學術生涯跨領域的探索 - fcu.edu.tw · • 陳述創造力與創新思維能力之培養，並在工程教育的問題性、知識結構、關係網絡、互動關係、目的、價值等面向進行創新

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學術生涯: 跨領域的探索

黃悅民

崑山科技大學副校長

國立成功大學講座教授

科技部特約研究員[email protected]

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淺談跨領域思維

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整合領域模式

1) 多學科（Multidisciplinary）：指不同的學門並列組成，這些學門之間有時並沒有任何明顯的關聯性（例如：音樂＋數學＋歷史）。

2) 多元學科（Pluridisciplinary）：指將某些或多或少具有相關性的學門加以整合起來。

3) 跨學科（Crossdisciplinary）：指將某一學門的研究取向（approaches）與公理（axioms）強加在另一個學門上。

4) 跨科際/跨領域（Interdisciplinary）：跨科際的是一個用來描述兩個或兩個以上學門之間互動交融的形容詞。這個互動所指涉的概念非常廣，自觀念的交流，到概念、方法論、程序、認識論、專有名詞、資料、研究教育組織的整合等皆可屬之。

5) 超學科（Transdisciplinary）：為一組學門建立一個共通的公理（axioms）系統。

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全校不分系學士班

4 https://udn.com/news/story/7266/3378669https://udn.com/news/story/7266/3005199

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臺大跨領域整合與創新高階主管碩士在職專班

5 http://ems.ntu.edu.tw/concept.html

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高師大跨領域藝術研究所

6 http://interart.nknu.edu.tw/

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清大跨領域神經科學博士學程

7 http://college.life.nthu.edu.tw/app/super_pages.php?ID=INPDP

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Dartmouth Univ. Institute for Cross-Disciplinary Engagement

8 http://ice.dartmouth.edu/

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Johns Hopkins UniversityCross-disciplinary Science Of Learning Institute

9 https://hub.jhu.edu/gazette/2013/april/features-science-of-learning-how-we-learn/

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中央研究院跨領域研究人員交流會

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科技部 AI 跨領域

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學習科學跨領域研究論壇

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科技部「行動生活科技與社會跨領域研究專案」發表暨媒合會

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科技部人社中心「補助科技部跨領域研究計畫之前置規劃案」申請案全年受理申請！

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「想像力與創新思維融入工程與設計教育」人才培育與研究 (102)

• 在全球化競爭下，工程及設計教育除了基礎理論教學研究外，如何培養工程及設計學生具備創新的能力以提升其國際競爭力?

• 工程與設計教育當前面臨的重要課題，尤其國內產業界正積極由過去代工製造轉向自我品牌拓展，急迫需要能夠進行設計、開發產品與提出創新想法的工程與設計人員

• 如何豐富學生想像力與創造力以利產出創新的產品構想與設計，並溶入人文關懷，提升人才就業競爭力，是當前工程與設計教育應著重之重要方向。

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跨領域工程教育人才培育與研究整合型計畫徵求 (105)

• 本次徵求之整合型計畫必須於實際工程教育科目中，面對台灣產業未來挑戰，融入或結合人文、設計、社會、美學、生態或其它等跨領域科目或內容

• 陳述創造力與創新思維能力之培養，並在工程教育的問題性、知識結構、關係網絡、互動關係、目的、價值等面向進行創新與突破，同步深化工程教育的深度與廣度，以建立工程教育創新教學與學習的典範，培育大學生研究生具備創新思維及跨領域的能力。

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科技部 106 年度跨領域整合型研究計畫徵求

• 以尖端物理╱化學方法探索生物科學之跨領域研究• 空間資訊與人文社會經濟跨領域研究• 建立以社會需求為核心的技術創新藍圖─科技產業、創新技術與人文社會經濟的跨領域研究

• 金融科技之跨領域研究• 無人飛行科技應用之跨領域研究• 食品安全及摻偽檢測技術研發之跨領域研究

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107年度跨領域整合型研究計畫

• 「建立以社會需求為核心的技術創新藍圖─科技產業、創新技術與人文社會經濟的跨領域研究」

– 能源轉型政策研究與再生能源科技發展 ( Energy Transformation Policy Study,Renewable Technology Development)

