全國中小學科展

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臺灣

自動撿蛋機

自動化作業是目前科技發展的趨勢,本次研究旨在利用影像辨識與自動化機械完成高重複性的動作,並嘗試取代相對高成本的人力,對於日常生活中,在養蛋廠打工時,所遇到的工作內容與相關事務有進一步的改善與想法,透過此次科展將其深入了解、討論、研發、解決、最後完成實現。

渣渣變蚊香-讓咖啡豆漿再度飄香

咖啡渣、黃豆渣以及茶葉渣是每天會產生的高含水量食品廢棄物,造成了焚化爐的負擔並產生造成地球暖化的二氧化碳,我們結合了登革熱防治並照顧在地艾草農,成功的實驗出咖啡渣、黃豆渣與茶葉渣蚊香,其中又以咖啡渣蚊香成為我們後來製作與推廣的主力。 我們製作的咖啡渣蚊香,除了讓丟棄的咖啡渣再度被利用成為零廢棄產品外,經過我們的實驗,我們的蚊香在實驗室的 蚊子擊昏實驗中,半數擊昏時間比起市售蚊香的合格標準還要短,在學校內利用帳篷做實地的驅蚊實驗10分鐘驅蚊率達到83%以上,顯示我們的蚊香確實具有驅蚊效果,再者經由我們的空氣品質實驗發現,我們的蚊香在PM2.5及PM10上所產生的汙染數值都只有市售蚊香的三分之一。

用心良苦的單親媽媽─日本藍泥蜂(Chalybion japonicum punctatum)雌蜂築巢行為探究

本研究探究日本藍泥蜂 (Chalybion japonicum punctatum)雌蜂築巢行為,從2023年7月至2024年6月,觀察與記錄人工巢18巢,自然巢78巢,共96巢。研究發現:巢位選擇部分,雌蜂築巢無樓層、方位及棲地材質偏好,人工巢位第1、2圈平均築巢率53.3%,具聚集性;借坑性築巢特性部分,巢洞1cm以下最多,巢室1間最多,巢室尺寸2.77cm最多,封口與洞口距離多為0cm;雌蜂獵捕蜘蛛育幼,獵物2科4種,每巢約 14-20隻;羽化後殘骸1節以下佔62.01%,幼蟲攝食方式為啃食;完成雌蜂築巢行為譜,雌蜂有競爭、築假巢等護幼行為;白門平均有0.864669mg/g氨氮值,尿酸濃度為比壁虎排遺低、氨濃度與壁虎排遺相當,約400~600uml/L;pH值平均6.11,弱酸性;水份平均281秒滲入白門,具透氣性;較其他蜂巢門滲入時間長,較具防水性。

「澱」「資」的奧祕-利用網頁遊戲精進學生對沉澱表之研究

有鑑於高中選修化學相當困難,因此我們製作了一款有助於提升化學能力的遊戲。玩家必須活用沉澱表及化學來通過遊戲。蒐集離子球、並且按照要求合成出沉澱物或是酸鹼,來擊潰敵軍和敵方堡壘。 該遊戲是藉由網頁去宣傳的,因此我們需要一個平台去發布此遊戲,選擇了netlify這個平台。其中我們前端使用了三大前端程式,HTML、CSS、JavaScript,後端則利用Google試算表搭配Google APP Script去收集遊戲數據。最後,我們再利用AI演算法中的類神經網路分析,透過交叉比對找到玩家最有可能的成長結果。

走在蟲蟲的十字路口 ~不同磁場對麵包蟲的生長和羽化及行為的影響~

本實驗觀察麵包蟲在不同磁場的影響下,其習性、生長發育及變態情形的差異。結果發現: 一、在磁極影響下,麵包蟲的生活史中生長情形較規律,生長速度較慢,S極則最慢,因此也最重。 二、結蛹時間無磁極最快,N極其次,S極很慢。 三、無論集體或個別飼養,N極和S極的蛹期都比沒磁極的短,推測磁場會加速麵包蟲變態的速度,蛹期S極最短,無磁極最長。 四、磁場對麵包蟲的死亡率影響不大,但N極影響的麵包蟲會有食慾和活動力降低的情況發生;集體飼養時,S極的死亡率較高,N極和S極都比無磁極的早出現死亡的個體。 五、在走道的選擇上,發現和原來飼養的磁場有很大的關連性,集體飼養時的關聯性更高,走和原來飼養磁場相同的機率都有超過70%。

常見藥物之共同前驅物—色胺合成策略分析

本實驗以探討 Aspidostomide G 的前驅物—色胺的合成策略為研究目的。我們選用 2-胺基-3-硝基苯酚作為起始物,經酚基保護、溴化、重氮化、碘基取代及 Sonogashira reaction 得到吲哚的前驅物—2-乙炔基-3-甲氧基-5-溴-苯胺。接著進行吲哚閉環、醛基化及 Henry reaction,最後再經還原反應得到 Aspidostomide G 的色胺前驅物。其中,我們在進行Sonogashira reaction及吲哚溴化反應時,遇到複雜產物無法分離的難題。為改善此情形,我們嘗試改變反應溫度、反應試劑及反應時長等……。經實驗發現,以 TMSA(2.5e.q.)及 CuI(0.1e.q.)作為反應試劑時,可使Sonogashira reaction得最高產物比率94.11%;在室溫下以 NBS(1e.q.)及 DCM(0.5M) 進行溴化反應3小時後,可得最高產率76.92 %。本實驗結果不僅可以為腎臟疾病藥物Aspidostomide G提供一條有效的合成路徑,更可以增加學界對 Aspidostomide G 的重視和研究意願。

