全國中小學科展

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第一名

反射投影機演示物理實驗

(一)反射投影機( ovorhead projector 簡稱 OHP)在中學是很普 及的設備,但平常使用率並不高;一方面由於使用法的書籍太少 ,主要缺乏互相研習觀摩的機會,因此常使此視聽教學媒體束之鐵櫃中,十分可惜。在國內除了彰化教育學院於四年前大力推行透明片的製作;及作者於民國六十七年出版的第一期 "中華民國物理教育期刊"發表六件配合OHP的實驗器材外,在所有的科教刊物均未見提過。鄱閱國內二十年來的科學展覽專輯,除了十七、十八、二十屆由作者發表八件有關OHP 的作品而獲獎外(均第一名),也沒有其他得獎記錄”在美日的科教期刊上,從1959 年" American Journal of Phyoics "開始發表迄今仍有四種科教期刊不斷地發表新創作,日本的"科學の實驗"則作類似的翻譯工作。在書籍方面除了 1962 年Walter Eppenstein 出版"The Overhead projector in the physics Iecture 。”一一配合OHP 的實驗器材25件外,其他書籍都著重於透明片的製作及使用法;此書在美國已絕版,幸賴同學從 Washington Univorsity Physics Librory 影印回來。(二)作者於民國六十六年初參加彰化教育學院一個透明片製作講習會後,開始對OHP 的使用發生興趣,在平常教學活動中,充份地使用 OHP,且不斷地自行研製能配合OHP 演示的教具,並且從圖書館的期刊蒐集有關資料,再從期刊上的參考文獻上蒐集更多的參考文獻,至今已有五年,有關文獻已有五年;前年參加全國科展,陳館長對科學資料的蒐集整理參加科展非常鼓勵,因此花了近兩年的時間將之整理成冊。

神奇的水汽車—水動力的探討

現在我們地球能源已經所剩無幾,根據能源研究報告顯示,我們的石油能源只能再使用四十年,台灣能源的資源也不足,於是需要新的能源來替代已有的能源,因此我們用火、水、光等物質來研究新的替代能源。可是以我們小學程度研究的題目實在太廣了,因此我們以「水」做研究主軸,並且想將水轉換成動力,這樣不僅能節省能源,而且水是取之不盡,用之不竭,也可以維護台灣的自然資源不受汙染、破壞,挽救地球能源。所以我們利用水來產量物理變化,轉成能源做為本次科展的研究主軸。

揭開蚊子自我控制繁殖的秘密

英國縱濟學家馬爾薩斯,於1798 年發表「人口論 」( Essay on Population )說明人口的增加呈幾何級數,而食物的增加僅是算術級數而巳,因而人口的增加總有超過糧食所能供應的時候,到那時,即為人口的極限。以有限的資源,供給無限的人口,小是餓死就是發生戰爭。故近數十年來,人類已逐漸重視人口的控制,節制生育,以緩和人口膨脹的壓力和能源枯竭的危機。自然界的生物雖然由於生存競爭,以自然淘汰、優勝劣敗方式,維持種族的繁殖。但他們同種族之間也以許多不同的方式自我控制群體的數量,包括生理和行為約方式。例如: 1932 年,紐約水族館管理員布里德( C . M . Breder )和同事們做了一項卡白斯魚( Cuppies ) 的實驗,母魚為維持同一缸的群體數,竟把初生的小魚吃掉。其他缸內的魚,也自幼維持一雄兩雌的比例。蚊子的幼蟲在以往的文獻,若生活空間過度的擁擠或太過空曠,會自我控制群體數。因此,我們想以實臉,揭開蚊子自我控制群體數的秘密。

旋轉月相盤之試作

國小自然科學課程,有關天文方面之教材,其教學過程是讓兒童從實際的觀測與記錄中,根據所發現的規則性變化,歸納說明天體運行的概念。尤以月亮之觀測,自三年級起做長期的觀察記錄,兒童從記錄資料中發現月形和位置的規則性變化,可以用來預測時間,最後歸納說明月球週而復始的在太空裹,行有規則性的運動,激發兒童探究宇宙奧秘的濃厚興趣。筆者透過輔導教師研習會及教學觀摩會,發現諸多教師對於指導學生“觀測月亮”有不少困難,因此,筆者搜集有關資料,繪製成“旋轉月相盤”以供教學參考。

