全國中小學科展

臺灣

四方連塊拼圖問題之研究

此研究探討「在𝑛×𝑛的正方形中L型、T型和O型任兩種四方連塊」及「在𝑚×𝑛的長方形中LO、TO 兩種四方連塊」的拼圖可行性規律。我們發現拼片組合的可能性與正方形邊長有明顯關聯,透過黑白格排列法找出可行的解與排法,並分析不同邊長下的規律與極值,做出分類。此外,研究問題延伸至不同邊長分類下的𝑚×𝑛長方形,我們找到「最小圖形」,如由2個O或2個L組成的𝐿𝑂2×4。接著,定義「中圖形」以分析LO與TO拼片組合的數量規律,如由4個L和一個𝐿𝑂2×4組成的𝐿𝑂3×8。透過將長方形切割成以上圖形、分析性質、找出一般化的公式,進而推導出矩形中LO與TO數量的極值規律。

麵麵俱到-不同原料取代比例降低熱量之口感探討

全球以麵條為經常主食的人口超過20億,此次研究將利用原料的分析、製作的標準化、以及器材的設計與測量,找出最佳比例,目的是製作出降低熱量又健康的麵條! 自製【延展性測試機】測量自製麵條的彈性與軟爛程度,從嚼勁的口感,自製【咀嚼度測試機】,模擬門牙切斷麵條的方式搭配電子紀錄測量麵條的咀嚼度,從原料分析熱量以及營養元素,綜合以上判斷找出最佳比例! 最佳比例麵條板豆腐50%、黃豆粉20%、麵粉30%結合【麵條感官評測】,綜合評比後高達96 %民眾願意嘗試,獲得民眾青睞! 實驗歸納,最佳比例麵條,吃下相同重量可以減少熱量34.6 %、蛋白質增加82%、膳食纖維增加92 %,且【冷藏最佳品質可保持7天】,我們的麵條低熱量又不造成負擔!

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。

整數與否看源頭

滿足如下遞迴關係的數列,我們給出豐富且新穎的結果: 𝑎𝑛𝑎𝑛−3−𝑎𝑛−2𝑎𝑛−1=𝑘, 它可以轉換成四階線性遞迴式,研究過它的科展作品皆使用特徵方程,我們則從遞迴關係式去推導,手法更簡潔更得到: 1.它是整數數列的充份條件。 2.當固定𝑛,以𝑘為項次,則形成的數列為多階等差數列。 新的結果有: 1.研究項次推廣的遞迴數列: 𝑎𝑁+𝑅𝑎𝑀−𝑅−𝑎𝑁 𝑎𝑀=𝑘, 它可轉換成若干個線性遞迴數列,我們還發現將前述若干迴數列,統整成用單一個數列表示的方法。 2.探討一般化的數列 𝑎𝑛𝑎𝑛−3−𝑎𝑛−2𝑎𝑛−1=𝑘, 條件設定請看說明書。我們得到一些初步成果。 最後應用本作品的結論,解決某科展作品未解決的問題。

外來種尖翅翠蛺蝶的幼生期生物學及擴散模式探討

尖翅翠蛺蝶最早於2019年在基隆被發現,是以芒果葉為寄主的外來種蝴蝶。本研究透過野外調查發現,尖翅翠蛺蝶偏好在4.8公尺以上的芒果樹產卵,在都市化程度高的環境仍可繁殖。幼生期天數在47日至62日間,低溫會延長幼生期發育時間。生長速率隨齡期增加而變快,且雌蝶幼蟲體型較雄蝶大,蛹體長寬比也有差異。幼蟲會依據體型與體色變化進行不同的隱蔽行為,其體背白線與與中肋位置為隱蔽行為的關鍵因子。公民科學資料顯示本種入侵臺灣本島後呈現「 先跳躍後漸進」 的擴散模式,在本島東西兩側呈現不同擴散階段。考量各因子對擴散的影響, 推估本種會持續南向擴張至恆春半島,並轉至東側再往北擴散東部縣市,南部縣市可提早監測本種對芒果產業的影響狀況。

