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最佳鄉土教材獎

橫渡河海的勇士-探討蜑螺的生存策略

蜑螺(Neritidae)是海岸潮間帶僅次於玉黍螺最為常見的軟體動物。作為觀察地點的鹽寮海岸,離花蓮市約30 分車程,屬於珊瑚礁地形。研究過程先以普查方式進行蜑螺種類與數量的調查,並記錄出現位置做成分布圖。後將蜑螺移往實驗室作覓食方式與趨性研究,並模擬環境變化以探討蜑螺生存策略。鹽寮海岸所產的蜑螺有五種,以黑圓蜑螺(Nerita ocellata)為優勢種。皆以嗅覺的方式覓食,對聲音與震動不甚敏感。具負趨光性與負趨地性,易於石頭背光面上緣發現。可接受極大鹽度範圍,屬廣鹽性生物。溫度適應範圍為21?30℃30℃,溫度過高時利用負趨地性以疊羅漢的方式向上逃避,溫度過低時以緊閉口蓋策略禦寒。絕佳的適應能力與適當的生存策略,使蜑螺成為海岸潮間帶的優勢生物。

再現菱色

本研究在探討利用微波加熱進行菱角殼色素萃取與染布的可行性,及尋找菱角色素新的應用方式,希望能更有效利用菱角殼。研究指出溼的菱角殼的萃取率3.15%比乾殼萃取率高(1.59~1.86%)。將菱角殼的顆粒變小,能提高色素的萃取率(9.3%)。利用微波加熱法比水煮加熱法的色素萃取率高,以微波10分鐘的萃取率最高(5%)。微波加熱煮染布,以微波10分鐘的染布效果最好。色素乾燥後還原可應用在紙及手繪染布上,色素安定性測試發現色素在紙上,照紫外光組ΔE為2.42,不照光組ΔE為0.17,而手繪染布後再加明礬或是醋酸鐵媒染後,照紫外光組ΔE在-2.42~2.92,不照光組ΔE在-5.03~3.06,經15分鐘水洗測試後,染布之ΔE在-0.21~0.99之間,穩定度佳。結果顯示菱角色素適合用來當天然顏料。

搞「軌」-有「跡」可循

路邊停車時,總需要三番兩次的調移車身,過程些許費時,因此,嘗試推算一次順利進出車格之軌跡。我們以開出停車格之軌跡做探討,軌跡建立之後再依循所建軌跡供車輛倒車行駛。為了能順利一次路邊停車,我們設定方向盤轉動量最大,讓前輪達到最大轉向角θ(一般車輛是35度),以取得最小迴轉半徑R,利用車輛基本性質,包括:車前懸a、前後輪軸距b、車後懸c及車寬d,推導計算最小迴轉半徑R,所代出之公式經模擬實驗,其誤差率均小於5%,值得引為後續研究之用。於路邊停車軌跡部分,先探討車輛出車格之軌跡,包括:左轉、直行及右轉軌跡,三個軌跡的反向連續軌跡,即為路邊停車時倒車的應行進軌跡。於倒車入庫軌跡部份,則包含直行及右轉軌跡兩部份。最後,對於誤差修正之探討,我們提出所謂前輪轉動受「軸承」控制之計算觀念,將車輪轉動中心砌合實際狀況轉移,於給定承軸及輪胎外側圓心之距時,將有更精密之數據展現。

圓盤在彈性碰撞下覆蓋面積之探討

觀看掃地機器人的運作後,發現其效能不彰,促使我們欲瞭解並模擬其可能的最佳行進路線。本作品將掃地機改成圓盤,假定其以彈性碰撞運動方式行走於矩形區域內,並利用對稱路徑的方式推導出圓盤在不同形狀的區域以不同角度及位置出發的覆蓋面積公式,藉此探討其行進路徑及覆蓋面積;此外,我們為避免路徑重疊而推導出對出發斜率的限制。最後,我們分析數據以瞭解實際運作的情形,從數據中發現,面積覆蓋率和出發角度並沒有絕對關係,而是與碰撞次數關係密切,這樣的結果令人有些出乎意料,卻進一步讓我們瞭解真正影響面積覆蓋率的因子。然而,我們知道面積覆蓋率與運作效能不可兼得,於是我們對這部分做了探討,試圖找出令人滿意的行進路線。

