全國中小學科展

國小組

外來種尖翅翠蛺蝶的幼生期生物學及擴散模式探討

尖翅翠蛺蝶最早於2019年在基隆被發現,是以芒果葉為寄主的外來種蝴蝶。本研究透過野外調查發現,尖翅翠蛺蝶偏好在4.8公尺以上的芒果樹產卵,在都市化程度高的環境仍可繁殖。幼生期天數在47日至62日間,低溫會延長幼生期發育時間。生長速率隨齡期增加而變快,且雌蝶幼蟲體型較雄蝶大,蛹體長寬比也有差異。幼蟲會依據體型與體色變化進行不同的隱蔽行為,其體背白線與與中肋位置為隱蔽行為的關鍵因子。公民科學資料顯示本種入侵臺灣本島後呈現「 先跳躍後漸進」 的擴散模式,在本島東西兩側呈現不同擴散階段。考量各因子對擴散的影響, 推估本種會持續南向擴張至恆春半島,並轉至東側再往北擴散東部縣市,南部縣市可提早監測本種對芒果產業的影響狀況。

探討農業灌溉用水與土壤的塑膠微粒情形

本研究以石頭溪圳灌溉水為例,探討塑膠微粒進入農田的途徑及對作物生長的影響。透過尼羅紅法檢驗,並比較不同灌溉水源的污染情形。結果發現石頭溪圳下游人口密度高,塑膠微粒暴增;塑膠微粒於枯水期濃度高於豐水期,推測因雨水稀釋效應;在不同灌溉用水中,以滲透水、地下水經岩壁過濾最乾淨,山上溪水亦受民生污水影響,再生水經濕地淨化後污染仍高。中下游農田土壤的塑膠微粒濃度最高,可能污染來源包括灌溉水、農業地膜及大氣沉降。塑膠微粒降低土壤排水性,損害A菜根系健康,影響農作物的生長。本研究開發農業水圳塑膠微粒清除機,清除率達99%。建議加強污水接管,並於石頭溪圳下游設置清除機,以改善灌溉水質,保護農作物及農業生產環境。

鰻後餘生 Rescue! We Can Do It!

本研究調查恆春半島四重溪與保力溪口在鰻苗捕撈期間的混獲生物情形,於2024年12月至2025年1月共進行21次夜間實地觀察,記錄到共計50種混獲物種。研究團隊結合在地訪談、物種鑑定與中途安置行動,協助救援遭誤捕的非目標生物。結果顯示,鰻類與蟹類具有較高的耐受性與存活率,非目標物的救援總數更高於目標物白鰻數量。透過與善心漁民合作,並結合生態補償金制度,實踐「支付生態系統服務(PES)」的理念於鰻苗漁期。研究成果已由屏東環境保護聯盟彙整並提交政策建議,推動建立河口混獲補償制度,促進生態保育與地方生計的雙贏,實踐聯合國永續發展目標SDGs第14、16 與17項,展現地方科學行動與制度倡議整合的潛力與價值。

有抱「負」的魔術箱

本研究的目標是做出空氣清淨器來改善空氣品質,我們利用防霾紗網及活性碳濾棉自製濾網,並透過等離子產生器將等離子注入空氣濾網內部進而過濾懸浮微粒、甲醛及總揮發氣體(TVOC)等有害物體,透過實際在前鎮漁港、台電南部發電廠、左營區某國中、林園區大林發電廠實地測試清淨機的清淨成效如下: .前鎮漁港:PM2.5改善率33%;PM1.0改善率28%;PM10改善率31%。 .台電南部發電廠:PM2.5改善率29%;PM1.0改善率23%;PM10改善率28%。 .大義國中:PM2.5改善率30%;PM1.0改善率22%;PM10改善率26%。 .大林發電廠:PM2.5改善率59%;PM1.0改善率58%;PM10改善率55%。 我們也自製壓克力觀察箱,從中探討等離子、負離子及水霧清除TVOC、懸浮微粒的成效,並透過HEPA濾網、活性碳濾棉、各種紗網、熔噴不織布等濾材來進行過濾實驗並找出較佳的組合,從而製作出環保又經濟的空氣濾網。期望空氣清淨機可以成為教室的標配,讓大家在安全的室內環境中學習。

見「微」知著大解謎:探究校園微氣候的奧秘

本研究是透過2個月的校園實際調查,來探究校園各地點的微氣候,以及風對校園各地點微氣候的影響,並分析影響各地點微氣候的因素,最後找出校園內最舒適的地點。研究結果發現: 1.建築物包圍的地區溫度較低;日照長、風速低的地點則溫度較高。 2.離建築物遠,風速較強。 3.建築物包圍的地區濕度較高,操場上風速高則濕度低,有植物的地點相對濕度較高,但是有日照的地點 反而會降低相對濕度。 4.風速高的時候,校園內各地點的溫度都會稍微上升,濕度會降低。 5.溫度越高,體感溫度越高;風速越高,體感溫度越低;環境不同會調節濕度,間接影響體感溫度。 6.有建築物或樹木的地方,都是體感溫度較舒適的地點。

