全國中小學科展

臺灣

探討不同型態的海底峽谷對底棲動物群聚結構的影響

深海複雜多變的環境因子塑造了多樣的生態棲地,海底峽谷便是其中之一。全球9000個海底峽谷涵蓋了大陸斜坡總面積的11.2%,其中有6個峽谷分佈在臺灣西南海域。本研究結合作者出海採得的樣本與國內海洋研究所的採樣資料,探究西南海域高屏與枋寮峽谷的生態結構。 本研究應用生態統計分析,發現兩峽谷的主要差異為沉積物來源、粒徑分佈與物理性擾動強度不同,使兩峽谷的生物密度隨深度變化趨勢截然相反,生物組成亦存在顯著差異。接著藉由建立模型分析,驗證環境擾動與食物量為形塑區域性生態結構的主導因素,結果發現環境擾動對生物的影響幅度大於食物量,並討論了峽谷地形作為天然實驗室的潛力及未來研究發展。

「糟」告天下-快速自製廢棄金門高粱酒糟清潔用品初探

我們想解決學校購買大量化學清潔用品造成的環境與健康問題,及金門高粱酒糟被棄置引發的飛安及汙染 問題,於是將廢棄酒糟進行發酵研究,再製成清潔用品。 實驗發現以黑糖配比3.0及攝氏35度製成的酒糟酵素,製程短且具最佳去油效果,並應用Arduino、溫度感測器和加熱棒,研發「金門酒 House」,創造智能的溫度控制系統,讓酒糟在最佳條件下發酵。 最後成功研製多款清潔用品,慕斯可減少搓揉省時、手工皂清爽好洗、神奇魔法片輕薄好帶。透過多元管道宣導,從學校出發擴及社區、網路,且將自製清潔用品贈予弱勢,並建議金酒自製清潔用品回饋鄉里與獎勵民眾自製,減少能源消耗、降低對化學清潔用品需求,共同 響應國家淨零排放政策,達成 SDGs,開創永續金門新局面。

疫情之下的學習—探討ChatGPT對於高中學生數學混成學 習成效與學習參與度之影響

本研究首先透過自行設計之數學混成學習挑戰問卷,了解臺灣學生認為數學混成學習效果的成因,並以此為基礎開發出數學混成學習智慧輔助教具。本研究開發之教具整合人工智慧聊天機器人ChatGPT與通訊軟體LINE,讓學習者在進行數學混成學習時可及時解決疑惑。最終,透過準實驗設計,驗證該教具的介入是否對於學習者在數學混成學習中有正向的幫助。結果表明將該教具導入於數學混成學習中可以有效提升學生的學習成效以及課堂的參與度。學生在課堂中學習效果不佳的原因多與遇到問題無法及時得到幫助而導致的課堂低參與度有關,此教具有助於對上述問題產生正面影響,並為混成學習提供啟示。

搶救海洋紅寶石(藻礁)-運用AI視覺辨識無人機對藻礁保育之預警研究

本研究以水質對於藻礁的影響以及設計協助保育藻礁之無人機作為研究目標,藻礁是重要的地球資產,目前全世界藻礁數量岌岌可危,了解藻礁所適合的環境與水質指標,有助於保育以及維護藻礁生態,因此我們使用AI人工智慧技術,製作出AI視覺辨識飛行藻礁監測無人機,經過研究以及實驗,我們發現: 一、藻礁的生態環境以及藻礁對於海洋生物以及人類的重要性 二、石灰藻類對於海水水質變化的影響 同時實驗與測試也證明了我們的AI系統可以達到: 一、確實幫助人們觀察與研究藻礁 二、能夠有定期紀錄藻礁以便研究 三、對藻礁破壞與否進行辨識和提供預警 期望本研究能讓更多人一起關注並認識藻礁,並且增加AI技術的用途,讓這個海洋的紅寶石生生不息。

利用鐵鉑奈米粒子做為新穎藥物來治療對於標靶藥物產生抗藥性之肺癌細胞及其死亡機制

癌症已嚴然成為全球人類最難克服的一種疾病,而其中治療後對於藥物產生抗藥性的難題,依然是一個很難突破的瓶頸。因此於本研究中,我們將利用鐵鉑 (FePt)奈米粒子來當成一新穎的治療方式,並觀察在具有對標靶藥物Geftinib(GEF)產生抗藥性的肺癌細胞中,是否可以產生毒殺的效果。我們從感應耦合電漿光學發射光譜儀(ICP-OES)的結果中發現,具有標靶抗藥性的肺癌細胞GR+對比不具抗性的HCC827細胞,會有著較高的奈米粒子吞噬量,並從細胞群落形成試驗(Colony formation assay)中觀察到,GR+細胞在接受奈米粒子後開始走向死亡,並伴隨活性氧化物質的產生。進而從西方墨點法的實驗結果中發現,GR+細胞的死亡機制為鐵凋亡(Ferroptosis),綜觀以上結果,我們發現鐵鉑奈米粒子確實具有成為克服標靶藥物抗性藥物的潛力

