全國中小學科展

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團隊合作獎

「生」機蓬勃

有機物在無氧或低氧下,會熱裂解成生質炭,具高表面積,能吸附有機質形成生物炭,促進光合菌生長,改善土壤品質。為了解光合菌對生物炭促進腐熟化的效應,本研究運用光合菌在印度棗、鼠眼木、南洋櫻和桑葚等4種生物炭中做成添加劑,探索添加光合菌與生物炭對土壤的影響。實驗發現,農業有機廢棄物做成生物炭,就能改善土壤環境、促進作物成長,結論摘錄如下: 一、光合菌與水以1:20比例稀釋,種子發芽率與存活率高達100%。 二、校園盆栽土壤添加生物炭和光合菌種植青江菜,發現大部分添加者較未添加者生長更佳。 三、以生物炭提供青江菜營養源,有機質比無生物炭至少提高2%以上,南洋櫻最高可提升4%,額外添加光合菌可再提升0.5%,整體累計提升4.5%。

旋轉三角形跑射線

本作品延伸前年數學科展作品《公園跑切線》,研究兩個同內心不同大小的正三角形,中間小三角形旋轉θ,由大三角形的其中一邊上取一出發點,對小三角形的頂點沿射線到下一個邊上,接著重複此動作,最後路徑會收斂成三角形,研究收斂點的位置和出發點、旋轉角度、邊長比與收斂可能的關係。之後我們分離小三角形與大三角形之內心,並研究其性質與收斂可能性。最後,我們加入了共內心、相似且方向相同之兩一般三角形的情形,同樣研究其性質與收斂可能性。

魅力「柿」「澀」--擋「布」 住的誘惑

市面上的柿染是利用新鮮柿子進行,我們則是廢物利用,把無法食用的澀柿餅煮成溶液,探討加入鹽酸及氫氧化鈉後溶液的顏色變化。我們使用手機的應用程式color assist紀錄RGB後再進行分析,並用pH計記錄各溶液的pH值,柿餅溶液呈酸性,加入鹽酸後呈粉橘色,RGB中紅色成分沒有明顯變化,藍色成分大幅減少,染布呈淡粉色。柿餅溶液加入氫氧化鈉後呈黃-暗棕色-黑色,因濃度而有所不同,RGB中紅色成分大幅減少,藍色成分變化不明顯,染布呈棕色,兩者與原來溶液的顏色均有所差異。加醋酸鐵定色,布料呈褐色系,加醋酸銅定色,布料呈褐色中帶藍綠,水洗3次沒有明顯褪色。紫外線照射1小時及14小時後用 Color Meter檢測發現顏色變深。

字由字在─利用深度學習生成個人化字體

本研究旨在利用深度學習實作改變字體風格的模型,試圖讓生活中處處可見的文字變得活潑、生動,並省去許多設計字體所需的時間、精力。我們利用了風格矩陣、對抗式生成網絡(GAN)等概念設計了3種模型,並在實際運行後進行分析與比較。 VGG模型運用了卷積神經網絡的概念,擷取特徵以生成風格矩陣並將其進行字體風格轉換。Bicycle-GAN模型結合了Conditional GAN和VAE的優點,能夠生成多樣風格的字體。Zi2Zi模型則是在pix2pix的方法改進部分缺點,能讓生成的字體更逼真,且具有顯著的成效。 經過多次的嘗試和失敗經驗,我們發現VGG、Bicycle-GAN、Zi2Zi,3種模型在字體風格轉換上具有相當的潛力,在經過適當的後處理之後,能夠在耗費少量時間和樣本的情況下,生成實際套用在電腦中的個人化字體。

轉、轉、轉、紙轉千迴

洪新富老師有張隨著開合旋轉的紙雕名片,我們好奇: A、如何製作會旋轉的紙雕? B、其旋轉角度有無規律? 在分析探討後發現: 一、在菱形結構中,當摺線呈階梯狀,就能旋轉; 二、在鳶形結構中,要旋轉還須:「中線至較大剪角頂點距離」 ≥「中線至較小剪角頂點距離」-「第一層和第三層剪線在對摺線上的間距」。 三、菱形和鳶形結構,不管每層剪角是否相同,相鄰兩層的旋轉角度皆會相差 「180度-第n層起始處與第 層起始處的夾角」, 其中每層剪角相同的結構,相鄰兩層起始處夾角為一個摺角。 四、在圓形結構中,當摺線呈階梯狀,且摺角不等於180度即可旋轉,其中 若摺角皆<180度,則逆時針旋轉,若摺角皆>180度,則順時針旋轉, 且旋轉角度都隨層數遞增。

