香港科學青苗獎資料匯編

(1)

香港科學青苗獎資料匯編

Hong Kong Budding Scientists Award Collection of Students’ Proposals

To Future World Problems / Authentic Problems

2018/19

教育局課程發展處資優教育組

Gifted Education Section

Curriculum Development Institute

Education Bureau

(2)

前言

教育局資優教育組於二零零五年開始籌辦第一屆「香港科學青苗獎」計劃及相關的培訓活動，目的在現有的平台以外，為學生提供一個以科學領域為背景的全面培育機會。

起初構思「香港科學青苗獎」的計劃時，我們已了解到本地有各式各樣的科學比賽，因此計劃的設計，除注重培育科學資優生的潛能外，同時亦注入與其他比賽不同的元素，包括情意教育，避免資源重疊。計劃首先要求參加比賽的學生，進行相關文獻的整理和研究，發揮他們的創意，為一個「未來世界難題/現實難題」提供不同的解決方案，從中訓練他們資料搜集、分析、綜合、評鑑及應用科學知識的能力。之後，學生需要訪問本地一位從事科學研究的學者。我們希望學生可透過面對面的訪談，

了解成功科學家的奮鬥過程，他們/她們的科學研究對社會的貢獻，學習他們那種百折不撓的態度和精神，並且能夠深入認識科學的本質。我們相信，受人尊崇的成功科學家所應具備的素質，不單包括豐富的學科知識，而且還須具備良好的解決問題能力和道德修養。最後，評判更會提問學生有關解決方案的詳細資料，參與的學生便要磨練自己的應對及表達能力。

整個「香港科學青苗獎」計劃，歷時大半年，每一個環節都與下一個環節緊緊相扣。我們希望參與計劃的學生，視整個計劃為一個學習的歷程，並且能夠虛心聽取別人(指導教師及評判)的意見，不斷檢討現況，改進自己。

教育局籌辦這個比賽，不但給予學生多一個機會發掘及發展自己在科學方面的潛質，同時亦希望藉此機會，將比賽的題目，學生比賽時的經歷與評判學者的專業意見，整理成有高度參考價值的教材。

我們期望教師們能夠參考本資源套，於學校層面推展相類的活動；或於校本課程中引入本計劃的理念，

調適現有課程，讓更多的學生能夠受惠。

教育局課程發展處資優教育組

如對本資源套有任何意見和建議，歡迎以郵寄、電話、傳真或電郵方式聯絡教育局課程發展處資優教育組：

地址：九龍塘沙福道 19 號教育局九龍塘教育服務中心東座 3 樓 E328 室馮漢柱資優教育中心電話：3698 3472

傳真：2490 6858

電郵地址：gifted@edb.gov.hk

(4)

香港科學青苗獎比賽規則

（I）初賽

參賽學生需要遞交一個「未來世界難題／現實難題」的解難方案及一個「科學家專訪報告」

（A）「未來世界難題／現實難題」的解難方案

 參賽校隊需要從 3 題「未來世界難題／現實難題」中選擇一題，提交解難方案；而方案需包括：

 (a) 簡介 – 簡單介紹所選難題的背景；

 (b) 解決方案 – 建議解難方案，並提出理據作解釋，需輔以插圖、圖片、圖表與相片等幫助說明所建議的解難方案；

 (c) 討論 – 討論解決方案的利與弊；

 (d) 總結及建議 – 作總結、討論所提出的方案的限制，以及建議如何改善實驗設計及方法等；

 (e) 參考資料

備註：

1. 比賽主辦單位期望遞交的解難方案，會有實驗設計，包括實驗步驟、實驗結果、實驗分析與結論。學生宜把實驗的過程及結果拍照或錄影。

 2. 解難方案需以學校報名時所選擇的語言（中文或英文）撰寫。

 3. 小學組的報告字數不得多於 1,500 字；中學組不得多於 2,000 字。

 4. 圖像、圖表與模型相片的總數，不得超過 15 張；同時，所用的圖像、圖表與模型／實驗的相片，必須符合版權法的「合理使用」。

 5. 所提出的解難方案必須原創（original），並且未曾於本地、國內及／或國際的其他比賽中匯報。

 6. 超出所限字數的解難方案將會被扣分。

 7. 解難方案所包括的圖像、圖表或模型相片的附註解說，不會計算在解難方案的字數總和。



（B）「科學家專訪報告」

 1. 參賽校隊須訪問一位本地的科學家，然後遞交整理好的專訪報告。科學家專訪報告需包括學生的反思部分 ─ 例如受訪科學家對社會的貢獻及學生從科學家身上學到的事情等；

 2. 受訪的科學家須正從事科學研究，並曾在權威的科學期刊，發表學術論文；

 3. 科學家專訪報告使用的語言需與遞交的解難方案所選用的語言相同；小學組不超過 1,000 字，中學組不超過 1,500 字；



（II）準決賽

參賽校隊須自行於準決賽當天早上自行設置預備參賽用的展板。學生首先向評判介紹自選的難題及解難方案（時限 5 分

(5)

 學生回應評判之表現；

 學生能否運用科學概念回答評判之提問；

 學生的解難能力與彼此間的合作。

（c）在中、小學校隊中，各選出最好 7 隊進入決賽

（II）決賽暨頒獎禮

（a）決賽（匯報解難方案）

 參賽學生需要向評判匯報自己的解難方案；

 中、小學組每隊校隊的匯報時間為 8 分鐘；

 匯報後，參賽學生需解答評判團的提問，問答時間為 15 分鐘。



（b）頒獎禮



(6)

初賽題目 (「未來世界難題／現實難題」)

1. 與社會人口老化問題有關的科學探究

識別一個與社會人口老化有關的難題，然後建議一個運用科學與科技的解難方案。你的建議必須實用、具經濟效益、符合科學原則，並有證據支持。評分標準亦包括計劃書內的建議是否具創意。請給予所要探究的難題一個探究題目（Title of Investigation）。

2. 香港的海洋污染

新聞不時報導有關本港海洋污染問題，引起市民的關注。香港的天然資源有限，香港特別行政區政府應竭力避免海洋環境受到任何污染。試建議一個方案以處理其中一種香港的海洋污染問題。解決方案必須實用、具經濟效益，符合科學原則，並有證據支持。評分標準亦包括解難方案內的建議是否具創意。請給予所要探究的問題一個探究題目（Title of Investigation）。

3. 其他

試描述一個你們感興趣並與科學相關的「未來世界難題」／重要「現實難題」。遞交的解難方案，應把重點放在科學和科技層面上。另外，解難方案必須實用、具經濟效益、符合科學原則，並有證據支持。評分標準亦包括解難方案內的建議是否具創意。請給予所要探究的難題，一個探究題目（Title of Investigation）。

Problems of the Heat

(Future World Problems / Authentic Problems)

1. Scientific Investigations related to the ageing population on society

Identify a problem related to the ageing population on society. Suggest in your proposal how to tackle the problem with science and technology. The suggestion(s) in your proposal should be practical, cost-effective, scientific and evidence-based. The marking criteria of the proposal also include creativity. Please also suggest a Title for your scientific investigation(s).

2. Marine Pollution in Hong Kong

From time to time news about marine pollution in Hong Kong concern Hong Kong people. The natural resources in Hong Kong are limited and the Hong Kong Government should strive to avoid its environment from any marine pollution.

Suggest in your proposal how to tackle one kind of marine pollution in Hong Kong. The suggestion(s) in your proposal should be practical, cost-effective, scientific and evidence-based. The marking criteria of the proposal also include creativity. Please also suggest a Title for your Investigation(s).

