全國中小學科展

佳作

以腦波實驗探討音樂對於高中生學習專注度及成效之影響

研究者身為高中生,平常看到同儕在讀書時會聽音樂,我自身有時候也會有這個習慣,但常聽師長叮嚀我們,讀書不要聽音樂,因此透過此次研究來瞭解高中生聽音樂對於學習專注度之影響,並探討學習成效是否有相關性。根據蒐集了190份網路問卷發現,大部分的高中生都有讀書聽音樂的習慣,但他們知道自己的問題點,像是算數學或默背課文時,就有許多學生是不聽音樂的。此次研究另針對30位高中生來進行腦波分析實驗,根據研究結果顯示,大部分的高中生,不論在讀書時聽哪一種類型的音樂,其專注度及學習成效皆有明顯提高。其中,又以古典音樂對於學習專注度及成效最明顯。因此,高中生邊讀書邊聽音樂不是一種壞習慣,反有助於高中生提振學習專注度及成效。

「鋅」「錳」相傳─可逆電化學沉積溶解的水系鋅錳無隔膜液流電池

使用醋酸鋅及醋酸錳的金屬離子電解液建立自製的鋅錳液流電池循環系統,透過負極Zn/Zn2+及正極Mn2+/MnO2的氧化還原反應,成功實現無隔膜的可充式鋅錳液流電池。在電解液濃度實驗中,觀察到較濃的Mn2+濃度會增加MnO2的沉積,有較好的充放電效率。在不同pH值的實驗中,發現pH= 6~6.5的醋酸根電解液,有最佳的鋅錳液流電池充放電庫倫效率及能量效率,分別達80%及40%以上。使用加入更多硫酸根離子pH< 5的酸性電解液,雖有稍高的放電電流,但會提早耗盡MnO2使充放電效率降低。電極擺放方向的實驗結果,顯示平行水流有較佳的充放電效率,此外重複充放電實驗也證明醋酸鋅錳電池可保持極佳的庫倫效率,有很好的再現和穩定性,實驗結果將有助於未來鋅錳液流電池的進一步研究。

印刷微電極晶片量測酵母菌濃度研究

食品快篩廣泛運用在生活當中,而受到這種機制的發想,本實驗想運用阻抗頻譜推估酵母菌的未知濃度,讓民眾了解自己平日所攝取的物質是否有過量而影響身體健康。本實驗利用網版印刷做出四種不同規格的銀膠晶片感應溶液的阻抗及導電率,用LCR掌上型電錶測量不同濃度的強電解質NaCl(食鹽水)確認晶片能有效的使用,再測量弱電解質醋酸的平衡常數,最後擴大至大分子味精及生物酵母菌,成功得到生物溶液酵母菌的阻抗頻譜和檢量線,如指叉數目為8、指叉間隔為0.1mm的指叉電極,其對酵母菌溶液的檢量線R2值為0.9958,靈敏度為3.08x10-6 ± 1x10-8,在98%信心區間下之偵測極限為0.0125 (顆/1mm2),為生物快篩檢測提供了新的可能。

「還有轉環的餘地」─探討鋼球位於自轉圓環上之運動

在一個旋轉的圓環內,當將鋼球放入其凹槽內可發現,在某些情況下,鋼球會沿著圓環向上運動,但在某些情況下,鋼球卻只是待在原地。本實驗不僅改進了實驗架設,也透過改變各種變因發現鋼球有許多不同的運動效果,並大致分為三階段,進行更深入的討論。之後利用程式模擬並逐步加入模擬修正,從起初的理想情況,到後面考慮旋轉、阻力等等,使模擬與實驗更為相似,也證明了理論之正確性。同時也利用VPython動態模擬,與實驗進行動態比較,更加完整的了解鋼球運動的效果。

任「憶」門-探討不同顏色及音樂對於記憶力之影響

本實驗旨在探討顏色與聲音對人類記憶力的影響,並藉此提高學習效率及學習表現。我們自編問卷調查國中生對於聲音聆聽習慣及看法,隨後以3種圖形和4種類型的音樂,針對 56位同學進行記憶力實驗。研究結果指出:(1)圖形記憶力中,無音樂中以彩色圖形的記憶效果最佳,有音樂下則以黑白圖形最佳;位置變因的結果顯示:右側>中間>左側;色差小優於色差大者。(2)數串記憶力中,聆聽搖滾樂能降低數串誤報率;音樂速度快之答對總分高於慢速者。(3)聆聽抒情及古典樂的答對總分與學習成效呈正相關;(4)分析訪談受試者的記憶途徑最終皆會轉換成聲碼,學習成效高者首先注意顏色變因,而成效低者的閱讀途徑為圓圈。以上結果顯示圖形與聲音會對學業表現產生影響。

