全國中小學科展

第64屆--民國113年

智伴共創學習動機

本研究設計一般聊天機器人與諮商聊天機器人,以提高學生的數學自我效能,藉此增進學習動機。 本研究採用準實驗設計,研究對象為國中、高中生共297位(137位男性、160位女性)。參與者經由隨機分配進入一般聊天機器人(實驗組A)、諮商聊天機器人(實驗組B)和無使用聊天機器人的控制組C。三組都接受數學自我效能量表的前測、後測,實驗組需填答聊天機器人滿意度量表。 研究結果顯示:就全體樣本而言,一般聊天機器人可顯著提升學生的數學自我效能;高中組樣本發現,一般聊天機器人和諮商聊天機器人都能顯著提高學生的數學自我效能。 未來研究方向包括:匯入更多心理諮商文獻且改善應答方式,應用於青少年心理健康上的提升。

兩線段間隨機點之距離期望與面積期望

本文通過對兩線段位置關係的分類討論,對特殊情況的優先探討,推導了兩線段間隨機點之距離期望與三隨機點決定的三角形之面積期望的閉式表達式 (closed-formexpressions)。文末附以程式模擬與函數圖像的對比擬合以輔助驗證結論的正確性,並概述此方向值得研究的其他課題及其潛在應用。

方圓之間〜探索圓形盤上的連線棋

本研究針對在圓形棋盤上玩三子連線棋進行探討,發現棋盤必須平分成偶數等分,且最少要八等分才能進行遊戲。當在八等分單圈圓形棋盤上玩三子連線棋,玩家選擇雙活路型、包圍型、遠水型等3種布棋策略,可以贏棋。 根據樹狀圖的路徑分析,發現最快只要進行三回合,玩家就能分出勝負。整體來說,八等分單圈圓形棋盤三子連線棋遊戲對先手較有利;第1步先手要選擇不往圓心、改往旁邊移動,才是對先手較有利的贏棋方式,這和玩井字棋時要先佔據中央交叉位置的策略不同。 當更動棋子最初的擺放位置、增加平分單圈圓形棋盤的等分數、更改棋盤為雙圓圈形式都會增加遊戲的變化性,值得日後進一步探討。

Hearing assistive devices for people with unilateral hearing loss

本研究設計了一款環境音源方位判斷的裝置。藉由自行設計的麥克風模組,藉由本研究的實驗數據,設計了一套演算法,能有效地判定靜巷內聲音的來源方位。並藉由裝置內的微型震動馬達不同的振動模式,來提醒使用者裝置所收集到的聲音狀態。此裝置可以輔助單側無聽力的聽損患者,有效地確認周圍環境的聲音來源。並可促進使用者對環境狀態的認知,希望藉由此一裝置,提高使用者在戶外活動時的安全性,並期盼能減緩單側聽損患者大腦的認知退化。

關鍵的0.5℃

我們想從提升實驗室中長晶的效率,來製造漂亮的寶石。因此先從硫酸銅的長晶開始,將晶種移到用Arduino電路板裝設的半自動長晶儀器中,用程式去控制攪拌速度及溫度。經過多次的測試,了解長晶的各種參數,最後總結出最佳的長晶策略是:把長晶的溶液攪拌速度調低,加上每1.5小時的人工上下攪拌,從準安定區的高溫邊界57.5 ℃,每1~2小時以0.5℃階梯式的降溫方式、降到比不安定的邊界高0.5 ℃,以不斷創造最高的過飽和濃度。經過6小時,每小時長晶量越來越多,所以長晶的最後階段、每次降溫0.5℃是很關鍵的!接著我們將結晶系統改成氣泡式全自動的方式,使濃度可以自動上下左右混合均勻,因而提高了長晶量,使探索各種晶體的成長機制更有效率!

