關於科展─如何參與科展 演講者：林明宏

一、驗電筆的製作 1.將2雙筷子並列成一排。 2.用膠布綁緊。

一、驗電筆的製作 3.用雙面膠將電池盒固定在竹筷的一端。 4.在一整排竹筷中央，將LED燈的兩腳分別穿過竹筷縫隙並向下彎折。

一、驗電筆的製作 5.取一電線，用剪刀將電線前端塑膠皮去除。 6.將電線前端銅線部分與鋼釘接觸，並用電器膠布綁緊。

一、驗電筆的製作 7.將2支鋼釘綁在竹筷另一端的兩邊作為電極棒。 8.用串聯方式連接鋼釘、LED燈和電池盒 紅線：連接電池盒正極和鋼釘

一、驗電筆的製作 鋼釘 LED燈 竹筷 電池與電池盒 膠布 9.用電器膠布將裸露的線路包覆起來即完成。

二、黑人牙膏 1.倒入約20mL的雙氧水於量筒中。 2.倒入一匙的沙拉脫於量筒中。

二、黑人牙膏 3.沙拉脫在雙氧水上層。 4.將量筒放置在水盆上。

二、黑人牙膏 5.加入一括勺的二氧化錳，二氧化錳在沙拉脫上。 6.用玻棒攪拌溶液。

二、黑人牙膏 7.黑色液柱向上，像牙膏一樣從量筒口擠出。 8.點燃線香。

二、黑人牙膏 9.將線香插入量筒中，發現線香燃燒更旺盛。

三、鋁金屬的兩性 2.倒20毫升於量筒中。 1.配製濃氫氧化鈉溶液。

三、鋁金屬的兩性 3.將鋁箔紙揉搓成一團備用。 4.將鋁箔團放入量筒內，浮於氫氧化鈉的上面，兩三分鐘後，即見鋁箔紙表面附著小氣泡。

三、鋁金屬的兩性 5.用手觸摸量筒底部，即覺溶液溫熱，反應逐漸加快，遂見量筒口冒出白煙。 6.點燃一支蠟燭，火焰移至量筒口，即聞「噗咻」一聲，並見量筒內火焰搖晃。

何謂科展? 相信許多人都聽過科展，也有很多人參加過科展。 科展宗旨: 激發學生對科學的思考力、創造力與技術創新能力等 促使社會大眾重視科學研究，普及科學知識，發揚科學精神 協助科學教育的發展。

展覽組別與科別 展覽組別分為：國小組（目前規定只有四、五、六年級學生才能參加）、國中組、高中組及高職組。 展覽科別則包括了：物理、化學、生物、地球科學、數學、生活與應用科學，高中組的生物含生命科學，而高職組科別則為機械、電子、電機及資訊、化工、衛工及環工、土木、農業及生物科技等。

參展條件 參賽作品的內容以學生所學習教材內容所做的科學研究為主，參展學生必須於作品說明書研究動機項下說明參展作品與教材的相關性（教學單元），指導教師必須在作品送展表簽署認證前項說明。 目前舉辦方式一般都先進行校內科展，由校內選拔優勝作品參加縣市科展。

科展的名額 以台北市科展而言，班級數在18班（含）以下者可以報名3件，班級數在19〜39班者，為4件，40〜49班者，為5件，50〜59班者，為6件，依此類推。 若在上一屆有獲得特優，每獲得一件特優，本屆報名可增加一件，設有數理資優班的學校也可增加報名一件，參與縣市科展獲得特優，可代表縣市參加全國競賽。

參加科展的好處 表現優異的除了得獎之外，也可獲得升學加分，甚至參加國際科展的機會，也因此目前眾多中小學學科競賽項目裡，科展應該是參加人數最多、耗費時間最長，甚至可能是投入金錢最為龐大的一項比賽。

在我28年的教學經歷裡，每年科展，學校幾乎都會要求各班務必選派一隊參加，並交出作品參賽。未有作品參展的班級，相關幹部可能還會受到關切。 因此，雖然大多數主動報名的學生樂於投入科展，甚至有些家長比學生更加積極；不過，確實也有許多學生是被強迫參與的。

不論是樂於參加，還是被強迫參與，關於參展的準備步驟，以作者本人從事科學教育以及資優班教學多年累積的經驗，謹提供並分享以下意見給參與科展的同學以及家長作為參考。

科展展覽會場 學生參觀科展 獲獎記者會

晚會 參展作品 頒獎

科展第一步：訂題目 首先，科展題目的選擇是最困難的，首次參與的學生往往不知從何著手。 以往我在資優班教學時，第一學期常常事先設計某些實驗讓學生動手操作，並附帶設計某些題目讓學生思考。 學習期間另有專題研討激盪學生腦力，藉著分組討論促使學生研究出感興趣研究的方向後，再尋找資料、討論、最後訂出題目。但一般學生或許無法耗費如此長時間進行前奏，我的建議是，可由以下三種方式來訂定題目。

