全國中小學科展

佳作

「魚」「龍」共舞-製作花青素魚鱗凍之探究與分析

魚鱗是很好的食材,製作成魚鱗凍費時費工,只好丟棄;我們想透過科學探究,找出省時省力的方法製作營養價值高的魚鱗凍。實驗前製作SOP,可降低操作誤差,提高實驗的再現性;實驗後針對結果及問題討論並提出對策,由結果可知探究方法是正向且有效率的。 本探究分成三大部分,第一部分是找出壓力鍋熬煮的最佳條件、魚鱗研磨時間及魚鱗與水的比例。第二部分是自製和市售魚鱗凍的差異比較,結果顯示自製的數據均優於市售(密度增加1.2%、固含量增加188.8%、熬煮時間節省62.5%、抗氧化力提升17.9%)。第三部分是比較不同花青素水果的抗氧化力,再以抗氧化力較佳的水果製作成花青素魚鱗凍。最後由紅色火龍果魚鱗凍勝出,也就是我們的研究主題「魚」「龍」共舞。

探討不同養殖環境對Pantoea sp. 降解亞硝酸鹽能力之影響

本研究探討如何提升養殖於冬季降解亞硝酸不良的問題。養殖益生菌中潘朵拉菌Pantoea sp.可在冬天生長並降解水體亞硝酸,不同於其他菌其在低溫時生長較好但降解較差,顯示兩者無直接關聯,進一步得知溫度會影響Pantoea sp.細胞內代謝機制。水體中添加葡萄糖可使冬季亞硝酸降解能力多7倍,且不影響其生長,與文獻添加碳源會促進益生菌生長不同。比較各式糖類後得知單醣和雙醣皆可提升降解能力,其中單醣較雙醣好(單醣50%、雙醣95%),而碳源可提升降解能力,推測因其影響細胞內TCA cycle運作。最後添加碳源做法適用各鹽度環境,具廣鹽性,對改善台灣冬季亞硝酸過高問題有高度應用價值。

欲顏又紫追根究柢 - 紫葉酢漿草的抗逆境研究

本研究主要以紫葉酢漿草為研究對象,探究其處在日照、酸鹼度和水分等不同逆境時的形態與生理反應,同時以黃花酢漿草作為對照。 研究結果顯示,除了形態上的差異之外,當日照縮短,紫葉和黃花酢漿草的葉內色素含量會先增後減,但紫葉酢漿草的色素分解速度較慢。同時,葡萄糖與花青素含量的變化趨勢呈正相關,與防止光抑制作用產生有關。 在不同酸鹼度影響下,紫葉酢漿草較不耐酸性,此時的花青素含量最低,但葡萄糖最高。而乾旱一個月後,部份葉片會變色或萎蔫,葉內的各類色素含量皆變低,但葡萄糖含量會增加。此時花青素與葡萄糖含量呈負相關。因此,除葉綠素a含量外,利用花青素與葡萄糖的比例關係,未來應可發展成植物是否處於逆境的有效指標。

西瓜鮮不鮮?熟不熟?手機告訴你!

夏日經常看到市場的阿公阿嬤在拍瓜聽音選瓜,令人疑惑拍西瓜真可選中好吃的西瓜嗎?正巧六年級的自然課中學到音叉敲擊時的聲音振動及頻率高低關係,引發我們的聯想:可以應用AI人工智慧的聲音辨識技術來正確辨識西瓜的新鮮/成熟度 ,甚至利用手機 App進行有效判別嗎? 本研究中發現: 1) 不同位置的果肉,甜度也會有所不同;不論大小顆,西瓜中心果肉是最甜的部份;2)西瓜的密度與西瓜甜度無明顯相關;3)冬天西瓜放置兩週(成熟)可能達到最佳甜度,放置四週(過熟)甜度則大幅降低 。 本研究有兩項設計:1)製作一款固定敲擊力量的敲擊器;2)全國首創西瓜新鮮/成熟度辨識App,可以讓消費者方便地用手機即可挑選成熟好吃又甜的西瓜,這是本研究最大貢獻。

「蜂」煙四起~杜鵑三節葉蜂結繭與孤雌生殖?

四月底,一隻隻如黑煙般飛來飛去的小蟲,忙碌的在杜鵑花叢上交配產卵,牠們是我們校園裏最常見的葉蜂──杜鵑三節葉蜂。當牠們大量出現時,正是四年級進行昆蟲單元的時候。我們看到許多同學飼養失敗,引發對杜鵑三節葉蜂的興趣,從研究中克服了幼蟲結繭失敗的問題,找出杜鵑三節葉蜂的飼養方法。我們經由實際飼養,不但了解了牠們的生活史、觀察到許多有趣的習性、找出牠們雌雄成蟲間的辨識方法,並比較牠們在有性生殖與孤雌生殖之間的差異。 透過持續的校園葉蜂數量調查,我們發現葉蜂偏好冷涼的環境,每年6月至隔年3月,杜鵑三節葉蜂並沒有消失,只是數量變少而已。

