全國中小學科展

佳作

「菊」躬盡「萃」

本研究以萃取具多酚結構的天然植物(薑黃、芭樂葉、蝶豆花、金針花、臺灣杭菊1號花)為主題,透過自製 UVA和UVB的檢測裝置,探討不同變因下各萃取液的抗UV成效,結果顯示「杭菊花萃取液」具有最佳成效。 進一步比較杭菊1號花(白雪)和杭菊2號花(黃金菊)不同部位萃取液的抗UV成效差異,研究發現杭菊1號花瓣萃取液最具抗UV功效。因此將杭菊1號花瓣濃縮萃取液依適當比例調製成不同配方的「天然菊萃防曬乳」,並與「市售防曬乳」進行比較實驗,結果顯示自製防曬乳配方9對日光的UV遮蔽率可達98.0%,確實媲美甚至優於市售防曬乳的實際功效。

歲月無聲-肌少症與姿勢辨識的微妙對話之頭份地區樂齡社群上下肢肌力運動探討

本研究旨在結合PoseNet與Teachable Machine等AI姿勢辨識技術,根據教育部體育署國民體適能網站資料、基礎肌動學、聽取物理治療師建議、開發三款AI姿勢辨識體感互動遊戲,以提升高齡者肌力、預防肌少症。肌少症為高齡社會常見之退化性問題,嚴重影響長者之行動功能與生活品質。本研究透過Scratch平台-OSEP整合PoseNetAI模型,設計可訓練上肢與下肢肌群之遊戲,並於頭份市樂齡協會、運動公園及學校等地,實地施測多位50歲以上的長者。結果顯示參與者均能正確執行遊戲指令,且對互動設計及視聽回饋表達高度興趣與正向回饋。本研究系統具備操作簡易、成本低廉與可擴充性,顯示應用於居家運動或長照場域具高度可行性與發展潛力。

香菸、檳榔對鼠婦趨避行為的影響

本研究以多霜蠟鼠婦為對象,探討香菸與檳榔對其趨避行為的影響,以了解隨地丟棄的菸灰、菸蒂、檳榔汁及檳榔渣是否會改變土壤中微小清除者的行為。研究結果顯示,香菸中的菸草、菸灰及濾嘴,市售白灰檳榔嚼塊,以及檳榔嚼塊中的荖葉、荖花、白灰、紅灰及檳榔果實,皆對鼠婦有驅避效果。當土壤出現這些污染物,鼠婦會產生忌避行為,傾向選擇在無污染的區域內活動,並減少探索受污染的區域。本研究證實香菸及檳榔嚼塊對生態環境造成危害,不僅污染土壤,還改變生態系統中小型清除者的行為,此實驗為環境保護提供了重要科學依據。

「AI」說笑?AI與人類的幽默感差異探究

本研究探討人類與生成式人工智慧(Artificial Intelligence,AI)在幽默創作上的表現和兩者幽默感內涵的差異。本研究以人類、ChatGPT及DeepSeek為研究對象,分別創作四種類型笑話(諧音梗、雙關語、禁忌、反常識),再請受試者對這些笑話進行量化的幽默評價,並輔以質性分析 了解其評價原因。量化結果顯示,人類的諧音梗與反常識笑話創作顯著優於AI;而雙關語及禁忌笑話創作則皆無顯著差異。另外,質性分析更指出受試者認為AI創作常有「笑點生硬」或「情緒不足」問題;人類創作則貼近日常情境,容易引起共鳴,在整體節奏布局跟反差感方面也較為自然流暢。本研究認為,AI的語言生成雖已有相當水準,但在非文字層面,人類的敏感和靈活度仍較具有創意優勢。

雙轉子反向相對運動對感應電動勢影響之研究

本研究針對傳統單轉子發電機效能不彰能量嚴重耗損,提出創新雙轉子技術以提升發電效率降低能源浪費。核心設計為雙轉子反向旋轉結構,透過相對運動提升角速度與磁場變化,增強感應電動勢生成。透過對比實驗,證實雙轉子結構較單轉子提升1.4倍感應電動勢,參考Weber Fechner Low建立對數數學模型,描述電動勢與旋轉參數之非線性關係。 同步研發雙轉子架構展現穩定性與模組化彈性擴充,具備取代傳統發電機潛力,適用於分散式發電與再生能源領域,展現高效、緊湊且具實用價值之創新應用電力生成技術方案。