第一種方式是由日常生活與週遭環境結合環保與鄉土來挑選。 第二種方式可由學科教材衍生，甚至結合時事來挑選。 第三種方式，即是從科展中心歷年參與的題目中挑選。 同學們可以找出相關科展內容，從中激發靈感來訂定自己的題目。至於題目的命名也是一門有趣的學問！名稱必須容易吸引人，例如「蟲蟲大麥町­－大黑星龜金花蟲」，並以此訂立自己的研究步調。

另外，將研究過程及結果整理歸納後，製作科展說明書及看板，主辦單位都會規定格式，一般內容不外乎以下幾點： 中小學科學展覽會作品說明書內容 作品名稱 摘要 研究動機 研究目的 研究設備及器材 研究過程及方法 研究結果 討論 結論 參考資料及其他 中小學科學展覽會作品說明板規格

一、研究動機：說明為何挑選此研究題目 以四十一屆全國參展作品「是誰在古蹟上打洞－防潮及古蹟保存探討」這一件為例，它的研究動機內容如下： 「我們參觀了有87年歷史的『北投溫泉博物館』，在大浴池走道外側離地30cm左右的牆上，發現了一排很奇怪的洞孔，而簡章中的解說標題是『北投溫泉博物館點滴』，說明那洞孔是防潮藥水的注射孔，我們仍然有些不解，是不是所有建築物都這樣防潮呢？還有沒有更好的防潮方法？而洞內又隱藏著什麼玄機呢？到了學校後我們討論這一連串的疑問，引發了我們的好奇心：究竟是誰在古蹟上打洞？於是我們便展開了防潮及古蹟保存的研究探討。」

這樣的說明，表示此題目是結合地緣生活，以週遭環境為主題所訂定的。 北投溫泉博物館牆面上的洞 這樣的說明，表示此題目是結合地緣生活，以週遭環境為主題所訂定的。

二、研究目的 一般採條列式的說明要研究哪些東西，條列式的說明本作品研究的方向後，實驗以此方向來進行。 (一)、潮氣如何形成？ (二)、了解北投溫泉博物館的防潮措施方法及施工。 (三)、在北投溫泉博物館附近，未做過防潮處理的台銀古宿舍與做過防潮處理的北投溫泉博物館牆面溼度有什麼不同？ (四)、磚塊與水分傳遞的關係及如何阻隔水分的研究。 (1)水分會利用毛細線向由磚塊孔隙傳遞嗎？ (2)當磚中的水分到達一定程度時，水份是否會由磚塊的孔隙或間隙蒸散出去？ (3)當水分從磚牆自然蒸散時，水中部分的物質是否會在壁面形成結晶，並檢驗其成分。 (4)水分是否藉由毛細作用由磚塊滲入木頭，而加上防潮層是否可阻斷水分。 (5)古代人們以「磚與磚之間留間隙破壞毛細作用，減少接觸面並增加蒸散面的防水方法是否有效？」 (6)哪些材質可以阻隔水分？ (7)製造防潮層時，四周環境有哪些可能狀況會產生潮氣橋樑？ (五)、古蹟磚牆構造潮氣上升防治工法的研究 (1)上升潮氣行進的途徑與速率－磚塊與砂漿吸水率的試驗。 (2)磚牆構造中何種物質（磚或砂漿）的吸水率較高－磚塊、砂漿吸水率 吸藥劑率的試驗。 (3)比較磚塊與砂漿的抗壓－磚塊、砂漿之抗壓試驗。 (4)防潮藥劑在粘結砂漿內滲透的情形－砂漿浸泡防潮藥劑試驗。 (5)了解粘結材在防潮處理前後，粘結強度的變化－磚塊、砂漿之粘結力試驗。 (6)如何知道防潮灌注的藥劑是否充滿牆體－磚牆、砂漿滲透力實驗。」

三、研究設備與器材 條列式說明所使用的器材及設備。 研究設備及器材

四、研究過程及方法 針對研究目的，條列式詳述研究過程與實驗步驟，除文字敘述外，最好加上照片與圖表並且紀錄日期。，若實驗過程有牽扯到”改良”，則最好有”對照組” 參加比賽時，除了呈現看板及作品說明書之外，在研究過程中的筆記及原始資料也應保留，在比賽現場提供給評審參考，會有加分效果。 觀察藥劑滲透情形

