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能源創新教材對偏遠地區國小教師之增能成效分析－以台中市山線為例

全球暖化與能源危機問題對臺灣的影響十分劇烈，因此如何開源節流、落實節能減碳及提升全民能源素養，已成為臺灣目前最重要的課題。現今，能源教育一直被認為是對抗全球暖化最有效的政策之一，而國小教師身負基礎教育之重責大任，因此，對於國小教師能源知識的瞭解與否，以及教師能源素養的培育，值得我們關切與探討。本研究旨在瞭解能源創新教材對偏遠地區國小教師之增能成效，採用問卷調查法進行前、後測。研究工具內容包括「教師基本資料」、「再生能源知識」、「非再生能源知識」及「節能減碳知識」等四個部分，以台中市山線偏遠地區小型學校國小教師為研究對象進行調查，得有效問卷37份，藉以分析國小教師使用能源創新教材之前能源知識的現況，以及使用能源創新教材之後增能成效的差異。根據國小教師前、後測的結果，以Statistical Package for the Social Sciences（SPSS）統計軟體進行描述性統計、成對樣本t檢定等統計方法進行分析。研究結論如下： 一、 台中市山線偏遠地區國小教師進行能源創新教材教學前，「能源知識」的平均答對率為0.605，知識表現中等。 二、 台中市山線偏遠地區國小教師進行能源創新教材教學前，三個向度裡「節能減碳」的平均答對率為0.660，知識表現較佳，顯示多年來節能減碳教育的推廣，有助於建構國小教師相關的先備知識，而「非再生能源」的平均答對率為0.563，知識表現較低，顯示相關概念的不足。 三、 台中市山線偏遠地區國小教師進行能源創新教材教學前，十二個面向裡「校園節能」、「非再生能源概念」、「碳捕獲封存技術」的平均答對率分別為0.776、0.712及0.706，知識表現較佳，顯示多年來實施之基礎能源教育已見成效，近年來推廣之新興淨煤技術也引起國小教師的注意。而「傳統化石燃料」、「新興化石燃料」、「生質能」的平均答對率分別為0.453、0.506及0.535，知識表現較低，顯示國小教師對此知識顯得陌生。 四、 台中市山線偏遠地區國小教師進行能源創新教材教學後，其「能源知識」平均答對率由0.605提升至0.903，進步了0.298。而「再生能源」、「非再生能源」、「節能減碳」三個向度中，後測的平均答對率相較於前測分別提高了0.317、0.318及0.258。在「再生能源」知識裡，四個面向後測的平均答對率相較於前測分別提高了0.317、0.335、0.300及0.318；在「非再生能源」知識裡，四個面向後測的平均答對率相較於前測分別提高了0.141、0.382、0.418及0.330；在「節能減碳」知識裡，四個面向後測的平均答對率相較於前測分別提高了0.189、0.200、0.276及0.365，由此可見「能源創新教材」有助於提升國小教師能源知識。 五、 台中市山線偏遠地區國小教師在前、後測的成對樣本 t 檢定中，三個向度的平均數差異為-6.353、-6.353及-5.147，在十二個面向的平均數差異為-1.588、-1.676、-1.971、-1.588、-0.706、-1.912、-2.088、-1.647、-0.941、-1.000、-1.382及-1.824，後測的平均數相較於前測均明顯提高，且無論哪一個向度及面向之雙尾顯著尾值均為0.000 < 0.05，顯示國小教師透過「能源創新教材」學習後，對能源知識與概念的學習成效明顯提升，表示「能源創新教材」之增能成效顯著。 最後根據本研究分析結果提出建議，以供教育主管單位、師資培育單位、能源教育推廣單位、教師及未來相關研究之參考。

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能源教具-γ型史特林引擎之設計製作與研究

本研究採用史特林引擎的理論及工作原理，設計製作一組可供教學及研究的史特林引擎，因γ型史特林引擎較容易理解及製作，而且只要用水蒸氣便可驅動，相對安全，適合組裝作為教學與研究，因此選定γ型史特林引擎為設計對象，本研究探討史特林引擎的設計參數，包括溫差氣室直徑、溫差氣室高度、動力活塞行程、移氣行程、工作流體體積、熱再生器、相位角、新增移氣通道等引擎設計參數，分析各參數對引擎輸出轉速的影響，其中溫差氣室直徑、相位角，新增移氣通道三項參數有顯著影響，進而了解如何將γ型史特林引擎的效能優化。 關鍵詞：史特林引擎、外燃機、溫室效應

