FM-仿生科技与环境
教师: 楊悠娟
2021/11/29~2026/12/31
报名截止日期:2026/12/31

概要

随选随学!Let's have fun with this MOOC:仿生科技与环境​!

(本课程随选随学,仅提供课程视频,无授课教师与助教参与,也不开放测验、讨论区、与证书等功能。)

认识生物的科学魔法!

生物会使用地球上的资源,构筑适合自身生存又舒适的环境,甚至比人类的科技产品更「环保」,耗费资源低、环境污染少,功能更佳! 关键是跨领域的科学应用,例如生物学、物理学、化学、纳米科技、生命科学等。如果我们能够模仿、转化、制作,就是「仿生」;仿生的应用比较「环保」,就能迈向「永续」,是不是太棒了?!

飞机是莱特兄弟模仿鸟儿造出的飞行器,潜水艇模仿鱼的流线体构造,不沾黏的纳米马桶或砖模仿莲叶的面结构。身边生物中还有许许多多的奥秘,从模仿(观察、截取)到转化(构想、制作),就是仿生学的概念。想像一下: 植物通过光合作用生产能量和氧气,高性能、低污染又减碳;若能解开其中的奥秘,可以提升太阳能发电相关应用,地球将有个更可以期待的未来。

让我们跟着视频,走访花莲的景点,认识大自然老师们自身展现的「仿生科技」吧!

课程目标

透過有效的教材設計、教學策略與課程實作,協助學生進行自我調控學習。期望上完本課程後,學生能:

  1. 覺知仿生科技、奈米科技與環境的關聯性
  2. 認識仿生奈米科技的基本原理
  3. 說明仿生奈米科技的重要應用
  4. 完成「動手做」或「教中學」的創作、實驗或教學行動

授课教师

楊悠娟老師

現職:國立東華大學自然資源與環境學系 副教授

學歷:美國凱斯西儲大學化學博士

研究:環境化學、仿生結構、仿生/永續環境教育、科普推廣與傳播

推廣:東台灣仿生科普課程、花蓮縣全民科學週

课程进度表

单元 1:仿生入门1

单元 2:仿生入门2

单元 3:莲叶效应植物篇1

单元 4:莲叶效应植物篇2

单元 5:莲叶效应动物篇

单元 6:莲叶效应石材篇

课程内容

仿生科技是仿效生物38亿年演化经验的科技,也就是师法自然,学习自然的三项优势-低成本、高性能、少废弃物或毒素。目前人类已经通过仿生学习、转化并应用出许多成果,例如:莲叶的自洁效应、鲨鱼皮的阻绝能力、蝙蝠海豚衍生的雷达声纳、植物光合作用启发的太阳能应用、蝴蝶的翅膀颜色衍生的光子晶体应用,都是兼顾科技便利、生活品质与环境永续的范例

本课程规划分为三主轴:首先介绍仿生学定义、发展、范例、方向,其次说明莲叶效应与自洁效应的原理与应用,搭配「生态纳米地图」教材,走访花莲县观光景点中的生态现象,认识植物的疏水性与亲水性,认识鲸豚的自洁效应,认识石材表面的处理技术,能够产生自洁、抗菌等效应。最后是课程实作,请学生选择最感兴趣的课程内容,转化成自己的实作成果,并链接至日常生活中的应用。

实作方式可以「动手做」,例如:写文章、制作动画、拍摄视频、设计实验或任何喜欢的创作形式也可以「教中学」化身为小老师或关主,举办教学课程或闯关活动,将学会的仿生概念与实验动手做传播出去,以视频记录教学过程,教学地点可以在家中、学校、公园或任何安全场域。实作成果也是主要的评量方式,占总成绩50%喔!

上课形式

本課程分為六個主要單元,每個單元將由數個小單元所組成,每個小單元提供一段8-10分鐘的視頻影片

评分标准

本課程不開放測驗與證書。

通过标准


Course grade pass:100Grade Memo:max grade 100 point

先修科目或先备能力

  1. 本課程無須背景知識,適合所有對仿生學有興趣的學習者修習。
  2. 本課程適用於大學通識課程的翻轉教學,鼓勵大學生、社會公民修習。
  3. 具備華語說聽讀寫能力,若能具備英語閱讀能力者更佳。

建议参考书目

  • 生態奈米與環境工作坊(無日期)。全民x仿生x環境網站:新知分享。取自 

      https://www.facebook.com/erntmap/

  • 台灣仿生科技與五生產業發展協會(2014)。取自

      http://www.biomimicrytaiwan.org/

  • 馬遠榮. (2002)。 奈米科技 (pp. 17-31) 。 臺北市:商周出版。
  • 張雨青(譯)(2015)。壁虎腳底的高科技:仿生學向大自然取經,設計未來。(原作者:Peter Forbes)。臺北市:遠流。
  • 楊悠娟*、詹賢媛、賴珮瑄、吳文婷、陳宣平、許涵雅、蘇琡雲 (2015)。洄瀾生態奈米地圖-教學導覽(ISBN:978-986-04-0122-6)。花蓮縣:國立東華大學奈米科技研究中心。
  • Ask Nature (無日期)。取自

      https://asknature.org/

  • Benyus, J. M. (1997). Biomimicry (p. 1). New York: William Morrow.
  • Biomimicry 3.8(1997)。取自 

      https://biomimicry.net/

常见问答集

1. 我沒有修過類似課程,需要準備甚麼?

A:本課程設計為仿生學的入門課程,適合所有對仿生學有興趣的學習者修習,特別鼓勵高中生和大學生修課。若有任何問題歡迎留言或寄信至授課老師楊悠娟副教授信箱:  ycyang12@gmail.com

 

2. 我在此課程可以有甚麼收穫?

A:我們期待學生可以對仿生學有進一步的認識,認識到它結合了物理(量子力學)、化學(生物化學)、生物學(植物學、動物學、生理學)、奈米科技、環境教育…等各領域的知識,認同仿生學「和地球合作、讓科技綠化、讓人類的生活改善」的理念,和我們一起投入此領域的研究和推廣。

 

3. 本課程和環境有甚麼關係?

A:當代仿生學的推廣者Janine Benyus曾在2005年的「分享自然的設計」演說中提到:「(仿生學) 不是全盤照抄,而是找出設計原則,找出自然界的天才,從中學習。(It’s taking the design principles from the genius of the natural world, and learning something from it)」她並舉「自組裝」為例,現代工業需要運用高壓、高溫、高毒性的化學藥物才能夠煉製金屬,但是貝殼堅硬的外表卻是在海水中常溫常壓的方式形成。目前已經有很多科學家成功在實驗室中研發出用自組裝的方式產生堅硬材質的方式。另外,Janine Benyus也提到:人類將二氧化碳視為世紀之毒,但是植物在每天早上都忙著將二氧化碳合成出長鏈的澱粉和葡萄糖。康乃爾大學的Geoff Coates已經研發出將二氧化碳合成為可分解的塑膠,就跟植物一樣。

「生命創造對生命有益的環境。生命產生土壤,清新空氣,純淨水源; 生命混合出你我賴以為生的空氣組成。」人類必須謙虛向大自然學習,他們已經提供了三千萬種既達成自己的需求又能友善環境甚至創造環境的方式,向「大自然學習」就是仿生學的核心。

 

4. 此課程是否會提供上課投影片?

A:本課程會提供課程投影片,課程投影片採創用 CC 「姓名標示—非商業性-相同方式分享」台灣 3.0版授權釋出