搗杵之音

本研究分析布農族與邵族的杵音,發現杵音可分成四~六個音群(Do、Re、Mi、Sol、La、Si),我們也探討了不同的變因(木頭種類、粗細、長短及溼度),對於杵音響度及頻率的影響,並且利用科學化分析,成功地自製縮小版杵音及麻竹版杵音,可以改善原本只憑原住民耆老經驗製造杵音的誤差,並利用”木頭音響學”中Young 的公式『E=〔4π2L4ρ(fn)2A〕/IKi4』,來計算杵音頻率的理論值,結果我們發現杵音頻率的實驗值與理論值,有正相關;同時以竹籤與乒乓球及彩蛋創造出迷你版的可調頻式杵音,來增加原住民音樂的多元性,達到推廣原住民文化的目標。

探討如何自製便宜的耐強酸鹼實驗桌面

多數學生於實驗過程難免因不小心,而將試劑滴落於實驗桌面上,致造成桌面的損傷,尤其強酸、強鹼。目前大部分的學校為避免維修的困擾,通常選擇購買動輒超過十萬的耐強酸、鹼進口實驗桌面。這回本校即將購進的實驗桌桌面材料,廠商特別送來樣品,老師指導我們負責檢驗其抗酸鹼強度的效果,而引發我們想進一步探討如何自製經濟實用的耐強酸、鹼實驗桌面。

渾身是勁的電動自行車

本研究主要是為了要研發讓電動自行車增加續航力。為達此目的,本研究設計有兩大功能:一、自製可以讓三個電池互相串聯輪替切換供電的開關;二、設計兩個馬達:輪鼓馬達、直流有刷馬達,可以適用在不同的地形進行切換,並對直流有刷馬達進行電力回充,延長電力,以達增加續航力的目的。經實驗結果發現:三個電池的輪替切換可以提昇續航力約30%,另外兩顆馬達的切換,在平時較平緩的路段以輪鼓馬達來供給動力,直流有刷馬達對不供電的其中一顆電池進行充電,若遇到上坡路段時,切換成由直流有刷馬達來提供動力,並可變換不同的齒輪比達到輕鬆爬坡的目的。

大城『陷』--大城鄉地層下陷原因與模擬初探

報紙報導:大城鄉地層下陷速率快,是由於抽地下水。為了解大城鄉地層下陷的現象與地下水的關係,我們設計實驗和模型了解地下水的形成,及地層下陷原因和災害的研究。實驗證明地下水的形成原因及地層下陷後可能造成的傷害。透過模型更明瞭地下水與地質結構的關聯。利用網路資料,將歷年下限量統計分析。另實地探訪監測站、老舊房屋、新建築地基、路基、橋面的差異;以自製的測量地下水面高度的檢測筆,檢測地下水面下降的現象。依研究提出結論:(一)地下水有補償、流動及負載的特性。(二)實驗、訪查、統計與模型設計可驗證地下水與地層下陷的關聯。(三)抽地下水的傷害包括:地面下降、鹽化、房屋下陷、海水倒灌、積水不退等。

揭開達文西「蜜」碼

從偶然巧遇養蜂達人,便一腳踏入蜜蜂的神秘國度,探索了採蜜的過程、瞭解蜂蜜的種類與特性、養蜂人家的辛勞等,想不到蜂蜜也有CNS 國家認證的一套標準喔!藉由一系列抽絲剝繭的實驗,我們瞭解為什麼有這麼多不肖商人要製造假蜜牟利,也學到可以從蜂蜜的外觀、透明度、香味、成分標籤、結晶的細膩度、酸鹼度、葡萄糖比例、花粉數量、泡沫的多寡與持久度等等指標來辨識蜂蜜的真假。入寶山,我們收穫滿滿。利用簡單的電路設計出好玩的自動辨蜜機,再也不擔心買到不好的蜂蜜了。

馬祖的夏日精靈-紅花石蒜的求生策略

紅花石蒜學名為LycorisradiataHerb.,馬祖人因其花形狀稱為「螃蟹花」,是本縣的縣花,四鄉五島均有分布,而紅花石蒜族群大量減少的原因,推論是受到人工造林,改變了馬祖的生態環境所迼成。而不利環境下還能生存的原因,經過氣象資分析後,明瞭紅花石蒜的休眠期(6至8月中旬)正是馬祖的乾旱期不利生長、開花期(8至10月)是颱風來臨的季節,開始大量開花繁殖、生長出葉期(11至5月)是冬天蕭瑟落葉至初春發芽的時節,讓低矮的紅花石蒜能贏得日照,然後進入下個一週期循環。環境有利於生長時,立即長出新葉生長及開花繁殖,當遇到逆境時將養份回流到地下球莖休眠度過困境,紅花石蒜演化出這種「順應環境」的機制,應驗了達爾文所說的「適者生存」的法則。