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教改二十年之「公有地的悲劇」|囚徒困局系列(五)

林澤民_96
・2014/05/22 ・3435字 ・閱讀時間約 7 分鐘 ・SR值 537 ・八年級

Almanya-üniversiteleri1

教改實施二十年來,新大學紛紛成立,各大學又廣開研究所,競相招生,造成學、碩、博士大幅增加。這些高學歷的青年畢業後進入職業市場,才發現一職難求,而即使幸運找到工作,常學非所用,起薪也極低。最近行政院長江怡樺便以「國家當前重要政策解構分析」為題指出這個現象。然而政府雖然瞭解高等教育大量擴充所造成的問題,卻也無法提出有效的政策在短期內加以改善。

四月二十一日的《聯合報》於報導江院長談話時,根據教育部和勞委會的資料作出以下統計:

學士班(人) 碩士班(人) 博士班(人)
82學年 28萬5982 2萬8117 7713
102學年 103萬5534 17萬7305 3萬1475
增加 74萬9552 14萬9188 2萬3762
增幅 262% 530% 308%
起薪 26722元 31639元

註:1.人數為當年在學人數 2.起薪為101年統計

這個「高學歷,低薪資」的嚴重問題,其實是一個典型的「公有地的悲劇」。它牽涉到各大學在個體理性的考量下對公共資源的濫用,結果造成集體的受害,連帶使得國家、社會、和青年學生均受到深遠的負面影響。

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1968年生態學家蓋瑞‧哈定(Garret Hardin)在《科學》期刊上發表〈公有地的悲劇〉(“The Tragedy of the Commons”)一文,指出人口成長不可能經由亞當‧史密斯(Adam Smith)所謂「看不見的手」的運作而獲得控制。哈定文中用了一則寓言:村民在公有地上放牛吃草,當牛群繁殖超過草地所能負荷時,若無外在權威,只考量自身利益的村民是不會互相合作自我管理的:人類的性格終將無情地決定他們的集體命運。公有地的悲劇其實是一種「多人囚徒困局 」(n-person prisoner’s dilemma),它具有希臘悲劇的特性。哈定此文堪稱二十世紀影響深遠的人文社會科學論文之一。

獲得2005年諾貝爾經濟學獎的經濟學者湯瑪斯‧謝林 (Thomas Schelling) 在其名著 《微觀動機與宏觀行為》(高一中譯,臉譜出版社)一書中,用一個例子很具體地闡明了公有地的悲劇中個人與集體的利益衝突;在同書中謝林也介紹了多人囚徒困局理論。下面引伸謝林的例子來說明公有地的悲劇的數學結構正符合多人囚徒困局的定義。關於謝林的多人囚徒困局理論,請參考本系列第四篇文章:〈衝破囚徒困局的公民快閃政治〉

英格蘭的一個小村莊住了五戶村民,每戶各養了120頭 乳牛,均以販售牛奶為業。村裡有一大片美麗的草原,村民一向放牛自由自在地在草原上吃草。後來,大家注意到牛隻好像不比從前那麼肥健了,牛奶的產量也逐漸 減少。村裡人請教城裡的畜牧專家;專家說:應該是草原上的牛隻太多了,導致牛群營養不足。根據專家分析,以村中草原的固定幅員計算,如果全村共有x頭牛,每頭牛能夠產出的牛奶總量約是1000-x公升,也就是在草原上吃草的牛隻越多,每頭牛的牛奶產量會越少。把全村的牛奶總產量f(x)=(1000-x)x 當作 x 的函數畫圖:

f_10870284_1

可以清楚地看到當全村牛隻總數為500時,牛奶總產量為最大,可以達到250,000公升,此時每頭牛可以生產500公升的牛奶。現在全村共有600頭牛,因為牛多草少,每頭牛只能有400公升的產能,而使全村的總產量只有240,000公升,低於最大總產能。專家建議每戶減少20頭牛,如此則全村的總產出將是最佳狀態,而每戶的牛奶產量也會從現在的48,000公升提升至50,000公升。村民聽了專家報告,大家都點頭稱善,當場大家都說願意按照專家的建議共同合作來促進全村的利益。

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可是村民素來自由自在,彼此並不相互信賴,常常各懷鬼胎。當各人回家精算屠宰20頭乳牛的利弊時,很快就得到下表的結果:

