112 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

本題為工業設計研究所（成大工設碩士班）典型之**永續設計與系統思維設計思維（Design Thinking for Sustainability / Systems Thinking in Design）**情境論述題。

1. 設計介入視角（Design Intervention）：
   • 跨域設計師（Cross-disciplinary Designer）不能僅停留在單一「產品美化」或「造型設計」層次，必須具備從產品（Product）、服務（Service）、**系統（System）至社會創新（Social Innovation）**的多維度思考能力。
2. 熱浪效應的連鎖衝擊：
   • 題目明確提及熱浪帶來的多重影響：高溫煩躁、乾旱、森林大火、發電減少（能源危機）、農牧減產（糧食危機）及高死亡率（健康與弱勢照護）。
3. 優先次序評估（Prioritization Matrix）：
   • 本題核心考驗考生建立「優先處理矩陣」的邏輯。通常評估標準包含：生命安全與生存需求（Maslow's Hierarchy of Needs）、環境緊急性與社會脆弱性（Vulnerability & Urgency），以及設計的可行性與槓桿效應（Feasibility & Leverage Point）。

解題方法

本題屬於開放式論述題（Design Strategy & Essay Question）。解題時應採取**「角色定義 $\rightarrow$ 系統問題拆解 $\rightarrow$ 優先排序與理由論述 $\rightarrow$ 具體設計策略/工具」**架構：

1. 角色設定：定位為「系統與產品跨域設計師（Systems & Product Cross-disciplinary Designer）」。
2. 三項最重要與優先處理因素：
   • 因素一：弱勢族群的熱危害健康與生存防禦（Human Health & Vulnerable Group Protection）
   • 因素二：都市熱島效應與微氣候調控系統（Urban Heat Island Mitigation & Passive Cooling）
   • 因素三：能源峰值負擔與節能行為彈性（Energy Peak Demand & Behavioral Nudge）
3. 論述邏輯：每一個因素均需說明「為什麼最重要（Why）」以及「設計如何解決（How）」。

選項分析

本題為非選擇題型之問答與論述題。無預設單選或複選選項。

針對題旨要求「至少列出三項最重要且需優先處理的因素」，以下進行深度剖析與設計解法範例：

1. 優先因素一：弱勢族群的熱危害健康與生存防禦（弱勢防護與健康照護）

• 為何優先：
  生命安全高於一切。熱浪致死人數（如題目所述 2022 年歐洲達 6,692 人）多集中於獨居長者、戶外工作者、低收入戶等「氣候弱勢族群（Climate Vulnerable Groups）」。高溫引發的中暑、心血管疾病屬於即刻性生命威脅。
• 設計手段與工具：
  • 穿戴式個人降溫與監測裝置（Personal Cooling & Health Monitoring Smart Wearables）：結合生醫感測與微型被動/主動降溫技術（如 PCM 相變化材料、佩爾捷 Peltier 元件），監測體溫與心率，並提供即時降溫與求救警示。
  • 防熱護理包與緊急應變服務體系（Heatwave Emergency Service Design）：為社區獨居長者設計低成本、無電運作的個人涼感防護套件，並結合社區志工服務系統進行即時走訪與關懷。

2. 優先因素二：都市熱島效應與微氣候調控（環境基礎設施與被動降溫）

• 為何優先：
  都市化地區吸熱材料多、排熱困難，導致都市內部溫度遠高於郊區。改善都市微氣候（Microclimate）屬於「源頭減緩」與「整體環境降溫」關鍵槓桿點，可大幅降低全民的暴露風險與能源消耗。
• 設計手段與工具：

核心觀念

本題為工業設計研究所（成大工設甲組）考驗考生**「氣候變遷／熱浪議題下的系統性設計思維」與「設計方法論落實能力」**之核心考題。

1. 極端氣候與熱浪衝擊的設計定位：
   熱浪引發的並非單一環境溫度過高，而是複合型社會與環境危機（包含高溫中暑、戶外勞動風險、農牧減產、能源過載與城鄉熱島效應）。設計師在面對極端氣候問題時，需具備從「產品設計（Product Design）」延伸至「系統與服務設計（Product-Service System Design, PSSD）」與「永續設計（Design for Sustainability, DfS）」的視野。
2. 設計理論與架構應用：
   • 雙鑽石模型（Double Diamond Model）：引導發現（Discover）、定義（Define）、發展（Develop）、交付（Deliver）之完整設計思考脈絡。
   • 包容性設計與韌性設計（Inclusive & Resilient Design）：針對高風險脆弱族群（如獨居長者、戶外勞動者）提供高適應性與低能耗的降溫機制。
   • 被動式降溫與微氣候理論（Passive Cooling & Microclimate Theory）：結合材料科學（蒸發熱、高反射材料）與低碳能耗架構，避免因大量使用主動式冷氣而造成二次碳排放惡性循環。

解題方法

1. 切入點與設計觀念

本題採用「分散式戶外防熱與城鄉降溫系統（Distributed Heat-Resilience Urban Micro-Station）」為核心方案——「CoolRefuge 氣候韌性微型避暑站與個人防護生態系」。
面對熱浪襲擊，本方案不採用高耗能的主動式大功率製冷，而是透過**「被動式降溫材料 + 戶外微氣候調節 + 微型穿戴式感知護具」**之軟硬體整合架構，同時解決「城鄉公共空間降溫」與「戶外高危險群個體防護」雙重議題。

