全國中小學科展

臺灣

去蕪「純精」,落葉變黃金

本研究利用校內落葉堆肥中的紫花馬櫻丹萃取精油,為保存其精油成分我們採減壓濃縮蒸餾法,以相對低溫的條件下探討9種不同變因中,此法的最佳條件並測其抑菌能力。結果顯示(1)葉片或花瓣需要烘乾,以35°C烘乾18小時,續以35°C的水浸泡23小時,並以50°C蒸餾,以50毫升浸泡液 第一滴蒸餾液滴出後蒐集20分鐘萃取效果最佳;(2)花瓣與葉片萃取精油皆有效果;(3)以水浸泡比以油浸泡萃取效果佳。抑菌實驗結果顯示,萃取之精油對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌皆有抑菌效果。萃取的馬櫻丹精油經IR鑑定與天然羅勒和薰衣草精油圖譜極相似;GC-MS鑑定得知主要成分為冰片、莰烯、肟類,抑菌與防蟲成分。未來可將其利用在校園與社區創造特色伴手禮與生物防治產品。

喝ㄋㄟㄋㄟ的植物長得好?!

新聞報導指出,澆灌牛奶的植株果實更加香甜,成為農產品銷售新噱頭。實地試驗發現番茄植株澆灌牛奶後枯黃葉子數量減少,更進一步發現澆灌牛奶之阿拉伯芥植株抗菌能力明顯提升,而牛奶中的脯胺酸(proline)應是協助抗菌的物質。在抗菌機制方面,牛奶和脯胺酸都能使氣孔在病原體分泌effector 之後再度打開的程度降低,並且使胼胝質(Callose)累積量上升,而分生方面也偵測到乙烯合成相關基因與模式免疫反應(PTI)相關基因(PR1, CYP81F2, FRK1, MKK1)表現量上升,顯示更多未知由脯胺酸促進免疫反應的可能。未來我們期待能夠找出更加廣泛深入由proline影響之免疫反應途徑,並對高經濟作物之抗病有所貢獻。

剰食傳說-水果米飯麵包的製作與探討

本研究之目的在緩解營養午餐之剩食問題,以剩餘白米飯(台梗14號)、水果(蘋果、香蕉、奇異果)製成水果米飯麵包。首先以米飯加入麵包中,實驗得出米飯添加之最佳比例為43%。再者,將水果研磨成水果粉,減少冷藏之體積,並比較添加新鮮果汁與水果粉之差異,發現蘋果米飯麵包(包括新鮮果汁或水果粉),在密度、口感均優於香蕉和奇異果米飯麵包。此外,本研究亦採用品評分析,得知同學對蘋果米飯麵包的喜好度極佳。最後探討影響奇異果和香蕉米飯麵包成型不完全原因,得知Actinidin為香蕉米飯麵包成型不完全原因,奇異果則受Actinidin和酸鹼值影響。

正三角形的最小拼接

眾所周知,「如何使用三種不同邊長的正三角形,去拼出邊長最小的正三角形?」這個問題是困難的。本文限縮在分層或拼接的拼法下,探討此問題,並得到了答案。解決過程中牽涉到正整數解的存在性問題──如何找最小的正整數z,使得方程式ax+by=cz 有正整數解,其中a、b、c為三種正三角形的邊長。

一「碳」究竟—溫室氣體與極地冰融

本實驗探討溫室氣體對極地冰融的影響,結果一:當溫室氣體受地表輻射溫度升高之實驗時,加熱光源宜選擇中紅外光區,可以避免其他波段干擾。結果二:溫室氣體分為CO2、H2O、CH4及N2O等氣體在中紅外光區皆有高的吸收率,故皆為溫室氣體。而同核物種如N2及O2,因在紅外光區沒有吸收波段,故不屬於溫室氣體。結果三:依據分析可發現全球溫度和CO2濃度都是呈現上升的趨勢,我們預測18年後CO2濃度即會由今年的新高408ppm上升到450ppm。結果四:在汽水模仿冰融之實驗中,亦驗證推論如冰層中富含有溫室氣體(CO2、CH4等),當冰層融化時確實會釋放出大量溫室氣體而造成溫室效應加劇之可能。結果五:CO2捕獲技術以化學吸附確實可成功吸附空氣中的CO2。

