全國中小學科展

國小組

跳島攻法─破解移位遊戲的最佳策略

本文所探討的是關於有趣的移位遊戲,並利用遊戲技巧定義出?跳島攻法?,當移動過程符合跳島攻法,可得到最少移動次數步驟,其最少移動次數的公式:※當符合(空格數/字母數)≦1/2 時,奇數個字母為N2+3N-8/2次;偶數個字母為N(N+1)/2次。利用數據推導出解題公式(p.11)後,嘗試找出移動步驟之規律證明(p.9~p.12),希望獲得公式的正確性,最後更以多元的反例驗證(p.17~p.25),試圖以足夠的數據證明公式的正確性。反例驗證發現,當違反?跳島攻法?的任何移動方式與技巧,皆無法獲得更少的步驟數,因此更可推論證明出遊戲公式之正確性,獲得破解本移位遊戲的最佳策略。最後,希望這些數學方法可推廣至一般移位遊戲。

窗戶怎樣開較涼爽

因班上的上段窗戶很不方便開,故常常都沒有開,有一次一位同學在外面玩熱了,進了教室便說:「上面的窗戶要打開較涼。」但有位同學接著說:「上面的窗戶太高了,開不開都沒有什麼影響。」就在那爭執不下的時候,斑長又說:「老師曾說過,熱空氣上升,上面打開容易散熱。」究竟如何呢?我們就在級任老師及主任的指導下,做了下面的研究與實驗。

咖啡大戰,『原』力覺醒~探討咖啡中的綠原酸

為什麼咖啡會有酸的味道呢?經查資料後發現咖啡中含有一種抗氧化性強的物質~綠原酸,這引起我們的好奇。於是透過資料蒐集與文獻探討,深入的認識咖啡豆及其成份,瞭解綠原酸的特性及萃取、檢測方法。接著透過操縱萃取方式、溶劑、不同乙醇濃度及反應時間等變因,以實驗證明不同烘焙程度的咖啡豆的綠原酸是否有差異?接續又進行綠原酸的抗氧化測定,以及探討綠原酸在日常生活中的應用。由研究結果我們推論抗氧化能力較佳為輕烘焙咖啡。

〝發霉〞的黃豆

黃豆醬油在我們家是屬於家族事業,製造醬油方法都是以“老師傅”方式世代相傳。台灣北、中、南部民眾對於醬油的口味需求不同,因此可以利用不同原料,製造多種口味醬油,簡單可以區分為豆麥醬油、蔭油及黃豆醬油。黃豆醬油為南台灣之傳統發酵製品,以黃豆為原料,經浸豆、製麴、洗麴、保溫、拌鹽下缸、密封及日曬發酵熟成而製得(如圖四)。從小我就在工廠裡玩耍,心理總存疑著--黃豆為何會『長毛』?經由這次的研究,我觀察到『長毛』的產物,居然是益菌-麴菌,麴菌長得好壞與否將影響醬油釀造的品質。因此本研究欲將“老師傅”的經驗予於科學化,探討醬油釀造的首要步驟 - 製麴,擬尋找醬油製造原料,亦即黃豆,之最適於一般家庭蒸煮的條件,探討黃豆浸泡時間(1、2、3小時)、蒸煮時間(20~100分)及不同豆麴厚度(1杯、2杯、3杯)對於製麴之影響,以尋求最佳的條件;並於不同蒸煮工具下評估一般家庭進行 DIY 製麴之可行性,進而自行釀造有創意之醬油。所得結果如下:一、利用顯微鏡及放大鏡比對麴菌的生長情形,來推測黃豆最合適的蒸煮條件。結果顯示浸泡 3 小時、蒸煮 60 分、以快鍋蒸煮之條件下,可獲取較佳製麴黃豆。二、以上述條件蒸煮後之黃豆,進行不同豆麴厚度製麴,結果顯示 1 米杯量之豆麴厚度低,水分散失快,易導致麴菌生長不佳,不利於醬油釀造。但在製麴過程中蓋布,可增加溼度與溫度。三、蒸煮工具中,微波爐及烤箱不適用。四、豆麴生長佳者,其菌絲皆有伸入至子葉部份,如(照片八)。五、豆麴生長 48 小時中,會有二度升溫的情形。為避免溫度過高,影響製成醬油產品風味,若豆麴量多時,需要拌麴兩次。六、 在一般家庭利用黃豆製麴應為可行,只要注意最適蒸煮條件、蒸煮工具及製麴時之豆麴厚度,應可提高一般家庭 DIY 釀造醬油的興趣。