2. 設計方案具體內容（CoolRefuge 生態系）

• 模組化公共降溫微站（Urban CoolRefuge Hub）：
  • 結構與材料：採用輻射冷卻塗層（Radiative Cooling Material）與多孔性陶瓷吸水蒸發結構，反射超過 95% 太陽輻射，並利用自然微風進行多孔蒸發降溫。
  • 綠能與微氣候：頂部整合薄膜太陽能板與雨水回收蓄水池，驅動低壓超微細水霧噴霧器（High-Pressure Misting System），降低周邊環境溫度約 $3^\circ\text{C} \sim 5^\circ\text{C}$。
• 戶外工作者生理警示與主動降溫穿戴配備（CoolGuard Vest & Wearable）：
  • 生理感測：針對快遞員、營建工人等高危險族群，內建體溫與心率感測晶片，透過藍牙即時上傳至微站與手機 app。
  • 相變降溫（PCM Modules）：使用石蠟系相變材料（Phase Change Materials, PCM），保持在固定的舒適溫度（如 $24^\circ\text{C}$），提供無需消耗電能的長效體表降溫。
• 智慧數據預警與資源調度服務系統（Heat-Resilience Service PSSD）：

核心觀念

本題為工業設計研究所（如成大工設）專題設計考題中極為典型的「視覺化設計表現」（Visualization & Design Rendering）題型。主要考查考生在有限時間與篇幅內，將設計構想轉化為具備「工程合理性」、「人因操作邏輯」與「量產美學質感」之視覺圖像的能力。

核心評分標準與必備觀念包括：

1. 多視角與系統化圖解：包含產品整體精描圖（Perspective Rendering）、爆炸圖（Exploded View）、使用情境圖（Context of Use）與內部機構/氣流場工程圖解。
2. 設計細節與圖解說明（Callout Annotations）：利用箭頭、圖示與文字說明材料選用（CMF）、機構動作、氣流熱交換原理及人因介面。
3. 極端氣候適應性設計（Thermal & Climate Ergonomics）：針對歐洲高溫熱浪（無中央空調、舊建築居多、電力緊張）的情境，透過圖像精確傳達無水/省電/高效降溫之核心技術機制。

解題方法

本題承接第 (2) 題所設定之產品方案——「AeroCool Horizon 戶外/半戶外模組化極速微氣候降溫裝置」（針對戶外工作者與舊式建築窗口設計之節能感應式微型冷風機）。視覺化呈現採「四大板塊組合圖」方式規劃，確保構想能被完整表達：

1. 產品三視精描圖與動態姿勢（Main Perspective & Form Factor）：

   • 展現產品外觀設計語言（簡約極致、防摔耐候雙重材質結構）。
   • 標示主要人因接觸點（Handle, Control Dial, Vent Angle）。

2. 氣流與熱交換工程剖面圖（Airflow & Cooling Mechanism Section View）：

   • 以箭頭藍紅色階視覺化流體力學（CFD Concept）：熱空氣吸入 $\rightarrow$ 雙葉微型渦輪壓縮 $\rightarrow$ 固態半導體（Peltier Module）製冷晶片冷凝熱交換 $\rightarrow$ 渦旋風扇噴射冷風。
   • 標示冷凝水回收塗層與自動蒸發散熱鰭片（Heat Pipe Exhaust）。

3. 系統機構爆炸圖與 CMF 說明（Exploded View & Material Specifications）：

   • 第一層：防紫外線耐候聚碳酸酯 Shell (PC+ABS)
   • 第二層：高效 HEPA + 活性碳模組化濾網
   • 第三層：半導體製冷核心與鋁合金高密度散熱鰭片
   • 第四層：高能量密度鋰電池模組與磁吸式快速充電底座

4. 人因使用情境與操作介面圖（User Context & UI Detail）：

   • 情境圖：使用者於高溫戶外工作（如建築工地、市集攤販）配戴或置於檯面使用之角度說明。
   • UI 詳圖：觸覺反饋旋鈕、高對比 OLED 減光顯示器（高光下可視）。

選項分析

本題為非選擇題型之開放式實作手繪/圖解題，故無固定選項。評閱標準依據工業設計研究所評分矩陣分析如下：

• 最高分等級（A+）呈現要素【採納】：

  • 圖面構圖平衡，點線面層次分明，線條順暢精確。
  • 具備完整爆炸圖與剖面機構圖，非僅畫外殼塗鴉。
  • 附帶詳細標註（Callout），清晰說明 CMF（Color, Material, Finish）與流體降溫原理。
  • 考慮極端氣候下的實際限制（如電力續航、攜帶便利性、散熱排熱路徑）。

• 常見失分陷阱【避開】：

  • 僅繪製概念外觀（Slick Render Only）：缺乏內部機構或原理圖，被視為缺乏工程與設計可行性。
  • 忽略排熱機制（Ignoring Thermodynamics）：能量守恆定律下製冷必排熱，若未畫出熱風排風口與散熱片，屬於重大設計瑕疵。
  • 圖文不符或缺乏尺寸感：未標示與人體尺度（Human Factor）之互動比例。

解題技巧

1. 爆點圖解法（Exploded View Trick）：考場繪圖時，先繪製主要軸線（Explosion Axis），將外殼、核心模組、濾網與電池沿軸線平行拉開，能瞬間展現高度專業的產品結構感。
2. 顏色編碼視覺化（Thermal Color Coding）：使用藍色箭頭代表冷空氣進出與低溫區域，紅色箭頭代表熱空氣與散熱路徑，綠色/黃色代表電力與感測信號，使閱卷教授在 3 秒內理解運作原理。