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台大葉丙成:用生命在賣萌的MOOC教育者

果殼網_96
・2013/09/23 ・5038字 ・閱讀時間約 10 分鐘 ・SR值 490 ・五年級

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文/歡仔258

當提到概率你會想到什麼?是永遠做不完的數學題,還是背了又忘的公式?但如果你有機會上葉丙成的課,上概率課你想到的也許是柯南、張惠妹,或者是線上遊戲。

這位台灣大學電機系教授的幾率課(編者註:即概率課,原課程名為「機率」。根據《現代漢語詞典》,幾率是概率的舊稱。沒有收錄「機率」這個詞。),光是教學大綱就能點燃你對數學的興趣:原來數學課還可以這樣上!他用「有柯南在會有人死的機率」詮釋條件幾率,用「萬佛朝宗」來形容中央極限定理。為了拉近和大陸學生的距離,葉丙成還專門研習了「對岸用語」,這個「用生命在賣萌」的老師,把「小夥伴們都驚呆了」。(果殼編者註:葉丙成教授也將課程大綱發到了果殼網,點擊這裡見識一下。歡迎來MOOC學院加入幾率課字幕組。果殼觀光團來這裡簽到)

賣萌策略把需要學概率和不需要學概率的學生都領進了課堂,但這並非這位台灣大學電機系副教授、台灣大學MOOC計畫執行長的最終目的,更重要的是讓學生們快樂地掌握知識。那怎樣才快樂?玩!葉丙成帶領學生為幾率課開發了一款線上遊戲——PAGAMO。上課的同學可以在遊戲中分組對抗,邊玩變學。究竟怎麼玩?葉丙成留了一個懸念,希望大家都能到課程中親自玩一玩。

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pagamo

PanSci 編按:參與製作團隊的同學有-蔣盛文、 沈大鈞、陳彥霖、 陳彥鈞、 徐子函、 朱柏澂、 張耀仁、 余朗祺、 夏誌陽、 唐偉軒、李嘉玲、 林冠宇

為了避免同學做作業時去看式子,只片段的看那部分,或者去參考習題解答,他想出了讓學生自己出作業的辦法。在這個遊戲中,學生化身出題人為其他同學設置障礙,然後再去攻破其他同學的題目。攻破的題目越多分數就越高。用這種方法,葉丙成成功地調動起了學生學習的積極性。而那些題目,不僅是數學題,也誕生了很多美麗的文學作品。

在概率課開課之際,果殼網親赴台灣採訪了葉丙成老師。

「by the students, for the students, of the students」

果殼網:台大是第一個在Coursera上開設中文課程的大學。台大為什麼要在這樣的一個國際平台率先開設中文課程?

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葉丙成:台大本身就十分重視教學質量,台大的教學發展中心把改善教學作為使命。在過去八年做出了很多努力,經常有學校,比如清華大學、上海交大等都有來到台大的教學發展中心向台大老師學習取經。加入Coursera希望可以向世界輸出我們教學的典範。

我找了一些非常熱血的老師,上課比較有張力的老師來開課,做出重視品質的課程。我不想和別人比量,現在的目標是讓大家看到我們有高水準的課程。

果殼網:從你的博客可以看出你對學生、對教學下了很大的功夫。你在教學方面都做了哪些努力?

葉丙成:我一直在做新的嘗試,這學期利用翻轉課堂進行教學。學生在課前看事先錄好的課程影片,課堂上問問題討論。

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我的課後作業是讓學生自己出題目,然後去攻破別人的題目。把這種方式變成一個遊戲,大家的積極性都很高,效果不錯。

因為台大的學生課業蠻重的,很多時候,作業不見得有時間好好寫。同學常會看作業的式子,再去比對是課本哪邊出來的,然後就只片段的看那部分後寫作業。另外也會有人參考習題解答。我的教育哲學是要讓你會出題,去考別人。如果你想去考別人,那肯定就要從頭開始看,這就可以讓學生有整體性的學習。

另外再來看學生出的題目,都非常有意思。有些學生,得到了我的真傳。比如有人結合哈利波特的故事和題目,為哈利波特編了一個結局。甚至在Facebook上還有人問我,這個真的是哈利波特的結局嗎?還有一個同學,他最近在上英文詩歌課,寫了一首十九行詩在題目裡。這就已經是一個文學作品了。未來幾率課將會也會出這樣的題目給大家做。

果殼網:那麼,你理想中的教育是什麼樣子的呢?

