全國中小學科展

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高級中等學校組

透明葉窗型多肉植物繁殖與錦斑研究

本研究以多肉植物百合科-萬象(Haworthia maughanii)為實驗植株,以生長激素(Auxins & Cytokinins)配比、花梗(inflorescences node)與不定根等組培技術,建立植株的再生系統,再運用組織培養技術( tissue culture)添加植物激素(Plant hormone)照射紫外線(Ultraviolet),提升植物變異藉以增加錦斑(Variegatus)的機率。研究結果顯示,不定根組培方式、生長激素他配紫外線照射,其誘發的錦斑效果皆優。

剰食傳說-水果米飯麵包的製作與探討

本研究之目的在緩解營養午餐之剩食問題,以剩餘白米飯(台梗14號)、水果(蘋果、香蕉、奇異果)製成水果米飯麵包。首先以米飯加入麵包中,實驗得出米飯添加之最佳比例為43%。再者,將水果研磨成水果粉,減少冷藏之體積,並比較添加新鮮果汁與水果粉之差異,發現蘋果米飯麵包(包括新鮮果汁或水果粉),在密度、口感均優於香蕉和奇異果米飯麵包。此外,本研究亦採用品評分析,得知同學對蘋果米飯麵包的喜好度極佳。最後探討影響奇異果和香蕉米飯麵包成型不完全原因,得知Actinidin為香蕉米飯麵包成型不完全原因,奇異果則受Actinidin和酸鹼值影響。

結合SLAM及YOLO建構AR空間記憶眼鏡

本研究結合SLAM即時定位與地圖構建及YOLO即時物體偵測,實現環境物品辨識、定位、導航的AR記憶眼鏡。透過SLAM平面偵測建構空間中平面資訊,作為AR物件座標及物理資訊的依據參考,再經過機械學習訓練後的YOLO模型達到辨識物品,結合兩者建立空間與物品的依存關係。以VR眼鏡結合手機模擬AR眼鏡,採用iOS系統及Swift語言設計程式功能及介面,實現走動過程持續即時辨識空間與物品,可運用音量鈕選定要尋找物品,再透過眼鏡畫面方向及距離的指示,導航到該物品位置。本作品還可運用在工作場合,做到紀錄與提醒環境的變化,如航警可疑物盤查、公司財務貨物盤點等,成為幫助人腦記憶的輔助裝置。

未知環境中自主探勘、定位及導航之整合系統

本研究透過ROS(機器人運作系統)實作一個能自由探勘且進行SLAM (同步定位及地圖構建),且使用自身建構出的地圖進行導航任務之機器人系統。將探勘與定位領域結合,機器人便可以在面對完全未知的環境有一套應對措施。利用ROS機體與程式軟體分離的優點,本研究開發出的系統可以運用於任何能安裝ROS或與ROS連結之機體,供各式各樣的服務做為一系統性的路徑規劃器及運動基座。並探討此系統擅長及較不適用的環境,呈現目前機器人系統的運作能力。而日後在各區塊的技術精進,都能分別套用在此系統上,而不需要重新建構整個架構。

一個紙牌遊戲的策略問題

A、B兩方以一副牌面數字為1~m的m張牌進行遊戲,每方各持有其中n張牌,其中2n≦m。雙方每次各出一張牌,牌面數字大者獲勝,如此進行n回合的比賽稱為(m,n)-遊戲。若m>2n時,B方就不能根據自己手上的牌確認對手A方的牌,因此每一回合的勝負是隨機的。但若B方能知道A方的出牌邏輯,則B方是否有一個輸得比較少(即贏得比較多)的策略? 本文找出,犧牲多少牌是策略成本最小的? 進一步,我們推廣到:如果B方有K張最好牌(稱為K-優勢模型),應犧牲多少張牌是策略最小的? 而若出現A,B兩方牌面數字只相差1時(稱為和局模型,此時最佳策略也會有所不同: 令χ(m)=Cm-12n+Cm-32n+⋯+Cm+1-2[(m+1)/2]2n -∑j=0m-1 Cjn∙Cjn-1 μ*=min(1≤m≤n-K){m| χ(m)≥0} 則犧牲 n-μ^*張牌是最佳策略。 最後我們得到了n-μ^*的估計如下: √(n lnC)-1/2 ln C