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不同防制設備處理揮發性有機物效率之研究

本研究主要在探討不同種類防制設備對揮發性有機物之處理效率，以目前處理效率較高的三種設備：吸脫附設備、蓄熱式焚化爐及生物濾床防制設備為對象，以採氣袋採樣，採集處理前及處理後之廢氣，再以氣相層析質譜儀進行定性定量分析，所得結果，計算總去除效率及個別物種之處理效率後進行比較，藉此判斷各類防制設備去除率之高低，並針對個別物種官能基去除率進行比對，加以細分何種官能基之揮發性有機物，可使用何種防制設備使去除率達最佳化。研究結果顯示，總去除率由高至低依序為生物濾床、蓄熱式焚化爐、吸脫附設備，平均總去除率分別94.1、78及61.2%，苯類官能基揮發性有機物以蓄熱式焚化爐及生物濾床較高，去除率分別為79%及93%，酮類官能基則為吸脫附設備及生物濾床較高，去除率分別為94及98%。此外，防制設備之操作也是影響去除率之一項重要因素，如未能將廢氣特性其操作參數調整至最佳條件，則去除率大多無法達到最初設定之標準，公私場所除了選用適當之防制設備外，在防制設備之操作能須多加注意。

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以生物薄膜反應槽處理光電面板產業廢水之案例探討

本研究針對某面板科技廠TFT-LCD所產生之廢水，依其相關特性，分析廢水處理效率，前端處理設備裝設上流式厭氧汙泥床系統(Upflow Anaerobic Sludge Bed,UASB)，再經中段之傳統活性污泥，尾端則為薄膜生物反應槽(Membrane Bio-Reactor,MBR)，由初期試車、馴養，分析不同操作條件及參數變化。 系統操作條件為每日水量（Cubic Meter per Day,CMD）、pH值、化學需氧量（Chemical Oxygen Demand,COD）、氧化還原值（Oxidation-Reduction Potential,ORP），系統參數為總有機碳（Total Organic Carbon ,TOC）、混合液懸浮固體物 （Mixed Liquid Suspended Solid,MLSS）、薄膜生物反應槽（Membrane Bio-Reactor,MBR）出水壓力(kg/cm2)，探討各操作參數影響放流水TOC、MLSS及MBR膜出水壓力等系統參數。以達到放流水標準為主要目標，在過程中評估最經濟且有效的操作條件，並利用這些操作條件來進行現場參數調整。 研究期間監測結果得知，厭氧UASB系統之實廠進流水70 CMD；厭氧槽pH為6.7；厭氧-ORP為-319(mv)；厭氧-MLSS為14513 (mg/L)， TOC為29 %。 好氧系統為440 CMD；傳統生物槽pH為7.0；傳統生物槽-MLSS為4509 (mg/L)；MBR-MLSS為8541 (mg/L)；MBR出水pH為6.5，好氧系統COD去除率為91 %。 MBR-A系統運作結果平均值如下，出水累計流量為155.4 (CMD)；出水壓力為1.0 (kg/cm2)。MBR-B系統運作結果平均值如下，出水累計流量為161.5 (CMD) ; 出水壓力為1.1 (kg/cm2) 。MBR-C系統運作結果平均值如下，出水累計流量為161.5 (CMD) ; 出水壓力為1.1 (kg/cm2) 。 本研究監測結果顯示，系統進流水由厭氧系統到好氧系統過程中，出流水質皆相當穩定。本實廠生物薄膜反應系統對於面板實廠廢水水質之改善，具有極佳之處理功效。