村中其他人合作人數

0

1

2

3

4

自己不合作時的牛奶總產量

48,000

50,400

52,800

55,200

57,600

自己合作時的牛奶總產量

42,000

44,000

46,000

48,000

50,000

這表可進一步用圖表示:

f_10870286_1

這圖清楚的說明:

  • 別人沒人合作,自己也不合作的原始狀態中,每戶牛奶產量是48,000公升。
  • 不論別人有幾戶合作,對自己而言,不合作均比合作能帶來更高的牛奶產量。
  • 不論自己合作或不合作,別人越多人合作對自己越好。
  • 當其他人均合作時,如果自己也合作,大家的牛奶產量可以達到50,000公升。
  • 當其他人均合作時,如果自己不合作,自己的牛奶產量可以達到57,600公升。

賽局理論的基本概念,在這裡扼要說明如下:

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  • 優勝策略:不論其他參賽者採取何種策略對自己都是比較有利的策略。
  • 納許均衡:沒有參賽者願意「單方面」改變策略的策略組合。
  • 有存活機會聯盟:合作者收益大於原始狀態收益時的合作者聯盟。
  • 伯瑞多最佳結果:參賽者無法「同時」改進的賽局結果。
  • 困局:納許均衡不是伯瑞多最佳狀態的局面。

根據這些概念, 我們可以進行以下的推論:

  1. 因為不論別的村民有幾戶合作,對自己而言,不合作均比合作能帶來更高的牛奶產量,所以不合作是村民共同的優勝策略。
  2. 因為不合作是大家共同的優勝策略,所以大家均不會合作,而且在大家均不合作的狀態下,沒有人會願意單方面改採合作策略,所以大家均不合作的原始狀態是納許均衡。
  3. 當全村有四人合作時,比如自己合作而自己以外另有三人合作,則合作者的牛奶產量可達48,000公升,剛好等於原始狀態中的收益。當全村五人均合作時,合作者的牛奶產量可達50,000公升,超過了原始狀態中的收益。因此,合作者形成有存活機會聯盟的最少人數為五人。
  4. 因為五人可以組成有存活機會聯盟,而且當此一聯盟組成時,每人的牛奶產量均比原始狀態要來得好,所以原始狀態是一個所有村民可以同時改進的狀態,也就是作為納許均衡的原始狀態不是伯瑞多最佳結果。
  5. 雖然五人可以組成有存活機會聯盟,這個聯盟是不穩定的,因為在這大家均合作的狀態下,個別村民如果單方面從合作改成不合作,牛奶產量可以從50,000公升增至57,600公升,所以大家均合作的狀態不是納許均衡。
  6. 因為唯一的納許均衡不是伯瑞多最佳結果,這個局面是一個五人囚徒困局。

所以公有地的悲劇正是一種多人囚徒困局。在這困局中,以自利為考量的理性村民不會自動減少牛隻數目來增加全村的牛奶生產總量,可是當大家均不合作時,個別村 民的牛奶產量卻沒有大家均合作時的牛奶產量來的高,雖然大家明知如此,在無外在權威強制的情況下,個別村民還是會無情無悔地各自為政,這正是「性格決定命運」的希臘悲劇!在現實社會中,公有地的悲劇比比皆是:大至美國國會議員的分肥政治造成龐大的聯邦預算赤字,小至台灣街頭招牌林立、商家侵佔騎樓街道空間等,都是公有地的悲劇的例子。而台灣今日高等教育的困境,更是不折不扣的公有地的悲劇。

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以教改而言,可以說大學是村民,學生是牛隻,而國家的教育經費和社會的人力資源是公有地。對個別大學而言,廣招學生有許多好處。首先,學生多、聲譽佳、系所完整的大學可以獲得教育部較多的經費補助。以100年為例,依官方資料,教育部總教育經費1842億元中,補助公立大學佔409.3億(22%),補助私立大學佔216.6億(11.7%),而台大一校便單獨佔了43億。再者,學生多自然學費收入多,而碩博班學生多可以讓教授開課無礙,更可以以廉價薪資擔任研究助理,幫助教授從事研究、發表論文。這些都可以進一步提高學校聲譽,以獲取更多的教育部經費,甚至贏得五年五百億的獎助。

