全國中小學科展

臺灣

「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。

智慧醫療-基於階層式機器學習的心律疾病檢測系統

本文提出了一種階層式兼投票式的心律疾病智慧醫療檢測模型,以MIT-BIH心律資料庫為基礎,建立了兩種判別模型。模型一針對正常心跳N及較常發生的V、L、D、R、A(見表3)五種心律疾病進行單一疾病分類;模型二針對疾病較多的N、SVEB、VEB、F、Q(見表4)五類進行分類。採用階層式模型使各層獨立訓練、二分法使資料量均勻;在階層式模型上增加投票式模型,使各層以多種機器學習共同判斷,並按各機器學習訓練之準確程度調整比重。研究結果顯示,模型一最終準確率達99.01%,五種分類類別中有四種召回率達97%以上;模型二整體準確率98.74%,N、VEB、SVEB、F、Q五類召回率分別達99.5%、97.1%、83.6%、77.8%、85.7%。兩模型對於心律疾病判別準確率均較近年論文有所突破。

螺震舞鬥——探討螺絲下滑的震盪現象

當一個螺絲以一定角度擺放於平整的斜面下滑時,螺絲的擺盪振幅也會隨著下滑的距離增加。我們以此現象為基準去設計更符合我們所需要觀察數據的自製螺絲,我們以角錐為模型去設計不同直徑、角錐角度以及螺桿的自製螺絲,並以滑軌錄影的方式再透過Tracker去分析不同的擺放角度和螺絲下對其震盪增幅的影響,最後繪製圖表歸納其中不同數據的相關性。而我們也利用物理分析去驗證我們實驗所得出的結論並解釋螺絲震盪的現象。

新幾內亞雙眼闊地渦蟲入侵等級的研判

Platydemus manokwari是世界百大入侵種,近十年在臺灣才有發現紀錄,已廣布全台。我們依據文獻描述的外觀及粒線體DNA鑑定確立學名,並將其命名為新幾內亞雙眼闊地渦蟲(簡稱闊地渦蟲)。在捕捉陷阱的設計,以模擬棲地環境方式較有效果。在已入侵無脊椎動物處理順序表格評估,發現其具較高的優先處理順序。且闊地渦蟲對蝸牛具廣食性,為非食腐型動物,以氣味追蹤獵物。闊地渦蟲對臺灣的原生生物和環境有頗大影響,建議相關單位應注意其帶來的隱憂和風險,進行移除和監測,避免其傷害。此外,在研究尾聲發現Dolichoplana striata,目前命名為條紋雙眼纖長地渦蟲,可能是新外來入侵種,值得深入研究。

塗『脂』抹『粉』- 抹『脂』手指膏

本研究的目的主要是探討油、脂、蠟以不同的種類及不同的比例加上植物粉所製成的色膏,其硬度與油膩度與市售膏體的差異性。研究後,我們選擇橄欖油與亞麻仁油製成調合油作為製作手指膏的基底油,再以基底油與乳油木果脂比例為1:2加入0.3g的蜜蠟作為製作手指膏的基底膏,最後我們在基底膏內分別加入蔬果植物粉及口紅色粉製作成彩色手指膏。彩色手指膏塗色後發現,兩者顏色鮮艷程度不一樣,各有特色;蔬果植物粉製作的手指膏塗色後會有出油嚴重的情形,而添加糖會改善手指膏出油的現象。最後我們製作出安全無毒適合幼童使用的彩色顏料,既可以讓幼童們開心也可以爸媽放心的彩色手指膏。

蚊蟲翅音的定性與防治應用

為隔離環境聲音增加蚊蟲專一性的聲音,自行製作降噪錄音箱,分析聲譜使用Aduacity及Room EQ Wizard兩個軟體,結果顯示自製錄音箱可吸收95.7%的環境聲音能量。以白線斑蚊為例,單隻雄蚊翅音基頻為906Hz;而單隻雌蚊翅音基頻為484Hz。雄蚊與雌蚊平衡棍長度與翅音基頻顯著相關。真實翅音的誘引百分率結果分別為雄蚊翅音對雌蚊為72.0%;雌蚊翅音對雄蚊為12.0%;交尾後雌蚊的翅音對自身為18.0%。完整模擬翅音的誘引百分率結果分別為雄蚊翅音對雌蚊為74.0%;雌蚊翅音對雄蚊為68.0%;交尾後雌蚊的翅音對自身為60.0%。兩種完整模擬雌蚊翅音對雄蚊及交尾後雌蚊,誘引百分率經統計,皆顯著高於兩種雌蚊真實翅音。綜合上述結果,透過模擬雌雄蚊翅音聲譜有助於誘引蚊蟲,研發物理性誘蚊產品。

