全國中小學科展

第62屆--民國111年

一同抗疫,互別苗頭!臺灣人民對COVID-19(新型冠狀病毒)疫苗的施打態度與行為研究

近年臺灣引進多款疫苗因應蔓延的COVID-19疫情,但目前尚無研究探討臺灣人民施打COVID-19疫苗的態度和行為,因此本研究希望建構對臺灣人民施打COVID-19疫苗態度及行為的初步理解。本研究發現:人口學變項對施打疫苗意願和實際施打疫苗行為皆有影響,但原因應是受疫苗施打政策影響;而疫情的關注程度確實影響施打疫苗意願,然大多數人實際上都已施打兩劑(含)以上疫苗;接著在分析現行各廠牌疫苗的接受程度後發現:AZ疫苗的被接受程度持平、Moderna疫苗和BNT疫苗的被接受程度下降、高端疫苗的被接受程度上升,惟因高端疫苗施打母數較低,結論宜謹慎看待。本研究期能為臺灣COVID-19疫苗施打情形提供綜觀視野,作為未來疫苗施打政策及規畫參考,使疫苗政策更周全,發揮最大效果。

我的交通安全好幫手-物聯網智慧太陽能背戴裝置

我們發現一些交通問題:車輛可能撞傷行人、不明人士可能跟蹤學童、有危險時不知如何盡速求救、天氣狀況影響交通安全、家長擔心學童是否平安到校。討論後嘗試用課程中學到的物聯網知識,提出解決問題的方法。想到將超音波感測器、Micro:bit、 KSB039擴展板裝在書包上,變成一個物聯網的智慧裝置。超音波感測器偵測到有人車靠近時,ws2812燈條會發光,擴展板上的蜂鳴器會發出聲音,提醒他人和自己要小心。書包上的LCD1602液晶顯示器,能顯示距離和溼度、風速、空氣品質資訊,裝置使用環保太陽能供電系統。還做了戴在手腕上的藍牙穿戴裝置,不小心跌倒時可以發出警示的聲光效果。加上個人的樂讀卡,結合Scratch的RFID跟LINE通訊技術,讓家長與老師知道學童是否準時上下學。

Knights Swap—無標號樹之探討

這是延伸自我們在中華民國第60屆中小學科學展覽會提交Crazy Knights作品,相對於前次已完成的環圖分析,我們認為非環圖尚有擴充發展的可能。 本研究從已知的騎士交換節點非環圖構思,試圖自創工具以產出無標號樹,進一步將無標號樹賦予生成編碼編碼權值後解析規律並驗證之。本研究創發之G(S↔P)E生成圖工具能夠擷出無標號樹、二階段編碼系統能解決圖同構問題並進一步得到權重於解析樹形,得到直線、花形、T形與多分支樹及其通式,依此探討樹圖訊息交換之規律。

陽光照射造成皮膚溫熱感覺的神經活化機轉

陽光晒到皮膚,人體感覺到刺痛來避免過強紫外線。但為何感覺到刺痛呢?過去對光的生體受器著重於眼睛錐及桿狀細胞(Opsin 1/2),但它們在背根神經元 (DRG,神經末端主體細胞)的表現並不多。TRP channels表現在皮膚及神經。TRPV1是痛覺受器,引起鈣離子通透,Dr. Julius因它得到2021諾貝爾獎。TRPV1/A1受溫度、酸度等活化,但DRG的TRPV1/A1,是否會因紫外線(UVB)照射而影響,並導致鈣通透並不了解。我以不同強度UVB照射人類角質細胞或大鼠DRG,以螢光顯微鏡及流氏細胞儀測量TRP蛋白質表現,以實時影像來作動態鈣離子分析。結果顯示UVB增加DRG的TPRA1/V1表現。且UVB顯著增加角質細胞的TRPA1/V1表現,有劑量相關效後,惟UVB照射對鈣通透影響不大。結論是,UVB照射增加角質細胞及DRG的TRPA1/V1表現,可能與光照引起之麻痛有關。

膜音傳腦—金屬球彈跳聲

我們使用橡膠氣球膜套在塑膠杯口製作鼓,大小不同的金屬球充當鼓槌來進行實驗,記錄聲音以Audacity、Python-FFT及Python-STFT等軟體及分析演算法處理,探究聲音的組成頻率、振動模式及影響聲音頻率、強度的變因。成功找到金屬球撞擊橡膠膜聲音的基頻及振動模式組成。我們發現:金屬球落點愈接近中央,基頻強度愈強;遠離中央,則能引發較高頻率的震動模式。金屬球直徑和基頻強度雖無明顯相關,在基頻和(1,1) mode之間卻可看到一明顯波形,且此波形強度隨著金屬球直徑增加而增加;中等尺寸的金屬球撞擊膜中央特別能引發以落點為腹點的震動模式。此外,落下高度愈大,則基頻強度愈大;而落下高度增加並不會引發較高頻率的震動模式。

