全國中小學科展

最佳鄉土教材獎

〝阿嬤口中的蟛蜞菊妙用〞-化學萃取及初步測試

從阿嬤的經驗,告訴我們蟛蜞菊具有解毒的功效,並從網路上對校園植物的介紹,提及蟛蜞菊消腫解毒的“妙用”。我們利用化學淬取方法,如水及日常生活中的溶液;糖水、食鹽水、醋酸、酒精、丙酮等,與蟛蜞菊葉混合,探討萃取混合液的特性,並測試其酸鹼度。發現在不同溶液、不同萃取時間、不同濃度、不同溫度、壓力下,有不同的特性。我們也測試了疏水性的香蕉油、沙拉油,探討各種條件對提升萃取蟛蜞菊葉汁液的效率。最後,我們以簡單的方法,初步驗證蟛蜞菊的萃取汁液和特定混合液具有防霉,殺孑孓的功效,希望未來有機會經過更精密的科學研究或生化驗證,能利用這常見且繁殖力強的植物,發展出應用於生活上的藥品或清潔用品。

「知」乎「摺」也

本研究在探討由18個正三角形所組成的三角環形(如圖一),經摺疊可產生的連塊,針對其中正六邊形連塊進行研究,找出摺疊的規律,並設計益智遊戲。

阿婆的壓箱底─糟嬤(紅糟)

本研究秉持 STS「學習是為了解決生活問題」的理念,糟嬤(紅糟)為客家人的家常菜,學生卻不知道糟嬤的材料與作法,本研究正要解決學生生活的問題。本研究三步驟為「歸納法」、「演繹法」以及「創新」,在歸納法方面,我們詢問長輩製作紅麴的流程與注意事項,在演繹法方面,我們探討與驗證傳統作法的優劣,我們發現紅麴數量愈多與紅麴攪拌越均勻發酵越快、米量越多甜度越高、水量越多越快發臭、蓬萊米發酵甜度遠比糯米低、不密封兩天就會發臭,以上都與長輩的經驗相符,但我們也發現傳統做法也有不正確的地方,如長輩強調酒量端視個人喜好,但我們發現米酒量太少,發酵速度減慢;而長輩強調一定要放置在陰涼處,但我們研究發現若放置在最高溫達 45 度 C 的廚房,發酵速度反而更快,而且沒有壞掉的跡象;在創新方面,我們研發出糟嬤冰棒與鬆餅,創造糟嬤的多元價值,期望能為傳承與創新客家文化進一份心力。

「讓滄海變桑田」-泥岩的植生改良

有次上課講到沉積岩的分類,老師補充說其中顆粒最細的泥岩,其實就在學\r 校附近的月世界一帶,於是段考結束後,同學們相約出遊到月世界一探究竟,面\r 對大片荒蕪的不毛之地,只有稀疏的植物生長,讓我們感到十分的驚奇與惋惜,\r 有同學說這附近從他阿公出生就是這個模樣,幾乎不可能種出東西來,回到家上\r 網一查才知道原來這是所謂的惡地(Bad land)地形,植物難以生存,但這也引發了\r 我們的興趣,想要了解其中的原因,並且嘗試去改良這些土壤,希望能夠種出具\r 有經濟價值的植物。

安全型任意門檔

門,是家中建築必備之設施,市面上雖有多樣的門檔可將門固定住,但均需於牆壁上鑽孔以鎖零件,且只能將門全開使用而已,但於實際生活中,常需以半開的方式以達隱密、遮陽或通風的需求,如此之需求引發了我們的研究動機與目的。於研究中,我們經由文獻探討,利用了偏心輪的傳動,彈簧的彈力,進而以橡皮的摩擦力達到阻止門的活動,經過不斷的討論、研究與實驗,再由實物的切削製作組裝與測試、修正後,終於得到心中想得到的產品。安全型任意門檔可以不用於牆壁上鑽孔,門板就可以固定於所需的任意位置,且可藉由旋轉螺紋,以調整彈簧壓力的大小,進而改變摩擦阻力而達到阻止風的吹襲,更有防止誤推拉的安全裝置,如此更符合生活之需求。

