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2021臺灣國際科學展覽會菁英輩出

 2021臺灣國際科學展覽會菁英輩出

「2021臺灣國際科學展覽會」(TISF)今(5)日下午二時於國立臺灣科學教育館舉行頒獎典禮,由教育部潘文忠部長親臨出席頒獎。今年包括我國在內共有19個國家(美國、日本、菲律賓、新加坡、南非、瑞士、泰國、尼泊爾、澳門、俄羅斯、伊朗、土耳其、烏克蘭、突尼西亞、巴西、墨西哥、馬來西亞、印度、埃及與中華民國)318位學生、176件作品,與去年(2020)為14個國家280位學生、153件作品相比,未因疫情因素減少,反而在參賽數量是增加。歷經兩日的評審,最後共有國內70件、國外15件作品獲獎,並選出17件作品24位同學將分別代表參加美國ISEF、突尼西亞I-FEST2、土耳其Buca IMSEF、巴西MOSTRATEC等國際重要青年科學競賽與國際科學展覽會。
由教育部指導、科教館主辦之臺灣國際科學展覽會為我國最具代表性之國內外青少年科學研究成果交流之科學盛會,激勵許多年輕學子投注科學研究,亦發掘培育我國無數青少年科學人才。教育部潘文忠部長表示:「由於大家不斷的努力與奉獻,我們的中等學校數理及資訊教育現階段已經有了相當的成果,今天在這裡舉行頒獎典禮,除了對各位表示最高的謝意與敬意之外,亦期望社會各界能更加重視我國基礎科學人才的培育,讓更多優秀的年輕朋友能有更豐富的學習資源、更好的學習環境,深耕基礎科學的研究,進而打造我國成為一個先進的科技國家,並與世界其他先進國家並駕齊驅。」
今年因新型冠狀病毒COVID-19疫情的影響,國外參賽師生需進行線上形式評審,但仍竭盡科教館全館之力,讓國內參賽者能到展覽會場安全無虞的度過一年一次的科學盛會,科教館館長劉火欽表示:「雖然因為疫情的關係,許多國家的生活變調,國外參賽者也無法像往年一樣來臺灣參賽,然而這同時也是個很好的機會讓我們可以檢視自己所擁有的,並且好好珍惜當下。在這個非常時期,科學扮演著重要的角色,期望大家今後也能不忘初衷,持續深造。也特別感謝鼎力協辦本次活動的評審團、李國鼎科技發展基金會、育秀教育基金會、映象有限公司及崇友文教基金會讓今年的臺灣國際科學展覽會可以順利圓滿落幕。」
評審總召集人林榮耀院士講評今年度國際科展整體的學術表現時表示:「今年臺灣國際科展作品,國內作品有139件,國外作品32件,共171件。今年國內作品之研究內容及學術水準,與往年比較均較佳,並不少作品具有潛力發表於國際著名科學期刊。
化學科的複審件數國內共11組,國外共4組。國外作品線上比賽,選出一等獎與三等獎各一件。國內作品的參展內容很多元,包括太陽能的提升、鋰離子電池回收與強化、電池的催化反應分解水、團簇水的合成與藥性的促進、有機分子的多重螢光特性的應用、抗癌藥物的含量提升與分子動力學模擬探討有機分子抑制胰島類澱粉蛋白的聚合作用等。作品雖不多但品質比去年有進步。
參與動物學科的作品主題多元,從基礎科學議題到可能的應用發展都有。研究內容皆有適切的假說依據,大多有適當的試驗驗證基礎。其中有數個研究作品具有新穎性及創新性。非常值得進一步的研究來提升研究成果的價值。然而,研究成果量化分析與數據呈現方面仍需加強,有人把自己親自操作的成果與老師已經得到的結果混在一起,建議輔導老師需要加強學生這方面的訓練。
植物學科的學生普遍展現對研究的熱誠,並能認真投入實驗過程,精神可嘉;且多數學生的資料及口語表達良好。但部分實驗欠缺適當的對照組,或是結論過度延伸,支持證據需加強。
