全國中小學科展

佳作

「什麼魚」丸尚天然—自製手工虱目魚丸

我們的研究主要探討如何用虱目魚(又名“什麼魚”)肉自製出最好吃的虱目魚丸。研究方式是將虱目魚背肉以家用料理機打製成魚漿,擠至熱水中煮成魚丸,再以自己設計的咬勁與彈性測試機進行品質研究。在這個充斥黑心食品與人工添加物的年代,許多人開始嘗試在家簡單自製食品。我們在研究中發現,其實自製虱目魚丸過程不但容易有趣,且不需要添加任何非天然的物質。只需要在低溫下將魚肉絞碎,添加調味料打成魚漿,將魚漿冰存靜置一段時間,再以沸騰的熱水煮成魚丸;如果在製作魚漿時,加入一定比例的澱粉,將會提升虱目魚丸的口感。而我們所製作的虱目魚丸,在越來越多我們研究出的製程條件控制下,也越來越受同學們的喜愛,讓我們有很大的成就感。

風起「電」湧 - 人工智慧於風力發電效率探討

本研究的目的是探討:運用人工智慧輔助設計風力發電機的葉片,以提升發電的效率。我們從二維葉片剖面出發,以NACA5410翼型為原型,利用XFoil翼型設計軟體與人工智慧找尋最佳升力與最佳升阻比之剖面形狀,經由風洞實驗得到理論值與本文實驗具有相似的趨勢;接著我們基於該剖面形狀用3D列印製作了長方翼,實際裝上發電機後也證實,最佳化後的葉片顯著比原型表現更好;我們接著把實驗擴展到三維,即漸縮翼與翼尖小翼,透過實驗證實這些技巧對於風電效率有顯著的助益;而除了幾何形狀外,因配重可儲存動能的特性,我們也探討葉片設計的結果對配重的影響;最後,由於最佳升阻比之葉片有較低的能量損耗,排列風電機組的組合也得到更好的效果。

再探均分問題的動態穩定

本文探究是否能將三堆石頭移動成數量皆相等的狀態(稱之為「穩定狀態」),因為遊戲進行中,石頭的總數不變,故以石頭數量總和進行分類觀察,我們逐步探討得到:數量總和不是6的倍數之非穩定狀態數對無法形成穩定狀態,進而得到形成穩定狀態的充要條件,並且利用二進位表法歸納三堆時的移動次數型態,得到不須二進位即可操作的移動方法。最後,我們將此結果擴展到多堆石頭時,形成穩定狀態的充要條件及移動方法。

探討弧邊招潮蟹的棲地、型態與動物行為

我們在污染嚴重的二仁溪中下游,發現優勢物種―弧邊招潮蟹。由於人們對其棲息地、型態和分類有錯誤認知。我們設計陷阱瓶,進行採集與分析,發現其族群密度10隻/ m2。洞穴相連會群居。飼養時,土壤需呈斜坡狀,注意水位高低。體型大棲息在高潮線以下,體型小在高潮線以上。雄螯有大螯,以小螯攝食泥土中有機物,產生擬糞。若無小螯,用大螯攝食,直至新小螯長出。眼睛有眼睫毛保護眼睛,會出現鬥雞眼。口器的雨刷構造可清理眼睛。步足倒勾防被沖走,能再生,會斷肢求生,斜向前方走路。雄蟹揮大螯求偶,配對成功後入洞交配。體色會隨時間改變,晚間淺色、白天深色。脫殼間隔、次數隨著成長逐漸減少。有趨光性。在鰓內儲存水分,打水以增加含氧量。

應用網路爬蟲於社交軟體實現群眾互動平臺之研究

現今的大型活動,如校慶活動、新北耶誕城等,缺乏互動性與參與感,其中原因大多是群眾埋沒於手機的社交軟體所導致。而本研究將利用其便利與群眾互動特性,使用問卷抽查法探討大眾對於活動的觀點,應用網路爬蟲技術抓取貼文,設計一套能提高互動性的平臺,使用者只需在Instagram、Twitter等社交軟體中發布文章,系統會即時推播至活動中的大螢幕上,並且使用LineBot結合圖像辨識自動且快速審核貼文,另方面以後臺系統,方便活動單位常駐貼文輪播活動訊息、廣告與管理。綜上所述,本研究結果確實有效地提升活動互動性及樂趣,以時下流行的各種社交軟體,配合研究平台為各類大型活動量身打造,也能夠運用於政令宣導或文宣廣告等用途上,大幅提升活動的互動性與參與感。

