全國中小學科展

第三名

纖維素內切酶GsCelA自我斷裂之研究

生質能源製程中,常將植物細胞壁中的纖維素進行水解,此反應在高溫環境中進行較具商業優勢,故開發耐高溫的纖維素酶具重要性。發現自嗜熱菌的纖維素內切酶GsCelA在高溫中具高活性。初步研究發現GsCelA蛋白質序列N端後第315和第316個胺基酸間會發生自我斷裂現象,導致酵素活性及熱穩定性提升。本實驗在GsCelA的N端及C端分別製造定點突變,探討GsCelA自我斷裂性質。實驗結果顯示突變GsCelA自我斷裂速率較低,而EDTA可抑制自我斷裂現象;已斷裂GsCelA可催化自我斷裂發生,而N端突變GsCelA不具此性質;部分實驗可觀察到已斷裂GsCelA具兩種分子量相異之形式。未來我們將設計實驗探討兩種已斷裂GsCelA間的關聯及自我斷裂機制如何用於改良纖維素酶應用價值。

閃電活動與雷達迴波參數之相關性研究

本研究為2013年7月2日與7月9日兩個典型的午後熱對流天氣系統,經統計得知兩個案的雲對地閃電相對總閃電的發生頻率分別為10.0%和7.4%。由雷達迴波圖dBZ值輪廓圖發現低於40dBZ的對流系統不易出現閃電。閃電頻率較高時,通常也是雷達迴波圖同心圓區快速變動時。對流性雷雨胞發展歷程與閃電的發生,具有相關性,初生發展階段,雲對雲閃電密集發生的階段,至成熟期時,雲對雲閃電的頻率到達最高,在衰退期時,雲對地閃電頻率達到最高。由雷達迴波圖的輪廓線,雲對雲閃電主要發生在超過25dBZ的迴波區內,而雲對地閃電主要都發生在超過35dBZ的迴波區內,少有例外。目前研究無法從雷達迴波圖找出雲對地閃電的先導因子,但發現台中以南輸配電線東側較易發生雲對地閃電。

HOLD住洄瀾灣~化仁海岸段離岸堤改善可行性之探究

本研究經由實地調查、閱讀文獻及訪問第九河川局工程師後,瞭解離岸堤是目前花蓮海岸最主要的防護工法,且已經有不錯的成果。於是我們實驗模擬現今已養灘成功的化仁海堤,探討其離岸堤對於海岸侵蝕之影響。 實驗研究發現:一、十字塊消波塊在模擬現今與未來的海岸侵蝕情形,效果都優於目前所使用的林克塊消波塊。二、林克塊離岸堤的凸出部位,會增加掃浪帶的侵蝕量。三、使用防消波塊底沙侵蝕工法,可減少林克塊離岸堤底沙侵蝕的情形,但對十字塊離岸堤作用不大。 實驗研究結果:未來改善離岸堤凸出部份,使用十字塊消波塊施作,應較林克塊消波塊好。若要使用林克塊消波塊,則建議以防底沙侵蝕工法施作,可提升林克塊的安定性。

圓外切三角形與四邊形之構造與性質探究

本研究推廣於近年的兩篇研究,Sejfried 與 Shelomovskii 的三角形及其內切圓的幾何構圖研究[1],以及沈執中與陳彥睿提出的三角形與四邊形及其內切圓的幾何構圖研究[3]。 相較他們的研究,本研究是新的方向,我們的對象不同,使用方法也不同。我們不使用空間射影模型,因為射影只能處理共點、共線,卻喪失了角度、長度、形狀等幾何定性與定量性質。本研究討論了給定任意圓內接三角形,如何在其三邊的延長線上分別取一點,使得這兩兩點的連線(共三條直線)都與圓相切呢?同樣的,推廣到給定任意圓內接四邊形的外切四邊形構圖。值得一提的是,在任意三角形中,我們進一步發現外切三角形的樣態與原三角形的兩邊比值有關,臨界點是漂亮的黃金比例!

