第四章 研究結果與討論
第二節 仿生案例教學的立即效果與延宕效果分析
三、 三種能力之間的相關性
本研究所關注的三種能力，諸如自然觀察智能、類比聯想與仿生設計能力之間，
到底有沒有存在相關性?研究者將此三個變項進行相關分析，發現一個非常有趣的 現象。根據邱皓政(2002)提出的標準，以皮爾森(Pearson)相關係數為 1.00 時則屬於 完全相關，介於.70 至.99 屬於高度相關，介於.40 至.69 屬於中度相關，介於.10 至.39
130
屬於低度相關，介於.10 以下屬於微弱或無相關。
如(表 4-10)分析所示，自然觀察智能與仿生設計能力呈現中度正相關.603。類 比聯想能力與仿生設計能力之中度正相關.677。表示自然觀察智能、類比聯想與仿 生設計能力，三者之間具有密切的正相關性。
可是研究者察覺到，為何自然觀察智能與類比聯想能力雖然之間，卻呈現低度 正相關.288、.261 呢?研究者發現可能受限於戶外教學的時間所限，學生們對於自 然觀察的知識與技能仍是不熟悉，對專業特定學域知識不足(葉則亮等，2003)，沒 有足夠的時間用功準備(可能因為課後打工的緣故)。所以從自然觀察到類比聯想之 間，需要比較多的時間摸索。以致於在實際在類比聯想時，尚不能夠宏觀或是察覺 細節，無法將類比物與目標物彼此連結，對背後的原理或機制亦尚無法融會貫通。
這些可能都是導致學生在自然觀察智能與類比聯想能力呈現低度相關性的原因。
表 4-10 自然觀察智能、類比聯想與仿生設計能力之相關分析 變項
(N=108)
自然觀察智 能
類比聯想-類比 物
類比聯想-原理機 制
仿生設計能力
自然觀察智能 － .288** .261** .603**
類比聯想-類比物 .288** － .939** .682**
類比聯想-原理機制 .261** .939** － .677**
仿生設計能力 .603** .682** .677** －
**. p＜0.01
接續再進行一對一簡單迴歸分析(Regression Analysis)，如(表 4-11、圖 4-3、圖 4-4)所示，R2(R square)表示使用 X 去預測 Y 時的預測解釋力，即 Y 變項被自變項 所解釋的比率。採用校正後 R2(adjusted R2)可以減輕因為樣本估計帶來的 R2膨脹效 果。此外標準化的自變數所計算而得到的迴歸係數β 係數 (beta 係數)，表示擁有 β 係數愈高的自變數(Xn)，對依變數(Y)的影響力愈大。
自然觀察智能與仿生設計能力(R2=.108，β=.342)具有解釋力，迴歸模式檢定結
131
果也顯示迴歸效果達顯著水準(t=3.74，p＜.001)。類比聯想能力與仿生設計能力 (R2=.357，β=.603)亦具有解釋力，迴歸效果達顯著水準(t=7.77，p＜.001)。表示自 然觀察智能與仿生設計能力有正相關性、類比聯想能力與仿生設計能力呈正相關性。
而類比聯想能力的影響力，高過於自然觀察智能。
此項結果與前述共變數分析之立即效果與延宕效果一致。在實驗教學中，學生 透過仿生視覺化的繪圖練習，漸漸對動物與植物等生物的結構產生極大的興趣。課 程中練習類比聯想技能，亦能促進有效的對應，應用相關的生物原理於仿生設計。
在過程中教師也利用在動物園、阿里磅的教學機會，提供多樣的實例作為刺激或是 類推練習，因而對仿生設計能力產生了正面影響。而自然觀察在短期課程的介入後，
尚無法顯著提升，主要原因自然觀察智能需要長時間的室內與戶外課程來培訓，短 短二次整日的戶外教學，尚無法顯著的提升。故在本研究中，產生了類比聯想能力 的影響力，高過於自然觀察智能的結果。
