全國中小學科展

第61屆--民國110年

因「材」施計-觀察倍數關係,推理原始密碼

在數字2~100之間,約定取哪五個數字,每個數字有五張牌。 每次遊戲,提問者從這二十五張牌中抽五張作牌組。 答題者用乘法提問,以較少提問次數答出牌組數字者,獲勝! (一) 解題步驟 (1) 問五張牌相乘,找出具有特殊質因數的牌; (2) 找出牌組中,會造成乘積相同的組合,問其中最大數字的倍數相乘。 如果執行步驟(1),尚未完全解題,就執行步驟(2); 如果執行步驟(2),尚未完全解題,再次執行步驟(2)。 在這個規則之下,可以依序確定五張牌。 (二) 提問次數 第一題問五張牌相乘的質因數分解,出現 (1) 四種以上的質數,直接得知五張牌數字; (2) 三種質數,最多加問一題; (3) 兩種質數,最多加問兩題; (4) 一種質數,最多加問三題。 在這個提問上限之內,一定可以成功解題!

任「憶」門-探討不同顏色及音樂對於記憶力之影響

本實驗旨在探討顏色與聲音對人類記憶力的影響,並藉此提高學習效率及學習表現。我們自編問卷調查國中生對於聲音聆聽習慣及看法,隨後以3種圖形和4種類型的音樂,針對 56位同學進行記憶力實驗。研究結果指出:(1)圖形記憶力中,無音樂中以彩色圖形的記憶效果最佳,有音樂下則以黑白圖形最佳;位置變因的結果顯示:右側>中間>左側;色差小優於色差大者。(2)數串記憶力中,聆聽搖滾樂能降低數串誤報率;音樂速度快之答對總分高於慢速者。(3)聆聽抒情及古典樂的答對總分與學習成效呈正相關;(4)分析訪談受試者的記憶途徑最終皆會轉換成聲碼,學習成效高者首先注意顏色變因,而成效低者的閱讀途徑為圓圈。以上結果顯示圖形與聲音會對學業表現產生影響。

應用深度學習建構泥火山泥裂成分與裂縫特徵模型

本研究旨在探討高雄區,目前仍在噴出泥漿的泥火山所形成的泥裂表面特徵。藉由類神經網路找出泥裂角度、裂縫數、含水量與泥漿成分之間的關聯性,建構裂縫判斷模型,並採取各地泥漿樣本,設計裝置進行實驗,在控制泥岩厚度、溫度等變因下,模擬自然環境形成的裂縫,並分析受力產生的特徵模式。建構後的 CNN 模型準確度約為 83 %,RNN模型準確度約為 93 %。前者用途為判斷裂縫分岔點與找出其裂縫角度與數量,後者用途為透過裂縫數與角度判斷當前圖片含水量與成分。未來將繼續開發為只需將圖片輸入,即可精準判斷出該圖片的含水量與成分,提供在各領域如:地球科學、防災、建築工程等實用工具。

以邊追圓 - 多邊形內切圓形成規律之探討

一、每一個圓外切四邊形的對邊和都相等,每一個對邊和相等的四邊形也都有內切圓。在各邊長度、順序、對邊和都相等的相異四邊形,隨著內角的不同而有不同大小的內切圓。 二、本研究從圓外切四邊形出發,試圖找到一套方法在僅知各邊邊長條件(長度、順序)下,判斷多邊形是否可能有內切圓。 三、多邊形如何在僅知邊長條件下,判斷是否有內切圓存在?以及如何進一步找出內切圓半徑長度與相對應多邊形的內角關係為本研究重心所在。

奇妙的飄浮現象:親疏有別

本作品主要為發現水面上漂浮物易被外物吸引,甚至發生排斥或旋轉的現象,藉由研究探討此現象的多種特色。表面張力雖常被討論,但表面張力所產生之漂浮移動現象卻從不曾在我們所查證的科展題目、網路資料、書籍、甚至是科學文章中被研究過,富有創新、獨特性,於是由不同親疏水試棒、試片的交互作用中,探討其移動規則及可能引起之機制。從實驗結果可知,疏水邊易與疏水相吸與親水相斥,其細微現象與水面凹凸、折角試片俯面仰面有莫大關連,過程中則以光影輔助推論,進而由表面張力使液體表面積趨向越小特性,了解一系列運動原因並加以論證。此現象甚至也發生在試片間與槐葉萍的葉子上。透過本研究的發現和討論,或許未來可用來解釋一些自然現象。

紋白蝶:臺灣?日本?傻傻分不清楚!