– 綠色成長 - 科技與政策 (Green-Growth Related Technology and Policy)– 因應人口老化與少子化(Aging Society with Fewer Children)的科技、實驗模式與系統建立

– 物聯網與工業 4.0 (Internet of Things, Industry 4.0)的科技與應用場域– 鼓勵青創與新創事業之創新倡議 (Innovative Initiatives for Start-ups and Young

Entrepreneurs)

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108年度「AI 創新研究中心專案」(1/3)

• 個別中心計畫 (1/2)1) 台灣大學「人工智慧技術暨全幅健康照護聯合研究中心」

– 低資源核心關鍵人工智慧技術開發– 中文知識庫建立和運用– 急重症後送處置之深度學習決策輔助系統-急診來診與暫留

2) 清華大學「人工智慧製造系統研究中心」– 針對製造產業提升智慧精準製造能力的人工智慧、大數據分析技術或數位決策系統之開發與產業實證

3) 交通大學「人工智慧普適研究中心」– 情緒認知相關技術與研究 (Affective Computing)

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• 個別中心計畫(2/2)4) 交通大學「人工智慧普適研究中心」

– 情緒認知相關技術與研究 (Affective Computing)– 人工智慧/機器學習技術安全之探討 (AI Safety)– 金融、商務等服務應用之相關研究 (FinTech)

5) 成功大學「AI 生技醫療創新研究中心」– 醫療決策支援與輔助診斷系統之研發

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• 「AI 人社計畫」議題– AI 與人文、社會、倫理、法律等相關議題

• 「醫療影像計畫」資料主題– 冠狀動脈結構(冠狀動脈 CT、冠狀動脈 CAG)– 心臟血流功能(冠狀動脈 CT、核子醫學影像 SPECT、冠– 狀動脈 CAG)– 原發腦瘤(Brain MR，至少三組脈衝程序)– 聽神經瘤(Brain MR，至少三組脈衝程序)– 腦血管疾病(頭頸部 MRA)– 肺部疾病(Chest X-ray)

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認識應用科學教育學門(1/4)

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應用科學教育

技職教育技術教育工程技術教育

職業教育

工程教育K12工程教育

高等工程教育工程科技教育

基礎師傅

基礎高級

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• 技術教育：指高職、技專校院的技術教育，課程強調實作與問題解決，培養基礎的技術工、技術員或技師。

• 工程技術教育：課程強調產業技術與就業導向，培養具產業所需技術的工程技師、工業技師或工程專技人員。

• 職業教育：高職、技專校院的學校教育(譬如英語、通識、生涯規劃等)，加強職業能力與職業認知，培養能立即投入職場的技術人員。

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• K12工程教育：中小學工程科技教育，課程強調動手做與創造力的啟發。

• 高等工程教育：一般大學的工程類學科的教育，培養兼具理論與實務的基礎工程師。

• 工程科技教育：課程除強調產業技術之外，亦加強科學層次的教學，培養兼具科學素養與技術能力的高級工程師或科技人員。

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• 學門研究重點項目– 技術教育– 工程教育– 商管教育– 餐旅教育– 新興人機互動與數位科技的應用– 技術教育與工程教育的典範移轉– e化人力資源教育與e化人力培訓– 機器人教育與教育機器人

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蘋果創辦人賈伯斯愛引用畫家畢卡索名言

–「好的藝術家懂複製，偉大的藝術家則擅偷取。」

–他的兩個創新關鍵字是「借用」與「連結」。

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「Good Artists Copy, Great Artists Steal」

• 首先，抄襲 (Copy) 的意思是，你抄了一個眾所皆知的作品，世界上的人都知道你的作品是學別人的，一點創意都沒有。雖然你把這個概念放到自己的作品之中，但世界上卻都知道你是學別人的、沒人欣賞，並且對這種行為感到可憐與一點點的羞恥。這樣的結果只能算是二流的 --- Good Artists.

