全國中小學科展

臺灣

桑白皮素透過抑制NUP62基因表現抑制GBM細胞遷移

本研究發現桑白皮素(Morusin)可抑制多形性膠質母細胞瘤(Glioblastoma, GBM)的細胞遷移作用,並透過觀察其細胞骨架的變化和NUP62基因表現量的變化,研究可能造成其抑制細胞遷移的機制。 從細胞遷移實驗(Transwell migration assay)觀察到Morusin能抑制GBM細胞的遷移能力,再對其細胞骨架的F-肌動蛋白(F-actin)染色,觀察GBM細胞骨架形態上差異。 接著透過次世代基因定序(NGS),找出受到Morusin影響的基因,並透過查詢文獻探討已被證實與細胞遷移相關的基因。我們發現了NUP62的基因表現量會受到Morusin抑制,且文獻中也提到了其在細胞遷移中的作用。最後透過RT-qPCR和Western Blot確認Morusin處理後的GBM細胞會降低其NUP62的基因表現量。

「藝」猶未盡! 眼動、專家、AI誰與爭鋒?

我們都體會過藝術所帶來的美妙感受。欣賞、細心觀察一幅畫的美,一幅畫的細節,可以被畫作中描繪的思想感動,被畫作中的「美」震撼心靈。然而,要評選畫作的優劣,似乎容易流於主觀。本研究決定探討不同美術背景經驗的人員,在評選畫作作品時是否有差異?並立基於人工智慧的想法,嘗試訓練、驗證與測試「AI 藝術畫作評選系統」,期望能降低「全國學生美術比賽」中,評審需大量評閱許多畫作的工作負擔,也能協助報名參賽的作者,提前獲知自己的畫作作品是否有機會獲獎?是否需要進一步修改?以朝向追求卓越的方向前進。 本研究蒐集2017~2021年「全國學生美術比賽」高中職組西畫類參賽作品共計155件,將這些作品轉換成為靜態影像資料後,形成本研究訓練、驗證與測試「AI 藝術畫作評選系統」模型的資料,最後,獲得預測「準確度」為93.55%、「靈敏度」為85.71%、「特異性」為 95.83%的「AI 藝術畫作評選系統」模型。本研究另外挑選20件畫作,供不同美術背景經驗的人員進行畫作評選,運用「眼球追蹤技術」比較不同美術背景人員評選行為的差異。

風的整形大師~探討不同條件對微型風洞氣流穩定性的影響

風洞是重要的流體觀測設備,生活中許多物件都需要經過「風洞」研究空氣流經物體所產生的氣動效應;但風洞設備體積大又昂貴,小學生難以接觸到,因此,本研究針對微型風洞的製作條件進行探討。 本研究針對微型風洞的風速大小、整流段孔徑大小及長度、收縮段延長長度等變因,進行氣流穩定性觀測,運用水煙及紅色點狀雷射光點輔助氣流的呈現;結果顯示風速及整流段孔徑過大或過小都不利於層流的產生,整流段較長及收縮段適當長度有利於層流的穩定呈現。 研究發現使用孔徑9mm大小、長度20cm的整流段,組合收縮段延長長度10cm,搭配風速1m/s,是自製「微型風洞」較佳的組合條件,可以清楚觀測氣流在微型風洞中層流的產生,適用於中小學生對於流體的觀測應用。

高二學生對本土語文必修課程之滿意度分析­­—以臺灣某高中為例

政府在本年度首次把本土語文課程加入高中的必修學分中,然而這引起此校學生劇烈反彈。本研究以臺灣某校高二學生為研究對象,主要針對學生滿意的情況進行探究。研究者先透過文獻探討設計各因素,再將其製作為線上問卷,而後進行統計分析,包含敘述性統計、ANOVA分析、相關分析等方法。研究發現學生在日常中使用頻率、成績表現、溝通能力、個人效益(包含升學、社交圈、未來求職)、社會價值(包含文化多樣性、傳承文化、民主、尊重語言人權)、本土語能力的提升、老師的管教嚴苛程度、自主學習時間的減少等八項因素皆會對其滿意度造成影響。我們期待透過此研究促進制定政策者、教學者、學習者之間的討論,審視與調整目前政策實施的方法。

甲殼下的清涼—黑水虻蛹殼的隔熱效果分析

在節能減碳的前提下,「隔熱」是綠建築中室內降溫的重要工法。本研究以仿生法及廢棄物再利用之核心理念進行研究發想,嘗試使用黑水虻蛹殼所萃取的甲殼素規劃隔熱實驗。由磁磚的隔熱效果分析中,將不同重量比例的黑水虻蛹殼甲殼素摻入三仙膠中,調製成隔熱塗料均勻塗抹在磁磚上方,並以鹵素燈模擬光照加熱。由重複實驗結果得知:1%萃取蛹殼甲殼素可以降低磁磚下方(背光面)溫度約5.56±0.51℃而3%降低8.29±0.22℃。由研究結果得知,含3%黑水虻蛹殼甲殼素之三仙膠塗料,能有效降低磁磚下方溫度高達6℃以上(0%降低1.71±0.16℃),未來具有發展為低價環保隔熱塗料的潛力,很值得進一步研究開發。