然而,在這過程中,教育資源逐漸不足,人力市場逐漸失調,學生素質降低,就業發生問題。牛隻貧瘠了,個別學校還在無悔無休地繼續招生,造成大學錄取率將近百分之百,而碩博班大幅膨脹,甚至出現缺額的情況。多收一個學生,對學校的收益是加一,而其對社會資源的負面影響卻是由全社會來共同負擔,個別學校只需付出微小的比例。公有地的悲劇演出二十年,對社會結構的影響已經盤根錯節。江院長在「解構」的談話中也說:「要再讓蔣偉寧部長把大學塞回去,我相信他不敢。」政府目前所能作的,只是加速產業轉型,加強產學合作,避免產學雙輸而已。

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公有地的悲劇和集體行動的困境兩者的數學結構是一樣的:都是多人囚徒困局,然而這兩個模型在實用上畢竟有些不同。一般而言,集體行動所牽涉的問題是理性的個人不行動,而公有地的悲劇則是關於人們過度使用公共資源而產生的問題。

原刊載於

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林澤民_96
37 篇文章 ・ 245 位粉絲
台大電機系畢業,美國明尼蘇達大學政治學博士, 現任教於美國德州大學奧斯汀校區政府系。 林教授每年均參與中央研究院政治學研究所及政大選研中心 「政治學計量方法研習營」(Institute for Political Methodology)的教學工作, 並每兩年5-6月在台大政治系開授「理性行為分析專論」密集課程。 林教授的中文部落格多為文學、藝術、政治、社會、及文化評論。

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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

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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中學生「課後補習率」跨國研究揭秘:戰鬥民族居冠!——台灣列全球第 7
研之有物│中央研究院_96
・2021/11/29 ・4774字 ・閱讀時間約 9 分鐘

本文轉載自中央研究院研之有物,泛科學為宣傳推廣執行單位。

  • 採訪撰文|周玉文
  • 美術設計|林洵安

課後補習的跨國研究

根據教育部每 4 年更新的調查數據顯示,台灣課外補習費持續攀高,從國小國中高中生每人平均年繳補習費都超過5萬元(含才藝、學科、國小安親班)。但補習熱不只在台灣,中研院歐美研究所黃敏雄研究員接受「研之有物」專訪指出,課後補習可說是另類的全球化現象。他蒐集世界各國的數據,進行跨國性比較研究,驗證哪一類型的孩子更可能參加課後的學科補習。

子女學習差,高社經家庭更有能力補救

一早出門早自習,放學後繼續在補習班、家教課奮鬥,這是不少台灣學生的青春回憶。儘管經歷多次教育改革,為何在國高中的教育系統,「補習」始終不曾消失?黃敏雄引入社會學的「彌補優勢」理論(compensatory advantage)來解釋。

我們在學習成長的過程中,難免會遭遇負面事件而受到負面影響。「彌補優勢」的概念是:這類年少時期的負面影響,在家庭社會經濟條件居弱勢的子女身上,經常持續存在、甚至加劇;但是,對於背景較優勢的子女,這類負面影響卻隨著成長而減弱。

例如,課業表現低落的學生,如果成長在家境良好的家庭,往往還是能完成高等教育或進入生涯前景較佳的學程。反之,若是身在文化經濟條件貧乏的家庭,學生通常會進入較差的學程或無法繼續升學。

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高社經地位家庭可以透過許多方式,實現這種彌補優勢──找家教、付錢讓小孩上補習班,即是其中之一。相對來說,教育程度較低、經濟條件貧乏的父母,往往沒有足夠的資源提供補救,也缺乏充分資訊和人際網絡,幫助減緩負面影響。即便有些許資源,父母可能會選擇將有限的資源,投資在學習表現比較傑出的子女身上,而不是用來挽救成績低落的子女。

為了確認補習與社經背景的這種關聯,黃敏雄運用 2012 年「國際學生能力評量計畫(Programme for International Student Assessment, PISA)」數據,進行跨國性的比較研究。

PISA 是目前最廣為人知的全球性學習表現評量,每 3 年進行一次。2012 年,PISA 調查項目包含了各國的課後補習狀況,並區分為收費與免費,有效樣本來自全球 36 個國家/地區的 15 歲中學生,台灣也名列其中。2012 年的調查除了補習時數,另外還有「創造性解決問題能力」的評測。

據此,黃敏雄採用 PISA 關於學科補習及解決問題能力的跨國數據,建構出運算模型,分析各國學生社經背景、能力和參與補習之間的關係。

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黃敏雄解釋,解決能力是一項關鍵的指標,代表孩子理解、反思、應用,試圖解決陌生問題的整體能力,與補習可能帶動的學科能力無關;可由此觀察,究竟是哪一種能力類別的孩子更常補習。

PISA 課後補習調查以「學科補習」為主,也就是 15 歲中學生針對學校教授的課程,例如科學、數學或國文,在課外時間所進行的課業輔導,其中付費補習則是指到商業補習班或找私人家教加強學習。圖/Pexels

全球總補習率最高:俄羅斯!台灣補習率達 7 成

首先,檢視各國課後補習的普及程度,科目包含科學、數學或所屬國家的語文,結果恐怕將打破「只有亞洲學生愛補習」的迷思!

