全國中小學科展

第63屆--民國112年

疫情之下的學習—探討ChatGPT對於高中學生數學混成學 習成效與學習參與度之影響

本研究首先透過自行設計之數學混成學習挑戰問卷,了解臺灣學生認為數學混成學習效果的成因,並以此為基礎開發出數學混成學習智慧輔助教具。本研究開發之教具整合人工智慧聊天機器人ChatGPT與通訊軟體LINE,讓學習者在進行數學混成學習時可及時解決疑惑。最終,透過準實驗設計,驗證該教具的介入是否對於學習者在數學混成學習中有正向的幫助。結果表明將該教具導入於數學混成學習中可以有效提升學生的學習成效以及課堂的參與度。學生在課堂中學習效果不佳的原因多與遇到問題無法及時得到幫助而導致的課堂低參與度有關,此教具有助於對上述問題產生正面影響,並為混成學習提供啟示。

Lusa-----圈起泰雅獵人的智慧

Lusa 是泰雅族的傳統束腳陷阱, 泰雅祖先及獵人們在這小小的機關中,利用了許多植物的特性及物理科學原理。獵人們為了要提高束腳陷阱捉住動物的機會,在製作陷阱時,材料的選擇及使用有些偏好在觸動陷阱機關的消息棒上,做了些巧思來加速陷阱的運作。我們 在老師的指導下,設計了多組的實驗來探討。實驗結果驗證了,在祖先流傳下來的陷阱選材及安裝之中蘊藏了許多的智慧。我們也以科學的方法測試出消息棒的最佳組合。身為泰雅子孫的我們,能以科學的方法來 探討及驗證祖先的智慧,也是於有榮焉。

騎士變奏曲

騎士過城堡是一款棋盤模式的電腦遊戲,棋盤是由14格棋盤格組成之圖形,以騎士棋的斜日式走法,選擇棋盤格上的任意棋盤格作起點,跳完棋盤格上的14格棋盤格,每個棋盤格子僅能跳一次,跳完全部棋盤格回到起點即過過關。研究動機是希望能找出符合過關條件的其他棋盤格圖形以增加遊戲樂趣。研究目的在5X5與6X6的棋盤格範圍內,探討以「基礎圖形擴張法」找出其延伸的棋盤格圖形,與圖形中具多條可解路徑之規律性。研究過程中下指令Chatgpt生成Python程式碼,跑出基礎圖形延伸之棋盤格路徑。研究結果在5X5以8格基礎圖形其延伸圖形有14個、5X5與6X6以6格基礎圖形其延伸圖形分別有306與14535個,而圖形的中多條可解路徑由1-多條主迴圈與1-2條次迴圈所構成之規律性。

水花的減緩者

本實驗將掉落物稱為擬便,入水後短暫形成的無水空間稱為空腔。 我們發現水花高度和擬便距離水面的高度成高度線性關係,空腔深度和擬便距離水面的高度也成高度線性關係;而固定擬便距離水面的高度,當水深不同時,水花高度變化不一定和水深正相關。 其次,擬便的密度、先接觸水面端的面積、形狀、突起排列對水花高度的影響並無明確的規律性。 而在改變水溶液性質下,我們發現: 1. 當水面有一層介質時,都會降低水花高度,但水花高度卻和空腔深度呈現負相關。 2. 使用鹽、糖改變水溶液密度時,水花高度、空腔深度隨密度改變情形,兩種溶液並不相同。 3. 改變水溶液黏稠度時,洗碗精對水花的降低效果較果糖好。 4. 水面上有泡沫均能有效降低水花高度。

以小搏大─螺旋停降器原理探究

本研究探究螺旋降停器的原理,以一棉線連接重錘與輕物,跨掛於橫軸上,施放前由手持輕物於一端,使重錘懸掛。當施放輕物時,觀察重錘下降到停止的過程與輕物受到重錘作用力而產生的螺旋運動。 本研究以施放角度、重錘與輕物配重比、旋轉橫軸直徑、旋轉軸材質與棉線粗細等變因,探討不同變因對重錘降停效果與輕物繞行旋轉軸的影響。研究結果發現:1.施放角度會影響重錘降停距離,90°降停距離最短,其摩擦力與繩子張力等之合力最大;2.重錘與輕物的配重比愈大,重錘降停距離愈長,輕物的旋轉速度愈快;3.旋轉橫軸直徑愈大,重鍾降停距離愈短;4.粗棉線使重錘降停距離較小,且較快停止;5.旋轉軸的表面材質愈粗糙,重錘的降停距離愈短。

