綠色設計融入製造科技教學對產品功能的影響

本節主要針對研究對象在產品功能項目的設計之分析，以了解綠 色設計概念在設計上之影響。

一、 重複使用

重複使用功能設計主要是為了延長產品的使用壽命。然而學生在 設計作品時，不會有一般市面上商品的大量生產與使用的問題，因此 在重複使用上則希望學生在設計時能增加其產品的實用性。此項目之 各層次得分人數比例如表 4-11。

表 4-11 重複使用項目各層次得分人數與比例 （N=70）

10 分 8 分 6 分 4 分 2 分 教學前 0 (0%) 0 (0%) 0 (0%) 70 (100%) 0 (0%) 教學後 0 (0%) 11 (16%) 20 (29%) 35 (50%) 4 (6%)

教學前學生並未思考重複使用之功能，因此教學前皆為單一功能。

教學後仍有 50%的學生採單一功能設計，而有 45%的學生提出不同的 使用方法，其所呈現的則有不同的擺放方式與不同的使用功能兩種。

分述如下：

(一) 不同的擺放方式

較少學生在設計階段就能設計出不同擺放方式。有些學生則是在 加工完後才發現其所設計的手機座可以有很多不同的擺放方式。如圖 4-5，A29 之設計是在加工過程嘗試不同的組合方式所完成之設計，因 此不同擺放方式的設計對學生來說是相對困難的。

92 圖 4-5 A29 成品

(二) 不同的使用功能

不同的使用功能為大部分學生比較容易達到的。因此，有很多學 生在設計時嘗試不同的使用功能之設計。不同使用功能上的設計大部 份都是學生在完成設計圖後才納入思考的項目，大部分都以完成之設 計圖為出發點進行其他使用功能的思考。因此，多以同性質功能為主。

例如：設計為容器造型的產品多會將其他物品的收納功能考量進去，

B40 同學之設計，原本放置手機的盒子，但亦可變成筆筒，如圖 4-6。

圖 4-6 B40 成品

有一些學生則會為了讓同一產品能夠有不同的收納功能，利用調 整其設計的尺寸，以達到多重使用功能。例如：B21 將期所設計的手

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機座放置手機的位置尺寸調整到便條紙亦能放入的大小，如圖 4-7。

B21：將上半部框的寬度調整，使之亦可做為便條收納架。

圖 4-7 B21 作品

重複使用項目之設計在思考時比較複雜，因此能設計出不同擺放 方式的學生人數極少，而在調整尺寸以符合各種不同使用功能之設計 相對較多。

二、 易拆解設計

易拆解設計之設計目標為讓產品不再使用時能夠很容易拆開回收。

各層次得分人數比例如表 4-12 。

表 4-12 易拆解設計項目各層次得分人數與比例 （N=70）

10 分 8 分 6 分 4 分 2 分

教學前 10 (14%) 1 (1%) 0 (0%) 3 (4%) 56 (80%) 教學後 14 (20%) 15(21%) 1 (1%) 7 (10%) 33 (47%)

學生在討論易拆解設計時最多人提出的做法是「用卡的」。高分群 的學生除了卡榫設計外，尚有學生提出不需接合與一體成型兩種方 式。

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(一) 使用卡榫

卡榫設計上有出現以下三種方式，B13 則是使用榫頭與榫孔的做 法完成組裝，如圖 4-8；B23 將底座鋸切一個槽使上方主體能直接嵌入 凹槽中，如圖 4-9。

圖 4-8 B13 成品 圖 4-9 B23 成品

卡榫設計需要比較精密的加工。觀察發現學生在加工方面經驗較 少，因此很多利用卡榫設計的學生所製作的作品結構上會比較弱，僅 有少數較細心的學生其尺寸拿捏得比較準確。

……，學生做的卡榫很容易失敗。榫頭的加工比較不會有問題，榫孔的 加工比較容易失敗。另一種兩片互卡的榫壞掉的機率比較高，用小電鑽很容 易因為手抖就歪掉了，……（觀察記錄，0413A_2_2）

從表 4-12 可以看出得分 2 分的比例在教學前後都很高，在課堂討 論時也有很多學生想到以卡榫方式設計，但最後成品卻未必採用，反 而都還是以氯仿接合為主。產生此情況的主要原因為加工的難易度：