基於雲端運算與多光譜遙感技術探測四草區域碳息

本研究基於Google Earth Engine雲端平台和JavaScript程式語法,透過隨機森林分類器的監督式學習,對臺南市安南區四草區域的紅樹林進行自動分類。利用Sentinel 2衛星影像資料集,結合文獻的函數公式,對紅樹林植物的面積分布、變化進行統計,並估算藍碳儲存量。此外,計算了常態化差值植生指標(NDVI)和常態化差值水體指標(NDWI),並將其標示於地圖上。同時,使用 Modis LST 和 CHIRPS 資料集分析地表溫度和降水量。 研究結果發現,2018年至2023年間紅樹林的總面積相近,2023年比2018年的碳儲存量減少了28.63噸;此外,當地表溫度與降水量都比前一年增加時,紅樹林的總面積和總碳儲存量皆有減少現象;當平均降水量減少時,縱使地表溫度增加,總碳儲存量增加。指標指數、溫度、降水量皆會影響總碳存量。

新型奈米氧化鐵標定之間葉幹細胞用於治療腎臟疾病及磁振造影的應用

在幹細胞治療中,並無法去偵測打入之幹細胞在人體內的位置及存在狀態。本研究創新在於(1)藉由使用新型奈米氧化鐵(IOP, iron oxide nanoparticles)來標定間葉幹細胞(MSCs, mesenchymal stem cells),並能順利在磁振造影下成像 (2)同時確認IOP其安全性及效能。在實驗中先以X光繞射確認IOP粒徑平均10.4 nm,磁滯曲線證實不會產生磁性,CCK-8細胞測試中證實高濃度IOP(400 μg/mL)對間葉幹細胞存活影響小於17%,接著以普魯士藍染色觀察到IOP濃度愈高被幹細胞吸收愈多,平均每個細胞攝入2.79顆粒增加至3.47顆粒,並同時在磁振造影成像證實。最後高濃度IOP (400 μg/mL)會造成PGE2顯著性的下降55%,證實IOP可影響免疫調節但其角色仍待進一步研究。

探討清冠一號對小鼠腸道菌相的影響

部分COVID-19的確診者及未感染的民眾有服用清冠一號的需求與經驗,並且大部分民眾出現腹瀉的狀況。因此,我們想了解服用清冠一號是否會對腸道菌相造成影響,以及停用後腸道菌相是否會恢復為未服用前的樣子。本研究設計連續管餵小鼠清冠一號5天,在這5天期間及停止管餵5天後測量小鼠的體重與採集糞便檢體。以此實驗來探討服用清冠一號前、中、後,小鼠的腸道菌相變化。我們發現,服用清冠一號期間小鼠的腸道菌豐富度及多樣性降低,而停止管餵5天後,整體的腸道菌組成趨向服用清冠一號前,並且豐富度及多樣性也有恢復;在體重方面,管餵清冠一號第1天後,體重下降最為明顯,停止管餵後,體重逐漸上升。

烤出滿滿的幸「芙」〜探討泡芙空心的秘訣

影響泡芙空心的因素有澱粉糊化和筋性、配方水分和油脂含量及烤溫。本研究發現奶油、水、麵粉和蛋液最佳比例為1: 2: 1.67:1.75。麵糰糊化後應降溫至60℃以下再分次加入蛋液,4份食材蛋液量200克的麵糊拉伸力可刮起呈倒三角形(約4公分)為最佳狀態。澱粉蛋白質成分越多麵糊吸水量越高,低筋麵粉泡芙中空狀態最佳,高筋麵粉泡芙支撐度最高;油脂越多泡芙中空高度越小,支撐度越大。增加蛋液量的泡芙支撐度最佳。麵粉和蓬萊米粉比例4:1的泡芙中空高度最大;三種米穀粉以蓬萊米粉泡芙中空高度最佳,可取代麵粉製作空心泡芙,其奶油、水、米粉和蛋液最佳比例為1:2:1.67:2.37。麵粉和色粉比例為49:1的泡芙中空高度較佳。需分兩階段烤程讓泡芙上色均勻。