3. Others

Describe a science related future world problem or important real-life problem in which your school team has interest.

Suggest in your proposal how to tackle the problem. The suggestion(s) in your proposal should be practical,

(7)

學生：梁閱晣鍾闓徽李海博趙柏羲指導老師：尤秀慧梁俊鋒嚴少文

2018-2019 香港科學青苗獎

難題解決方案

小學組冠軍

(8)

簡介

現時，大海中有 60－80％的海洋垃圾是塑膠，我們希望研發一種環保物料代替塑膠，製作一次性餐匙，舒緩海洋塑膠污染情況。我們分別用蔗渣、粟米衣兩種廢棄物製餐匙（2017 年全球蔗渣、粟米衣產出量數據見附件一），希望減少使用塑膠，又能廢物利用。做了以下測試 : 防水、導熱、承重、表面乾爽程度，我們找出性能較佳的物料和製作餐匙的方法。

解決方案

製作餐匙

材料 : 蔗渣、粟米衣、洋菜粉步驟 :

1. 軟化蔗渣、粟米衣纖維

原因：我們曾經用未經軟化的蔗渣、粟米衣製作餐匙，但發現餐匙表面太粗糙，而且黏合困難。

軟化步驟：

 把蔗渣、粟米衣泡在飽和蘇打水中

 加熱至 100℃，保溫 4 小時

 用水沖洗乾淨

2. 用攪拌機把軟化後的材料打碎 3. 榨乾水分

4. 把材料和洋菜粉水混合

調配洋菜粉水配方洋菜粉 : 水 = 3:1 蔗渣/粟米衣 : 洋菜粉水 = 3:1 5. 用金屬湯匙把材料塑型成餐匙

每個餐匙用料分量:20cm³

6. 放在陽光下曬乾

(9)

防水塗層的探究

探究問題：用甚麼天然物料做防水塗層較適合？

操縱變因：1.塗抹防水塗層方法 2.餐匙的原材料步驟：

1. 分別把蜜蠟和棕櫚蠟加熱融化 2. 上蠟

步驟結果

方法一用布把蠟塗在餐匙上，風乾蠟很快凝固，難均勻塗在餐匙表面。

方法二把餐匙泡在融化的蠟中上蠟，

取出風乾

表面的蠟太厚，難刮去。

分析 : 蜜蠟和棕櫚蠟融點遠高於室溫，無論方法一或方法二上蠟的效果都不好。因此，我們決定在蜜蠟和棕櫚蠟中加入食用油，希望能使蠟更易塗在餐匙上。

(10)

防水測試探究問題：哪種配方做防水塗層較能防水？

操縱變因：防水塗層配方

步驟：

1. 以不同比例製防水塗層。

經測試，橄欖油製的防水塗層太黏膩，價格昂貴 ; 粟米油製的防水塗層較乾爽，價格便宜。所以，我們選用粟米油和蠟混合製作防水塗層。

配方 A 蜜蠟 : 粟米油 = 1 : 1 B 蜜蠟 : 粟米油 = 2 : 1 C 棕櫚蠟 : 粟米油 = 1 : 1 D 棕櫚蠟 : 粟米油 = 2 : 1

2. 把加了粟米油的蜜蠟和棕櫚蠟加熱融化，用布把防水塗層塗抹在餐匙表面。

3. 用餐匙盛一勺 80℃熱水，待五分鐘。

(11)

結果及分析:

棕櫚蠟 : 粟米油 = 2 : 1 的塗料用於蔗渣和粟米衣效果都最佳，我們會用這種防水塗料塗在餐匙上。

餐匙盛 80℃熱水五分鐘後增加的重量

增加的重量

（克）

(12)

導熱測試

探究問題：哪種餐匙導熱性能較差？（導熱性能較差者表示較適合做餐匙）

操縱變因：餐匙的原材料步驟：

1. 把棕櫚蠟 : 粟米油 = 2 : 1 的防水塗層塗在餐匙上。

2. 用保鮮袋包裹著餐匙。

3. 把餐匙勺子部分泡在 80℃水中，一分鐘。

4. 用紅外線溫度計測餐匙柄部相同位置的溫度。（數據見附件三）

水溫 80℃ 室溫 23.8℃

結果及分析: 兩種餐匙導熱性能相若，用來盛 80℃的食物，手柄都不會燙手。

溫度 (℃)

(13)

承重測試探究問題：哪種餐匙手柄承重量較大？

1. 在餐匙柄相同位置吊一個盒子，每兩秒加入一顆大波子，直至餐匙折斷。

2. 數波子的數量。（數據見附件四）

結果及分析: 粟米衣餐匙承重較大，兩種餐匙都比一次性膠匙更能承重。

餐匙柄承重量

承重量

波子

（粒）

(14)

表面乾爽程度測試探究問題：哪種餐匙表面較乾爽？

1. 把餐匙插進幼鹽中，拔起，讓餐匙黏上幼鹽。（黏上幼鹽較少者表示較乾爽）

2. 稱量餐匙前後的重量。

3. 計算增加的重量。（數據見附件五）

結果及分析:

1. 蔗渣餐匙表面比粟米衣餐匙乾爽，黏起的幼鹽較少，但兩者差別不大。

2. 兩種餐匙手感都乾爽。

餐匙黏上幼鹽

(15)

綜合分析

蔗渣和粟米衣都適合製造餐匙。性能方面，粟米衣較優勝; 蔗渣產出量較大，原料來源方面較優勝; 成本相若。

討論

優點：

環保，可降解，易製作，成本低，節省食品加工廠將粟米衣和蔗渣運到堆填區的費用，減輕了大自然及工廠的負擔。

缺點：

由於餐匙表面較粗糙，難均勻塗蠟; 人手製作的餐匙的形狀及厚薄難完全相同，

宜工廠機器製作。天氣影響餐匙風乾效果，如能用機器的熱力烘乾，效果會更好。

局限性：

餐匙不能承受 100℃或以上高溫。

總結及建議

用蔗渣和粟米衣代替塑膠來製造一次性餐匙，原料可生物降解，餐匙的性能(防水、防熱、承重、表面乾爽程度等)均良好，同時可以廢物再用，達到環保效益。希望此技術可製作其他餐具，例如餐碟、碗等。

(16)

附件

附件一 2017 年全球蔗渣、粟米衣產出量

根據資料顯示，2017 年全球甘蔗產量 18 億噸，粟米 11 億噸。

甘蔗中蔗渣(去皮)重量佔 15%，即每年全球產出 2.7 億噸蔗渣，可用作製作環保餐匙；

經測試，粟米中粟米衣重量佔 20.3%，即每年全球產出 2.2 億噸粟米衣，可用來製作環保餐匙。

粟米重量

1 2 3 平均

總重量(克) 434 469 386

粟米衣重量(克) 105 94 65

粟米衣佔重量比(%) 24% 20% 17% 20.3%

稱量及計算粟米衣佔重量的比例

(17)

附件二防水測試粟米衣餐匙盛水前後重量

配方盛水前重量盛水後重量增重(克)

1 蜜蠟 : 粟米油 = 1 : 1

7.04 7.89 0.85

5.89 6.85 0.96

6.69 9.25 2.56

平均

1.46

2 蜜蠟 : 粟米油 = 2 : 1

6.35 8.35 2.00

9.14 11.71 2.57 6.71 10.77 4.06

平均

2.88

3 棕櫚蠟 : 粟米油 = 1 : 1

6.40 6.76 0.36

8.45 8.63 0.18

8.64 9.97 1.33

平均

0.62

4 棕櫚蠟 : 粟米油 = 2 : 1

8.65 8.70 0.05

7.12 7.69 0.57

8.34 8.54 0.20

平均

0.27

蔗渣餐匙盛水前後重量

配方盛水前重量盛水後重量增重(克)

