臺灣博碩士論文加值系統

　　永續發展為國內外重視的議題，面對當前農業環境惡化與飲食文化流失、土地過肥、高碳足跡及除草劑致基因突變等生態破壞、農藥殘留、兒童偏食、肥胖、慢性疾病等問題，都市校園近年來積極推廣食農教育，但受環境與家庭飲食習慣限制而成效有限。有鑑於此，本研究以居家水耕蔬菜產品進行設計研究，以水耕取代土耕，透過簡易的種植過程使學童體驗食農並獲得成就感。

　　研究目的包含以下兩項：其一「瞭解食農議題如何以水耕技術落實於都市家庭中之對策」，透過「前導實驗研究」與「文獻回顧」推導出本篇研究方向；其二「針對所提出之因應對策發展出一組概念設計產品與分析」，藉由「概念設計方法工具」反覆修改至功能模型，並以「半結構式專家訪談」、「AB實驗研究」作評估分析。

　　本研究經實驗、訪談、設計實作及改良後提出三項設計重點：(1)「降低成本」：AB實驗證實升能景窗能有效提升鮮重及光照表現；(2)「操作簡化提升成功率」：半封閉式設計不但簡化操作流程更有助於降低病蟲害之耕作力；(3)「教育內容需提升」：本研究提出之設計尚需增加食農教育內容使之得以提升學習興趣與成效。未來研究及設計方向建議增加開發食農相關教學內容並增加物聯網及APP等技術，藉此落實永續食農教育目標。

Sustainable development is an issue of importance at home and abroad. In the face of various problems (such as the current deterioration of the agricultural environment and the loss of food culture, land over-fertilization, high carbon footprint, and herbicide-induced genetic mutations and other ecological damage, pesticide residues, children's partial eclipse, obesity, chronic diseases), urban campuses have actively promoted food and agriculture education in recent years, but environmental and family eating habits limit them. Therefore, this study focused on design research on home hydroponic vegetable products, replaced soil cultivation with hydroponic cultivation, and enabled the children to experience the food and agriculture issue, and gain a sense of accomplishment through a simple planting process.

The study divided into two parts: The first part, "Understand how to implement the issue of food and agriculture in urban households with hydroponic technology". Through the "leading experimental research" and "literature review", the direction of this research is derived. The second part - "Developed a set of conceptual design products and analysis for the proposed countermeasures".

According to the result of repeatedly modified to the functional model by analyzing the "conceptual design method tool" and based on "semi-structured expert interview" and "AB experimental research", this study puts forward three design points:(1) "Costs down"– AB experiment confirmed that the rising energy window could effectively improve fresh weight and light performance;(2) "Operation simplifies and the improved success rate "–Semi-closed design reduces pests and diseases, helping to simplify the burden of farming;(3) "Educational content needs to be improved"– The design proposed in this study needs to increase the content of food education to enhance the interest and effectiveness of learning. Future research and design directions suggest increasing the development of food and agriculture-related teaching content and increasing technologies such as the Internet of Things and APP to implement the goal of sustainable food education.

目錄

明志科技大學碩士學位論文 指導教授推薦書 i
明志科技大學碩士學位論文 口試委員會審定書 ii
誌謝 iii
摘要 iv
Abstract v
目錄 vi
圖目錄 ix
表目錄 xii

第一章 緒論 1
1.1研究背景 1
1.2研究目的 2
1.3研究問題 3
1.4研究名詞定義 3
1.5研究範圍限制 4
1.6預期研究貢獻 4
1.7論文架構流程 5

第二章 文獻回顧 8
2.1都市家庭食農議題 8
2.1.1都市校園食農議題 8
2.1.2都市家庭食農發展機會與限制 13
2.1.3都市家庭食農發展方向整理 15
2.2水耕蔬菜栽培 16
2.2.1水耕蔬菜 16
2.2.2家庭水耕蔬菜系統比較 19
2.2.3家庭水耕小結 27
2.3前導實驗研究 28
2.3.1前導實驗研究 28
2.3.2前導實驗研究成果 28
2.3.3前導實驗研究設計小結 38
2.4產品概念設計 39
2.4.1新產品開發 39
2.4.2產品概念設計 42
2.4.3產品概念設計小結 44

第三章 研究方法 45
3.1研究架構 45
3.2研究流程 47
3.3研究方法介紹 48
3.3.1概念設計方法工具 48
3.3.2半結構式專家訪談 50
3.3.3 AB實驗研究 53

第四章 成果與討論 57
4.1概念設計方法工具成果 57
4.1.1了解-人物誌 57
4.1.2了解-情境故事法 58
4.1.3發展-草圖 60
4.1.4雛型-快速模型 70
4.1.5評估-使用者訪談 72
4.1.6雛型-功能原型製作 73
4.1.7雛型-3D建模渲染表板與APP 77
4.1.8評估-實驗觀察 82
4.2半結構式專家訪談成果 86
4.2.1訪談成果分析 86
4.3設計修改 93
4.3.1 設計詮釋 93
4.3.2 使用者教育設計 96
4.3.3設計調整 101
4.3.4 AB實驗研究 103

第五章 結論與建議 109
5.1結論 109
5.1.1「瞭解食農議題如何以水耕技術落實於都市家庭中之對策」 109
5.1.2「針對所提出之因應對策發展出一組概念設計產品與分析」 110
5.2建議 112