表 4-11 自然觀察智能、類比聯想與仿生設計能力之迴歸係數 變項
(N=108) R R2
調過後的 R2
估計的標 準誤
B 之估計 值
標準誤
差 β 係數 t 顯著性
(常數) 19.84 4.88 4.06 <.001***
自然觀
察智能 .342a .117 .108 8.50 .629 .168 .342 3.74 <.001***
(常數) 17.11 2.76 6.19 <.001***
類比聯
想 .603a .363 .357 7.22 2.79 .359 .603 7.77 <.001***
a. 依變數:仿生設計能力
**. 在顯著水準為 0.01 時 (雙尾)，相關顯著。
132
圖 4-3 自然觀察智能與仿生設計能力之迴歸分析圖
圖 4-4 類比聯想能力與仿生設計能力之迴歸分析圖
雖然上述三個變項有密切正相關，但仍必須從質性資料來分析，為何此三個變 項有正相關性。首先就學習仿生學而言，自然觀察僅知道各種生物的學名或俗名是 不夠的，尚須引導學生盡可能了解特色的生物，觀察與發現生物的求生技巧，以及 在巨大的生態系中所扮演的角色。在具體的行動中學生會運用五官觀察動物的特徵
0 10 20 30 40 50 60 70
0 10 20 30 40 50
自覺仿生設計 的能力（總分）
自然觀察者智能 （總分）
採取仿生設計的能力 線性(採取仿生設計的能力)
0 10 20 30 40 50 60 70
0 2 4 6 8 10 12
自覺仿生設計 的能力（總分）
仿生類比思考能力（總分）
採取仿生設計的能力 線性(採取仿生設計的能力)
133
(例如：顏色、聲音、氣味、大小等)，還有它生長所需的環境，以及如何覓食、活 動與成長的改變。當實作歷程報告累積一定的經驗與資料後，學生能夠陳述生物的 特殊適應環境的本事，在了解其原理之後，初步具體將它應用在產品改良或創新發 明構想中。學生在戶外自然觀察對仿生設計能力有正面影響。學生(STU-A1-110) 與(STU-B1-007)分別仿生案例(實作歷程A)與仿生產品草圖設計(實作歷程B )中寫 道：
期中考後老師帶著我們去動物園參觀，我們觀察的是駱駝。牠可以多日不吃不 喝，所以被稱為「沙漠之舟」。牠們的駝峰並不是用來存儲水，駱駝的駝峰是脂肪組 織的聚集，而水是存儲在血液中。但是當這些脂肪組織發生轉換時，駱駝不僅可以 得到能量，並且通過與氧氣的反應轉換成水。我的構想是如果能將駱駝的轉化原理 應用在車子上，像是駱駝在轉換時能夠儲存更多的能量，車子在啟動的時候會耗費 汽油，該如何讓那些燃料達到最大的輸出效果又要省油，像駱駝一樣可以持續用很 久，成功的話不但可以節省加油的錢，還可以減少空氣汙染 (STU-A1-110)。
在阿里磅生態園區老師拿蓮花葉和姑婆芋葉做了比較。用水潑去下後，蓮花葉 有疏水性，但姑婆芋葉有聚水性，水如果倒到蓮花葉上水會變成一個顆顆圓圓的站 了起來的樣子。但姑婆芋不會這樣，水會變的沾黏，變的不靈活，像是附著再葉子 上一般。蓮花葉上的水是雀躍的，會隨著蓮花葉的移動因而飛舞。這次我的設計草 圖是雨傘，表面上的一粒一粒就是模仿蓮葉表面的微微突起物，用來達到超疏水及 自潔功能，讓雨傘在下完雨收起來之後，一樣可以保持乾燥及乾淨(STU-B1-007)。
自然觀察帶來的靈感啟發對於學生(新手)而言甚為重要。本研究更在過程發現，
學生「生活經驗」與「飼養經驗」的多寡，對於設計靈感之啟發具有影響性。學 生(STU-B1-022)與(STU-B1-013)在仿生產品草圖設計(實作歷程B)寫道：