微生物學科,多數研究題材具本土性,應用潛力佳。學生們都能展現對研究的熱忱,且有良好的口語表達能力。但部分研究題材的目標太大,或部分研究屬於觀測性紀錄,需提出假說及適當的驗證過程。
生物化學科的國內參展作品7件,國外參展作品3件,內容偏重基因的編輯,細胞中基因的生物功能及蛋白質對解決重要醫藥問題的研究,品質優良。尤其想要解決的疾病包括粒線體疾病、腦部因蛋白質纖維聚合產生的病變及癌症等,基礎及應用兼重。尤其是得獎作品包括對去年諾貝爾獎的基因編輯CRISPR-Cas9技術應用在粒線體基因編輯,細胞內鈣離子訊息傳遞的機理及癌症轉移的重要基因研究等,更是優良的作品。而國外參展的一件作品探討一種鎮靜藥物在腦內訊息傳遞因子通道電流的影響,來了解其作用機制,也是內容完整的優良作品,皆可獲好評。
醫學與健康學科多件作品具有醫學應用價值,輔以最新的AI或是3D列印的技術,可降低醫學器材的使用成本或精進臨床症狀診斷的效率,多件學生的作品已具有碩士論文的深度與廣度,學生對研究皆具高度熱忱,作品的解釋也極為用心,評審皆一致稿與高度評價。
工程學科的展作品國內16件、國外9件,研究方向含括能源、材料、醫療、機械、電子、感測、防災、農漁業等各分項領域,各件作品皆展現作者們的原創性、邏輯分析、科學思維等研究能力。期望學子們持續精進、發揮研究創造精神,開創人類嶄新的未來。
行為與社會科學的內容,從斑馬魚的記憶行為、消費行為、投資行為模式預測、以至於視覺認知等等,相當具有多樣性,研究水準也較往年提升。不過有些組別在科學觀念及訓練上,尚需加強,例如有一些組別對於整體研究的主要假設 (central hypothesis) 並不清楚,如此一來,無法有效的設計實驗來完成所需證實的假設,雖然做了很多工作並收集了很多數據,但是無法說明或解決所要問的或想要問的目標,實屬可惜。這些缺失的改善,有賴指導老師或指導教授能更費些心力。
物理與天文科學科共有國內47件參賽,其中20件進入複賽,加上2件國外隊,複賽共有22隊。作品主題廣闊,可以見到星系碰撞模擬、材料製作與特性探索、摩擦運動、非線性溫差、月球軌跡規律、磁浮設計、石墨烯氫化多面向作品。作品多數以實驗為主題,能探討多數參數的影響,並以特定物理函數歸納量測結果。相較於往年的作品,今年作品的完整性明顯提升許多,也能與理論預測做比較,指出差異性,或應可再加強對引發實驗現象的主控物理機制做探討。
地球與環境科作品包含颱風、海洋水色、北極震盪與聖嬰現象、突堤效應、與高鐵行經地質特異區的震動特性等,主題多元、方法有水工實驗、衛星遙測分析、氣候指標統計分析、數值模擬等地球科學探究與實作方法。大多數作品都有很好的研究動機,也設計適當的研究方法,特別是能結合衛星遙測分析與淺水模式之數值分析。分析了解雙眼牆颱風的內眼滾動機制,有新的研究發現。利用衛星遙測資料,統計分析了紫外線輻射與海水表層溫度是影響海洋葉綠素長期變化趨勢的因素。部分作品實驗分析很完整,且關懷鄉土環境變遷,學生的環境意識值得嘉許,然作品的創新性則有加強之空間。
電腦科的作品較為多元,其中有多個作品皆能從現實生活中取材,並且能透過實驗方法進行驗證,整體而言作品的完整程度較高;然多數作品在資訊科學理論方面的著墨可再更為深入,對於相關文獻與該主題當前最新發展的狀態掌握度仍有加強空間。
環境工程作品內容多元,包含空氣汙染監測以及懸浮微粒的觀察、廢棄矽泥與廢鋅的再利用、廢棄路燈回收再製、生物處理系統改良、塑膠微粒對大型蚤的影響等,探討不同面向的環境議題。今年兩件空氣汙染相關的作品,均以空氣盒子出發,卻有截然不同的觀察與研究方向,一個是較偏向科學的探討,一個是較為工程的應用,均有助於空氣汙染物的溯源,相當有創意。然而建議作品應多針對工程層面加以思考,以不同的手段解決環境工程應用上的問題,以貼合環境工程領域。
