全國中小學科展

臺灣

Z字型路徑長度及面積等量關係之探討

Z字型路徑是一個由圓上一些點同時以特定角度連結成一組弦線段所構成之路徑。本研究主要在於探討Z字型路徑之兩類弦線段長度的冪次方等量關係,和它將該圓分割成兩個區域面積的等量關係。本研究結果如下,在長度關係方面,當圓上的點為奇數個時,則弦線段長度的平方和具有等量關係。而當圓上的點為偶數個時,弦線段長度的一次方和具有等量關係。在面積關係上,當圓上的點為奇數個時,則此路徑將圓分割成兩個區域面積也具有等量關係。此外,本研究之進階研究結果發現,長度的高次方和具有等量關係之條件與圓上點個數相關。

「爆粒」美學—以AI探討爆米花脆感測量與提升之研究

為尋找兼具「酥脆」與「軟韌」多層次口感的爆米花製作方法,我們自製了標準化脆裂度測試儀、觀察碎片飛行方向與距離的靶紙,並使用人工智慧技術與視覺化統計方法,來研製最佳的烹飪方法。實驗中歸納發現以450 度作為烹飪溫度時,若一口咬下爆米花所產生的碎片在口中飛行距離約1.7cm,碎片截面積大致是0.65 cm2、且碎片數量為八片左右,則可獲得較酥脆的口感。反之,若一口咬下的碎片大於原始面積的25%且在口中飛行約1.2cm,則能獲得較軟韌的口感。而在這烹飪手法下放置三分鐘再食用,則更能獲得層次豐富、酥脆軟韌交會的口感。實驗中我們還發現了能將「脆」與「韌」的統計差異性視覺化的「體積飛行球」工具,它能幫助我們直接「觀察」到何謂好吃的爆米花!

「膠」給我–環保創新熱熔膠乾式膠帶

本研究製作出不殘留、具黏性可承重又可重複使用的乾式膠帶。實驗一到四,使用科技海綿刮CD片後,塗上脫膜劑,脫膜劑陰乾後擠上圓球形的熱熔膠,等10秒後將熱熔膠壓扁,可以製作出分布最均勻且具承重量的乾式膠帶,而脫膜劑會影響乾式膠帶的承重量。實驗五到八,找到不需使用脫膜劑就能提升乾式膠帶承重量的方法,等量的熱熔膠用玻璃片把熱熔膠壓得越薄,乾式膠帶面積越大,承重量就越大;在乾式膠帶上用錐子戳越多小孔洞,可提高承重量,平均承重量可達846.9g/cm2。乾式膠帶適合黏貼在平滑、光亮的材質上,除了可以懸掛重物,還可用來固定保鮮膜和打開塑膠袋口。本作品和歷屆作品比較具有乾式膠帶製作時間最短,水洗後可重複使用及可自行回收再製的優點。

一葉千「晶」——應用類神經網路識別繁星花草酸鈣結晶及其防禦功能研究

本研究應用類神經網路識別繁星花草酸鈣結晶及其防禦功能,我們成功設計出能識別結晶的模型,準確率達 0.948,我們運用此模型計算後續實驗的結晶數量。實驗發現:在繁星花中,根的結晶密度最高。愈新、愈小的葉片,結晶密度愈高,推測這可能與植物的防禦功能與生長之間的權衡有關。同一片葉片中,結晶平均分布。同一天裡,夜晚結晶密度較高 。 當繁星花個體處於乾早的土壤中,結晶密度會降低。以多隻蝸牛啃食、蚜蟲吸食的方式,能夠在短期內7天內促使植物生成結晶;但受毒蛾幼蟲啃咬以及人為模擬天敵啃食的個體 ,葉片結晶密度則無明顯變化。動物的攝食傾向明顯偏好無結晶的葉片,支持結晶具有防禦功能,能達到威懾作用。

「生紅過夏」—馬祖老酒

民國104年,老師曾做過老酒的科展研究,但釀製過程中老酒發黴,導致實驗失敗,所以我們決定用五年級習得的自然研究方法,再次挑戰製作馬祖老酒。 我們先去馬祖酒廠和林義和工坊進行訪談,發現釀製老酒最佳配方為圓糯米、水、紅麴和白麴,比例為10:10:1:0.06。釀酒方法為:浸米、蒸煮、攤飯、落潭、拌合、澄清、壓榨和煎酒八個步驟。我們進行兩組實驗,第一組研究米種系列的不同,第二組研究製酒液體的不同,並分別探討其「酒精度」、「酸度」、「糖份」和「風味」之差異。 為期32天的觀察後,發現製作老酒之米種還是以糯米系列最適合。製作老酒時還是以過濾後的生水為佳,但製酒液體可加入少量老酒避免發黴及提升風味。