• 而偷竊 (Steal) 的概念和這則完全不同了。偷竊這個詞的本意就是:「偷走屬於別人的東西」，所謂偷走的意思就是 --- 這個東西再也不屬於原作者了，偷走的人才是新的擁有者。歷史上有很多這樣的例子，偷取好點子的人在世界上備受矚目、享受成果，而原本發明的人則被世界所遺忘。

27出處：http://blog.cw.com.tw/blog/profile/256/article/2661

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小故事

• 世界級偷竊最有名的兩個例子就屬於「微軟賣給 IBM 別人的作業系統 MS-DOS」，以及「蘋果從全錄偷取 GUI 來製作Mac」。

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為何「跨領域學習能力」如此重要？

• 一般來說，創投界與管理顧問界的專業人士都擁有很強的跨界理解與融合能力。

• 我在麥肯錫當顧問的幾年間，有不少次的輔導專案，需要我們快速地在幾週，甚至幾天內，了解一個產業的脈絡，客戶面臨的根本問題，並且提出有用的解決方案。

• 除了顧問們平時就必須養成多方面涉獵的習慣外，我們以問題解決的思考模式為基礎，透過有效蒐集背景資訊，篩選重要議題，建立假設及觀點，以及反覆論證（包括分析證據，與業界專家交流等），快速獲得這個產業的關鍵知識。這樣的學習方式，對於新接跨領域工作的朋友，很有幫助。

29 http://blog.cw.com.tw/blog/profile/256/article/2661

From 天下雜誌孫憶明

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史丹佛大學：科技與人文跨領域是創新教育的養分

• 史丹佛大學人文暨科學院院長Dr. Richard Saller• Saller院長先以經濟學研究的發現，突顯多元化與跨領域的教學及學習對於高等教育發展學術研究與特定專業技能環境的重要性

• 創新思維的培育關鍵在於通識化教育而非專業特定技能的養成• 位在科技前沿發展地區的大學院校如史丹佛大學，推動創新創業的成果通常更為顯著。而研究也發現，通識化的教育使得學生俱備多樣知能技術與多樣化的經驗，有助於創業精神的養成。

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http://www.ensit.tw/?p=4037

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MMN Lab31 https://www.youtube.com/watch?v=NhySaQCL114&feature=youtu.be

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大學教育再想像：史丹佛2025之創新大學學習生態系統

• 「史丹佛2025」計畫背景與四個創新大學學習生態系統– 開放迴圈大學（Open Loop University）– 依個人節奏而定的教育（Paced Education）– 翻轉軸心（Axis Flip）– 目的學習（Purpose Learning）

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http://lawdata.com.tw/tw/detail.aspx?no=405956

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A place for explorers & experimenters at Stanford University

• 史丹佛大學工程學院附屬的「設計學院」(https://dschool.stanford.edu)(d.school@Stanford)– 先有專業訓練，再輔以跨界知識

• 跨領域的人才，醫、商、工程、人文學生放在一組，跳脫原有專業，進入真實世界裡消費者的生活裡，挖掘需求，強調CDIO精神

• David Kelley說，「這是一個藝術與工程的結合體。」這裡有一切顛覆傳統教育的想法。從產學合作、空間、教學法，都有創新想法。

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https://www.cw.com.tw/article/article.action?id=5062638

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個人經驗分享

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如何發展自己學術定位?