有「力」可「球」,變化more測

本報告主要針對球體在不同作用力下,影響其行徑軌跡之研究,運用都普勒效應及柏努利定律等概念,設計實驗裝置。為了探討球體水平方向及自由落下垂直方向的運動獨立性,自製3D列印實驗球體 (圓球和橢球體)與球體旋轉軌跡裝置,分別引入水平與垂直氣流進行球體軌跡實驗。透過相機錄製影像與物理實作APP擷取聲音頻譜資料,再運用Tracker軟體進行數據處理。此外,善用磁生電原理,驅動LED光來測得球體轉數。最終,實驗結果發現球體形狀、轉速跟空氣氣流產生不同作用力,都會使得球體產生偏轉,皆符合柏努利定律來進行解釋。

麥克納姆輪車直線360度全向控制與角度誤差之探討

近年來,餐飲業及飯店業引入自主移動機器人(AMR)提供服務,受到廣泛歡迎。優化移動限制和應用於電動車的可能性成為關注焦點。本研究探索與分析擁有卓越機動性的麥克納姆輪的合力方向,通過數學推導和實際控制方式的驗證,確認其18個方向移動的數學式;同時,針對麥克納姆輪的全向移動進行探討,建立360度直線移動的數學式,並利用ESP32-S單晶片成功實現數學式中速度的變化。此外,分析了不同變因對車子的影響,測試出麥克納姆輪適合的地面材質以及負重。

平分天下──網格全等切割之方法數

本作品主要探討在網格上進行全等切割的方法數,並分析其擁有性質,於研究過程中發現當方形網格邊長達到6時,切割路徑會產生「回繞」的複雜情形。因此本次研究由「回繞數」為0的切割路徑討論起,並給予網格分層的定義,依序探討正方形網格、長方形網格、三角形網格及六邊形網格切割成不同等分時的方法數,而後我們再進一步討論正方形網格「回繞數」為1時的全等切割,並利用遞迴式得出切割方法數。 此外在研究中,我們透過排列組合計算出長方形網格在不受回繞限制下的一般式,並嘗試討論立體網格的情形,在增加對「懸空數」的限制下,經計算得出了有趣的結果。

聽得見手語

小時候在街上,看見了一位聾啞人士 努力 使 用手勢溝通,卻遇到困難。 他看起來非常無助,所以想幫助他們能正常的溝通。大部分人是看不懂手語的,所以我們想研究可以透過發聲器,進行即時翻譯的裝置!透過發聲器知道他們在比什麼! 我們先參考手語的動作,發現有幾個測量依據,於是使用彎曲感測器、加速度模組、霍爾電晶體來記錄,將這些感測器製成穿戴式裝置,然後記錄下動作數據,將動作的意義錄音,存入記憶卡。把這些數據寫成二維陣列,第一維為手語流水號,第二維為資料庫,其中包括彎曲情形 、 靜態姿勢 、 移動方向 、 接觸 點 等 )),最後將感測器即時的數值與資料庫的數據比對,發出對應的聲音。未來只需擴充資料庫,就能讓使用者享受便利的溝通。

鐵道的翻轉人生

本校位於阿里山之下,鄰近阿里山森林鐵道,我們從小接觸森鐵旅遊,愛上森林鐵道氛圍。從網路新聞中看到有關阿里山小火車翻覆的事件層出不窮。於是利用國中自然課程中學習到有關力學能轉換和數學課程中學習到有關重心的概念。想探討阿里山小火車翻覆情況跟那些變因比較有甚麼特殊關連,因此選用車廂中重心分布情況、坡道的彎曲程度和坡道的高度來做實驗分析探討。 所以我們利用生活科技課程學習到的3D列印技術,來製作不同曲率的軌道,將不同重量的砝碼放在不同滑車的位置上,模擬出不同重量的乘客坐在不同位置的森林小火車上,當滑車行經在不同曲度的軌道時觀察記錄滑行距離和出軌的機率,藉此實驗研究探討森林小火車翻覆情況跟乘客乘坐重心分布情況、坡道的彎曲程度和坡道的高度有甚麼影響。