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葉丙成:當文明越演進,那麼教育是越進步還是越退步?每個人都有不同的看法。我的看法是文明越演進,教育越退步。因為文明越進步,就會積累越來越多的知識。以後大學四年可能比現在要學更多的東西,所以學的知識變多的時候,教育就會用越有效率的方式。現在最有效率的方法就是一直塞知識給學生,一直塞一直塞。而最好的教育方式是像蘇格拉底、孔子那樣。每天和學生聊天,從而瞭解學生的特型,知道他欠缺哪一部分,為他量身定製教學。但是現在我們肯定做不到,老師做最省事的就是在課堂上給學生一直塞,根本沒有時間來做討論。

葉丙成(右)正在和他的學生唐偉軒(左)討論遊戲
葉丙成(右)正在和他的學生唐偉軒(左)討論遊戲

果殼網:你覺得網絡教育會怎樣改變現在的教育現狀?

葉丙成:現在學生的狀況是,學生閉口、時間不夠、學分重、投入不夠、作業亂做、進度不夠。這就是個災難。面對學生這些狀況,老師怎麼辦,就這樣投降嗎?雖然文明越進步,教育越退步,但隨著文明的進步科技也在進步。這時候把科技引入教育就會變成一個機會。

「翻轉教室」是一個解決這些問題的好方法。老師事先錄好70分鐘左右的影片,讓學生在課前看。學生看影片一般會用1.2倍速,花50多分鐘就可以學完,然後把問題留在課堂上向老師提問,進行討論。在課堂上,老師當堂讓學生做作業。在課堂上做作業學生不能去翻答案,所以一定要真正學會才可以做作業,或者來問老師。老師發現學生的問題所在,可以找機會補救,不然問題會一直遺留。這個好處就在於學生不敢缺課,也不敢亂做作業,因為課堂作業算在分數里面。最後餘下的時間,我喜歡和大家分享求學、人生經驗,或者各種哲學問題,通過這種方法老師和學生的關係會更緊密。很可惜,現在很多老師都沒有時間做這些了。

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果殼網:我們每個人該怎樣投入到這場教育的革命當中?能不能分別針對老師、學生、在職人員等等身份談談?

葉丙成:對於老師,不能再關起門來死教書。以前就整個系整個學校只有我在教這門課,如果我教得不好,學生還是要來聽我的課。然而現在學生會看到其他老師教授相同的課程。這樣老師就比較會有壓力。面對這樣的情況,老師應該把危機視為轉機,更加重視教學質量,從其他老師那裡學到長處。

對於學生,這是個拓寬眼界的好機會,可以接觸到更多優質的教育資源。另外以前學生學不好,就把問題歸咎於老師講得不好,但是現在面對這麼多優秀的資源,學生不能再把責任推給老師,要對自己的學習負責了。還有,名校出身的學生可能會覺得找工作比較有利,我覺得未來就不再是這樣。通過在網絡上學習,大家都可以同樣獲得真才實學,甚至可能比在乎成績的名校出身的學生還技高一等。

對於在職人員,有可能大學裡學的專業並不是自己喜歡的,然而現在可以在網絡上找到自己感興趣的課程來學,有機會找到新的專長,改變人生軌道。

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這個概率課不一樣

果殼網:你希望這個概率課能達到一個什麼效果?

葉丙成:我希望學生有能力把生活中遇到的問題數學化,能夠把它們透過數學的方式解答出來。這和我們通常看到的數學題目是相反的,它們通常是出題者直接用數學語言表達好的,學生只需要思考用什麼公式解題就可以了。但是學習概率的目的是為了讓學生能夠實際應用的,所以把實際問題轉化成數學問題是一個非常重要的能力。我的概率課就致力於培養學生這種能力,有很多你意想不到的題目等待大家用數學解答。

果殼網:聽說為了方便和大陸學生交流,你還專門研習了「對岸用語」?

葉丙成:我主要在Facebook和果殼網MOOC自習教室小組的QQ群中和大家交流,並從網友這裡取得真經,放到有趣的幾率課中。比如在介紹集合概念的時候想引入經典的死對頭,大家出了各種主意,比如經典的咸甜豆腐腦之爭啊;比如某個概率的大小是0.4008823823,這個你能看出來這是什麼嗎?當我需要一些靈感的時候,就回去問大家,所以課程會很有趣。

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果殼網:這個課和你平時在台大教的課有什麼區別?

