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嵌入式系統整合設計

課程 訪談

童建樺副教授兼系主任  弘光科技大學資訊工程學系

主辦單位:智齡聯盟        指導單位:教育部        承辦單位:臺大智活中心 指導教授:劉佩玲、王秀槐、康仕仲          撰文:林怡廷    


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談到「資訊工程」,想到的是⼀一堆複雜難解的運算符號,還是硬梆梆的 電路板?這四個大字,讓人充滿專業的距離感。過往理工思維常以技術、 理論套用在他人身上,卻鮮少考慮使用者真正的需要。不過,「教育,是 要幫他點起火苗」,只要改變方法,便能讓⼀一群關在房裡寫程式的學生們 觀察、發現需求:長者會因為尿袋外掛而不想外出、長期臥病在床容易產 生褥瘡。從注入人文素養與社會關懷開始,由使用者需求出發,便能讓資 訊工程走出課本和教室,成為平易近人的知識技能,提升其價值。


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個人經驗,開啟跨領域的契機

轉換理工思維,改由需求出發

臺灣資工系何其多,而弘光科技大 學資工系的亮點究竟在哪?身為系 主任,我總是思索這個問題。終 於,有了答案。過去,弘光為護理 專科學校,深耕護理領域,因此, 希望能善用優勢,將資訊工程與護 理領域結合,擴大兩種可能。

其中⼀一次的對話令我印象深刻。如 果要減少長者跌倒造成的傷害,你 會怎麼做?⼀一般技術人員的直覺反 應是,在他們身上裝感應器,跌倒 後感應器便會發出求救訊號,這樣 就好啦!可是,「如果你是長者, 會希望身上配戴各種機械儀器 嗎?」老人福利與事業學系的老師 從對方觀點,帶來新的啟發,而這 句話重重地打了我⼀一拳。原來,理 工科系的我們,常常用個人想法、 技術套用在他人身上,卻從沒考慮 過對方感受。

當時,我逢人就問,臨床上需不需 要資訊工程提供協助?卻久久得不 着回應。探其究竟,原來是「資訊 工程」這四個字,讓人充滿距離 感。後來,我便改變策略,找資工 系、護理系、老人福利與事業系的 老師們「聊天」。在沒有壓力的氣 氛下,老師們完整描述臨床上遇到 的困難,而資工系的老師就可介 入,紛紛提出解決方案。在需求與 技術的交流、對話間,產生許多可 行的點子。

因此,我們便改變想法,從人最平 常的習慣發想。只要跌倒,通常會 喊救命,就從這麼⼀一個生活小細節 開始,了解需求、設定場域,這樣 規格就出來了,接著再想有哪些技 術、又該怎麼應用。其實,只要從


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實際的需求出發,產品設計便能更 貼近使用者、更有價值。 漸漸地,許多校內老師知道我正從 事跨領域合作,常主動找我討論新 的跨領域點子。⼀一次偶然機會下, 便受邀參訪弘光科技大學附屬老人 醫院。在觀察、體驗和提問的過程 中,點子⼀一個個浮現,再次驗證了 ⼀一 大 事 實 : 只 要 轉 換 傳 統 理 工 思 維,改由需求出發,便會極具價 值。對資工系的學生而言,這是很 棒的訓練;因此,在「智齡聯盟」 的支持下,改變「嵌入式系統整合 設計」的課程設計。

資工結合護理,新課程設計讓 1+1大於2 學生初步入社會,大多像小螺絲 釘,站在第⼀一線,負責部分任務。 小螺絲釘固然重要,可是總希望他

們能成長,作為上層管理者。此 時,便必須顧及整體層面,而這就 是系統整合的概念。因此,「嵌入 式系統整合設計」是希望讓大四學 生整合過去三年的知識、技能,同 時提升學習高度。 舉例來說,如果要做出⼀一個MP3, 需要許多步驟。從怎麼整合電路、 撰寫韌體等,都是關鍵,可是這些 知識技能分別屬於不同課程安排, 便希望透過這堂課引導他們把這些 步驟接合。 然而過去幾年,這堂課的課程設計 是和學生分享產學合作經驗。老師 站在台上說,學生坐在台下聽,較 為枯燥。這學期,我改變方法,讓 生硬的理工課程融合人文素養、讓 資訊工程應用於老人護理領域中, 期望發揮⼀一加⼀一大於二的效果。


