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第 1 章 緒論
1.1 研究背景與動機
以往，非電子電機背景的設計師，難以想像靠著自己的力量，可在短時間內，
就完成控制燈泡明暗、馬達運轉、甚至環境聲光感測，給予聽覺、視覺回饋的裝 置。為了降低電子電路的創作門檻，讓設計師能夠專注於產品的開發，而不用花 費大量的時間，進行互動技術的學習，是本研究的發展動機。
1.1.1 電子電路的設計需求
電子電路知識的養成，在過去，是一種專業學門，專屬於電子相關科系的領 域，才有可能略知一二；各種電路學、電子學、微算機原理以及嵌入式系統的設 計課程等等，往往也讓一般非相關背景的設計師無法輕易進入電子電路的世界。
然而，因應時代的變化，科技產品的日新月異以及人們的需求，電子電路科技不 再只是專業人員的工具，而是各種設計領域都會應用到的技術，像是產品設計，
漸漸加入新型態的科技元素，不再只是重視產品的人體工學與外觀表現，以致於 在設計流程當中，要有電子電路的相關知識，做出與實際產品相似度高的實驗原 型，才能獲得使用者更正確的回饋。又像是互動設計，追求科技與人類行為的互 相牽引，與無所不在的運算，任何無論是感測光、感測溫度，甚至是人體的動態 行為，都會需要電子電機的相關知識才有辦法實踐。電子電路甚至延展到藝術的 領域，國外利用科技來進行藝術創作的案例也早在十幾年前開始，台灣現今也不 斷的蓬勃發展，在各大美術館都有科技藝術為主題的展覽或是以科技藝術為主要
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推廣目標的美術館興起。在許多兒童的教具設計當中，也將電子電路的觀念以及 操作放入教材當中，經許多研究證實，能有效刺激小孩子的創造力，獲取相關知 識。
1.1.2 電子電路創作工具的興起
因應這樣一波的需求，門檻較低的電子電路開發工具在五年內興起，過去不 管在程式撰寫、電路設計、到電路焊接，每一門都是一個重要的科目，但是在 Arduino 等簡易開發版的出現後，讓實作電子電路的門檻可以透過單一開發版，
結合軟體的設計，就可以做出設計原型或小型互動作品。但經過各種科技藝術與 互動設計的工作坊與學校所開辦的課程觀察以來，即使是再簡單的電子電路開發 工具，只要仍然牽扯到程式撰寫，電路連接，對於沒有電路設計、線路焊接、程 式設計等等背景的學生，還是必須花上好幾週甚至好幾個月的時間才能夠上手。
圖 1 透過 Arduino 開發版讓 LED 發亮
因為這樣的門檻以及不同年齡層的需求，造就後來LittleBits 與 Atoms 等等 電子電路創作工具的出現，他們不需要線路焊接、程式設計，讓非電子電機背景 的設計師可以輕易上手，有些也將目標族群轉向為九歲以上的兒童，成為新型態 的互動教具以及創作工具。
在我們的生活環境當中到處充斥著電子電路的產品，與過去比起來，我們創
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造，消耗，拋棄越來越多的電子工具。而你的創意如今也可透過電子零件，如同 紙、彩色筆、紙板等等一般，成為原型設計或是小型互動元件的的材料。電子工 程是艱深的一門科目，就如同黑盒子一般，你的創造力會被應用的工具或經訓練 後才可使用的素材給限制住。如今當設計師們可如同傳統素材，像是紙、紙板、
螺絲，使用電子電路時，創意的產生將會源源不絕。(Bdeir & Rothman, 2012)
圖 2 Littlebits 工具組
又如同Atoms 創辦人 Michael Rosenblatt 所描述:「若有人想要嘗試做一支魔 法棒，輕輕一揮就可以將房間內的燈開關自如，應該如何達成呢？市面上似乎找 不到可以滿足這種想法的工具。」(Rosenblatt,2012)
於是，我們期望本研究可以降低設計師在創意發想、原型設計時的電子電路 技術負擔，能夠使沒有經驗的設計師也可以輕易上手，進而讓不同年齡層的創作 者都可以將電子電路轉化為一般日常生活當中創意發想的工具，產生更多有趣的 作品。
1.1.3 圖型化編寫程式環境
在電腦運算當中，視覺化程式語言(visual programming language)，又被稱作
「圖型化程式語言」，是使使用者可利用圖形化元素來進行程式設計，而非文字 式的撰寫程式，許多圖型化程式語言是由方塊(Boxes)以及箭頭(Arrows)的概念所 組成，以方塊為物件本體，並且由箭頭相互連結成邏輯順序。
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圖形化的程式編寫，可以讓程式設計的初學者更容易上手，像是提供給科技 藝術家使用的Max 的圖型化式語言開發環境，在 Max 環境下運作，他將物件 圖型化，且每個物件都有其獨立功能像是能產生噪音、做出視覺特效、數學計算 或是邏輯判斷的工作。操作時將物件拉到被稱作畫布的工作區域，用連接線連接 在一起，不用寫任何程式碼，就能夠創造出互動且獨特的軟體，降低沒程式背景 初學者的學習門檻。(Zicarelli,2003)
另一款圖型化程式語言是由LEGO MindStorms NXT 機器人所使用的程式語 言NXT-G Programming，使用族群針對 10~14 歲的兒童，利用圖型化語言的特 性，將每個NXT 機器人控制功能封裝為一個個物件，讓創作者可以透過簡易的 圖形介面做各種感測裝置，像是光、聲音等等物理感測的邏輯操作。(Lego,2006)
圖 3 NXT-G Programming 的圖型化程式編寫頁面
比起傳統文字化的程式語言，圖型化程式語言，針對沒有程式設計背景的創 作者，或是較低年齡層的創作者造就初期較低的學習門檻。
本研究期望在降低設計師原型設計時，電子電路技術難易度以外，仍要保留 創作邏輯時的自由度，因此我們使用圖型化的編輯器作為輔助各個電子電路物件 間的溝通工具，加強電子電路互動模組的邏輯設計。