第65屆--民國114年

本研究在探討如何將「雷射都卜勒震動儀」（Laser Doppler Vibrometer, 以下簡稱 LDV）所測量出的一維訊號，進一步轉換出二維資訊，意即聲源的來向。本研究包含兩個部分：以物理推導出系統模型，與利用音檔進行深度學習以訓練AI模組，並根據不同聲源來向進行分類。經過推導，我們發現LDV所輸出訊號與待測物表面之關係。同時，也利用程式模擬待測物受聲波影響後之振動模式。藉此，我們以模擬還原出了LDV所收到的音檔，並與實際錄製音檔比較。最終，我們成功建立了分類準確率將近100%的AI模型，並改善了過去的聲源定位方法。

本研究研發出最適植物萃取液配方：洛神花3滴、黑豆1滴、紫莢長豆2滴、紫色高麗菜2滴與蝶豆花7滴。建構出具穩定性、連續性與高辨識度的天然酸鹼色階圖卡，於pH1～14範圍內產生自然清晰的協同變色反應，顯色漸層分明，辨識度高，成功取代市售指示劑。 探究初期以水萃法提取植物色素，觀察其顏色與稀釋後的色彩變化；接續將各萃取液滴於 pH2～13標準溶液中，運用電腦影像軟體分析RGB色彩參數，量化其變色趨勢。 探究發現，市售指示劑於全pH範圍內的顯色反應缺乏連續性與辨識度。因此更進一步評估植物色素間的協同效應，調整配方比例，提升色階表現整體性。最終優化配方具清晰的變色反應，整體效能優於市售指示劑，展現教學與綠色化學之應用潛力。

「六角星拼圖摺紙遊戲」是一個將平面的六角星拼圖摺成一個正四面體，且使其中的三面連接起來是一隻完整羊的摺紙遊戲。本研究以能摺出正四面體的23個圖格組合模組為基底，以展開圖作為平面圖形到立體形體的媒介，成功解構六角星拼圖圖格的選取與摺法。除了得出解謎密技外，也證明了謎底圖格與摺法的唯一性。此外，應用解構六角星拼圖所得之定理，將研究擴展至設計多隻羊拼圖以及摺出正八面體的多角星拼圖探討，並將之應用在創意園遊會闖關活動上。 （本作品之所有照片或圖片均由作者拍攝或繪製）

本研究透過專家訪談了解自行車訓練核心訓練要素，開發「我的AI自行車教練」系統，期能提升初學者騎乘穩定性，利用micro:bit三軸加速度感測器即時監控騎乘姿勢變化、霍爾感應器量測速度以及i20心率感測器偵測心跳。所有數據透過藍芽傳送至 Scratch (bDesigner)，進行即時騎乘姿勢與數據可視化呈現，並整合生成式人工智慧（GAI）分析結果，提供個人化的訓練建議與姿勢調整建議，最後讓訓練者進行實際測試。結果顯示，本系統能有效提升騎乘姿勢穩定性與騎乘效率，GAI能提供科學化的訓練報告及精準訓練建議，與專業自行車教練的意見一致，證明「我的AI自行車教練」具實用性與應用潛力。

本研究探討過碳酸鈉在衣物污漬清潔中的應用，主要評估其對不同類型污漬和布料的去污效果。實驗結果顯示，過碳酸鈉對醬汁類污漬有顯著去污效果；但對油性污漬效果較差。本研究創新性地採用RGB 色差分析量化去污率，發現不同布料材質對過碳酸鈉的反應亦有所不同，內裡布和排汗布的去污率較高。最適清潔條件為40℃溫水與使用4g過碳酸鈉，過高水溫將降低清潔效果。此外，加入過量過碳酸鈉未必提升去污率。研究顯示過碳酸鈉有良好的去污潛力，並適合於日常衣物清潔，但仍應關注如何解決油性污漬清潔與布料損傷問題。本研究為環保型氧系漂白劑的實際應用提供了量化依據，其無氯、低毒特性更具環境友好優勢。