1 蜜蠟 : 粟米油 = 1 : 1

8.12 9.14 1.02

8.00 9.25 1.25

7.67 9.14 1.47

平均

1.25

2 蜜蠟 : 粟米油 = 2 : 1

8.53 10.45 1.92 8.63 10.55 1.92

8.00 8.63 0.63

平均

1.49

3 棕櫚蠟 : 粟米油 = 1 : 1

7.34 7.42 0.08

7.52 8.21 0.69

8.45 9.32 0.87

平均

0.55

4 棕櫚蠟 : 粟米油 = 2 : 1

8.92 9.26 0.34

9.22 9.22 0

7.18 7.37 0.19

平均

0.18

(18)

附件三導熱測試餐匙柄的溫度

餐匙 1 2 3 平均

粟米衣餐匙 27.5 27.3 26.9

27.2

蔗渣餐匙 29.9 28.4 26.1

28.1

附件四承重測試餐匙柄承重量(大波子數量)

餐匙 1 2 3 平均

粟米衣餐匙 106 87 116

103

蔗渣餐匙 53 67 63

61

一次性膠匙（參照） 61 67 52

60

附件五表面乾爽程度測試餐匙放入幼鹽前後的重量

餐匙黏鹽前重量黏鹽後重量增重(克)

1

粟米衣餐匙 7.91 7.97 0.06

9.22 9.25 0.03

7.61 7.70 0.09

平均

0.06

2 蔗渣餐匙

10.28 10.31 0.03

9.75 9.80 0.05

9.67 9.73 0.06

平均

0.05

(19)

參考資料

http://www.greenpeace.org/hk/news/stories/oceans/2017/07/plastic-weight/

綠色和平千年不化的塑膠垃圾，去了哪裡？

http://www.greenpeace.org/hk/press/releases/oceans/2017/11/corporate-survey/

綠色和平近 7 成港人多使用即棄餐具及飲管綠色和平籲香港夠鐘走塑快餐業停止派膠

https://www.mpweekly.com/culture/leaf-republic-loliware-once-tableware-31694

明周天下棄用也無害！4 款可被分解的環保餐具

https://www.wastereduction.gov.hk/tc/assistancewizard/waste_red_sat.htm

環保署

http://www.factfish.com/zh/%E7%BB%9F%E8%AE%A1%E8%A1%A8/%E7%94%98%E 8%94%97%2C%20%E4%BA%A7%E9%87%8F

FACT FISH

(20)

香港培正小學香港科學青苗探究項目報告

香港科學青苗探究項目報告

主題: 以氣味瞞騙方式開拓蝴蝶幼蟲的食物源

香港培正小學

老師名稱：李永威老師，盧曉晴老師

學生名稱：賴昱誠，李雪溱，柯曉瑩，黃詠珈

小學組亞軍

(21)

背景

蝴蝶的數目正在急速下跌，以美國加洲為例，在這兩個世紀以來蝴蝶數量已下降 97%，其中一個主要原因是蝴蝶幼蟲本身極為偏食，只會進食一至兩種特定物的葉，全球暖化影響植物生長，使蝴蝶幼蟲原本已不多的食物源減少。

蝴蝶一直在花粉傳遞上扮演重要角色。蝴蝶數量減少，使至植物繁衍下一代的機會下降。這引致困境例如糧食危機，無疑成為人類面對的一大難題。

圖 1 蝴蝶幼蟲

(22)

解決方案

蝴蝶視力不佳只能用作感光，辨別植物主要是用到嗅覺和觸覺。我們的解決方法是，把小量其喜好植物加水攪拌造成的葉汁，在原不是蝴蝶幼蟲偏好的植物上，從而改變其所散發出來的氣味，來瞞騙蝴蝶幼蟲的嗅覺以擴展蝴蝶幼蟲的食物源。

實驗探究問題

- 測驗蝴蝶幼蟲會否因蓋上檸檬葉汁而進食原不是檸檬葉的植物。

- 測驗進食了其他葉片的蝴蝶幼蟲能否正常成長並蛻變成蝴蝶。

器材與材料

項目數量

養殖缸 4 個

檸檬葉 每天 4 塊

龍船葉 每天 4 塊

薄荷葉 每天 4 塊

檸檬葉葉汁 1 瓶

蝴蝶幼蟲 4 條

(23)

實驗設計

有部份蝴蝶幼蟲偏吃特定植物，是需吸收植物中的毒素，使其能抵抗天敵，故今次在實驗中使用到的蝴蝶品種為玉帶鳳蝶，其不需從植物中吸收毒素，而同時偏食檸檬葉。

我們在缸中放置三塊形狀、大小相約的葉片，包括和一塊沾有檸檬葉氣味的龍船葉作實驗，以及一塊薄荷葉和一塊檸檬葉作對照。

以薄荷葉測試幼蟲會否被檸檬葉以外的氣味吸引；龍船葉原不帶強烈氣味，但蓋上檸檬葉的葉汁中，以此測試幼蟲會否被檸檬葉的吸引氣味進食。(見圖 2)

我們於實驗前以及在放入養殖缸一晚後，在 5 毫米的方格紙上量度葉片面積，相減後得知該天葉片被幼蟲吃掉的面積。(見圖 3)

圖 2 龍船葉浸泡在檸檬葉的葉汁

圖 3 利用方格紙記錄葉片面積的改變

(24)

為避免因葉片與幼蟲的距離不同而導致誤差，在四個養殖缸中，三塊葉片被放置在不同位置。（見圖 4）

圖 4 養殖缸內分成三個區域，葉片會被放置到不同區域。

(25)

實驗步驟

1. 摘下新鮮的龍船葉、檸檬葉和薄荷三種葉子，並記錄其面積在方格紙上。

(見圖 5)

2. 拿出舊葉子，並記錄其面積在方格紙上。(見圖 6) 3. 把新鮮的葉片放於各養殖缸的特定位置。

4. 計算葉片放入養殖缸前、後面積的差，得出葉片被吃去的面積。

5. 每天循環步驟 i 至 iv，直至幼蟲結蛹。

6. 比較所得數據，並進行分析。

圖 5 同學正在摘下新鮮的檸檬葉

圖 6 同學們正在量度葉片面積和記錄數據

(26)

數據分析及討論

(27)

檸檬葉被吃去的面積最大，這是合理的現象，因檸檬葉是玉帶鳳蝶幼蟲主要的食糧。

雖薄荷葉有少量面積減少的情況，但據觀察葉片上並沒有明顯咬痕，且因水份自然蒸發而造成的萎縮的情況比起另外兩塊葉更為明顯，因而造成誤差。

(28)

4 個樣本中有 3 個也因氣味迷惑而食用原不是食物源的龍船葉，其中一個吃龍船葉的份量更是比原本的檸檬葉多。

實驗組好靚仔肥嘟嘟牛角包貪吃鬼

成功蛻變成健康蝴蝶?