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從關起門來寫程式,到走 出課本、走出教室 學生進行傳統專題製作時, 總會面臨⼀一大問題:成品完 成了,但是它卻⼀一點也不人 性。電腦螢幕畫面明明那麼 大,字體卻像顆小芝麻,怎 麼叫老人家使用?手錶的提 示功能以文字顯示,沒有考 量到長者不識字或是老花問 題。對學生而言,這些只是 生活小細節,可是對長者來 說,卻是大困擾。 因此,第⼀一階段課程從觀察 與體驗開始,讓學生們貼近長 者們的生活。學期初,便安排老化 體驗。活動時,學生們鬧著玩,請 彼此念出股票機上的數字。這才知 道長者在視力退化後,原本輕而易 舉的事竟然會變得如此困難。從親 身體驗,到深刻記憶,這樣的同理 心對接下來的產品設計有很大的幫 助。 接著,則是讓學生走出教室,參訪 老人照護醫院,從實際的生活經驗 中尋找需求,進而能設計出產品。 原先,只安排⼀一次參訪行程,可是 發現這還不夠。因為學生初次進入 新場域,多是走馬看花,沒有深入 觀察、體會需求。因此,在分組構

思設計方案後,結合服務學習,再 次前往老人照護醫院。服務中心主 任張簡琳玲,同時也是這門課的協 同主持人認為,專業服務學習具有 正面意義。學生不僅能當個小幫手 從旁協助,還能從中思考:究竟可 以把專業可以應用在哪? 學生張子敬便表示,想法在過程中 會慢慢改變,態度也更加積極,不 僅懂得從蛛絲馬跡中尋找需求機 會,就連護士抄病例、病人上下床 等細微動作都會仔細觀察,還會訪 問相關人員,徵詢意見。從需求出 發,再改良設計,漸漸地,設計方 案變得更明確、更符合使用者。


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由實際範例引導整體設計方案 資工系學生擅長寫程式,卻不知道 前、後端的產製過程,像是:產品 需求是什麼、怎麼讓產品上市、成 本如何評估。這時便需要具體的畫 筆描繪出前端與後端的輪廓。因 此,第二階段的課程設計為個案教 學。以研發成功的產品-「尿溼偵 測」作為範例,從需求分析、成本 分析與評估、系統設計改良,到開 發流程推演,讓抽象觀念具體化, 引導學生⼀一步⼀一步完成設計方案。 其實,運用個案教學的最主要原 因,牽涉到學生們自高職以來的思 維訓練模式,是以「做中學」為核 心。對技職體系的學生而言,實際 案例與實作課程就像催化劑,能在 短時間內理解課本上所描述的知識 基礎,並促使他們思考可能的應用 範圍,這跟⼀一般大學注重理論教育 較為不同。我想,在人才培育的過 程中,技職體系與高校體系的差 異,能為「智齡聯盟」提供不同想 法。

培養發現問題、回答問題的能 力 臺灣學生的學習態度較為被動。常 常,老師在台上講得口沫橫飛,請 同學提問時,台下總是⼀一片靜默。 因此,第三階段的課程目標,是讓 學生成為課堂主角,而老師則是課 堂配角。 每兩週,我會從第二階段的個案教 學中,指定⼀一個主題,如:需求分 析、成本分析等,請各組學生應用 方法,評估他們的設計方案,並上 台報告。不僅如此,還設計了⼀一項 課程巧思,請其他組學生在每組報 告後,準備問題提問,而報告組別 則依序回答,藉此培養學生們問問 題、回答問題的能力。 此時,老師成為配角,從旁補充, 或是鼓勵,增強提問者與回答者的 自 信 , 並 願 意 走 下 ⼀一 步 。 除 此 之 外,還為學生們建立觀念:他人提 問,並不是要找麻煩,而是要幫助 你解決問題。未來,若要在公司推 出新產品,不僅要說服老闆,還要 能回答不同部門對產品的疑慮。因 此,從課堂練習開始,學會發現問 題、對難題進行回覆。


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使用者與經營者回饋,指引產 品改良方向 課程的另⼀一個新嘗試,是讓學生們 在產品場域-老人醫院,對照護者 與經營者提出產品構想。原本忙於 公事,打算輪流出席的醫護人員 們,大多從頭到尾、聚精會神地聆 聽,並給予回饋。第⼀一線人員的正 向鼓勵為學生們注入⼀一股自信,還 從專業角度為產品提供改善方案。 舉例來說,⼀一組學生為了減少長者 跌倒所造成的傷害,設計出膝關節 與肘關節護墊。現場護理人員補充 說明,長者跌倒時最易受傷、而影 響最大的部分是在腰部的髖關節。 因此,學生在期末成果報告時,增 設髖關節護墊,提升產品的實用性 與安全性。

除了照護者的意見外,副院長親臨 現場,從經營者的角度講評各個設 計方案,這更為課程增添意義與價 值。經營者總希望在同樣的價格 下,能同時擁有更多功能、增加產 品的價值;生產者則希望能降低成 本,兩者間有所衝突。因此,如何 在價格與價值間取得平衡,成為產 品設計的重要關鍵。 短短的三、四個小時內,學生們練 習以「非工程、非技術性」口吻, 描述使用者情境與訴求,讓人能清 楚掌握產品設計概念;而學生們還 從使用者、經營者端得到不同角度 的回饋與建議。在這樣的雙向互動 下,為產品改良指引了⼀一條新方 向,這是過去課程所缺乏的部份。