排隊站好

本篇科展主要從一道古老的數學題目開始,"正整數中,被4整除或被4除餘1的數刪去,新數列{an}={2,3,6,7,10,11,……},求[√(S1 )]+[√(S2 )]+[√(S3 )]+...+[√(S2014 )]=?([ ]為高斯符號)",直接延伸原題探討"當A={a,aϵN & a≡2 or 3(mod 4)}, Sm1 為A中的第m個元素,Sm2=Σi=1mSi1 ,為何[√(Sm2 )]=m?",進而加以推廣探討" 當 A={a ,a∈N & a≡k1 or k2 or … …or kp (mod x)},Sm1 為A中的第m個元素,Smn+1=Σi=1mSin 時,則A應滿足什麼條件,才能對所有的n和m,都有[n√Smn)]=m的結果?"

蜜蜂路徑-找回失落的數字

給定S為{1,2,3,...,n2}的一個子集合,並預先將S中的數字填入一個n階方陣。若能將剩餘自然數{1,2,3,...,n2}-S全部填入此方陣中尚未被S所佔據的格子,滿足『相鄰的數字需填入方陣中相鄰的區域』且『填入數字的方法是唯一的』,則稱S為n階方陣的一個『確定集』。由於子集合S的『元素個數』與『預先填入的位置』為此問題的重要條件,在本作品裡,我們探討確定集S所需的『最少元素個數』以及『填入n階方陣中的策略』,使得若刪除S中任何一個元素,則剩餘自然數填入方陣的方法皆不唯一。我們研究的手法是透過定義『連續對應函數』,並觀察低階方陣的特例,找出最小確定集的條件並加以推廣到一般情形。我們也觀察了填入路線,與路線轉折次數所造成的影響,並得出一些有趣的數學性質。

別「窗」新格-智能下懸窗改良設計之研究

本研究比較市面上各種常見的窗型設計,並融合智慧家居的概念,提出智能下懸窗改良設計,能自動偵測室內環境光線,調整室內的採光面積,且能自動控制改良懸窗的展開角度,讓室內隨時保持光亮,及感測室內與室外的細懸浮微粒(PM2.5)的多寡,預期改善居家環境的生活品質並降低室內空氣中PM2.5的細微粒子,使居家環境更為健康。另外,針對機構部分,我們改良了下懸窗防雨性差、上懸窗通風不良及懸窗因未裝設紗窗而防蚊效果差之問題。 首先製作試驗箱,依比例(1:8縮尺模型)模擬建築物室內進行升溫試驗,為了比較改良式懸窗戶與市面上常見窗之散熱速率,本研究進行基礎升溫試驗,光源依不同的照射時間,分析改良式懸窗與他窗之散熱曲線,來瞭解室內溫度的散熱情形。

聚合物複合建材之研究

臺灣位於地震頻仍區域,建築材料與土木結構需要強化才能住的安心。此外臺灣為海洋季風型的氣候,經常出現颱風與豪雨,對土木工程與建築物,更是深具威脅性。本研究的主旨係運用界面活性劑,融合聚合物與其他無機物,製成複合材料,研發出防水、力學特性良好、耐用與價廉的建築材料。 此外目前的暖氣設備,體積龐大且笨重,能量轉換效率低落耗費能源,不符合環保要求。有鑑於此,我們運用聚合物複合材料,研發出造形輕巧便於鋪設,能迅速產生合宜溫度的建材,兼具安全性與節省能源,沒有高溫灼傷人體或燃燒的危險,能廣泛應用於各種環境,例如:室內保暖、失溫急救、老人居家照顧等範疇。

益生菌或抑生菌~探討茄鐮刀菌影響咖啡果小蠹生長的情形

近來咖啡樹大增,造成在咖啡豆完成生活史的咖啡果小蠹迅速擴散,使用化學藥劑也難以防治。閱讀文獻發現白殭菌可以抑制咖啡果小蠹,因此我們採集帶白菌的咖啡豆進行培育,並透過前置實驗,找出使咖啡果小蠹早期死亡的蟲生真菌。經過菌種鑑定,此蟲生真菌是國外研究提高雌蟲生殖力的茄鐮刀菌。為了進一步了解此菌對咖啡果小蠹的影響,我們設計益生菌及抑生菌實驗。研究結果顯示噴灑4.39*106孢子液可在第3天達到半致死率;4.39*105孢子液可在10天內達到100%死亡效果;將噴灑4.39*106孢子液的咖啡果小蠹放入咖啡豆10天,可達22%長菌率,其殺蟲效果不亞於市售白殭菌,對咖啡樹上的疣胸琉璃蟻無致命影響。未來可將此菌與白殭菌共同運用於咖啡園中,達到生物農藥防治效果。