全國中小學科展

臺灣

高中生生成式人工智慧素養現況與影響因素分析

本研究旨在探討高中生生成式人工智慧(GAI)素養之現況,並分析背景變項與影響因素之關聯。透過問卷調查蒐集資料,涵蓋GAI應用能力、學習態度與意願、外部影響與支持資源、GAI倫理與社會影響等五大構面,進行描述統計、t檢定、單因子變異數分析、相關分析、迴歸分析與中介效果等統計檢定。研究結果顯示,不同學制及群科學生在GAI素養表現上存在顯著差異,其中教師與學校的外部影響會透過學生對GAI的學習態度進一步影響其應用能力。特別是教師的支持度對學生GAI應用能力的貢獻大於學校層面的資源提供。研究顯示教師在推動學生有效使用GAI工具中扮演關鍵角色,提供未來課程設計與GAI素養培育政策的具體參考。

先發制勝!巴什博弈獲勝策略研究

巴什博弈是一種減法賽局,規則為:玩家輪流從總數(P)中減去數值(M),最後使得P=0。我們針對3種不同的遊戲規則進行研究,發現「M的條件限制會改變關鍵數字和必勝樣態」,其獲勝策略如下: 1.若M=1~K,關鍵數字為K+1。當P=N(K+1)時,後手保持P=N(K+1)樣態,必勝;當P=N(K+1)+X時,先手先拿取X,然後轉換身分為後手,保持P=N(K+1)樣態,必勝。 2.若M=1~𝑃/2,關鍵數字為2、5、11、23、47…。當P=6×2n-2-1時,後手「保持P=6×2n-2-1樣態」必勝。反之,先手應拿取P+1-6×2n-2,然後保持P=6×2X-1樣態。 3.若M為質數,則關鍵數字為4。當P除以4的餘數為0時,後手「保持P=N×4樣態」必勝。當P除以4的餘數不為0時,先手利用「同餘互補」的模式,先拿走5或2或3,然後持續保持P=N×4樣態必勝。

蟲塑未來—探討小蠟蛾幼蟲攝食塑膠之研究

在後疫情時代,口罩儼然成為人們不可少的必備品,其所帶來的塑膠垃圾處理問題急需妥善解決。蜂蠟與PE為結構相似的聚合物,而小蠟蛾(Achroia grisella Fabricius)幼蟲又以蜂巢為食且食量驚人。本研究主要針對不同種塑膠、不同齡期的攝食情況、環境中蜂巢有無的影響、攝食塑膠後的產物變化等等。 根據實驗結果,我們發現第二齡期(0.18g)小蠟蛾幼蟲攝食MB最為顯著;另外,混和蜂巢與塑膠樣本可大幅降低小蠟蛾的死亡率;塗抹小蠟蛾體液的MB透光度提升,並以FTIR分析攝食MB組的糞便,比純吃蜂巢組產生更多的甲基。我們推測小蠟蛾體液中含有將MB分解的酵素,希冀未來能持續研究,將其應用於塑膠處理問題。

豆渣再利用復育田螺研究

研究本土田螺在人為環境復育,豆渣再用製作飼料,「冷凍」是保存飼料較佳方式。公母體型有顯著差異,母螺可懷7隻小螺為胎生。田螺偏好分布飼養箱「遮陰處」的「地板」,成螺多聚集,幼螺則散佈。 飼養存活率0.9375。對照組、25%組、30%組、35%組、40%組,母螺分別產子87、102、110、104、81隻,子代營養不良率0.174、0.176、0、0.042、0.5,子螺平均螺高4.00B±0.79、3.91B±0.93、4.32A±.046、3.86B±0.68、3.92B±0.88 mm,得知豆渣比例30%的飼料顯著最好。理論上,豆渣比例30.274%的飼料飼養62天,可得到最大子螺高度總和。

ECO智慧校園

本研究利用樹莓派Pi 4B、PicoW及各式感測器建構校園環境的自動化系統。整體架構中以Pi 4B為核心,負責各項資料以MQTT 技術傳送交換及Node-RED做數據呈現,PicoW則控制著各感測器操作。首先,從三種形式的LED燈找出最適合做為教室智慧燈光的燈光源,利用光照度感測器讀取光照度值反饋給LED控制器,自適應調整LED發光亮度PWM值;再利用人體運動感測器做為燈具自動開關的依據。另二個PicoW連接PM2.5、溫濕度感測器及太陽能路燈、水泵,隨時偵測校園環境的PM2.5值及溫濕度並自動化操作各設備。最後,以平板載具即時顯示各設備狀態,以可視化web界面觀察教室內燈光及校園內各項設備運作情形。

