全國中小學科展

臺灣

研究微生物生態瓶-探討應用資料科學聽聲、視影

本研究透過搜尋資料,探討原理後以Winogradsky column裝置在地採集不同水源與泥漿,依據能量來源(光與養分)各呈現出不同的菌落分層;以PH值感測發現水質皆有由鹼性趨近中性的趨勢;以光學顯微鏡觀察發現了草履蟲的接合生殖現象並歸納出細菌的三種運動型態,觀察影像經分析生命科學軟體Trackmate程式定性與定量分析,使資訊視覺化除了可視化微生物的數量,也能看到分布以及聚落。 將追蹤軌跡移動距離座標數據,應用美國以資訊工程聞名的喬治亞理工學院開放軟體,透過智慧演算法感測微生物數據使資訊聲音化藉以輔助視力受損的人;本研究與4月18日PHYS.ORG科學網站荷蘭Delft University of Technology理工學院發布研究細菌游動的運動軌跡,所產生的音樂聲波似度極高,證實了本研究的創新應用價值。

智慧輪椅之研究-應用表情辨識輔助與外籍看護之溝通

台灣已進入高齡化社會,年長者大多行動不便且為外籍看護在照護,因語言不同,導致溝通困擾,所以研究智慧輪椅,從機構設計中設計三段式椅背調整、餐桌的開合;能使用手機app控制輪椅的移動;在智能照護上依年長者需求在手機上設計了撥打電話、緊急Line救助、啟動家電等功能;更獨創能與外籍看護溝通功能,設計了翻譯機,使受照護者能輕鬆地與外籍看護溝通。並從表情辨識上得知,臉部表情辨識的辨識率為0.6~0.7之間;加入比1-3的手勢後,其辨識率提高0.8~0.9之間,最後年長者加入自己喜愛的動作差異大的手勢後,其辨識率均為1(100%) 。與年長者討論適合的表情後,本研究的智慧輪椅能透過表情辨識開啟與閉合餐桌時會說出外籍看護的語言並且能拿餐具與餐點或是收拾餐桌。

「睡睡」平安-扁蝸牛的休眠行為之探討

我們探討扁蝸牛休眠行為發現:一、休眠時殼口有透明或白色薄膜;休眠以垂掛黏壁、倒掛黏壁、殼口向下及殼口向上;攝氏27度相對溼度50%開始休眠,相對溼度75%時沒有休眠;偏好向光源於深色及光滑面休眠。二、休眠後醒來伸出先以腹足推開薄膜;殼口透膜比白膜先醒來伸出;相對溼度提高與同伴喚醒是影響醒來伸出的要素。三、喚醒行為以接觸薄膜,或爬過螺殼;喚醒行為對同伴影響有薄膜破洞、薄膜變透或伸出爬行;喚醒同伴1隻的比例最高;飢餓及飽食組在菜園對同伴都有喚醒行為。四、只有成蝸對成蝸有接觸膜的喚醒行為;距離小於2cm時會接觸膜喚醒同伴的比例較高;推測喚醒行為不是為了吃薄膜,可能是為利於族群生存繁殖的利他行為值得進一步研究。

氣曝曝-生物曝氣法進行酸菜水降解可行性之探討

酸菜水 農業生產過程中產生的副產品在醃漬酸菜過程中,土壤被廢水污染嚴重鹽化,付出慘重成本。本研究利用接觸曝氣法來嘗試解決酸菜醃製廢液中的汙染物,分別探討曝氣槽形狀、濾材種類以及複合式曝氣裝置,並加入枯草桿菌來探討pH值、濁度、COD、污泥產生量的變化與差異。研究結果發現無論哪種槽體在不添加濾材下表面積與細菌依附空間不足,無降解作用發生;矩形槽適合採用平板形濾材,圓形槽適合採用K1濾材;而我們研發的複合式曝氣裝置無論是在COD、濁度以及汙泥產生量都是表現最佳的。