葉丙成:這次在Coursera的視訊質量比以前更加精良。另外,在台大教的課時針對台灣學生的,題材可能只有台灣學生可以懂。現在在C站的課要針對全世界華人了,內容上會做一些調整,使大家都可以接受。

全世界第一次將遊戲與MOOC結合起來

果殼網:概率課最令人期待的設置應該就是在線遊戲了,這是一種什麼樣的遊戲,概率和遊戲是怎麼結合起來的?遊戲在課程中起到什麼作用?

葉丙成:遊戲可以把學生學習的熱情動激發出來,這就是為什麼我要把課程和遊戲結合起來。這是全世界第一次將遊戲與MOOC結合起來,這是我們很驕傲的事情,這也是華人第一次做這樣的嘗試,連美國也沒有這麼大規模地把線上遊戲和線上課程結合在一起。

希望如果遊戲成功的話,Coursera其他老師想嘗試在線遊戲的話,那麼他們也可以用這個平台。所以我們做這個遊戲不只想用在幾率這門課上,希望這個遊戲可以改變MOOC的未來趨勢。因為現在Coursera和edX都很在意學生的完成度,學生的學習動機還不夠強,所以我相信遊戲會成為在線教育的關鍵。我們作為世界領先團隊做這個事情,這是很驕傲的事情。

PAGAMO遊戲界面
PAGAMO遊戲界面

遊戲的名字叫做PAGAMO(PA在閩南語中有打(遊戲)的意思,GAM為Game,O「學」的意思,如物理學。)這個遊戲是讓大家互相競爭,還有排名。具體的玩法暫時不能透露,等到上線以後大家才可以看到。遊戲雖然不是作業的一部分,但會根據遊戲排名為期末成績加分,最高有20分的加分。所以如果你花時間來玩的話,會對期末成績由所幫助。這個遊戲就不只是玩玩而已了。

果殼網:遊戲的開發團隊大概有多少人,現在目前進展如何?

葉丙成:開發團隊有10人,都是電機系大三、大四的學生。這些熱血青年完全是憑興趣,覺得有意思才加入到這個團隊中來的。

目前已經在收尾階段了,等待測試。

果殼網:接觸大陸學生後,大陸學生留給你什麼印象?

葉丙成:果殼網MOOC自習室小組的QQ群讓我震撼,沒想到在大陸竟有一批活躍在網絡教育的同學!一般學生都很在意成績,然而這裡的同學卻以學習為樂,這是讓我很感動的一股力量。

本文作者@歡仔258(左)和葉丙成教授(右)的合影
本文作者@歡仔258(左)和葉丙成教授(右)的合影

果殼編輯的話:台灣大學近十年在不斷發展教學水平,進駐Coursera可以向世界展示台大高水準的課程。第一批進駐的課程除了幾率課,還有呂世浩老師的秦始皇課,據說該課是台大學生選不到會覺得很遺憾的歷史課。大陸同學可能對台灣的教學水平比較陌生,葉老師希望通過公開課,可以讓大家瞭解到台灣大學的教學有多麼的不同。

附錄:葉丙成老師在Coursera的個人頁面介紹(原鏈接

葉丙成,號丙紳,現任台大電機系副教授、台大 MOOC 計畫執行長。

自幼觀父葉勝年教授對生徒之關懷,而立後受台大電機許博文老師「教授稱謂實不如師,多未傳道、解惑故」之啟發,輔以天生雞婆性格,漸步上熱血教師一途。

其為師也,富熱情,常難忍教學一成不變。時於臉書(facebook)輔導學子求學、人生之惑,後撰文部落格以惠同惑者,傳閱者眾。庚寅年某日見某生於課堂度孤,當夜不能寐。翻滾至五更,幡然悟得「by the students, for the students, of the students」之心法。自此教學通脫不拘,大開大闔,開發各式獨特教學法。教學深具特色,多有口碑,其簡報與表達課程收徒四十,初選常達數百眾。

摘其教學創舉如下:

他是有史第一個在國際舞台 (Coursera) 以華語對萬人講學、互動的老師。
他是台灣第一個設計體驗式簡報教學法,讓小學生打大學生期末簡報分數的老師。
他是世界第一個將大規模開放式線上課程 (MOOC) 變成多人競技線上遊戲的老師。
他是當代第一個推行「緣源流幾率文學創作」的老師。

對了,他…應該也是第一個綁馬尾見校長的台大電機老師……

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葉丙成:修課如遊戲?台大電機這麼教!