誰先喂銅氨纖維—探討不同反應條件對實驗室製備銅氨纖維的影響

本研究主要在探討不同反應條件對於銅氨纖維合成的影響,透過改變不同的因素(如:纖維來源、銅來源、銅氨纖維混合液注射方式以及濕式紡絲液濃度等)作為操作變因,模擬在工業操作中各組件的運作過程,探討變因對於銅氨纖維的生成、纖維表面平整度與拉伸強度的變化。本研究顯示纖維素的種類會對銅氨纖維 成型造成影響,選用不同的銅原子來源會影響銅氨錯離子的生成進而影響纖維的生成,所使用的濕式紡絲成形液濃度也會對銅氨纖維成型有所影響。

人工智慧 A Eye 行人守護星-禮讓行人號誌燈的探究與實作

為降低車禍發生率並改善行人穿越馬路的安全問題,我們設計出結合人工智慧影像辨識技術的「禮讓行人號誌燈」系統。透過Pixel:Bit開發板的攝像鏡頭進行行人偵測,系統能有效辨識人類與其他物體的差異,當偵測到行人經過斑馬線時,上方的黑色螢幕會亮起警示燈,同時地面斑馬線也會發出燈光提醒,讓駕駛提前注意,主動減速禮讓行人。我們先透過測試不同距離的偵測條件,建立模型,接著模擬實際馬路情境,進一步優化設計。本研究除實作硬體裝置外,也結合AI協作程式,實現完整功能的原型系統,期望能應用於未來智慧交通建設中,提升用路人安全與行人通行品質,讓人工智慧A Eye禮讓行人號誌燈守護你我安全,讓「行人地獄』的惡名不再有!

雙翅目昆蟲背部朝光反應(DLR,dorsal-light response)應用於捕蚊燈設計之研究

本研究探討雙翅目昆蟲(蚊⼦)對光源的「背部朝光反應」(DLR,dorsal-light response)在捕蚊燈設計的應用。根據2024年Fabian等⼈研究,昆蟲依賴光源調整飛行姿態,若光源位於下⽅,昆蟲可能翻轉墜落。因此本研究嘗試調整光源與電網相對位置,藉以了解捕蚊效率差異。更製作同時具垂直與水平網的雙電網捕蚊燈與僅有垂直網的單電網捕蚊燈進行⽐較。 研究結果顯示,垂直網與水平網的捕捉數量比例為2.57:1。⽽加裝水平網的雙電網捕蚊燈平均收集量為0.338克,單電網捕蚊燈為0.115克,重量比為2.94:1。本研究僅透過優化光源與電網的排列方式,即可提高捕蚊效率,可直接應用於病媒蚊控制。

日跡月軌星羅布-自製天體觀測儀與其應用

國小自然課以量角器搭配窺管觀測月亮,利用竿影間接觀測太陽,描繪天體在天空的軌跡,使用星座盤認識夜晚星空,但觀測器與竿影測量精密度低,操作複雜不直觀。本研究利用窺管與雷射筆,加上手機感測晶片與軟體測量傾斜角,自製精準度極高的「天體觀測儀」,可以同時測量日、月、星三種天體,將測量所得的天體方位角、高度角座標, 利用壓克力半圓球描繪太陽、月亮在天空運行的軌跡,製成 「天體軌跡紀錄半天球」利用試算軟體泡泡圖功能,將測量所得的恆星座標畫成平面星圖。將恆星座標經過周日運動校正,使用弧形刻度游標尺系統,描繪恆星在壓克力球上,製成「星羅布天球儀」。開發 出便利、精準、實用的天體觀測儀,並繪出天體的運行軌跡與分布。

探討翻硬幣問題在不同規則下的完全翻面條件

本研究源自2023 IMO Shortlist C1,探討在 m×n 棋盤中以2×2子格進行特定硬幣翻轉,目標為全盤朝上。我們首先證明僅當 m或n為3的倍數時操作才可行,並將規則推廣至任意 k×k 子格,得出需滿足3(k−1)整除m或n的條件。進一步研究斜排與階梯形翻轉,發現僅特定形式的m與n可行,對於更一般的k與盤面結構,目前僅能歸納推論,缺乏嚴謹證明。本研究驗證不同棋盤與翻轉規則的可行性,並提供多種構造解,未來將拓展至高維棋盤與最小操作次數等議題。