從空中看地面—用算樹實驗探討行道樹遮陽效果

本研究運用多元的科技方法研究行道樹之規劃。先利用實際測量了解有無樹蔭對地表溫度之差異,再以NDVI數據資料探討六都種樹情形。算樹實驗過程以小型空拍機拍攝市區常見的樹種行道樹,運用ImageJ及IC_Measure程式軟體分析、計算樹冠、樹冠幅、樹冠幅蔭等面積,探討樹蔭大小和遮陽的關聯性,發現樟樹能提供較多樹蔭達降溫效果,是栽種行道樹的最佳選擇。最後自製道具實際模擬,得到最佳植樹高度公式為LH+Wtanθ(單位:m),其中W:要遮住的路寬、LH:樹木枝下高、θ:當地12點太陽仰角,藉「算樹實驗」可配合各地區的太陽仰角角度,計算不同時段的樹蔭面積,系統化規劃各地最適宜植樹高度,如在北回歸線位置6m寬的道路旁建議最低樹高約為12m。

轉吧~風動陀螺

我們曾於網路影音平台中看到有趣的風動陀螺影片,激起我們想進一步研究風動陀螺無限旋轉的秘密。本文主要針對「扇葉設計、陀螺配重、循環扇」三個部分探討:發現(1)風動陀螺扇葉長度影響轉速但沒有改變穩定度(2)風動陀螺寬度會影響陀螺轉速與穩定度(3)扇葉形狀以圓形最佳(4)當傾角位置為1cm角度15度時,陀螺轉速最快且旋轉穩定(5)於陀螺中心配重或配重於扇葉下方都能提升轉動穩定度(6)限制陀螺旋轉範圍,半徑越小轉速越快但越不穩定(7)當循環扇中央遮風板半徑大小改變時會影響陀螺轉速與穩定度(8)陀螺與循環扇的半徑比會影響轉動穩定度,最佳範圍在0.5~0.8。

應用行星輪系於磨墨機構之設計與分析

市售磨墨機使用時都需要專用硯台,因此侷限了磨硯之泛用性。還記得小時候玩過可以畫出花型曲線萬花尺,這曲線成形定義是由內擺線所構成,適巧這運動軌跡可應用於磨墨機構。本研究應用連桿與內擺線運動機構配合進行軌跡設計,原理是運用連桿一端(與萬花尺小齒輪上一支點連接)及連桿中間具一可滑動調整鈕之運動限制,使連桿另一端點(墨條端)產生軌跡變化。透過實際組裝後測試,調整小齒輪上連桿端支點位置設定,便可以畫出大小不同圖案,另外只要調整連桿中間調整鈕位置,便可以變化輸出不同長寬比曲線,此比值可以變化適用於不同形狀及大小硯台。完成確立實驗後,我們將整個作品做最佳化設計,以符合實際使用者的需要。

懶人吃早餐-懸吊繩骨牌驅動機構煎蛋機之研發

如果一醒來,就有一顆熱呼呼的太陽蛋在盤子中等你,多幸福啊!於是懒得早起的我們想自製自動煎蛋機。首先我們先研究太陽蛋的美味祕訣是220度煎5分鐘,接著再分析人工煎蛋的動作,以人因工程的概念,參考魯布•戈德堡機械結構原理,藉著懸吊繩機構,將煎蛋區分為九大步驟。分別為1倒油動作、2止油動作、3敲蛋動作、4倒蛋液動作,5回收鋁箔滑梯動作,6滑板鏟蛋動作,7槓桿盛蛋離鍋動作,8平移蛋後斜板入盤動作、9撒胡椒動作。且利用熟悉的骨牌驅動機構完成此連續且自動化之機構,最後藉著滑輪機構而能手動回收落下的骨牌,且利用定位點機構,將骨牌放置在定位處,使整體煎蛋機機械能重複下一循環動作,確實達成生活應用之實質功效。

「倒」高一尺,「蚊」高一丈--探討積水容器中白線斑蚊卵被刷下後仍能孵化的可能性

利用『巡、倒、清、刷』來清除登革熱病媒蚊孳生源時,仍有一些操作細節要注意,本研究就是針對『刷』的部分,將積水容器內壁的白線斑蚊卵刷除倒掉,來減少病媒蚊的孳生。根據本研究的研究結果,在刷積水容器時,如果這些卵隨著積水直接流入水溝中,不論水質為何,這些卵不但仍會孵化,而且和原本積水容器中的斑蚊卵自然孵化率相較,並沒有太大差異。如果把這些卵倒在地上,經過一段時間乾燥,當一場雨把卵沖入水溝或水坑中,這些卵仍然有很高的孵化率;這些卵的孵化率,受到乾燥時間的長短、最否受陽光照射、陽光的強度,地面材質的吸熱升溫的影響,乾燥時間愈長,照射陽光愈強烈,地面材質受熱愈容易升高溫度,則白線斑蚊卵的孵化率愈低。