全國中小學科展

第65屆--民國114年

遨尤四海––原三角形和頂垂三角形的尤拉線性質探討

本研究以圓內接多邊形為主題,探討其幾何結構中的尤拉線特性,重點分析原三角形與頂垂三角形之間的幾何關係,以及原三角形與六邊形尤拉線的關係。

天磁地力能合-創新磁浮動力輪的奇幻之旅

現今運輸與物流系統消耗大量能源,造成高碳排放。本研究開發創新磁浮動力輪,旨在降低能源消耗並提升運行效率。研究結合三大核心技術: (1) Bedini馬達電能回收,延長續航力; (2) 慣性滾珠旋轉能,減少電力消耗,提升效率; (3) 側邊磁浮導引系統,減少摩擦,提升行駛平穩性。 實驗顯示,Bedini馬達能有效回收電能,慣性滾珠使行駛距離提升31%、側邊磁浮導引讓滑動阻力下降16%,且能減少晃動,提高穩定性。本設計具模組化與延展性,未來可應用於智慧物流、無人工廠與綠色交通系統,是具前瞻性的節能推進技術。

探討翻硬幣問題在不同規則下的完全翻面條件

本研究源自2023 IMO Shortlist C1,探討在 m×n 棋盤中以2×2子格進行特定硬幣翻轉,目標為全盤朝上。我們首先證明僅當 m或n為3的倍數時操作才可行,並將規則推廣至任意 k×k 子格,得出需滿足3(k−1)整除m或n的條件。進一步研究斜排與階梯形翻轉,發現僅特定形式的m與n可行,對於更一般的k與盤面結構,目前僅能歸納推論,缺乏嚴謹證明。本研究驗證不同棋盤與翻轉規則的可行性,並提供多種構造解,未來將拓展至高維棋盤與最小操作次數等議題。

高中生生成式人工智慧素養現況與影響因素分析

本研究旨在探討高中生生成式人工智慧(GAI)素養之現況,並分析背景變項與影響因素之關聯。透過問卷調查蒐集資料,涵蓋GAI應用能力、學習態度與意願、外部影響與支持資源、GAI倫理與社會影響等五大構面,進行描述統計、t檢定、單因子變異數分析、相關分析、迴歸分析與中介效果等統計檢定。研究結果顯示,不同學制及群科學生在GAI素養表現上存在顯著差異,其中教師與學校的外部影響會透過學生對GAI的學習態度進一步影響其應用能力。特別是教師的支持度對學生GAI應用能力的貢獻大於學校層面的資源提供。研究顯示教師在推動學生有效使用GAI工具中扮演關鍵角色,提供未來課程設計與GAI素養培育政策的具體參考。

「釋」在必得──自釀釋迦醋之探討

臺東為釋迦主要產區,然而卻罕見以釋迦為原料所製成的果醋。過熟釋迦在市場上滯銷率高且糖度升高,其經濟價值快速下降。本研究旨在探討是否可用釋迦透過簡易可行的發酵程序轉化為具商品潛力的釋迦醋。以糖度20°Brix的釋迦300克加入0.5克酵母菌釀製釋迦酒,靜置一個月後過濾並稀釋至8%酒精濃度,再以4:1體積比加入液態醋酸菌靜置發酵。結果顯示,未加糖的鳳梨釋迦樣品在第四天即產生醋膜,酸度增加4.32,氣味清香。且鳳梨釋迦在酸度與香氣表現上均優。研究同時發現,相較於精製砂糖,加入二砂糖更能產生乙醇。因此使用即期釋迦不僅可釀製出高品質果醋,亦具備降低浪費、提升農產附加價值之潛力。