(Y/N)

Y Y Y Y

實驗結果顯示，不論吃龍船葉的份量多或少，也能成功蛻變成健康蝴蝶。

總結

解決方案的優點與限制

優點限制

- 不會對大自然造成污染。所有殘餘或製造出來的垃圾也能在大自然中被自然分解。

- 每條幼蟲的嗅覺和觸覺敏感度不一，故這個方法可能幫助自然篩選了一些嗅較容易受騙，或較不依賴觸覺的蝴蝶幼蟲。

- 需用到材料和工具少。 - 由於氣味容易自然揮發，故需要定

期進行噴灑。

- 各步驟上也容易操作，需要的知識和技能也不高。

- 方法暫時較難幫助一些對吃特定植物有其必須性的蝴蝶幼蟲種類。

- 成本低

(29)

對實驗的檢討及改良建議

檢討改良

- 繪畫且數點方格使用大量時間。 - 會嘗試量度葉片重量改變作為比較 - 方格太小的方格紙需花更長時單位。

間，並更難點算，但有時葉片上咬痕較細，使用 5 毫米的方格紙出現不少誤差。

- 今次檸檬葉汁濃度在公平的情況下為統一，但考慮到該因素也會成為幼蟲其中之一個因素。

- 可再探究檸檬葉汁濃度的影響。

總結

在其他葉上蓋上原來食物源的葉汁能開拓蝴蝶食物源，並健康成長，但當中仍有不少限制需克服，值得作繼續探究。 (字數：1461)

(30)

參考資料

洪裕榮。(2002)。蝴蝶飼養與觀察。晨星出版。

劉明燦。(2011)。『蝴蝶對植物的利用、植物之美』講師：林有義。陽明山國家公園管理處志工訓練心得/報告。陽明山國家公園管理處。

楊建業，2002。《香江蝶影——香港蝴蝶觀賞全集》。萬里機構萬里書店出版。

中華大學。〈蝴蝶簡介〉，擷取於 2018 年 6 月 24 日，自

http://www.cc.chu.edu.tw/~u8817066/play.files/%BD%B9%BD%BA%

C2%B2%A4%B6.htm

明報，2012 年 10 月 9 日。〈檸檬葉〉，擷取於 2018 年 6 月 24 日，自

https://www.e123.hk/ElderlyPro/details/192194/74

Gabrielle Canon. (2018). 'It's a sad reality': a troubling trend sees a 97%

decline in monarch butterflies. The Guardian. Retrieved on 16 March 2019, from https://www.theguardian.com/us-news/2018/dec/07/its-

a-sad-reality-a-troubling-trend-sees-a-97-decline-in-monarch-

butterflies.

(31)

聖公會聖紀文小學

2018-2019 香港科學青苗獎

與社會人口老化問題有關的科學探究解難方案

「長者專用智能手杖」

學生姓名 : 徐衍浚梁智媛譚俊傑李卓軒鄭家濠

指導老師：黃嘉亮羅俊基羅雄濱

小學組季軍

(32)

簡介

香港社會人口老化，我們須更多關注老人的需要，特別是防止老人跌倒。長者眼睛功能減退，到較暗地方時會容易跌倒，由於反應較慢，會未能及時開啟電筒而導致意外。長者跌倒後有可能失救，危及性命。因此我們使用編程來製作一個能夠自動開關的電筒，安裝於智能手杖，以提供足夠光線給長者行走。萬一長者跌倒，手杖可自動撥電通知家人救援。長者記性較差，在家煮食時會忘記關窗，以致爐火被吹熄而洩漏氣體，造成危險。手杖可放於廚房，若有洩漏氣體，會發出響聲提醒長者。

解決方案

我們使用 Arduino 底板接駁光敏的感應器用以測量光度的數據。我們會使用編

程，在合適的光度，就會自動啟動手杖上的小電筒。當老人跌倒，手杖會變成

水平，底板的陀螺儀會感應到，超過一段時間 (約 10 秒，可調校)，會使用物聯

網技術，撥電通知家人。我們亦接駁氣體探測器，感應到氣體洩漏時，會使蜂

鳴器發出響聲。

(33)

設置裝置

1. 把光敏的感應器、

WiFi

模組、氣體探測器，小電筒接駁至 Arduino 底板。

小電筒 (由 LED 組成)

光敏感應器氣體探測器

Arduino 底板

電池和電池盒光度顯示板

WiFi 模組

(34)

2. 編寫程式如下:

同學正在編寫程式 3.將編程後的底板放於手杖上。

控制電筒及氣體探測器的程式控制跌倒後撥電的程式

控制跌倒時發出信號的程式

(35)

實驗一實驗目的 :

測試我們的裝置是否能從較光進入較暗的環境時，啟動小電筒。

實驗過程

在不同地方測試手杖電筒是否能啟動。

實驗結果 : 1.學校電梯前

約下午 2 時 30 分，由學校操場步行至走廊，電筒能自動啟動。

在操場的日光下電筒熄滅走入電梯外，燈光較暗，電筒啟動

(36)

2. 馬路旁

約晚上 7 時，從學校門前行至馬路旁，手杖電筒能自動啟動。

學校門前行至馬路旁

3. 公園

約晚上 7 時 15 分，從學校門前行至幸福公園，手杖電筒能自動啟動。

(37)

實驗二實驗目的 :

測試在日間不同地方光的亮度，看是否有需要啟動小電筒。

實驗過程

我們使用手機的測光儀及 Arduino 底板的光敏感應器來在不同地方測試亮度。

測光儀用勒克斯（ Lux）標識亮度的單位。光敏感應器的亮度以 0 至 1023 的度數來量度。

實驗結果 : 1.學校

亮度 (測光儀) ( lux) 亮度 (光敏感應器數據)

數據一數據二數據三平均值數據一數據二數據三平均值

6 樓樓梯 105 106 96 102.3 536 523 521 527

6 樓轉角 95 97 96.4 96.1 540 488 478 502

2. 馬路旁(幸福街)

亮度 (測光儀) ( lux) 亮度 (光敏感應器數據)

5306 5038 5316 5220 1023 1023 1023

1023

3. 公園(幸福公園)

亮度 (測光儀) ( lux) 亮度 (光敏感應器數據)

1406 1161 1526 1364.3 1023 1023 1023

1023

(38)

4. 商場(幸福商場)

亮度 (測光儀) ( lux) 亮度 (光敏感應器數據)

商場一樓 152 150 179 160.3 783 789 809 793. 7

商場二樓 123 200 196 173 745 791 785 773.7

商場廁所 60 49 53 54 251 274 261 262

廁所走廊 27 25 26 26 142 131 191 154.7

5. 港鐵站(長沙灣港鐵站)

亮度 (測光儀) ( lux) 亮度 (光敏感應器數據)

入閘位 128 108 113 116.3 581 590 543 571.3

角落 50 39 42 43. 7 252 241 261 251. 3

大堂 153 145 138 145.3 725 735 741 733. 7

樓梯轉角 65 68 67 66.7 375 338 342 351. 7

港鐵站 (長沙灣港鐵站)入閘位

(39)

實驗結果分析

根據「房協長者通」的資料， 60 歲的長者比 20 歲的年輕人需要多 2 至 3 倍的亮度， 86 歲的長者更需要多 5 倍的亮度。

「房協長者通」的資料如下 :

位置所需亮度 lux

廚房工作 300

閱讀 750

走廊照明 120

走廊照明是為著長者的行動，我們以 120lux 為標準，若長者行經的地方低於 120lux，就需要啟動小電筒。晚間戶外地方普遍都低於 120lux。

在日間，馬路旁及公園的亮度都非常充足，不需啟動小電筒。在學校 6 樓的樓

梯及轉角，亮度都低於 120lux。在商場(幸福商場)，商場一樓及二樓的大堂亮

度都高於 120lux。但商場廁所及廁所走廊，亮度都低於 120lux。在港鐵站(長沙

灣港鐵站 )的大堂，亮度高於 120lux。入閘位亮度都接近 120lux，也未必需要啟

動小電筒。但站內一些角落及樓梯轉角就遠低於 120lux。

(40)

