全國中小學科展

佳作

信標和微波雷達技術在健康照護之研究

本作品包含三個部份:1.利用微波雷達模組感測輸出都卜勒信號頻率與被檢測目標移動速度成正比關係,只須動態取樣和判斷都卜勒信號頻率變化就能實現一種實用的非穿戴式跌倒偵測器。2.將大型室內空間劃分為多個子空間,整合信標藍牙技術、智慧手機和LoRa無線界面,即可在遠端對整戶或任一子空間執行快速目標搜索。3.利用信標藍牙、微波雷達和毫米波雷達等技術,使傳統醫療院所護士推車具備解鎖啟動保護、目標位置檢測與方向修正、自動跟隨、用手輕壓觸控控制盒表面即能執行“手把手”工作模式和前進無段變速等多項創新功能。在不同實驗條件下,分別對完成後之不同實驗模型進行功能量測、記錄和分析,實驗結果顯示本作品確實可以滿足預期設計目標。

彰化市電動機車暨電池交換站之探討

本研究旨在探討彰化市電動機車的發展與能源補給站的設址問題。一則用問卷針對消費者的電動機車購買決策加以分析;二則以訪談分析傳統機車行對電動機車投入市場的看法;三則分析產品生命週期為成長期。無論消費者或機車行,皆提出電池交換站不足的問題,要讓電動機車市場邁向成熟期,增設電池交換站是關鍵,我們試圖以地理資訊系統的空間分析功能,找出新設電池交換站的最佳區位,研究結果可供後續研究者或政府機關在研擬相關決策時參考,希冀打造低碳城市,實現綠色運輸,達成永續發展。

「塑」戰「塑」決────Aspergillus屬分解塑膠能力測試

本研究選用Aspergillus tubingensis、Aspergillus oryzae、Aspergillus japonicus 三種真菌作為研究對象,將實驗分為兩個部分,一為三種真菌是否能降解PU、PE、PLA三種塑膠,結果發現Aspergillus tubingensis在黑暗中皆能降解塑膠而效果為PU、PE>PLA,Aspergillus oryzae 與Aspergillus japonicus則有降解PU與PLA之能力。二為探討Aspergillus tubingensis在不同色光及不同pH值下降解塑膠的效果,結果發現Aspergillus tubingensis 在相同色光不同瓦數情況下,降解PLA的能力為3W>1W,降解PU則是1W>3W;相同瓦數的情況,降解PU能力為白光>紅光>藍光,降解PLA能力為紅光>白光>藍光;在pH=4及pH=9環境中皆無明顯降解塑膠之能力。

滄海桑田挖仔尾-台北港突堤效應對自然保留區蟹類生態的影響

本研究探討台北港突堤效應對挖仔尾自然保留區蟹類生態的影響,研究期間:2020年5月至2021年6月進行本保留區蟹類、貝類、土質、水質調查,利用穿越線研究結果比對2003~2017年相關報告。研究結果:突堤效應加速本保留區堆積作用,近20年來,外側沙地增加21.3公頃,造成潮間帶土質泥化、水深變淺、辛普森蟹類生物多樣性減少22.8%、蟹洞密度減少26.2%、蟹種減少20%、食用貝類單位密度減少90%、周邊海域嚴重淤積、重金屬汙染增加,使漁民生計遭受嚴重影響。近年來,每年淤積速率5公分,漲潮時潮間帶水深只剩100公分。再過20年,本保留區整個中央潟湖將被淤積泥沙完全覆蓋。整治措施只能減緩淤積,希望在本保留區消失前,喚起大眾與政府重視,有效減緩其淤積速率。

數學分組—分還是不分?

本研究旨在探討台灣新北市某社區高中數學學科能力分組教學對數學成就之影響。研究追蹤該高中104、105及106學年度高二學生的數學成績到高三上學期。該校在105及106學年度對社會組實施數學學科能力分組教學(A、B、C組),而本研究以105及106學年度的社會組學生成績為實驗組,104學年度的社會組學生成績為對照組;另一方面,本研究也以105及106學年度的自然組學生成績為另一組對照組;藉由學生高二至高三上學期間共九次的數學段考分數、高一入學會考成績及高三大學學測成績為研究工具,探討社會組學生是否因透過學科能力分組教學而提升數學成績。整體研究顯示,數學學科能力分組有助於提升社區高中B組學生的數學成就。