轉載自果殼網

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果殼傳媒是一家致力於面向公眾倡導科技理念、傳播科技內容的企業。2010年11月,公司推出果殼網(Guokr.com) 。在創始人兼CEO姬十三帶領的專業團隊努力下,果殼傳媒已成為中國領先的科技傳媒機構,還致力於為企業量身打造面向公眾的科技品牌傳播方案。

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人與 AI 的關係是什麼?走進「2024 未來媒體藝術節」,透過藝術創作尋找解答
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/10/24 ・3176字 ・閱讀時間約 6 分鐘

本文與財團法人臺灣生活美學基金會合作。 

AI 有可能造成人們失業嗎?還是 AI 會成為個人專屬的超級助理?

隨著人工智慧技術的快速發展,AI 與人類之間的關係,成為社會大眾目前最熱烈討論的話題之一,究竟,AI 會成為人類的取代者或是協作者?決定關鍵就在於人們對 AI 的了解和運用能力,唯有人們清楚了解如何使用 AI,才能化 AI 為助力,提高自身的工作效率與生活品質。

有鑑於此,目前正於臺灣當代文化實驗場 C-LAB 展出的「2024 未來媒體藝術節」,特別將展覽主題定調為奇異點(Singularity),透過多重視角探討人工智慧與人類的共生關係。

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C-LAB 策展人吳達坤進一步說明,本次展覽規劃了 4 大章節,共集結來自 9 個國家 23 組藝術家團隊的 26 件作品,帶領觀眾從了解 AI 發展歷史開始,到欣賞各種結合科技的藝術創作,再到與藝術一同探索 AI 未來發展,希望觀眾能從中感受科技如何重塑藝術的創造範式,進而更清楚未來該如何與科技共生與共創。

從歷史看未來:AI 技術發展的 3 個高峰

其中,展覽第一章「流動的錨點」邀請了自牧文化 2 名研究者李佳霖和蔡侑霖,從軟體與演算法發展、硬體發展與世界史、文化與藝術三條軸線,平行梳理 AI 技術發展過程。

圖一、1956 年達特茅斯會議提出「人工智慧」一詞

藉由李佳霖和蔡侑霖長達近半年的調查研究,觀眾對 AI 發展有了清楚的輪廓。自 1956 年達特茅斯會議提出「人工智慧(Artificial Intelligence))」一詞,並明確定出 AI 的任務,例如:自然語言處理、神經網路、計算學理論、隨機性與創造性等,就開啟了全球 AI 研究浪潮,至今將近 70 年的過程間,共迎來三波發展高峰。

第一波技術爆發期確立了自然語言與機器語言的轉換機制,科學家將任務文字化、建立推理規則,再換成機器語言讓機器執行,然而受到演算法及硬體資源限制,使得 AI 只能解決小問題,也因此進入了第一次發展寒冬。

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圖二、1957-1970 年迎來 AI 第一次爆發

之後隨著專家系統的興起,讓 AI 突破技術瓶頸,進入第二次發展高峰期。專家系統是由邏輯推理系統、資料庫、操作介面三者共載而成,由於部份應用領域的邏輯推理方式是相似的,因此只要搭載不同資料庫,就能解決各種問題,克服過去規則設定無窮盡的挑戰。此外,機器學習、類神經網路等技術也在同一時期誕生,雖然是 AI 技術上的一大創新突破,但最終同樣受到硬體限制、技術成熟度等因素影響,導致 AI 再次進入發展寒冬。

走出第二次寒冬的關鍵在於,IBM 超級電腦深藍(Deep Blue)戰勝了西洋棋世界冠軍 Garry Kasparov,加上美國學者 Geoffrey Hinton 推出了新的類神經網路算法,並使用 GPU 進行模型訓練,不只奠定了 NVIDIA 在 AI 中的地位, 自此之後的 AI 研究也大多聚焦在類神經網路上,不斷的追求創新和突破。

圖三、1980 年專家系統的興起,進入第二次高峰

從現在看未來:AI 不僅是工具,也是創作者

隨著時間軸繼續向前推進,如今的 AI 技術不僅深植於類神經網路應用中,更在藝術、創意和日常生活中發揮重要作用,而「2024 未來媒體藝術節」第二章「創造力的轉變」及第三章「創作者的洞見」,便邀請各國藝術家展出運用 AI 與科技的作品。

