全國中小學科展

臺灣

植物精油抑制番石榴瘡痂病原菌之研究

番石榴瘡痂病由Pestalotiopsis psidii 引起,為番石榴重要病害。本研究選用香茅、桂花、迷迭香、茶樹、葡萄柚皮及薄荷等六種植物,透過水蒸氣蒸餾法萃取精油,分別在PDA培養基及番石榴上評估其抑菌效果。 結果顯示,在PDA 上抑菌效果依序為:香茅>桂花>葡萄柚皮>茶樹>迷迭香>薄荷,其中香茅精油表現最佳。進一步以葡萄柚皮精油進行濃度測試,濃度為0.5%、1.0%、1.5%(v/v),施用量為100μl,結果發現抑菌效果:1.5%>1.0%>0.5%。 本研究證實,天然植物精油具良好抑菌潛力,可有效抑制番石榴瘡痂病菌,為降低化學農藥使用、發展環保農業提供可行之天然替代方案,具推廣應用價值。

「杯」請「霧」入——仿生集水表面應用於台灣山區霧氣捕捉研究

本研究探討仿生集水表面應用於台灣山區霧氣捕捉,並聚焦如何為需水性高的植物提升種植水源。近年來氣候變遷導致水氣減少,農作需仰賴額外技術補充水源。藉由模擬沙漠甲蟲圓弧凸起與蜂巢六角形凹槽仿生結構能顯著提升霧水蒐集效率;3D列印不同表面結構的捕霧杯,於實驗室內模擬霧氣環境。進而走入台灣不同海拔地區,驗證各環境條件對捕霧效率的影響。研究發現,陽明山濕度99%風速5.7 m/s環境中,集水效果最佳(32.7g);大雪山高海拔,但濕度低風速變化較大,捕霧量幾近為零,風速及海拔影響顯著;特別在高濕度環境下表現最佳。提出具潛力之補霧杯模型,應用於水資源不足地區,提高需水性植物水源供給,以維護生態多樣性環境。

地質改良樁在砂質地層中穩定學校教室

開學時,學校拆除前面的危樓,在地面上挖出一條深約1.5m的大溝槽,可以清楚的看見學校地層是一層一層粗細不同的泥砂,在下大雨時,還可以看見地下水的流出。所以我們在塑膠盆底部插入不同數量的木條,模擬地質改良樁做地震的測試,結果塑膠盆裡的泥砂會受到木條的數量影響而下滑;也在泥砂上,模擬木條房屋,在地震後產生不同角度的傾斜和不同深度的下陷。最後,我們利用大型塑膠盆、厚木板和裝入混泥土的塑膠管做成模擬地質改良樁放入泥砂,在上面放置不同規格的模擬房屋做模擬地層的實驗,發現模擬地質改良樁的數量、長短、疏密、地層搖晃的時間,都會影響房屋的下陷、傾斜和倒塌。

星芒交匯-探討特定四面體之費馬點

本研究探討特定四面體中費馬點之存在條件與其坐標表示式。本研究以邊長為2 之正四面體為例,利用幾何對稱與空間向量運算,證明其費馬點唯一,並求得其座標為[1,√3/3,√6/6]。進一步探討具特定對稱性之四面體,底面為任意三角形ABC,且使ΔABC與ΔABD全等,設 ̅EF為 ̅CD與 ̅AB中點連線,探討費馬點落在線段 ̅EF上之情形。透過空間幾何分析,推得若特定四面體的費馬點落在 ̅EF上,則c1=0.5b1。進而,當費馬點p落在 ̅EF上時,其費馬點P(p1,p2,p3)坐標表示式如下: p1=0.5b1,p2=0.5b1/(b1+√2(c22-c2d2))*(c2+d2),p3=0.5b1d3/b1+√2(c22-c2d2) 此外,利用費馬點唯一性及平面四邊形費馬點性質,說明此點亦為四邊形IJAB之費馬 點,研究成果將平面幾何中費馬點概念成功推廣至特定四面體,並提出當不滿足此條件時,費馬點坐標的一般化推廣仍有待後續探究。

從「碟仙」到「梅杜莎」-海月水母碟狀幼體養殖之探討

水族館中展示的水母缸,水母們優游自在的漂浮著,極受歡迎。但我們對水母的了解卻甚少,水母是很特別的生物,它有有性世代,和無性世代。當水母交配後,受精卵會孵化成浮浪幼蟲,浮浪幼蟲會固著在介質上形成水螅體,水螅體還會複製分化,當水溫變化超過攝氏4度,水螅體開始形成橫列型態,出芽分裂形成碟狀幼體,碟狀幼體再發育成水母體。 我們嘗試養殖海月水母的碟狀幼體(Ephyra)世代,除了瞭解碟狀體轉變成稚水母(Medusa)的變化過程,更嘗試做遮光與不遮光餵食餌料生物豐年蝦與輪蟲。發現遮光飼養輪蟲存活率最高,遮光飼養豐年蝦生長速度最快。此外我們還設計了不同溫度、鹽度與水質實驗,來了解海月水母碟狀體對環境的耐受度。

