全國中小學科展

最佳鄉土教材獎

雙角轉輪蟹的前世與今生-玉蟹科化石分類研究

「雙角轉輪蟹」外殼的兩側轉輪吸引我們投入這次的研究,翻閱專家學者研究報告和瀏覽資料後,僅瞭解雙角轉輪蟹的些許奧秘,仍無法揭開所有的神秘面紗。藉由專家提供標本和帶領實地野外採集化石,觀察印證現生標本及化石外觀構造特徵差異,驚異地發現化石背甲有菱形及橢圓型兩種不同形狀。經查閱網路資料和參觀螃蟹博物館後,發覺還有外觀和其非常相似之「同科異屬」的艾氏飛輪蟹背甲兩側也有轉輪,但在化石的外觀上卻不容易區別。本研究利用背甲殼寬與殼長的比值分別雙角轉輪蟹與艾氏飛輪蟹,正確率達89%;另外,若採用分群判別的改進方法,正確率更提高為96%。期待這兩個分類方法,可以有效協助對於這二種螃蟹化石有興趣的人做出快速且正確的判別。

魔笛機密

本作品在於探討陶笛音階變化的變因,並利用石膏粉根據所推得的原理實作出石膏笛。本研究中,我們了解了影響陶笛音調高低的變因有:(一) 氣切孔面積越大,音調越高。(二) 指孔的面積越大,音調越高。(三) 空腔越大,音調越低。另外也得到了幾個觀念:(一) 指孔開孔的位置不會直接影響音調的高低。(二) 陶笛的音調高低,和指孔開孔的數量無關,只要開孔總面積相同,音調高低即相同。(三) 空腔愈大,開孔要更大才有較大的音調變化,但開孔太大即無法吹出聲音,因此空腔愈大,音域愈小,這也是為什麼市面上的陶笛都小小的原因。(四) 根據空腔大小、氣切孔開孔的面積,可以找到指孔面積與音調的關係,即可實作出一支石膏笛。

點「殼」成紙~菱角殼製漿造紙可行性之研究~

本研究目的在探討利用菱角殼進行製漿造紙,並觀察其可行性,以有效利用此項農業副產品。由研究發現菱角殼內富含纖維,透過水煮的方式加入小蘇打粉可以有效的軟化纖維,用此當製紙漿之原料,再加入回收的影印紙可以成功的造紙。因菱角殼是屬於短纖維,不如樹木的纖維長,所以造出的紙張強度不如報紙所做的再生紙強。但菱角殼價錢低廉,可取代部份的植物纖維,節省造紙原料的成本。造出的紙張強度不佳,可適用於對紙力要求不高的紙類。例如做成卡片,或是填充在器具周圍的紙張。未來若再修正造紙的技術,可以改善紙張的性質,也可以朝向藝術創作的方向來發展菱角殼造紙,不僅可以有效的利用資源又可以發揚左營的黑元寶。

食飲“涼”方?#--研究傳統降火氣食品是否具有抗發炎效果

在炎炎夏日總希望來點可以「降火氣」的食品,依據古籍記載某些中藥材具有降火氣的效應,而中醫所謂的降火氣與西醫的抗發炎反應密切相關。本實驗利用巨噬細胞株受到LPS(Lipopolysaccharide,革蘭氏陰性菌細胞壁表面所含有的脂多醣體)刺激後,會分泌發炎介質的現象,再分別加入各項傳統認為可降火氣(以菊花、薏仁、仙草作為樣品)或上火氣(選用龍眼作為樣品)的中藥食材,來評估中藥材對巨噬細胞分泌發炎介質能力的影響。經由實驗,我們發現市售的『降火氣』中藥食材,在適當的濃度下,確實具有降低IL-6、TNF-α分泌量的能力,但濃度過高時卻會造成細胞凋亡。另外,我們將樣品萃取方式分為「水萃」及「冷凍乾燥」兩個部分,發現傳統以水熬煮的方式比冷凍乾燥取得的樣品有更好的降低IL-6、TNF-α分泌量的能力。我們期望以此一系列的實驗,來建立篩選『降火氣』食材的抗發炎效用的研究模式,並在後續實驗中可用以篩選出更多具抗發炎效應的中藥材。

“漩”機妙算

過去模擬漩渦的方法與真實漩渦多有差異,我們參考過相關書籍後,試著提出一些看法,並從實驗中加以證實或修正。首先我們製作三種模型,嘗試比較其差異,並找出較佳的模擬方式。觀測數據則是測量水中壓力,再輔以質性方式觀察真實漩渦的類型。經過多次實驗後,我們得到以下發現: 1.強制渦流模型:以攪拌石製造之漩渦屬於組合漩渦,內部的強制渦流中,愈靠近漩渦中心水壓愈大。段數越高,內外圈壓力差越大。 2.自由渦流模型:水流從洞底流出時,無切線方向速度的水流狀況對渦流造成的影響無法忽略,所以製造自由渦流應提供切線方向水流的源頭。 3.仿河道模型:水遇到障礙物會引發渦流,且渦流型態與水源進入方式和障礙物大小有關,摩擦力亦有影響。