疾風吸落葉-自走校園落葉收集機

本研究目的在於開發一款能夠自動吸取校園落葉的類掃地機器人,經參考相關研究和產品型態後,我們構想以落葉收集桶和自走控制系統分開的方式進行實驗和探究修正。 從實驗過程我們得出最佳落葉收集桶吸葉管徑是8cm,吸葉管口風速應高於19mph,吸葉管口離地面最佳高度為2cm。 自走控制系統我們採用Arduino整合影像辨識技術、馬達驅動模組、超音波感測,達到避障、偵測邊界的基本功能,結合兩大系統就能自動在指定範圍輕鬆吸取樹葉、枯枝等,並將其收集到集葉桶中。 本研究產出成品適用於大型的公共場所或樹木稀疏的平面區域。相對於人工清理,自走落葉收集機可以大幅節省人力成本和時間,對於課業繁忙的學生族群特別有用。

回心轉「易」!橡皮筋逆向滾動機制之探討

射出去的橡皮筋竟然會自己滾回來,使用自製「逆向滾動發射器」,橡皮筋以一定的斜拋角度發射,它會在空中高速旋轉,跟地面接觸後,旋轉動能與地面摩擦力相互作用,產生逆向滾動效果。橡皮筋是不太均勻的彈性體,所以電子磅秤進行重量篩選,搭配圓形校對模型和自製靜態拉伸測量器,嚴格控制橡皮筋的物理參數,降低其他變因的影響,找出最佳滾回條件組合是: 1.直徑4.8cm近似圓形橡皮筋,重量0.60g,寬度3mm,彈性係數最好的k72。 2.橡皮筋不均勻拉伸比例1:1.5,中段轉折支架設定在正中間位置B。 3.發射點距離地面75cm,最佳斜拋發射角度20°。 綜合上述發射條件,橡皮筋發射後不但能成功滾回,而且多次測試常常超過原始發射點,展現良好滾回效果和動量維持性!

燒出光彩炫麗的藝術品

本研究以金屬「燒箔」技術為主軸,探討在不同硫化、加熱條件與時間下金屬表面產生的色彩變化。研究分為兩階段進行:第一階段以銅箔、鋁箔、銀箔為材料,調整硫磺皂濃度、加熱時間與溫度等變因,透過RGB數值與色階圖進行分析;第二階段則排除硫化變因,改以加厚銅幣並使用控溫加熱板,聚焦探討材料厚度與熱控精準度對色彩穩定性的影響。結果顯示,厚銅材具備更佳的熱傳導與結構穩定性,可呈現連續、可預測的漸層色階。研究建構「燒箔藝術色階設計參考表」,整理超過二十種代表性色彩及其對應條件,提升燒箔創作的可控性與應用價值。本研究不僅實現燒箔技術的科學化與系統化,也為藝術創作與教育應用建立實證基礎,展現藝術與科學整合的可能性。

雙向隨機生成數列的長度探討

本研究探討隨機生成數列的長度期望值。一個籤筒中有n支籤,編號分別為1,2,3,…,n,每抽出一支籤,就將抽取的編號寫在紙上,形成一個數列。數列只能向左右兩端添加項,不能從中插入。抽出的籤若大於目前數列的最大項,則將抽出的數寫在目前數列右邊;抽出的籤若小於目前數列的最小項,則將抽出的數寫在目前數列左邊;抽出的籤若介於目前數列的最小與最大項之間,則操作結束。基於此想法,研究者將數列依照添加項的方向分為「單向數列」與「雙向數列」兩類。顧名思義,單向數列只能向一端延伸(本研究不失一般性討論往右延伸),雙向數列代表可以向左右兩端延伸。此外,研究者又將數列分為「嚴格遞增減」和「非嚴格遞增減」兩類。在生成原理上,嚴格遞增減等價於「抽後不放回」;非嚴格遞增減等價於「抽後放回」。在這樣的規則下,本研究探討了n支籤抽完放回與不放回時,單雙向隨機生成數列的長度期望值之通解,並成功證明了一些恆等式及性質。

磁共振無線傳輸模組功率改進與提升之研究

無線充電是新型的一種充電方式,原理是利用電磁感應達到無線傳輸的一種充電方式,無線充電總共有四種,分別是磁感應式、磁共振式、電場耦合式、無線電波式。本篇研究將對磁共振式無線傳輸模組進行探討,並且與磁感應式無線傳輸模組進行功率數據上之比較,探討磁共振是否能提供無線傳輸更好的傳輸功率。當輸入方波訊號並且頻率由10kHz~100kHz,實驗結果發現當磁共振式的輸入頻率為60kHz時測量到的功率為最大,磁共振式相較磁感應式在功率上高約22倍,當兩線圈間達到阻抗匹配及諧振匹配能夠使功率進一步提升至29倍。依據實驗探討和結果,可以得知影響磁共振式功率的原因有線圈的電感值,以及發射線圈和接收線圈間之諧振匹配與阻抗匹配。