全國中小學科展

第61屆--民國110年

海氏掠蚊(Lutzia halifaxii)獵捕白線斑蚊的行為研究及運用於生物防治的評估

小學在採集過程中幸運地採集到身體呈魚骨狀,較白線斑蚊大1.5倍的大孑孓,發現其會攻擊並掠食白線斑蚊(Aedes albopictus)孑孓。經病媒蚊專家鑑定為國內少見,但因不傳播疾病,以致較少文獻探討掠食行為的海氏掠蚊(Lutzia halifaxii)孑孓。本研究為國內首次對海氏掠蚊生活史及掠食行為進行之調查研究,結果有三:(1)海氏掠蚊孑孓的棲地與白線斑蚊等多種孑孓重疊並掠捕其為食;(2)海氏掠蚊的孑孓期為14~21天,公蚊壽命為25天,母蚊為40天;(3)海氏掠蚊可掠捕白線斑蚊孑孓,為功能反應曲線П型,捕食量隨獵物密度增加可高達177隻,並可明顯降低白線斑蚊羽化數量達90%。結果顯示利用海氏掠蚊進行生態滅蚊具有高度潛力,可進一步發展成為未來疾病與病媒蚊控制策略的工具。

利用深度學習將黑白影片色彩化

本研究旨在解決以往無法將影片色彩化的問題,設計方法分為兩大部分:首先,我們在基礎的生成對抗網路上加進了多個模組如:殘差模組以及特徵提取模組,我們實作多種不同組合的生成對抗網路,並比較其成效。其中,我們利用COCO dataset來訓練我們的的基礎模型。本研究以風景影片為主,因為風景影片的震盪和變化較小。在進入第二階段前,我們利用Kaggle風景圖片資料庫來微調最優的模型。而在第二部分,我們發現生成出的影片會有色彩不連續性的問題,於是我們提出了三套方案來提高影片整體品質來抵銷模型在前饋過程中所產生的不確定性以及隨機性。分別為H.264編碼技術,ORB預測個別幀,以及HSV提高色相穩定度。

「觸」水「浮」「能」-探討漂浮太陽能板之效能提升

為了提升太陽能發電功率,我們設計出能將光熱分離的蓄熱器,裝置包括:一、雙層壓克力板的底層,有效降低太陽傳到太陽能板的熱;二、微傾斜的側邊設計,在木板上黏貼具隔熱且環保的厚紙板;側邊致冷晶片熱端貼上塗黑鋁箔將蓄熱發電;三、利用菲涅爾透鏡當成上蓋,具聚集太陽能量的效果,也能阻擋向上的熱對流,使致冷晶片發電量提升。 實驗中利用四片串聯的致冷晶片,將太陽能板發電時背面產生的廢熱用來發電,能有效降低太陽能板溫度並大量提升太陽能板的發電功率。 我們製作出的漂浮複合式發電裝置,整體發電功率與原先太陽能板相互比較,發電量可達到2.05倍,有效增加綠能發電效率,同時具有節省水資源、環保素材再利用、節省佔地面積等多項優勢。

豆在土中戲–土耕豆芽的可行性與方法流程設計

本研究主要探討土耕豆芽的可行性,並研究其種植流程與器材,希望能推廣給民眾在家種出高品質安全豆芽。為了要準確測量,我們使用「自製脆度計」、「自製土壤濕度計」、「流水附著力測量法」、「紅墨水法」、「糖度計」對豆芽進行研究。 研究結果發現,土耕式豆芽不僅脆度、甜度比水耕式高,更可以省去每日換水2次的步驟,只要放著等收成就好。有利於土耕豆芽的條件如下:(1)土壤覆蓋2公分;(2)綠豆浸種1天;(3)土壤的土水比為1:3;(4)不同環境溫度對應不同生長天數;(5)土耕豆芽器內部要透氣;(6)可添加碎蛋殼增加脆度。 最後利用這些條件打造出低成本的「土耕豆芽器」,不僅種出甜又脆的豆芽,也能快速幫豆芽去頭去尾,輕鬆獲得「銀芽」!