數據顯示,包含付費與免費補習,全球 36 個參與調查的國家/地區中,中學生補習比率最高依序為俄羅斯、南韓、上海及新加坡,介於 80%~85%。緊跟在後為日本及波蘭,接近 80%。接著是台灣,有將近 70% 的中學生每週補習,排名第 7。以色列、香港、葡萄牙、保加利亞及義大利有超過 6 成的補習率,英國、塞爾維亞及芬蘭則是接近 60%。

若僅看「付費補習」比例,前四名沒有改變,但第一名換上新加坡為 62%,南韓、上海、俄羅斯介於 50%~60%。台灣為 36%,排名第 11。北歐國家則普遍都低於 10%。

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若只看「免費補習」比率,則以日本 61% 最高;其次是北歐國家。台灣則約為 34%,比率和付費補習相差無幾。

整體來看,除了俄羅斯之外,南韓、新加坡、上海等升學考試高競爭的東亞地區,補習比例都名列前茅;最不愛補的國家,則是挪威、奧地利和愛爾蘭。北歐國家對於付費補習幾乎都興趣缺缺,偏向免費課輔。

黃敏雄分析,北歐與東亞國家明顯落在光譜兩端,推測與各自的升學制度、文化及社會福利息息相關。好比芬蘭補習率雖然接近 6 成,但付費僅不到 1 成,極可能是因為提供多元的免費課程,讓有興趣的學生能在課後自行選擇參加。

而台灣補習比例不低,跨國排行大約位居前五分之一,沒有補習、付費補習及免費補習各占三分之一。不過,付費補習似乎比一般印象來得低?黃敏雄認為,可能原因是台灣的國、高中普遍實施課後輔導(第八節),儘管也依規定收費,但比起一般家教、補習班便宜許多。這種只付少許費用的校內課後輔導,無法在 PISA 的資料中呈現為付費補習;PISA 資料中的付費補習,包含校外營利性機構的補習與個人家教。

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圖/研之有物(資料來源|黃敏雄)

高社經家庭、解決能力偏低的學生,在多數國家最常付費補習

從數據來看,補習顯然是全球趨勢, 超過半數的國家/地區中學生補習比例在 50% 以上。那麼,回到研究的核心問題,影響學生參與補習的原因為何?哪一類學生更常補習?以上兩個問題,是否都與補習的付費型態有關?

以家庭社經背景來看,就付費型補習而言,在多數國家中,家庭社經背景越好的學生,越可能去補習(部分國家顯示兩者無關,見下圖)。若是免費型補習,良好的背景並沒有提高補習的機率;在十多個國家中,甚至是降低。

針對問題解決能力,就付費型補習而言,問題解決能力越低的學生,越可能去補習;南韓則是與眾不同,問題解決能力越高的學生,越有可能付費去補習。若是免費型補習,在許多國家中,問題解決能力越低的學生,越可能參加;只有日本、澳門及波蘭相反,問題解決能力越高,越可能參加免費型態的補習。

圖/研之有物

多數國家裡,優勢家庭用付費補習來搶救孩子課業

那麼,「彌補優勢」是否可以解釋學生的補習行為呢?黃敏雄將補習區分付費與免費補習,依序探究三個問題,以驗證彌補優勢是否真的存在。

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第一個問題:在低解決問題能力的學生中,哪種社經背景較可能去補習?

對多數的國家而言,在問題解決能力較低的學生之中,高家庭社經背景者更常參加付費補習。在 36 個納入分析的國家和地區中,有 27 個呈現此現象,包含台灣。上海、南韓、保加利亞、新加坡、俄羅斯及香港,尤其明顯

但如果是免費補習課程呢?則沒有出現相同情形。除了日本、荷蘭,其餘國家的低問題解決能力學生,並沒有因為家庭社經背景比較好,因而提高免費補習的可能。

第二個問題:同樣是高社經家庭的孩子,解決問題能力偏低者比較可能去補習嗎?

