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第三名

水果抗氧化的「旋」機

本研究利用雷射光、光感測計、偏振片、齒輪及馬達組裝成一個簡易、精確且可接於電腦的數位旋光度計。我們先藉由Arnao研究的ABTS/ H2O2/HRP分析系統,以不同濃度的維生素C與延遲時間畫圖作為標準曲線來測量總抗氧化活性,並比較奇異果、火龍果、聖女蕃茄、加州李四種水果,以微波、水煮及油浴三種方式測得熱處理後抗氧化活性的變化趨勢。之後,我們再利用自製旋光度計來求得水果經過熱處理後的旋光度與熱處理時間之關係。研究顯示,經熱處理後,此兩種方法有一致的趨勢,所以證明了我們成功地開發出一種可以利用旋光度來測定抗氧化的新方法。最後,我們進一步將此裝置應用於真假蜂蜜的檢驗,同時利用物質旋光度具有加成性,建立一套方法來計算蜂蜜中蔗糖、葡萄糖、果糖的含量。

草履蟲攝食與消化實驗方法之改進

「老師!我們已經花了快兩個鐘頭的時間,而且標本片也換了三、四片了,就是看不到草履蟲的食泡由紅色變成藍色,怎麼辦?」當我們做「草履蟲的營養與調節」的實驗時,若依照實驗指導的方法,用剛果紅粉末加酵母菌懸浮液一起煮沸,經草履蟲攝食後,形成鮮紅色的食泡。我們觀察了數十分鐘,食泡依然呈現紅色,並沒有變成藍色或其他顏色,與課本的理論不相符合。所以同學們都抱怨實驗做不出來而白白浪費時間,難道這是理論有錯誤嗎?因此我們懷疑這個實驗的設計可能有不妥之處,需要加以改進。

不想依樣畫葫蘆 -- 突破國小圓面積求法

兒童可以說是道地的實證主義者。凡事他們都希望能以自己的方式求得證實後,方肯罷休,即使是數學上的一些定理、公式,他們也都不肯就囫圇吞,很需要透過他們的行為,如:看、操作、計算等印證過後才能接受,學習也才能牢固。圓面積的求法,素來都是把圓等分後併合為平行四邊形,而以半徑 × 半周再演繹為半徑 × 半徑 ×3.14 的方法教學。是否有另外突破傳統的,更 具體的,更直截的求法來滿足兒童的需求呢?

灣裏地區空氣污染對榕樹氣孔的影響

有一次電視“強棒出擊”節目中,有科學家把苔蘚種在市區及郊區的樹皮上,經一段時間後,他們發現愈近市中心,苔蘚死亡率愈高,而證明愈近市中心,空氣污染愈嚴重。因此,我也想是否可利用植物來表示我的家鄉──灣裡地區──空氣污染在那些地方較嚴重?上生物課時,老師講到蒸散作用及光合作用,氣體及水份都由氣孔進出,因此,植物對空氣污染的反應,應該可出現於氣孔上,我們就請教老師,可否利用植物的氣孔變化來作為空氣污染指標?同時我們也發現,灣裡地區存在有許多四合院磚造老社區及廟,有許多榕樹且樹齡相當老,依我們日常觀察,這些榕樹葉表皮上經常佈滿類似碳或膠的灰塵,因此,老師就建議我們以榕樹葉下表皮的氣孔作研究,找出氣孔受空氣污染的影響,再進一步以單位面積平均氣孔數作為灣裡地區空氣污染的指標。

生物世界數學遊戲—以碎形理論解釋植物的生長形態

芒萁是中低海拔常見優勢種,以往文獻提出的解釋是「適應台灣酸性土壤」,但我們提出另一假說:芒萁的羽狀複葉具有特殊的樹狀碎形生長形態,二分岔疊代循環,使其生長效率提高,具有較佳的生長優勢因而成為地被層優勢種。我們從野外生長形態及模擬生長模式進行驗證。野外調查結果,複葉枝條長度與分岔角度有遞減的趨勢,以降低末端小葉重疊比例而提高光合作用葉面積。軟體模擬結果,最佳生長模式為二分岔3階層且分岔長度比為1.0,分岔角度為100。重複二分岔次數模擬中以3階層效率最好,最差為6階層,此結果與野外生長狀況相符。從野外及模擬資料互相比對後,發現樹狀碎形生長模式能讓能量收支達最佳化,有較佳的生長效率,有助成為優勢種。

『先下手為強』……嗎?