超低頻物質波感測系統

最近國內外災害頻傳,因此我們自製超低頻物質波感測器。融合類比訊號處理電路、數位化的分析系統。擷取外界環境或人體微弱的訊息,匯入電腦存入資料庫,加以辨識,將分析結果傳輸至筆記型電腦,供相關人員處理。提供災害預警與諮詢,達到遠端監控、現場搜救、守護國民安全之目的,本研究系統包含下列功能: 一、偵測超低頻物質波 研發超低頻物質波感測器,能偵測到微弱的超低頻物質波。 二、類比訊號處理電路 利用運算放大器,組合成多階濾波器,去除雜訊。 三、自動化檢測介面 全自動訊號取樣,並進行訊號處理與分析,並立即顯示時域、頻域訊號的波形。可以即時偵測地震,或災難時偵測生命跡象。

〝催〞燦晶亮 --- 活性酵母微米晶球的設計

本實驗考慮藥物吞入時極為苦口,但如果利用類似膠囊的原理,更精進將晶球「微米化、可配水喝入、可有效消化、可於胃中緩慢釋出」等功能,進行實驗(以海藻酸鈉濃度、噴入高度、界面活性劑、內含物含量為變因)等,希望在未來生活中,可以利用兩個寶特瓶,將海藻酸鈉加感冒藥物和氯化鈣進行固化作用產生晶球,且利用超音波霧化器將晶球製成微米級,在家感冒時進行DIY製作,並配水喝入,就不會有『苦』的感覺,達到『良藥可口』的效果。

利用機器學習分析音樂情緒與機器人實作應用

為消除播放清單中特定使用者所討厭的音樂類型,本研究結合音樂分析和自動播放器功能,利用深度學習技術分析音樂,將擁有類似情緒的音樂分為同一類。讓使用者自由選擇類別,提高播放清單的類別相似性和使用體驗。實作上使用Discord Bot呈現,其最大優勢是可提供多人多伺服器同時使用,且操作方便。儘管MobileNet的預測結果有待提高,但對使用者而言已不成問題,期望未來能夠進一步改進以提供更好的體驗。

探討互等邊三角形之性質

本研究著重探討互等邊三角形的形成條件以及其外、重、垂及內心軌跡的圖形及相關性質。平面上給定∆ABC及一點P1,所形成之兩個互等邊三角形 ∆P1 P2 P3及∆P1 P2 P4,形成條件必須滿足̅(AC)-̅(CP1 ) ≤̅ (AP2 ) ≤̅(AC)+ ̅(CP1 ) 且P1 、P2 、P3其中兩點皆無共線。 以下是研究中觀察∆ABC為一等腰三角形及P1在∆ABC的中垂線上且不在A'上時,互等邊三角形各心軌跡的結果: 一、外心軌跡會形成一扣除兩點的圓及扣除兩點的直線。 二、重心軌跡會形成一扣除兩點的圓及扣除一點的線段。 三、 垂心軌跡會形成一扣除兩點的圓及至少扣除一點的直線(P1不在∆ABC的垂心上)。 四、內心軌跡會形成扣除一點的心臟線軌跡及扣除一點的線段,並且扣除點皆為P1點。

步步高昇~爬樓梯機器人的終極奧義

我們嘗試要設計一個能夠爬樓梯的機器人,在有一項比賽時,看到了有些人前腳像輪子一樣快速地爬上去。因此,我們這組就想要研究~怎樣讓我們的機器人爬得更快。研究結果發現: 一、前腳長度>樓梯的踢面高度高約1.5公分~3.5公分,機器人能順利爬樓梯。 二、前腳越長扭力小,前腳越短,扭力大。 三、前腳加寬轉軸為5公分,爬樓梯速率變快。 四、以桌球皮黏在抓夾上,爬樓梯速度最快。 五、同樣的齒輪比,前腳越長扭力越大,前腳越短,扭力愈小。 六、底座變寬,能減少機器人翻倒次數。 七、當踢面高度變為原來2倍時,爬樓梯速率降為為原1/2。 八、自行研發低重心機型爬樓梯速率最快,原先比賽齒輪盒改良機型速率最慢。 九、獲致爬樓梯機器人最佳結構。