全國中小學科展

臺灣

就是砂得住─公路緩速道影響因素探究

本研究發想自國外公路減速車道,以降低剎車失靈之大貨車災害,思考能否應用於我國下坡易肇事路段之可行性。研究小組選定砂土顆粒、鋪設厚度、平整程度、車體重量和速度作為變因,並透過模擬實驗來研究這些變因對減速效果的影響。實驗發現,以篩網選定舖面粗細與鋪設厚度會影響減速效果,不同顆粒大小和鋪設厚度的砂土會影響減速效果,其中細砂與5公分厚度的鋪設最有效。此外,海底淤泥和牡蠣殼粉的減速效果較差。實驗還發現,顆粒和鋪設厚度的關係並非線性,且不平整的表面和流動砂床狀態可以增加阻力,提升減速效果。車體重量和初速度也會影響減速效果。根據這些結果,研究小組提出了在台灣下坡路段設置環保型流動砂床減速車道的設計建議。

彎月形冷卻增幅器

全球碳稅、碳權、碳交易即將推行勢必對國家及企業產品貿易額造成衝擊,台灣位於亞熱帶又因溫室效應增加全台用電量造成碳排放亦加劇。然而,台灣屬於貿易出口的國家若沒有做好減碳問題將對企業產品徵收稅。 因此,本研究利用石膏粉來製作冷卻管的主要材料,裡面還加了硅藻土來增加我們的吸水性及蒸發效率。將冷卻管設計成二種型式的冷卻增幅器,一個是嵌入 式、另一個是堆疊式。將這二種冷卻增幅器配置在小型空調系統的冷凝器進風口處進行降溫。結果發現,使用堆疊式冷卻増幅器效果較好,與未使用的系統耗電量差10瓦以上。

Dove之戰-探討不同植物汁液在酸鹼條件下的顏色變化與作用

本研究研發出最適植物萃取液配方:洛神花3滴、黑豆1滴、紫莢長豆2滴、紫色高麗菜2滴與蝶豆花7滴。建構出具穩定性、連續性與高辨識度的天然酸鹼色階圖卡,於pH1~14範圍內產生自然清晰的協同變色反應,顯色漸層分明,辨識度高,成功取代市售指示劑。 探究初期以水萃法提取植物色素,觀察其顏色與稀釋後的色彩變化;接續將各萃取液滴於 pH2~13標準溶液中,運用電腦影像軟體分析RGB色彩參數,量化其變色趨勢。 探究發現,市售指示劑於全pH範圍內的顯色反應缺乏連續性與辨識度。因此更進一步評估植物色素間的協同效應,調整配方比例,提升色階表現整體性。最終優化配方具清晰的變色反應,整體效能優於市售指示劑,展現教學與綠色化學之應用潛力。

「優」然而「生」--探討隨手可得的優酪乳與碳的發電情形

本研究以鋅和備長炭當電極並以優酪乳當電解液作為研究對象探討其發電原理。從發酵實驗中得知優酪乳的發電情形與pH值無關而是受到微生物的生長量影響,在破壞微生物的電子傳遞鏈後電壓電流下降,且能透過餵與乳酸菌牛奶後能提升其電壓電流,由簡易方式能證明優酪乳內有放電菌參與發電反應,且其產生的電流是柏克萊團隊研究的兩倍。在增加氧氣的實驗中得知氧氣能緩和電壓電流的下降趨勢,且我們證明優酪乳在放電16小時後含有0.5mg/l(ppm)鋅離子,代表鋅會放出電子。本研究成功證明優酪乳發電同時保有空氣電池及微生物電池的特性。

Hearing assistive devices for people with unilateral hearing loss

本研究設計了一款環境音源方位判斷的裝置。藉由自行設計的麥克風模組,藉由本研究的實驗數據,設計了一套演算法,能有效地判定靜巷內聲音的來源方位。並藉由裝置內的微型震動馬達不同的振動模式,來提醒使用者裝置所收集到的聲音狀態。此裝置可以輔助單側無聽力的聽損患者,有效地確認周圍環境的聲音來源。並可促進使用者對環境狀態的認知,希望藉由此一裝置,提高使用者在戶外活動時的安全性,並期盼能減緩單側聽損患者大腦的認知退化。