• 你的想法可以跟別人不一樣逆向思考• 思考自己目前與未來擁有的資源大師的路不見得適合你• 建立合作的夥伴甚至團隊新領域裡需要謙卑與同理心• 跨領域學者先從跨領域合作

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Out-of-Box Thinking:以師者為例

–師者, 所以傳道、授業、解惑也？

–還是, “傳惑、授道、解業” ？

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理念與來時路: My Experience

• 成大工程科學系畢業: 一個跨電機與機械的學系• Univ. of Arizona 電機工程系參與麥唐納道格拉斯之殺手衛星AI計畫3年• 1991回成大任教5年內沒有一篇SCI/SSCI論文! 投入所有資源於作業系統發展, 想

為台灣寫出一套取代MS-DOS的系統• 1996-2006: SCI論文已經近100篇!• 2006: 自己該繼續做純資訊工程的研究嗎?• 2007: 跨入資訊教育• 2010: 通過工程處與科教處傑出獎審查 (第一次)• 2013: 跨入工程教育 (推動全國想像力與創新思維融入工程與設計教育計畫與後續

之跨領域工程教育計畫)• 2017: 跨入科學教育(中低成就小學生自然科培龍計畫)

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– 1996年發表於– IEEE Transactions on Knowledge

and Data Engineering

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– 2003年發表於– IEEE Transactions on Information

Technology in Biomedicine

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– 2005年發表於– Interactive Learning Environments

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– 2007年發表於– Interactive Learning Environments

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跨領域第一次: 資訊教育

• 2007開始毅然放棄申請在工程處計畫決心• 沒有合作對象下的選擇: 基於自己資訊背景資訊教育• 2007以新兵的心情加入科教處(當時已是成大特聘教授) 心態

• 不只參與而是承辦科教處各種活動任何社群裡, 你的存在是matter嗎?

• 2011: 研究傑出獎• 2017: 資訊月傑出資訊人才獎 (資訊教育)

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跨領域第二次: 工程教育

• 自己的領域是工程科學系 (小型工學院)• 把教育加入自己工程知識工程教育• 發表數篇以東西方文化的差異看工程學生學習問題• 2013:推動全國想像力與創新思維融入工程與設計教育計畫與後續之跨領域工程教育計畫

• 全國頂尖大學全部加入，科技大學則有台科大與雲科大• 曾代表台灣在ASEE之Budapest會議發表專題演說• 2015: 轉任應用科學教育學門召集人

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跨領域第三次: 科學培龍教育

• 關懷中低成就學生在自然科學科目的學習• 為何敢踏出這一步在國小任教的博士班畢業學生• 跨校整合型計畫: 台南大學與雲林科技大學

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10 Simple Rules for a Successful Cross-Disciplinary Collaboration

1) Enjoy Entering a Completely New Field of Research2) Go to the Wet Lab3) Different Fields Have Different Terminologies: Learn the Language4) Different Fields Move at Different Speeds: Do not Become Impatient5) Different Fields Have Different Reward Models: Know What You Can Expect6) What Different Fields Mean by “Data”7) Assess the Advantages and Disadvantages of Service Work8) Create and Manage Structural Bonds9) Recognize When Things Are Not Working Well10) Be Synergistic

47 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4415777/

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跨領域研究的思索

• 自己研究團隊: 必須考慮本身研究資源• 宜從自己領域延伸• 可以考慮其他領域學者collaboration是比較快達到效果

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跨領域研究之方法與思維

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Artificial Intelligence

• 人工智慧 (Artificial Intelligence, AI)– 可應用於許多領域: 工程, 醫學, 商管, 教育等– 已有容易之平台與工具可使用，如Google

TensorFlow– 不必自己寫類神經網路或Data Mining程式

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Design Thinking

• 設計思維 (Design Thinking)– 《Design Thinking》by Peter Rowe in

1987– IDEO 公司主導最近議題– T型人概念– 橫線代表與他人合作與跨領域的能力，實質主要是empathy與enthusiastic

– 應用在許多領域與創造力培育

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Computational Thinking (1/4)

• 運算思維 (Computational Thinking, CT)– 運算思維被視為數位時代基本能力– 可應用於不同領域– Scratch 推波助瀾– 右圖為Google Search結果

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• 運算思維理論

其觀念可應用或結合不同領域,如電腦, 數學, 科學資料分析, 社會科學, 語言藝術, 教育, 遊戲設計, 機器人控制等

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• International Conference of Innovative Technologies and Learning– The Trend of Computational Thinking Education: Current Research,

