第二節 奈米科技的投入與 K-12 之現況
奈米科技已成為全世界各先進國家相當重要的科學技術，本節內容以奈米科 技的重要性、國內外在奈米科技計畫的投入、目前國內奈米科技 K-12 人才計畫 的推動與奈米科技 K-12 教育發展四個部份進行探討。
一、 奈米科技的重要性
奈米(nanometer)，是一種長度的單位，符號為nm，字首nano在希臘文原 文是「侏儒」的意思。奈米代表的是十億分之一米，或者也可以說是三、四
個原子所串起來的長度（馬遠榮，2002a）。奈米科技（nanotechnology）就 是把奈米尺度的材料應用到各種科技產業的技術。我們不可能再用巨觀的理 論來推測奈米材料的特性，微觀的量子物理理論亦無法概括所有奈米材料的 行為，於是符合奈米材料的新理論是介於巨觀與微觀之間，稱做介觀理論（何 鎮揚、陳雅玲、廖家榮，2004）。物體在奈米尺度下的物理性質和一般物體的 物理性質截然不同，當物體小到1~100奈米的範圍便會有許多新的特性和現 象，奈米科技涵蓋的領域甚廣，從基礎科學橫跨至應用科學，包括物理、化 學、材料、光電、生物及醫藥等（龔建華，2002）。在二十一世紀裡，知識經 濟的全球化是大勢所趨，經濟學之父亞當•斯密在《富國論》中提到國家經 濟致富之道，在知識經濟時代，一國是以知識、科技與企業精神作為創造財 富最主要工具，而非自然資源、資本和勞力（馬遠榮，2002b）。在知識經濟 發展的時代，奈米技術的推動對於各國的產業及競爭力之影響既深且廣，在 相關奈米產業逐漸成形之時，需要及早培育奈米技術人才並往下紮根（李世 光等，2003）。依據美國國家科學基金會估計，西元2010至2015年間，全世界 與奈米技術相關的產業商機，每年約有1兆美元，可以說是未來科技發展的主 要領域之一（劉真妮等，2002）。其中包含奈米材料、奈米半導體、奈米醫療、
奈米化工和奈米測量工具等，因而世界各國都積極投入大量的人力與財力進 行奈米相關產業的研發和產品製造。
科學家們發現，物質一旦介於1奈米到100奈米的長度時，就會產生新的 特性，其中主要有三種，分別為小尺寸效應、量子效應和表面效應。在奈米 級的刻度之下，許多元件的化學與物理性質在巨觀時的現象會有明顯的相 異，而透過這些改變，在電子與資訊工業可發展出更省電、體積更小、更節 約能源的材料與元件，這對資源有限的地球來說，將是永續發展的革命性科 技。由於奈米技術廣泛的涵蓋了大部分的科學領域，而奈米科技的發展，也
會扮演科學研究及產業升級之火車。
台灣憑藉過去教育水準普及和人力素質提升的雄厚基礎，並在產官學界 互相支持共同努力之下，奈米技術已在電子業、能源、機械、生物醫學、化 工及環保等領域萌芽，所以發展奈米科技成為台灣未來最具有發展潛力的新 興產業。人才為產業及科技發展之本，國內各級教育的課程中融入奈米知識 乃為當務之急。故以長期而言，K-12學生會是未來十至二十年內，最具競爭 主力的一群（黃光照等，2004）。現在全球將奈米科技視為史上第四波的工業 革命，為製造工業的核心領域，故此，奈米科技必會重新劃分未來全球高科 技競爭的版圖（馬遠榮，2002a）。
二、 國內、外奈米科技計畫的投入
奈米科技即將掀起一波波產業革命，可說是二十一世紀最為關鍵的技術 之一，美、日、歐等技術先進國家均已大舉投入，中國大陸亦積極參與，且 已積累不錯的研究成果。在此情況下，國家將大舉投入奈米研發，更應有策 略性之思維。我國奈米科技的產值，預估在 2012 年達兆元目標，而 2014 年，
全球奈米產業的年產值更將突破新台幣 80 兆。預計 10 年到 15 年後，全球產 業將出現奈米科技帶動的新一波激烈競爭。
（一）國內部分
國家於民國九十一年，由國科會、行政院科技顧問組、中研院、教育部、
工研院、經濟部、原子能委員會及環保署等單位，組成「奈米國家型科技計 畫工作小組」，同年 6 月行政院國家科學委員會第 157 次委員會議中通過「奈 米國家型科技計畫」，且於 9 月成立「奈米國家型科技計畫辦公室」（教育部，
2002）。政府為了整合產業界、學術單位和研究機構共同的努力，以建立國
家發展學術單位和產業界所需要的奈米平台技術，同時亦將加速培養奈米科 技所需要的人才，奠定我國奈米科技之基礎（陳銘宏，2004）。
圖 2-2-1 奈米國家型科技計畫
奈米國家型科技計畫以人才培育和核心設施建置為基礎，以追求『學術 卓越研究』與『奈米科技產業化』為目標，以期引領我國知識經濟發展，建 立我國產業之競爭優勢，如圖 2-2-1 規劃原則為：
1. 學術研究設定高目標，達到卓越化和國際化。
2. 結合國內外學術界卓越研究成果和研發單位之「快速產業化」能力，將
「介觀世界」的特殊現象與「市場機會」結合，建立我國以技術創新、
智權創造為核心的高附加價值知識型產業。