圖四、2010 年發展至今,高性能電腦與大數據助力讓 AI 技術應用更強

例如,超現代映畫展出的作品《無限共作 3.0》,乃是由來自創意科技、建築師、動畫與互動媒體等不同領域的藝術家,運用 AI 和新科技共同創作的作品。「人們來到此展區,就像走進一間新科技的實驗室,」吳達坤形容,觀眾在此不僅是被動的觀察者,更是主動的參與者,可以親身感受創作方式的轉移,以及 AI 如何幫助藝術家創作。

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圖五、「2024 未來媒體藝術節——奇異點」展出現場,圖為超現代映畫的作品《無限共作3.0》。圖/C-LAB 提供

而第四章「未完的篇章」則邀請觀眾一起思考未來與 AI 共生的方式。臺灣新媒體創作團隊貳進 2ENTER 展出的作品《虛擬尋根-臺灣》,將 AI 人物化,採用與 AI 對話記錄的方法,探討網路發展的歷史和哲學,並專注於臺灣和全球兩個場景。又如國際非營利創作組織戰略技術展出的作品《無時無刻,無所不在》,則是一套協助青少年數位排毒、數位識毒的方法論,使其更清楚在面對網路資訊時,該如何識別何者為真何者為假,更自信地穿梭在數位世界裡。

透過歷史解析引起共鳴

在「2024 未來媒體藝術節」規劃的 4 大章節裡,第一章回顧 AI 發展史的內容設計,可說是臺灣近年來科技或 AI 相關展覽的一大創舉。

過去,這些展覽多半以藝術家的創作為展出重點,很少看到結合 AI 發展歷程、大眾文明演變及流行文化三大領域的展出內容,但李佳霖和蔡侑霖從大量資料中篩選出重點內容並儘可能完整呈現,讓「2024 未來媒體藝術節」觀眾可以清楚 AI 技術於不同階段的演進變化,及各發展階段背後的全球政治經濟與文化狀態,才能在接下來欣賞展區其他藝術創作時有更多共鳴。

圖六、「2024 未來媒體藝術節——奇異點」分成四個章節探究 AI 人工智慧時代的演變與社會議題,圖為第一章「流動的錨點」由自牧文化整理 AI 發展歷程的年表。圖/C-LAB 提供

「畢竟展區空間有限,而科技發展史的資訊量又很龐大,在評估哪些事件適合放入展區時,我們常常在心中上演拉鋸戰,」李佳霖笑著分享進行史料研究時的心路歷程。除了從技術的重要性及代表性去評估應該呈現哪些事件,還要兼顧詞條不能太長、資料量不能太多、確保內容正確性及讓觀眾有感等原則,「不過,歷史事件與展覽主題的關聯性,還是最主要的決定因素,」蔡侑霖補充指出。

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舉例來說,Google 旗下人工智慧實驗室(DeepMind)開發出的 AI 軟體「AlphaFold」,可以準確預測蛋白質的 3D 立體結構,解決科學家長達 50 年都無法突破的難題,雖然是製藥或疾病學領域相當大的技術突破,但因為與本次展覽主題的關聯性較低,故最終沒有列入此次展出內容中。

除了內容篩選外,在呈現方式上,2位研究者也儘量使用淺顯易懂的方式來呈現某些較為深奧難懂的技術內容,蔡侑霖舉例說明,像某些比較艱深的 AI 概念,便改以視覺化的方式來呈現,為此上網搜尋很多與 AI 相關的影片或圖解內容,從中找尋靈感,最後製作成簡單易懂的動畫,希望幫助觀眾輕鬆快速的理解新科技。

吳達坤最後指出,「2024 未來媒體藝術節」除了展出藝術創作,也跟上國際展會發展趨勢,於展覽期間規劃共 10 幾場不同形式的活動,包括藝術家座談、講座、工作坊及專家導覽,例如:由策展人與專家進行現場導覽、邀請臺灣 AI 實驗室創辦人杜奕瑾以「人工智慧與未來藝術」為題舉辦講座,希望透過帶狀活動創造更多話題,也讓展覽效益不斷發酵,讓更多觀眾都能前來體驗由 AI 驅動的未來創新世界,展望 AI 在藝術與生活中的無限潛力。

展覽資訊:「未來媒體藝術節——奇異點」2024 Future Media FEST-Singularity 
展期 ▎2024.10.04 ( Fri. ) – 12.15 ( Sun. ) 週二至週日12:00-19:00,週一休館
地點 ▎臺灣當代文化實驗場圖書館展演空間、北草坪、聯合餐廳展演空間、通信分隊展演空間
指導單位 ▎文化部
主辦單位 ▎臺灣當代文化實驗場

