應用科學科科展作品分享

應用科學科科展作品分享 高雄女中蘇政宏

科展研究之成果 高雄市第四十五屆中小學科展化學科第一名 ---------- 醣寶寶的「旋光」世界高雄市第四十五屆中小學科展應用科學科第一名 ---------- 「酵」一笑，農藥便知道全國第四十五屆中小學科展化學科第一名 ---------- 醣寶寶的「旋光」世界全國第四十五屆中小學科展應用科學科第一名 ---------- 「酵」一笑，農藥便知道 2006年台灣區國際科展大會獎第一等獎 (獲推薦至紐西蘭參賽) ---------- 醣寶寶的「旋光」世界 2007年台灣區國際科展大會獎第一等獎 (獲推薦至美國參賽) ---------- 告訴你「亨利」·「拉午耳」的壓力有多大高雄市第四十七屆中小學科展應用科學科第一名 ---------- 水果抗氧化的「旋」機全國第四十七屆中小學科展應用科學科第三名 ---------- 水果抗氧化的「旋」機

今日討論的主題 • 第四十七屆科展作品製作分享 • 如何找主題？ • 高雄市科展與全國科展的經驗 • 結論

第四十七屆科展作品製作分享： • 1.換個角度來看事情，結果會變不一樣 • 2.團隊的參與真的很重要。 • 3.變因的控制做得好，結果才有意義。 • 4.完整的紀錄，讓結果更清楚呈現。 • 5.作品分享

作品分享 1.研究動機 2.研究目的 3.研究方法 4.研究結果 5.研究心得

旋光世界 醣寶寶的利用自製旋光儀來探討蔗糖水解反應之動力學及平衡學關係

實驗流程 課本上有出現旋光性，何謂旋光性？何謂左旋？右旋？於是引起我們深入地研究。老師上課說過醣類幾乎都有旋光性，於是我們將無危險性且課本上出現過的各種醣類當作研究的題材。實驗一：利用簡易偏振片，底片盒、三角板、量角器、簡易雷射光源來組裝－「簡易」、「精準」的旋光針實驗二：配製不同「濃度」的葡萄糖、果糖、半乳糖、麥芽糖、蔗糖，來量測其旋光角度，並算出比旋光度，同時與理論值作比較來驗證此儀器可行。並找出旋光度與濃度的線性關係。

實驗三：利用旋光角度隨時間變化的關係來表達出蔗糖水解的反應速率，並探討「濃度」、「催化劑」、「溫度」等影響速率的因素（追蹤不同濃度，催化劑，溫度時的旋光度隨反應時間的變化）。實驗三：利用旋光角度隨時間變化的關係來表達出蔗糖水解的反應速率，並探討「濃度」、「催化劑」、「溫度」等影響速率的因素（追蹤不同濃度，催化劑，溫度時的旋光度隨反應時間的變化）。實驗四：利用醣類的旋光度具有加成性之特性，推算出不同濃度醣類混合時所呈現的旋光角度，以進一步來追蹤實際蔗糖水解的每個狀態，並找出最後的平衡狀態。試圖求出蔗糖水解的平衡常數（K），並比較不同「濃度」、「催化劑」、「溫度」對Ｋ值的影響，並求出反應熱（ΔH）。試圖求出蔗糖水解反應的的反應級數，速率常數（k）、反應的活化能（Ea）及半衰期(t1/2)。綜合以上結果來進行討論，並歸納出結論

抗氧化的機 旋 ―利用自製的旋光儀來探討水果旋光性與抗氧化成份之間的關係

實驗流程 動機一：傳統的測量抗氧化方法有那些？可以有更快且不需化學試劑的方法嗎？動機二：自製一簡易又精準的旋光度計並將其電腦化，且使其可應用至生活中。實驗一：(利用化學方法來測水果經過熱處理後抗氧化成分活性的變化關係) 利用ABTS/H2O2/HRP分析系統建立維生素C的標準曲線。測量奇異果、火龍果、聖女蕃茄、加州李子四種水果與其熱處理1、2、3、5分鐘後ABTS*+自由基的產生時間。並畫出抗氧化與加熱時間的關係。我們想找出旋光性與抗氧化的關係實驗二：利用偏振片、紙筒、光度計、雷射光源、齒輪、馬達組裝二個簡易的旋光度計 (手動旋光度計、能與電腦連接的數位自動旋光度計)。