探討太陽能板對環境的熱影響與其不同條件下之發電效率

本研究探討太陽能板對環境溫度的影響,希望找出能兼顧發電效率與降低熱影響之大樓頂太陽能板架設方式。我們測量太陽能板與水泥地不同時間的溫度,以瞭解在相同的光照環境,兩者的溫度差異,進而推知不同時期,兩者對環境釋放的熱輻射差異。另外,我們也發現太陽能板的背板溫度較高之因,主要是吸收下方水泥地的熱輻射與散熱不易導致,並進而發現,若單純只考慮太陽能板與其下方水泥地受彼此熱輻射加熱的影響因素,應在法規限制下盡可能架高太陽能板。為了解太陽照度與太陽能板溫度、發電效率之關係,我們分別在無風環境、受正面風、側面風以及背面風吹拂下進行測量,發現在背面風的吹拂下,太陽能板溫度會較低,發電效率較好。

廢棄蘭花結合高分子材料製備口內膠研究

本研究針對嘉義地區廢棄蝴蝶蘭(Phalaenopsis)資源,嘗試以天然深共熔溶劑(Natural Deep Eutectic Solvent, NADES)在萃取蝴蝶蘭不同部位: 根、莖、葉、花之多醣及相關活性成分,並與傳統水萃取比較萃取率。透過評估萃取液中多醣含量、多酚含量、抗氧化能力,與抗菌能力以衡量萃取物在口腔保健之功效。之後將萃取物進一步結合不同配方之高分子基材料HPMC(Hydroxypropyl Methylcellulose)與 PVP(Polyvinylpyrrolidone),嘗試製成能有效成膜的口內膠。實驗結果顯示,以betaine+lactic acid組成的 NADES配方對蝴蝶蘭花部位之多醣與多酚萃取效率特別顯著,亦展現較高之抗氧化能力與抑菌效力,且能與特定配方之高分子材料結合形成有效凝膠。藉由萃取方式與高分子材料之配方優化,最終可望開發出兼具環保、功能性與口腔護理應用潛力的天然凝膠產品。

軟的真的軟嗎? 轉速穩住了彈性圓環的飛行軌跡

本研究探討旋轉對彈性圓環飛行軌跡的影響,並以橡皮筋為實驗材料,主要結論如下:一、橡皮筋的伸長量與所受外力約成正比。二、彈性係數較高的橡皮筋,特定範圍內的位能-動能轉換比例較高。三、彈性係數愈高的橡皮筋,彈射時的轉速與前進速率愈大。四、伸長量固定之下,提高旋轉量不會增加橡皮筋彈射速率,但會增加轉速,穩定彈射軌跡並增加彈射距離,且旋轉量愈大,水平距離愈遠。五、旋轉造成橡皮筋彈射具有穩定形狀,特定伸長量與旋轉量進一步使橡皮筋彈射出現攻角導致軌跡上升,也降低速度衰減,明顯提升彈射距離 (超過40%)。

蝶對蝶-玉帶鳳蝶貝氏擬態與生活史之研究

本研究以玉帶鳳蝶的生活行為為主,透過飼養觀察、文獻探討與實驗設計,探究其生活史、生理特徵與生態行為。結果顯示,二至三齡幼蟲即具備有臭角防禦、吐絲固定等能力,且同一親代中雄蝶較雌蝶先羽化,避免近親交配的機會。在食草方面,二至三齡幼蟲對橘子葉表現出顯著偏好。藉由與其他鳳蝶物種比較外觀,初步建立辨識依據,並以光照法檢查四齡幼蟲是否具有未發育完全的生殖器官(精巢)推測為雄性。研究者同時發現,幼蟲體色受食草葉色影響,呈現偽裝可能性。針對貝氏擬態的捕食實驗尚未得出明確結論,需進一步改良實驗設計。校園復育區的建置成功吸引鳳蝶訪花與產卵,顯示都市亦可成為生態棲地,具教育與保育意義,呼應SDGs陸域生態保育的目標。

「奈」能可貴:腦中風治療之新希望

據衛福部統計,腦血管疾病穩居國人十大死因,但腦中風在西醫治療的選擇有限。中藥腦得生養腦散(BNG-1 Powder)具抗炎、血管重塑功效。而本研究將探討奈米化 BNG-1 作為腦中風治療藥物的潛力。 利用微乳化技術,將BNG-1水(W)、酒精(E)萃取物包覆於聚氰基丙烯酸丁酯(PBCA)奈米載體,製備PBCA-BNG-1奈米粒子,探討其作為BNG-1藥物遞送系統的安全性和有效性,並評估其於缺糖、缺氧/再充氧(OGD/R)環境對神經細胞的保護作用及血腦屏障(BBB)之通透性。 結果顯示,PBCA-BNG-1奈米粒子能藉由抑制發炎、自噬和細胞凋亡,保護神經細胞免受OGD/R誘導的損傷,亦刺激神經生長因子NT-3表現及神經突觸生長,並有效穿透BBB,提高藥物遞送效率,且以PBCA-BNG-1-E奈米粒子效果最佳。 研究證實,以奈米技術改變BNG-1劑型,有助於未來腦中風治療。