生活與應用科學科(一)科

由於新冠病毒肆虐，大家無法出國，國內登山健行活動盛行，不過也造成山難及染疫的問題，為了解決此問題，我們自製「荒野守護神」。我們編寫程式碼利用雷射遮蔽系統與模組化LED燈、蜂鳴器，進行安全防護。紫外線進行消毒。雷射結合SOS訊號進行求救。運用太陽能蓄電。我們通過實測後發現，AI判斷雷射遮蔽再啟動防衛系統，啟動值較接收值低50以內最靈敏。LED燈閃爍每秒5次，效果較佳。紫外線消毒距離3公分只需27秒即滅菌99.9%。雷射發出SOS訊號，配合雲霧，距離較遠。本裝置總重492公克，使用兩顆電池可連續使用雷射防護30小時，LED燈6小時，紫外線80分鐘，再搭配太陽能蓄電，是個人安全防護最佳神器。

學校農作區經常出現大量鳥類破壞作物，我們想到利用聲響來驅趕，結果發現生活中常見的波紋管甩動它會發出奇特嘯叫聲。因此，我們想透過實驗了解波紋管它發出聲響機制，並構思可否利用這種奇特的嘯叫聲來驅趕鳥類。研究過程使用不同種類、口徑、長度波紋管測試能否發出嘯叫聲與聲響頻率高低，透過改裝電扇了解波紋管發出嘯叫聲是因為轉動引起兩端管口產生不同壓力差；再以線香煙霧模擬波紋管道內氣流受管壁凸起，形成擾流而發出嘯叫聲；最後改裝廢棄吊扇製成風車帶動波紋管發出嘯叫聲，做出環保驅鳥裝置。

本研究目標旨在透過我們的研究，發展高效能源效率的風力能，使用回收再造（Upcycling）的材料組合環保動力船，撿拾學校周圍環境水域中漂流物，解決校內學生掉落水中的各種球類及垃圾問題。研究結果可知，動力裝置透過文獻探討與實際測量，篩選出半徑35mm、寬15mm的一字形節能風力槳，搭配3D建模一體成形的集風杯使風力穩定、扇葉安全運轉。船體推薦以市售2000cc方形寶特瓶作為浮筒，搭配鯊魚鰭式的導流板有效穩定船雙體船航行。以手機app進行藍芽串列e32Daul智慧晶片，遙控風動力船多方向運動，最後實際下水測試船速、轉向及推動各種球類，撿拾校內水池漂流物。

自從COVID-19疫情爆發以來，學校必須每天監控學生的體溫與身體狀況，花費大量額外的人力與時間。本研究使用Python執行OpenCV程式，來抓取即時影像中學生的學號資訊，執行easyocr判斷學號資訊並比對學生身份，當學生身份確認後，使用Arduino與GY-MCU90615量測學生體溫，將量測到的體溫回傳至Python程式，透過程式將數據進行整合，最後將學生的個人資訊(班級、姓名、座號等)與體溫數值進行登錄後傳至網路平台，產生出體溫監控表單，稱此裝置為『紅外線體溫量測智慧登錄系統』。本研究成功使用(去背+Canny)偵測+彩色辨識的方式，使紅外線體溫量測智慧登錄系統有更佳的辨識成功率與更快的辨識時間，可以快速辨識學生身份，並登錄其體溫，可減少學校防疫的工作量，達到省時省人力的目的。

從問卷調查，發現多數人不知如何辨別病媒蚊，且很需要能即時觀測與通報的機制。本研究在校園蚊蟲常聚地點分別放置自製捕蚊瓶，其中發現地下室能捕捉較多蚊子，推測可能是較不通風，CO2濃度高。伴隨二氧化碳引蚊裝置實驗中，也證實CO2較高或藍光燈端確實能吸引較多蚊子，依據這兩個實驗觀察，我們的機構設計以CO2誘蚊裝置，結合人工智慧對病媒蚊進行分類辨識，將自行拍攝、網路搜尋和國衛院提供之病媒蚊照片建立資料庫，依“截留確認法”驗證模型辨識成效，若分類效果不佳，刪除模糊不清的資料，再重新訓練模型。最後利用物聯網技術準確且迅速地傳送到相關單位並記錄環境資料。另外製作智能手錶，可隨時進行遠端監控病媒蚊數量，以利後續處置。