太陽運行軌跡與太陽能板之製作

近年來全球大力推廣太陽能發電,為了能夠更清楚了解,太陽能板為何會發電? 我們從太陽運行軌跡來探討陽光之入射角四季之變化來進行模擬實驗與實際測量進行觀察變化的影響性。 在探訪彰濱太陽能廠及瞭解各種太陽能晶片的種類後,去測試比對各種影響因素(如: 太陽能板傾角變化、溫度、灰塵、遮蔭),從中尋找太陽能板平均最佳傾斜角度、保持最佳照度量、和影響太陽能板熱衰退的問題。研究發現,當陽光與太陽能板呈垂直照射時,發電量最佳,但是臺灣屬亞熱帶國家,日照時間長,熱能傳導到太陽能晶片後,會使晶片溫度逐漸升高,而引起熱衰退現象,導致太陽能板的發電量降低。 我們想做個輕、薄易攜帶、可折疊、高效率且不怕部分遮蔭的DIY 太陽能板。

高中生下課時間從事的活動比例與場地利用分配

本研究從校園生活中觀察到的現象出發,利用波達計數法、轉移矩陣作為工具,分析高中生下課時間從事的活動比例與場地利用情形。本研究實施兩次預試,分別進行問卷選項增刪、模型建立檢測,並對志願序及距離進行加權,使施測空間與時間等價。正式研究針對本校412位學生進行調查,結果顯示:學生下課時最常從事的活動分別為使用手機、聊天、睡覺;而最常使用的場地則為自己班教室與廁所;許多原本基於美意而設的公共空間並未被善用,場地不敷使用及分配不均的情況明顯。有基於此,研究者分別就重塑公共空間、新增公共設備、廣納師生需求三方面提出具體建議,期待校方未來在增設或重劃場地時,能使學生從事的活動與場地互相配合,發揮更大效益。

太陽能電磁機

在現今以綠能為主流的時代,而其中就包含了太陽能發電,但因傳統的太陽能發電只能有陽光出現時所產出的熱能才能使其發電,然而在夜晚時因熱能不足而無法運作,儘管所發出的電極為可觀,但相對所產出的電量極為不穩定。相較之下,太陽能發電機在陽光較弱時也可運作。假設將太陽能發電機運用在一般家庭上,只需要家中微弱的光源就能讓太陽能發電機產生電能,如果能充分運用平時家中消耗的光源來提升綠色能源的增加,對能源危機有正面的幫助,雖然其裝置所產出的電量較小,但僅需要微弱的光源即可使其運作,這樣類永動的概念所產出的而外電能,能加以運用會有很多而外的附加價值。

數字翻筋斗圖形花樣大解碼

本研究主要探討由一組數字來畫圖,所畫的圖形特徵與數字組合間的關係,並歸納共通性質。 (一)圖形特徵 1.個數1或2均畫出1個矩形。 2.個數≧3,圖形較多樣化。一次循環,均可畫出一個以最小數字為邊長的矩形,且從數字組合可判斷此種矩形彼此的離合程度。 3.個數非4整數倍,均畫出點對稱圖形。 4.數字順序相反的數序,互為線對稱圖形。 5.數字先後關係不變,只改變起始數字,所畫圖形經旋轉後會相同。 (二)循環次數,由個數除以4的餘數所決定。 (三)位移向量與旋轉變換: 1.將第一次循環起點到終點的位置向量做旋轉變換,可得各次循環的位移向量和終點座標。 2.可證循環次數。 3.可推算對稱中心座標。 (四)應用:繪出可變換圖形花樣的互動遊戲。

有角速度之橄欖球的運動行為分析

本實驗在探討一顆旋轉橄欖球碰撞地面時,特定情況下反跳後的質心高度增加的現象。我們主要研究橄欖球彈跳高度與初始高度以及初始角速度的關係。首先觀察到旋轉橄欖球落地後有不同的運動軌跡,並由影像分析發現轉動動能以不同比例轉換成移動動能。接著研究不同的碰撞點對於彈跳高度的影響,以力學模型推導彈跳高度大於初始高度的條件後,以實驗驗證。接著進行理論模擬,運用電腦程式求不同初始條件下的碰撞點以及落地時的角度,並擬合實驗數據。最後修正赫茲接觸理論,建立碰撞模型並得到不同角速度與碰撞點下反跳速度的熱圖與碰撞時的正向力函數。

銀合歡的愛與愁~澎湖區域生態觀察篇

本研究觀察探討澎湖地區銀合歡的外觀特性及引進歷史,藉實驗了解何種酸鹼值的土壤最適合銀合歡種子生長;長在銀合歡附近的雜草,他們的葉子對銀合歡種子是否具有相剋作用;利用實驗找出對銀合歡種子具相剋作用的植物,盼能有效抑制銀合歡種子生長。 觀察研究顯示澎湖地區的銀合歡多屬夏威夷型銀合歡,是豆科含羞亞科落葉灌木。根為軸根系;莖為直立莖;葉子對生,二回偶數羽狀複葉;多具有褐色腺體一枚;花屬頭狀花序;果實為莢果,內含種子。澎湖引進銀合歡作為牲畜的飼料與薪材,至今最少百年。 實驗研究發現銀合歡的種子喜歡在中性偏酸含沙量低的土壤生長,三裂葉薯的葉子透過淋溶作用會對銀合歡種子產生相剋作用,讓銀合歡的種子無法萌芽。