找科展題目,一直是很多科展選手會碰到的問題。看到別人做了很多有趣的題目,仔細看看研究內容覺得自己好像也做得到,但卻不知道人家是怎麼想出要做這個題目。當然,每一個好的題目當初一定是選手們花了很多心思想出來的。 自己想出適合的題目當然最好,但如果真的一點頭緒都沒有,那該怎麼樣才能找到一個適合自己的題目呢?今天科學X博士將介紹幾個方法,讓選手們可以照著試試看,說不定一個全新的好題目就會誕生了!

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方法一: 從課本找

自然課本中一定有很多現成的實驗,而這些實驗的結果可以經由學校安排的實驗過程,得到一個理想的答案。當然,課本裡面的實驗是沒有辦法拿來做作為科展競賽所需要的實驗,但大家可以仔細觀察一下課本實驗的整個過程。以熱學的單元來講,熱學教大家溫度,也教大家熱量。熱量1卡的意思,代表的是1公克的水上升1度C所吸收的熱量。在這個章節中老師會安排的實驗,就是讓同學們用燒杯來裝水,再用酒精燈加熱一段時間後,觀察水所上升的溫度來計算酒精燈所給予水的熱量。

 

1卡=1公克水x上升1度C

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假設我們用100c.c.的水,加熱5分鐘後觀察它的溫度變化這個實驗來看,在整個實驗操作的過程中,通常會在學校的實驗室進行實驗,而實驗過程中所需要用到的實驗器材,也都是學校老師原本就會準備好的。換句話說,這整個過程是同學們拿到已經準備好的酒精燈、三腳架、石棉心網、燒杯,然後就開始動手做實驗了。如果同學們試試看把這個步驟跳過,所有的器材都是自己準備,甚至是自己去買的話,那馬上就會發現一個問題了。同學們買了酒精燈、三腳架、石棉心網,最後要買燒杯時就會發現,燒杯有賣100 c.c.、250 c.c.、500 c.c.,各種大小。那如果我們想要用100 c.c.的水來加熱,要底要買哪一種大小的燒杯呢? 將100 c.c.的水分別裝入100 c.c.、250 c.c.、500 c.c.。的燒杯時,水的形狀會不一樣,與燒杯接觸的面積也會不一樣。這時候,一個屬於自己的科展題目就出來了:「使用不同形狀的容器,會對酒精燈的加熱效果產生怎樣的影響?」從容器形狀與加熱效果的關係出發,就可以延伸出許多的變因。

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另一方面,如果大家注意看看酒精燈的燈芯,有些燈芯比較「散」,火力會比較大;有些燈芯比較「合」,火力會比較小。火力小時燃料消耗較慢;火力大時燃料消耗較快。這時候反應快的選手們又可以聯想出另一個題目:「消耗同樣多的燃料時,火力的大小會對酒精燈所提供的總熱量有什麼影響?」經由這邊所提到的,容器形狀與火力大小2種變因的組合,就可以設計出一個實驗,來找出最省燃料的加熱方法。

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方法二: 從現有作品找

在國立臺灣科學教育館網頁中的「科展群傑聽」,可以找到現有的許多優秀作品。仔細看看以往的作品,有機會發想出新的研究方向。從現有作品來找的話,有2個方法可以讓大家參考。

          1. 改善測量方法

舉個例子來說,以前有一個作品,利用車用GPS的定位裝置在同一個經度上,

分別在南台灣、北台灣地方各找了一個地點,分別豎立起一個垂直於地面的裝置,在中午的時候,測量太陽光照射在裝置後在地面所造成的影子長度,利用一些數學與三角的關係,推算出地球的半徑。而這個「測量地球半徑」的題目在過了幾年之後,又有其他選手們重新進行實驗,而後面作品改善了幾個地方。

(1)由於影子會有本影、半影,因此不太容易很精準的測量出影子的長度,因此新的作品中改用透鏡集中太陽光的方式,可以更準確的量出太陽光與裝置的關係。

(2)原有的作品已經是在正中午測量影子長度,新作品更進一步限制測量日期在冬至、夏至這兩天的正中午,可以更確保太陽、地心、測量點三者之間的位置關係。經由測量方法的改進,也可以讓原有的科展作品有更新的研究結果。

2. 改變實驗參數

大家都知道,植物的生長會受到光線的影響。曾經有一個科展作品,它的內容是利用紅光、黃光、綠光與藍光照射植物,看看不同顏色的光對植物生長的影響。看完這篇作品,選手們也可以試著想想看,如果光線可以改變顏色,那是不是也可以改變光線強度、光線照射時間或是週期、使用日光燈、電燈泡或是LED等等的變因,對植物會不會也產生不同的影響。藉由思考原有作品實驗參數的設定,也會有機會找到屬於自己的新實驗。

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三、從生活中找

這是個最理想的找題目方法,每個人都會有自己熟悉的環境,也有會自己的興趣與嗜好,而對自己原有興趣嗜好的事物一定也最為熟悉,從這其中所找出的題目,也肯定是最適合自己,也最有機會是獨一無二的。舉個例子來說,幾年前曾經流行過一個玩具叫做戰鬥陀螺,戰鬥陀螺有許多可以改裝的組件,這些組件分別可以代表像是重量、半徑與高度、轉軸形狀等等參數。如果一位選手原本就已經很喜歡戰鬥陀螺,自己就是戰鬥陀螺專家了,那就很適合對這個研究再進一步的分析。選手可以先自己用實驗室中的工具做出一個實驗用陀螺,再為陀螺的行為訂出幾個像是轉動時間、打陀螺時的力量、轉動行為等測量的基準,最後改變重量、半徑與高度、轉軸形狀等參數,觀察這些參數對測量基準的影響。不過這樣的題目要儘量避免直接買現成的戰鬥陀螺玩具進行實驗,自己設計製作的陀螺,較能表現實驗的重點。

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再舉一個更生活化的例子。節約能源是現在的全民運動,任何能在生活中節省更多的能源都是值得做的研究。X博士的生活中每天早晚都會喝溫開水,而我家裡的溫開水是用電熱水瓶燒出來的,這時候我就會想到,我需要用到熱開水的時間只有早上和晚上,而中間有很長的一段時間,熱水瓶都是維持在保溫的電力消耗狀態。這時候我們就可以比較一下:

(1)維持熱水瓶的一般使用習慣,也就是早上讓熱水瓶燒好開水後,就一直維持保溫的電子消耗,直到把水喝完。

(2)早上喝完熱水後,就把插頭拔掉不要消耗電力,等到晚上回家後再重新燒一次開水。

這(1)與(2)這兩種方式哪種會消耗比較少的總電能,這個答案一定會隨著熱水瓶的電功率、是否把裡面的水裝滿、中間不插電的時間有多久而有所不同。這又是一個值得研究的好題目了。

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可以找出科展題目的方法很多,如果真的沒有任何IDEA時,可以試試本文中所提供的方法,相信在這過程中,可以讓選手們產生更多的腦力激盪。