全國中小學科展

2025年

正本「塑」源-探討河川塑膠微粒

基於對鄉土的關懷,我們選定高屏溪流域,來研究河川中塑膠微粒的尺寸大小和含量,透過光譜來了解塑膠微粒的材質。高屏溪流域是跨高雄及屏東地區最大的河流,我們共分為枯水期及豐水期來採水,比較不同季節之塑膠微粒類別,若以形狀區分:枯水期塑膠纖維最多,豐水期塑膠薄膜最多。若以尺寸區分:枯水期100~500μm的佔最多,豐水期25~100μm的佔最多。若以材質區分,枯水期含量最多分別是PE及PP,豐水期含量最多分別是PE及PET。若從顏色區分,大多是白色及透明為主要顏色。以上實驗結果可供主管機關列為重要監測參考,特別是國內少有研究單位或機構,在進行高屏溪流域塑膠微粒類別、含量之調查與研究,因此本研究重大發現為國內創舉深具意義,可供相關單位後續深究參考之價值性。

深「植」你心--探討教室放置植物對學生的身心影響

植物具有綠化環境、淨化空氣的效果,並且能讓人保持愉悅、對身心健康有著正面的影響。我們好奇若藉由課室綠化布置,能否也對學生身心狀態有正面的影響,進而影響學習表現。本研究的目的在證明空氣淨化植物是否能夠吸收改善教室的環境品質與學生的學習效果。實驗分為三個階段,階段一使用各種空氣淨化植物分別吸收有機汙染物、空氣懸浮物、碳化物濃度,並進行比較。階段二分別測量生理層面:包含脈搏、血氧;而心理層面:包含樊氏壓力量表、焦慮量表和專注力量表,來分析植物與植物萃取物 例如精油 對學生生理與心理的影響。階段三利用隨堂測驗的 方式檢測植物對學生學習表現的影響。本研究結果發現植物能夠使環境中二氧化碳、苯與甲醛濃度降低,在課室中的學生們其生理、心理會受到間接的影響,對於上課的專注度及學習表現也有不同程度的改變。

基於LS1043A多核處理器之嵌入式系統開機速度之精準計時方案

電子智能系統被廣泛應用在現代人的日常生活中,但是使用任何電子系統都必須面對系統失效的風險,就像我使用電腦可能會當機一樣。在智能車輛的應用中,電子系統的可靠性與我們的人身安全直接相關。一旦發生系統失效的狀況,恢復系統正常運行的最後一個手段是重新啟動系統,藉由系統重啟來恢復系統的正常功能。因此系統重啟的耗時,對系統的可靠性至為重要。 LS1043A晶片是多核心高階處理器,能夠運行完整的Linux操作系統。由於LS1043A架構及功能的複雜性,它的開機程序需要遵守嚴格的步驟,耗時也比一般的微控制器更長。在這個實驗中,我將了解LS1043A處理器的架構著手,由此設計一個計時器,能做到精準量測開機時間達千分之一秒,使開機時間成為能夠量化的指標。本實驗的計時方案是一個通用的設計概念,可用來量測不同類型高階處理器的開機耗時及系統可靠性評估之參考指標。

為視障者開發之學習輔助平台:結合Image-to-3D AI 模型之可觸式三維擴增實境顯示器與個人化之檢索增強生成(RAG)自然文字系統

全球約有9千萬的兒童是視障者,他們的學習依賴著點字器材。點字書難以傳達3D (三維)圖形的概念,讓他們在理解3D圖形有許多挑戰,而點字書過長的文字描述加大了他們與正常同儕之間的差距。本研究旨在開發一個學習輔助平臺,同時強化視障者的觸覺認知和文字圖形理解能力。 在強化觸覺認知方面,開發之系統能將傳統的圖片,利用影像轉3D之人工智慧建模(Image-to-3D AI model)技術,轉換圖片轉為3D,呈現在開發的擴增實境顯示器上,讓視障者能夠親身透過觸摸立體顯示器之3D模型,瞭解圖片表達的空間結構。在文字優化方面,利用微調大型語言模型與搜索式強化生成等方法,優化視障者閱讀之內容。系統開發過程中,二位視障者進行體驗,持續以修正系統設計的便利性、友善性與有效性。 本研究成果為視障者帶來新式個人化的學習輔助工具,增強視障者對立體圖形學習能力與文字理解。

吲哚類化合物抑制神經膠質母細胞瘤及癌幹細胞之潛力

癌症幹細胞被認為是癌症會復發的主因,本研究著眼於探討新合成吲哚類化合物對癌細胞及癌幹細胞的效應與可能的作用機制。透過體外細胞實驗,我們使用不同神經膠質母細胞瘤細胞株,評估化合物對細胞增殖、存活和凋亡的作用。接著以類癌幹細胞球篩檢評估化合物對癌症幹細胞的影響。研究結果顯示,該化合物對神經膠質母細胞瘤及其癌幹細胞皆有一定程度的抑制效果。 同時,透過分子生物學技術,研究化合物的分子作用機制,結果顯示化合物能對細胞生長和凋亡的路徑產生影響。研究結果有望提供對候選抗癌藥物在細胞水平的效能、選擇性以及對癌幹細胞的特異性反應的深入理解。 期望本研究成果可為癌症治療藥物的開發提供重要參考,並促使對癌症治療新方法的探索。這將有助於確定更具潛力的藥物候選者,為癌症治療領域帶來更具前瞻性的解決方案。