偏心馬達振動對物體運動速度之影響

本研究探討振動體運動。調控馬達轉速帶動離心錘旋轉。閃頻同步測量轉動頻率,並追蹤軟體分析運動軌跡,各頻率下平移速度。 離心錘逆時針旋轉高於24Hz開始運動,移動速率與旋轉頻率關係:理論值26~47Hz轉一圈向右移動,47~56Hz轉兩圈向左,56~65Hz轉三圈向右,並以起跳至著地空中時段,合力向右或左比例,分析運動方向。 力圖分析列出水平驅動力、正向力、摩擦力等時間函數建構理論模型。由Desmos 軟體計算水平移動速率,藉頻率調控正向力、摩擦力,計算得各頻率下振動體速度,進行理論與實驗比對後,幾乎完全吻合,驗證此理論模型正確性。 安裝加速規得垂直加速度與時間關係,類似鋸齒波與正弦組合,似乎可由振動體底座為具彈性珍珠板加以解釋。

斜面下相遇的機率

在m×n的矩形方格街道加上二元一次不等式的邊界條件,若甲從左下到右上,乙從右上到左下,各自沿格線走捷徑前進,探討兩人相遇的機率。過程中發現碰撞次數會影響機率,而碰撞次數則與卡塔蘭數的乘積有關,透過生成函數的卷積將此乘積記為c(n,k),經由文獻探討找到計算的方法。為了容易看出碰撞次數,我們將c(n,k)透過變數變換定義T(n,k),創建斧頭定理並就邊界是否通過原點及終點是否在邊界上分項討論,以表列方式呈現定理,大幅簡化機率的計算。最後將實際問題以分區概念應用上述定理,成功解決矩形的邊界問題。為了探討斜率大於1的邊界問題,我們找到L(n,r,k)的文獻,發現在r=1時與c(n,k)、T(n,k)有關,進而推廣至整數r>1的斧頭定理。而Fuss-Catalan numbers也與L(n,r,k)公式相似,可得相同推論。

藍曬變變變-發展藍曬色彩變化應用於文創作品

以藍曬為主題,利用掃瞄器檢測標準普魯士藍(Pantone色票2196U),並搭配PS軟體取得平均值進行色彩分析,成功找到感光液比例50:50(檸檬酸鐵銨:鐵氰化鉀)、感光50秒時,在素描紙上可製作顏色RGB:R21 / G80 / B133、HSV:H208 / S84 / V52的標準普魯士藍。 為了增加色彩,我們利用不同的感光時間製作漸層普魯士藍,並進一步將其浸泡於不同酸鹼pH值溶液,結果成功發現: ①浸泡於檸檬酸、雙氧水、氯化鈉時,顏色維持藍色,但因浸泡時間、pH值不同,顏色有明顯的亮度、深淺差異 ②浸泡於碳酸鈉、磷酸三鈉時,顏色為黃棕色系 ③浸泡於單寧酸時,顏色呈現藍黑色系。 最後,我們將結果應用在不同材質中,成功製作色彩豐富的藍曬作品,讓「古代攝影工藝」有新發現,符合SDGs11永續城市之目標!

茉拭傳說-探討茉草對桌球上環境菌的抑菌效果

本實驗以桌球表面10個環境菌為實驗對象,用16種植物上清液和三種植物純露檢視抑菌效果,初步結果發現茉草、迷迭香、蘆薈的上清液對桌球表面環境菌抑菌效果較佳,進一步萃取純露進行實驗後,發現茉草抑菌效果較好。將茉草以不同萃取方式(上清液、原液、純露)、不同處理方式(擦拭、噴灑)、不同比例(1:5、1:10、1:20)施作在桌球上,結果顯示以1:10茉草上清液擦拭對桌球表面的抑菌效果較佳;以1:20新鮮茉草純露擦拭對桌球表面的抑菌效果較佳。本實驗發現天然植物具有抑菌效果,茉草是生活中常見植物,栽種及取得容易,而且符合環保原則,建議未來可用更專業的萃取方式,提高其抑菌效果。

百「折」不屈 - 大氣折射對日照時長影響

本研究加入各種考量計算,以得出最接近實際白天時長的的數據。首先假設地球為正球型,計算出未考慮大氣的理論白天時長,並考慮太陽視角導致的誤差,可進一步得出蒙氣差數值;第二步考量大氣偏折,將大氣拆分成密度不同的大氣層,討論由太陽射向地球的光,利用Google試算表計算出日光和地表的相切處,再將此數值代入日照時長公式,即可縮小和實際情況差距;最後和各國真實白天時間比較,繪製理論與實際情況關聯的散佈圖,可知實際與理論日照時長僅存在些微差距。結果中的些微誤差,推測為未考慮地球之橢圓形狀以及大氣中不同層的複雜變化所造成,可作為未來改進方向。