全國中小學科展

臺灣

藍晒圖不只是「藍」晒圖

傳統藍晒圖是利用檸檬酸鐵銨加赤血鹽的光反應,在紙上形成普魯士藍沉澱,再用水洗去未感光部分,留下藍色圖案。我們探究顯色差異創造多重色彩,突破傳統藍晒圖僅有藍色的限制。研究「定影劑」對顯色的影響,發現氫氧化鈉可使日晒區域呈米黃色;並嘗試使用蝶豆花汁、紫色高麗菜汁作顯影劑,搭配不同定影劑創造多色顯影。透過系統性實驗,探討「定影劑、紙張材質、光照度與曝光時間、乾燥方式」對藍晒效果的影響;並研究「顯影劑與定影劑」交互作用的色彩變化。研究中以「色相、輪廓清晰度、色彩對比值」量化結果,並由結果反推實驗變因,讓藍晒圖不只是「藍晒圖」;而是能透過改變製程及配方組合,創造出專屬的客製化作品。

原薯蕷皂苷透過抑制MAPK訊號路徑及ROS的生成對LPS誘導的敗血症具有保護作用

敗血症是一種由感染引起的全身性發炎反應,常導致多重器官衰竭甚至死亡。天然化合物Protodioscin(原薯蕷皂苷)主要萃取自薯蕷屬植物,屬於甾體皂苷類,具有多種潛在的生物活性,包括抗炎、抗癌及抗氧化特性,但卻尚未有研究指出對於 調控巨噬細胞發炎反應的作用。因此本研究主要探討Protodioscin是否可抑制LPS誘導的J774A.1巨噬細胞發炎反應及ROS生成。透過酵素結合免疫吸附分析法檢測TNF-α、IL-6的產量;藉由西方墨點法分析檢測Protodioscin對於iNOS、COX-2、MAPKs和Nrf2訊號路徑的表現;流式細胞儀分析細胞中活性氧(ROS)的濃度。最後利用免疫螢光染色評估發炎反應程度。實驗結果顯示,Protodioscin 可顯著抑制發炎相關蛋白表現並減少ROS產生,顯示其具潛力作為敗血症的輔助治療藥物。

Langford數列之探討

Langford數列為一種特殊的排列,本研究旨在探討改變Langford數列的不同參數,進而探討數列的必要條件以及是否存在結構規律,我透過奇偶性以及位移法兩種方法,得到數列各種情況下的存在條件。研究分為五階段:第一階段不改變數列條件;第二階段改變每數出現次數,以上述兩種方法分析其影響;第三階段改變數列最小數,計算並討論何種情況下存在數列;第四階段為整合以上三階段,使數列同時存在三種參數;第五階段為將數列以特定方式進行簡化,並且尋找其規律。

居家自製牙齒美白試劑與客製化牙齒美白應用程式之開發

本研究以豬牙作為人牙替代模型,採用CIELAB 色彩空間中L值作為牙齒亮白度量化指標,系統性探討過氧化氫與等效過氧化脲於漱口水與凝膠兩種劑型下的牙齒美白效能差異。基於研究結果開發牙齒美白使用方針建議app,結合使用者初始牙齒L值、期望之美白效果及使用頻率,以研究結果作為依據演算出客製化的美白方針,提供使用者調配漱口水與凝膠之方法與使用方式,精準控制活性成分暴露量,避免氧化過度或反應不足。本研究創新地將 CIELAB之L值量化結果整合至智慧推薦系統,同時深化了居家牙齒美白產品之科學基礎,亦為個人化口腔保健管理提供新思維,有效提升國人居家美白安全性與使用者體驗,並有助於減輕牙科醫療負擔,具備顯著之社會與產業價值。

AI星捕手-人工智慧探索小行星之可行性研究

本研究探討將AI技術應用於小行星辨識的可行性,並與傳統影像處理方法進行比較。初期使用專家提供的觀測資料,每天針對同一區域拍攝4張照片,並與傳統OpenCV差分結合霍夫轉換等方法進行比較。雖然AI模型具備較佳辨識能力,但對於亮度較低或移動速度較慢的小行星,仍易錯失目標。為提升模型表現,我們採用「連續拍攝疊圖模式」作為改進策略,透過短時間內連續拍攝影像以及影像疊合處理,並加入高通濾波、高斯模糊等機制,進一步強化小行星的移動痕跡與整體影像清晰度。訓練結果顯示,mAP@0.5有效提升至85%、精確率高達90%、召回率亦提升至75%。此外,我們的實驗成果也可作為未來有意導入AI技術從事小行星搜尋任務的機構或團隊在設計拍攝計劃時的重要參考依據。