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從認證到實踐:以智慧綠建築三大標章邁向淨零
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/11/15 ・4487字 ・閱讀時間約 9 分鐘

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本文由 建研所 委託,泛科學企劃執行。 


當你走進一棟建築,是否能感受到它對環境的友善?或許不是每個人都意識到,但現今建築不只提供我們居住和工作的空間,更是肩負著重要的永續節能責任。

綠建築標準的誕生,正是為了應對全球氣候變遷與資源匱乏問題,確保建築設計能夠減少資源浪費、降低污染,同時提升我們的生活品質。然而,要成為綠建築並非易事,每一棟建築都需要通過層層關卡,才能獲得標章認證。

為推動環保永續的建築環境,政府自 1999 年起便陸續著手推動「綠建築標章」、「智慧建築標章」以及「綠建材標章」的相關政策。這些標章的設立,旨在透過標準化的建築評估系統,鼓勵建築設計融入生態友善、能源高效及健康安全的原則。並且政府在政策推動時,為鼓勵業界在規劃設計階段即導入綠建築手法,自 2003 年特別辦理優良綠建築作品評選活動。截至 2024 年為止,已有 130 件優良綠建築、31 件優良智慧建築得獎作品,涵蓋學校、醫療機構、公共住宅等各類型建築,不僅提升建築物的整體性能,也彰顯了政府對綠色、智慧建築的重視。

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說這麼多,你可能還不明白建築要變「綠」、變「聰明」的過程,要經歷哪些標準與挑戰?

綠建築標章智慧建築標章綠建材標章
來源:內政部建築研究所

第一招:依循 EEWH 標準,打造綠建築典範

環境友善和高效率運用資源,是綠建築(green building)的核心理念,但這樣的概念不僅限於外觀或用材這麼簡單,而是涵蓋建築物的整個生命週期,也就是包括規劃、設計、施工、營運和維護階段在內,都要貼合綠建築的價值。

關於綠建築的標準,讓我們先回到 1990 年,當時英國建築研究機構(BRE)首次發布有關「建築研究發展環境評估工具(Building Research Establishment Environmental Assessment Method,BREEAM®)」,是世界上第一個建築永續評估方法。美國則在綠建築委員會成立後,於 1998 年推出「能源與環境設計領導認證」(Leadership in Energy and Environmental Design, LEED)這套評估系統,加速推動了全球綠建築行動。

臺灣在綠建築的制訂上不落人後。由於臺灣地處亞熱帶,氣溫高,濕度也高,得要有一套我們自己的評分規則——臺灣綠建築評估系統「EEWH」應運而生,四個英文字母分別為 Ecology(生態)、Energy saving(節能)、Waste reduction(減廢)以及 Health(健康),分成「合格、銅、銀、黃金和鑽石」共五個等級,設有九大評估指標。

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我們就以「台江國家公園」為例,看它如何躍過一道道指標,成為「鑽石級」綠建築的國家公園!

位於臺南市四草大橋旁的「台江國家公園」是臺灣第8座國家公園,也是臺灣唯一的濕地型的國家公園。同時,還是南部行政機關第一座鑽石級的綠建築,其外觀採白色系列,從高空俯瞰,就像在一座小島上座落了許多白色建築群的聚落;從地面看則有臺南鹽山的意象。

因其地形與地理位置的特殊,生物多樣性的保護則成了台江國家公園的首要考量。園區利用既有的魚塭結構,設計自然護岸,保留基地既有的雜木林和灌木草原,並種植原生與誘鳥誘蟲等多樣性植物,採用複層雜生混種綠化。以石籠作為擋土護坡與卵石回填增加了多孔隙,不僅強化了環境的保護力,也提供多樣的生物棲息環境,使這裡成為動植物共生的美好棲地。

台江國家公園是南部行政機關第一座鑽石級的綠建築。圖/內政部建築研究所

第二招:想成綠建築,必用綠建材

要成為一幢優秀好棒棒的綠建築,使用在原料取得、產品製造、應用過程和使用後的再生利用循環中,對地球環境負荷最小、對人類身體健康無害的「綠建材」非常重要。

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這種建材最早是在 1988 年國際材料科學研究會上被提出,一路到今日,國際間對此一概念的共識主要包括再使用(reuse)、再循環(recycle)、廢棄物減量(reduce)和低污染(low emission materials)等特性,從而減少化學合成材料產生的生態負荷和能源消耗。同時,使用自然材料與低 VOC(Volatile Organic Compounds,揮發性有機化合物)建材,亦可避免對人體產生危害。