以Seq2seq模型實現論文心智圖自動生成工作

做研究時,經常需要閱讀多篇長篇論文,如何快速理解並歸納重點是影響效率收益的關鍵任務。針對此問題本研究運用深度學習配合其他程式算法輔助。將整個問題拆解成三個主要部分:模型處理、結構剖析、心智圖輸出,模型處理的部分我們訓練了三種不同的Seq2seq模型實現文本摘要,分別使用LSTM、BERT、ALBERT、比較並選擇綜合效益最好的模型;而負責拆解論文的結構剖析系統,則利用論文目錄分解整份論文,最後,心智圖輸出系統則整合剖析系統與模型結果,再調用Xmind API去生成架構清晰易讀易理解的論文心智圖。

有「膠」無痕-乾式膠帶的製造

市售膠帶為了讓黏性增加會塗上黏膠。本次科展我們研究製作可重複用無殘膠的乾式膠帶,其實驗分為如何製作乾式膠帶,以及比較校內樹葉、生活用品與塑膠材質為模版製作的膠帶。實驗結果發現便宜的白膠可做為乾式膠帶的主要原料;而表面越光滑平整的樹葉所製作出的膠帶掛重會越重;生活用品以塑膠材質做出的膠帶掛重最好;我們也發現塑膠模版分子含有氧原子或具極性所製作的膠帶掛重較高,其中又以聚乳酸(PLA)作為模板所製作的乾式膠帶掛重最佳,單位面積掛重為415g/cm2。為了取得方便,我們以聚碳酸酯(PC)為模版,將白膠加入適量過濾水所製作的膠帶掛重最高(單位面積掛重>541.83g/cm2),最後我們也將所製作的膠帶成功黏貼在鐵櫃、冰箱、白板、磁磚上掛重。

塑土成筆,筆筆出色

市售的黏土經塑形後,只能當擺設而不能當色筆使用。因此本研究想依黏土混色比例做造型,且黏土乾了又可當粉彩筆使用,以實現黏土再利用的價值。實驗發現: (1) 若以市售各式白色黏土直接添加染料混合,乾燥後仍無法製成色筆。 (2) 若以2:1的高嶺土與碳酸鈣混合,添加礦物染料或植物染料和適量的純水,除了可 調製成塑形黏土,還可當粉彩筆、水彩和粉筆使用,而植物染料則以蘇木效果最佳。 (3) 若添加不同比例的澱粉類黏著劑,可製作出硬式和軟式等不同特性的粉彩筆。 將本研究研發的紅、黃、藍、白黏土,依不同比例混合,可製作不同色相、明度和彩度的色筆,實現動手自製色筆的樂趣,也可用於板書與不同風格的作畫,既經濟又實惠,非常值得推廣。

「毒」善其身 ─ ─ 探討植物的毒他作用在 空心蓮子草與大花咸豐草的防治和農業上的應用

近年入侵外來種植物問題嚴重,造成農業損失,我們也在校園中發現某些樹木下方有雜草不易生長的現象,透過文獻探討得知許多常見植物皆有毒他作用。因此決定將其應用在雜草抑制層面,我們萃取常見植物(樟樹、榕樹、鳳凰木、金絲竹、血桐)的葉,施澆在作物(小白菜、九層塔及綠豆)和入侵外來種植物(空心蓮子草及大花咸豐草),觀察其萌發率和生長狀況。從實驗結果得知有些植物之毒他物質萃取液,能抑制入侵外來種植物而不影響作物生長,同時也利用土壤分析技術證明毒他物質不會影響土壤pH及電導率。本研究旨在找出種植不同作物的最佳雜草抑制方法,找出最適合之植物毒他物質萃取液種類與濃度,並發現毒他物質會影響植物根毛和維管束細胞的生長。

複數平面解析應用-西姆松線之交點軌跡性質探討

本文主要探討的問題為:當三角形以其外心旋轉180°時 (我們稱之為對徑三角形),將此外接圓上一動點P對兩對徑三角形分別做西姆松線,當P點在外接圓上轉動時,兩西姆松線的交點軌跡為何。我們將西姆松線放在複數平面上來分析,推得這兩條西姆松線會互相垂直,並且它們的交點軌跡為一橢圓,此橢圓會相切於兩對徑三角形的六條邊,因此我們將此橢圓稱作這兩對徑三角形的「六點橢圓」,並探討這個橢圓的性質。 此外,我們也解出了斜西姆松線的方程式,並討論當改變對徑條件和旋轉對象時,兩西姆松線的交點軌跡方程式與圖形。我們發現了這些交點軌跡圖形都能對應到圓次擺線。