Assessment, and Future

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• Pan-Pacific Technology Enhanced Language Learning– Computational thinking and language arts

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Affective Computing

• 情感運算(Affective Computing)• 情感學習(Affective Learning)

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Affective Learning

• Liu, M. C., Huang, Y. M., & Xu, Y. H. (2018). Effects of individual versus group work on learner autonomy andemotion in digital storytelling. Etr&D-Educational Technology Research and Development, 66(4), 1009-1028.doi:10.1007/s11423-018-9601-2

• Huang, Y. M., Liu, M. C., Lai, C. H., & Liu, C. J. (2017). Using humorous images to lighten the learningexperience through questioning in class. British Journal of Educational Technology, 48(3), 878-896.doi:10.1111/bjet.12459

• Wu, C. H., Huang, Y. M., & Hwang, J. P. (2015). Review of affective computing in education/learning: Trendsand challenges. British Journal of Educational Technology

• Liu, C.-J., Huang, C.-F., Liu, M.-C., Chien, Y.-C., Lai, C.-H., & Huang, Y.-M. (2015). Does gender influenceemotions resulting from positive applause feedback in self-assessment testing? Evidence fromneuroscience. Educational Technology & Society, 18(1), 337-350.

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Culture (1/2)

• 跨文化議題 (Culture Issue)– 可融入設計, 管理, 教育等– 相當適合跨國合作

• 相關議題– 東西方文化– 原住民文化

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Culture (2/2)

• Shadiev, R., Wu, T. T., Sun, A., & Huang, Y. M. (2018). Applications of speech-to-text recognition andcomputer-aided translation for facilitating cross-cultural learning through a learning activity: issues and theirsolutions. Etr&D-Educational Technology Research and Development, 66(1), 191-214. doi:10.1007/s11423-017-9556-8

• Shadiev, R., & Huang, Y. M. (2016). Facilitating cross-cultural understanding with learning activitiessupported by speech-to-text recognition and computer-aided translation. Computers & Education, 98, 130-141. doi:10.1016/j.compedu.2016.03.013

• Shadiev, R., Hwang, W.-Y., & Huang, Y.-M. (2015). A pilot study: Facilitating cross-cultural understandingwith project-based collaborative learning in an online environment. Australasian Journal of EducationalTechnology, 31(2), 123-139.

• Jian, H. L., Sandnes, F. E., Huang, Y. P., Huang, Y. M., & Hagen, S. (2010). Studies or Leisure? A Cross-cultural Comparison of Taiwanese and Norwegian Engineering Students' Preferences for University Life.International Journal of Engineering Education, 26(1), 227-235.

• Huang, Y. M., Chen, M. Y., & Mo, S. S. (2015). How do we inspire people to contact aboriginal culture withWeb2.0 technology? Computers & Education, 86, 71-83. doi:10.1016/j.compedu.2015.03.001

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STEM、STEAM

• 美國科學教育學者所提出的科學素養概念

• Obama在2013 年提出了STEM人才培育國家整合策略，分別推動約114 項不同的STEM 計畫

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Maker Movement

• 創客運動 (Maker Movement)

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Maker & STEAM

• 實現STEAM創客於跨領域教育之課程研發與評鑑– 培育國內大專院校學生實現STEAM於跨領域教育之專業技能– 設計與發展創客教育之多功能知識共享平台– 以創意問題解決能力融入人機介面設計課程– 以協同作業融入遊戲設計課程– 以體感互動融入科技藝術創作課程– 以設計思考及STEAM 創客精神融入程式設計課程

• 創客教育與智慧學習聯盟計畫– 促成國內大專院校院校與產業間的連結– 培育結合專業技能及具有創造設計素養人才

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ICITL 2018International Conference of Innovative Technologies and Learning

Sponsored by Springer

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ICITL-2019Dec 2-4, Tromso, Norway

• 地表最北大學 (北緯70度跨入北極圈)• Univ. of Tromso 為挪威5所 first tier universities 之一• 極光 Dog Sledding Humpback Whale

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