實驗三：配製不同濃度的葡萄糖、果糖、 維他命C來測量其旋光度，並算出比旋光度與理論值對照來驗證此儀器的可行性。並找出旋光度與濃度的線性關係。實驗四：(自行開發的物理方法) 測量奇異果、火龍果、聖女蕃茄、加州李子四種水果與其熱處理1、2、3、5分鐘後的旋光度與加熱時間的關係 → 探討化學法和物理法的反應趨勢，以驗證利用旋光度(物理方法)來測抗氧化之可行性。實驗五：模擬胃液的溫度與pH值，探討水果在胃部消化過程中旋光度隨時間變化的情形。綜合以上結果進行討論，並歸納出結論實驗九：測量自行沖1、2、3、5分鐘的茶品之旋光度，以得知其抗氧化力大小，並繪成旋光度〈或抗氧化〉與加熱時間的關係。實驗七：利用茶亦具有抗氧化的特性，以旋光度計來測市售瓶裝茶品的旋光度，以得知其抗氧化力的大小。進一步應用實驗六：利用旋光性來建立真假蜂蜜的圖譜 → → ↗ 實驗十：測量各種不同來源茶品(金宣…)的抗氧化力差異，並建立基源辨識指紋圖譜。實驗八：利用化學方法來測茶品的抗氧化差異。

【實驗一】組裝一「簡易」、「精準」 的旋光儀複式顯微鏡的10X目鏡將光線聚焦，使光線能準確的投射於光敏電阻上。目鏡上偏振片針刻度盤主體，放置平底試管，內部塗黑以減少光線影響實驗結果。紙筒保麗龍，圈墊避免放置平底試管時因撞擊或摩擦而損壞下偏振片。保麗龍替代鈉燈，較便宜且穩定性足夠，光波長為6550埃。雷射光源下偏振片

研究設備及器材 • 1. 儀器各部份裝置介紹：A：照度計　B：底片空盒　　C：含上偏振片及顯微鏡目鏡，D：紙筒　　E：經過裁切的底片空盒，內有照度計的感應板。F：圓形紙片，放置於刻度盤下方，使刻度清晰易於讀取。G: 雷射光源：替代鈉燈，較便宜且穩定性足夠，光波長為 6550埃。 • 2. 儀器支架：(1)物理科實驗用的水波槽支架。(2)厚壓克力板，放置雷射光源。(3)鐵夾數支，分別固定照度計及儀器主體。 • 3. 其他器材介紹：a：配置糖溶液用的500ml容量瓶。b：平底試管。c：實驗時所用的滴管。

底片盒 10X目鏡 a c 底片盒蓋上偏振片 G A B C b D C全圖 E F 指針部分放大圖自製的旋光儀

目鏡 ×10 偏振片車針冰棒棍 ×10

操作實況 操作實況 A E D 上偏振片 G及F 下偏振片雷射光源

光感測器 目鏡大齒輪上偏振片小齒輪馬達電瓶保麗龍下偏振片旋光儀的「自動化」及「電腦化」

【實驗二】測試儀器的可行性 • 實驗目的:了解濃度與旋光度的關係，並將數據與理論值對照。 • 實驗步驟: 測量前，旋光度計都利用蒸餾水校正歸零。配製不同濃度的葡萄糖、果糖…等醣類水溶液。 ’ 將配製的各種不同濃度醣類水溶液裝入平底試管中，溶液高度為1.2dm。測其旋光角度，並計出比旋光度。換算：旋轉角度標準値：測量所得旋光角度（ ‘ ；（

由實驗結果與標準值的比較可知，光源波長的不同會對比旋光量值產生影響。由實驗結果與標準值的比較可知，光源波長的不同會對比旋光量值產生影響。 • 2. 由實驗結果可得知此自製旋光度計可用於甚至任何具有旋光性物質之旋光度的測量。實驗中實驗數據的變化穩定，以葡萄糖實驗為例，所測得的角度與平均值最大相差均不超過3%亦結果誤差＜3%。

如何找主題？ 1. 先給學生一些方向，再讓學生去找。 2. 心中有譜 3. 和學生一起討論激盪

研究主題的挑選 • 有創新，具原創性。 • 適合自己的知識與技能。 • 研究時程適當(最好可以在期限內完成)。 • 具有好的假說，且可驗證。

地區性與全國性的經驗 • 訓練學生 • 作品說明書的完成 • 摘要報告

結論 • 1.科展真的是一件既辛苦但又很有挑戰的事。 • 2.學生才是整個活動的主體。 • 3.學生的心理建設很重要。 (要讓學生知道得獎只是多了一項肯定。) • 4.以欣賞的角度，看待別人的作品。 • 5.預祝大家今年科展製作一切順利。

-THE END- Thanks for your attention!

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