實驗三實驗目的 :

測試萬一長者跌倒時，手杖會變成水平，是否會自動撥電通知家人。

實驗過程

同學模擬跌倒，測試手杖是否能自動撥電通知家人。

長者在步行，手機沒有信息

長者跌倒，手機在預設的時間後接收到信息手機顯示面

(41)

實驗四實驗目的 :

測試洩漏易燃氣體，手杖是否會發出響聲提醒長者。

實驗過程

以打火機模擬洩漏易燃氣體，測試是否能啟動蜂鳴器發出響聲提醒長者。

以打火機模擬洩漏易燃氣體實驗結果 :

經過測試，若洩漏易燃氣體，手杖能發出響聲提醒長者。

(42)

總結及建議

我們設計了一枝「長者專用智能手杖」，能按環境的光暗情況自動開關電筒，

以提供一個足夠光線給長者行走。長者跌倒時，手杖會自動撥電通知家人救援。長者遇到氣體洩漏時，手杖可發出響聲提醒長者。設定時間方面，建議先向長者了解在跌倒後，需要多少時間才通知家人。

參考資料：

「房協長者通」

http://www.hkhselderly.com/tc/house/designing/14

(43)

小學組殿軍

(44)

研習目的

走過市區街頭，我們不難看到㇐個個已爆滿的垃圾箱。根據環境保護署的資料^１，香港每年

的都市固體廢物量驚人，單是 2016 年已製造約 570 萬公噸廢物，其中超過四成的廢物屬「家居廢物」（包括住宅大廈、公共垃圾箱、街道等收集到的廢物）。面對如此垃圾量，難怪垃圾箱易滿的情況處處皆是。

源頭減廢、增加廢物回收量及改變根深柢固的浪費態度始終是治本方法，但這並非㇐時三刻能達到的目標。因此，我們建議把垃圾車的壓縮垃圾程序提前在人們拋垃圾時就進行；減少廢物容量，從而大大提升垃圾箱收集量，相信這是現時較有效的方法。

我們將利用科學原理，親自製作㇐個以智能控制的垃圾壓縮裝置模型，從而探究此可能性，

再進行㇐些公平測試以認識其效能。

科學應用

1. 設計階段

我們的設計是，智能垃圾箱可擺放在任何收集桶上（見下圖 1）。它主要分為三部分：蓋門、

壓縮裝置和底門。垃圾經蓋門拋進壓縮裝置內進行壓縮，然後底門打開，讓已壓扁的垃圾跌進下方的收集桶內。箱內會有 mBot 的 mCore 主控板，由 mBot 的原裝電池配件推動。它就像㇐個大腦，連接著以上三個部分，控制它們按特定程序運作。

(45)

2. 製作階段 – 蓋門

蓋門由馬達拉動繩子來控制開關，而馬達是依靠 mBot 電池推動，電量有限，故此利用「小齒輪推動大齒輪」的「齒輪傳動原理」，我們加入齒輪組作為科學化的省力工具。蓋門旁是超聲波感應器，讓蓋門自動開啟。

3. 製作階段 – 壓縮裝置

我們參考車房的液壓升降台設計，自行製作了相同運作原理的壓縮裝置。壓縮裝置使用由針筒及膠管連接而成、以「帕斯卡原理」運作的「液壓系統」，有利增加配件的靈活性。

我們面對的最大難題，是單靠 mBot 原裝電池不能推動重重的壓縮裝置。巧合地，我們曾參與㇐個科學展覽，其中見到譚李麗芬中學的攤位有㇐個開瓶器設計具有極大扭力，於是我們向他們請教。最終，他們建議我們使用「繼電器」這個電子零件，並與我們討論如何接駁電路，好為壓縮裝置提供外置的 12V 電源。

4. 製作階段 – 底門

活門按照滑動窗(Sliding Window)的機械原理改為左右打開。底門的馬達同樣是依靠 mBot

(46)

上，當大輪被推動，與它同軸心的小輪會同時被帶動旋轉，即出現「力臂⾧於重臂」的槓桿特性，從而省力。

5.

測試階段 – mCore 主控板的編程及除錯

基於安全考慮，我們編寫的程序要求「壓縮裝置」每次運作時，蓋門必須先關上，直到壓縮程序完成、底門關好，蓋門才可以再㇐次打開——整個壓縮垃圾過程需時約 30 秒，會有提示燈顯示處理過程。

6. 小結

我們建立了這個實物模型，以科學化及具體化的方式展示我們的理念，並確定這想法的可行性。接下來，我們更探討了與垃圾壓縮相關的問題：垃圾壓縮後容量會小了多少？需要多大的力才能把垃圾壓縮？這些問題都影響著智能垃圾箱能否高效能運作。於是我們進行了不同

(47)

公平測試(㇐)

問題辨認：垃圾壓縮後容量會小了多少？

測試設計：使用數學科「容量」課題的實作活動——排水法——去量度容量變化唯㇐變項：垃圾的種類（已壓縮及未壓縮均需要測試）

依變項：水被排出來的容量

測試結果：

(48)

測試分析：

我們假設愈容易被壓縮的物件，壓縮後的容量愈小。然而，通過這次實驗，我們發現鋁罐應該是最需要大力壓的，但卻是能壓縮得最小的！證明壓縮的力度和壓縮後的容量並沒有正比的關係。而根據實驗結果，所有垃圾的容量都可縮小過半。由此可見，以壓縮為方向的確有

(49)

公平測試(二)

問題辨認：較常見的可壓縮垃圾需要多大的力才能把它們壓縮？

測試設計：自行設計㇐個壓力測試系統，把不同類型垃圾放進去進行測試唯㇐變項：垃圾種類

依變項：壓縮的力大小

壓力測試系統：

我們使用牛頓秤量度力的大小。然而，牛頓秤是運用拉力運作，壓縮卻是㇐種推力，如何使用牛頓秤去量度壓縮的力的大小呢？我們留意到常識室椅子是有孔的，繩子可以穿過它，然後用拉的方式把兩張椅子合在㇐起（見下圖）！這樣我們就設計了這個實驗用的測試系統，

並找來㇐班朋友協助測試。

固定椅子 B 椅子 A 會向右移動

測試垃圾放在中間

牛頓秤連接縛著椅子 A 的繩子，向右拉動椅子Ａ

(50)

測試分析：

相比紙包飲品或軟膠盒等，鋁罐和膠樽是相對難壓的，需要的力最大接近 650N（約等於提起 13 包 5 公斤米的力），視乎製作測試物件的物質和其外型而異。將來真正的智能垃圾箱必須至少達到此標準才可以正常運作。

(51)

改善建議

我們建議讓垃圾箱以物聯網連繫，當垃圾箱滿時可發出提示到清潔工人和清潔公司。這樣，

㇐方面清潔公司可以實時知道什麼地方需要即時清理，管理層亦可藉此收集大數據，掌握不同地區的人的拋垃圾習慣，從而有更針對性的清潔安排。事實上，我們最後成功以「App Inventor」設計㇐個簡單版的應用程式，嘗試以具體的方式展示我們的理念，證明這是可行的。

總結

經過實物模型製作的形式進行研習，我們證明了「智能壓縮垃圾箱」是可行、有效且安全的。

公平測試顯示，常見的可壓縮廢物容量都能被至少縮減過半，這更證明了我們的建議會有助紓緩社區垃圾箱過滿的情況，改善社區衛生。需要注意的是，如果將來我們的設計或數字被引用，它的壓縮能力必須達到㇐定標準（至少能把鋁罐或膠樽壓扁），這才能令它的效能得以提升。

參考

1. 環境保護署〈香港廢物處理及處置的統計數字〉

http://www.epd.gov.hk/epd/tc_chi/environmentinhk/waste/data/stat_treat.html

(52)

Hong Kong Budding Scientists Award 2018/19

Proposal to a Future World Problems – Marine Pollution in Hong Kong

Solution for removing microplastics from domestic sewage

HKCCCU LOGOS Academy (Primary Division) CHONG Tsz Yau (莊子滺)

LAU Ho Yau (劉可悠)

LEE Sheung Yin Rigel (李商硯) WONG Hong Yiu Chloe (黃康瑤)

WONG Jun (黃雋)

小學組優異獎

(53)

Introduction

Microplastics refers to plastics which are smaller than 5mm.

