111 年 國立成功大學工業設計學系碩士班甲組《專題設計》

核心觀念

本題為「國立成功大學工業設計學系碩士班」高階專題設計考題，核心在於考察考生對前瞻設計理論（Design Futures）、跨領域設計定位（Cross-Disciplinary Design Positioning）、**人因工程與心理學（Human Factors & Cyberpsychology）以及設計倫理與永續性（Design Ethics & Sustainability）**的綜合思維能力。

面對元宇宙（Metaverse）這類概念性且高度複雜的實虛整合技術，工業設計師不能僅停留在「硬體載具（如 VR 眼鏡）」的造型設計，而必須升維至「系統與體驗架構師」的角度。回答本題時，需展現下列關鍵知識結構：

1. 載具與感知介面（Embodied Interfaces & Haptics）：虛實邊界連動機制、感知延遲與人因舒適性。
2. 數位本體與身分認同（Digital Identity & Avatar Ethics）：數位雙生（Digital Twin）、心理本體歸屬感與個資隱私權。
3. 實虛經濟與生態系永續（Phygital Economy & Technological Sustainability）：鏈上與鏈下資產對應、伺服器運算能耗與硬體電子廢棄物。

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解題方法

本題切入點採用**「感知介面 - 身分心理 - 生態永續」**的三層式架構系統思維（Micro to Macro Approach）。此架構能展現跨域設計師由內而外、由微觀體驗至宏觀社會責任的全方位考量。

三項優先處理的核心因素與理由：

1. 實虛銜接的人因感知與無縫互動介面（Seamless Embodied Interface & Physicality）

   • 理由：元宇宙若要達成《一級玩家》式的沈浸感，核心瓶頸在於「生理適應性」與「反饋真實度」。當前的 VR/AR 設備面臨動態動暈症（Cyber-sickness）、前庭神經 conflict、重量與散熱等人因缺陷；同時，虛擬世界缺乏觸覺（Haptics）與重力感。工業/產品設計師必須優先解決載具的輕量化、無感配戴人因工學，並結合多模態觸覺反饋（Multimodal Haptic Feedback）技術，確保使用者在長時間實虛切換時不致產生生理不適與感知脫節。

2. 數位雙生的心理本體認同與隱私倫理防線（Digital Avatar Identity & Cyber-Ethics）

   • 理由：元宇宙模糊了現實與虛擬的身分界線。跨域設計師（特別是視覺、數位、時尚設計師）在建構 Avatar（數位化身）與虛擬社交空間時，必須解決「數位倫理與心理安全」問題。包含：數位性騷擾、虛擬侵犯、身分冒用，以及使用者對數位身分的自我認同危機（Proteus Effect）。此外，元宇宙將蒐集比傳統介面多數倍的生物特徵數據（眼動追蹤、肌電訊號、面部表情），設計師必須將「隱私防禦設計（Privacy by Design）」納入核心架構，防範個資遭濫用。

3. 實體硬體與虛擬伺服器的雙重永續生態系（Phygital Environmental Sustainability）

核心觀念

本題為工業設計研究所「專題設計」之經典申論/方案規劃題，重點考驗考生對於前瞻科技議題（元宇宙/虛實整合）與設計思考／設計工程實務之間的連結能力。

第 (2) 題接續第 (1) 題所發掘的元宇宙痛點（例如：長配戴視覺疲勞與重量壓迫、虛實互動缺乏真實觸覺回饋、虛擬空間中的社交安全與隱私防護、長時間沉浸導致的肢體沉迷與現實生活脫節等），要求考生提出具體的設計構想／解方（Design Concept / Solution），並精確論述所應用的設計方法（Design Methods）與設計理論（Design Theories）。

在設計研究所的評分標準中，考官評閱此題的核心在於：

1. 問題與解方的邏輯對應性：構想是否切中痛點？
2. 設計理論與方法的精準運用：是否能正確調用具體理論（如五感設計、人體工學、雙鑽石模型、感性工學、設計倫理等）而非空泛描述？
3. 系統化展現手繪／文字企劃能力：構想需具備產品/服務系統設計（PSSD）的可行性與前瞻性。

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解題方法

採「痛點—理論—構想—驗證」四維一體的解題架構，以補教名師特製的黃金答題矩陣進行切入：

1. 痛點對齊與切入點選擇：
   針對第 (1) 題所定義的三大核心痛點（生理沉重感、身心觸覺感知斷層、虛實社交倫理風險），提出軟硬體整合的系統級解方——「AetherSync 虛實流暢感知系統（Spatial-Tactile Ecosystem）」。
2. 設計理論／方法論支撐：
   • 人體工學與體感設計（Ergonomics & Somatosensory Design）：解決硬體重量與視覺疲勞。
   • 多模態觸覺回饋理論（Multimodal Haptic Feedback & Gibson's Affordance Theory）：提升虛擬互動的物性直覺（Affordance）。
   • 以人為本的設計倫理與邊界設定（Human-Centered AI & Boundary Design）：防範虛擬空間侵犯與資訊隱私風險。
3. 具體設計構想推導：
   從硬體載具（Hardware）、軟體介面（UI/UX）、系統服務（Service System）三個層面展開完整方案。

