全國中小學科展

第三名

瞎子摸象-校園植物 Follow Me

一般學生對於學校的植物只有模糊的概念,自然課中曾提過植物分類的方法,經過詳細觀察校園中的植物,以手繪及實物攝影記錄校園中128種植物,並利用圖層方式製作可依需求顯示、隱藏資訊的校園植物分布地圖。在比較各種葉形特徵組合的差異性後,由其中篩選出較好的組合方式,我們發現可以經由簡單的葉子形態特徵,將其中70種的植物作簡單卻有效的系統分類,藉由這個分類方式,使小朋友能將隨手撿拾的一片葉子,藉由電腦的資料庫方便又容易地查詢其來源植物的名稱與相關資訊。未來希望進一步充實這套分類方式,建立完整的校園植物資料庫,讓所有的人都能容易認識校園植物。

講「信」修睦,「演化」之路

文獻提出不同性格會影響與他人合作的決定,有以牙還牙特質的人會依他人合作與否決定是否合作。在《合作的競化》書中指出,四項社會結構元素:名聲、規章、領土、標籤會影響合作意願。就演化角度論,本研究一假設多數人有以牙還牙特質;並假設不同性格進行「信任的演化」遊戲時,具該特質的人會合作;研究二假設四項元素中,規章是企業合作主要因素。研究一先請7位志願者施測「16人格測驗」,再請其進行遊戲。研究二共384名18歲以上具工作經驗者參與;依四元素設計模擬實際企業合作案的問卷。研究結果支持假設,多數人有以牙還牙特質並選擇合作。規章為企業合作的重要決定因素,並支持演化論所提人類對生存最大利益是合作為主。

「增」光「擠」熱拚綠能——探討太陽能板發電效能提升及應用

為提高太陽能板使用效能,本研究探討溫度、灰塵、仰角對太陽能板發電效能的影響,並比較不同散熱方式的差異。利用空氣冷卻方式,在不同數量的散熱片及導熱膏下,得知散熱面積對發電效能影響最大;有灰塵或仰角變化時,太陽能板的輸出功率仍然隨溫度升高而降低;自製簡易水冷裝置,以改善太陽能板因溫升而效能降低的問題,研究顯示正面水冷方式兼具清洗灰塵及散熱功效,背面水冷方式有效提升太陽能板發電效能及回收熱水,戶外日照實驗,太陽能板輸出功率增加約12%,回收熱水效率約32.2%。薄型大面積的水冷板,搭配溫控型的間歇性強制水冷及軌道式清潔系統,會是較佳設計組合,應用在屋頂太陽能板,可達到提升發電量、回收熱水及屋頂隔熱的功效。

球體手機鎖

本研究試著在Android Studio的開發環境下用Java語言寫出手機鎖,將現行之平面手機鎖擴張至三維空間,運用立體的圖形增加可行解組合數及複雜度,進而在不困擾用戶的情況下提升螢幕解鎖的安全性。

花蓮的難堤-南濱離岸堤養灘效果之探討

受花蓮港東堤擴建後的突堤效應影響,花蓮北濱及南濱海岸的侵蝕現象十分顯著。為此,第九河川局增設了許多維持灘線的設施。本研究以等比例縮小仿造花蓮港鄰近區域進行實驗,發現花蓮港外海的波浪受到花蓮港東堤影響產生繞射現象,使南濱海岸受侵蝕的情形大於北濱海岸。因此,本研究主要針對南濱海岸離岸堤的建造對減緩南濱海岸侵蝕效果進行實驗。在我們的實驗中,我們發現離岸堤對於減緩海岸侵蝕情形有相當大的幫助。本研究另外改變離岸堤的擺設方式,試圖找出離岸堤對於減緩海岸侵蝕最佳的方法。我們的初步實驗結果顯示,當離岸堤與海岸向北夾135度以及排成 ︿ 型時,具有良好的抗侵蝕效果。