B08：我的光碟片由黏接變成卡榫時，…，若切割了便會造成斷裂。

95 B19：無法將接合改為卡式，會斷掉。

B21：……，原本想將底部以卡榫的方式完成，但最後還是敗給了技 術，……，而底座部分則用黏的方式將整個作品完成。

A03：因為體積變小而且卡榫並沒有我想像中容易，所以卡榫也就變大 了，同時堅固度也隨之降低。

由上述資料可知，學生在設計時皆有想到一些方法可以改良其產 品，然而牽涉到加工精細程度，反而會使其改變設計以符合其加工之 能力。

(二) 未黏合

學生在未黏合的設計上主要分為底座與主體兩部分。兩者間不以 黏合或機械式接合，而只是利用擺放的方式即可。B12 將光碟片折成 M 字型，即可把手機座主體直接放置在上方，如圖 4-10；A22 所設計 的底座是將一完整的光碟片等分成三份後折出一個容器，再將主體放 置在上方，如圖 4-11。

圖 4-10 B12 成品 圖 4-11 A22 作品

(三) 一體成型

教學前的設計多為以黏著的方式設計，因此在分布圖的呈現皆為 一片一片的，如圖 4-12。而教學後有部分學生則將設計改為一體成型，

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一方面符合減少接著劑的使用，一方面也不需要額外花時間做卡榫。

A26 在教學後其成品為圖 4-13。

圖 4-12 B03 設計圖 圖 4-13 A26 作品

三、 產品耐久性

產品耐久性指的是產品設計時在考量減少資源與耗能的同時仍然 要兼顧產品的結構，使其使用期限較長。學生在產品結構部分知識較 不足夠，因此在設計階段沒有注意到結構問題。各層次得分人數比例 如表 4-13。

表 4-13 產品耐久性項目各層次得分人數與比例 （N=70）

10 分 8 分 6 分 4 分 2 分 教學前 21 (30%) 18 (26%) 17 (24%) 11 (16%) 3 (4%) 教學後 23 (33%) 20 (29%) 9 (13%) 14 (20%) 4 (6%)

在產品耐久性的項目上發現高分群學生所表現之行為有利用剩餘 材料加強結構、在產品加工後進行結構補強，但低分群的學生則是在 易拆解設計後反而造成結構不佳。各項說明如下：

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(一) 對產品之結構設計概念較薄弱，會在產品加工後再進行結構 補強

學生在進行設計時為了減少能源與資源的浪費，會將光碟片之圓 弧部分留下，但圓弧部分會造成重心不穩的問題，部分學生在完成作 品後發現這個問題時會再進行結構補強。A31 與 A40 利用剩餘材料進 行結構補強，使設計更完整，如圖 4-14。

圖 4-14 A31 成品、 B01 成品

(二) 為了達到綠色設計概念反而犧牲了產品的結構

部分學生為了達到綠色設計概念，選擇較少資源與較少耗能的加 工方式進行加工。但在設計時反而減弱了產品的結構，而變得很鬆散。

A25 學生之設計採用卡榫方式設計底座，為了易拆解設計讓底座與上 方主體間未進行黏合，使得完成的產品無法使用，如圖 4-15。

98 圖 4-15 A25 成品

(三) 原設計為卡榫結構，但因結構不穩固而再度選用接著劑接 合。

學生製做卡榫結構時會選擇的工具有線鋸機、鑽床與迷你切割機 等。三種工具製作卡榫上之難易度為迷你切割機最容易，線鋸機次之，

鑽床最難。迷你切割機使用起來較容易，但因學生必須手持，太大的 榫頭會因手持的穩定度而有影響，使其密合度較差，結構較不穩固。

而在所製作之榫孔過大後，學生會利用氯仿進行黏著固定。B21 之設 計是將底座嵌槽並將主體崁入，但因槽的角度與大小使主體無法剛好 崁入，因此透過氯仿使其固定，其作品如圖 4-16。

圖 4-16 B21 成品

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研究者觀察到學生在設計階段較無法把產品耐久性問題列入考慮，

大部分學生都是一邊加工一邊思考結構問題，因此很多人都必須在作 品雛型完成後再進行結構的補強。補強過程所使用的材料與耗能便成 為學生在設計階段無法預估與修正的。

…我發現學生在設計時比較不會考慮到重心的問題，好幾個都在完成後 才發現他所設計的手機作站不住，不得已只好又再補強。……（教室觀察，

0405B_2_3）

部分學生容易在綠色設計原則權衡的過程忽略了結構問題，而使 其作品結構不穩固，導致無法使用的情況。

四、 小結

大部分學生在重複使用項目上多以同性質的使用功能為主。有許 多人在易拆解設計項目上多會想到卡榫設計，但因為加工技巧的關係 很多人最後並沒有將此設計實際製作出來。學生在產品耐久性項目上 的表現則因其對產品結構概念較薄弱，必須在加工後進行補強而不致 結構不穩，仍有少部分學生會因其他綠色設計原則的介入而忽略了結 構問題。

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