研究目的

近年來，由於「知識工程」（Knowledge Engineering）技術的突破，以 及電腦設備的進步，專家系統的研究已有不錯的成果，所以根據研究背景與 動機的探討，將電腦輔助教學技術放入嵌入式晶片的應用提供了有別於傳統 知識教授與學習的模式，而人工智慧的技術，擷取專家知識經驗去協助問題 的解決，它具有知識決策、分析、診斷、學習、設計的能力，透過電腦所呈 現的視覺環境可讓學習者真實的學習，彷彿置身在真實的氣壓實驗環境，且 專家系統具有整合多位專家知識、意見、即時反應，以及解析問題的功能，

對於決策支援、自動控制及各類診斷的問題，是十分合適的解決方式[9] 。

本研究為提升學習者在技能訓練、輔助學習成效為目的，分為三大時期 討論（如圖1-1 所示）：

1. 研究初期：

研究初期以知識推導、知識分析為主，將氣壓實驗架構、理論詳盡分析，

做為論文研究底層架構，並以嵌入式專家系統硬體實例測試，驗證嵌入式專 家系統應用於氣壓實驗環境的可行性。

2. 研究中期：

研究中期以三大方面探討氣壓實驗的學習過程，分別為順序推論、人機 互動、綜合順序與人機互動特性。順序推論特性：係指氣壓實驗有正確的配 管引導方式協助學習者完成技能訓練，系統經由診斷機制，分析學習者的學 習過程，是否符合氣壓實驗理論的正確性。人機互動特性：學習者在實驗過 程中，透過人機互動介面服務面板可掌握即時訊息，系統會將適時的訓練資 訊回饋給學習者。整合順序與人機互動特性：整合以上兩項特性，學習者可 以在無教師教導情形下，自我訓練氣壓實驗的技能學習，在完善的學習環境 下，獲得充實的技能學習。

3. 研究成果期：

系統經整合測試後，學習者可經由人機介面服務面板自我學習相關氣壓 實驗，經由與系統的學習、互動獲得正確的氣壓實驗知識，系統經由實驗診 斷的功能可隨時觀看系統傳遞的訊息幫助學習，學習者在完善的教學環境下 可不受時間限制，隨時自我學習。

知識推導

系統設計，係將相關的專家知識植入系統晶片上，以提供學習者操 作及診斷學習者的學習歷程。

4. 使用嵌入式系統技術來監控及建立一個與學習者在進行氣壓實驗 配管練習中的互動關係，透過數位訊號的擷取，診斷學習者的配管 正確與否，提供人機之間的互動機制，提升氣壓實驗教學效能。

5. 利用嵌入式系統晶片的韌體技術來建構氣壓實驗配管平台的數位 訊號偵測環境，並與真實氣壓實驗配管平台介面透過數位輸入/輸出 來進行配合及互通，讓學習者實際操作，並提供即時的訊息互動，

達到訓練臨場反應之功效。

6. 建立具有明顯順序推論特性與明顯的人機互動特性，綜合順序推論 特性與人機互動特性，達到完善互動式教學環境。

7. 應用 CLIPS 來發展專家系統，利用專家系統來診斷、引導氣壓實驗 之過程，建構可讓學習者依系統所指示之順序，完成其氣壓實驗配 管步驟之機制，達到學習者可自行操作氣壓實驗示範教導之功能。