全國中小學科展

臺灣

蟑螂跑跑跑-蟑螂步行模式探討與觸角擺動模式初探

本實驗以三種蟑螂(杜比亞、櫻桃、龍蝦)作為實驗樣本,共拍攝30段蟑螂 直線前行影片,發現蟑螂以賓士步行法為主要的步行模式。三種蟑螂在本實驗分析中,出現賓士步行法的百分比例達到61%以上。本實驗也發現發現體長越長的蟑螂,其出現賓士步行法的百分比例越高,且體長與賓士步行法百分比例呈現線性相關,相關係數為.92,為高度相關。在斷腳蟑螂的步行分析上,步伐擺動規律基本上以(35⮕24⮕16)的模式來移動,只是會隨著斷掉腿的不同而有不同的規律。若該蟑螂斷腿編號為1,他的行動規律便會變成(35⮕24⮕6)的重複,若斷腿編號為3,行動規律則會變成(5⮕24⮕16)的重複。在有無食物狀況下分析三種蟑螂的觸角擺動狀況,目前正在進行質化與量化分析中。初步觀察結果為沒食物吸引的蟑螂觸角擺動方式時,觸角總是朝前左右擺動且靜止時間長。後來觀察有食物的狀況下,三種蟑螂觸角擺動時間高達70%以上。

探討矮仙丹對紫外線的防護機制

比較校園常見紅花、粉花、黃花矮仙丹抗UV能力之差異。萃取花瓣的花青素,研究在不同濃度及pH值的環境下抗UV的能力,結果發現紅花的花青素含量大於粉花,在偏鹼環境中,會因結構改變而有較高抗UV能力。另外在照射UV後,紅花之花青素與類胡蘿蔔素均增加,使抗氧化力上升,傷害性指標丙二醛濃度先降後升。粉花利用抗氧化酶,超氧化物歧化酶上升、過氧化物酶短期顯著上升,用以清除活性氧,但長期濃度顯著下降,顯示細胞受到傷害。黃花不論在短期及長期照射下,均以類胡蘿蔔素做為主要的抗氧化方式。此外,隨著UV照射時間膜脂過氧化的現象越明顯,丙二醛濃度上升,觀察發現紅花、粉花下表皮的油粒體有數量增生的現象,黃花則數量下降。

金門高中學生選擇班群決定因素之研究

經過文獻探討、訪談及因素分析 等研究過程 ,我們將學生選擇班群的決定因素定義了「學考科能力」、「興趣特質」、「未來進路 」、「家庭師長朋友」、「學校課程安排」等五個主要決定因素,其中尤以興趣特質」因素普遍受到大家的重視。 我們根據以上五大因素,作為第一層級因素,設計了AHP問卷,填答者通過填寫問卷,來審思他們對於不同因素的重視程度,並基於這些因素來衡量選讀的班群(第二層級因素)。我們將AHP問卷分析結果,與填答者所就讀班群進行比對,發現所得的優勢班群與填答者所就讀的班群相符合,確認了本AHP的兩層級設計,來決定選讀班群是合理實用,其結果參考價值極高。

彭羅斯瓷磚之強制匹配費氏拼法及元件數量計算

本研究從彭羅斯瓷磚出發,將飛鏢與風箏沿對稱軸切出角度分別為108˚、36˚、36˚及 36˚、72˚、72˚的等腰三角形,將兩者的短邊設為1分別定義為 A、B元件。拿數量不等的兩種元件拼成與原本元件相似的三角形得出所有腰邊長為𝑥+𝑦𝜑的相似A元件,以及所有腰邊長為𝑥+𝑦𝜑(𝑥≠𝑦+1)的相似B元件,都有辦法利用A、B元件拼貼出來,其中𝑥、𝑦為正整數。 本研究訂定「強制匹配費氏拼法」來拼貼相似A、B元件從而建構出非週期性鑲嵌彭羅斯瓷磚。使用的拼法為後一個圖形是前兩個圖形的組合,且過程中因需符合強制匹配弧線,在拼貼相似B元件時,需將前一個圖形翻轉後再經旋轉將兩個圖形組合。本研究找出拼湊結合時,產生飛鏢與風箏數量的規律推算出總數量的遞迴關係式。

形心與多個外接圓建構的幾何性質

2023年9月數學雜誌《Crux Mathematicorum》刊登有趣的三角形內心的幾何問題,我們先證明了原命題的長度性質,再創新刻劃出有趣的面積不變量。隨後將內心推廣到旁心、垂心與外心的建構,並且證明僅此四心的建構下才有長度與面積不變量。值得一提的是,除了前述的定量項目外,我們也發現四種建構下的三線共點之定性性質,同時刻劃四種建構的關聯性是漂亮的等角結構,這是本研究亮點。推廣到多邊形,我們發現本質的幾何結構為截線的角平分線性質(內心與旁心的結合),從而將此問題轉換成一般性問題,並給出了豐富的等長、等角、等面積之性質,以及連線多邊形恆為圓外切多邊形。