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實施問題本位學習法在國小五年級能源教育之行動研究

本研究旨在以問題本位學習（PBL）方式，規劃設計並實施適合國小五年級學生的能源教育課程，並希望透過應用PBL，教師藉由學校所面臨真實的能源問題呈現、情境的模擬，讓學童經由合作與討論的方式，在其現有的知識基礎上，瞭解並決策所欲建構的知識範圍，進而實踐其所決定解決問題的點子，以培養國小高年級學童對問題思考與解決問題的能力，提升其能源方面的素養；並經由教學實務經驗，探究分析其實施歷程中所遭遇之困難、解決方法及結果，評估其教學成效，最後探究教師實施PBL能源教育課程的自我省思及專業成長。 本研究以質性研究為主，採行動研究法，以南投縣某國小五年級一個班級共27位學童為研究對象，研究者本身為主要研究工具，透過觀察、訪談、課程活動紀實、學生作品、教師手札與文件紀錄等資料進行質性研究，輔以學生自評、小組互評等量化資料進行分析與檢證。最後將上述研究發現綜合歸納，提出以下之結論： 一、在以節約能源為學習主題之PBL能源課程之規劃設計中，搭配行動方案之實踐，並輔以多元化教學活動，可自然統整各學習領域，促使學生運用及發展多元智慧與能力。 二、進行PBL能源教育教學時，給予小組討論充分的時間，並以思考教學、圖像組織教學為輔助學習策略，提供思考提示單引導，可改善學生思考力不足、教師引導角色轉換不易之困境；討論時運用大張可重複書寫海報紙作紀錄紙，並以圖像組織(心智圖、概念圖)呈現，可改善學生記錄過慢、發表困難之困境；結合理論與實務，終以發展節電宣導行動方案，並具體實踐來呈現學習成果，使得生活周遭的能源問題得以真實解決。 三、透過PBL能源教育課程，能增進學生對節約能源的認知、情意以及實踐行動，提高學生對能源科學的學習動機和興趣，培養解決能源問題的能力，並且也會延伸應用去解決其他生活中的問題。 四、透過PBL能源教育課程，學生能發揮資料蒐集的能力，展現合作的學習態度，增進個人的學習成就感與學習動機，並能培養學生解決問題之思考、組織、策略規劃及執行的能力。但PBL課程對學生而言，學習挑戰性高。 五、教師的自我省思與專業成長，包括： (一)教師成為學生的學習鷹架工程師、課程運作的導航者。在「以學生為中心」的教育理念下，讓師生彼此學習尊重、互助合作與欣賞。但是PBL對教師教學挑戰性大，教師需具備更加深厚的教學能力及臨機應變能力。 (二)學生解決問題能力的培養須循序漸進的學習，對PBL初學者應重視其能力的培養，更甚於知識的累積。 (三)教師透過PBL能源課程規劃設計歷程，提升了學科統整應用與教學的能力。 此外，研究者根據以上之研究發現與結論，歸納提出一些建議，以供教師個人、學校行政，以及後續研究者參考。 關鍵詞：問題本位學習、國小學童、能源教育、節約能源

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工業區污水處理廠溶解性有機物去除特性探討

近年來環保意識抬頭，工業區污水處理廠之營運成效，對於整個工業區的永續生存，扮演著最重要的角色。然而，工業區污水處理廠對溶解性有機物處理之資料極為有限，且未針對水質之溶解性或非溶解性有機物特性做進一步分析。本研究乃以全興工業區污水處理廠為案例，探討污水處理廠去除效能、各處理單元對溶解性有機物之處理特性及生物處理單元之反應動力特性，期能作為現場穩定操作及整體成效提昇之參考。 針對全興工業區污水處理廠整廠評估，分析結果顯示：總化學需氧量去除率，以生物處理單元最高（61.3%），其次為前處理單元（31.3%），最後為化學處理單元（23.1%）；溶解性化學需氧量之去除率，亦以生物處理單元為最高（58.9%），其次為化學處理單元（27.7%），最後為前處理單元（27.2%）；懸浮固體去除率以化學處理單元最高（61.3%），其次為前處理單元（49.3%），最後為生物處理單元（44.0%）。由此可知，生物處理單元在污水處理廠扮演非常重要角色。 分析各單元有機物去除量與懸浮固體去除量之比值以線性迴歸方式表示，前處理單元中1克SS去除，同時約去除1.87克T-COD或1.26克D–COD；生物處理單元中1克SS去除，同時亦有5.42克T-COD或4.34克D–COD被去除；化學處理單元中1克SS去除，同時約去除1.07克T-COD或1.08克D–COD。為掌握生物處理變動特性，將生物處理單元以每日數值、3日、5日、7日移動平均方式加以分析，結果顯示二級處理水之T-COD及D–COD與食微比（F/M）具線性關係，以7日移動平均最為穩定，且D–COD與F/M展現更佳之線性理論關係，此研究成果可提供現場操作之參考。

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新作用機制殺蟲劑對埃及斑蚊(Aedes aegypti)幼蟲抗藥性之研究

埃及斑蚊(Aedes aegypti)為傳播登革熱重要病媒蚊之一。本研究針對八種不同作用機制之殺蟲劑，評估其對抗、感品系埃及斑蚊幼蟲之藥效，以瞭解舊型藥劑之抗藥性發生情形及新型藥劑未來使用之潛力。同時利用埃及斑蚊藥效測試結果與國內外往昔研究比較，以瞭解埃及斑蚊，在國內、外對常用殺蟲劑抗藥性發展之特異性，文中另比較埃及斑蚊與另一重要之登革熱病媒蚊-白線斑蚊對相同測試藥劑之藥效及抗藥性，分析種間對藥劑之差異性。研究結果顯示2013年埃及斑蚊對除蟲菊類之Deltamethrin產生高抗藥性，其RR1(以LC50為比較基準)及RR2(以LC90為比較基準)分別為36.8及46.2，其它舊型藥劑如Abamectin、Chlorpyrifos及BTI，其RR1及RR2值均在1.9與3.7之間，而對新作用機制型藥劑如Emamectin benzoate、Indoxacarb、Fipronil、Spinosad，則其RR1及RR2均在0.7至3.3之間，除Indoxacarb產生3倍抗性比值，在未來使用上，宜再加探討，其餘藥劑對埃及斑蚊防治，未來均有應用潛力。歷年對埃及斑蚊及2013年埃及斑蚊對有機磷之Chlorpyrifos及蘇力菌(BTI)藥劑敏感性並無降低現象，唯對除蟲菊之Deltamethrin則有較高之抗藥性。新型藥性Spinosad在國內外均顯現出開發應用之潛力。對白線斑蚊此趨勢大抵相同，唯一重大差異為白線斑蚊對Chlorpyrifos有較高抗藥性，其RR1及RR2分別為5.6及7.9。

