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第34屆--民國83年

壓出一片天空 ─ Arithmetic壓縮演算法實作

Arithmetic 乃由 P.Elias所提出的壓縮理論,雖然其「理論壓縮率」頗高,但因所需之記憶體過多、速度太慢(因需大量計算),故難在早期電腦上實現,近期個人電腦速度大為提高,且記憶體尚稱足夠,但 ZIP 壓縮法和其他壓縮法(如 LZW , LZSS , ARJ 等)已提供不錯的壓縮率和多樣的功能,故鮮有 Arithmetic 壓縮法之綜跡 …… 偶在一書上見到此壓縮之理論,驚於其高壓縮之率與特殊的壓縮方法,故興「實作一番」之念,以解其「冰封」之憾 ……

為什麼贏家老是我?

有一天,爸爸拿一包旺旺仙貝給哥哥和我倆分。哥哥說:「我們來玩一個爭餅乾遊戲。」 方法是我們先取一塊餅乾,各拿住餅乾的一端(握餅乾的長度相同),然後由爸爸當裁判,喊「一二、三」,兩人就同時用力往下扳折。結果,折斷的兩段大小不一樣長;哥哥折的那一段比較小,我的這一段比較大。於是又繼續做幾次,結果都一樣。爸爸說:「奇怪!弟弟的力氣比較小,怎麼每次都贏得大塊的?」 我覺得很有趣,於是請老師指導,和幾個同學研究這個問題。

給電梯一個大腦─電梯邏輯之研究

「 搭電梯」已經成為日常生活的一部份:從走出家門、進人辦公室、出外洽公、甚至停車塔內,無一處不使用電梯,但是您可能會對電梯的「不夠聰明」感到不耐。舉例說:明明電梯內已經擠滿了人,但它還是一層層地開門接客;明明只差幾步就可跨進電梯,但它還是無情地閉門而去。一般人可能認為這個情況並無法改善……。\r 美國奧的斯電梯公司(Otis Elevator Co . )為此利用「模糊邏輯」( Fuzzy LogiC )及「神經網路」等形式的人工智慧,重新設計電梯的邏輯控制,使其提供更好的服務。原本認為電梯的邏輯役什麼好發展的我們也想嘗試看看,要如何改進電梯的效率。

有趣的對數螺線

小時候常常去海邊撿貝殼,那時我總是被貝殼上特殊的紋路深探地吸引著。上了高中無意問發現貝殼上的紋路很接近對數螺線的形狀,並且在科學月刊上看到趙文敏教授的文章,引起了我的興趣,可是在文中黃金螺線的部分並役有詳細的證明,於是我便探入地研究,在翡波那契數列那本書中看到了部分證明,我試圖補全所有的證明,經過多次的試驗,我意外發現黃金矩形所引出的螺線,一般書上的圖形並不嚴謹,這個發現讓我下定決心好好地研究對數螺線的性質及其推廣圖形。

花蓮地區風向與風速的探討

天氣和氣候對人類的生活環境和生活品質皆有深入的影響,尤以氣溫、氣壓、風、降水為主要影饗因素。台灣地處地球上最大陸塊與最大海洋的交界處,地形狹長、高山起伏、四面環海,因此其氣候特色與其他同緯度地區並不相同。花蓮全縣,更因山多平原少,將花蓮隔成許多不同的小地形。因此在大環境下,蘊藏了各種不同的小氣候。我們長期居住於此,各種因子組成了花蓮的氣候特色,經常性地影響生活在此的居民。因此,我們想更探入了解花蓮有什麼樣的氣候特性?中央氣象局在廣佈全省的大小測站中選了幾個重要地點,每天釋放兩次探空氣球,以探測天空不同高度的氣象資料。很幸運地,花蓮氣象站即有此項設備。經過討論,我們選擇了「風」做為探討花蓮氣候特色的第一個題目。從風開始,逐步了解主宰花蓮氣候的變因與氣候組成的項別。 由高中基礎地球科學與地理課程中,我們了解了行星風系、季風、地形風形成的原因,到底它們是如何呈現在一個地區呢?本次研討我們想利用高空探測資料和地面逐日逐時資料,去探討花蓮地區一年中風的形態、變化、儘可能探尋其原因,以期了解善變的風以什麼樣的法則進行它的「變 」

砂質沈積物的淘選度研究

地球科學課本上冊第四章提到風的沈積物淘選度最好,冰川的沈積物淘選度很差,可是流水造成的沈積物淘選度如何呢?一條河流上下游沈積物的淘選度有差別嗎?波浪造成的沈積物,其淘選度比流水的好?還是差?課文中沒有說明,因此我們在老師的協助和指導下進行本研究。

不均勻介質中弦波形成駐波的研究

高中物理課本提到波動時,只討論到簡單的均勻繩中弦波傳遞的情形。我們想進一步研究不均勻介質中弦波形成駐波的現象。

亮不亮沒關係? ! ─ 光對光合作用影響的探討

有一個晚上,我對家裡的水族箱中的水草多瞧了幾眼,忽然發現了水草的葉片上停留了不少的小氣泡,不斷地往上升。記得三年級自然科學曾上到「水生植物」的單元,讓我對水生植物有不少的了解,可是,老師並沒有教到水草會冒泡泡啊!這可把我難倒了。\r 隔天一大早,起床後,我又仔細瞧了一下,咦!氣泡幾乎沒有了,真奇怪。到底為什麼泡泡有時多、有時少呢?後來,哥哥告訴我說:「這可能是光在作怪,因為半夜不開燈,水草不會行光合作用,所以看不到氣泡,等光線一照,氣泡又活躍了,而這些氣泡就是氧。」我覺得實在有趣。另外,我也想到,既然光會影響光合作用,那麼家裡鏡子反照的光線會不會有影響呢?白天,陽光透過玻璃照射進來也會嗎?這些一連串的問題,引起了我的好奇心,於是就和同學一起去探討。

毛毛蟲變蝴蝶 ~ 移位遊戲的新發現

分組活動的科學遊戲裡,老師介紹我們玩一種毛毛蟲遊戲,方法是在一條毛毛蟲身上,從中間分為二邊,每邊各有等量斑點,透過簡單遊戲規則,要使兩邊的斑點互換。兩節課下來,我們大致上都完成了任務,但是老師說還有更長更多斑點的毛毛蟲等著我們,要我們去尋找一些資料並做一些思考和研究。有一位同學無意中說毛毛蟲不要再長長了,變成蝴蝶算了,突然讓我們想到如果把一條直線的毛毛蟲變成平面式的蝴蝶來玩,將會有些什麼變化呢?於是,我們找了幾位同學一起研究這個問題。

火車快飛(數學之旅─魔陣秘笈之尋覓:學以致用篇)

在去年的科學園遊會上,有同學拿回乙份數學方面的問題,題目為「用 1 至 9 的數字,填入下圖的方格中,使田字的4個方格數字,加起來的和等於( 1 ) 16 ( 2 ) 20 ( 3 ) 24 。」 當試題落到我們學校去年科展數學研究小組的手上時,學兄學姊都異口同聲說:「啊!哈!只不過又一次“線 ─ 交點法”的應用而已。」因此,引起我們研究的興趣。由於他們的研究正如火如荼,就決定派一位學姊抽空指導我們,向這擂台挑戰。經驗豐富的學姊保證,一定會一樣讓我們找到所有的答案,並知道「為什麼 ? 」,而非僅有一種嘗試成功的短暫喜悅而已。總而言之,也是一趟令人著迷的數學之旅。