玫瑰花葉背下懸掛的小白球-偽裝高手草蛉的生態

媽媽種了許多玫瑰花,我在觀察時,看到一些白色小球,詢問老師知道這是草蛉的卵。我們到校園尋找並實際飼養草蛉,觀察牠們的型態和行為,同時設計卵、幼蟲、成蟲實驗。 在草蛉卵孵化實驗中發現草蛉卵會因為不同溫度高低,而影響牠的孵化率。 草蛉幼蟲期在覓食、運動和偽裝有特殊性,尤其偽裝能力最令人驚訝;草蛉幼蟲會把周圍的東西,都背在身上;偽裝過 程是用口器將物體夾住,再往上舉起,背部也跟著拱起,接住偽裝物,動作十分敏捷;每隻草蛉幼蟲身上都 裝著 滿滿 的 各式各樣偽裝物,我們推想這樣的裝扮可以讓幼蟲變強大,又可以隱藏自己。 草蛉幼蟲專門吃一些植物的害蟲,如:蚜蟲、粉介殼蟲、葉蟎等,是生物防治的益蟲。

防跌守護,步步安心

隊員的外婆在台灣獨居,曾因跌倒而未能及時求救,引發家人擔憂,高齡化與獨居老人數量增加,導致安全照護挑戰,需改善意外求助系統。本研究目的是使用OpenCV和YOLO技術辨識人體動作,檢測跌倒情況及其影響發送郵件通知家人。本研究使用Pexels和Google收集圖片進行訓練,Roboflow工具加快標註過程。過程中整合偵測、影像擷取及郵件發送功能,設計時間間隔機制避免重複發送郵件。訓練結果顯示模型在辨識「躺下」動作上準確率高,對其他動作表現尚可,而系統運行時CPU負擔輕,確保穩定性與擴展性。本系統對人物重複辨識和跌倒檢測準確性有改進空間,考慮增加資料量及調整標註類別。未來計畫開發專用APP以提升訊息傳送功能,增強用戶體驗。

AI與心理學的言語柔化實驗

現今網路充斥著具壓力的負面言論,影響使用者的心理健康。本研究旨在參考 C-ME 量表並整理為四大類標籤,人工分類從論壇蒐集的言論來訓練模型。研究採 LSTM、雙向 LSTM、CNN + LSTM 及 Transformer四種深度學習模型,基於自建資料集進行訓練,實現對全新言論的精準分類,並比較四種模型在精確率、召回率及 F1-score 等指標上的表現。結果顯示,LSTM處理數據不均衡的資料集時表現最佳,F1-score達89.2%。實測發現,CNN+LSTM 在預測效果上略勝 LSTM。此外,結合生成式 AI GPT-4o-mini,能有效改善不當言論,為留言者提供更委婉的表達建議。

不對稱上反角與滑翔機滯空時間之研究

本研究探討滑翔機左右機翼上反角(Dihedral Angle)不對稱設計對滯空時間的影響。傳統認為對稱設計較穩定,但比賽經驗發現,適度不對稱反而能提升飛行表現,引發驗證動機。 依據滾轉力矩(Rolling Moment)原理,規劃11 組上反角組合,結合理論與實驗進行分析,並以標準差檢視數據穩定性與可信度。結果顯示,當上反角差處於適度範圍時,可產生有利滾轉力矩,挑戰了對稱設計的傳統觀念,證實其對飛行穩定與滯空表現的貢獻。 研究成果可應用於無人機及無動力飛行器,提供優化滯空設計的新視角。同時也希望傳達:科學來自生活,只要善用身邊資源,便能設計出具探究價值的實驗,進而激發更多人對科學研究的興趣。

The study toward the total synthesis of Breitfussin B

本研究旨在開發高效且符合綠色化學原則的Breitfussin B合成策略。Breitfussin B是一種極為稀少的天然產物,可自海洋苔蘚動物Thuiaria breitfussi中分離,分子結構包含吲哚(Indole)、噁唑(Oxazole)與吡咯(Pyrrole)骨架。儘管已有科學家完成其全合成,但現有方法步驟繁瑣,且涉及重金屬試劑,價格昂貴且難以回收利用。因此,本研究致力於開發更高效且環保的合成策略。 目前,我們透過一系列取代與還原反應和Sonogashira偶聯反應成功合成吲哚衍生物6-Bromo-4-methoxyindole,此產物可作為後續關鍵合成步驟的起始材料。此外,在疊氮酮(Azidoketone)至酮醯胺(Ketoamide)的轉化中,我們系統性研究了不同反應條件對產率及區位選擇性的影響。 本研究的成果不僅為Breitfussin B的合成提供關鍵技術支持,也對吲哚類化合物的全合成 具有重要的應用價值。