,當單位管側面沿摺痕壓平摺疊後,能摺出3種不同樣貌。將N個相同的單位管洞連接起來,形成「N-單位管」2個相同的N-單位管共有4種拼組方式,拼組後能正面與側面壓平摺疊;我們用數個N-單位管相拼,發現能做出負重點朝上和洞朝上的負重結構,分別最少需用4個2-單位管垂直相拼和8個N-單位管水平相拼;若數個N-單位管拼組後只能側面壓平摺疊,則只需3個N-單位管水平相拼,就能做出洞朝上的負重結構。

「杯著希望,重返融耀」

本研究以咖啡渣和茶葉渣做為廢棄聚乳酸的混合材料,並以添加廢棄生質材料之「不同重量比例」為操縱變因,探討其對廢棄聚乳酸混摻天然生質廢棄物複合材料之機械性質的影響。實驗設計以廢棄聚乳酸為對照組,以加入不同重量比例的天然生質廢棄物為實驗組,測其「硬度」、「抗衝擊強度」、「拉伸強度」、「荷重」等,並以所得數值來判斷複合材料之機械性質。研究發現廢棄聚乳酸混摻較高比例咖啡渣和茶葉渣的複合材料之「抗衝擊強度」和「荷重」有明顯的提升,具有很好的補強效果。而13%的複合材料為製作成品的最適比例。提供給回收聚乳酸一種新的應用途徑。可製作成盆栽、下午茶茶盤、肥皂盒、相框、手機架鑰匙圈、墊板,梳子、冰箱磁貼…等用品。期待所發展之廢棄聚乳酸複合材料未來能夠應用在更廣的層面。