誰先喂銅氨纖維—探討不同反應條件對實驗室製備銅氨纖維的影響

本研究主要在探討不同反應條件對於銅氨纖維合成的影響,透過改變不同的因素(如:纖維來源、銅來源、銅氨纖維混合液注射方式以及濕式紡絲液濃度等)作為操作變因,模擬在工業操作中各組件的運作過程,探討變因對於銅氨纖維的生成、纖維表面平整度與拉伸強度的變化。本研究顯示纖維素的種類會對銅氨纖維 成型造成影響,選用不同的銅原子來源會影響銅氨錯離子的生成進而影響纖維的生成,所使用的濕式紡絲成形液濃度也會對銅氨纖維成型有所影響。

學習中隱形的KOL-以社會網路分析不同領導方式對學習自我效能之影響

研究結果顯示討論式領導網路結構較為集中,互動性高、資訊流通快,可有效提高學習自我效能,但高度依賴核心成員,網路穩定性受限,適合需團隊合作課程。 放任式領導網路結構分散,成員自主性高、創造力強,但整體成效受學生自我管理能力影響大,且成員參與度不足、信息傳遞效率低,影響團隊的協同效應,導致自我效能提升不顯著較適合具高度自律的學生和開放性目標課程。 權威式領導網路結構集中,信息決策速度快,具高替代學習效果,但信息高度集中,限制學生自主性和創造力,較適合需明確結構與快速掌握知識的課程。綜合而言,領導方式沒有絕對優劣 ,可依任務性質與個人特質,選擇最適合的領導模式與小組合作方式,以達最有效的學習成果 。

Boc2O的功能性研究及惡嗪酮的合成方法學

惡嗪酮(Oxazinanone)為一個含氮與氧的六元雜環,現今以其製成的藥品仍為少數,但其骨架依然具備運用於未來藥品的使用之潛能。 已有高產率合成惡嗪酮之方式,然鑒於其嚴苛的反應條件,為使此反應得以廣泛應用,我們嘗試於研究中使用焦碳酸二叔丁酯(Boc2O)合成惡嗪酮。研究發現,我們預期的方法確實能在產率合理下以溫和的條件合成惡嗪酮骨架,其中以2,3-二甲基取代基為起始物之產率尤為優異,但由於TBAB殘留問題,無法得到精確產率,期盼未來研究可著手改善此問題,而讓這條全合成路徑更經濟實用。而透過改變催化劑亦提供我們推測其反應機構,但仍期盼未來能以立體化學得到更多證據證明反應機構。

AI災後現場守護通

本研究針對2024年花蓮地震後災難現場人員管控問題,開發「AI災後現場守護通」系統。研究動機源於觀察到非救災人員擅闖管制區域,危及自身,更影響救援效率。本系統採用Google Gemini API進行影像辨識,透過Arduino開發板整合攝影模組,即時辨識救災人員與非救災人員,並透過LINE BOT發送通知。 研究分兩代系統開發:第一代使用NMK99開發板,日間準確率達86.7%,但夜間僅64.4%;第二代改用AMB82mini開發板,增強夜視功能與離線警報(LED燈+蜂鳴器),日間準確率提升至94.4%,夜間達85.6%,整體平均90.0%,反應時間在3秒內。 本研究創新結合AI視覺辨識與物聯網技術,建立零訓練即可部署的災後管理系統,不僅適用於地震,亦可延伸至其他災難場景,為災難管理提供科技解決方案。

機器人的華爾滋—轉動角度的變化與組合對封閉圖形特性之探討

本研究的概念來自於110學年度學測數學的選填題,我們先固定原題的部分變因,探討單一方向並改變單一旋轉角度對圖形特性的影響,並試著求出角數、路徑長、面積等通式;接著嘗試多增加一個旋轉角度形成不同旋轉角度組合和不同方向的旋轉角度組合對圖形特性的影響;最後還試著改變移動距離,找出兩種移動距離組合在旋轉一圈內形成封閉圖形的特性。我們發現一圈內相同旋轉角度組合依規則分割和填補,會形成面積有固定比例的正多邊形;一圈內不論順、逆時針旋轉角度組合,周長和面積公式皆相同;兩圈以上的順、逆時針旋轉角度組合皆會產生多種類型,需要針對各類型分開考慮。