在綠建築標章後,內政部建築研究所也於 2004 年 7 月正式推行綠建材標章制度,以建材生命週期為主軸,提出「健康、生態、高性能、再生」四大方向。舉例來說,為確保室內環境品質,建材必須符合低逸散、低污染、低臭氣等條件;為了防溫室效應的影響,須使用本土材料以節省資源和能源;使用高性能與再生建材,不僅要經久耐用、具高度隔熱和防音等特性,也強調材料本身的再利用性。


在台江國家公園內,綠建材的應用是其獲得 EEWH 認證的重要部分。其不僅在設計結構上體現了生態理念,更在材料選擇上延續了對環境的關懷。園區步道以當地的蚵殼磚鋪設,並利用蚵殼作為建築格柵的填充材料,為鳥類和小生物營造棲息空間,讓「蚵殼磚」不再只是建材,而是與自然共生的橋樑。園區的內部裝修選用礦纖維天花板、矽酸鈣板、企口鋁板等符合綠建材標準的系統天花。牆面則粉刷乳膠漆,整體綠建材使用率為 52.8%。

被建築實體圍塑出的中庭廣場,牆面設計有蚵殼格柵。圖/內政部建築研究所

在日常節能方面,台江國家公園也做了相當細緻的設計。例如,引入樓板下的水面蒸散低溫外氣,屋頂下設置通風空氣層,高處設置排風窗讓熱空氣迅速排出,廊道還配備自動控制的微噴霧系統來降溫。屋頂採用蚵殼與漂流木創造生態棲地,創造空氣層及通風窗引入水面低溫外企,如此一來就能改善事內外氣溫及熱空氣的通風對流,不僅提升了隔熱效果,減少空調需求,讓建築如同「與海共舞」,在減廢與健康方面皆表現優異,展示出綠建築在地化的無限可能。

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島式建築群分割後所形成的巷道與水道。圖/內政部建築研究所

在綠建材的部分,另外補充獲選為 2023 年優良綠建築的臺南市立九份子國民中小學新建工程,其採用生產過程中二氧化碳排放量較低的建材,比方提高高爐水泥(具高強度、耐久、緻密等特性,重點是發熱量低)的量,並使用能提高混凝土晚期抗壓性、降低混凝土成本與建物碳足跡的「爐石粉」,還用再生透水磚做人行道鋪面。

2023 年優良綠建築的臺南市立九份子國民中小學。圖/內政部建築研究所
2023 年優良綠建築的臺南市立九份子國民中小學。圖/內政部建築研究所

同樣入選 2023 年綠建築的還有雲林豐泰文教基金會的綠園區,首先,他們捨棄金屬建材,讓高爐水泥使用率達 100%。別具心意的是,他們也將施工開挖的土方做回填,將有高地差的荒地恢復成平坦綠地,本來還有點「工業風」的房舍告別荒蕪,無痛轉綠。

雲林豐泰文教基金會的綠園區。圖/內政部建築研究所

等等,這樣看來建築夠不夠綠的命運,似乎在建材選擇跟設計環節就決定了,是這樣嗎?當然不是,建築是活的,需要持續管理–有智慧的管理。

第三招:智慧管理與科技應用

我們對生態的友善性與資源運用的效率,除了從建築設計與建材的使用等角度介入,也須適度融入「智慧建築」(intelligent buildings)的概念,即運用資通訊科技來提升建築物效能、舒適度與安全性,使空間更人性化。像是透過建築物佈建感測器,用於蒐集環境資料和使用行為,並作為空調、照明等設備、設施運轉操作之重要參考。

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為了推動建築與資通訊產業的整合,內政部建築研究所於 2004 年建立了「智慧建築標章」制度,為消費者提供判斷建築物是否善用資通訊感知技術的標準。評估指標經多次修訂,目前是以「基礎設施、維運管理、安全防災、節能管理、健康舒適、智慧創新」等六大項指標作為評估基準。
以節能管理指標為例,為了掌握建築物生命週期中的能耗,需透過系統設備和技術的主動控制來達成低耗與節能的目標,評估重點包含設備效率、節能技術和能源管理三大面向。在健康舒適方面,則在空間整體環境、光環境、溫熱環境、空氣品質、水資源等物理環境,以及健康管理系統和便利服務上進行評估。