自製竹蜻蜓與發射器探討升空原理

竹蜻蜓是適合親子共玩的童玩,從2篇中小學科展關於竹蜻蜓的研究中我們發現:以往製作竹蜻蜓的過程不夠精確,很難控制變因,且徒手拉繩的數據不盡客觀。 因此,我們開發各式模具並設計發射器,製作各式的竹蜻蜓。因為竹材有具韌性、易取得、易加工等優點,且同學只需研習3小時,即可製作出竹蜻蜓,非常適合高中生探究與實作課程。 我們以強韌不易變形的空心碳纖維管作轉軸,插入細鐵絲,以微調竹蜻蜓重量,並設計竹蜻蜓旋翼模具,可依需要微調旋翼的角度,大量複製規格一致的旋翼,使實驗結果具有再製性。此外,為模擬手搓起飛竹蜻蜓,我們製作可固定拉力的「竹蜻蜓發射平台」,得出較可靠的數據,不但可作為鄉土教材,也是直升機旋翼的初始研究。

鍍金變黃金-賦予台灣柑橘新生命

台灣柑橘產量富產且含有極高的營養價值,特別是果皮部分的營養更勝於果肉百倍以上。所以我們研究一套去除柑橘皮原有的嗆辣苦澀味的標準程序,再以處理過的柑橘皮為主要食材,開發出橘皮果醬、橘皮冰棒、涼拌橘皮、橘皮泡菜、糖漬橘皮巧克力和香酥甘梅橘皮等六道營養又美味的食物,以增進國人健康。新開發的食品經過「官能品評」問卷調查發現,民眾對柑橘皮食品的接受度非常高,但是去除橘皮嗆辣苦澀過程較費時,因此把去除嗆辣苦澀味的橘皮開發製成「冷凍橘皮料理」包,方便忙碌的現代人後續料理有很高的商業價值。最後嘗試使用近幾年流行的蔬果調理機「慢磨機」,提煉高品質的柑橘精油,提升柑橘皮全方位的利用價值,賦予台灣柑橘新的生命。

汽車自動雨刷

我們經過二個月的研究,獲得下列重要成果: 一、研發雨刷控制器,傳統雨刷需由駕駛人來操控,我們整合電子-機械控制的功能,當行車遇到下雨天時,控制器能提供電源操作雨刷的擺動,保持駕駛的最佳視線。 二、研發雨刷雨量感知器,如何偵測到雨量的大小及可擺設於汽車前擋風玻璃最佳位置,提升靈敏度,以增加實用性。

微生物電力公司—微生物燃料電池之變因探討

生物燃料電池是近十年來備受重視的新型能源,其中又以微生物燃料電池最為受到重視,其所具備的低污染、高穩定、低成本等諸多的特性,恰好符合現代社會的需求。微生物燃料電池產電的原理,是利用微生物的新陳代謝所產生的電子,將微生物體中的化學能轉變為可利用的電能。本研究以連續進流模式操作兩組微生物燃料電池,利用綠川廢水作為微生物來源;並以蒸餾水作為陰極槽內的基質,以沉水馬達曝氣後的溶氧作為氧化劑。探討兩極間距、養分種類、黑暗,對 500? 外電阻的微生物燃料電池的影響。

「鯖」上加「鯖」-開發鯖魚慕斯以提高鯖魚經濟價值可行性之研究

本研究取鯖魚白肉、血合肉、去皮魚肉及含皮魚肉蒸熟均質後做成魚肉慕斯;另將鯖魚頭蒸煮過濾,分液漏斗分離油脂,冷風乾燥製成魚膠,將魚膠以25%、50%、75%、全魚膠分別取代慕斯中的吉利丁。發現魚肉慕斯及魚膠慕斯經過6天,揮發性鹽基態氮仍在10mg/100g以下顯示極新鮮;物性測定發現魚膠比市售膠彈性高;黏著性以白肉慕斯最高。成分分析發現魚肉慕斯蛋白質及灰分含量均比純慕斯高;脂肪及熱量以純慕斯最高。感官品評以ANOVA程式及內部喜好性地圖分析後,魚肉慕斯是可開發;魚膠慕斯性質多與吉利丁慕斯無差異且口感約有85%的支持率,表示魚膠取代吉利丁是可行的。全魚膠魚肉慕斯具獨特性,營養高、熱量少且受青睞,未來值得推廣且具提高鯖魚經濟價值之潛力。