研究一：潮氣如何形成？ (一)、圖一 上升潮氣的途徑。 (二)、圖二 水分蒸散法。 孔隙 蒸散 水分 水分的出口 側面圖 裝飾層 水分蒸散法 久而久之 磚 側面圖 裝飾層 水分蒸散法 水分藉毛細作用上升 地板層 蒸發入室內 引起潮濕 室外 上升潮氣 裝飾層 地基 土壤 (三)、圖三 古老房子受潮的情形。 水分 地 基 土壤 雨水 防潮布 20~30cm 水分無法上升 地板 裝飾層 (四)、圖四 現在建築的防潮法。 水 磚 木 腐蝕 生白蟻 古老房子多屬磚木 共構，又欠缺 防水措施 易腐壞 現代建築防潮法

(一)、北投台銀古宿舍（已被列為三級古蹟，尚未整修） (二)、台銀古宿舍與北投溫泉博物館相對位置，如下圖。 (五)、圖五 防潮施工時避免潮氣橋樑。 雖鋪有防水布，但因裝飾層及地板低於防潮布，形成潮氣橋樑，潮氣仍可上升。 研究二：北投溫泉博物館的防潮措施方法及施工。 研究三：在北投溫泉博物館附近，未做過防潮處理的古台銀宿舍與做過防潮處理的北投溫泉館牆面濕度有什麼不同。 方法：自地面起，垂直每隔30公分計一刻度，水平每隔30公分量一次濕度，共五組，求平均數，繪成圖表，比較兩個建築物濕度改變的差異。 裝飾層 土 潮氣橋樑 防潮布 水 地板 結果： (一)、北投台銀古宿舍（已被列為三級古蹟，尚未整修） (二)、台銀古宿舍與北投溫泉博物館相對位置，如下圖。

研究四：磚塊與水分傳遞的關係及阻隔水分的研究。 水分會利用毛細現象傳遞嗎？ 實驗步驟1： 先把一塊磚塊泡水直到飽和，拿離水盆，在其四周上下左右各放一塊濕度為105的磚，每個一小時用測溼機測量上下左右四塊磚，並作成記錄。繪成圖表。 ☆：飽和磚塊 □：上下左右墊底磚塊 PS：底部不加水

泡水飽和磚塊 溼度105磚塊 組一的滲水情形 組二的滲水情形

五、研究結果 將研究過程的結果記錄下來，除了說明之外（採條列式），同樣的最好有圖表、照片的輔助。若能導出或是應用數學上的公式，這樣的研究結果將更有價值。

六、討論 針對在研究過程中所發現的問題加以討論，一般也是採條列式。 「在討論水分是否藉由毛細作用進入磚塊滲入木頭，而加上防潮層是否可阻斷水分時，發現水分不僅可以利用毛細作用藉磚牆孔隙上升，當水分遇到無防水效果的物體（如：木頭）時，由於他層水分不斷上升，使得存在於磚中的水分也必須不斷往上滲透，因此水分便進入木頭，而再利用毛細作用上升。

此時討論可以這樣寫：古代房子多屬磚木共構，水分一旦滲入木頭，便會引起腐朽、蟲害的問題，磚塊部分也會受到結晶的破壞，若能在磚牆底部做好防潮層的話，這些問題即可再解決。」 在研究過程中，討論是很重要的，因為往往發現問題之後，有可能經由討論想出辦法解決問題，甚至修正研究過程及方向。

七、結論 針對研究結果及研究過程作一總結說明，一般採條列式說明。從結論中可看出研究的成果與檢討，甚至作品是否有再發展的可能，看出作品能再延續的方向，其實是一件值得令人期待的事。