樹林藝文綜合大樓在設計與施工過程中,充分展現智慧建築應用綜合佈線、資訊通信、系統整合、設施管理、安全防災、節能管理、健康舒適及智慧創新 8 大指標先進技術,來達成兼顧環保和永續發展的理念,也是利用建築資訊模型(BIM)技術打造的指標性建築,受到國際矚目。

樹林藝文綜合大樓。圖/內政部建築研究所「111年優良智慧建築專輯」(新北市政府提供)

在興建階段,為了保留基地內 4 棵原有老樹,團隊透過測量儀器對老樹外觀進行精細掃描,並將大小等比例匯入 BIM 模型中,讓建築師能清晰掌握樹木與建築物之間的距離,確保施工過程不影響樹木健康。此外,在大樓啟用後,BIM 技術被運用於「電子維護管理系統」,透過 3D 建築資訊模型,提供大樓內設備位置及履歷資料的即時讀取。系統可進行設備的監測和維護,包括保養計畫、異常修繕及耗材管理,讓整棟大樓的全生命週期狀況都能得到妥善管理。

智慧建築導入 BIM 技術的應用,從建造設計擴展至施工和日常管理,使建築生命周期的管理更加智慧化。以 FM 系統 ( Facility Management,簡稱 FM ) 為例,該系統可在雲端進行遠端控制,根據會議室的使用時段靈活調節空調風門,會議期間開啟通往會議室的風門以加強換氣,而非使用時段則可根據二氧化碳濃度調整外氣空調箱的運轉頻率,保持低頻運作,實現節能效果。透過智慧管理提升了節能效益、建築物的維護效率和公共安全管理。

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總結

綠建築、綠建材與智慧建築這三大標章共同構建了邁向淨零碳排、居住健康和環境永續的基礎。綠建築標章強調設計與施工的生態友善與節能表現,從源頭減少碳足跡;綠建材標章則確保建材從生產到廢棄的全生命週期中對環境影響最小,並保障居民的健康;智慧建築標章運用科技應用,實現能源的高效管理和室內環境的精準調控,增強了居住的舒適性與安全性。這些標章的綜合應用,讓建築不僅是滿足基本居住需求,更成為實現淨零、促進健康和支持永續的具體實踐。

建築物於魚塭之上,採高腳屋的構造形式,尊重自然地貌。圖/內政部建築研究所

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解密 Wi-Fi、WLAN、802.11:網路通信的差異與演進
數感實驗室_96
・2024/06/21 ・774字 ・閱讀時間約 1 分鐘

本文由 國立臺灣師範大學 委託,泛科學企劃執行。 

在現代社會,如果我們到咖啡廳或其他公共場所,打開筆電坐下來後,通常的第一句話都是「請問這裡有 Wi-Fi 嗎?」。

沒除了 4G、5G 行動通信以外,Wi-Fi 是我們日常生活中常用的上網方式。那麼,Wi-Fi 到底有什麼特點呢?

首先,來解釋一下幾個常見的名詞:Wi-Fi、WLAN、802.11。

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你或許都聽過這些詞,特別是 Wi-Fi,但它們之間有什麼差別呢?

LAN 是 Local Area Network,區域網路的意思。通常指的是像一間網咖這樣的範圍。而 WLAN 就是 Wireless LAN,無線區域網路,這是現在的主流用法。而 802.11,則是專門針對區域網路中無線部分的技術標準。而 Wi-Fi 呢,則可以看作是 802.11 這個技術標準的口語化說法。而 Wi-Fi 的 logo 一黑一白,與太極圖非常相似並非巧合,其 logo 衍生自太極圖,就是想取其相容於任何設備、平台,不管在哪裡都能順利連上網的意象。

有人說 Wi-Fi 在現代已經像空氣、陽光、水和電一樣,成為不可或缺的基本需求。

除了 Wi-Fi 我們還介紹 MIMO 這個關鍵技術,如果對更多技術細節感興趣,或是想聽聽像 Bluetooth 是以國王名字命名的科技小故事,都歡迎在留言告訴我們,期待與你們繼續分享更多有趣的科技知識!

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參考資料

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數感實驗室_96
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數感實驗室的宗旨是讓社會大眾「看見數學」。 數感實驗室於 2016 年 4 月成立 Facebook 粉絲頁,迄今超過 44,000 位粉絲追蹤。每天發布一則數學文章,內容包括介紹數學新知、生活中的數學應用、或是數學和文學、藝術等跨領域結合的議題。 詳見網站:http://numeracy.club/ 粉絲專頁:https://www.facebook.com/pg/numeracylab/