研究動機

在一片產業升級聲中，自動化技術實已成為工業與社會經濟成長的重大 關鍵之ㄧ。近年來，我國產業界，尤其是製造業，面臨勞動力嚴重不足、工 資上漲、、、等相關因素衝擊。因此，自動化技術的訓練、推廣與運用，更 顯得迫切與需要。液氣壓學是自動化技術相當重要的一環，也是應用最廣泛

的一項技術。舉凡工廠生產線、加工業及運輸業等，無不需要液氣壓系統協 助完成正常運作，液氣壓設備更是佔了自動化設備中很大的產值。然而液氣 壓控制原理、元件作動方式與控制技術並非泛泛學問，實驗設備也十分昂 貴，導致有關人員培訓與技術養成相當不易。

有鑑於此本研究主要目的希望提供給學習者一種簡易的學習方式，將氣 壓的基本理論與實務融合，藉由氣壓實做教學平台，學習傳統氣壓元件作動 方式與控制原理。並透過智慧型訓練與教育（ICAI），學習氣壓迴路設計方 法，繪製氣壓設備符號圖。本研究提供一個實際的氣壓實做教學平台，配合 專家系統與知識庫系統的設計，運用其內部知識進行推理而後做出決策及判 斷，提供給學習者參考。

許多教授和研究者建議學習的環境應是沒有固定的地方和時間表，現今 世界變遷快速，工程的訓練需要更多的知識和技能，但如今教育政策的改 革，職業學校的一般科目課程時數逐漸增加，相對地實習課程節數已從過去 的十四節課調為四節課，使得學習者真正動手實作的時間已不如從前充實，

所以這些工程的創造和技能，光靠在學校的上課時間是不夠的，必須要從學 校以外的環境和花費時間來研究相關的領域和知識[2] 。

互動式電腦輔助教學系統能將部份以技能為導向的課程，使用電腦模擬 的方式呈現，本研究以電腦輔助教學的概念放入嵌入式系統設計中，系統可 以讓學習者先接受示範學習，並提供適時的訊息回應，讓學習者學習基本氣 壓實驗純氣壓迴路及電氣氣壓迴路配管，等學習者學習成熟後再實際操作，

如此可以節省訓練時間，降低設備、耗材的成本，以及降低操作時的危險性，

而且對教師往後對課程的規劃與改進也能較具彈性。使用嵌入式系統設計軟 硬體的教學架構，可以降低實驗室設備成本、允許某種程度的自我訓練和遠 離實驗室。因此本研究提供了真實實驗的氣壓實驗配管平台介面，讓學習者 可真正親手體驗氣壓配管，達到真實實驗的目的。

從實際教學方面而論，「教」與「學」是相輔相成，如果學習者在學習 時，缺少一個教師從旁輔導、互動，學習者之學習成效難以彰顯，又因是親 自動手實作，就難免有錯誤發生的情況，所以需要有教師在一旁協助、輔導，

但教師通常都只有一位，很難兼顧所有學習者的需求；因此本研究建立一個 專家系統為基礎的智慧型診斷系統，藉由診斷的機制，來彌補「教」的不足，

並讓這具有專家知識能力的診斷系統，來代理教師輔助學生們進行相關氣壓 實驗配管[3] 。

一個完備的輔助教學系統，不僅只是提供學習者學習的教材，還能適時 適性地導引學習者進行有意義的學習，讓學習者在使用電腦輔助教學學習 時，能像在傳統教室般有個「指導老師」在旁督導[4-7]。故本研究運用人工 智慧結合專家系統於超媒體電腦輔助教學建構在嵌入式系統上，讓學習者可 以自行有意義的獨立學習，這樣的機制是一個擷取專家知識和教師專業或經 驗，以協助學習者在學習上的問題。如此就可藉由教學的輔助功能，減輕教 師負擔，並提昇學習者學習興趣、縮短學習過程，建立良好的互動與主動學 習機制，使整體學習達到更高效益[8] 。

因此本研究將專家系統診斷機制引入到氣壓實驗配管系統中，藉由這個 機制擔任教師的角色，從旁協助指導學習者，讓學習者能自主操作實驗過程 進行氣壓配管練習，進行親自體驗動手的真實配管，學習者不需時時刻刻仰 仗教師的指導，只需藉由診斷系統與學習者之間的互動，即可教導並監督學 習者正確的氣壓實驗配管行為，由於系統增強了人機互動的關係，可以減少 教師負擔、增加學習者的經驗與信心、減少學習者發生不必要的實驗意外，

期望達到建立以真實、互動為主的嵌入式專家系統應用在氣壓實驗配管平 台。