全國中小學科展

2022年

國、高中階段對於漢字辨識歷程之認知與發展

本實驗藉由操控目標字鄰群大小及是否最高頻兩項變因,研究國、高中生在是否具有「聲旁規則性」與「鄰群發音一致性」的情況下,兩群漢字的辨識歷程,由實驗可知: 一、 國、高中生對於具有「聲旁規則性」及「鄰群發音一致性」,與不具有「聲旁規則性」及「鄰群發音一致性」兩種情況下的漢字辨識歷程中,大鄰群目標字的辨識時間較小鄰群目標字長,即「大鄰群」因素在其漢字辨識歷程中產生了「抑制作用」。 二、 本實驗中,「非最高頻」鄰群目標字的辨識時間較「最高頻」鄰群目標字長。即「最高頻」因素在國、高中階段的漢字辨識歷程中未產生「抑制作用」。 三、 國、高中階段受試者雖皆呈現出「大鄰群」的「抑制作用」且未顯示「最高頻」因素的「抑制作用」,但兩者相較之下,可由Naming之實驗發現,高中生的漢字辨識歷程已更趨近於成人。

利用麵包蟲腸道菌降解聚丙烯並探討其優化策略

塑膠對環境危害甚深,雖已有研究證實部分昆蟲可降解塑膠類的聚苯乙烯(PS),但關於聚丙烯(PP)的生物降解研究很少,也沒有進一步透過腸道菌相分析,鑑定出負責降解的菌種。因此我們希望利用麵包蟲生物降解PP,透過16S rRNA定序分析找出可降解PP的潛力菌種,解決塑膠垃圾對環境造成的傷害。我們的實驗結果顯示,麵包蟲能攝食PP並生長,且加入濕料及利用糞便移植腸道菌相能增加麵包蟲對PP的消耗量,證明麵包蟲能攝食PP與腸道菌相有關。利用次世代基因定序分析腸道菌相,麵包蟲攝食PP後腸道菌相有極為顯著的變化,其中腸道菌Pseudomonas stutzeri顯著增多,經實驗證實此菌可降解PP,且在37oC、中性環境的降解效果較佳,一星期約降解3.4 %的PP。我們所使用的方法可快速篩選出能降解PP的菌種。

上皮細胞黏附因子(EpCAM)對腫瘤微環境與上皮間質轉化(EMT)影響之機制探討

上皮細胞黏附因子 (EpCAM)參與了細胞的黏附、信息傳遞、增殖及分化等功能,並在惡性腫瘤組織中大量表達,被當作各種癌症的診斷標誌物,因此被認為是治療癌症的重要關鍵。另外近期研發的抗EpCAM中和性抗體被認為能抑制EpCAM的訊息傳遞,導致腫瘤細胞的死亡,也可以降低癌細胞中PD-L1蛋白的表現,進而導致腫瘤細胞死亡及活化T細胞殺死癌細胞的能力。 為了觀察EpCAM是否會對癌細胞造成影響,我們將癌細胞分成野生型 (wild type)以及EpCAM基因剔除細胞株,並以Western blotting及qRT-PCR確認實驗組的EpCAM基因有確實被成功剔除。進一步利用細胞存活率及細胞群落實驗證實EpCAM會促進大腸直腸癌細胞增生,並以抑制劑DAPT和TAPI-1處理證實EpCAM訊息傳遞會增加癌細胞轉移與侵入能力。接著為了驗證EpCAM中和性抗體的作用,我們用EpCAM中和性抗體處理癌細胞後,由細胞凋亡實驗確認EpCAM中和性抗體確實會促使癌細胞凋亡。我們的研究結果顯示EpCAM的訊息傳遞會促進腫瘤增生與轉移,而EpCAM中和性抗體於癌症治療中的高度前瞻性,期許將來能在癌症治療中提供一個可行有效的療法。