我們發現一些交通問題:車輛可能撞傷行人、不明人士可能跟蹤學童、有危險時不知如何盡速求救、天氣狀況影響交通安全、家長擔心學童是否平安到校。討論後嘗試用課程中學到的物聯網知識，提出解決問題的方法。想到將超音波感測器、Micro:bit、 KSB039擴展板裝在書包上，變成一個物聯網的智慧裝置。超音波感測器偵測到有人車靠近時，ws2812燈條會發光，擴展板上的蜂鳴器會發出聲音，提醒他人和自己要小心。書包上的LCD1602液晶顯示器，能顯示距離和溼度、風速、空氣品質資訊，裝置使用環保太陽能供電系統。還做了戴在手腕上的藍牙穿戴裝置，不小心跌倒時可以發出警示的聲光效果。加上個人的樂讀卡，結合Scratch的RFID跟LINE通訊技術，讓家長與老師知道學童是否準時上下學。

近年來，隨著日益嚴重的全球暖化以及氣候變遷，使得可用的水資源日益枯竭。有鑑於此，我們致力開發出一種能夠減少水資源浪費的灑水器。本研究利用 3D 模型設計軟體 tinkercad 設計出矩陣形省水灑水器的各個零件，並計算出水壓與孔徑大小以及噴射距離的關係，藉由調整各出水口的孔徑來控制噴水範圍。 實驗結果顯示，且相較於傳統灑水器省水達 25%，且使用3D列印技術製作，可根據自身情況調整出水口大小來控制射程，以控制灑水的長寬比，以達減少水資訊浪費、增加水資源有效使用率之目的。

中華民國在110年3月的統計數據，神經、肌肉、骨骼之移動相關構造及其功能具有障礙之人口共計35.2萬人，他們都可能有需要義肢的需求。傳統的義肢通常具有外觀、方便性、適應性等的問題，使用上也相對吃力且僅能完成一些基本的肢體動作。在我們的研究中，針對了幾點進行設計:具有革命性的義肢功能、方便且易於使用的介面、輕量且美觀的3D列印義肢。 此研究以「上肢義肢」為出發點，做出讓殘疾人士在使用上，更有自主意識操作的智慧義肢。使用者可以在手機藍牙端收到「手指馬達訊號」、「壓力訊號」與「肌電訊號」等資訊，透過以上這些數據，使用者將可以更明確地感受到義肢就像是自己身體的一部分，讓義肢更具人性化與智慧化。

孩子們時常在領到零用錢後便很快地花光光了，不僅沒有儲蓄的習慣，更沒有正確的理財觀念，導致未來生活收支嚴重失衡的經濟問題。於是本作品以「棉花糖理論」結合智慧行動載具，使用Edit Plus編輯器撰寫PHP程式，研發一款培養孩子延遲享樂與理財好習慣，同時父母也能控管孩子花錢情形的ATM互動程式。 本作品分別設計「家長端與孩子端」的HTML頁面，提供定期主動提醒父母發放零用錢，清楚掌握孩子儲蓄與花費的資訊，此外；特別提供孩子設定定期存款與預定目標(想購買的商品)之設計，讓孩子運用分期儲蓄，累積目標金額，透過存款購得商品的成功愉快經驗，達到存錢與延遲享受的效果，讓孩子開心地學會儲蓄及理財好習慣，同時也增進親子間更緊密良好互動關係。

Lusa 是泰雅族的傳統束腳陷阱， 泰雅祖先及獵人們在這小小的機關中，利用了許多植物的特性及物理科學原理。獵人們為了要提高束腳陷阱捉住動物的機會，在製作陷阱時，材料的選擇及使用有些偏好在觸動陷阱機關的消息棒上，做了些巧思來加速陷阱的運作。我們 在老師的指導下，設計了多組的實驗來探討。實驗結果驗證了，在祖先流傳下來的陷阱選材及安裝之中蘊藏了許多的智慧。我們也以科學的方法測試出消息棒的最佳組合。身為泰雅子孫的我們，能以科學的方法來 探討及驗證祖先的智慧，也是於有榮焉。