(一)、潮氣可分為：(1)降落潮氣、(2)滲透潮氣、(3)上升潮氣，而古蹟之所以會受到破壞主要是上升潮氣所造成，其產生的原因是地層水分由地表面自然向上蒸發的一自然現象。當它遇到建築物的石材時，便藉著石材的孔隙慢慢上升，當過量水分積於石材內部時，水分子的劇烈活動，往往造成石材分以鬆散、崩裂及表面飾物剝落，石材中也會提供生物、微生物一良好生存環境。 (二)、北投溫泉博物館因長期廢置於溫泉地，上升潮氣嚴重，歸納其現象是因地層下水源經由建築的材料，利用毛細現象或虹吸現象，不斷地向建材的孔隙湧進及上升的自然現象，使建築物本體充滿水分子。採用防潮比重灌注楚哩，來解決潮氣上升。 (三)、北投溫泉博物館的防潮灌注在離地30公分的高度，30公分以上牆面的溼度值改變傾斜度大於沒做過防潮處理的台銀古宿舍。 (四)、水分會利用毛細現象由磚塊孔隙傳遞的現象，不只會破壞磚牆滲入古蹟以木頭建造的部分，後更會使木頭腐朽、生蟲，因此，以現代建築防潮法來看，若能在磚牆下方置一防潮層，我們認為應可達防潮效果，而上方原有的水分就讓它自然蒸散，如此，地層水分便會因防潮層擋住而無法上升。 (五)、當磚中的水分到達一定程度時，水分會由磚塊的孔隙或間隙蒸散出去。 (六)、當水分從磚牆自然蒸散時，水中部分的物質會在壁面形成結晶。 (七)、水分是藉由毛細作用由磚塊滲入木頭，而加上防潮層可阻斷水分。 (八)、古代人們以「磚與磚之間留間隙破壞毛細作用，減少接觸面並增加蒸散面的防水方法」是有效的。 (九)、只要加一層可防水的阻隔物，水分便會因滲透不了而無法上升。除了一般現在建築所使用的防潮布之外，玻璃、防潮布、塑膠墊、壓克力、雨衣、布、地板下面的PE布都是可以防潮的物品，而保麗龍（EPS）則不能。 (十)、泥土礦纖板、石膏板、水泥＋砂以及白水泥＋石灰＋砂等，這些常見的建材若使用不當，都可能成為潮氣橋樑。 (十一)、在礦物砂漿三層試體實驗中，可以明顯發現直放的水分上升速度比橫放的快了許多；而砂漿部分又比磚塊部分水分上升速度快。其原因是因為砂漿的吸水率較磚塊高，故水分主要由粘結材處滲入；而直放的粘結材直接接觸水分，使之上升快速更進而滲入兩旁的磚體中，所以濕度較高。 三種砂漿二層試體的橫放試驗中，濕度大小為： 石灰砂漿＞水泥砂漿＞礦物砂漿 每組中，粘結材濕度又大於磚塊，都取決於吸水率。

溼度由下往上遞減原因： (1)重力的緣故，水分向下。 (2)底層接觸水分再慢慢往上滲透。 (3)上方的蒸散面多，通風好，又不直接接觸水分，濕度較低。 (十二)、吸水率大小為： 石灰砂漿＞水泥砂漿＞礦物砂漿＞磚塊 由此可知水分侵入的主要途徑為粘結材。 吸藥劑率大小為： 石灰砂漿＞水泥砂漿＞礦物砂漿 由此可知在以石灰砂漿為粘結材的磚牆上，施做比重灌注防潮法的藥劑滲透率最快。 (十三)、浸泡藥劑後的試體抗壓強度不降反增，因此比重灌注並無因藥劑影響建物的疑慮。而磚塊的受壓強度可達30670kg，也不會發生問題。 (十四)、由吸水率大小也可以了解潮氣在以石灰砂漿作為粘結的磚牆上侵入最快，但侵入快代表呼吸性較好，因此潮氣的蒸散也較快，水分快速循環，水分中的物質不易殘留形成結晶，也較不易有微生物生成存於強體內；相對的，吸水率差、密度高的粘結材，水分難進出，則結果和上述情形相反。 (十五)、石灰砂漿、水泥砂漿和礦物砂漿三種試體浸泡防潮藥劑後切開觀察，藥劑除了表面之外，也滲入了試體1〜1.5cm，並不知理想中的可以完全滲到每一處。不過就藥劑附著處來看，防潮效果良好，用滴管滴水上去，只形成水珠，可阻隔水氣。 (十六)、砂漿粘結力的大小為礦物砂漿＞水泥砂漿＞石灰砂漿 古蹟大都使用石灰加少許水泥做為粘結材，打洞灌注時會對結構產生影響，所以務必先行評估才可施做打洞灌注。 (十七)、滲透性係數值：石灰砂漿＞礦物砂漿＞水泥砂漿。由此可知，石灰的滲透性最好，藥劑灌注時也可快速的滲透過去，達到防潮效果。 (十八)、根據我們模擬的防潮灌注實驗發現，灌注3天後的磚牆樣本，放入萬能試驗機壓，加重至1950kg後從粘結材處裂開，發現藥劑滲透不均，形狀不規則，效果並不理想，比重灌注法有所缺失。」

八、參考資料及他 條列式說明參考資料。 當您的作品能依循上列過程來進行，相信您的作品將會是一個非常完整作品，不論您有沒有得獎，在參與的過程，您一定能從中獲得樂趣與成就感，並學習到更正確的科學態度與科學方法。若參與研究過程不只一人，協調及分工也將是您的收穫之一，所以不論您是自願參與或被指派參加，都請您認真參與，全力以赴吧！相信您會有所斬獲，並且在您人生歷程中留下一段美好回憶。