全國中小學科展

臺灣

Q不容緩!粉圓彈性模型之建立

參考文獻後,發現水溫、煮製時間與浸泡過程皆會影響澱粉糊化程度與內聚性。透過單/多變因實驗設計,分析各參數對粉圓內聚性影響,並建立粉圓彈性模型。在單變因實驗中,烹煮時間60分後,粉圓吸收水分與熱能後與生粉圓相比膨脹1.4倍,但超過120分後過度糊化而縮小。在多變因實驗中,由SN反應圖趨勢,找到澱粉分子、水與熱交互作用最佳條件:生粉圓浸泡80度熱水90秒、浸泡10度冷水1小時、沸水烹煮20分、50度悶煮5分鐘,且微調後可適用不同生粉圓粒徑。品評後,結果呈現此方法烹煮的粉圓是青年族群的最愛。另外,亦可調整軟硬度,迎合幼、老年族群喜好,未來可結合AI智慧機器人達成模組化、自動化、客製化粉圓烹煮流程,實現商業應用。

最強大腦-我的AI學院

本研究開發AI-RAG智能輔助Moodle次世代學習系統,跨領域結合AI技術與SDGs教育,提升學生提問能力、反思能力及自主學習效能。隨著新課綱強調核心素養導向,學生自主學習與批判思考能力成為關鍵,但教師在繁忙課程中融入SDGs仍具挑戰。AI技術為此提供新契機,本研究透過RAG技術開發智慧學習平台整合Moodle系統,提供即時回饋與學習分析,輔助學生提問與反思,將AI平台導入中學課程分為AI實驗組和GC對照組,比較自主學習效能、反思等能力的成長變化,研究結果顯示實驗組學習成效顯著提升。因此,未來將優化AI回應品質、提升自主學習機制並強化平台資源管理,以進一步完善系統功能。

鏡下心來

本研究從探討平面上任點對任意三角形所鏡射出之三角形的心,與原三角形的心是否具有關聯性開始。鏡射三角形即是平面上任一點分別對三角形的三邊延長直線做鏡射後,所得到三點形成的三角形。在特定情況下,鏡射三角形的心與原三角形的心之間有所關聯。之後進一步觀察不同點對固定角度之三角形作出之鏡射三角形的各個心之間的關係,以及這些鏡射點的連線與原點連線間的關係,也利用固定角度之三角形所推出的規律,繼續探究任意角度的三角形的各個心,與鏡射三角形的心之間的關聯。

黑白猜一猜,AI來分開─圍棋AI自動分類機

本作品結合積木、馬達機械結構與AI技術自製「圍棋AI自動分類機」,將黑白子分類收納解決下完棋後沒人收拾的問題,我們以自動麻將桌概念為發想,設計9項不同實驗,首先以不同裝置測試棋子掉落方式,發現賓果滾筒能有效控制棋子一個一個掉落,其次大量拍攝不同燈光環境下黑白子照片,以Label-Studio進行影像標註,撰寫Python程式訓練AI影像辨識模式並控制伺服馬達轉向,使黑白子依辨識結果正確分類至棋盒。結果顯示「圍棋AI自動分類機」分類正確率高達99%,此外我們也應用於盲用圍棋,協助視障學生收棋,提升下棋便利性與學習意願。本作品不僅展現AI應用於日常生活創意實踐,也呼應SDGs中促進優質教育目標。

飛向宇宙,浩瀚無垠-自主分項研發火箭技術,推進系統及姿態控制和測量之研究

本研究將火箭分成三大部分:推進、姿態控制、降落,各別研發製作,用 低成本材料結合Arduino實現動態控制,以及自製出研發測量及實驗所需的器材,最後將所有技術整合完成一整支火箭。我們自行設計了引擎噴嘴,結合實驗將噴嘴推力提升,並比較不同噴嘴的推力。為了完成姿態測量,我們利用Arduino自製姿態測量系統,經過測試將其放置於火箭中用其自動量測數據並存取。回收火箭的動態姿態控制系統之部分,我們自製柵格翼,以及利用生活中所見有趣事物,創新製作圓筒姿態控制,實現火箭在空中動態控制。最後將技術整合,完成火箭。

