全國中小學科展

第58屆--民國107年

南竿地區家燕燕巢探究

本調查研究針對南竿地區九個村莊所有家燕(Hirundo rustica)舊巢位的數量、毀損狀態、建築物各因子對燕巢數影響、巢位下托物及保護物等做觀察探討。結果發現家燕巢數以介壽村最多而每戶築一個巢比較多;家燕舊巢位的完整狀態以「完好」最多;家燕巢位以一樓為主而壁面材質以水泥壁面為主,磁磚壁面亦高。屋簷長度並不會影響家燕築巢的選擇,同時房屋有前下簷會造成家燕築巢數下降。在家燕築巢位置上比較喜歡選擇左右兩個直角,同時會築巢在物品上以為依托,其中以電線、PVC管為主,而托物對巢的毀損有降低的功能。燕巢下保護物以紙板最多,其次木板,可避免髒亂。家燕屬於地區夏候鳥,在地區有一定的生態角色的扮演,我們更要對牠多了解,進而保護牠。

「紙」能生電?!—自製薄膜電池效能分析

本研究利用自製輕薄且方便的薄膜電池,以鋅粉及鋅膠帶為負極、二氧化錳為正極,探討影響電池電流及電壓的因素,並製備可串聯的薄膜電池。目前研發之最佳電池單顆電壓已可達1.5V,當使用酸性的氯化銨電解液時,電壓優於使用氫氧化鈉之鹼性電解液電池;而電池負極採用鋅膠帶時,電壓及電流也明顯高於使用鋅漿料之電池;電極間距所取寬度為3.5mm之電池的電壓及電流最高;而當電極本身寬度為0.5mm時,電壓於數據中顯示為最高。進一步將電池串聯後,發現兩顆電池已可驅動基本電子元件,而串聯五顆電池之電壓平均更可達7.3V,效益與市售電池相仿,但所占體積卻輕薄許多。本研究未來將繼續探討影響薄膜電池的各種因素及在生活中的可應用性。

織布知道

本研究是研究簡易型織布機原理,歸納出斜紋織不同步驟相對應的圖案,比較不同編織順序所織成的圖案差異。並找出能由設計圖案轉化為編織方法的技巧

BBQ—BaseBall Questions

本研究中,首先探討美國棒球統計學相關文獻,接著建立中職所有投手的數據庫,以國外的研究理論為基礎,並考量台灣棒球環境與國外的差異,排除守備影響,篩選出能真實反應投手表現的變數。我們先根據職棒28年來的數據庫,利用多變量迴歸分析,創造出中職版的投手數據FIPA,並加入新變數「飛球/滾地」,創造出進階版的FIP'A。接著考慮環境的變革,以2009年至今穩定維持四隊的數據庫,創造出FIPN與FIP'N。另外,也迴歸創造出不受環境影響的進階公式SIERAA 及SIERA'A。研究發現,在中職環境裡投手的三振對失分的解釋力低,而全壘打則是影響失分最重要的變數,投手選才應首重被全壘打率低與保送率低的投手。我們也應用這些公式,分析比較中職的投手,提供台灣棒球界選才參考。

人工智慧化病毒掃描系統開發與探討

一個優良的防毒軟體應該要盡可能的減少病毒對電腦造成的損害,然而面對千變萬化的網路世界,必要先發制人的預測病毒,本研究基於機器學習開發一套智慧型病毒掃描系統,運用人工神經網路訓練模型,進而由大數據進行預測。 本專案分為兩個階段,第一層是基於檔案中的各種特徵做靜態分析,第二層是基於執行檔做動態行為分析,且兩者皆採雲端化架構。 雲端掃毒雖非創舉,但本系統有著極高的病毒偵測能力,且無大量資料庫做後台比對,再複雜的變種病毒都難逃本程式法眼,以前陣子鬧得沸沸揚揚的Wanna Cry勒索病毒為例,我們獨自研發的人工智慧病毒掃描系統在沒有看過其原始碼的前提下,就能將其揪出並加以制止。