Microbeads and microfibers are some of the examples of microplastics.

Primary microplastics are made by factories as plastics products or microbeads to add to other products. Personal care products such as toothpaste, skin care products, face and body scrubs are examples with microplastics. Secondary microplastics refers to microplastics formed by breaking down of plastic waste, plastic products and clothes.

Microplastics are hard to break down by the natural environment. It is hard for people to remove from the environment as well. Some studies found that freshwater in different countries of the world contains microplastics. When they enter river and ocean, they may be eaten by marine organisms as food. Green groups pointed out that the poisonous things stick on the surface of microplastics may enter the food chain. It may be harmful to human bodies and the whole ecosystem.

In Hong Kong, there is no study and data about the reduction ability of microplastics in water treatment plants. But the government believes microplastics will be removed together with other suspended solid in waste water. About 80 percent of suspended solids are removed with the sewage. At home, there is no special filter for removing microplastics in personal care products.

Study from Finland found that the wastewater treatment plants may have high microplastics reduction ability. However, the technologies are not specially designed for the removal of microplastics. And the technologies using by the plants do not necessarily remove microplastics from the sewage.

Because of these, a scientific investigation which aims to test the

removal ability of the microplastics move together with sewage at

home by different types of filter is conducted. Different reports

suggested that personal care products such as scrubs are commonly

found with microplastics. Therefore, the face scrub was chosen as the

target for the sample of this scientific investigation.

(54)

Solution

Methodology of the solution

A filter should be added behind the sink trap to remove the microplastics in home sewage. The strainer at the opening of the sink will remove larger residues. Therefore, only microplastics which have small size will pass through the sink and move along the pipe and reaching the sink trap. The small holes on the filters can help to trap the microplastics as they are too large to pass through. They will leave on the filter as residues.

Scientific principle of the solution

Substances in a mixture can be separated by different methods, depending on the type of mixture and the substances. Filtration is used for this study. Filtration is a common method to separate things which do not dissolve in liquid from the liquid. Based on the studies from other scientists about microplastics, two hypotheses have been made for this scientific investigation. First, microplastics do not dissolve in water, and they are insoluble in water. Second, after filtration, microplastics will leave on the filter and become the residues while water will pass through filter become filtrate.

Microplastics can be smaller than 5 mm. The size of the holes on the

Filter add at this

position of a sink

(55)

filters can successfully remove the microplastics, the drainage rate of sewage, whether the filters are reusable and environmentally friendly (recycle materials) are also considered in the investigation.

Equipment and setup of the experiment Materials of filter:

- Porous Ceramic Filter for tea and coffee - Reused nylon cloth (尼龍布條)

- Cotton soup bag (隔湯渣袋布) - Used stockings (絲襪)

- Used Towel

- Coffee filter paper

- Stainless-steel filter for coffee - Lab filter paper

Equipment for the experiment:

- Filter funnel

- Different types of filter - Beakers

- Measuring cylinders - Stopwatches

- Electronic balance

Materials and equipment used in the scientific investigation

(56)

Procedures for testing the removal ability of filters made of different materials

1. 3 g of face scrub is measured by electronic balance and 100 ml of water is measured by measuring cylinder.

2. 3 g of face scrub and 100 ml water are added into a beaker and mixed well.

3. The initial weight of the filter is measured by an electronic balance.

4. The filter is put in a filter funnel above another beaker.

5. The mixture of face scrub and water is poured into the filter funnel and time for finishing filtration is recorded.

6. The weight of the filter is measure again when it was dry.

7. By subtracting the final and initial weight of filter, the weight of microplastics in the face scrub can be calculated.

Students were preparing for the experiment

(57)

Students were working on the experiment

Filtration of mixture with different filters. The filters were placed on tray and

wait until they were dry.

(58)

Microplastics were observed on top filters. The weight of filters were measured after fully dry.

Result and findings

Sand-like particles are found on all types of filters. After collecting the particles and observing from the microscope, the sand-like particles are confirmed to be microplastics. The weight of microplastics in 3g of the face scrubs filtered by the filters are ranged from 0.04g to 2.82g (Appendix).

The microplastics filtered by the stockings and the microplastics observed under

microscope

(59)

Among the eight types of filters, cotton soup bag filter has the lowest microplastics removable ability. It is because the cloth is thin and with larger holes, microplastics may leave the bag from the holes during filtration. The used towel spends the shortest time, which is less than 2 minutes to finish filtering 100 ml of mixture. But the coffee filter paper and lab filter paper need to use the longest time to finish filtering 100ml of the mixture, which needs more than 30 minutes (Appendix).

Since the nylon cloth, stockings and towel are materials collected from unwanted daily use product. Therefore, prices do not count for these samples. However, the porous ceramic filter is the most expensive which need to spend $238 for one filter. Porous ceramic filter, reused nylon cloth, cotton soup bag, used stockings, used towel and stainless- steel filter are washable and reusable. But for coffee filter paper and lab filter paper, they cannot be reused again as they will be broken after wash.

Discussion

Pros of the solution

Filters made in different materials can separate most of the microplastics. When every home install one filter, it can bring great effect to the whole environment. Moreover, it is a cost-effective way to reduce microplastics from sewage.

Cons of the solution

Some filter even needs to spend more than 30 minutes to filter 100 ml

of water with scrubs. Although we aim to install the filter at the later

part of the sink, which is behind the sink trap. With the slow filtration

speed, it may still cause the problem such as spending a long time to

wait for sewage to move away from the sink. Besides, as the filter is far

away from the opening of the sink, it may be hard to change a new filter

after using for a long time.

(60)

Conclusion & Suggestion Conclusion

Microplastics, which are some sand-like particles were found in face scrub from the experiment. Moreover, it was found that filters made of different materials can also serve the purpose of doing filtration, including the recycled materials and the new filters bought from shops.

However, when comparing the price and the reusability of different filters, it was found that the used nylon cloth, stockings and towel are the most cost-effective. It is because they are just unwanted materials and reusable after washing. Although the porous ceramic filter is reusable, it is too expensive. Therefore, the porous ceramic filter is the least cost-effective among the eight types of filter.

However, the most effective way to reduce microplastics is to reduce the use of products with microbeads that added with purpose. We can choose products which are using natural materials as scrubs to replace the use of microbeads. It seems to be a simple act. But it has a great effect on our lives, nature and the world, especially the ocean.

Limitation

It is hard to ensure the same amount of face scrubs may contain different amounts of microplastics, even the mass of the sample used is the same.

Bubbles formed in the mixture of water and face scrub may block the holes of filters. The holes might also be blocked by the microplastics after using once. Both reasons may affect the time for finishing filtration and the weight of the filter after filtration.