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答案與詳解內容

一、 核心設計理論與方法論（Theoretical Framework）

本方案基於以下三大設計理論與方法進行整合開發：

1. 吉布森示意性理論與多模態感官設計（Gibson's Affordance & Multimodal Design Theory）
   • 理論內涵：環境與物件提供給行為者的行動可能性（Affordance）。在虛擬環境中，缺乏物理實體的阻力與質地，需透過聲、光、微電肌刺激（EMS）與微型氣壓微流體（Microfluidics）結合，重塑物理側寫感知。
2. 動態人體工學與分配式重量平衡設計（Dynamic Ergonomics & Load Distribution）
   • 理論內涵：減輕頸椎彎曲力矩。依據人體工學公式計算頭部配戴載具之前後重心矩：
     $M_{\text{neck}} = W_{\text{front}} \times d_{\text{front}} - W_{\text{rear}} \times d_{\text{rear}}$
     將電池與運算單元後置並動態調節配重，使頸椎承受力矩 $M_{\text{neck}} \approx 0$，消除長時間配戴的生理疲勞。
3. 雙鑽石設計流程與用戶體驗地圖（Double Diamond Model & Customer Journey Mapping）

核心觀念

本題為工業設計研究所「專題設計」考題中極為典型的「設計表現與視覺化溝通（Visual Communication & Design Visualization）」題型。考驗考生將前述（第 2 題）所提出的元宇宙設計概念，轉化為具備高說服力、結構清晰且符號語意明確的視覺圖像能力。

工業設計考題中的「視覺化」並非單純考繪圖技巧，而是評估考生能否運用以下設計理論與視覺語言：

1. 設計圖學與結構表現（Engineering Graphics & Structure）：利用立體圖、透視圖（Perspective View）、分解圖/爆炸圖（Exploded View）呈現產品的機構元件、組裝關係與硬體介面。
2. 人因介面與互動流程（Ergonomics & Interaction Flow）：結合使用者 UI/UX 介面草圖、操作情境圖（Storyboards）與使用者體驗地圖（User Experience Map），視覺化虛實整合（Phygital）的互動機制。
3. 設計語意學與視覺階層（Product Semantics & Visual Hierarchy）：透過圖面版型配置（Layout Design）、色彩計畫（Color Scheme）、線條粗細（Line Weight）與重點標註（Callouts/Annotations），使閱卷教授能在 30 秒內精準理解設計的核心價值與技術可行性。

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解題方法

因應「元宇宙」虛實整合的題型特性，視覺化方案必須採取**「硬體裝置（Physical Hardware）+ 虛擬介面/情境（Virtual Interface & Context）」雙軌並重**的表現法。

1. 視覺化結構佈局（建議採用標準 A3/A4 工設考試版面配置）

解題圖像分為四大模組區域：

• 模組 A：產品主立體圖（ Hero Shot / Rendering）
  • 切入點：採用三點透視或 3/4 視角展示元宇宙穿戴裝置（如：輕量化 AR/VR 智慧眼鏡或感測手環）的全貌形態，展現造型語意、CMF（色彩、材質、表面處理）與人因工學配戴部位。
• 模組 B：機構爆炸圖與組裝細節（Exploded View & Mechanism）：
  • 切入點：拆解硬體結構（包含外殼、光學鏡片 Module、微型觸覺回饋馬達、微型處理器、電池模組、生感感測器）。運用中心軸線（Explosion Lines）連結各元件，並以箭頭與文字標註（Annotations）說明材料選用與功能。
• 模組 C：元宇宙 UI/UX 空間介面與虛擬互動（Spatial UI & Interaction）：
  • 切入點：繪製「第一人稱視角（First-Person View, FPV）」之 HUD（Heads-Up Display）介面。展示虛擬物件如何疊加於實體環境（AR/MR）或全虛擬空間（VR）之視覺圖層、手勢控制（Gesture Control）軌跡與資訊層級。
• 模組 D：使用者情境繪本（Storyboard / Context of Use）：
  • 切入點：以 3～4 格快速情境連環圖（Storyboard），呈現使用者從「實體觸發 $\rightarrow$ 裝置配戴與身分驗證 $\rightarrow$ 元宇宙虛擬體驗 $\rightarrow$ 實體反饋與完成任務」的完整 Flow。

2. 關鍵步驟與圖面繪製推導

• 步驟一（定座標與外輪廓）：設定主視覺視角，畫出輔助透視線（VP），以幾何方塊法（Blocking）切削出穿戴裝置與人體工學曲線。
• 步驟二（拆解 Explosive Axis）：拉出主軸線，依據「外殼 $\rightarrow$ 核心電路/感測 $\rightarrow$ 光學/觸覺模組 $\rightarrow$ 親膚襯墊」之邏輯，拉開各層元件，展現可製造性（DFM）評估。
• 步驟三（虛擬介面繪製）：繪製透視網格線（Grid Lines）代表元宇宙虛擬空間感，加入半透明（Opacity Effect）、光暈效果與微互動手勢（如打 pinch、swipe 手勢方向箭頭）。
• 步驟四（圖面標註與設計說明文字）：使用工程字體進行標記（Callout），包含：
  1. CMF 說明：如「回收鈦金屬骨架」、「親膚矽膠感測內襯」。
  2. 關鍵技術：如「微型 UDP 觸覺回饋」、「多光譜眼睛追蹤模組（Eye-Tracking System）」。

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選項分析

本題為非選擇題型之「設計視覺化表現題」，無選項評析。

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解題技巧

1. 「虛實對比」表達法（Phygital Contrast）：
   繪製圖面時，實體產品與人體結構使用實線（Solid Lines）與明暗陰影渲染；