一、介紹一個簡單好玩的小遊戲。二、小遊戲進行時,有人先下;有人後下,但先後兩方對下的勝算卻不同!三、研究分析小遊戲先後兩方對下的勝算為何不同?四、根據研究分析小遊戲先後勝算所得的 4 個發現來推算先後兩方對下真正(實際)的勝算!

燃料電池的製作及研究

偶然在 NASA 的網站上,得知在太空梭上是以燃料電池作為供應電能的裝置,和課程中曾經提到有關燃料電池的內容,有許多互通之處,因此引起我們一探究竟的動機。燃料電池的特點是直接以一般燃料如氫氣、甲醇等為原料,將原本燃料燃燒所要釋放的化學能,不經過熱能的形式,直接轉換成電能。如此來,大人的減少能量在轉換過程中的損耗,而能有極佳的能量轉換效率,同時沒有下完全燃燒所帶來的污染,乾淨又環保,符合新時代的需求。現在除了太空梭之上的應用以外,先進國家更已發展出汽車用的燃料電池,以取代傳統的內燃機。燃料電池這樣先進的供應電能裝置,實在讓人想親眼目睹,不過很可惜,課本中對燃料電池只有大略敘述和簡圖說明,缺乏實際的照片讓人一睹為快。同時又因為取材不易造價太高、體積過大不易攜帶等原因,不但在日常生活中無緣一見,連在課堂上,老師也無法拿出一個燃料電池來展示,實在令人失望。於是興起製作一個簡易的燃料電池作為展示模型的想法,以說明其構造原理及功能,增加大家對燃料電池的認識。

拿破崙的四角戀-----將「拿破崙定理」推廣至四邊形的探討

此作品中,主要是研究「拿破崙定理」在四邊形條件下的各種推廣,將拿破崙定理在三角形條件下發現的各種規律類推到各種四邊形,並發現了許多有趣的結果。我的研究內容主要包含和拿破崙定理相近之重心連線;在其圖形中稍加變化而得的外接圓交點性質、面積性質;結合螺旋槳定理、愛可爾斯定理探討的頂點連線中點性質、和意外發現的共點性質。其中甚至有發現適用於任意四邊形的一般性質。目前在我找到的資料中,對於四邊形的討論著墨極少,大部分的文獻內容都針對三角形的性質做討論。

機器學習──即時車輛影像辨識

本研究使用OpenCV作為影像處理之基礎,主要以OpenCV之影像辨識、機器學習方法,嘗試辨識道路上所有的車輛影像。由於不同方向車輛的特徵不同,本研究將車輛分成八個方向,分別蒐集樣本,並嚴格篩選、限制樣本特徵,進行Haar特徵檢測的訓練。以訓練所得的分類器,寫出能即時辨識車輛的程式,並用新的計算方法進行分類器測試,可達95%車輛整體辨出率,84%平均正確率及2.4%誤判率。雖然訓練過程費時,但Haar特徵檢測之測試結果有平均正確率高等優點,顯示其適合做即時的車輛辨識。未來將優化辨識,並以此為基礎,建立一能協助交通的系統,如紅綠燈秒數調控、車輛追蹤、自動化駕駛、交通指揮系統等等。

木材頑敵-白蟻生態

發現學校走廊的木柱己呈空心,但表面是完好的。於是好奇地敲開一看,果然看到無數的白白胖胖的小昆蟲進進出出於他們的摩天樓。我們請教老師才知道這是木材的大敵-一白蟻!牠們到底從何而來?如何傷害木材?為何不損及表面?以什麼為主食?如何砌造牠們的摩天樓?讓我們來揭發這個謎!