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學生迸發令人驚豔的點子 課前、課後的最大差異,在於點子 來自學生。過去,進行專題製作 時,學生在迸發點子上較為被動, 而能商品化的構思多來自於老師。 現在,我們發現,只要以循序漸進 的方式從旁引導、鼓勵,學生多能 產生令人驚艷的想法。在最後的成 品發表會上,各組採納先前建議, 展現改良後的產品構想,部分組別 甚至製作出實體產品,如:尿袋偵 測電路板、老人行走輔助器等。各 組報告時,還要求輔以影片呈現。 這是我從「智齡聯盟」中得到的概 念,面對微時代的來臨,學生必須 學習在短時間內以戲劇張力點出具 體需求與產品設計要點,抓入他人 注意。 ⼀一組學生觀察到長者會因為尿袋外 掛而不想外出;照護者則必須⼀一次 次查看尿袋是否需要更換,不僅增 加工作負擔,還打擾長者。因此, 從人性尊嚴的角度,設計「尿袋偵 測盒」。原先的設計概念是,尿袋 放置盒內,只要碰到盒內的按鍵, 便會傳送訊息告知照護者更換;可 是此設計有所瑕疵,走路、搖晃都 可能誤觸按鍵。學生們就此改良演 算方式,以持續感應⼀一段時間以 上,才會通報。

⼀一組同學則觀察到長期臥床者,易 產生褥瘡、造成感染,或甚至會使 血液循環不良;翻身則能減少上述 問題的發生。因此,設計「翻身守 門員」,提醒照護者定期協助翻 身,並設計記錄表。這是細微、卻 有價值的觀察與設計,接下來則可 以考量溫度、季節對人體造成的影 響,進而推出個人化設定。 在聽取建議、不斷調整的過程中, 逐步完成產品設計。學生張子敬表 示,這門課不僅要整合資工系所 學,還要查詢護理、老人領域的資 料。這並非翻翻課本便能找到解 答,而是必須動腦,從需求面想。 這樣的學習過程雖然辛苦,可是得 到意想不到的收穫。對教育者而 言,學生們的成長,則是種鼓勵。


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產品開發,需環境與資源的配 合 這門課程,在學生們的報告聲中劃 下尾聲。不過,若能結合開發廠商 對學生產品設計的建議,或經驗分 享,將更加充實。目前臺灣的老人 照護產品多從國外進口,較難找到 此行業中的典範。雖然部分學校在 相關政策或計畫下會進行研發、設 計,但是顯得較為零星,也沒有建 立整體開發流程,如:臨床測試、 技術轉移等。我便有著切身經驗, 當初「無線尿溼偵測器」,如果沒 有護理系老師協助,根本難以進行 臨床測試。在臺灣的現存環境下, 就算設計出相關產品,也難以商品 化。步入高齡化社會之際,開發老 人照護產品成為機會點,不過,這 的確是⼀一條漫漫長路,還需要更多 資源、更多制度上的配合。

教育,是要幫他點起火苗 教育並非⼀一蹴可及,若僅以⼀一學期 課程,要讓學生有大改變,真的不 容易。不過,教育是幫他點起火 苗,而非將水桶填滿。因此,在學 期初,便跟學生說,「不要再管規 格了,重點是需求!」我必須讓他 們知道:工程,不能只是置入個人 想法,而是得回歸到使用者需求。 不僅如此,還要讓他們學習跟不同 領域的人溝通,從工程師、護士到 長者病患,試著了解對方所言、或 將自己的概念傳達,這是傳統工程 教育較難做到的事。若能把這些概 念深深印在腦海裡,甚至化身為日 後的做事習慣,為目標對象創造出 更好的使用者經驗,那麼便是身為 老師的最大價值。


智齡聯盟 教育部智慧生活人才培育計畫 計畫主持人  劉佩玲  特聘教授  (國立臺灣大學應用力學所) 共同主持人    王秀槐    教授                  (國立臺灣大學師資培育中心)                                                  康仕仲    副教授          (國立臺灣大學土木系)               專案助理      葉湘如、彭靖文、陳淑英 聯絡電話:(02)3366-­‐3366#55201 .電子信箱:silverstaff@caece.net .郵寄地址:北市中正區羅斯福路4段1號              (臺大土木研究大樓電輔組610室) .聯絡地址:北市大安區辛亥路3段188號610室

智齡聯盟網站:http://t-edu.tw

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