運用機器學習和軟體模擬優化泵浦旋葉

本研究主要整合實驗測量、田口實驗與人工智慧機器學習等方法,發展優化泵浦旋葉技術。首先以3D列印開發多種相異外型族群與不同葉片數目共計82種設計,以實驗探討旋葉構造形狀與泵浦之流量、揚程及效率,進而找出效率較佳的旋葉並作為基底,過程中應用電腦輔助分析軟體進行旋葉內部流場與應力場分析驗證,搭配透明運轉泵浦觀察不同轉速下旋葉內部流體流動狀態,田口法研究結果發現由信躁比與均值分析結果顯示入口斜率為最重要的影響參數、其次分別為旋葉數與出口斜率,影響最小則是上蓋厚度,且優化設計旋葉T3C-10-2-4-4最佳。機器學習方面,經由多元線性回歸訓練模型預測出未知的旋葉效率(Y值),訓練完成後得到平均絕對誤差Mean Absolute Error (MAE)皆小於1.5。

航空雙雄的奮力「疫」戰探討航空公司是如何在嚴峻的疫情下生存及能增加或改善的防疫措施

全球受新冠疫情肆虐,各產業損失慘重,航空公司更是受到重創。為瞭解航空公司於疫情前後的營運狀況,研究臺灣兩大航空公司的年報、財務營收報表及民航局統計資料,比較疫情前後的營運狀況與對公司的影響以進行分析。 為了解旅客對搭機的防疫安全需求與防疫措施建議,編制問卷,以研究疫情下搭機的安全性及防疫措施的改善方針。 本研究架構主要分為四大面向:一、疫情前後營運分析 二、疫情下航空公司的應變策略 三、問卷調查 四、調查結果分析。 結果顯示:一、航空公司在疫情初期營運狀況顯然不理想,之後便有所改善 二、航空公司推出許多行銷策略如添購新機和降低營運成本等 三、機艙內感染病毒的可能性並沒有想像高,調查發現民眾主要的擔憂在於防疫安全的問題。

跳舞的油滴

我們詳細地進行了液滴開花現象相關的研究,發現不同油品發生液滴開花現象的條件並不相同,其中的關鍵是表面張力的大小。分析動態過程發現在不同條件下(酒精濃度、油品種類),液滴的擴展與收縮過程很相似。進一步使用懸滴法自行測量各種油品以及不同濃度酒精的表面張力,對照相關文獻數據確認實驗所得數據的合理性。最後,我們也嘗試統計與分析液滴開花後碎液的大小與數量,以量化的方式解釋實驗的各種現象,確認馬倫哥尼效應(液滴開花)是因為酒精溶液與蔬菜油兩種不相溶的液體表面張力相近,同時上方的酒精溶液揮發性極強而導致酒精濃度下降、表面張力增加而造成液滴碎裂開花的效果。

生活生電~生活中多餘能源再利用

能源危機是當前各國面臨的重要問題,本研究想從日常生活中找出還有沒有可以用於發電的能源。根據本研究之觀察及發現,小學生的生活經驗中也隱藏著一些還可以利用的能源,例如:玩具車轉動的輪子、會轉動或是擺動的遊樂器材、吃火鍋時鍋子的熱等,都是具有多餘能源可以轉換為電能的能量,雖然本研究目前發電效率不高,但我們期待未來每個人都可以自己發電,朝向自給自足之路邁進!

大氣乾坤急速降溫

台灣手搖飲料從 1990 年代發展,至今已超過 30 年。2010 年代更由台灣流行至東亞、歐洲、美國及中東各國。 在這飲料店滿街都是的時代,幾乎人人都喝過飲料,飲料剛出爐的時候,為了第一時間讓飲料降溫且快速交到客人手中,通常大多數的飲店家都會加入冰塊。但有些不肖業者會為了減少成本而使用沒有經過消毒的不衛生冰塊,我們覺得如果在飲品裡加入這些來路不明的冰塊會不衛生,而冷凍製冰機所製造出來的冰塊雖然衛生,可是沒有達到完全節能減碳的效果,而受到溫度的影響在杯中融化的冰塊,融於飲品中的冰塊會影響飲品的口感且越喝越淡,為了避免這些問題,我們測試了多種的研究方法,最後選擇用大氣壓力瞬間洩壓產生壓差達到瞬間降溫的效果。