彩虹就在我身邊

本研究動機由於在五年級上學期牛頓第九冊第一單元光和顏色課程,曾做過彩虹的實驗,但我們在實驗時始終無法清楚看到彩虹,於是引起了我們對彩虹研究的興趣。研究過程分四個步驟來進行:分別是(1)利用簡易的噴霧器是否能製造彩虹?(2)不同噴水量的噴霧器在太陽光底下觀察彩虹的清晰度?(3)不同顏色的背景,哪一種背景下所看到的彩虹最清晰?(4)如何營造出在教學上最易觀察到彩虹的方法?實驗結果發現,製造出彩虹是容易的,只要具備噴霧器水量、無雲的陽光,在較暗的背景(黑色最佳)的情況下就可以很容易看到彩虹。另外便於實際教學上可以自己準備一個紙箱子,內部貼上黑色壁報紙,將箱子、觀察者與太陽方位以順時針135 度或225 度所觀看的角度最佳。

能者多勞-太陽能驅動磁浮小火車

磁浮列車是利用磁力使車體浮起來的一種新穎交通工具,因為並沒有與軌道直接接觸,因此能將只有空氣的阻力減到最小。我們借用磁浮列車的靈感,利用磁?同名極相斥、異名極相吸的原理,製作一列以「磁吸原理」行進的「磁浮」小火車,運用電池為動力,使小火車順利前進。 隨後,基於環保意識,乃將原本以電池為動力的「磁浮列車」改製成以太陽能為動力來源的「太陽能磁浮小火車」。繼而探討不同照度的光線被太陽能板轉換為動能後,對磁浮小火車行進速度之影響,同時完成研究報告。 使用太陽能板,只要在可以接收到陽光的地方就可以產生能量,所以太陽能是解決環境污染及能源短缺的最佳選擇之一。

水不再溢出了

有一天我和同學去爬山,在山腰裏看見一位農夫挑了用大水桶,很辛苦地走著,我看見他的水桶裏放了許多樹葉。奇怪!他為什麼要把樹葉放在水桶裏呢?

未來戰警~遠端遙控機槍

本作品首先以市面上多種橡皮筋做為子彈的適用與耐用度做測試實驗以及研究如何利用冰棒棍及橡皮筋相結合成滾輪機關槍並利用棉線拉動滾輪以產生連發現象;再者希望將手動式滾輪機關槍透過電動馬達及晶片結合以達成遠端遙控自動連發。除此之外,排除大量擊發橡皮筋及減少卡彈的核心問題後,將研究如何製做快速裝彈輔助器來解決裝彈時在時間耗費的效率。在此,以上所敘述隻藍芽遠端遙控自動發射器以及快速裝彈輔助器為本作品研究的主要目標。

拉不拉多的領域密碼

因為學校收留一隻流浪狗,引起我們研究小狗以尿液的味道標示地盤的興趣。我們在幾個月的研究中,跟部落裡面幾隻小狗培養感情,帶出去實驗觀察。我們發現公狗和母狗排尿的次數﹑行為姿勢均不相同,公狗會抬腿尿尿標示地盤,母狗則不會。公狗會受到其他公狗尿液味道的刺激,引發公狗排尿。甚至人類的尿液也會讓公狗有地盤被入侵的感覺,引發公狗排尿標示牠的地盤,但是小狗的「糞便」雖然也會刺激公狗的反應,但是不會引發排尿的行為。公狗的領域性也和體型有關,體型小的公狗(如小黃)不會把陌生的環境標示為自己的地盤,不敢隨便尿尿。體型大的公狗(如拉不拉多)領域性比較強,不管環境陌不陌生,都會占據為自己的地盤。另外大型犬拉不拉多和小型犬小黃的地盤爭奪戰中,初期大型犬總是比較強勢,但是小型犬也會越來越勇敢的去維護自己的地盤,非常有趣。

點亮黑夜的小精靈---探究紅蘿蔔中的螢光

本研究在安全環保原則下,探討萃取紅蘿蔔螢光物質的最佳條件。在自製暗箱內尋找最佳觀測螢光條件,用相機拍攝記錄,並研究濃度、溫度、陽光和放置時間對螢光強弱的影響。我們用水果紙箱自製觀測螢光的暗箱,並以黑布遮光。而找到最佳觀測條件是紅蘿蔔螢光樣品裝在圓形玻璃試管,紫外線燈油試管下方往上照射最佳,相機在正前下方拍攝記錄效果最好。最佳觀測條件是紅蘿蔔(公克):水(毫升):油(毫升)=1:1.5:0.8 的比例最好,萃取時使用沙拉油,萃取過程中加熱 20 分鐘最好且節省能源,而油層才有螢光物質存在。最後我們探究濃度愈高的紅蘿蔔油層溶液,螢光愈強。溫度對螢光也有影響,溫度比室溫高,螢光愈強,溫度比室溫低,螢光愈弱。如果放在陽光下照射,會使螢光物質減弱。而在室溫下紅蘿蔔油層溶液放置時間愈久,螢光也會慢慢減弱。