問君哪得清如許~探討永續節能自動化水質檢測及淨化的可能性

水質同時受到有機染料與無機鹽類污染,現行處理流程常分段進行,能源又受天候限制。為此,本研究開發一套整合「即時檢測-自動啟動-光觸媒淨化」的太陽能驅動水質清淨機。分別以有機染劑的亞甲藍以及無機鹽類的磷酸鹽(優養化)、亞硝酸鹽(生物毒性)為污染代表,檢測儀使用Arduino以反應試劑的RGB顏色變化檢測,汙染濃度超標則啟動水質清淨機進行降解。清淨機利用二氧化鈦光觸媒來淨化水質,作動結果顯示在光觸媒的作用下,不同的污染物濃度均能大幅下降,達成水質清淨目的。在能源的利用上,採用太陽能板儲能以提供陰天、夜間光觸媒所需的紫外燈電力,有效解決除污的時間及天候限制,達成全天高效水質淨化,符合節能等永續理念,值得大力推廣。

智慧火場定位與危機應對系統

本研究建構一套具即時定位、風險感知與智慧路徑規劃功能的火場應變系統,以提升緊急情境下的人員生存率與消防調度效率。針對火場中濃煙遮蔽與視線受限等問題,系統整合UWB無線定位技術、可拋式多感測探測球與自建危險係數模型,突破既有應變限制。探測球可即時回傳火場中氫氣、一氧化碳、瓦斯、粉塵與溫度等感測數據,並依據IDLH標準轉換為風險係數,生成即時危機地圖。 系統進一步結合風險模型與Dijkstra演算法進行加權路徑搜尋,避開高風險區域,提供最安全之撤離與救援路徑。資料處理採用SQLite本地儲存並搭配視覺化模組呈現,經模擬場景實測後,可即時更新環境資訊與路徑結果,展現高度準確性與實用性,未來可作為高風險場域智慧應變之技術基礎。

AI輔助手寫卷閱卷系統

本研究旨在開發選擇題手寫卷的自動閱卷與成績登記系統,以減輕小老師與教師在小考閱卷及成績登錄上的負擔。為改善選擇題手寫卷的閱卷方式,本研究結合手寫字辨識技術、雲端成績登記存放及網頁式查詢三大功能,開發AI輔助手寫卷閱卷系統。使用者設定考試相關資訊(如考試名稱與標準答案),並上傳答案卷影像,即可透過系統自動辨識答案且計算成績,並將結果即時傳送至雲端資料表,供教師透過網頁查詢。本研究成果可有效降低人工閱卷負擔,提升成績管理的即時性與便利性,期望為校園提供更高效的閱卷與成績登記方式。

智慧定點式道路警示牌

在高速公路上,駕駛者若遇到車輛故障或事故,必須依照交通規定,在事故發生點後方100公尺處擺放三角警示牌,以提醒後方來車。然而,在高速公路環境中,車輛行駛速度較快,駕駛者下車擺放警示牌的過程中,極易發生二次事故。因此我們設計「智慧定點式道路警示牌」,本裝置安裝於公路路肩,透過網路遠程開啟。這樣一來就可以避免下車擺放警示牌的過程中發生意外。本次設計運用到Wi-Fi做為與雲端通訊之媒介,也達成了物聯網與雲端化。使用者可用網頁進行遠端開啟警示牌或在車內加入車禍自動回報系統,不僅如此,我們還可以用來檢視警示牌狀態。

流速與孔徑對於反泡泡生成的影響

本研究透過Arduino控制步進馬達,再由步進馬達穩定推動針筒,進而噴出泡泡水柱,在水中製造反泡泡。我們控制步進馬達的推進時間,改變泡泡水的注射水量;也以針頭距水面的高度、針頭孔徑大小為操作變因來改變泡泡水的注射速度。最後用Tracker應用程式測量出泡泡水的注射速度、反泡泡半徑,推算出不同的注射水量以及注射速度可生成的最多反泡泡的範圍以及最大的反泡泡半徑。