五節芒裡的發光小精靈

新竹縣尖石鄉山區,發現一種能於黑暗中發出可見之淡綠色螢光的五節芒,且皆必定是遮蔭處潮濕傾倒斷裂腐敗的五節芒片斷,其餘六個樣區經日夜實地採樣勘察,皆未發現發光樣品。經密集且大量之多株五節芒切片顯微鏡觀察,打光與暗房攝影比對,確定發光生物是一種文獻尚未記載之陸生黴菌,該黴菌與五節芒之間可能呈專一共生性。由實驗觀察此螢光黴菌生活史可分為三期:細絲期、藻狀期、珊瑚狀期,其菌絲有分枝且多核無橫隔,絕大部分皆分布於細胞內,細絲期可藉由菌絲穿過細胞壁上較薄之壁孔以散布其族群。該黴菌之螢光經實驗結果証實能誘導菌絲朝向營養源生長,以利菌絲進行聚集配對,並進行有性生殖。分類先暫定為無鞭毛黴菌門、接合菌亞門、接合菌綱之新種。

免電冰箱-汽化熱的研究

一則「四年零電費」的新聞引起我們對免電冰箱的好奇,透過探討水、組成材質、盆外環境等因素與盆內溫度的關係,了解(1)水的汽化熱是免電冰箱降溫的主因,但水太多或太少,降溫效果反而不好(2)水溫並不影響最後的降溫效果(3)保水性佳且達到最大含水量的填充物有利於降溫(4)內盆材質的差異未有顯著影響(5)外盆材質具有孔隙降溫效果較佳(6)使用的液體避免含有顆粒雜質,以酒精最佳、純水次之,考量成本,建議使用純水(7)高溫度、低濕度、通風及較大的空氣接觸面積有利於降溫(8)照射太陽不利降溫。「水」有強的氫鍵,汽化熱相當高,應用於免電冰箱有良好的降溫效果,對蔬果保存,具有環保、節能、簡易的實用價值。

戲童玩~重心穩如泰山

經由逛鄉間廟會看童玩的刺激,引起自製童玩的動機,再藉由不斷的把玩中,發現這些童玩所具有的規律性,玩具律動的特質都與重心、高度和穩度等變因有關係。為了要從實際製作玩具與操作來驗證物體的重心、高度和穩度的關聯性,因此自製聰明筋斗丸、旋轉不倒翁、疊疊樂、平衡針、神椅、漂浮管、怪坡、找長瓶的重心、挑戰高度及穩度的關係等,自己擬定測量方式,由所得到的數據分析確認物體的重心、高度和穩度的確有關係。由此次觀察活動中,使我真正親身體會到「坐而言不如起而行及知難行易」這兩句銘言的真諦。

搖擺──魚類擺動?

本研究以魚類仿生學為基礎,研究不同配重、張力及擺動頻率對魚類運動擺動形狀的影響,結果發現以下現象: 一、不同魚體配重的方式,其擺動的波形有明顯的差異,其中屬於高速型或中快型的劍旗魚所呈現的振幅差(頭尾振幅差異)最大,因此我們推論振幅差是影響魚類泳速的原因之一。 二、張力(魚體軟硬度)的增加對中慢型泳速魚種的波形及振幅差影響較為明顯。 三、擺動的頻率變大時,對不同魚種的振幅差均有改變,其中對中慢速的魚種(吳郭魚)影響最為明顯。

正多邊形母子面積比

此研究是針對正N邊形各邊分點與頂點連線所形成的小正N邊形和原正N邊形的面積比,因商高定理的說明圖形為起源,所以先針對正方形作研究,剛開始我們利用切割法(研究過程中有介紹)找出正方形各邊分點與頂點連線所形成的小正方形和原正方形的面積比,再依同樣的切割法對正三角形、正五邊形、正六邊形作切割找出面積比,過程中有些正N邊形可以用此切割法求出面積比,在文中我們稱此圖形為完美切割,而無法用此切割法求出面積比的正N邊形,我們利用了鋪瓷磚方法和代數法解釋了哪些正N邊形可用此切割法求面積比和無法用切割法的正N邊形面積比公式。