感謝 113
經歷 114
參考文獻 115
附錄 119
附件一、人物誌工具表 119
附件二、情境故事法工具表 120
附件三、使用者訪談表 121
附件四、專家訪談評估表-半結構式訪談表 122
附件五、專家訪談評估表-MPCA創意評估表 123
附件六、專家訪談評估表-MPCA創意評估表核算表 124
附件七、AB實驗-有無升能景窗植株數據比較表 125
附件八、人物誌成果A 126
附件九、情境故事法成果B 128
附件十、台電時間電價表 133
附件十一、專家A訪談整理 134
附件十二、專家B訪談整理 136
附件十三、專家C訪談整理 137
附件十四、專家D訪談整理 138
附件十五、專家訪談創意評估核算成果 142
附件十六、AB實驗-有無升能景窗植株數據比較成果 143


圖目錄

圖 1 論文架圖 5
圖 2 研究流程圖 6
圖 3 現今使用人工光現況 22
圖 4 養液栽培三大類比較 23
圖 5 水耕菜園書封面－發泡煉石耕 24
圖 6 湛液栽培（Deep Flow Technique,DFT） 24
圖 7 養液薄膜技術栽培（Nutrient Film Technique,NFT） 24
圖 8 水耕可種蔬菜與香料項目 25
圖 9 柱式－薄膜耕NFT設計 33
圖 10 模組－薄膜耕NFT設計分析 34
圖 11 單一模組搭配登板產品圖(前側視圖) 35
圖 12 單一模組搭配燈板產品圖(後側視圖) 35
圖 13 並列堆疊模組產品組合圖 36
圖 14 壁掛串聯(植生牆)產品組合圖 36
圖 15 都市家庭水耕蔬菜設計方向 38
圖 16 新產品開發流程的各階段 40
圖 17 產品開發前期活動對新產品之影響 41
圖 18 產品設計與開發成本比例 42
圖 19 概念設計流程的各階段 43
圖 20 研究流程圖 47
圖 21 都市家庭水耕蔬菜概念產品 51
圖 22 AB升能景窗小白菜種植實驗 54
圖 23 AB升能景窗小白菜種植實驗 55
圖 24 垂直植蔬牆 60
圖 25 環保類紙箱與主機種植箱 61
圖 26 隔熱膜與倒剩液肥系統家具 62
圖 27 教育透明水盒設計 62
圖 28 植栽籃設計 63
圖 29 氣泡均勻板設計 64
圖 30 DFT等比功能草模 71
圖 31 2D產品工程圖 74
圖 32 功能原型產品 75
圖 33 植物蒸氣於景窗上凝結 76
圖 34 氣管串連設計達成 76
圖 35 水盒透明未生綠藻 77
圖 36 產品情境圖 78
圖 37 重要性說明 79
圖 38 背景知識說明 79
圖 39 設計特色說明 80
圖 40 設計細節說明-產品 81
圖 41 設計細節說明-APP 82
圖 42 產品APP使用流程 82
圖 43 不明菌藻 83
圖 44 光源受葉面阻擋集中於上端 83
圖 45 植物根部穿透矽膠而漏水 84
圖 46 植物根部交雜在一起 84
圖 47 此水盒250ML水位線紀錄 85
圖 48 小米花花草草植物檢測器 85
圖 49 雷達圖 91
圖 50 植栽籃紀錄板 97
圖 51 透明養液盒設計 98
圖 52 採收提示伺服器 99
圖 53 肥料錠 100
圖 54 堆疊卡榫設計 102
圖 55 AB實驗縮時影片QR code 103
圖 56 實驗用植栽籃克重 105
圖 57 過程氣溫數據 106
圖 58 光照累績量數據圖 107
圖 59 AB實驗後藻類孳生情況 108


表目錄

表 1 食農教育定義 8
表 2 農業飲食之影響內容 10
表 3 都市校園與家庭食農教育發展方向整理 15
表 4 彙整各家對於水耕的解釋與名詞定義整理 16
表 5 水耕與土耕之優劣勢比較 17
表 6 預防與較低採收蔬菜之硝酸鹽含量過高之方法 19
表 7 植物燈源選用分析 20
表 8 各種蔬果所需的光照度 26
表 9 居家水耕易產生之病蟲害 29
表 10 光源不足影響 30
表 11 補水頻率問題 31
表 12 植株間距過密 31
表 13 設備容器問題比較分析 32
表 14 都市水耕設計可能性 32
表 15 柱式－薄膜耕NFT設計分析 33
表 16 湛水浮標式優缺點 37
表 17 水耕產品系統的可能性 37
表 18 產品概念設計階段與工具 44
表 19 研究方法架構 45
表 20 研究參與者專家介紹 51
表 21 產品評估方法 52
表 22 測量名詞定義 56
表 23 人物誌收斂關鍵字表A 57
表 24 情境故事法收斂關鍵字B 59
表 25 家用水耕產品比較 65
表 26 水耕系統類型性能價格比較 67
表 27 系統性價比較對象編號圖 68
表 28 成本分析 69
表 29 使用者訪談表 72
表 30 使用者訪談歸納表 73
表 31 升能景窗效率比較 75
表 32 專家訪談整理-第一部分-設計認同 86
表 33 專家訪談整理-第二部分-設計修改 87
表 34 專家訪談整理-第三部分-設計展望 89
表 35 設計詮釋 93
表 36 議題連結 94
表 37 產品特色 95
表 38 使用者教育部份強化 96
表 39 設計調整 101
表 40 AB實驗照片比較 104
表 41 有無升能景窗植株鮮重長度比較表 104

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