藥命時刻-天然環境農藥降解與大範圍消除方法研究與討論

本實驗研究常見除草劑「固殺草」的降解與檢驗,同時利用各種物質與方法嘗試消除農藥,並尋找消除農藥「固殺草」最佳方法。 本研究發現:藉由產生「親核取代反應」(Nucleophilic substitution) 能有較佳的消除農藥效果,並且當環境物質含有越多量的胺基酸與維生素時,其消除農藥效果也越好。 根據實驗結果,我們利用環境中易取得的物質,自製簡單、便宜的農藥消除劑,用來協助農民與一般民眾消除農作物上殘存的農藥,並根據實驗結果可以在極短時間內達到去除99%以上的農藥殘留,期望幫助民眾遠離農藥的毒害。

圓緣相連-關於忍者通道性質的探討

本作品由2023年IMO的第五題出發,希望探索在忍者通道中的其他性質,首先思考改變每排中放入的球數並觀察規律,進而推廣到三維圓圈塔中的性質,最後使用hyper cube(超立方體 的情況進行一般化的推廣與構造的優化,完成最小值問題的求解另外也對於特例部分探索解的總數。

以小搏大─螺旋停降器原理探究

本研究探究螺旋降停器的原理,以一棉線連接重錘與輕物,跨掛於橫軸上,施放前由手持輕物於一端,使重錘懸掛。當施放輕物時,觀察重錘下降到停止的過程與輕物受到重錘作用力而產生的螺旋運動。 本研究以施放角度、重錘與輕物配重比、旋轉橫軸直徑、旋轉軸材質與棉線粗細等變因,探討不同變因對重錘降停效果與輕物繞行旋轉軸的影響。研究結果發現:1.施放角度會影響重錘降停距離,90°降停距離最短,其摩擦力與繩子張力等之合力最大;2.重錘與輕物的配重比愈大,重錘降停距離愈長,輕物的旋轉速度愈快;3.旋轉橫軸直徑愈大,重鍾降停距離愈短;4.粗棉線使重錘降停距離較小,且較快停止;5.旋轉軸的表面材質愈粗糙,重錘的降停距離愈短。

青斑蝶跨海翔飛之翅膀的秘密

從生態觀察中,找出成蝶翔飛的翅位法則,製做1:1蝴蝶飛行器,如大鳳蝶、青斑蝶、紫斑蝶、台灣三線蝶等。設計飛行實驗變項,如風速、風向等,以蝴蝶飛行器的滯空時間及滯空成功率模擬成蝶的翔飛能力與抗風性,並分析青斑蝶跨海翔飛的翅膀性質。

股票年週期循環技術分析應用程式

本研究係運用多項式擬合技術,表示出股價的年週期循環特性及趨勢,製作出可顯示個股股價年週期循環趨勢的應用程式。 先觀察市面上常見的股票技術分析,接著用Octave進行研究,最後運用Python製作出包含使用者介面的應用程式,並將分析結果量化及輸出,本研究將此應用程式稱為「股價年週期循環技術分析應用程式」。

探討互等邊三角形之性質

本研究著重探討互等邊三角形的形成條件以及其外、重、垂及內心軌跡的圖形及相關性質。平面上給定∆ABC及一點P1,所形成之兩個互等邊三角形 ∆P1 P2 P3及∆P1 P2 P4,形成條件必須滿足̅(AC)-̅(CP1 ) ≤̅ (AP2 ) ≤̅(AC)+ ̅(CP1 ) 且P1 、P2 、P3其中兩點皆無共線。 以下是研究中觀察∆ABC為一等腰三角形及P1在∆ABC的中垂線上且不在A'上時,互等邊三角形各心軌跡的結果: 一、外心軌跡會形成一扣除兩點的圓及扣除兩點的直線。 二、重心軌跡會形成一扣除兩點的圓及扣除一點的線段。 三、 垂心軌跡會形成一扣除兩點的圓及至少扣除一點的直線(P1不在∆ABC的垂心上)。 四、內心軌跡會形成扣除一點的心臟線軌跡及扣除一點的線段,並且扣除點皆為P1點。