研究動機、目的與研究問題

一、 研究動機

（一） 促進學生探索仿生案例的理由之一：提供不同視野的解決方案

環境知識不斷地更新，各式各樣的環境問題層出不窮，今天我們面對的環境問 題乃至於氣候變遷問題之複雜度，已遠超過以往各個時代，未來的情況將會更嚴重。

環境工程的解決方案主要是提供環境污染調查，以及物理、化學、生物等防制或整 治技術服務。但是，為了解決這些紛至沓來的各種新問題，能否有一個嶄新的解決 思維可供選擇?

仿生學應用於環境教育之教學實務已有一些案例分享，Companion, Laurie&

Shaw(2002)在小學的自然生態課程中探索仿生學，諸如：將水質淨化、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。他們認為家庭與學校是 活的實驗室，也讓小學生討論生態系統概念，例如生態系統的動態平衡和調節。然 後老師再用引導的方式，帶入仿生學的概念，例如：如何學習大自然的方式來淨水?

例如自然濕地淨化水，由於濕地中的植物、蝸牛、魚、細菌和水生微生物的共同運 作，對飼料營養物質的污水轉化成比較乾淨的排放水，然後回收再利用成為非飲用 的沖廁之用。又如：如何學習森林吸附室內空氣中的污染物，以取代我們的低效能 的加熱和通風系統?例如植生呼吸牆(breathing walls)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(sick building syndrome)。

Schroeter(2010)將仿生學的案例融入小學高年級環境科學課本的上下文中，向 學生介紹各種各樣的物理、化學與生物學原理。然後也讓學生動手做、討論和設計 主題。首先，學生必須探究的三個基本主題：自然界中塑造生物體的特點是什麼？

如何透過仿生學讓我們日常生活中的選擇能更加永續，幫助我們人類的永續生存在 地球上？接下來教師引導學生利用仿生學解決日常生活中缺水的問題。例如：「如 何從大自然收集水？」 然後引導學生提出「把水收集和保留下來有那些例子?」接

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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?」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。

（二） 促進學生探索仿生案例的理由：仿生科技的背後是人文關懷

環境倫理學家DesJardins曾論述環境科學和環境倫理學之間的關係：「沒有倫理 的科學是盲目的，而沒有科學的倫理是空洞的」(DesJardins,1993)。對科學內容的 了解，可以為倫理規範提供更有力的基礎。例如，對生態學的了解，可以知道為什 麼不能「砍伐熱帶雨林」，以及鼓勵「永續農業」的原因。對科學內容的了解，可 以使我們知道實際問題的核心，以及倫理問題的複雜程度，但是僅靠原本簡單的道 德規範仍然不足以解決問題。因此，科學的發展和應用，需要環境倫理價值觀做為 指引，而抽象的倫理概念，也需要特定的科學內容，才能提供具體的倫理規範。

環境工程學之父包立許(Henry Ingersoll Bowditeh,1808-1892)曾經說過：「人類文 明的進步，必須負起所從事的任何活動，必須與倫理、智慧連在一起，缺乏智慧的 活動是盲目的，缺乏倫理的活動傷害到別人也不知。有許多的傷害是間接的，先破 壞了自然環境，再藉由環境傷害人，衛生署成立的目的，就是減少這傷害……當人 口在增加，工業在發展，人的生命與健康將逐漸被忽略，直到造成大量的危害，才 被重視，這又將導致健康與工業之間的衝突與對抗。我們的責任是在健康的重要被 忽略時，提出警告，防止末後衝突的悲劇，並且營造健康與工業同得兼顧的體制。」

(引自張文亮，2013)「環境保護的理念需要與工程相結合。優秀的工程是讓好的部 分盡量極大化，讓不好的部分盡量極小化。優秀工程的背後是對生態保護有顆柔軟 的心，以及對環境災害有敏感的情。」(引自張文亮，2013)。

中庸也說：「唯天下至誠，為能盡其性；能盡其性，則能盡人之性；能盡人之性，

則能盡物之性；能盡物之性，則可以贊天地之化育；可以贊天地之化育，則可以與 天地參矣。」除了讓學生學習新興的仿生知識與技能之外，更要達到科學與人文領 域的整合，亦即仿生學的真諦不會僅限於模仿生物或者是自然界的設計和效能，不

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僅強調學習仿生學的知識與技能，也企圖讓大學生在學習中的反思(reflection in/on action or practice)，讓環境工程、仿生學、物種與生態系價值融合成為一體的養成 教育。

二、 研究目的

無論是環境工程、環境教育乃至於仿生學等相關課程目的，不僅僅在教導大學 生學習解決環境問題的知識和技能，更重要的是能夠將這些知識技能運用到真實的 生活情境裡。本研究期望將數種受大自然啟發的仿生新技術，整合到以家庭或學校 為空間尺度的建築空間中，讓大學生試圖用仿生學來解決家裡或學校的環境問題。

因為家庭與學校是大學生學習生活體驗的場所，家庭和學校的室內外空間建築更可 以是落實健康和永續發展的實驗室。透過學習熟悉這些仿生學的創新發明案例與方 法，用來解決空氣、光線、水、能源、糧食等環境問題。

再者，研究者本身從技職求學再回到技職教學，最深刻的體會就想要極力扭轉 大學生學會技術之際，要考量運用科技的優點來關懷人群、關懷社會、關懷大自然。

這才是身為「環境人」有意義且有價值的作為。期望學生在學習仿生科技之同時，

也能培養尊重生命、關懷生命的態度。故將人文關懷的理念融入教學活動之中，藉 以觀察大學生在情意態度「尊重生命」、「關懷生命」、「謙卑的向大自然學習」的內 涵。故本研究具體研究目的如下：

(一) 分析接受仿生案例教學的大學生，在教學前後「自然觀察智能」之差 異，以及產生差異的原因。

(二) 分析接受仿生案例教學的大學生，在教學前後「類比聯想能力」之差 異，以及產生差異的原因。

(三) 分析接受仿生案例教學的大學生，在教學前後「仿生設計能力」之差 異，以及產生差異的原因。

(四) 分析接受仿生案例教學的大學生，在教學前後「對物種與生態系統價 值偏向」之差異，以在情意態度「尊重生命」、「關懷生命」、「謙卑的

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向大自然學習」的反思內涵。

三、 研究問題

(一)接受仿生案例教學的大學生，在教學前後「自然觀察智能」是否有差異?

產生差異的原因為何?

(二)接受仿生案例教學的大學生，在教學前後「類比聯想能力」是否有差異?

產生差異的原因為何?

(三)接受仿生案例教學的大學生，在教學前後「仿生設計能力」是否有差異?

產生差異的原因為何?。

(四)接受仿生案例教學的大學生，在教學前後「對物種與生態系統價值偏向」

是否有差異?在情意態度「尊重生命」、「關懷生命」、「謙卑的向大自然 學習」的反思內涵為何?。

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