以類器官為轉譯研究模式探究乳癌標靶藥引發腸道副作用之機制與對應策略

本研究以腸道類器官(organoid)模擬體內環境,分析乳癌標靶藥物Lapatinib與Tucatinib對腸道產生副作用的差異。Lapatinib明顯抑制ileum及colon organoid的形成,其IC50低於Tucatinib約1000倍。其中Lapatinib特別對adult type organoid較具明顯抑制作用,顯示影響腸道上皮細胞的分化功能。以RNA seq 與Ingenuity pathway Analysis分析藥物對organoid中轉錄體表現的影響,Lapatinib 在colon organoid中增加腸道發炎、葡萄糖代謝異常、氯離子外流等基因群的表現,並降低crypt發展的基因群。其中,Lapatinib藉由增加Glut3的表現提高organoid對葡萄糖的吸收,此作用受到L-ascorbic acid (Vitamin C)抑制,亦增加GABA receptor 提高氯離子外流,顯示代謝與電解質失衡及發炎作用可能為lapatinib造成腹瀉的主因之一。以3D organoid為可信賴的轉譯研究模式,我們發現同屬HER2 tyrosine kinase inhibitor的Lapatinib與Tucatinib對腸道功能產生迥然不同的影響,並發現合併使用Glut3 inhibitor或GABA receptor antagonist可能可成為減緩Lapatinib副作用的對應策略。

改良型非整數次方PID控制器設計

傳統控制器都以一次方線性模式調整系統的比例、積分、微分等三參數減少誤差。為發展更佳誤差控制模式, 本研究嘗試加入誤差變數的次方運算。我們先以程式模擬一受固定阻力的線性系統,測試誤差變數次方的可行性,利用倒立擺系統進行模擬,並使倒立擺追蹤正弦波,以印證次方模式的控制效果。 經程式模擬後,我們認為不論目標值的大小,修改誤差參數的次方模式皆可使系統響應更快,控制效果更好。後續將利用倒立擺實測確認調整誤差次方可行性,並調整倒立擺的質量分布來模擬不同情況。相較於傳統的PID控制器,本研究拓增比例參數次方,建立PID三參數的次方模式,確認具更佳控制效果的可能性。希望未來可持續強化模式,將同步PID各參數次方模式,實際應用在機器手臂、溫度控制、建築防震等工程與工業。

HOPE WASTE (House Processor Waste) with IoT (Internet of Things) as a Laundry Liquid Waste Treatment Household Environment

Washing is one of the things that must be done by every household. Rural and urban communities have to wash clothes every day, to get clean clothes so they can be reused. But it turns out that with many households doing this activity, it will cause side effects that are not good. The impact will worsen the quality of the surrounding water because this activity is not equipped with a waste treatment process, but instead is dumped directly into the nearest ditch or river. As a result, this waste causes water pollution. The chemical compositions contained in detergents are grouped into 3, namely surface active substances ranging from 20-30%, reinforcing agents are the largest detergent components ranging from 70-80% and other ingredients around 2-8%, where surfactants are the main ingredients. cleaning agent in detergent. If not managed properly, it will cause environmental problems in the future. This research was carried out for 4 months at MAN Sidoarjo and Brawijaya University. The research method used was research and development and experiment methods, and data collection techniques using the observation method. From these problems, we offer a solution by making an internet of things-based device which we call HOPE WASTE (House Processor Waste) with IoT (Internet of Things) as the processing of household laundry liquid waste. HOPE Waste is a house-shaped device that functions to treat Laundry Liquid Waste which combines electrocoagulation methods and utilizes Biosorbents, namely Barringtonia Asiatica and Activated Charcoal which are made into powder. Where the Biosorbent content can bind chemicals in laundry liquid waste so that we can combine them using environmentally friendly IoT-based electrocoagulation methods.