3. 以我國「強勢產業」的比較優勢為切入點，逐步擴充至新興領域，開創 新機會。
強化創新研發人才培育養成，建置核心設施，提供分享運用機制，奠定 長期競賽之基礎。藉由奈米科技來引領我國知識經濟之發展，從而建立我國 下一波產業之國家競爭優勢。
在人才培育的預期效果上，希望培育具跨領域、創造力、專業、創新科 技、國際觀、智財權觀之優秀人才；建立自 K-12、大學、研究所、到終身學 習之人才培育機制，擴大人力資源供給；鏈結產學橋樑，提供產業技術，人 才資料庫，供產業所用；並改進我國跨領域教育之典範，提供終身學習之工 具。
（二）國外部分
奈米科技是未來科技和產業發展最主要的驅動力，隨著新特性的發現，
新應用的產生，世界各國皆不敢掉以輕心，均將其列為最優先研發領域，不 僅規劃國家資源投入，同時將全國或領域內相關研究單位和民間企業組織起 來，成立各式研發網，或研發社群，例如歐盟成立 54 個合作研究網(29 個國 家網，25 個國際網)，促進單位間之交流（教育部，2002）。 美國國家科學 基金會奈米科技小組推估在 2010 年到 2015 年之間，全球與奈米科技相關的 商品其年產值將高達一兆美元，由此可見奈米科技具有龐大的市場潛力和商 機。因此，世界上各先進國家如美國、日本、歐盟等，無不積極投入奈米科 技的相關研究當中，並且逐年增加預算，希望藉此獲得突破性的發展，掌握 技術領先，搶得市場上的先機（陳銘宏，2004）。各國的研究成果也勢必將會 影響到該國未來奈米科技相關產業的發展和國際間的競爭力。以下就以美 國、歐盟和日本對於奈米科技計畫的投入簡述入下（教育部，2002）：
2002年美國 NNI(National Nanotechnology Initiative)，國家奈米科 學、工程與技術(簡稱奈米技術)之研究發展，是由十個聯邦部會編列 6.044 億美元經費來支持推動。其中國家科學基金會預算需求為 1.99 億美元，比 2001年經費增加 4,900 萬美元，2003 年將持續增加奈米科技的投資，預計投 入 6.79 億美元。
歐盟已決定在 2002-2006 年五年內投入 13 億歐元，以歐洲研究區方式，
支持歐盟各國在奈米技術，智慧型材料和新製程方面的研究，期望在十年內，
以奈米科技帶動歐洲科技的起飛。其研究重點包括長期跨學科綜合研究、奈 米生物技術、合成奈米結構材料和組件之工程技術，開發研究設備和控制儀 器，以及衛生健康、化學、能源、光學和環境等領域之應用技術。
日本之奈米科技研發主要由經濟產業省、科技廳、文部省 和各大公司主 導。在 2000年成立「奈米技術研發戰略推進會議」，制訂國家奈米技術研發 策略，並將奈米技術與資訊科技、生物技術和環保科技並列為科學技術重點 領域。在經費投入方面，2001 年國立研究試驗機關之奈米研發經費為 117 億 日圓，獨立行政法人為 295 億日圓。2002 年日本政府之奈米科技經費預估可 達 746 億日元，而在其第二個五年之基礎科學與技術計畫(Basic Science and Technology Plan)的四個最高優先領域中，其一與美國相同列為較高優先者 便是奈米科技與材料(Nanotechnology and Materials)。由於奈米技術為下 世代產業革命的基礎技術，日本奈米技術發展戰略以三類研發項目為重點，
包括(a)5~10 年後實用化和產業化之研發(b)展望 10~20 年後技術挑戰之研究 項目，以及(c)個人獨創型的萌芽研究項目。
綜合觀之，美國在奈米科技研發上的整體實力居於領先，但並非掌握絕 對優勢，日本和歐洲對奈米技術研究的投入和研究水平相較美國亦不遑多 讓，在不同的研究領域建立了相對優勢，中國大陸因其人才優勢，具有頗佳
的發展潛力。我國須持續掌握各國的發展概況，方能擬定最適切的發展策略，
並尋求國際間技術合作的可能，如此才得以去威脅為轉機。
三、 國內奈米科技 K-12 人才計畫的推動
奈米國家型科技計畫項下之「人才培育分項計畫」則將由教育部推動執 行。人才培育分項計畫希望能迅速提供我國發展奈米國家科技計畫所需之各 種跨領域人才，而首要任務為建立奈米科技人才之培育機制，建構具跨領域、
創造力、國際觀、智財權觀等之學習主體，串聯自小學、中學（K12）、大學、
研究所、在職訓練甚至是終身學習，同時希望結合學界與產業界來形成一知 識供應鏈。知識經濟是全球化大勢所趨，而奈米科技產業是一種高度技術密 集的產業，並且需要大量的奈米知識工作者的投入，故此，奈米科技產業是
研究所、在職訓練甚至是終身學習，同時希望結合學界與產業界來形成一知 識供應鏈。知識經濟是全球化大勢所趨，而奈米科技產業是一種高度技術密 集的產業，並且需要大量的奈米知識工作者的投入，故此，奈米科技產業是