第59屆--民國108年

從蝴蝶定理（Butterfly theorem）的圖形進行發想，在前人作品發想出研究方向，除了在圓與正方形以外，在其他圖形上討論蝴蝶形的其他性質是否有不同的發現？我們在圓、橢圓、拋物線與雙曲線之重疊圖形上作出對稱與非對稱蝴蝶形，對其面積、邊長、角度進行計算與歸納，再推廣到在拋物線上另找任意兩點做蝴蝶形；在研究過程中，我們也發現了圖形上一些特殊的性質，進行一連串的研究。且以普通高級中學課程綱要中數學科課程綱要內容為我們推論工具，希望能讓多數高中程度的學生均能了解我們的發現。

本研究是以Google Apps Script平台撰寫聊天機器人LineBot，此LineBot能抓取事先放置在Google試算表的資料，讓使用者透過和其互動學習物理，我們將它命名為「物理家教LineBot」。它透過URORA解題歷程，指導學生遇到物理問題時正確的解題流程，讓學生能隨時隨地學習物理。為了知道它是否真的能幫助學習，我們也設計了實驗，和使用傳統講義的學生作對照，研究結果顯示我們開發的物理家教LineBot能有效的提升學生解題能力和物理的學習態度。

利用兩片偏光片可以調光的特性配合相機與照度計，找出使用相機測量照度與亮度的方法，以此測量「照片」中光源在物體表面反光的眩光程度，並由測試偏光片各角度的透光率、消眩光效果、透光反光材質特性，尋找適合製作防眩燈罩的材質；市售標榜有消眩光（間接眩光）的檯燈（3M博視燈）有使用方向位置的限制，經由實驗瞭解偏光片的特性，重新設計能360°無死角且效率高的防眩光燈，經測試，我們設計製作的燈能減少直接眩光與間接眩光，而且成本更低。

現代生活中電能扮演非常重要角色，由於使用者型態多而複雜，甚至因電能過度開發造成能源與環保問題，於是電能品質與資訊至為重要，結合新穎的科技技術改善目前電能管理，達成智慧化用電能系統成為現代電能管理顯學。 本研究概念來自物聯網(IoT)與區塊鏈技術，將二者結合並應用於電能管理系統上，使用戶端使用者與供電管理者皆有用電資訊平等權，進而達到更佳的用電資訊安全與節能效果。研究內容除了製作電力模組為物聯網電能系統之感知層，與無線傳輸模組及嵌入式樹莓派處理器前端伺服器組合而成網路層之外，更著重於應用層之後端區塊鏈伺服模組。目前研究已有電能資料、帳單與交易之工作量證明成果，所以具有公開不易篡改與交易節能功能。

本研究旨在研發製作可強化穩定氣流的風洞，以及可有效測量瓶蓋受力狀況和周圍氣流的測試架，並以此進行瓶蓋棒球研究。研究結果發現，長度比為整流段：壓縮段：實驗段=4：9：3的風洞，可明顯穩定和增強氣流。以小風扇結合LM393、Arduino組成的自製風速計可有效測出氣流速度。瓶蓋旋轉對其上升力、向左力及阻力會造成不同程度的影響。瓶蓋轉動方向向上，飛行路徑會向左偏。最後並根據康達效應、馬格努斯效應與實驗結果，推測出瓶蓋以不同旋轉方向及飛行速度所造成的飛行軌跡。

從word2003的圖示中，我們看做畫圖時每次將四邊形其中一邊延長，其他邊的長度不變，然後畫出四個邊。按照這樣的方法可以畫出許多圖形。我們將每一邊編號後，發現各種圖形的延伸方向和代號有關。因為有一些結論可以從圖形的延伸方向來看。 接著，我們將研究重點放在起點和終點都在同一個位置的封閉圖形。因為這些封閉圖形的代號組合會形成環狀排列。 從環狀排列發現到一些結論：一組環狀排列只有一種圖形，圖形不同，代號不同。畫圖次數有幾組環狀排列，用不盡相異物環狀排列來算。哪些畫圖次數會有環狀排列組合，可用邊數的最小及次小質因數來算。鏡像圖形代號可以算出來。 最後，我們利用發現到的結論來做應用，畫出更複雜的圖形。

毛氈苔的捕食運動是黏液、腺毛(觸手)與葉片之間的協調動作。我們以點線面的方式分別探討黏液、腺毛與形成消化區的各項特性。首先，點的觀察是1.毛氈苔能立即偵測獵物是否為營養物質，2.黏液的分泌量對溫度會進行調節作用(溫度升高黏珠變小、溫度下降則變大)，3.利用黏液表面張力說明當黏液進行串接現象時，會增大捕食成功的機會。再則從線的角度提出“腺毛彎曲模型”，說明腺毛柄部正面柄部簧片的功能與背面膨壓變化的作用。最後用“腺毛彎曲訊息分類圖”與“傳遞營養物質訊息模型”解釋黏液、腺毛、葉片與形成消化區各部位間的協調性。綜合上述，設計皿狀容器假昆蟲協助未來探索黏液酵素特性並推論出彎曲訊息應與動作電位的關聯性。

非洲菫葉光合作用型態以C3為主，本研究植株Eternal Orbit品種，表皮細胞與葉肉組織間有一層花青素，其光合作用型態有別於其他品種而呈現CAM。斑葉品系的葉綠素形成易受溫度影響， 平均21ﾟＣ為非洲菫成長最佳溫度，16ﾟＣ出斑面積最大；菫葉毛屬於單列細胞毛(uniseriate hairs )，毛內具葉綠體構造。上表皮與葉肉接觸部位，出現漏斗狀葉肉組織(funnel-shaped chlorenchyma)。，葉面組織切片顯示斑葉(variegate)為化學型色素體變異，局部品種有較厚的儲水細胞(Water storage cell)，能耐較乾旱的環境。

我們研究了Flow Free遊戲的特徵後，發現他與另一個遊戲——數獨在規則上有許多相似處。於是我們先轉而研究網路上已經有多種解法的數獨遊戲，嘗試將那些方法套用於Flow Free去解。經過多次嘗試，我們發現一種邏輯簡單且可行的方法 — SAT Solver。SAT Solver (Boolean Satisfiability Problem Solver或作Propositional Satisfiability Problem Solver)最大的特色是需要使用Boolean Variable，也就是一切條件都必須轉換成是非題。「這一格是哪一個顏色?」變成了「這一格是不是顏色一?是不是顏色二?是不是顏色三?...」。經過研究，我們得到一個結論 : 如果一個問題沒有步驟性(上一步驟不影響下一步的答案)且所有條件都能以是非條件式表示，就可以用SAT Solver解開。

本研究使用兩台普通攝影機，加上電腦影像處理軟體繪聲繪影和After Effects、文書軟體Excel、免費運動軌跡追蹤軟體Tracker，成功收集到空手道社團中，15名國中學生及1名教練對打時攻擊動作的相關運動數據。接著製作情境模擬影片，測量空手道社團國中生15名、非空手道社團國中生15名的反應時間進行探討。實驗中發現，可以經由平日的空手道訓練課程、模擬情境影片的加強訓練、以臉部為凝視的重點位置等方法，縮短對打時防衛的反應時間；攻擊時則要強化速度、減少上下方向晃動，才能讓對手來不及反應。本研究可提供給一般學校及運動社團做為參考，作為基本的運動動作分析及訓練輔助的方法。