全國中小學科展

第二名

訂製美好食光—不同光策略的LED應用於芝麻菜與萵苣生產之研究

本研究以植物工廠為平台,探究光質對紅貝塔齒葉萵苣和野生芝麻菜的生長影響,以節省能源為目標,並建立口感與光質之間的關係。紅貝塔齒葉萵苣在燈源紅光比藍光比值為9、7至23點光源強度韻律變化、每日23至01點遠紅光處理、第15至18天的13至14點低劑量UVB處理、逐日提升日總光量DLI值、於21天收成,可顯著增加鮮重、乾重,節省耗電度數約36%;野生芝麻菜在燈源紅光比藍光比值為20、7至23點光源強度韻律變化、逐週提升日總光量DLI值、於28天收成,可顯著增加鮮重、乾重,節省耗電度數約42%,為最佳種植策略。再者,也發現低劑量UVB會使萵苣植株高度降低,而遠紅光處理則可逆轉UVB所造成的影響。

通風報「蕈」,「畸」不可失-發展食用菇類之形態變異栽培技術

菇類是真菌界的生物,發育受到各種環境因子的影響,市面上許多人工栽培的「畸形菇」,雖形態變異卻更具價值。我們結合颱風的結構,開發「旋風孵菇器」使栽培標準化,將六種食用菇的基質填裝在不同容器中,以扭蛋菇進行後續測試,並測試出最適發菇溫度;以扭蛋殼半開組控制發菇位置,利用無光和密閉環境使菇類形態變異。我們發現:無光使大多數菇種菇蕾增加,發菇提早,但生長緩慢,且蕈傘變白。通氣程度是菇體畸形的關鍵,應是受CO2濃度的影響,秀珍菇和白雪菇不開傘、藍寶石菇多分枝、玫瑰菇變鹿角狀、柳松菇蕈柄延長,珊瑚菇則是半通風環境下會巨大化;容器形狀不影響形態發育。最後,歸納出多種食用菇盆栽畸形化的栽種方法,供大眾參考。

果蠅(Drosophila melanogaster)的習得性無助表現之研究

習得性無助(learned helplessness)是個體經多次追求獎賞或逃離困境失敗後產生的一種消極行為表現。習得性無助的行為研究雖多,但其神經機制的研究卻甚少。 本研究發現273,cha-Gal80>CsC-mCh是適合光遺傳學訓練的果蠅殖系。在白光點獎賞記憶訓練中,使273,cha-Gal80>CsC-mCh果蠅學會白光點視覺訊號代表著獎賞,並發現其白光獎賞記憶能持續7分鐘以上但未達10分鐘。藉已建立白光視覺訊號與獎賞連結的273,cha-Gal80>CsC-mCh,發現重複追求獎賞失敗的實驗組,相較於持續接受獎賞與完成獎賞記憶訓練而無任何操作的對照組,明顯表現習得性無助,本研究亦發現習得性無助個體也表現了活動力以及覓食表現的下降。未來期望藉由果蠅行為與特定腦區和神經傳導物之探究,建構果蠅習得性無助行為的神經網路機制。

臺灣氣候變遷現象探究

本研究是探究臺灣在1998~2021年的氣候變遷現象,主要是以國小學生生長階段的視角將中央氣象局臺北、臺中、臺南測站的氣溫和降水觀測資料分組和統計,藉以比較近6或12年與出生前12年或氣候平均值的差異。結果發現:氣溫方面,三測站近年各月平均氣溫多為加劇上升,出現警報高溫的時間倍增,並以5、6月和臺北測站最顯著;日最高溫和最低溫的眾數落點皆上升1℃,但三測站日溫差升降趨勢完全不同。降水方面,三測站近年的降水增減趨勢不同,但各月平均降水量距平值皆小於50mm。此外,扣除颱風影響,豪雨等級的強降水發生次數在三測站都有增加,並以臺北測站豪雨占強降水比例增加12倍的變化最劇烈。綜合上述,可以得知臺灣近年的確發生劇烈的氣候變遷。

水箱滿隔形-探討運水車翻覆因素

運水車翻覆的新聞,讓我們膽戰心驚,為什麼運水車會翻覆成四輪朝天?消防車的水又為何低於半滿水位時,需要漏光比較安全?在五年級自然【力與運動】中,得知物體受力時,運動狀態可能會改變。本研究探討水箱的水重,水箱有無隔間及水箱形狀對運水車行駛時的車速變化影響。透過自製傾斜穩定度檢測器,發現不同水量下,半滿水位的八角柱水箱,所能承受的翻覆角度最小,因為水往低處流,水又比空氣重,造成重心偏移而翻覆;相同水量下,重心最低的三角柱水箱能夠承受最大的翻覆角度。 根據實驗結果發現,裝滿水、有隔間、都可以降低水的搖晃程度,減少水的質心因慣性流動而不斷偏移中心的機會,可以降低車子翻覆的機率。