Improvement

More experiments should be conducted to collect more reliable data.

(61)

effect of different temperature on the reusability of the filter. Moreover, to receive a more reliable result, we may do experiments to test the effects of filtering a greater amount of wastewater at the same time.

References

Solutions to microplastic pollution – Removal of microplastics from wastewater effluent with advanced wastewater treatment technologies https://www.researchgate.net/publication/318106121_Solutions_to_m icroplastic_pollution_-

_Removal_of_microplastics_from_wastewater_effluent_with_advanc ed_wastewater_treatment_technologies

LCQ5: Impacts of microplastics on the ecosystem and human health https://www.info.gov.hk/gia/general/201711/22/P2017112200631.ht m?fontSize=1

BBC Bitesize – Separating mixtures

https://www.bbc.com/bitesize/guides/zgvc4wx/revision/1

(62)

Appendix

The weight of filters made of different materials before and after filtration

Trial 1 2 3 Average

Porous Ceramic Filter for

tea and coffee

Initial weight of filter (g) 110.1 110.86 111.04 Final weight of filter without water (g) 111.05 111.21 111.43

Weight of microplastic (g) 0.95 0.35 0.39 0.56

Time for finishing filtration 5mins > 30mins > 30mins

Price of filter (HKD) $238

Washable? Yes

Reused nylon cloth (尼龍布條)

Initial weight of filter (g) 0.12 0.12 0.12

Final weight of filter without water (g) 0.37 0.16 0.48

Weight of microplastic (g) 0.25 0.04 0.36 0.22

Time for finishing filtration >30mins 17s > 30mins

Price of filter (HKD) $0

Washable? Yes

Cotton soup bag (隔湯渣袋

布)

Initial weight of filter (g) 1.6 1.9 1.64

Final weight of filter without water (g) 1.65 1.92 1.7

Weight of microplastic (g) 0.05 0.02 0.06 0.04

Time for finishing filtration 3mins22s 11 min 1min13s

Price of filter (HKD) $1.25

(63)

Used stockings

(絲襪)

Initial weight of filter (g) 4.5 4.51 4.54

Final weight of filter without water (g) 5.21 5.44 4.68

Weight of microplastic (g) 0.71 0.93 0.14 0.59

Time for finishing filtration 2mins40s 51s 1min30s

Price of filter (HKD) $0

Washable? Yes

Used towel

Initial weight of filter (g) 16.23 15.7 21.31 Final weight of filter without water (g) 18.67 21.38 21.66

Weight of microplastic (g) 2.44 5.68 0.35 2.82

Time for finishing filtration < 1min 1min 6sec 1min 20s

Price of filter (HKD) $0

Washable? Yes

Coffee filter paper

Initial weight of filter (g) 1.43 1.42 1.46

Final weight of filter without water (g) 1.79 2.28 2.14

Weight of microplastic (g) 0.36 0.86 0.68 0.63

Time for finishing filtration > 30mins > 30mins > 30mins

Price of filter (HKD) $0.33

Washable? No

(64)

Stainless- steel filter

for coffee

Initial weight of filter (g) 13.2 13.56 13.57 Final weight of filter without water (g) 13.34 13.7 13.72

Weight of microplastic (g) 0.14 0.14 0.15 0.14

Time for finishing filtration 6mins 2mins 27s 14mins 33s

Price of filter (HKD) $69

Washable? Yes

Lab filter paper

Initial weight of filter (g) 1.02 1.04 1.02

Final weight of filter without water (g) 1.84 1.74 1.81

Weight of microplastic (g) 0.82 0.7 0.79 0.77

Time for finishing filtration > 30mins > 30mins > 30mins

Price of filter (HKD) $1.15

Washable? No

(65)

2018-2019 香港科學青苗獎

自製潤膚霜專題探究

聖保羅男女中學附屬小學

參賽學生：朱彥嘉蘇靖珈王繹嘉周定賢伍頌珩指導老師：陳穗雯老師陶姿明老師

小學組優異獎

(66)

靈感

我們常常看到關於護膚品裏含有微塑膠的報導，而微塑膠會為海洋帶來污染，另一方面，消委會曾報導過市面上的護膚品帶有致敏物質，所以我們便著手研究沒有微塑膠且不含致敏物質的潤膚霜。

科學原理

人體皮膚具有皮脂腺，可分泌含有脂肪酸的皮脂，皮脂能殺滅病源體，且具有滋

潤作用，防止皮膚乾裂。但由於人體分泌的皮脂受多種因素影響，加上皮膚接觸外界會帶走皮脂，所以會令皮脂不足，導致皮膚乾裂，或出現炎症，潤膚霜便是彌補皮脂不足的情況。

市面上的潤膚霜一般含有乳化劑和防腐劑以穩定產品和延長產品使用期，但兩者都會破壞皮膚組織結構，亦使皮膚敏感，並對大自然造成破壞。自製的潤膚霜可以根據使用情況決定製作量，因此不用加入防腐劑。另一方面，我們選用油性的原材料，所以亦不需用乳化劑來混合水和油。

潤膚物質除了為皮膚提供保護層，防止水份散失，以下是具潤膚功能的植物油對皮膚的其他作用：

探究方法

我們先測試四種植物油、兩款網上自製潤膚霜和兩款市面上潤膚霜防止水份流失

的效能（下文簡稱「鎖水效能」），比較出植物油、自製潤膚霜和市面產品哪一款

的鎖水效能最佳。

如自製潤膚霜有理想的功效，則以之為藍本，配搭出一系列的自製潤膚霜，再進

(67)

實驗設計

我們把濾紙放在盛水的燒杯上(圖 1)，水分會從濾紙中微細空隙中蒸發流失，我們把相同份量的測試材料塗上濾紙上，量度起始和一段時間後裝置的重量(圖 2)，

得出失水量。失水量越少，表示其鎖水效能越高。

圖 1 濾紙放在盛水的燒杯上

圖 2 量度裝置的重量

所需材料

潤膚霜的材料：椰子油、可可脂、杏仁油、葡萄籽油、大麻籽油、維他命 E 油、

蜜蠟、兩款市面上的潤膚霜(Glysomed 和 Crabtree) 實驗儀器：電子磅、滴管、量杯、燒杯、濾紙、刮勺

(68)

結果及分析

表 1 不同植物油、自製潤膚霜及市面產品的「鎖水」效能

從以上數據得知(表 1 及圖 3)，所有測試物的鎖水效能都比沒用任何物質的高，

但市面上的兩款潤膚霜比大部分植物油及自製的潤膚霜效能較低;自製潤膚霜二的失水量最少，效能最高。這可能因為液態植物油會向濾紙外圍擴散，甚至沿住杯邊流到燒杯中。而自製潤膚霜形態較為稠，較容易固定在濾紙上。因此我們以

圖 3 不同植物油、自製潤膚霜及市面產品的「鎖水」效能

(69)

表 2 不同組合的自製潤膚霜的「鎖水」效能

圖 4 不同組合的自製潤膚霜的「鎖水」效能

(70)

經過 15 天後，6 款自製潤膚霜測試都只流失少量水分(圖 4)，而失水量相差不大。

因此若只考慮鎖水效能，這 6 款的潤膚霜都分別不大。

但除了鎖水效能，使用者亦可能考慮到潤膚霜的便攜程度。我們觀察到除了這 6 款的潤膚霜的凝結程度由 A 遞減到 F(圖 5)，當氣溫超過 18 度的時候，只有 A 能在室溫下保持凝結，而其他的則需放在雪櫃中才能凝固，可見 A 較容易放在小瓶子出外使用。