本研究旨在探討男性使用直立式或懸掛式小便斗時，尿流量、身高、和斗壁距離、入射角等因素，對於尿液噴濺面積和範圍之影響。研究方法包括：以頻閃燈和慢速攝影、tracker分析與雷諾數，辨識不同流量對層流和紊流之變化量；採用小便模擬器、Vernier氣壓計和力度計，測得水流和反彈流對斗壁作用力，終以蒙地卡羅法扇形區和Image J分析兩組小便斗噴濺面積和範圍。主要研究結果包括:1.以tracker 分析獲知流量和流速關係，從雷諾數變化量驗證流量小易受紊流噴濺、流量大則易受反彈流噴濺。2.尿緩=15mL/s，距斗壁30 cm 平射，反彈流噴濺最少；4.身高>=170 cm、25mL/s，平射兩種小便斗，噴濺面積與範圍皆最小；5.以600射角和對準排水孔，噴濺面積和範圍最大；6.本研究亦討論和改進尿液噴濺的研究方法。

本研究從一道科學班入學考題出發，突破傳統代數解法限制，提出創新的幾何作法，並系統性推廣至更廣泛的圖形。透過將內接三角形分為【點邊邊】，與【邊邊邊】的兩種類型。結合使用 GeoGebra 進行作圖與輔助推理。使用正弦定理、餘弦定理與相似形等幾何原理進行推導。探討其內接三角形與周圍多邊形的面積關係。從長方形開始，逐步推廣與觀察，歸納出面積公式的形式，並進一步應用至其他凸多邊形，建立更普遍性的面積關係公式與解題策略。

本研究開發了一套結合無人機、紅外線熱顯像技術與YOLO模型的建築物外牆磁磚剝落檢測系統。該系統利用無人機搭載樹莓派與紅外線雙光雲台相機，對建築外牆進行檢測，以精確辨識空鼓與水泥裸露區域。我們透過紅外線熱顯像技術識別牆面溫度異常區域，並運用YOLO模型標示裸露水泥區域，最終將標示後的圖像進行分析與疊合比較，以評估磁磚剝落風險，並生成評估報告。 此外，本系統整合了3D建模技術，以重建大樓外觀，並結合風險評估報告，直觀標記出具有磁磚剝落風險的區域，提升使用者對建築維護的理解與掌握。該系統 除了 能提高檢測的準確性與效率，還有效降低時間與人力成本，為建築維護提供可靠的數據支持。

直笛是每位學生必學樂器，加上簧片巧思，創作出簧片直笛。實驗變因控制為形狀（三角形、梯形、長方形），厚度以及材質。運用問題解決，開發出雷射切割簧片及板擦機吹氣，將人為誤差去除。實驗發現，三角形簧片會將頻率往上移動，上升最大59.2%。梯形簧片，當簧片寬度越寬，振動頻率越低。長方形簧片，簧片長度越長，振動頻率越高。當厚度越厚，頻率會變低。不同材質簧片，發現投影片簧片頻率變化最佳。從共振分析得知，當簧片振動頻率接近笛子自然頻率，音量增加。當簧片振動頻率沒有接近笛子自然頻率時，無法發出聲音。原本學生常用的高音笛，配合簧片替換創新，可吹出超高音笛的聲音。「笛管新聲可創造出不同音域的巧妙變化」。

利用自然課程力學原理，進行廢棄舊桌進行結構補強，增加桌子放置物品空間，自製剪力實驗台檢測桌子補強後結構強度，自製振動模擬器檢測桌子搖動程度，實驗結果如下： （一）現在使用新式桌子有結構上的問題：榫接太小、前櫃板未與前柱榫接，形成前側結構強度 弱點，因此桌子容易搖動，大約80％要補強。 （二）將新式桌子設計瑕疵部分進行結構補後，左右方向傾角降低88.5%，前後向降低67.5%。補強後新式桌子桌比新式新桌搖動位移小，桌子結構補強後強度更高。 （三）置物空間增加2.14倍，快速安裝高度調整器降低，將12型桌子簡化到4型。 （四）製作一副桌椅碳足跡為21.69公斤CO2。延長使用年限，降低木材使用量，對於氣候變遷與環境有正面價值。