過氧化鈦應用於檢量線及光觸媒之合成

安一直是當前重要課題。本研究為了偵測殘留的鹼性魚浮靈,利用檸檬酸鹽做為緩衝液,製作Ti4+-H2O2檢量線系統,除了可以用來快速定量殭屍蝦是否超標,實驗亦將其應用於鑑別本研究自製光觸媒分解魚浮靈的效能。 為了實際解決被檢驗出的殭屍蝦問題,實驗開發雙氧水共熱方法來製作二氧化鈦,以硫酸鈦作為水相鈦來源,並尋找最佳的檸檬酸添加比例來合成,實驗發現:在製程中添加檸檬酸有助於製作效能更好的光觸媒,分解水中的過氧化氫更加快速。實驗也進一步探討了過氧化氫的分解級數,實驗發現魚浮靈一旦殘留在水中,會存在較長一段時間。 實驗也測試了製作魚浮靈檢驗試紙的可行性,肉眼的偵測極限可及6ppm左右。未來可望整合這些技術,為環境盡一份心意。

二硫化合物交聯核酸在癌症藥物的應用

化療為癌症主要的治療方式,對正常細胞常造成副作用。為了讓化療藥對癌細胞具選擇性,利用希夫反應的原理,將核酸的醛基和二硫化物的一級胺形成共價鍵結,來設計本實驗。先用鹽酸讓核酸露出醛基,再和二硫化物的一級胺進行交聯。因為癌症細胞內的穀胱甘肽量高於正常細胞,可催化二硫化物的雙硫鍵,使其斷鍵,而釋放出裡面包覆的化療藥。搭配乳化反應,藥物載體在電子顯微鏡下為球型,粒徑是 55.89~115.7奈米,界面電位呈現負電。隨著 pH 值 3 往 10 變化,粒徑有變小和電位變更負的趨勢。載體在與兩種正常細胞共同培養後,呈現高存活率,顯示對生物體無毒。在模擬癌症的微酸環境中,二硫化物載體,相較於對照組,可釋放較多的化療藥。

第一電池-探討利用地衣共生真菌與藻類建構長效微生物電池之可行性

本研究旨在探討如何利用地衣共生藻類與共生真菌天然的互利性來建構長效的微生物電池,此實驗將培養出的地衣共生真菌與藻類利用海藻酸鈉(SA)進行固化,並進一步製成不須添加質子交換膜的晶球地衣電池,並觀察其發電量。經觀察,本研究之地衣電池電壓高峰為0.497V,且目前已維持運作1038小時,電壓仍有0.3 V。由上述可知,利用海藻酸鈉固化之方式能製作出穩定且高效能的地衣電池;而地衣取自於自然環境,亦不需添加質子交換膜,故對成本低廉且環境友善成本低廉,符合永續發展目標(SDGs)中的目標七:確保所有的人都可取得負擔的起、可靠、永續及現代的能源。期許未來能夠發展為具備實用性且低成本的綠色能源。

「濃」情「雨」意_ 濃積雲與大埔里地區午後雷陣雨之探討

我們依雨量多寡將大埔里地區午後雷陣雨分作Ⅰ型(達大雨標準)、Ⅱ型(10mm<雨量<大雨)、Ⅲ型雨量<10mm),研究成果如下:(1)導致三種降雨類型的熱對流形態並不相同。(2)因風場的不同熱對流可能發生滯留或「堆疊」現象。(3)若濃積雲穩定快速發展,則午後雷陣雨會來得比較早。(4)可由氣溫的反轉(下降)點來判斷厚濃積雲發展情況。(5)降雨前氣溫愈高且維持愈久,愈可能帶來較大的雨勢。(6)濃積雲-RVD或強熱對流的包夾作用預測下雨的成效非常好。(7)可藉由觀察第三象限濃積雲-RVD發展情況來判斷埔里是否會發生午後雷陣雨。(8)可由淺山帶熱對流「集-水黃金三角」來預估核心區是否會發生劇烈降雨。

魚道魚到--魚道對大屯溪水生動物變動探究

本研究進行鄉野調查,以簡易水質測檢儀檢測水質,改良蝦籠、手撈網、攔截網、誘餌、拍照觀察進行水生動物分布調查,並設置自製改良舟通魚道進行研究。依據鄉野調查結果,大屯溪水質變差,魚蝦數量減少;水質檢測結果,大屯溪流域在大屯橋以下呈輕度汙染,其他區域則無汙染;大屯溪共設置16處高度100~450cm的攔水壩,其中有12處設有魚道。依據水土保持設施常見通道分類有8種魚道,設置魚道可降低洄游障礙,部分攔水壩落差太高,未設置魚道,形成水生動物洄游斷點,尤其第4攔水壩以下與以上區域,魚種減少6種、總數減少75%、生物多樣性降低0.42、豐富度降低1.38;設置自製改良舟通式魚道發現,短時間上下游水生動物變化不大,因此須長時間設置。