我之所以選擇了豹爪式輪胎來研究，原因就是我的交通工具是機車，每到下雨 天我騎機車就心驚膽跳，特別是雨天或是遇到超滑的白線和水溝蓋。我發現獵豹在 高速行駛下，還可以非常穩定的爪住地面，並且快速的繼續移動，都要歸功於神奇 的爪子。豹爪式輪胎在快速行駛時會變窄，既可以減少摩擦力，又可以節省汽油，
煞車時則會變寬，以此增強抓地能力，縮短剎車路程。希望研究豹爪式輪胎可以大
134
量減少失控的情形，為我們機車族們減少意外發生。(STU-B1-022)
我覺得剛開始上課老師教我們製作生態球養魚，然後再教我我們仿生學，我覺 得這個蠻有意思的，這在別的課程裡面可能或許是沒有辦法接觸到。自己本身有在 飼養壁虎，所以對壁虎斷尾求生這種能力，覺得可以用在醫學上，這個是我最想要 研究的主題。學習仿生學我覺得可以用動植物的優點，發展到人類使用的產品我覺 得 蠻 有 意 思 ， 讓 我 對 於 自 己 期 許 是 如 果 有 機 會 想 去 做 自 然 保 育 的 工 作 。 (STU-B1-013)。
仿生學主要的核心即是類比聯想，是研究以模仿生物系統的方式、或是以具有 生物系統特徵的方式、或是以類似於生物系統方式工作的系統的科學，因此觀察、
研究和模擬自然界生物各種各樣的特殊本領，包括生物本身結構、原理、行為、各 種器官功能、體內的物理和化學過程、能量的供給、記憶與傳遞等，運用仿類比聯 想產生新的設計草圖。經過實證資料與質性資料顯示，無論在仿生案例(實作歷程 A) 與 仿生產品草 圖 設計 ( 實 作歷程 B) ， 對 仿 生 設 計 能 力 具有 正面影響。 學生 (STU-B1-115)與(STU-B1-036)在實作歷程B中寫道：
北極熊給我的啟發是它利用毛的真空效果來防止自身的體溫不會流失。這就好 像隔熱玻璃則是在玻璃跟玻璃之間，再加一層真空層，使得太陽光的紫外線與其他 能量隔絕，雖然沒有辦法完全隔絕，但是能夠有限的減少熱量的傳遞。把真空玻璃 廣泛利用在我們的生活環境與生活物品上，可以節省許多的能源的消耗與浪費。最 好能夠先運用在我們常駕駛的汽車上，因為每天都要使用它，而一天都有數不清上 億甚至上兆台車在行駛，一定能夠減少不少的汙染(STU-B1-115)。
蚊子下顎須的感覺細胞排列獨特，能夠識別二氧化碳、汗液成分八烯醇等形成 體味的化學物質。人體氣味分子經過蚊子口器內上千個微孔之後，接觸到觸須上的 感覺細胞，蚊子因而可以憑藉感覺細胞的反應確定氣味來源並鎖定獵物。模仿蚊子 的下顎須偵測二氧化碳的功能，來做出蚊子的微型機器人，體型微小可以穿梭任何 地形，可以使用於救出地震後被掩埋的人、或是找到在深山中發生山難的登山客，
因為蚊子的微型機器人不會受到夜晚視野不佳的問題(STU-B1-036)。
135
研究者鼓勵學生發揮仿生創意，使理論與實務可以相互結合。因此，無論是改 良或是創新的仿生產品草圖設計都不設限。其用意在培養技職大學生從自然觀察到 動手做(hands-on)過程中，能夠願意思考、喜好思考、樂於改良、樂於創造的思維、
習性與基礎實作能力。不過，仿生靈感之啟發不似其他學科在教室內苦思即可得，
而是需要透過有效的設計方法來引導。因此鼓勵學生走出戶外，多接觸大自然用心 觀察、多增加生活歷練、多接觸有趣的仿生案例，對於仿生設計能力十分有助益。
「仿生設計」是一種創造行為，創造各種生活產品，以解決生活上的困難，使人類
「仿生設計」是一種創造行為，創造各種生活產品，以解決生活上的困難，使人類