本章小結

綜上文獻所述，現在科學家多抱持著跟大自然學習的態度，期待能發掘大自然 的智慧。生物學家和科學家他們自然觀察生物的演化及特色，來激發出更多的創新 的產品和科技，這將有助於人類解決現在或未來可能面臨的問題，不僅造福人類的 生活品質也可以與大自然和諧的共存。「仿生學」的蓬勃發展，就是最具代表性的 例子。仿生學是藉由自然觀察智能、模擬自然界中各種生物與生俱來的獨特性質，

包括結構、功能或外顯行為等，甚至在體內引發的物理及化學過程，提供一種有別 於傳統材料的設計途徑和系統架構的研究方向。

若從結構對應理論與基模歸納理論而言，仿生乃是一種透過「結構相似性」以 達成知識遷移的心智歷程。兩個類比理論應用於解決問題，具體的可分為：(1)兩 者之間關係的類推：辨認問題中A到B之間的關係，然後分別為找出A如何轉換為B；

並產生A到B的關係原則。(2)兩者之間關係的比較：推論A到B之間的關係。將A到 C的關係對應以決定C到D的關係原則(Glaser, 1984)。而遷移是類比聯想中的關鍵環 節、對應是遷移時的必要機制，而結構又是影響對應的重要因素；因此，結構 (structural)、對應(mapping)、遷移(transfer)、匹配評估(evaluation)自然也就成為仿 類比中的重要關鍵步驟。

由此可知，如要能學生類比遷移，就必須在「學習」與「應用」之間搭起一座 橋樑，這座橋樑可能是學習環境與工作環境具有「相同脈絡」，讓學習者能夠具有 類化的能力。因此，學習遷移原則在教學上的應用：(1)將類化視為教學和學習的 重點，教學計畫中需考量學習者類化訓練的需要，並循序漸進地組織學習材料。(2) 促進學生對知識、技能和行為的精熟，並豐富其在特定領域的知識和經驗。(3)利 用環境和教學活動的安排，將類化導入教學和訓練結果中，並妥善地安排前件刺激 以促進類化。(4)著重在日常生活的自然環境中進行教學和學習，減少轉換學習的 困擾，並多提供應用及練習的機會，使學生能在日常生活中學以致用。(5)有效地 運用增強系統，以正增強引發學習的動機和興趣，並適時地調整增強的方式和頻 率。

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教師在進行類比教學時要適時地給予學生引導和說明(Duit,1991)。當學生在進 行類比聯想時需要一個互動的環境，透過小組討論對話，讓學生自己思考，產生正 確的對應，進一步組織、建構目標領域知識。Rogoff (1990) 提出引導式參與(guided participation) 的概念，引導式參與的過程能夠幫助學習者在已知和未知之間建立一 座橋樑，並給予支持，引起學習者努力發展能力和技巧，進而能夠逐漸負擔起解決 問題的責任。

在戶外自然觀察智能與繪製草圖方面，視覺素養、觀察有機建築、觀察在地社 區性質、執行計畫與想法等(Martin,2007)。例如，將自然筆記﹙Hofmann & Passineau, 2004﹚、素描作業結合永續的產品設計與仿生視覺化設計，能引起學生對生物的結 構產生興趣。也會從大自然中探索出對環境友善的設計。因此仿生學是一種從單純 的外部觀察到深層抽象層次思考的設計方法，彌合在純科學課程與現實世界的解決 方案的學問(Egermont,2011)。

家庭與學校是活的實驗室，在小學的自然生態課程中探索仿生學的案例，諸如 水質淨化、室內氣候調節、修復污染的水體的生態設計等在家庭與學校中的應用 (Companion, Laurie& Shaw,2002)。透過仿生學引導高中學生謙卑的向大自然學習，

其應用潛力能帶給高中學生希望感與創造力。教學者需要給學生適切的優質示例、

以及提供可使用的課程資源能達到更好的教學效果(Staples,2005)。例如：植生呼吸 牆是由水、岩石、青蛙、魚類、昆蟲和植物巧妙的設計成為生物過濾器來吸收室內 空氣污染物、清除空氣中的毒素，能夠解決病大樓症候群。

在簡介仿生學案例時可以安排配對卡活動，利用動物形式和功能類比來教學認 識不同種動物的適應行為。首先，教師先說明動物學會適應環境的相關內容，然後 讓學生透過閱讀資料和上網搜索有關動物的適應行為。教師利用相似匹配卡的教學 (即為某種動物的適應行為卡以及家中各種樣式的產品卡)。然後學生必須解釋動物 的那個身體部位與家園中的物品的形式和功能，在那個地方是相類似的。透過類比 教學的活動，學生更能夠了解動物的適應行為而類比活動能讓學生集中注意力、激

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發上進心，並且具體表現出概念內涵。以以圖形或模型的相似匹配卡有助於學生組 織，連結、記憶與類比。複雜的思考活動能挑戰學生的思考能力並促進同儕之間的 互動(Rule, Baldwin & Schell,2008)。以蓮花的自潔效應為例：

1. 教師說明發明防污功能的玻璃、磁磚衛浴設備、衣服和奈米塗料等民生用品 等，依照這個案例來介紹仿生背景知識。

2. 接著，將學生分成4-5個設計小組，並給每一組一套仿生配對圖卡，圖卡上分 別畫上有仿生生物卡與科技產品卡。生物卡顯示一種生物，然後在卡片的背 面提供該生物簡短的結構或行為內容。技術卡則顯示仿生科技產品的圖片，

卡片背面一樣有提供該科技產品的簡短說明。

3. 接下來教師說明配對卡的規則，有助於指向學生適當的配對。

4. 然後要求學生進行技術卡與生物卡的配對，並要求學生提出口頭說明，他們 是怎麼想出之間的配對關係，就像仿生學家研究某種特定生物體而設計出仿 生 科 技 產 品 的 過 程 ， 接 下 來 學 生 接 受 以 仿 生 設 計 為 導 向 的 學 習 (Gardner,2012)。

在討論仿生學案例時的引導問句，可以問學生：(1)什麼是一些我們在自然界 常常看到的圖案，自然界中塑造生物體的特點是什麼？(2)如何透過仿生學讓我們 日常生活中的選擇能更永續，幫助我們人類的永續生存在地球上？(3)若聚焦於缺 水的問題。教師引導學生思考「如何從大自然收集水？」 (4)然後引導學生提出「把 水收集和保留下來有那些例子?」(5)接下來引導學生探索「有那些生物能夠取得、

儲存或分配水的功能?」(6)從這樣的思考中來尋找「這些生物是如何收集水和儲存 水 的 想 法 ?」， 讓 學 生用 自 己的 觀 察 結合 這些 想 法 設 計一 個 戶 外的 集 水裝 置 (Schroeter,2010)。

研究者根據文獻歸納出一概念圖如(圖2-10)所示，以前人研究文獻為基礎，進 而發展出一套為期9週(30小時)之教學模式。此教學模式再於第三章研究方法中說 明，以及於附錄中詳細說明每個引導步驟。如果大學生要具備未來環境公民應有的

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解決環境問題的能力，那麼，對於影響科技發展的社會脈絡情境，是值得學生去思 考的課題；因為環境工程、環境教育乃至於仿生學共同的本質就是在學習如何解決 環境問題並朝向永續發展。因此在環境科學課程中適當地介紹仿生學案例，應具有 良好的問題解決的啟發作用。

圖 2-10 本研究之文獻概念圖

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