全國中小學科展

高級中等學校組

學習中隱形的KOL-以社會網路分析不同領導方式對學習自我效能之影響

研究結果顯示討論式領導網路結構較為集中,互動性高、資訊流通快,可有效提高學習自我效能,但高度依賴核心成員,網路穩定性受限,適合需團隊合作課程。 放任式領導網路結構分散,成員自主性高、創造力強,但整體成效受學生自我管理能力影響大,且成員參與度不足、信息傳遞效率低,影響團隊的協同效應,導致自我效能提升不顯著較適合具高度自律的學生和開放性目標課程。 權威式領導網路結構集中,信息決策速度快,具高替代學習效果,但信息高度集中,限制學生自主性和創造力,較適合需明確結構與快速掌握知識的課程。綜合而言,領導方式沒有絕對優劣 ,可依任務性質與個人特質,選擇最適合的領導模式與小組合作方式,以達最有效的學習成果 。

全「面」分析 : 基於面部表情的情緒模型

本研究著重於透過面部表情的判斷進而推斷情緒狀態的深度學習神經網路模型。首先,將人類的情緒狀態分為七個類別,並透過MediaPipe框架取得影像中的臉部特徵位置,利用其座標框定臉部範圍並作為深度學習模型的輸入。第二,透過部不同特徵訓練模型,進一步優化模型識別情緒的準確度,並嘗試不同的特徵,例如:趨勢曲線函數的係數或是各種向量。最後我們設計了一個插件,利用此模型在Google Meet中進行即時的影像辨識並分析,作為線上課程的授課成效評估。 目前本模型在透過五層卷積層配合池化層及全連階層,並提取瞳孔眉毛向量、瞳孔鼻尖向量以及口部中心為基準點的向量作為特徵,能夠有84%的準確度,F1值落在約85,其中快樂情緒的辨識精準度高達98%。

豬蛔蟲成蟲體蛋白促使肺癌細胞凋亡之機轉初探

癌症長期對人類健康構成重大威脅,尤其癌細胞對傳統化療產生抗藥性,尋找新治療方法成當務之急。近年許多研究發現寄生蟲的分泌-排泄蛋白具抑制癌細胞生長的潛力。如犬蛔蟲的分泌-排泄抗原已被證實能抑制纖維肉瘤、肝癌及大腸癌細胞增生,但其作用機制仍未明確。 本研究利用與犬蛔蟲相近的人畜共通線蟲—豬蛔蟲成蟲體蛋白進行肺癌細胞共培實驗。結果顯示AsSP可顯著抑制肺癌細胞增生與惡性特性。透過快速蛋白質液相層析系統對AsSP粗蛋白做分離純化,並經由Q-TOF-MS技術分析其成分,成功篩選出10種具有抗癌潛力的豬蛔蟲胜肽。未來研究將利用E. coli BL21表達系統,進一步開發與驗證這些抗癌胜肽的功效與應用潛力。

鼻嗅鞘細胞 Olfactory Ensheathing Cells(OEC)對紅血球吞噬效能的影響

腦溢血為腦血管破裂出血,當紅血球破裂釋放神經毒性物質,將進一步導致繼發性腦損傷,免疫細胞活化、造成神經發炎、血腦屏障損壞等嚴重免疫風暴。 鼻嗅鞘細胞(OEC)的抗發炎及吞噬特性對血腫塊清除有極大潛力。本研究透過模擬紅血球受損狀態,以離體細胞實驗首次確認OEC對紅血球的吞噬作用。以RT-qPCR分析其在吞噬作用中的基因表現,發現促發炎基因表現量雖有上升趨勢,但會在短時間內下降,抗發炎基因則皆有上升趨勢,可能與OEC的免疫調節作用有關。此研究結果顯示,OEC確實能直接吞噬紅血球,相較於BV-2有較不易引起發炎反應的優點,可進一步作為開發腦溢血新療法的參考依據。