磁來運轉~磁性齒輪轉動圈數比因素探討

本研究主要是以磁力特性與齒輪傳動原理為基礎,再透過資料蒐集、影片觀察與3D建模分析,並設計及製作零件可拆式之 磁性齒輪,可隨著各種圓心角的變化放置磁鐵和鐵質層進行實驗,依照各種放置物的分布不同,而呈現特定的旋轉比例關係。研究包括同軸性磁性齒輪、徑向式磁性齒輪,又可分為平面式與立體式,同時也研究磁性齒輪應用於生活中的可行性,例如:利薩如曲線等。 設計分析上我們採用3D建模分析法,以及實際測量磁場來修正建模理論,加上實作上的考慮,而設計出轉動圈數比較穩定的磁性齒輪。 在實驗上,我們利用強力磁鐵,配合適當的鐵質層,以及找出磁性齒輪的對稱性組合,設計出穩定圈數比的磁性齒輪對於產品的性質及應用表現非常滿意。

排灣族吉那富(cinavu)包葉與漢人粽葉的特性探究

本研究比較排灣族傳統食物「吉拿富」(cinavu)所用的假酸漿葉、克蘭樹葉及月桃葉與漢人包粽使用的竹葉、竹籜等五種葉子的特性,並以料理紙作為對照組。我們將五種葉子進行葉子的構造觀察、承重實驗、保溫實驗,另外針對假酸漿葉與克蘭樹葉這兩種葉子進行抗氧化實驗與乳酸菌培養實驗。 承重實驗顯示料理紙、竹葉及竹籜能承受超過2500克的重量;保溫實驗顯示月桃葉在最終溫度是所有樣品中最高者。 值得注意的是,在抗氧化實驗中發現在100mg/ml濃度下對自由基的清除率,維生素C是92.1%,克蘭樹葉是126.2%;維生素C是88.1%,假酸漿葉是124.3%,這兩種葉子的抗氧化力都遠高於維生素C;乳酸菌培養則發現克蘭樹葉有促進乳酸菌生長的效果,這兩個結果是本次研究的重要新發現。

以「蹼」力進─探究蹼足結構對划水推進效能之影響

我們歷經觀察、設計、測試與改良,終於研發出能模擬鴨子雙腳蹼足交替划動、可穩定前行的「第三代機械鴨」。 我們還研發【推進力測量儀】,成功量測鴨蹼划水所產生的最大推進力,並運用 Tracker 軟體分析實驗影片,比對結果高度吻合,證明此測量儀為一個非常可信的實驗工具! 研究中發現蹼足的材質、面積、厚度、划水速度皆會顯著影響推進力表現! 而鴨脛長度與兩蹼夾角亦會影響機械鴨划行的穩定性與效率。在實驗中模擬小鴨列隊划行行為,驗證列隊划行有助於省力推進。 最後利用自行研發「波動感應儀」裝置讓我們以視覺化方式清楚理解鴨蹼划水在不同深度造成的水流動態特徵,是本研究的一大創意與突破。

三拳演義-猜拳致勝策略研究

本研究邀請60位國小學生參與猜拳比賽,採用嚴謹的統計方法進行母群體分層隨機抽樣與270場循環賽,以利誘激發勝負動機並加以錄影。本研究對資料進行重覆檢核的三角校正以獲得信度。之後利用ChatGPT進行統計分析和考驗全體學生、不同年段、性別的出拳偏好及致勝策略(含回應文獻),再徵詢統計專家分析之合宜性。 結果發現:1.小學生整體偏好出剪刀,尤其男生與低年段在第一拳特別明顯;2.無文獻中提及的「勝後堅持」及「首拳石頭」等偏誤;3.有非常明顯的「敗後改變」、「平手後中斷」與「社會性循環行為」(石頭→剪刀,剪刀→布,布→剪刀);4.出拳策略可透過觀察對手上一拳,依循環模式反制。高年段勝場數最高,顯示經驗與觀察力有助策略制定。

飛砂走石-探討石英砂在不同條件下可承受的最大重量

本研究探討砂子在不同條件下分別可承受的最大重量。經過簡單試驗後,就材料取得的合法性、便利性、穩定性等考量,我們選擇用市售不同粗細的石英砂(細砂9V、中砂5V及粗砂2V)作為實驗的材料。在實驗中,我們用不同粗細的石英砂,加入不同水量,均勻混合並分別定型後,經由自製裝置固定後在砂子上逐漸增加所施加的重量,探討砂子至崩塌前所能承受的最大重量。藉由實驗我們觀察不同粒徑的砂子在加入不同水量下可承受最大重量的變化,分析這些因素對於砂柱可承受最大重量的影響。此外,我們利用熱風乾燥法,證實砂柱在水分含量降低下,會破壞結構穩定性,導致砂柱的承重力降低。最後用自製設備利用重量法來探討液體表面張力對於砂粒的結構之影響。