「墨」世不忘~天然鐵膽墨水之製作與最適化探討

本研究旨在加入五倍子、綠茶等天然材料以製作環境親和力高之鐵膽墨水。將自製墨水分為三代製作,以色差儀與軟體ImageJ測量顏色,找出最適化比例。綜合所有測量數據,自製墨水之最適化比例為五倍子100公克,水80毫升,硫酸亞鐵2公克,阿拉伯膠2公克,丙酮1.5毫升者,其特點如下: 1. 添加愈多五倍子,其顏色愈深,添加100公克五倍子K值為99%;市售墨水K值為95%。 2. 墨水加入丙酮,具有乾燥速度跟市售墨水相同及顏色變化微小的特點。 3. 五倍子墨水遇水不易暈染;單寧酸粉及市售墨水較無法防水。 4. 自製墨水顏色受日曬影響較小;市售墨水受影響較大。 5. 五倍子墨水筆跡較市售墨水具有良好的保存效果。

運用疾病軌跡搭配深度學習偵測胰臟癌風險

目的:在台灣,胰臟癌雖非癌症發生數最高,但85%為末期,五年存活率小於5%,有癌王之稱。如何早期偵測胰臟癌風險,一直是醫療上的重大議題。本研究運用時間矩陣搭配深度學習進行大量變數之胰臟癌風險偵測。 方法:健保資料庫收集國人疾病、用藥等結構化資料,可藉此反映每人健康狀態。將三年內診斷與藥物碼轉為時間矩陣,以卷積神經網路訓練,訓練組與測試組比例為9:1。 結果:共計案例組1095名及對照組10950名,訓練後測試組表現之AUROC(area under the receiver operating characteristiccurve)為0.937,六十歲以上及以下AUROC分別為0.846及0.897。 結論:結論:能將診斷、藥物、時間轉成矩陣,是以疾病軌跡預測胰臟癌風險,且能找到新特徵,未來搭配健康存摺,為低成本、快速、大量的胰臟癌數位快篩。

獨居蜂的築巢行為以及羽化觀察、影響羽化的因素之探討

本研究在觀察校內和家附近的獨居蜂築巢行為,以及紀錄校內的獨居蜂子代從卵期到羽化的過程,並以加溫設備觀察其在特定溫濕度下的羽化時間。對比了周圍有水的環境和沒有水的環境後,前者獨居蜂產卵築巢的數量明顯較後者多,顯示出獨居蜂更偏好周遭有水的環境;以恆溫箱對棕泥壺蜂進行加溫羽化後得知,溫度對於其羽化的影響比時間大。另外也發現,棕泥壺蜂巢室內,有塗料土塊的吸水能力較無塗料的差。

咖啡濃度的密碼

想藉科展來自製方便準確的濃度咖啡機。 市售即溶咖啡粉經本研究顯示:(1)咖啡濃度越高測紙殘留色越深。濃度>6.542%達飽和。(2)咖啡溶水呈弱酸,pH與咖啡濃度呈負相關。廠建議濃度1.32%其pH為4.94。pH<4.57時不易判別濃度為不全面的濃度測法。(3)電導度與咖啡濃度呈正相關。建議濃度1.32%其電導度為110mho/cm。電導度在中高水溫時不穩定且無法判斷飽和為不優濃度測法。(4)TDS與咖啡濃度呈正相關。建議濃度1.32%其TDS為600 PPM為可行濃度測法。(5)光敏電阻反應電壓與咖啡濃度呈負相關。建議濃度1.32%其反應電壓為0.32V為可行濃度測法。(6)TDS與水溫呈正相關、光敏電阻反應電壓與水溫呈負相關。(7)運用光敏電阻反應電壓來自製咖啡濃度控制器是可行,準確率約為82~97%。

忘「黏」之「膠」—光柵壓印對乾式膠帶效果之研究

因為對壁虎攀爬能力有興趣,我們決定研究不黏手的乾式膠帶!藉由自製穩定施力的檢測裝置,進行乾式膠帶作法和變因探討。 我們發現矽膠最適合製作乾式膠帶,壓印板推薦柵欄結構的光柵。當光柵刻線密度越密,剪切力越大!1000條光柵乾式膠帶(剪切力853 g/cm2)是市售奈米膠帶的2.75倍! 矽膠壓印可達到1µm單位,我們稱為「微米壓印」,是小學生就能使用的技術! 光柵形狀會影響剪切力!訂製光柵太昂貴,我們藉由雷雕「模擬低密度光柵」形狀。 推薦橫向、同心圓及正六邊形,形狀越小越密,剪切力越大。 我們研發出7099和台AB光柵乾式膠帶,擁有不黏手、無殘膠、易剝離、單雙面皆可用、彩虹光澤特性,水洗能恢復黏性、還能當作光柵及二次壓印光柵,具有推廣價值。