本研究目的是為了要找出臺灣紋白蝶和日本紋白蝶的外形特徵、生活習性、食性以及活動期等是否具差異性,進行長期觀測與實驗,試圖找出答案。方法是先種植六種十字花科蔬菜吸引母蝶產卵,長期觀察兩種紋白蝶生態,並設計各種溫度適應實驗。結果發現臺灣紋白蝶和日本紋白蝶兩者的生活習性大致相同,競爭性不明顯。但日本紋白蝶能配合十字花科蔬菜的生長期在冬季大量繁殖,因食草多、天敵少、競爭者少,故日本紋白蝶能大量繁殖。反之臺灣紋白蝶在初春時開始活動,因食草變少、天敵變多、競爭者變多,數量少於日本紋白蝶。兩種紋白蝶在5月中旬已沒有發現卵和幼蟲,與兩種紋白蝶的溫度適應實驗結果一致。

走在蟲蟲的十字路口 ~不同磁場對麵包蟲的生長和羽化及行為的影響~

本實驗觀察麵包蟲在不同磁場的影響下,其習性、生長發育及變態情形的差異。結果發現: 一、在磁極影響下,麵包蟲的生活史中生長情形較規律,生長速度較慢,S極則最慢,因此也最重。 二、結蛹時間無磁極最快,N極其次,S極很慢。 三、無論集體或個別飼養,N極和S極的蛹期都比沒磁極的短,推測磁場會加速麵包蟲變態的速度,蛹期S極最短,無磁極最長。 四、磁場對麵包蟲的死亡率影響不大,但N極影響的麵包蟲會有食慾和活動力降低的情況發生;集體飼養時,S極的死亡率較高,N極和S極都比無磁極的早出現死亡的個體。 五、在走道的選擇上,發現和原來飼養的磁場有很大的關連性,集體飼養時的關聯性更高,走和原來飼養磁場相同的機率都有超過70%。

自然語言結合推薦算法開發程式碼生成器之研究

本研究希冀提供學生另一種程式的學習方式,減少學生對於程式的排斥感,同時亦能讓學生在學寫程式之前,先訓練其溝通能力,使其說話較具邏輯性的結構,如此一來將能更有效的表達其所要陳述的事件,我們自行開發一套軟體系統,可經由口語的方式與電腦溝通,同時電腦經過關鍵詞的辨識後,能更精準的透過推薦演算推出幾種可能的目標事件,透過選擇的方式,一步步引導使用者完成其想要達到的動作,最終目標是透過這個軟體自動產生程式碼,如此一來將可減少學生對於程式學習的恐慌,提高學生對於程式設計的學習成就,同時,請老師利用我們自行開發的程式學習輔助軟體實際教學後進行問卷調查,亦有超過百分之64的同學認為,這樣的軟體使他們對於程式學習更感興趣,也提升他們撰寫程式的成功率。

「扭」轉乾坤,「擺」挫不折-探討扭擺的各種性質

裝置被一條金屬線所繫住,以此線為軸,上端固定,垂直吊掛。當物體受外力被扭轉一角度θ時,金屬線因恢復力而產生來回扭擺的現象,且扭擺週期T受各種因素影響。經實驗後我們發現:1.金屬線的剛性係數越大,T越小。2.扭轉角度θ越大,T會些微增加,但不明顯。3.T與長度開根號成正比。4. T與質量開根號成正比。5.T與線徑粗細成反比。6.擺放方式-T⊥ > T//。7.所得公式 T=k×(√l×√m)/d,且k∝1/√G。 我們另外發現有「扭性疲乏」一事,實驗後發現金屬線的剛性係數越小,則扭性疲乏越明顯,且當金屬線重覆受到不同方向之扭轉時,疲乏的現象會比同方向來得明顯。我們希望未來還能找出「扭性疲乏臨界點」。

手機攝像彩度結合光度滴定法應用於酸鹼微型模組及解離常數之測定

本研究自行組裝微型滴定裝置,建立常見指示劑(甲基紅、酚紅、酚酞及廣用試劑)之酸鹼滴定模組,運用實驗開發的像素分析法,由像素加總值與滴定體積之程式推知當量點體積,所有實驗誤差均不超過0.30 %,具有高準確度,且此實驗模組之濃度檢測極限可達10-4 M。將微型裝置應用於指示劑解離常數的測定,測得甲基紅、溴瑞香草酚藍及酚酞之pKa分別為4.95、7.11及9.40,與理論值幾乎一致;進一步以RGB值二次微分找出指示劑更精確的變色範圍,如甲基紅在[HIn]⁄[In^- ] >7.65時會完全呈現酸型顏色、[In^- ]⁄[HIn] >6.55會顯現鹼型顏色,其變色範圍為pH 4.06~5.77。本研究成功簡化傳統滴定與解離常數測定的實驗步驟與器材,達到簡潔、可監測之綠色化學願景。