「蜂」衣足「食」-食用蜂王乳對工蜂體內代謝的影響

本研究以蜂王乳(Royal jelly)作為研究對象,探討餵食蜂王乳之後工蜂(Apismellifera)的壽命變化以及脂質與蛋白質的代謝活性變化。 研究 結果顯示餵食蜂王乳 一個月後 的工蜂存活率 約為一般工蜂的三至四倍 。 而 餵食蜂王乳的工蜂體內的 非酯化脂肪酸 NonEsterifried Fatty Acids ,NEFA )約為一般工蜂的兩倍,且脂肪酸合成酶的活性較一般工蜂也有顯著提升,合理推測出在餵食蜂王乳之後,工蜂對於脂質的需求量增加,因此主動合成了脂肪酸,造成體內的脂質濃度高升。 此外, 餵食蜂王乳的工蜂體內的蛋白質濃度約為一般工蜂的兩倍,且 S6 基因 m RNA 表現量較一般工蜂也有所提升,由此推論出蜂王乳會對工蜂體內的蛋白質代謝產生影響,且是由工蜂體內主動合成。

消化或循環?扁蟲往復式消化道之發現

扁形動物蚵蛭已知有捕食消化的描述,但對研究價值更高的野生扁蟲相關文獻卻極為稀少。本研究以台灣近水域常見的網平扁蟲 (Paraplanocera oligoglena) 為對象,探討其捕食與消化行為。確認網平扁蟲為廣食性礁岸海域石下多種腹足類物種掠食者,覓食分攻擊、捕食和消化三階段,且僅捕食活體,為非腐食性生物。首創活體動物消化道觀測技術,以染色手法觀察網平扁蟲高迴數分枝的消化道,發現三種類別:枝狀管、盲管與循環管。藉動態影片追蹤食物進入扁蟲消化道後的移動,發現分節運動與蠕動現象,進一步分析其收縮頻率與運動方向,觀察到未曾報導過的雙向蠕動現象,確認消化道運輸模式為非循環的往復式蠕動。期望未來持續了解更多物種的消化腔,並提供野外族群追蹤的可能性。

沉沒的寶藏

本研究從浮沉子這項玩具出發,藉由了解控制浮沉子升降的因素,探討如何製作浮沉子以使其可更省力操作。我們發現藉由增加浮沉子負重,可更容易控制其浮沉。 此外,我們根據波以耳定律改良浮沉子,設計出簡單但有效的壓力計,可測量寶特瓶內壓力。 以設計的壓力計測量寶特瓶耐壓程度,測試過的寶特瓶中,最高在壓力達8個大氣壓力左右時仍未破裂。 施予寶特瓶相同外力時,不同品牌寶特瓶內產生之壓力亦不同。根據本研究的分析推論是:某些寶特瓶可能因其特殊設計而較能將受壓處外力分散到周圍的瓶壁,因此可讓受力面積增大而減小瓶內壓力,這種寶特瓶在遭受局部劇烈撞擊時,可能可承受較大外力。

肝未人生,肝緊治療-利用端粒酶轉基因斑馬魚斑馬魚模式研究三種藥物的組合抗肝癌作用

癌症為台灣國人十大死因之首,在台灣地區肝癌在十大癌症死因排名第二。雖然有第一線以及第二線藥物,但是頂多只能延長病人13個月的壽命,所以急需開發有效抑制肝癌的新藥。斑馬魚屬於脊椎動物,斑馬魚基因與人類基因的相似度達到87%,且繼代快成本低,對於研究人類的疾病或篩選藥物助益極大。在肝癌病患當中具有高達百分之六十的人,在肝癌中發現了端粒酶逆轉錄酶(TERT)啟動子的突變,這項突變會導致在肝癌細胞中端粒酶的過量表現並促進癌細胞的生長。先前在研究員實驗室建立了端粒酶轉基因斑馬魚,在15天有顯著增加細胞增殖相關基因以及b-catenin下游基因的表現,並且利用HE染色細胞組織病理學分析,有絲分裂以及三核的比例也大大增加。我們這個研究就是利用端粒酶轉基因斑馬魚研究三種藥物(小分子褐藻醣膠,鯽魚複合配方,麩胺酸螯合鈷)單獨使用跟組合使用抗肝癌的作用。我們發現使用三種藥物混合能有效抑制肝癌,未來可廣泛運用在醫學。

探討咖啡葉萃取液對α-澱粉酶活性之影響

本研究探討咖啡葉的萃取液對α-澱粉酶活性之影響,分別檢測α-澱粉酶於兩種溫度、4種不同來源、28種自製咖啡葉萃取液,及一系列濃度之純綠原酸、純咖啡因、純芒果苷、純槲皮素和純EGCG環境中所產生之葡萄糖含量,用以評估α-澱粉酶之活性。實驗結果顯示,4種不同來源之咖啡葉萃取液,均對α-澱粉酶活性有抑制效果,其中以C牌抑制效果較佳。另外,咖啡葉會因不同生長位置、成熟度影響其對α--澱粉酶的抑制效果,其中以經揉捻、布球揉、解塊之咖啡嫩葉所製之萃取液對α-澱粉酶抑制效果最為顯著。再者,純綠原酸、純芒果苷、純槲皮素和純EGCG皆會抑制α-澱粉酶活性,且其濃度與抑制效果呈正相關,且彼此間均有協同作用。