探討金門大橋興建後對當地居民之影響

本研究之目的在於調查金門大橋的興建對金門地區的民眾日常生活及環境之影響。研究結果顯示多數居民認為政府在興建大橋時有重視其意見。民眾認為金門大橋在方便交通、觀光、就醫及消費方面有較大助益。約半數的民眾覺得因為自己非大橋附近居民所以大橋興建時沒有造成生活環境的影響,少部分居民認為有噪音和交通困擾,而部分小金門民眾有感受到垃圾汙染。大橋通車後有近四成居民傾向在大金門用餐,近六成居民傾向選擇大金門作娛樂、消費地點。大部分居民認為大橋通車會影響金門政府提倡的「低碳島」,並認為通車會造成環境汙染及噪音汙染。小金門民眾認為通車後除了交通,對他們的消費和醫療方面也有很大的幫助,但通車同時帶來垃圾及交通的困擾。

埋「崙破」「柱」—拿破崙多邊形與角柱截面之探討

本研究主要在探討拿破崙初始n邊形與拿破崙正n邊形以及正n角柱的關係。研究中得知只需知道拿破崙初始n邊形的相鄰兩邊與其夾角,即可推得完整拿破崙初始n邊形,進而求得拿破崙正n邊形的邊長與面積,且證明初始 n邊形的頂點共橢圓。 此外,觀察正三角柱與一平面截出三角形,利用畢氏定理,可從三角形邊長推出正三角柱底面邊長,並將其推至拿破崙初始n邊形與正n角柱;發現當正n角柱底面和截面夾角固定時,截出的初始n邊形所作的拿破崙正n邊形皆全等;最後,我們利用解析幾何,證明任意三角形皆為一正三角柱與一平面的截痕,並透過投影面積與底面積,得知截面與正n角柱底面的夾角,企圖從幾何面確切應證如何截出該三角形。

雙蟲屠「龍」-「蟲」新塑造

塑膠要幾個世紀才能分解,最近發現即使使用生物可分解塑膠,卻無回收管道,所以,我們研究能分解塑膠的麵包蟲和麥皮蟲,探討食物、溫度、溼度對其生活史的影響,意外發現小花蔓澤蘭能餵食這兩種昆蟲。其次,進行各種食用塑膠定量實驗,使用ImageJ軟體測量食用塑膠面積、發現牠們喜愛食用編號3、4、6號塑膠,50g麵包蟲一個月約吃15.8g保麗龍;50g麥皮蟲約吃8.3g。接著,將誘導劑誘導兩種蟲吃編號1、5號塑膠,食量雖增加,但因為材質偏硬,減塑有限;另外發現兩種蟲大量吃「香草混合4、6號塑膠」,歸納兩種蟲喜愛青草葉子和果實氣味。找出適合兩種蟲的溫溼度、攝食模式與生活史,並設計多功能飼養箱,有效分解塑膠,其糞便做為有機肥料,種植植物。

探討各類型焚風之特性及其成因

本研究初探1961~2020年東部高溫事件時,發現中央氣象局歷史最高溫事件列表中,臺東創高溫紀錄多為焚風所造成,便欲深入探究。首先利用大氣水文研究資料庫提供之各測站數據,篩選出臺東、花蓮及臺中之焚風事件,並依焚風類型、時期、不同地區等因素作分類,比較並探討其成因。 經研究可知,三地區的焚風類型多為非伴颱焚風,且臺中地區發生次數最多;伴颱焚風則是臺東地區的發生次數居冠。此外,臺東的各類型焚風於各時期之平均持續時長皆為三地區最長。不同類型焚風於各地區發生次數及持續時長之差異,與臺灣附近之天氣系統存在密切關係,故隨著各時期天氣系統的變化,影響亦隨之改變。

影片情境化字幕實現探討

本研究旨在改善聽障人士無法完整接收影音類型資訊的狀況,探討各種影片處理技術,尋找、嘗試並比較各種方法,整合出最適合的系統自動替影片嵌入情境化字幕——用視覺的方式呈現影片聽覺訊息,讓聽障人士便於理解各種類型的影片內容與資訊。 為此,我們呈現的情境化字幕有主要幾個特點: 1、將聲音對話轉為字幕標記在說話者旁,透過畫面中語句位置就可以了解跟語者的對應關係。 2、畫面中字幕會以漸漸上飄消失的泡泡字幕來呈現,使觀影者有充足時間閱讀字幕理解內容。 3、將環境音效如電話聲、雷聲與貓叫聲等各種能傳達資訊的聽覺訊息標示在畫面中。 藉由這些處理使畫面呈現更豐富的影片資訊,最終達到改善聽障人士資訊接收權益不平等的目標。