單低谷型磁暴事件先兆之分析

磁暴是地球磁場的劇烈擾動現象。由於強烈磁暴可能對人造衛星、地面電力系統的穩定性帶來損害,因此了解磁暴事件的機制十分重要。本研究利用 OMNI 資料庫中的地磁指數與行星際磁場南北向分量、太陽風動壓、太陽風風速、質子密度等物理量觀測資料,分析太陽週期 22 至 24 期間的單低谷型磁暴事件,此類型事件佔總分析期間磁暴事件的近五成。首先磁暴事件數量比例大致隨強度增強而遞減;不過安靜期也有較強烈的事件發生。接著分析各物理量與事件強度的相關性,其中行星際磁場南向分量、太陽風動壓相關係數分別達 0.80 和 0.64,推論可做為磁暴先兆的依據。因此分別建立太陽週期 22、23 及太陽週期 24 之行星際磁場南向分量、太陽風動壓對事件強度的經驗關係式,並據此計算行星際磁場南向分量對應的事件強度門檻值。目前逐步比對太陽週期 25 的磁暴事件,推論以太陽週期 24 的經驗式得出的門檻值,可能較適用目前太陽週期 25發生的磁暴事件。

程式語言學習系統

『程式解題系統』是提供不同難易的題目給學習程式設計者使用的系統,主要透過測試資料來驗證程式碼的正確性和效能姓。然而,這類系統大多為私人用。台灣著名的程式解題系統有台中女中程式解題系統及高中生解題系統(Zero Judge)等,題目雖然繁多卻分類雜亂,不能讓教師客製化題目給學生,只能從眾多題目中,零散的挑出適合學生的題目,給學生練習。基於以上理由,此研究目的是做出不同於一般程式解題系統的功能,希望能讓教師彈性增刪題目。使用Python為基礎語言,後端採用Django框架,已經架構出系統的原型,並上架至Heroku(zeaf.herokuapp.com)。希望循序漸進地讓學習者有成就感,也讓教師能監督每一個學生學習狀況。

HOPE WASTE (House Processor Waste) with IoT (Internet of Things) as a Laundry Liquid Waste Treatment Household Environment

Washing is one of the things that must be done by every household. Rural and urban communities have to wash clothes every day, to get clean clothes so they can be reused. But it turns out that with many households doing this activity, it will cause side effects that are not good. The impact will worsen the quality of the surrounding water because this activity is not equipped with a waste treatment process, but instead is dumped directly into the nearest ditch or river. As a result, this waste causes water pollution. The chemical compositions contained in detergents are grouped into 3, namely surface active substances ranging from 20-30%, reinforcing agents are the largest detergent components ranging from 70-80% and other ingredients around 2-8%, where surfactants are the main ingredients. cleaning agent in detergent. If not managed properly, it will cause environmental problems in the future. This research was carried out for 4 months at MAN Sidoarjo and Brawijaya University. The research method used was research and development and experiment methods, and data collection techniques using the observation method. From these problems, we offer a solution by making an internet of things-based device which we call HOPE WASTE (House Processor Waste) with IoT (Internet of Things) as the processing of household laundry liquid waste. HOPE Waste is a house-shaped device that functions to treat Laundry Liquid Waste which combines electrocoagulation methods and utilizes Biosorbents, namely Barringtonia Asiatica and Activated Charcoal which are made into powder. Where the Biosorbent content can bind chemicals in laundry liquid waste so that we can combine them using environmentally friendly IoT-based electrocoagulation methods.

How do antihypertensive agents decrease the high mortality rate of sepsis and septic shock? (探討抗高血壓藥物如何降低敗血症的致死率)

過去已知敗血症患者使用β受體阻滯劑能有效改善心律、酸鹼參數、降低死亡率,在嚴重敗血症和敗血性休克的急性期,持續使用β受體阻滯劑可降低90天內的死亡率。然而,其中的分子機轉仍不明。我們先前利用健保資料庫進行大數據分析並以動物實驗驗證,發現β受體阻滯劑中的atenolol能顯著減少敗血症的致死率。此研究中,我們以LPS (脂多糖) 作為敗血症誘導劑,並利用西方墨點法及逆轉錄聚合酶鏈式反應等生物技術,來探討其中可能的保護機轉,結果發現atenolol可減緩肺部上皮細胞的EMT (上皮間質轉換)及先天免疫巨噬細胞的過度活化。因此,atenolol似乎能減緩LPS造成肺部的傷害,未來有望應用至臨床,以克服敗血症所造成的高死亡率。