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就付費補習而言,許多國家如此顯示。36 個國家地區中,有 19 個呈現這個現象:擁有高家庭社經背景的孩子裡,低問題解決能力者較常參加付費的課輔。

其他 17 個國家地區,包含台灣、南韓、香港、新加坡等,高家庭社經背景的學生並沒有因為問題解決能力較低,而提高付費補習的可能。此外,在南韓及台灣還呈現相反的結果,家境良好的學生中,能力越好越可能參加付費補習,顯示菁英主義的現象。黃敏雄推測,當學業成績與未來的教育、職業機會高度相關,高社經父母為了確保子女能保持領先,不論孩子能力高低,都會積極提供付費補習機會。

就免費補習而言,則只有 9 個國家顯示,高家庭社經背景的學生之中,問題解決能力較低者比較會去參加補習,包括荷蘭、加拿大、瑞典、澳洲、英國、丹麥、斯洛伐克、芬蘭及比利時。

第三個問題:在低社經家庭的學生中,高解決問題能力者是否比較會去補習?

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南韓與澳洲的低家庭社經背景學生,高能力者更常付費補習。波蘭、日本和澳門的低社經背景學生,高能力者更常參與免費型的補習。除了這幾個案例之外,對低家庭社經背景學生而言,不論是付費或是免費的補習,能力與補習沒有顯著關係。

在多數國家中,問題解決能力比較低的學生裡,高社經背景者更可能去補習;高社經家庭的孩子中,問題解決能力較低的比較可能去補習;低社經家庭的孩子裡,不論能力高低,補習機率都沒有顯著差別。圖/研之有物

全球化競爭下,中產階級更陷入教育焦慮

綜上數據,可得出幾項重要發現:

首先,這項跨國研究證實,補習確實被用來發揮「彌補優勢」,但僅出現在付費型態。高社經家庭的父母會花錢送孩子上補習班,搶救能力較差的孩子,因此高社經、低能力學生更常參加付費的課外補習。相較之下,免費課輔則被視為補充性工具,在絕大多數社會都未被高社經地位的父母當作彌補機制。

在多數國家裡,功課不好的學生更常補習,特別是出身高社經家庭。因此,對許多國家而言,補習主要是「補救」的功能,「不是希望兒女搶第一,而是不要太落後」。 不過,在台灣及南韓,補習同時也扮演「使強者更強」的功能,「不但要不落人後,還要遙遙領先」。

黃敏雄分析:「當教育機會均等越來越被強調,同時,在全球化之下社會競爭、貧富差距也更劇烈,這讓中上階級父母產生焦慮,擔心孩子不如人,導致下一代的階級地位下滑。」

一旦其他學生都順利升學,自己的兒女卻可能沒有機會,負面影響太強大,資源較充裕的中產以上家長於是積極介入,透過補習或家教加強孩子的學業表現,進而延續他們的階級優勢。

實證研究也顯示,階級差距仍然顯著存在,高社經家庭擁有更多資源拉孩子一把,而補習可能在其中發揮作用,重製了這種階級不平等。

面對高度競爭下的社會階層差距,黃敏雄建議:「國外實驗性質的研究指出,一開始就預防落差是比較有效的策略,而不是等落差形成之後再去補救。」他認為,若政府能提供偏鄉或弱勢家庭高品質的 0-5 歲學前幼兒教育,並於孩童入學之後,輔以免費課輔資源,充分利用優質的線上課程,也許能減緩這種資源不對稱。

然而,另一個讓人好奇的關鍵問題是:當補習成為教育競賽浪潮下的趨勢,家長憂心忡忡安排各式國英數的家教補習,是否真能為孩子成功打造未來?

黃敏雄強調,影響個人未來經濟、生活層面,不單單是靠學科表現。過往的教育體制偏重課業成就,父母也多半在這種環境下養成;但在當前多元、高速變化的時代,「非認知能力」將有更關鍵的影響。例如,情緒管理、自律、勤勉盡責、積極主動、熱情、謙遜、好奇心、想像力、同理他人、關懷生命、有團隊精神、合作協商及自主學習等,即一般通稱的「軟實力」。

望子成龍、望女成鳳是許多父母心底放不下的期盼,但當社會需要的關鍵能力已逐漸改變,黃敏雄提醒:

補習強化的只是學科考試的表現,不是全面性的認知能力。此外,要有健康而成功的人生,不能單靠認知能力,非認知能力會對孩子未來有更重要的影響力!

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研之有物│中央研究院_96
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