今晚你想來點什麼?漂浮的地球還是幻視旋風—探討浮空投影的效果及應用

本組的研究是關於浮空投影,藉由不同形體、不同比例的投影器實驗,得出透明膠片製成下底邊長1cm、上底邊長6cm、高 4cm 的梯形所組成的四面柱投影器為最佳比例。進而實驗改變投影器顏色、材質以及不同內容物和重疊擺放的效果。實驗顯示:以透明光碟盒及透明膠片為投影器,投影效果佳。投影器盛裝透明碳酸飲料,不影響成像效果,且透明碳酸飲料有氣泡,投影效果較為絢麗,進一步可應用於飲料吧牆及飲料瓶投影。利用環氧樹脂製成立體投影器,投影效果佳可做成的模型基座,應用於生活。再將投影器具製成治具,成本低廉又方便教學及推廣。最後因應現在疫情,浮空投影可提醒家人小心防疫;或是讓顧客在購買東西時透過浮空投影廣告,減少接觸進而防疫。

草籽糖

「草籽糖」針對植物種子發芽時能轉化澱粉為糖,而在哪種狀況下,澱粉較容易化糖?實驗內容設計在小學生能完成的部分:草籽與澱粉的擇選;芽的部位;澱粉與芽的比例;進而探討環境的影響如溫度;光線;時間等因素,過程不時呈現看不見的、有趣的化學現象,草籽在過程中施了甜蜜的術法,糖在實驗中偷偷的變化著。

用白努利定律分析影響風力發電的因素

我們先開發有風罩的風力發電機,已証明風罩能提升或降低發電電壓,讓我們對其中的物理原理更有學習興趣。風力發電機要迎風才能有最大的發電效率,由牛頓定律和白努利定律解釋尾翼如何讓風力發電機迎風。白努利定律解釋了為什麼風罩截面積愈大發電效率更高,而康達效應告訴我們發電機的位置也是重要關鍵。

悠油的細胞-廚房油煙對肺泡A549細胞影響的探討

油品在高溫下會產生揮發性物質,吸入可能有害肺臟。本實驗探討油煙生成,及油煙對人類肺泡A549細胞生長及細胞內抗氧化能力的影響。 方法是加熱大豆油、橄欖油、葵花油至冒煙點以上,收集油煙。將不同量、不同加熱時間、不同油品之油煙與已知有害物質苯並[a]芘加到A549細胞上,測24與72小時的細胞存活率,及細胞總抗氧化能力和超氧化物歧化酶活性。 結果發現加熱越久,油煙量越多且油的酸價越高。油煙與苯並[a]芘都會影響A549細胞存活率及抗氧化能力,且與油煙量相關。當油煙量夠高時(約> 600µg),A549細胞之存活率及抗氧化能力均明顯變差。 結論是油加熱至超過冒煙點會產生油煙,當油煙量高到一個程度,就有可能對肺泡細胞造成傷害並影響到細胞生長及抗氧化能力。

利用深度學習將黑白影片色彩化

本研究旨在解決以往無法將影片色彩化的問題,設計方法分為兩大部分:首先,我們在基礎的生成對抗網路上加進了多個模組如:殘差模組以及特徵提取模組,我們實作多種不同組合的生成對抗網路,並比較其成效。其中,我們利用COCO dataset來訓練我們的的基礎模型。本研究以風景影片為主,因為風景影片的震盪和變化較小。在進入第二階段前,我們利用Kaggle風景圖片資料庫來微調最優的模型。而在第二部分,我們發現生成出的影片會有色彩不連續性的問題,於是我們提出了三套方案來提高影片整體品質來抵銷模型在前饋過程中所產生的不確定性以及隨機性。分別為H.264編碼技術,ORB預測個別幀,以及HSV提高色相穩定度。

滾動奇跡

本研究從第46屆全國科展「滾滾紅成」延伸,以立體圖形為研究方向,試以「立體一筆畫」方式將兩個多面體互繞,將其中一個不動的多面體作為基準多面體,另一個多面體則沿著基準多面體的邊繞行基準多面體的面,最後繞回起始面,且繞行路徑不重複經過基準多面體的同一面,發現正多面體在接觸面相同時可立體一筆畫互繞詳盡證明之。另外,探討其繞法種類,其中正四繞正四面體為6種;正六繞正六面體為32種…等,接著求出環繞後的不同旋轉點其對應之旋轉中心變化、對應旋轉半徑、旋轉軌跡圖形及總旋轉軌跡長,其正m面體繞正n面體旋轉角度公式為360∘-[cos-1(1-(1-cosα)/sin2α)]-[cos-1(1-(1-cosβ)/sin2β)] ,並將研究結果應用至演唱會或KTV中的燈光設計及建築節能省電裝置。