全國中小學科展

臺灣

「釋」在必得──自釀釋迦醋之探討

臺東為釋迦主要產區,然而卻罕見以釋迦為原料所製成的果醋。過熟釋迦在市場上滯銷率高且糖度升高,其經濟價值快速下降。本研究旨在探討是否可用釋迦透過簡易可行的發酵程序轉化為具商品潛力的釋迦醋。以糖度20°Brix的釋迦300克加入0.5克酵母菌釀製釋迦酒,靜置一個月後過濾並稀釋至8%酒精濃度,再以4:1體積比加入液態醋酸菌靜置發酵。結果顯示,未加糖的鳳梨釋迦樣品在第四天即產生醋膜,酸度增加4.32,氣味清香。且鳳梨釋迦在酸度與香氣表現上均優。研究同時發現,相較於精製砂糖,加入二砂糖更能產生乙醇。因此使用即期釋迦不僅可釀製出高品質果醋,亦具備降低浪費、提升農產附加價值之潛力。

「廢」盡其用-運用廢棄物特性製作環保板材之研究

探討利用咖啡渣、暖暖包內容物及碎紙等廢棄物,以不同黏著劑與處理方式製作環保板材。先以鹼液去除咖啡渣內含油脂,提高咖啡渣與黏著劑的結合力,並額外獲得咖啡油皂。研究不同種類澱粉與非澱粉黏著劑(如糯米粉、吉利丁、印尼馬信等)對板材強度的影響,發現糯米糊與吉利丁的黏結效果最佳,且比例越高板材強度越好。 進一步探討不同顆粒大小、去油程度的咖啡渣、不同生鏽程度的暖暖包內容物及不同大小碎紙對板材強度的影響,找出能製作較高強度板材的處理方式。透過適當材料與加工,可將生活廢棄物轉化為可用於環保建材的再生板材,能減少廢棄物對環境的影響,也提供一種可行的資源回收與再利用策略。

解決空汙一起「走」

我們發現學校附近上下學時間車輛很多,造成空氣污染。為了解決這個問題,我們設計了一套「遊戲化學習系統」,鼓勵同學用走路來上學。我們利用Micro:bit和NFC技術來記錄每天的步數,再把步數變成遊戲裡的攻擊力,讓同學打怪升級、比賽得分。這樣不但好玩,還能減少二氧化碳的排放。研究發現,三天內大家一起走了超過八萬五千步,總共減少了大約68公斤的碳排放。問卷調查也顯示,大部分同學願意為了保護地球多走路,對這個遊戲系統也很感興趣。這個計畫成功讓大家更有動力走路上學,也學到了環保知識,還能當作其他學校的參考。

全「面」分析 : 基於面部表情的情緒模型

本研究著重於透過面部表情的判斷進而推斷情緒狀態的深度學習神經網路模型。首先,將人類的情緒狀態分為七個類別,並透過MediaPipe框架取得影像中的臉部特徵位置,利用其座標框定臉部範圍並作為深度學習模型的輸入。第二,透過部不同特徵訓練模型,進一步優化模型識別情緒的準確度,並嘗試不同的特徵,例如:趨勢曲線函數的係數或是各種向量。最後我們設計了一個插件,利用此模型在Google Meet中進行即時的影像辨識並分析,作為線上課程的授課成效評估。 目前本模型在透過五層卷積層配合池化層及全連階層,並提取瞳孔眉毛向量、瞳孔鼻尖向量以及口部中心為基準點的向量作為特徵,能夠有84%的準確度,F1值落在約85,其中快樂情緒的辨識精準度高達98%。