食物中明礬的簡易測定研究

我們測試出明礬在鹼性環境下產生白色絮狀沉澱。只要利用調配好的NH4Cl-NH4OH溶液加上茜素紅色素,便能經由顏色變化(紫→紅)快速的檢測出來。連肉眼都無法辨識出白色沉澱的狀態,只要一滴加茜素紅色素,就能馬上判斷這食物中是否含有明礬存在。後續建立一個標準圖表,只要拿到一個未知濃度的樣品滴加茜素紅色素,然後對照標準圖表便能推定出明礬的濃度。這樣以簡易的測量方法,讓我們可以在國中的實驗室中,以幾百元打造出來的設備,輕易測出食品中明礬添加物是否過量,也能對我們面臨的食安問題多了一層把關。而且實驗測試能檢測明礬達到0.0005M的濃度。由這樣的試劑組合,能將明礬檢測靈敏度提高到法令規定的22倍以上。

為生命找到出路

近來幾個重大的火災事故引起大家的注意,火災發生的當下,強化玻璃給予救災者的搶救與受難者的逃生都帶來極大的阻力,因此我們透過此研究找出解決的方法。在本研究中,我們設計出一套裝置,能在災害發生之初偵測到有毒氣體濃度的變化以產生告警訊號,並在有毒氣體濃度高升時發揮作用排除有毒氣體並擊破強化玻璃。除應用在火災事故中增加逃生機會外,尚可在居家環境中偵測瓦斯洩漏或不完全燃燒導致一氧化碳中毒等危機,可大幅減少生命與財產的損失。

御風少年~探討水平軸風車與垂直軸風車對發電效能的影響

本研究主要在探討水平軸與垂直軸發電機的影響因素,與發電效能、啟動風速、風向範圍的比較,藉此找出較佳的發電模式,提出相關建議做風力發電設置的參考。經過一連串研究,我們暸解以水平風車來說,葉片角度15度、翼樑角度0度、較短的翼樑(也要考量馬達啟動扭矩)、翼樑2~3軸、螺旋槳升力型的扇葉發電效果最好。而以垂直軸發電機來說,打蛋型發電效能佳,但啟動風速高,需要加裝桶型葉片來降低啟動風速,葉片寬窄比例以10.5cm*13cm發電效能較佳。比較起來螺旋槳型的水平軸風車,發電效能優於垂直軸的打蛋型,如果以大馬達來啟動,發電效能會明顯提高,此時要考量葉片扭力問題。最後我們做出發電31V兼具升力與阻力效果的水平軸葉片,讓10顆3V LED發出亮光!

當螞蟻遇上門格海綿-挖洞立體圖形頂點間的最短距離探討

本研究旨在求得螞蟻在挖洞立體圖形之頂點間爬行的最短路徑。我們從一條通道的正方體開始研究,先後探討通道位置在中央、通道位置任意偏移、通道位置在中央旋轉時的最短路徑,同時研究了圓柱中央挖圓柱通道時的最短路徑,然後進一步探討正方體兩條中央通道與三條中央通道的情形,最後研究螞蟻在門格海棉之頂點間爬行的最短路徑。

「醛」面啟動-探討肉桂醛提升綠豆耐鹽能力之機制

濃厚氣味的中藥,吃了能讓人強健體魄,那植物服用後呢?研究發現,綠豆能感受肉桂粉中的氣味分子”肉桂醛”,並透過改變其生理與生長的發育來減緩其在鹽逆境下細胞死亡的程度,提高長期耐鹽能力。本研究顯示,熏完肉桂醛的綠豆能透過減少氣孔數、使澱粉代謝、增加根系來應對鹽逆境下的缺水問題,在生化研究方面,能透過在根部提前累積脯胺酸來應對滲透壓逆境。此外肉桂醛氣味能激發綠豆的抗氧化力,我們發現,肉桂醛能讓綠豆提前累積抗氧化物(脯胺酸、抗壞血酸),另能提高抗氧化酵素活性(POD、APX)來應對鹽逆境下的氧化傷害。本研究發現綠豆能感受肉桂醛氣味並提升其長期耐鹽能力,期待未來能將研究成果用於農業,減少逆境對農業帶來的損失。