臺灣八星虎甲蟲幼蟲獵捕螞蟻之生物力學研究

我們透過野外及自製觀察器的方式觀察臺灣八星虎甲蟲幼蟲獵捕螞蟻,並分析其生物力學現象。研究發現幼蟲獵捕螞蟻分成「埋伏」、「彈出」、「拉回」三個步驟。所展現的生物力學如下: 一、 埋伏時採用多支點分散重量策略:透過上唇、前足(*2)、第五腹節(倒鉤)及腹部尾端等五個構造做為支點,讓幼蟲能長時間埋伏在隧道口。 二、 獵捕螞蟻時採變形彈力策略:幼蟲等螞蟻趨近至0.84公分時,快速拉直6-10腹節,藉此產生變形彈力,將頭、胸及1-4腹節以10.221公分/秒的速率彈出隧道。 我們觀察到第五腹節倒鉤可能在幼蟲彈出隧道時扮演重要的施力角色,因此目前正設計實驗進行觀察驗證,期望在國展競賽時能導出實驗結論,分享給對此議題有興趣的研究者。

繁星似海-圓上圖形最大值探討

我們在此次的主題「繁星似海-圓上圖形最大值探討」中,要探討在不同的圓上各取一點,並在這些有如繁星的點中,依照特定順序(順/逆時針)所連成的多邊形(以下圖為例)。這些多邊形有無限種情況,但周長及面積的最大值只有一個,因此我們的主軸圍繞在多邊形於周長與面積最大值時具有的性質。探討的主題主要分為四種情形: 1. 同心圓情形,凸多邊形最大周長時具有之性質 2. 不同心圓情形,凸多邊形最大周長時具有之性質 3. 同心圓情形,最大面積時具有之性質 4. 不同心圓情形,最大面積時具有之性質

「葵」藿傾陽,「銅」生共死

本研究結果顯示,硫酸銅水溶液對向日葵種子發芽率並無影響,反而有幫助於向日葵種子的成長;硫酸銅水溶液濃度到達300ppm會抑制向日葵生長,隨著濃度增減,其根、莖長度都有著明顯的減短,結果顯示其生長抑制率與濃度成正比。高濃度的硫酸銅水溶液,會使向日葵重量變輕,隨著濃度遞增而重量遞減。銅離子進入幼苗時期的向日葵後,堵塞在韌皮部的外側,無法藉由木質部往上運輸,而堵住銅離子金屬的正是卡氏帶,任何物質儘管是水,都無法自由通過,必須藉由細胞上的特殊管道進入細胞。從DPPH、總酚量、可溶性蛋白質,皆可推算其抗氧化物以及降解率,從這兩樣數據可見橙黑的重金屬耐受度高於橙綠。

智能擦窗戶機器人開發之研究

本研究基於機器人能取代人類作危險且重複的工作為觀點出發。探討擦窗機器人的設計結構及操控程式,利用Arduino控制板,結合馬達、感測器、支架及輪子來驅動。完成主體後,再以三階段的控制研究:移動測試、使用者操作、智能感知逐步達成擦窗戶機器人的自動化及智能化。在吸附方式上使用自由度較高的磁鐵,透過吸附在玻璃的力量加上移動來擦拭、清潔。製作過程中,逐一測試機器所需的不同物件,透過各種資訊軟體作模擬及設計,最終完成此智能擦窗機器人的雛型,希望藉由此研究達到拋磚引玉,讓更多科學愛好者共同投入機器人研究的學問中。

菇GO!背地一「站」

本實驗研究蕈菇如同植物具有「向地性」,蕈柄生長過程受到地心引力刺激會產生「背地一站」現象。我們利用柳松菇太空包以倒立方式發現蕈柄彎曲角度可超過150度,彎曲生長主要發生在距離蕈柄頂端20-30%處,因為近地側細胞生長相較遠地側大約有2倍長度的差異,和遠地側有較大的重力生長曲率,造成蕈柄得以發生背地彎曲;當完全切除蕈帽則無法表現「向地性」,我們推測蕈帽和蕈柄間的細胞似乎可以感應重力刺激,使蕈柄得以「背地一站」以利散播孢子。我們進一步自製離心器,以旋轉方式改變重力場強度,發現蕈菇子實體「向地性」表現強度產生改變,我們期待本實驗的重力向量對蕈菇發育的基礎研究可以應用於失重的外太空培植之可能價值用途。