全國中小學科展

第62屆--民國111年

橫帶人面蜘蛛空間分布之探究

橫帶人面蜘蛛於野外可同時看到單獨結網及群聚結網之空間分布方式,依野外調查及室內實驗發現,不論是單獨結網及群聚結網,均以腹面朝向光源,且群聚結網者腹面與背面之光照度差明顯較大,即光對比度較高,捕蟲率實驗結果顯示,蜘蛛本身的存在會增加網上捕蟲率,且群聚結網者明顯高於單獨結網者,推測應該是蜘蛛身上特定色斑會吸引獵物,而在群聚結網環境下,因為光對比度大所以色斑更明顯,更容易吸引獵物,所以較陰暗環境下,蜘蛛容易形成群聚結網;但根據光譜分析,蜘蛛背面反射率更高,推測蜘蛛不以背面朝向光源,是因為雖能吸引更多獵物但也更容易吸引捕食者,故蜘蛛才以腹面朝向光源,而在背面再加上裝飾物,以氣味來吸引獵物。

銑床六面基準加工類比數位化之研究探討

銑床基礎加工實習,技術層面著重於六面體銑削。如何將六面體相臨兩平面間垂直精度建立,決定了工件後續尺寸控制依據。 實習老師指導我們對銑床主軸中心、虎鉗鉗口固定面、虎鉗底面校正,旨意建立材料置位對應虎鉗夾持角度對合關係;問題是實作上我們無法重現精確達成。依功能性分析發現關鍵在於夾具、工件、軸系三者間無法快速定位校正問題!本研究創新方式是設計增加可重置夾持單元及類比轉數位角度控制單元,以銜接置換維度方式進行定義”固定件位置”,快速獲取重置加工基準面趨近一致於機台軸系方式,有效解決人為校正操作技能不確定性。

螳螂捕食行為之生物力學初步探討

成功捕食獵物對於動物的生存是非常重要的事,本研究在探討螳螂捕食行為的生物力學,瞭解螳螂的前足拉力大小以及影響拉力的可能因素。在前人的研究中很少探討到螳螂的前足拉力,本實驗透過探討螳螂的種類、體長以及螳螂爬行物體的表面材質與前足拉力的關係,我們發現:不同種類的螳螂,若是體長相近,也會產生相近的拉力;螳螂的體長越長,所能產生的拉力越大;體長小的螳螂,拉力比較容易受到不同爬行表面材質影響。我們觀察實驗過程,猜測螳螂的中、後足可能有助於螳螂固定在物體表面,此固定能力是否影響前足的拉力值得繼續探討。最後,未來可能根據我們的研究成果進一步評估螳螂的體重和拉力的關係以及螳螂體型和棲息地植物形態是否具關聯性。

換句話說

BERT近年來在各式NLP任務中可說是無處不見、無所不在,其中使用fine-tuning的訓練方式更是可以幫助研究者省下大量的時間及運算成本,且結果都有不錯的表現。本研究探討在結合不同條件的文本訓練下,基於對BERT模型做fine-tuning且讓其進行文本分類,觀察其對於預測及分類中文句子通順程度的成效,並且根據訓練出來的模型設計修正方式嘗試使其對預測中不通順之文本進行自我修正,並分析其成效與結果。

以離子推進系統為例-探討電暈反應在離子通路中推力、性質變動之研究

本研究由高壓電和火箭得到靈感,嘗試自製一離子推進器模型。本組亦嘗試以不同金屬針、間距、金屬針種類及銅管長度、數量來觀察其離子推進器推力大小,找出推力最佳的組別和其狀態,並試圖探討高壓離子通路間距不同之電暈性質。實驗後發現,離子引擎推力最佳設計為正極為6.5公分長不鏽鋼針、負極為3.5公分長銅管七根、間距0.3、0.5、0.6公分較佳,推測是由於離子通路反應方式、氧化面光潔程度及極端表面積影響推力變化。亦發現部分金屬針有氧化情形,希望能找出不易氧化的方式。為探討推力與通路電學性質,本研究亦設計一套電路,了解高壓離子通路電阻、電壓、電流關係,並和推力實驗比對。未來我們將探討不同種金屬針離子通路性質。