海水結晶亮晶晶PartⅡ─探討雲林縣沿岸海水變化與凝結核之關係

從凝結核數量對海水結晶的實驗中,凝結核在低濃度、足夠的時間結晶時,凝結核越多,結晶會因互相吸引而越大且數量越少。我們利用此結果與雲林縣沿岸的海水樣本進行比較與分析,結論如下: 1. 鹽度較低的海水中,硫酸鎂晶體更易分辨。當觀察到硫酸鎂結晶時,可推斷該地區的海水鹽度較低。 2. 四湖三條崙海水的結晶時間最短,平均電導率也是第一名,故兩者數值具高度正相關。 3. 在口湖臨海園與四湖三條崙以外地點,電導率和結晶大小之間有高度相關。推測臨海園和三條崙所在的潟湖可能被統汕洲和外傘頂洲包覆,海水不易受外界變化影響。儘管結晶大小受多種因素影響,但可以推測其海水電導率和pH值的大致趨勢。 4. 沿岸海水pH值偏低,不利於台西牡蠣的養殖。

高「巢」「疊」起-探究石蠶蛾幼蟲之造巢特性

本研究對象為石蠶蛾的幼蟲,為了確認此種幼蟲的學名,我們將幼蟲飼養至成蟲,利用幼蟲頭部六個白點及成蟲毛狀翅與斑點特徵,此物種應為寶島紋石蛾(Hydropsyche formosana)。石蠶蛾幼蟲不僅會利用石頭建造巢室,還會利用枯葉、樹枝和藻類,如有藻類則優先使用,如有枯葉則會蓋在巢室頂端。幼蟲在建造巢室時,利用步足搬動和轉動建材,亦會使用尾肢基部和似肛門乳頭的構造推動較重的建材。幼蟲可產生絲線黏結建材,平均一條絲線黏性為0.8gw,但幼蟲結繭時產生的絲線黏性更大,是造巢絲線的29.85倍。造巢絲線黏性會受到水溫和酸鹼度影響,水溫高於27℃、pH小於6和pH大於8,絲線黏性皆會喪失,因此水質對石蠶蛾幼蟲存活影響非常大。

蚊幼蟲與搖蚊幼蟲在水中分布與其血紅蛋白基因表現之關係

蚊蟲呼吸透過氣管系統,本研究假設底棲孑孓與搖蚊幼蟲具備血紅蛋白系統以擷取氧氣。戶外採集8種孑孓和1種搖蚊幼蟲,錄影觀察白腹叢蚊、竹生翠蚊和鹽埕搖蚊幼蟲長時間停留底層;家蚊、斑蚊則反覆上下至水面呼吸。顯微鏡下發現白腹叢蚊幼蟲體壁內側充滿紅點,色澤隨著富氧或缺氧而變化;然二種斑蚊則不明顯。PCR增殖6種蚊蟲和1種搖蚊血紅蛋白基因片段並建構親緣關係樹。定量RT-PCR顯示,白腹叢蚊與鹽埕搖蚊在缺氧條件下,血紅蛋白相對表現量分別增加5倍和150倍,上層埃及斑蚊和白線斑蚊則增加3.9倍和1.5倍。西方墨點法證實孑孓缺氧條件下,17-kDa血紅蛋白皆有大量表現。本研究首次確定6種蚊蟲具血紅蛋白基因,證明孑孓血紅蛋白基因在缺氧下的表現量增加,包括mRNA與蛋白質。此等反應氣候變遷,暖化導致水溫升高與低溶氧條件下,蚊蟲可能有因應環境改變的呼吸機制。未來將進一步標幟血紅蛋白在蚊幼蟲體內組織之表現與其他環境變因之影響。

花現祕蜜-非洲鳳仙花之花外蜜腺觀察研究

三年級的時候學到植物時,知道花朵會分泌花蜜吸引昆蟲來授粉,但鮮少人知道其實有些植物不只有花朵會分泌花蜜,其他構造也有可能會分泌蜜露,我們稱之為花外蜜腺,在偶然機會下,意外發現非洲鳳仙花具有花外蜜腺,因為好奇所以開始研究並觀察非洲鳳仙花花外蜜腺的著生位置、外觀,觀察發現花外蜜腺蜜露都出現在葉柄葉緣處1-2對,昆蟲以螞蟻會到訪採蜜居多,還發現泌蜜狀況與天氣有相關聯性,最後更利用本氏液檢測發現花外蜜腺蜜露與非洲鳳仙花花蜜間含糖濃度的差異非常大,花外蜜腺蜜露非常甜,想必如此甜才能夠吸引螞蟻來趕走蚜蟲保護非洲鳳仙花,而這也就是非洲鳳仙花有花外蜜腺的目的。