圖 5 潤膚霜的凝結程度由 A 遞減到 F

可是考慮到潤膚霜的其他功能，例如使用者可能希望有較高比例的大麻籽油以紓緩暗瘡情況，於是我們嘗試在 A 至 F 中加入蜜蠟(圖 6)，以提升潤膚霜的稠度。

圖 6 在 A 至 F 中加入蜜蠟

(71)

圖 7 在 A 至 F 中加入蜜蠟

表 3 不同組合的自製潤膚霜加入蜜蠟後的「鎖水」效能

圖 8 不同組合的自製潤膚霜加入蜜蠟後的「鎖水」效能

(72)

加入了蜜蠟後對各款潤膚霜的鎖水效能影響不大(表 3 及圖 8)，因此，使用者可根據自己選擇的功能來配搭不同成分來製作潤膚霜。

限制

在實驗的過程中，若使用的測試物質在室溫中呈液體狀，部分液體會透過燒杯的邊緣流到杯中，減少濾紙上的測試物質，以致數據有偏差。

另一方面，我們設計的實驗以漏紙模擬皮膚，但皮膚組織是複雜的有機體，所以在人的皮膚上使用的話可能效果會不一樣。

結論

我們利用純淨的植物油來製作對大自然和人體較健康的潤膚霜，其鎖水效能比市面產品高；而不同比例的自製潤膚霜的鎖水效能相若，雖然較高椰子油比例的潤膚霜形態較理想，但只要加入蜜蠟，則可提高其稠度，因此使用者可根據所選擇的功能來配搭出個人化的自製潤膚霜。

(73)

參考資料

椰子油的 11 種功效與副作用（第 1 點令人驚艷）

https://formulawave.com/coconut-oil-benefit/#i-12

關於葡萄籽油你應該知道的秘密

https://kknews.cc/zh-hk/health/39pm5og.html

神一樣的可可脂，居然對皮膚有這麼多的好處，逆天了！

https://kknews.cc/zh-hk/news/6lo9grl.html

杏仁油能美容嗎杏仁油對皮膚的作用

https://www.jd.com/phb/zhishi/4df71970b8150e00.html

【暗瘡濕疹救星】大麻籽油

https://www.style-tips.com/post/18598

(74)

香港科學青苗獎 2018/2019

研究題目:

「哪種洗衣方法釋出最少的微塑膠？」

參賽學校: 中華基督教會基法小學 C.C.C. Kei Faat Primary School

小學組優異獎

(75)

一、產生意念 P.2

二、探究問題 P.2

三、實驗材料及用具 P.2

四、實驗設計 P.3

五、抽取、處理及分析污水樣本的步驟: P.4

六、預測及結果 P.8-11

七、結論 P.11

八、反思 P.12

九、參考資料 P.12

(76)

1.產生意念

2018 年颱風「山竹」襲港，把一直藏在海底的塑膠沖上岸，情況之嚴重令人驚訝，也喚起了社會大眾關注塑膠對海洋的影響，我們也不例外。此外，我們在訪問曾博士期間，發現明報早於 2017 年已刊登過一篇關於海洋污染的報導，當中指出人造紡織品對海洋造成的污染佔初級微塑膠中的 35%，因此，我們發現原來我們每日洗衫的污水都會為海洋帶來污染，所以我們希望透過這次探究嘗試找出方法較佳的洗衣方法，期望能在日常生活中減少我們在洗衣過程中釋出的微塑膠。(微纖維是指那些大小介乎 0.001 mm 至 5mm 的微型塑膠)

2.探究問題

我們將探究在用手及洗衣板、前置式洗衣機及滾筒式洗衣機中，哪種洗衣的方法最能夠減低對海洋的污染，我們期望該洗衣的方法可以在洗衣過程中釋出數量最少的微塑膠。

3.實驗材料及用具

1. 聚酯纖維外套兩件 2. 木製洗衣板 1 塊 3. 膠盆 1 個

4. 上揭式洗衣機 1 部

5. 前置式洗衣機 1 部

(77)

4.實驗設計

3 種不同的洗衣方法，處理過程如下:

洗衣的方法 (變數)

手洗 (使用洗衫板)

前置式上揭式

衣物聚酯纖維外套兩件

正式測試前利用洗衣機一般洗衣程序清洗外套

洗衣粉/

洗衣液

不加，只以清水清洗衣服

洗衣過程第一次

以手及洗衣板上下不停拉動衣服

5 分鐘

按照該機種本身預設的一般洗衣程序 5 分鐘

第二次將衣服提起放下，

模擬過水程序，最後用手扭乾

5 分鐘

按照該機種本身預設的清洗及脫水程序

5 分鐘

(78)

5.抽取、處理及分析污水樣本的步驟:

甲、我們按以下的步驟抽取污水樣本:

1. 測試前，先把聚酯纖維外套清洗一次

2. 然後把聚酯纖維外套放入洗衣機或以手及洗衣板清洗五分鐘。

3. 五分鐘後，以盆盛載洗衣機排出或手洗衣服的污水。

4. 收集水樣本前，需要攪拌污水 30 秒。然後放入 3 個 1000 毫升的樽，立即封口。

已入樽的洗衣污水

(79)

乙、我們按以下的步驟處理污水樣本:

1. 清潔及準備 A. 清潔用具

B. 準備已過濾的 DI 水，確保沒有微纖維

實驗前清洗用具

2. 過濾

A. 將樣本搖勻 30 秒 B. 倒入 100mL 量筒待用

C. 以 0.45 微米的過濾紙過濾

D. 用已過濾的 DI 水清洗器皿，然後將過濾紙放入玻璃器皿

過濾污水樣本

(80)

3. 焗乾樣本 A. 放入焗爐

B. 以攝氏 65 度焗最少 2 小時

把已過濾的污水樣本放入焗爐焗乾

丙、我們按以下的步驟觀察及分析污水樣本：

1. 利用顯微鏡觀察樣本上微纖維的數量及長度，分辨濾紙上的微纖維與毛髮。

2. 利用數據製作圖表

焗乾後的樣本

(81)

利用顯微鏡觀察樣本上微纖維的數量及長度

在顯微鏡下看到焗乾後的樣本所含的微纖維

(82)

6.預測及結果

甲、預測：

進行實驗前，我們估計用手洗衣服的污水比用前置式洗衣機和上揭式洗衣機洗衣的污水有更多微纖維。因為在手洗衣服的過程中，洗衣板與衣服上的纖維不斷磨擦，較容易令微纖維掉落。加上手洗衣服時，我們會每一件衣服逐一清洗，因此每一件衣服的各部份都會被洗衣板磨擦到。所以我們認為手洗衣服會令衣物釋出更多微塑膠。

測試結果︰

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

手洗第1次、第2次所含微塑膠比較

手洗第1次平均手洗第2次平均

(83)

0 1 2 3 4 5 6

前置式洗衣機第1次、第2次所含微塑膠比較

前置式第1次平均前置式第2次平均

0 5 10 15 20 25 30 35

上揭式洗衣機第1次、第2次所含微塑膠比較

第1次平均第2次平均

(84)

0 5 10 15 20 25 30 35

手洗、前置式洗衣機、上揭式洗衣機第1次洗衣微塑膠量比較

手洗第1次出水

前置式洗衣機第1次出水上揭式洗衣機第1次出水

5 10 15 20 25

手洗、前置式洗衣機、上揭式洗衣機第2次洗衣微塑膠量比較

手洗第2次出水

前置式洗衣機第2次出水上揭式洗衣機第2次出水

香港科學青苗獎 資料匯編