照妖鏡下的波濤洶湧

本作品藉由邊界層氣流下手,主要探究邊界層層流區之平均厚度(δ)對平面介面粗糙度(Ra)的變異程度(σ),並找到Ra、雷諾數(Re)對σ的預測公式,讓σ的研究更實用。不同於多數研究邊界層氣流的作品 採用導入煙霧的方式,通過煙霧的運動軌跡了解氣流的模式、結構。本作品在捕捉邊界層氣流時採用紋影技術,且在分析時結合紋影技術讓氣流可視化的特色使用圖像化代碼進行分析,不僅可以研究低流速、小尺度的邊界層氣流,也可以比擬更真實的空氣環境,亦是提供研究邊界層新的想法。 研究結果發現Ra與Re共同影響σ,且σ與Ra呈正相關,並有開口向下的二次多項式之趨勢;σ與Re呈負相關推測與流速越大導致邊界層厚度變薄有關 。

遨尤四海––原三角形和頂垂三角形的尤拉線性質探討

本研究以圓內接多邊形為主題,探討其幾何結構中的尤拉線特性,重點分析原三角形與頂垂三角形之間的幾何關係,以及原三角形與六邊形尤拉線的關係。

學習中隱形的KOL-以社會網路分析不同領導方式對學習自我效能之影響

研究結果顯示討論式領導網路結構較為集中,互動性高、資訊流通快,可有效提高學習自我效能,但高度依賴核心成員,網路穩定性受限,適合需團隊合作課程。 放任式領導網路結構分散,成員自主性高、創造力強,但整體成效受學生自我管理能力影響大,且成員參與度不足、信息傳遞效率低,影響團隊的協同效應,導致自我效能提升不顯著較適合具高度自律的學生和開放性目標課程。 權威式領導網路結構集中,信息決策速度快,具高替代學習效果,但信息高度集中,限制學生自主性和創造力,較適合需明確結構與快速掌握知識的課程。綜合而言,領導方式沒有絕對優劣 ,可依任務性質與個人特質,選擇最適合的領導模式與小組合作方式,以達最有效的學習成果 。

機器人的華爾滋—轉動角度的變化與組合對封閉圖形特性之探討

本研究的概念來自於110學年度學測數學的選填題,我們先固定原題的部分變因,探討單一方向並改變單一旋轉角度對圖形特性的影響,並試著求出角數、路徑長、面積等通式;接著嘗試多增加一個旋轉角度形成不同旋轉角度組合和不同方向的旋轉角度組合對圖形特性的影響;最後還試著改變移動距離,找出兩種移動距離組合在旋轉一圈內形成封閉圖形的特性。我們發現一圈內相同旋轉角度組合依規則分割和填補,會形成面積有固定比例的正多邊形;一圈內不論順、逆時針旋轉角度組合,周長和面積公式皆相同;兩圈以上的順、逆時針旋轉角度組合皆會產生多種類型,需要針對各類型分開考慮。

把自己變不見的「膜」法

本研究以天然材料製作「水溶性包裝袋」為目標,期望改善塑膠袋所造成的環境問題。從腐壞地瓜萃取出澱粉為原料,並將甘油、聚乙烯醇(PVA)、檸檬酸、硬脂酸及水混和以塗佈機於玻璃片上製膜。針對不同比例所製成的水溶膜,透過SEM探究聚合物的交鏈情形;藉由拉力實驗找出膜袋 荷重性最佳的成分比例,澱粉、甘油含量較低者,膜袋荷重表現佳。以熱重分析法探究膜袋之熱穩定性。以FTIR分析成分比例不同的膜之氫鍵,圖譜中可見甘油所造成之變化,同時影響膜的黏滯性。透過微粒動力學將膜溶於水中,施以擾動並觀察微粒粒徑變化情形,攪拌時間越長粒徑越小。最後,將自製膜放於植物盆栽上,觀察植物成長及測量滲透水pH值,確保其對環境友善,以利推廣應用。

以光反射法放大氣球膜的共振模態

本研究以堅固的圓形筒套上氣球膜或是奶粉蓋後,貼上鏡片反射紅光,觀察不同振動頻率下的光線圖案。本研究的實驗方法,能初步解決氣球膜不易觀察共振模態的問題,並在過程中發現,反射光的圖案多數是呈現直線的,推測可能是同心圓共振膜態反饋的結果。