本研究的主題是絲藻(Rhizoclonium sp.)再生紙的製作。因製紙原料取材自樹木,導致資源消耗及環境破壞,同時台灣魚塭中的絲藻也對環境及人類生活有許多負面影響,因此以環境保護為目的,我們設計了一系列實驗,以不同組成比例(25%、50%、75%,0%為對照組)與組成材質間的不同攪碎時間(藻漿15秒、30秒、45秒,紙漿30秒、60秒、90秒)為操縱變因,來比較成品於吸水性、吸油性、及可抗張力間的性質差異。最後歸納出低藻含量的再生紙適合作書寫用途,而高含藻量的再生紙具極佳的抗吸水性及抗吸油性,可發展成市面上的包裝紙袋。未來希望能進行更加詳盡的性質測試,嘗試增加紙張的強度,並深入探討其實際應用性。

一步合成碳奈米複合材料與奈米碳管應用於超級電容電極修飾

本研究以高溫鍛燒的褐藻酸鈉鹽與亞硫酸銨混合粉末作為電極修飾材料,並與多層奈米碳管(CNT)混合後,附著於碳紙極電板上。修飾材料中推測含有碳奈米纖維與碳量子點,其表面具親水性的含氧官能基,可提高CNT在水相中的分散性;而碳奈米纖維則推測可增加材料的機械強度,提升電極可撓度。研究藉由調整鍛燒溫度和氮材合成比例,探討不同變因下製造的材料對電容效能的影響。得知最佳合成條件為:褐藻酸鈉鹽與亞硫酸銨1:1(重量比)、鍛燒溫度為160℃下製作出來的電極修飾材料,可以有實驗材料中最高的比電容值162F/g,大幅提升了奈米碳管的比電容值(對照組64F/g)。期待未來能實際運用於電能儲存裝置上,或搭配電池應用於可撓式電子產品。

陣頭囝仔 曙光再綻

一般社會大眾若是論及「陣頭囝仔」,常常習慣和問題青少年連結,「逞凶鬥狠」、「街頭滋事」、「輟學鬼混」等負面刻板印象一一浮現;然而位居臺中的九天民俗技藝團,卻將逐漸被污名化的廟會文化陣頭轉型為專業表演藝術團體,團內的青少年學員不打架、不鬧事,一律被強力推回正規的教育體制就學,並透過技藝學習和嚴格紀律,恪求導正其偏差行為與價值觀。因此,本研究以九天民俗技藝團的十位學員為樣本,運用採訪、觀察和問卷調查等方法,並與彰化縣政府委辦預防中輟發生的國中合作式中途班——晨陽學園及向日葵學園進行對照分析,試圖探究九天的教導模式在迷途青少年身上發揮哪些正向感化的作用,以達到撕下並翻轉「陣頭囝仔=壞囝仔」的貶義標籤。

一葉知秋、一膜知熟——製備複合光子晶體薄膜及探討乙烯催熟水果

本研究透過多孔性薄膜因孔洞內物質比例變化所造成的光譜波峰位置改變之特性,來吸附乙烯-酒精溶液,以用於檢測無法輕易從表皮得知其成熟度之水果。首先利用具有可有效吸附酒精之官能基的甲基丙烯酸-2-羥基乙酯(HEMA)高分子及乙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(ETPTA)高分子製成複合高分子薄膜,並利用其吸附乙烯-酒精溶液,放置至尚未催熟之青綠色香蕉旁,觀察香蕉成熟情形。再利用紫外線光譜儀檢測薄膜之波峰位置,並將波長數值代入公式λ=2nd sin⁡θ求出薄膜內所剩的乙烯體積百分比,並對應出香蕉被催熟的情形。

Co-movement!秋颱共伴效應之深入探討

共伴效應發生的颱風時常帶來嚴重災情,促使我們投入對秋颱共伴效應的分析。利用地面風場、輻合輻散場、衛星雲圖、測站氣壓雨量等統計資料以及颱風路徑等資料分析後,顯示在中央氣象局分類的五號、六號、九號路徑的颱風,發生共伴效應的比例較其他路經之颱風高。在風場與輻合輻散場之比較得知共伴會隨著颱風環流與東北季風相對位置的接近而產生增強的現象,再用地面天氣圖與雨量統計資料確認高壓靠海導致東北季風含水氣量的增加也會加強共伴雲帶的降水。利用十幾個颱風與六個測站雨量與風向的變化結果相互比較後,得知地形與風向效應也會導致當地瞬時以及總降雨量的增減,而風向與地形走向之夾角越趨近於垂直影響雨量的效果則越顯著。