水之呼吸~無動力增加水中溶氧機制之探討

本研究以水中溶氧量的變化為主題,探討影響溶氧量的各項因素,如高度差、曝氧時間、氣泡因素、管徑流速及擴管或縮管所形成的壓力變化對溶氧量的影響。 透過實驗設計、檢測與分析比較各種因素下的溶氧量,得知在無動力前提下,為增加水中的溶氧量應: 1.增加上下水層高度差,以提高流速及壓力差。 2.出水口置於容器底部,加大氣泡與水接觸距離,也增加曝氧時間。 3.小氣泡可增加接觸面積,提升溶氧。 4.粗、細管連結時的管徑差不宜過大。 5.利用注射針頭產生微氣泡。 本研究依上述條件,設計出簡易裝置,能在缺電停電下,解決水中生物因缺氧導致生存環境惡化時,提供增加水中溶氧量的最佳解決方案,期待能造福養殖業及各式觀賞魚缸的家庭或商業場所。

「薈」不「薈」紅?—翠葉蘆薈葉片變紅之研究

本研究探討翠葉蘆薈汁液對植物生長的影響及其變紅現象的成因。實驗結果顯示,翠葉蘆薈與中華蘆薈汁液皆能抑制黴菌生長,且翠葉蘆薈在促進綠豆發芽與水生植物(霓虹水竹草、左手香)生根方面具潛力。 觀察到蘆薈汁液變紅後,進行顯微鏡分析,確認變色細胞為保衛細胞。為了了解變色的原因,進行多項變因測試。結果顯示:單獨的氧氣、加入酸鹼反應、金屬接觸及溫度皆無法造成明顯變色,唯有「 在氧氣環境中的照射紫外線」時,才會誘發汁液快速變紅。此外,臭氧氣體亦能在短時間內促使翠葉蘆薈汁液變紅,顯示臭氧可能為促使色素反應的重要因素。

銀河系中星團之位置分布及其特性-以自行撰寫之程式進行三維視覺化呈現

本研究以自行撰寫之程式,配合使用開放的天文資料庫,探討銀河系中疏散星團與球狀星團的分布與特性,並將其進行三維視覺化呈現。結果顯示,疏散星團成員星數量較多、年齡較小、鐵氫比較大者較為接近銀河盤面;球狀星團鐵氫比較大的星團多扁平分布在銀心附近;鐵氫比較小的星團則散布在銀暈;疏散星團有較多軌道接近正圓的星團,而球狀星團只有 9 個;兩者離地球較遠的星團普遍體積較大,且在地球相對於銀星的對側皆幾乎沒有數據點。程式所產出的結果已製作成互動式網站,期望能讓使用者更理解本研究的目的,並提升天文學習的直觀性。

探索腫瘤新抗原及發展多功能幹細胞疫苗對抗大腸直腸癌

大腸直腸癌(Colorectal)是發生率高且較易導致死亡的癌症類型,因此本研究透過篩選誘導性多功能幹細胞(iPSC)中表現的新生抗原來進行對Colorectal cancer免疫作用,以利找出最適合作為「大腸直腸癌疫苗」的抗原/佐劑組合。本研究先使用DTU Health Tech 的NetMHCcons大數據分析與西方墨點法來篩選出小鼠iPSC中的新生抗原TTW4為最有可能作為大腸直腸癌疫苗的候選抗原後接續以下實驗。首先藉由流式細胞儀觀測樹突細胞(DC)活化的實驗,結果推測出TTW4可以幫助毒殺性T細胞(CD8+T)活化。然後使用TLR受體家族不同的疫苗佐劑搭配TTW4來進行細胞螢光影像法,發現TTW4確實可以活化CD8+T,且對於小鼠的Colorectal cancer cell也有顯著的抗癌效果。所以實驗結果證明TTW4/Poly(I:C)的確可做為大腸直腸癌疫苗的最佳組合候選。

來「椒」好朋友— 椒類抗氧化與驅蚊之系統性研究及應用

本研究主要探討五種椒類的抗氧化與驅蚊能力。先針對各椒類不同種類、不同部位與不同溫度,進行滴定瞭解其抗氧化力強弱。此外檢測各種椒類的驅蚊效果,然後進行自製椒類肥皂性質測量、使用者體驗調查與驅蚊力測試。 結果顯示:一、椒類抗氧化力表現普遍優於本實驗其它蔬果,其中以朝天椒表現最佳。具辣味的椒類,其抗氧化力又優於不具辣味的椒類。二、椒類皮肉部位抗氧化力最高,純種子部位抗氧化力則最低。三、溫度越高,椒類抗氧化力有線性下降的趨勢。四、雞心椒驅蚊效果最好,且有椒類越辣,效果越明顯的態勢。五、自製椒類肥皂中,以甜椒肥皂A最受歡迎。六、自製椒類肥皂經測試皆具驅蚊效果,結合椒類與肥皂可產生更好的驅蚊力。