方圓之間〜探索圓形盤上的連線棋

本研究針對在圓形棋盤上玩三子連線棋進行探討,發現棋盤必須平分成偶數等分,且最少要八等分才能進行遊戲。當在八等分單圈圓形棋盤上玩三子連線棋,玩家選擇雙活路型、包圍型、遠水型等3種布棋策略,可以贏棋。 根據樹狀圖的路徑分析,發現最快只要進行三回合,玩家就能分出勝負。整體來說,八等分單圈圓形棋盤三子連線棋遊戲對先手較有利;第1步先手要選擇不往圓心、改往旁邊移動,才是對先手較有利的贏棋方式,這和玩井字棋時要先佔據中央交叉位置的策略不同。 當更動棋子最初的擺放位置、增加平分單圈圓形棋盤的等分數、更改棋盤為雙圓圈形式都會增加遊戲的變化性,值得日後進一步探討。

達克比揪出壞『蛋』-讓人類『饗』有蛋蛋的幸福

為探究雞蛋新鮮度與貯藏天數的相關性,來確定新鮮度指標顯著變化的時間點,藉以建立新鮮度與貯藏時間的可靠度模型。實驗採用洗選與否的雞蛋,分別於常溫(20±5°C)及冷藏(4~7°C)環境進行貯藏試驗。進而模擬長期冷鏈貯藏運輸對蛋品質的影響,並分析蛋品質,包括:重量、比重、氣室面積、蛋黃直徑與高度、蛋白高度、pH 值。歸納出豪氏單位(Haugh unit, HU)以及蛋黃指數(Yolk index, YI),並計算各測定項目間之相關性。結果顯示,為期4週的冷鏈運輸,不論雞蛋水洗與否,蛋品質皆能達到美國農業部(USDA)訂定標準AA級。雞蛋抵台後且全程經低溫貯藏9週之後,品質仍能達到A級。本研究建立的雞蛋新鮮度與貯藏環境、時間的相關性模型將作為評估雞蛋新鮮度。

咻咻咻!發發發!神明點鈔機-環保大變身

因觀察寺廟金爐自動吸入紙錢,故本研究以鐵罐及壓克力分別製作並改良了數代小型金爐,使用手機慢速攝影紙錢被吸入自製金爐中的情形,再用Adobe軟體分析影片中紙錢飛入的軌跡變化並記錄時間;發現最快被吸入的紙錢,是以紙錢某邊為支點,形成力矩,再翻轉被吸入金爐內部;此外,紙錢在對折、向外凸出爐門邊太多或與爐門底部間有空隙等情況下,均無法順利被吸入;而金爐本身和爐門的設計,也會影響煙囪效應的強弱。最後以Micro:bit製作了神明「發」鈔機,在金爐煙囪效應微弱時,此機器可快速發射紙錢,協助神明點鈔機中紙錢更快飛入金爐;期待本研究可提供香客更環保、更有效率燒完紙錢的方式。

高中生蔬食認知、飲食生活型態與蔬食消費意願之調查

近幾年全球蔬食風潮的興起,蔬食飲食成為一股新的飲食趨勢,餐飲業者們也開始推行各式各樣的蔬食產品,選擇蔬食的人們越來越多,蔬食不再僅是一種飲食方式,更是對環境永續、氣候變遷與保護動物的表態。本研究以高中生為研究對象探討人口統計變數對蔬食認知、飲食生活型態與蔬食消費意願是否有顯著差異。預試問卷使用嚴謹問卷設計並發放正式問卷給高中生進行問卷填寫,最後進行問卷結果分析及質性晤談了解其原因。經單因子變異數分析發現平日主要飲食對於飲食生活型態及蔬食消費意願達部分顯著差異。相關分析發現健康因素、永續發展、環境保護、推薦意 願為主軸並呈現中高度相關。而線性逐步迴歸分析以環境保護、推薦意願、自然感知解釋度最大。

以小鼠模式剖析膳食鹽類與T淋巴細胞在發炎性腸道疾病之功能性連結

臺灣發炎性腸道疾病 (IBD) 之年增率高居全球第二,且臺灣人鉀攝取量已被報導為全球最低。本研究主旨為探討膳食鹽類與T淋巴細胞在IBD中所扮演之角色並發展藥物用於臨床治療。我們首先以IBD常用動物模式DSS誘發小鼠腸炎建立疾病動物模式並檢測其血中五大電解質,包含鈉、鉀、氯、鈣、鎂之濃度,發現在腸炎早期跟晚期,其血清中鉀濃度均會顯著增加。接著以低鉀飼料進一步證實在腸炎中鉀濃度上升為一種保護機制且低鉀飲食會惡化腸炎發展。同時也利用後天免疫相關基因剔除小鼠證實低鉀飲食會促進CD4+ T淋巴細胞中發炎激素IL-17表現量增加,而保鉀型利尿劑Spironolactone則能有效抑制IL-17發炎激素表現量進而抑制腸炎發展,證實其治療腸炎可行性以及未來臨床上可運用在IBD之治療。