設計理念－「找出一種逐步發展的模式，科博館能在長遠發展的階段中，每一段落都具獨立性而能循序建築，無礙正常發展。而建物規模完成時，亦能表現完整體系的理想」，是當初進行建築規劃的主要概念。建築規劃基於上述理念和科博館的基本功能（收藏、研究、展示與教育）進行，繼一、二期的科學中心和自然史展示空間完成後，第三、四期的展示空間則以中國之科學文明和環境科學為主題。配置計畫－科博館的基地與台中市圖書館、美術館，藉由環狀園道系統的串道而成為台中市主要的文化綠帶。而三、四期的配置配合二期建築物，設計了一橢圓形戶外大廣場，四周以迴廊及柱列空間界定並連接一、二期展示館。三期位於橢圓廣場中心縱軸（短軸）南側，四期位於橫軸（長軸）之西側，會議中心則位於西北側；各展示空間及入口均可面對廣場。動線計畫則安排入口位置從西屯路進入，與一、二期的中港路入口分開，避免動線過長和人湖擁不易疏散的安全問題。空間計畫－１．戶外橢圓廣場：一連串緊湊的參觀過程下，廣闊的戶外橢圓廣場提供了一個舒緩精神的空間，並藉由室內－半戶外－戶外三種空間的收放，給予參觀者多樣及可親的空間印象。橢圓廣場是主要核心，展示空均並置於廣場軸線上，除具備舒張參觀情緒功能外，亦為參觀者辨識方位創出一標的，更是本館的精神象徵。２．連接大廳－連接大廳位於大廳進入橢圓廣場之前，並利用天窗引進光線來強調其空間的節點特性。３．二樓露天廣場－露天廣場以二座樓梯與橢圓廣場相銜接，可俯視橢圓廣場之活動。４．蒐藏研究空間－蒐藏空間巧妙的利用橢圓廣場下部，可節省地下二層的造價，並方便物品運送。而橢圓廣場正是展示空間的核心，使展示和蒐藏島間的使用關係良好。研究區則獨立於展示空間之外，可免除參觀觀眾的干擾因素，增加研究效率。５．動線說明：分別以「人」和「使用」的角度來決定動線的安排：（１）三、四期觀眾動線分分利用與第二期的連接大廳和西屯路新增之入口進入，再經由各垂直動線的引導，開始參觀的過程。（２）館內人員：研究人員由三、四期資訊大樓進入而至三樓研究區。行政人員則由一期行政中心入口進至該樓六、七樓。造型計畫－三、　四期的造型由二個展示廳、研究室、資訊大樓、國際會議中心等組合而成。１．二個展示廳造型配合前二期建築，並在空間配合上希望能巧妙連接；研究室亦同二期之處理手法，自展示廳外牆退縮，以減少建築物量體對環境之影響。２．資訊大樓將相關空集中改置形成高塔，和一期行政中心分置於全館建築之兩端，在量體及高度上達成均衡，彼此相互呼應，而使全館建築能在分期建設下仍能緊湊結合，混然一體。３．面西屯路之北向立面，由一、二期之圓弧空間形成一邀請入口，三、四期則以會議中心之空間原型之半圓造型與一、二期遙相呼應。４．外牆之材料、質感選擇均與一、二期相同，外牆舖面之型式（prattern）及分割均與前期做同一手法處理，以達成連續性及全館一體之效果。庭園景觀－庭園規劃的構想在意象上希望創造一個自然、寧靜之綠地遊園經驗，提供遊客一個和諧連續的綠地舞台。為了配合空間、強化展示主題，此景觀計畫將提供一完整的開放性草坪為主要架構的綠地空間，因建築立面的考量而分為入口廣場區、水景瀑布區、開放草坪區、山丘步道區、過渡性的綠地…等分區，利用了景觀處理的手法，與建築設計空間配合，豐富視覺性的變化和創出更舒適的休憩空間。

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