同居槍手—東北角潮間帶無刺槍蝦Alpheus lobidens之生態、配對與領域行為探討

無刺槍蝦(Alpheus lobidens)是東北角礁岩潮間帶常見的一種槍蝦,母槍蝦小螯呈現”剪刀狀”,公槍蝦的則較像是縮小版的大螯,雖有明顯大螯可打出空氣砲驅離入侵者,但其實極為敏感、膽怯,多數時間都是躲在巢穴內,因此對於巢穴極為依賴,透過”沿著石頭邊緣移動”的方式找到適合洞穴,並不斷經營它,使巢穴更適合自己。在防禦上,並沒有依賴蝦虎魚提供警示的行為出現,主要還是以縮進巢穴為主,而空氣砲也在防禦上有一定效用,當不明物體逼近時,退回巢穴的同時,有可能打出空氣砲,但其實空氣砲最大的效用出現在領域行為上,當毛刷在洞口微微晃動時,超過70%的機率牠們會出來用空氣砲驅離,在同種類同性別上,打出空氣砲驅離對方的機率甚至可以超過九成。

「形」「音」不離對稱剪紙

生活中的聲音隨處可「聽」,聲音來自於振動,因此我們拆解音響喇叭設計實驗,首先自製不同喇叭震源設備之圖形模擬器,再搭配不同材質、厚度和複合材質的板子與不同頻率的輸入,觀察其圖形變化。 實驗發現: 一、以共振喇叭設備在固定時所形成的節線較為完整且清晰,產生圖形的頻率範圍較廣。 二、不同材質的板子密度(重量)不同,導致在高頻時,出現相似圖形的頻率差異較大。 三、單一紅銅板或複合材質的板子密度(重量)相近,出現相似圖形的頻率無明顯差異。 四、特定頻率下的幾何圖形,當頻率越高,出現的圖形越複雜,皆有對稱性,讓我們聯想到 『中國的剪紙藝術』,我們試著把「看見」的聲音形狀用色紙剪出其對稱圖形。

AI消防閃燃偵測輔助系統

本研究針對近10年來超過30名消防員在救火時殉職,分別開發現場閃燃偵測模組和事前預防模組,前者能在消防員架設熱顯像儀之前,先將探測球丟入火場中,探測球利用ESP32並透過MQTT向樹莓派發送感測數值,並送至SQLite資料庫進行處理,再行計算閃燃發生的可能性,指揮官根據結果再決定是否靠近或暫緩;遙控履帶車則進行相同操作,除了更精確定位偵測外,並搭配鏡頭增加起火點、煙霧偵測功能,這些資訊能輔助指揮官做出正確決策,降低消防員的傷亡。 事前預防模組為巡查並偵測火災發生機率,可用在工業區等環境,先做好道路循跡模型與火災辨識模型後,在車上安裝各式氣體感測器搭配鏡頭辨識,根據回傳的數值做運算,可判斷火災發生的可能性並做及時處置。

有捨有得,平衡之道

本研究的結果如下:一、對於1xn方格表,快速排法為每格填0其可填1的個數最大值=0。對於mx1方格表,快速排法為每格填0其可填1的個數最大值=0 。 二、當m>1,n>1時,2xn方格表快速排法為一半方格填1,一半方格填2,如圖5-2-5在2xn方格表可填1的個數最大值=n,對於mx2方格表,快速排法可以將表格旋轉90度,再用2xn方格表的快速排法 即可達成,則mx2方格表可填1的個數最大值=m 。三、在探究原始問題4x5方格表填入最多1的方格數量方法上,推得最佳策略行數=(4n-2m)除以3此最佳策略行數可應用於:mxn方格表,m=3k+1,n=3t+2且3k+1<3t+2<2(3k+1) 。四、對於mxn(m不小於3且n不小於3)的方格表,分成六種類型,推導出可填入最多1的方格數量之快速排法與計數公式的六個定理。

生成式AI與人類互動情緒之研究

本研究深入探討生成式AI在國語文課文中在情感分析與模擬方面的潛力。透過生成式AI技術,對多篇代表性課文進行情緒分析,並設計問卷收集師生的真實感受,結果生成式AI能準確捕捉和模擬文本中的情感,與師生實際情感反應極度相似。研究的獨特貢獻在於創新地將生成式AI與教育心理學結合,開發出一套量化的情緒指標評估系統,提升語文教育中的情感理解深度,並輔助教師設計更具情感共鳴的教學材料。此外,生成式AI在心理健康輔導亦展現潛力,幫助識別和管理學生的情感狀況,提供有效的情緒評估方式。本研究不僅對國文教育的情感分析精度具有重要意義,還為跨學科的AI應用研究提供新的理論和實證支持,為生成式AI在教育和心理輔導提供廣泛應用的前景。