探討語音與圖片學習呈現策略對學生學習成效與認知歷程之影響—以腦波儀量測為依據

本研究探討不同多媒體學習呈現方式與策略操作對學生學習成效與認知歷程的影響,並結合腦波量測進行實證分析。研究分兩階段進行:第一階段設計三種影片類型(語音+圖像+文字、語音+圖像、語音+文字),比較學習表現之差異;第二階段以成效最佳的「語音+圖像」組為基礎延伸三種策略(單次觀看、重複觀看、觀看後口述)進行比較。結果顯示「語音+圖像」組在學習成效、專注度與放鬆度表現最佳,符合雙通道與冗餘原則;「觀看後口述」策略在測驗成績與語意整合指標上具優勢,展現生成學習與深層加工潛力。 本研究結合理論與腦波數據,提供多媒體教材設計與教學策略實證建議,展現腦波輔助學習診斷可行性,呼應永續發展目標「優質教育」核心精神。

割而不捨─正多邊形與任意多邊形的平方重塑

此次的研究,我們著重在切割法的探討與延伸,先研究正n邊形藉由「長方形切割法」與「三角形切割法」成為正方形,在過程中發現問題並分類探討,最後證明一定能切割成正方形,並且計算兩方法完成後的切割塊數。接著研究邊長相等的正n邊形與正 (n+1)邊形,後者利用前者已切割出的正方形,將多餘的部分切割重組,填補成新的 大正方形,建構出遞迴切割的關係。最後發想出等面積三角形置換切割法,並透過此方法來完成任意凸多邊形切割重組成正方形。再進一步研究任意凹多邊形,研發出優角角平分線切割法,將凹多邊形完全切割成數個凸多邊形後,再重組成正方形。

「過」關斬將-不再為髒污「碳」息

本研究探討過碳酸鈉在衣物污漬清潔中的應用,主要評估其對不同類型污漬和布料的去污效果。實驗結果顯示,過碳酸鈉對醬汁類污漬有顯著去污效果;但對油性污漬效果較差。本研究創新性地採用RGB 色差分析量化去污率,發現不同布料材質對過碳酸鈉的反應亦有所不同,內裡布和排汗布的去污率較高。最適清潔條件為40℃溫水與使用4g過碳酸鈉,過高水溫將降低清潔效果。此外,加入過量過碳酸鈉未必提升去污率。研究顯示過碳酸鈉有良好的去污潛力,並適合於日常衣物清潔,但仍應關注如何解決油性污漬清潔與布料損傷問題。本研究為環保型氧系漂白劑的實際應用提供了量化依據,其無氯、低毒特性更具環境友好優勢。

「銀」「鍶」作對——Ag/STO複合壓電-光觸媒之光催化性能的合成與應用

本研究以TiO₂奈米纖維為骨架,添加Sr(OH)₂,以水熱法生成異質結構觸媒SrTiO₃(STO)。並引入銀奈米粒子構築Ag/STO,利用表面電漿共振效應(SPR)拓展材料對可見光的利用。再對材料進行鑑定,檢驗其染料裂解、CO₂還原的效果,和驗證其穩定性。結果顯示在光照和震動聯合作用下,Ag/STO的反應動力常數均顯著高於純TiO₂,體現SPR與異質結構的協同優勢。微結構分析亦證實異質結構的存在,有利於光照與震動反應時的催化效果。此新型光觸媒的設計策略將使用環境拓展至震動,不再侷限於光照。為淨化環境、氫能產CO₂還原等綠色能源領域提供堅實的實驗基礎。

以SLC35C1探討蛋白質醣基化-在甲狀腺癌惡性程度及與骨髓細胞交互作用的角色

本研究探討GDP-岩藻糖轉運蛋白(SLC35C1)的表現,對甲狀腺癌細胞遷移和癒合能力的影響,並探討甲狀腺癌細胞與骨髓細胞的交互作用。結果顯示,SLC35C1 在高惡性程度的甲狀腺癌中表現較低,且其表現量越高,遷移與癒合能力越低。我們發現癌細胞SLC35C1的活性增加,在骨骼環境中可提升ABCG1、ABCC2、ABCC3、BLVRA與HMOX1表現增加,增加膽紅素代謝,抑制噬骨細胞凋亡,進而促進了噬骨作用,加重了骨質的破壞。我們也發現 SLC35C1 可透過上調 MCSF 來促進噬骨細胞的分化並透過影響膽紅素代謝抑制噬骨細胞凋亡。根據這些結果,可推測骨組織可能透過上調甲狀腺癌細胞的SLC35C1,將未分化的癌細胞留在骨骼,並促進噬骨細胞作用,分解骨質,在甲狀腺癌骨轉移中扮演關鍵角色。