變色茶

週末晚上,全家人一塊喝茶看電視。最後在收拾桌面時,我把還沒喝完的茶水冰存到冰箱,以免浪費。第二天卻發現茶水顏色變深了,嚐一口覺得比昨晚苦澀許多。我覺得很奇怪,便把這個問題帶到學校和同學們討論,有人說:「會不會是放在冰箱裡的緣故呢?」也有人說:「你泡的茶可能是便宜茶。」大家說法不一,於是我便邀集了幾位好友一起研究這個問題,並請老師指導我們。

我不要做「熱」鍋上的螞蟻─熱島效應面面觀

近年來都市的高度發展,「熱島效應」日益嚴重。本實驗透過150 位同學實地測量台中地區的氣溫,並設計「熱島效應模型」來模擬熱島效應的成因,進一步探討各項變因對熱島效應的影響。此外,希望能從蒐集的文獻記錄中,推測未來熱島效應的趨勢。最後提出改善對策,以提升環境品質邁向都市永續發展。本實驗具體結論如下:一、 台中市冬季熱島強度(△T)為4.6℃,比民國81 年的4.0℃,增加了0.6℃,顯示熱島效應有增強的現象。二、 夜晚、寒流、建築密集、人口數多、用電量大、空氣污染嚴重等對熱島效應的影響較顯著。三、 白天、雨後、假日、植被多、水域多等對熱島效應的影響較不顯著。四、 經過「鄉村模型」的測試,綠化面積增加70 %,氣溫少升高1℃。

亮不亮,有關係─LED在電化學的應用與溶液電導度特性探討

本研究用LED取代「電解質實驗」的鎢絲燈,來分辨水溶液為弱電解質或非電解質,發現黃光LED的效果最明顯,而最佳適用條件為溶液濃度低於0.01M,電源電壓在3.0V~4.6V之間;並利用此特性,配合「減量實驗」的設計,可達到減少實驗藥品浪費的目的。 此外還對溶液的導電性加以研究,發現(1) 離子運動快慢情形:H+>K+>Na+,OH->Cl->NO3-;(2) 溶液溫度上升電導度不一定增加,還要考慮電解質的解離情形;(3) 溶液離子濃度越高導電性越佳。 最後利用LED及溶液的電導度特性,來改善國中課本中「酸鹼滴定實驗」及「反應速率實驗」的觀察,以電導度的變化來了解電化學反應的進行,並進一步設計了「運算放大器電路」來呈現變化,以利教學上的實際操作。

有殼動物的辛「酸」--酸化海水與有殼動物外殼交互影響之研究

本研究實地調查採訪台中火力電廠及高美溼地沿岸生態;評估酸化海水對珊瑚及文蛤、牡蠣、紅蟳、公代、福壽螺等有殼動物外殼的影響;了解外殼對酸化海水pH值平衡的貢獻;最後探討高低溫下酸化海水對外殼溶解速率的影響。結果顯示電廠及溼地海溫及海水pH值測量期間多數仍屬正常(7.3~8.5),但人為的空氣及水污染對生態影響仍相當嚴重。起始pH值4.6的海水使殼白化、脆裂甚至崩解;殼的溶解則使海水pH值回升至7以上,但一段時間(23天)後緩衝能力減弱,海水仍逐漸偏酸。同種殼體積較小者溶解速率較快,其中紅蟳50天後幾乎完全溶解。溫度升高殼的溶解速率也加快,公代在33℃酸化海水中7天後重量減少達72%,其次為福壽螺30.7%、紅蟳28.7%、牡蠣16.0%、珊瑚6.7~12.7%、文蛤10.7%。

禾本科植物泡狀細胞的探討

在天氣乾爽的時候,我們常常可以看到葉片會微微地彎曲。有一次,在校園中無意間發現,竹葉是向上捲,而且捲得很厲害,與其他葉片的捲曲形狀有所不同。繼而,我們又發現稻子、麥子、甘蔗、…等禾本科的葉片也是向上捲曲。為什麼這些植物的葉片會捲曲得如此厲害?為什麼是向上捲而不是往下捲?是否因為禾本科植物有其特殊的構造?這引起了我們探討的興趣。

灰水能作清潔劑

過年時我幫媽媽大掃除,媽媽分配給我一些輕鬆的工作,洗墊鍋壺類的用具,並從爐灶真挖了一大堆的灰,叫我用灰洗擦就可以。經過一陣洗擦之後,每一樣用具都光亮如新。我覺得很奇怪,為什麼灰的功用如此好呢?我問媽媽,媽媽叫我問老師。於是在老師的輔導之下,我們全班做了一項灰水性質的實驗。