探討翻硬幣問題在不同規則下的完全翻面條件

本研究源自2023 IMO Shortlist C1,探討在 m×n 棋盤中以2×2子格進行特定硬幣翻轉,目標為全盤朝上。我們首先證明僅當 m或n為3的倍數時操作才可行,並將規則推廣至任意 k×k 子格,得出需滿足3(k−1)整除m或n的條件。進一步研究斜排與階梯形翻轉,發現僅特定形式的m與n可行,對於更一般的k與盤面結構,目前僅能歸納推論,缺乏嚴謹證明。本研究驗證不同棋盤與翻轉規則的可行性,並提供多種構造解,未來將拓展至高維棋盤與最小操作次數等議題。

豆渣再利用復育田螺研究

研究本土田螺在人為環境復育,豆渣再用製作飼料,「冷凍」是保存飼料較佳方式。公母體型有顯著差異,母螺可懷7隻小螺為胎生。田螺偏好分布飼養箱「遮陰處」的「地板」,成螺多聚集,幼螺則散佈。 飼養存活率0.9375。對照組、25%組、30%組、35%組、40%組,母螺分別產子87、102、110、104、81隻,子代營養不良率0.174、0.176、0、0.042、0.5,子螺平均螺高4.00B±0.79、3.91B±0.93、4.32A±.046、3.86B±0.68、3.92B±0.88 mm,得知豆渣比例30%的飼料顯著最好。理論上,豆渣比例30.274%的飼料飼養62天,可得到最大子螺高度總和。

蟲塑未來—探討小蠟蛾幼蟲攝食塑膠之研究

在後疫情時代,口罩儼然成為人們不可少的必備品,其所帶來的塑膠垃圾處理問題急需妥善解決。蜂蠟與PE為結構相似的聚合物,而小蠟蛾(Achroia grisella Fabricius)幼蟲又以蜂巢為食且食量驚人。本研究主要針對不同種塑膠、不同齡期的攝食情況、環境中蜂巢有無的影響、攝食塑膠後的產物變化等等。 根據實驗結果,我們發現第二齡期(0.18g)小蠟蛾幼蟲攝食MB最為顯著;另外,混和蜂巢與塑膠樣本可大幅降低小蠟蛾的死亡率;塗抹小蠟蛾體液的MB透光度提升,並以FTIR分析攝食MB組的糞便,比純吃蜂巢組產生更多的甲基。我們推測小蠟蛾體液中含有將MB分解的酵素,希冀未來能持續研究,將其應用於塑膠處理問題。

機器人的華爾滋—轉動角度的變化與組合對封閉圖形特性之探討

本研究的概念來自於110學年度學測數學的選填題,我們先固定原題的部分變因,探討單一方向並改變單一旋轉角度對圖形特性的影響,並試著求出角數、路徑長、面積等通式;接著嘗試多增加一個旋轉角度形成不同旋轉角度組合和不同方向的旋轉角度組合對圖形特性的影響;最後還試著改變移動距離,找出兩種移動距離組合在旋轉一圈內形成封閉圖形的特性。我們發現一圈內相同旋轉角度組合依規則分割和填補,會形成面積有固定比例的正多邊形;一圈內不論順、逆時針旋轉角度組合,周長和面積公式皆相同;兩圈以上的順、逆時針旋轉角度組合皆會產生多種類型,需要針對各類型分開考慮。

遨尤四海––原三角形和頂垂三角形的尤拉線性質探討

本研究以圓內接多邊形為主題,探討其幾何結構中的尤拉線特性,重點分析原三角形與頂垂三角形之間的幾何關係,以及原三角形與六邊形尤拉線的關係。

照妖鏡下的波濤洶湧

本作品藉由邊界層氣流下手,主要探究邊界層層流區之平均厚度(δ)對平面介面粗糙度(Ra)的變異程度(σ),並找到Ra、雷諾數(Re)對σ的預測公式,讓σ的研究更實用。不同於多數研究邊界層氣流的作品 採用導入煙霧的方式,通過煙霧的運動軌跡了解氣流的模式、結構。本作品在捕捉邊界層氣流時採用紋影技術,且在分析時結合紋影技術讓氣流可視化的特色使用圖像化代碼進行分析,不僅可以研究低流速、小尺度的邊界層氣流,也可以比擬更真實的空氣環境,亦是提供研究邊界層新的想法。 研究結果發現Ra與Re共同影響σ,且σ與Ra呈正相關,並有開口向下的二次多項式之趨勢;σ與Re呈負相關推測與流速越大導致邊界層厚度變薄有關 。