整體而言,今年作品比往年作品,題材選擇較貼切,學生的表達能力比往年有提升;邏輯推理能力較佳,有提升我國未來科技及應用之可能,希望今年參加國際科學展覽,成績比去年更佳。」
除了青少年科學獎以及各科目大會獎外,臺灣國際科展針對不同研究主題,分別頒發美國女性地質學家協會獎、美國心理學會獎、美國氣象學會獎、美國材料資訊協會獎、美國國際開發署獎、體外生物學協會獎,以及耶魯科學與工程學會獎等七項特別獎。「2021臺灣國際科學展覽會」包含國內外所有青少年科學家創新又精彩的參展研究成果都於臺灣國際科展官網(https://www.z-gtech.com.tw/tisf2021/index.html)進行影音線上展覽,歡迎對科學研究有興趣的師生多加利用,聽聽作者們的「現身說法」吧!

探討藥物抑制發炎反應以及突破2008數學雜誌原理分獲青少年科學獎
2021臺灣國際科學展覽會國內青少年科學獎的兩件作品分別為臺北市立建國高級中學的蘇庭昀同學及臺北市立第一女子高級中學的陳芊睿、葉芸廷同學;而國外青少年科學獎則由澳門的Sin Sebastien、Afonso da Silva Cristiano、Lao Chit Bryan 以《Designing Multifunctional Intelligent Autonomous Underwater Remote Operating Vehicle to perform “Search and Rescue” in the event of extreme weather flooding condition》作品獲獎。
陳芊睿、葉芸廷同學的作品《探討雙黃酮類CRYT對抑制發炎反應與免疫細胞細胞移動的影響》主要是探討雙黃酮類藥物CRYT對發炎反應、細胞遷移的黏附分子以及細胞骨架調控分子基因的影響。發炎反應是身體在受到外界病原菌入侵時所引發的防禦機制,但當體內過度發炎時,可能會帶來更嚴重的後果.因此,如何抗發炎是現今在治療備受關注的一個方法。過往文獻也顯示槲皮素、木犀草素、大豆異黃酮等黃酮類化合物已被證明具有抗發炎的功效,而在與過往研究比較後發現在相同抑制發炎反應的效果下,使用雙黃酮類CRYT用藥的濃度較低,作者亦推測CRYT具有抗發炎及抗腫瘤的能力,且能抑制細胞骨架結合進而抑制免疫細胞的移動而不讓發炎現象持續擴散,將能夠改善過度發炎反應與免疫混亂,進而恢復免疫平衡。評審團一致認為這件作品非常有趣!且研究設計完備,使用多重實驗設計證明其假設,深度及廣度皆備,是相當難得的作品。
蘇廷昀同學在看到Ted網站上一部關於「如何最有效率地設置殺螞蟻的裝置」的影片後,開始他的研究《mxn圖改造成一座森林的探討》,並將問題化為圖進行計算。研究的主要問題是:一張 m×n 的方格圖中,最少需要移除多少個點之後,才會使得圖成為森林(沒有迴圈的圖)?作者利用程式輔助、反證法、構造法等多種豐富的方法驗證有關 m 列、n 行棋盤的對應最少點數 k(m,n)。作品中先給出了一個 k(m,n) 的下界 lb(m,n);並給出 m 或 n 為 1, 2, 3 的答案;而對於大的 m 和 n,也證出其值為 lb(m,n) 或 lb(m,n)+1 兩者之一,有一些情況已經確定是其中哪一個值了。整體來說,其結果比 2008年《Discrerte Matrhematics》雜誌的一篇文章結果好,是一篇極佳的作品,且其在構造法新穎思考也為未來相關領域的研究指出了一條嶄新的道路。