掀風倒谷—都市風場峽谷效應的觀察與研究

本實驗以透過實地走訪、文獻探討、模型操作,以觀察及分析了解造成新竹人困擾的都市峽谷效應,並希望透過各式實驗讓人們可以更了解這樣的地質現象,並可以了解哪些地點容易發生這樣的現象以小心安全。 而本研究完成後發現當建物形狀符合風場、巷道狹窄至臨界點、街口面朝風及廣大處、周遭沒有可以阻止風運行的建物或巷道旁有許多排列整齊高樓的地方較容易出現峽谷效應。而在我們討論過後建議只要將建物距離加大、房屋間距統一且注意臨界值、巷頭巷尾統一寬度、設立告示牌提醒用路人或在建物興建時加入風道思考設計,即可防止峽谷效應對人們的傷害。

別慌「蟑」-IoT結合綠能清理之探究

在台灣這種潮濕的氣候裡,蟑螂是每個家庭頭號公敵,多數人看到牠都會聞之色變,為了解決問題設計一個可讓大眾方便的滅蟑工具,參考市售滅蟑相關產品列出缺點並加以改善。作品利用中間設置誘餌區吸引蟑螂進入,一旦被偵測到再採取高壓電擊,緊接著啟動刷子將牠推入後方回收盒中。清除時拉開回收門就可倒入垃圾筒中清理掉。此外作品供電來自太陽能蓄電及運用IoT物聯網技術,開機、電力不足、電力充飽或已捕獲,行動載具均會收到 LINE通知訊息且同步記錄到Google試算表,還可以透過LINE訊息欄輸入V或C文字,反查捕蟑數與目前電量狀況,作為未來環境除害監控參考。

鑑色~藍染動力進行式

傳統藍染,染個深藍的布,要反覆浸染洗個二、三十次才行,而每一次的洗滌,都是藍水對環境的污染! 我們設計的鑑色儀,光敏電阻吸光儀使各色光照射比色管溶液,讓光敏電阻感光後,測量串接的電阻分電壓大小,可製作檢量線定量染液濃度;染布鑑色儀則是以GY-33顏色感測器校正後,測出同區塊面積的色布RGB值,再以線上顏色代碼轉換工具,轉換成HSB 值來分析染布顏色。 我們創新研究出藍染水車的動力機構,不僅可比較出不同水位、負載物的氧化還原轉速,也成功的加入順逆轉軸之動力輪替,解決長巾藍染不易的問題。 非接觸式的光遮斷感測器精準量測水車運轉時間、簡單比較增加風速或溫度可加速氧化之定色等,讓精準快速的藍染文化成為可能。

費氏漫步

本作品啟發於 2020 年一月份科學研習期刊中的特約專欄「森棚教官的數學題 – 散步的費波納契」,探討在數線上以費氏數列作正向或負向的移動,走 n 步的期間內距離最遠時的最小值為何?又有多少種方法?我們先利用窮舉法、樹狀圖與 Python 程式找出 n 在 1 到 22 之間的所有情形,發現最遠距離最小值近似於費氏數列的一半、方法數與「整數數列線上大全(OEIS)」收錄的類費氏的數列 A254308 相符。在探討走法時,得到符合條件的走法推廣並非是增加最後一項,而是在已知的走法中添加第一步。並利用找到規律性的走法、走法延伸規律與數學規納法驗證最遠距離最小值與方法數可推廣至所有的 n 值,最後我們將行走的方法改成盧卡斯數列與類費氏數列,也出現相似的結論。

3D紙片離心機在混合物分離的應用

準備科展題目時,搜尋到紙片離心機,該設備利用旋轉紙張圓盤達到高速的分離效果,以此裝置協助非洲疾病盛行地區進行血液離心及分析。 以紙片離心機為主題,實驗設計探討紙張材質,尺寸及重量;線的材質及長度;孔的數量及距離,採取不同方式組合測量紙張圓盤轉速,實驗結果以西卡紙為材質,半徑4或5公分,重量約10.0公克,孔的數量為2或3孔,孔距1.0公分,轉速較高效果較好。 西卡紙裁剪後規格無法一致,決定採3D列印製作出圓盤,以手動方式轉動毛細管吸入之不同澱粉或鴨趾草混合液,進行離心分離及分析。 實驗結果顯示,3D列印圓盤高速轉動後可將混合液中固相與液相分離,未來希望可以比較3D列印圓盤結合毛細管,在分析化學上進行更廣泛的應用。