密碼鎖

一個有3 個旋鈕,每個位置的號碼數分別是a、b、c 的密碼鎖,如果有兩個位置的數字正確就能打開,最少需要猜多少次才能保證打開這個鎖。在本論文中,我們將密碼鎖三個位置的號碼數分成:a=b=c=n、a=b<c,a=b>c 和a>b>c 四個部份來討論。前兩部份的研究已經找到最少次數開鎖的方法 ,後兩部份則是給了一個演算法可求出開鎖次數的上界。If a combination lock with three rotate wheels can be opened when two wheels are adjusted to the correct numbers, then how many guesses does one need to make before he or she can actually open this lock? Let us say a , b and c respectively represents the numbers that should show on each wheel. In this paper, we divide the numbers into shown on the three wheels, and they are a = b = c = n , a = b c and a = b < c . The research on the first two combinations has already given us the method we can use to open he lock with the least number of trials. On the other hand, the latter two offer us an algorithm that can be uses to obtain the upper bound of tries needed to open the lock.

簡易型光降解裝置在分解有機物之探討

本實驗希望發展簡易光降解有機物的裝置以降低分解一些實驗室中常見的有機廢液,實驗中採用Pyrex 玻璃取代昂貴的石英材質反應槽,使用空氣打氣機取代純氧氣的輸送,以TiO? 在分解甲基橙的水溶液中可測得反應速率為二級,利用二級反應速率推得甲基橙降解半生期約44.5小時。本實驗中並嘗試以不同的反應初濃度探討甲基橙降解效果,發現甲基橙在愈稀薄的溶液中,分解效果較佳。;We hope that the experiment can help us develop an equipment to reduce the common organic waste in some laboratories. We will use Pyrex glasses to replace the expansive quartz reactor and the air pump to increase air flow instead of pumping pure oxygen. The results show that our reaction equipment is good decomposition efficiency. The phtodegradation in methyl orange is second order reaction, and the half of livetime is 44.5 hour. We find that the photodegradative rate of the methyl orange is much effective in a thinner solution.

探討睡眠剝奪對青少年學習與記憶的影響-以小鼠為模式探討生理、心理與大腦變化

為探討青少年壓力對生活的影響,我們在網路上進行問卷調查,調查12~18歲的青少年對自身所感受到的壓力所進行的自我評估。 統整後,決定以青少年時期之小鼠作為模型,探討睡眠剝奪對青少年學習的影響,並討論男女差異。生理狀態方面得知睡眠剝奪會使體重成長較緩慢,且由曠野實驗發現睡眠剝奪不會大幅影響自主活動量。 學習與記憶方面利用新奇事物測驗測量短期記憶,在公鼠身上可以看到睡眠剝奪會影響公鼠的短期記憶;母鼠在此實驗中控制組與操作組無顯著差異。長期記憶與空間記憶部分利用巴恩斯迷宮測試,發現性別間無顯著差異,各性別控制組與睡眠剝奪組間亦無顯著差異。

百里飄香熱情酒-探討百香果皮製造酒精的可行性

百香果為埔里重要農產之一,果肉製為加工品剩餘果皮被丟棄。本次實驗以百香果皮為材料,探討其製造酒精的可行性,我們發現百香果皮含水率高達80%,富含果膠不易乾燥而造成環境汙染,我們將乾燥百香果皮經泡水、加熱及添加酸、鹼、果膠酶、纖維素酶處理後,測量還原糖含量及經發酵蒸餾後測其酒精濃度,結果發現經添加酸鹼及酵素處理後還原糖含量均有明顯提升,經加熱處理後的酒精濃度較高,接著我們將百香果皮發酵時做降酸的處理,發現經加熱再添加果膠酶及纖維素酶後,發酵蒸餾測得酒精濃度可達8%,我們將其進行三次蒸餾,酒精濃度可高達75%具防疫消毒作用,發酵後的剩餘殘渣,可作為肥料及製成生物炭,改善環境並提供農產品附加價值。

結合SLAM及YOLO建構AR空間記憶眼鏡

本研究結合SLAM即時定位與地圖構建及YOLO即時物體偵測,實現環境物品辨識、定位、導航的AR記憶眼鏡。透過SLAM平面偵測建構空間中平面資訊,作為AR物件座標及物理資訊的依據參考,再經過機械學習訓練後的YOLO模型達到辨識物品,結合兩者建立空間與物品的依存關係。以VR眼鏡結合手機模擬AR眼鏡,採用iOS系統及Swift語言設計程式功能及介面,實現走動過程持續即時辨識空間與物品,可運用音量鈕選定要尋找物品,再透過眼鏡畫面方向及距離的指示,導航到該物品位置。本作品還可運用在工作場合,做到紀錄與提醒環境的變化,如航警可疑物盤查、公司財務貨物盤點等,成為幫助人腦記憶的輔助裝置。