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科學園區污水處理廠中TMAH水質特性之研究

TMAH (四甲基氫氧化銨)為光電業及半導體業經常伴隨處理水排出之污染物質進入科學園區之污水處理廠中，本研究將透過長期監測及利用數據分析方式探討了解 TMAH 於科學園區污水處理廠中水質特性。在廠商端放流水監測結果顯示，確實 TMAH 持續且大量的排入後續處理系統中，在污水廠端可發現其出流水氨氮濃度有大於進流水氨氮濃度的現象，推測為降解 TMAH 時所造成之貢獻，且出流水氨氮之濃度隨著 TMAH 進流濃度增加而增加，但在進流濃度高於 150mg/L 時，TMAH的降解將受到抑制。進流水 TMAH 濃度變化與 COD 值並無顯著關係，但與 BOD 的相關性較為明顯，在 TMAH 濃度 200 mg/L 以下時，BOD 的濃度隨之增加而增加，高於 200 mg/L時則反之。TMAH 去除率隨著陰離子界面活性劑濃度增加而降低，陰離子界面活性劑濃度 0.2 mg/L 以下時，TMAH 去除率均有 80%以上，隨著陰離子界面活性劑增加至 1.8 mg/L 時，其去除率降低至 30%。

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利用生命週期評估探討廚餘處理模式對環境衝擊之研究

中文摘要 經濟活動型態的改變，廢棄物日益增加，憑藉著民眾的自律性，大多數的回收類達到了不錯的回收成效，但較難回收的廚餘，則成效不彰，導致廚餘佔垃圾總量的36.28 %，廚餘具有高水分高有機物之特性，因此掩埋易導致惡臭產生，焚燒造成效率降低等問題，且廚餘中含有鹽分，會產生戴奧辛等問題，因此廚餘的資源化能源化將顯得格外重要。生命週期評估，係用於分析各種環境衝擊如(Life Cycle Assessmen; LCA)，主要分析各產品生命週期的各種環境衝擊如致癌性、呼吸性有機物、呼吸性非有機物、氣候變化、輻射、臭氧層、毒性、酸化、土地利用、礦物、石化燃料等，又將以上11項劃分為人類健康、生態系統、資源耗用三個指標。近年來也被廣泛運用在廢棄物管理方面。 本研究將各種廚餘處理模式進行生命週期評估，探討各處理方式對環境的衝擊，並探討在清運方式與廚餘的處理過程中，找尋不同的規劃下，可能發揮的最佳效益。本研究利用生命週期評估軟體SimaPro 7.1，探討台北市廚餘飼料處理、堆肥處理、焚燒處理及廚餘絞碎機處理等技術對環境的衝擊評估，藉以找對環境衝較為友善的處理技術。尋找廚餘最佳化處理模式，提供政府施政機關參考，在環境與成本考量下，依據現有處理機構探討興建技術廠址的必要性。研究結果顯示，在人體健康危害的部分，焚燒處理因污染排放較大衝擊相對提升，其造成之影響為四項處理方案之冠，廚餘絞碎機處理係藉由厭氧則因發酵中造成部份污染排放及污泥餅之滲出水，因此衝擊屬次之方案，因此衝擊屬次之技術，其次養豬和堆肥；生態系統品質的部分焚燒處理，因為排放污染物產生較大之衝擊，其次為廚餘絞碎機處理，因厭氧發酵過程中部分沼氣洩漏以及沼氣純化所釋放之CO2 ，因此衝擊屬次之方案，飼料養豬及堆肥則不明顯；能資源耗用以養豬所造成的影響最大，因為廚餘蒸煮殺菌過程中，大量使用柴油所致。在三項指標中均顯示堆肥處理方案對環境衝擊最小，養豬的部分則為耗用資源為主，但兩項處理方案均架構在民眾的自主性上，因此回收率一直停滯餘在約30%，造成回收成效不彰，導致仍然多數廚餘進入焚燒系統進行處理。目前廚餘回收成效不彰，因此建議採用多元化的廚餘回收方案進行廚餘回收。由於廚餘絞碎機處理方案，在台灣尚未推廣，因此建議可以針對厭氧消化對增加廚餘絞碎機處理後對環境之衝擊影響。