探討肝癌細胞中動力蛋白抑制對於癌症轉移的影響

肝細胞癌 (HCC) 為全球導致高死亡率的癌症之一,第一線標靶治療藥物 Sorafenib 雖能延長患者存活期,但其療效有限且伴隨嚴重副作用。在癌症中,中心體異常所導致的染色體變異是腫瘤發展的關鍵因素,而動力蛋白已知參與中心體裝配,且前人研究結果表明動力蛋白與肺癌、 HCC 等多種癌症有關連 。故本研究先透過基因表現資料庫分析,發現 HCC患者中的動力蛋白重鍊基因表現量大致顯著高於一般,後以 Ciliobrevin D 抑制三種 HCC 細胞株 Hep3B、HepG2、Huh-7 中的動力蛋白,並藉細胞存活率分析、遷移試驗與西方墨點法,探討抑制動力蛋白與 HCC 的關聯。據實驗結果,抑制動力蛋白後, Huh-7 的遷移速率減緩, 蛋白質表現量亦隨抑制劑濃度升高而降低。這表示抑制動力蛋白具有抑制肝癌細胞轉移的潛力,期未來能成為肝癌新的治療靶點。

高山生態群聚植物集中開花與昆蟲交互作用網絡之研究

本研究首度以植物學、花粉學、昆蟲學及生態統計學探討臺灣高山傳粉生態網絡。花季中期以蜂類為主,後期為蠅類。昆蟲及植物交互網絡緊密連結無子群體,仰賴優勢物種支撐。蜂期為高山薔薇、玉山櫻草、貓兒菊、信義雄蜂;蠅期為一枝黃花、貓兒菊、家蠅。此兩期昆蟲與植物的穩健性不足,蠅期更易崩解。蜂類訪花具多樣性,蠅類訪花較專一。因蜂類、蠅類習性與身體特徵不相同,蠅類對花展幅 (Visit Unit)大、花冠筒淺、花冠筒筒徑小、還原糖含量高、花粉及花蜜之間的距離大、柱頭面積小的植物較能專一攜帶其花粉。共用傳粉者帶來異種花粉,以GLMM分析同異種花粉數量變化關係,發現一起開花略助於授粉。貓兒菊已入侵成為優勢物種,花粉汙染90%的物種,必須移除。

果蠅緯度相關晝夜節律特徵:穩定性、活動量分佈與演化意義 Latitude-Dependent Circadian Traits in Drosophila: Stability, Activity Peaks, and Evolutionary Implications

生物時鐘可對生物體的行為與生理造成影響,在探討晝夜節律特徵的差異時,過去研究常侷限於北美大陸的品系,缺少赤道及南半球品系的晝夜節律特徵探討。有鑒於黑腹果蠅在全球各大洲的廣泛分佈,因此我們以黑腹果蠅(近赤道與中高緯度品系)為材料,研究果蠅是否因緯度而有相異的晝夜節律特徵?結果顯示不同緯度的果蠅品系展現出相異的晝夜節律特徵。赤報品系在全暗狀態下仍維持原本光暗12小時的穩定節律,而南北半球的中高緯度品系則具有相似節律特徵,即在全暗狀態下的節律不對齊原本正常光源的穩定節律,其他如活動量、週期、及節律強度等皆有著品系間的差異。更進一步比對實驗中各個品系基因序列,研究發現per和tim在調控區段有許多SNP變異,顯示其與晝夜節律特徵的關係,有助於後續尋找更多造成晝夜節律特徵差異的可能遺傳變異並探討。

「飛到西飛到東」對應異頻穩定三角訊號之波形分析

本篇研究以探討多重訊號同時輸入時的訊號干擾問題出發,類比至國立臺灣師範大學數學系游森棚教授所提出的數學問題: 飛到西飛到東」,希望藉由導出多質點移動速率與其距原點間的位置關係,找出訊號重疊程度之峰值條件,藉此有望應用於硬體接收器的訊號輸出處理,或類比至電路設計與物流規劃等,達到避免相互干擾與提升傳輸效率的功用。 在內文中我們先以分段討論的方式解決期刊問題,並導出在任意系統中可快速辨別物體運動狀態之高斯函數。隨後以參數化曲線路徑與向量式的質點位置,拓展主題可適用範圍的自由度,再以高斯函數法和傅立葉級數法得出解型式之聯立組,最後利用數系之封閉性,將主題進一步約化處理。

ChordSeqAI: Generating Chord Sequences Using Deep Learning

This report presents a novel AI-driven tool for aiding musical composition through the generation of chord progressions. Data acquisition and analysis are discussed, uncovering intriguing patterns in chord progressions across diverse musical genres and periods. We developed a range of deep learning models, from basic recurrent networks to sophisticated Transformer architectures, including conditional and style-based Transformers for improved controllability. Human evaluation indicates that, within the context of our specific data processing methods, the chord sequences generated by the more advanced models are practically indistinguishable from real sequences. The models are then integrated into a userfriendly open-source web application, making advanced music composition tools accessible to a broader audience.