行政院國家科學委員會專題研究計畫成果報告
二技電機系學生實務能力提昇之教育課程設計與研究(Ⅱ)
Cur r iculum Development for Pr omoting Pr actice Competence of
Electr ical Engineer ing Students in Two-year Colleges(Ⅱ)
計畫編號：NSC 89-2511-S-151-001
執行期限：89 年 8 月 1 日至 90 年 7 月 31 日
主 持 人：方俊雄 教授 國立高雄應用科技大學電機系
共同主持人：黃廣志 教授 國立高雄應用科技大學電機系
共同主持人：洪 麟 副教授 國立高雄應用科技大學電機系
一、中文摘要 本計畫經由教學方法及教材、教具之 編寫製作改進，確實提昇二技電機系學生 專業實務能力，並強化技術整合能力。在 總計劃下共有七個子計劃(1)實用導向電 路分析與模擬能力培育之研究(2)電力濾 波器教具與教材(3)電動機固態驅動實習 教材及教具之研究(4)自動控制暨實習教 材教具改善及研製(5)數位信號處理器實 習課程改進與教材教具之製作(6)感測轉 換暨資料擷取處理教材及教具研製(7)電 腦視覺與自動檢視實習課程設計與教材教 具研製。全程計畫三年，本年度第二年期。 各子計畫教材皆已初步完成，並進入開課 試教階段，對學生的學習成效，亦進行問 卷評估。 關鍵詞：實務能力，二技電機系 Abstr actThis is a three-year integrated project which contains the following seven sub-projects: (1) A study of practical oriented circuits analysis and simulation for uplifting practice ability education (2) Designing of teaching tool and experiment manual for power filter (3) Study of tool and material for static electric motor drive (4) Design of teaching tool and experiment manual for automatic control and its practice (5) The improvement of digital signal processor experiment including textbook and teaching
aid design (6) The development of sensor-based data acquisition & processing system for education laboratory environments (7) Computer vision and autonomous visual in- spection Lab.
The second year will begin to applying those newly-edited teaching materials and teaching aids to the lab courses. Some stage accomplishments of each subproject will be evaluated via the standards of competence-based method.
Keywor ds: Practice ability, Electrical
Engineering Department in two-year colleges
二、緣由與目的 由於國人根深蒂固文憑主義影響，每 年投入研究所升學考試之二技畢業生仍居 多數，使得強調技職教育及實務能力之二 技學生因準備升學考試，導致實務課程學 習效果及意願低落，特別是各項實務技術 之整合及運用能力，更待加強。 國科會科教處從85、86、87學年度起 積極鼓勵各大學院校（特別是技職體系） 設計實務工程教育之課程，本計畫即響應 政府及科教處政策。在86-88年度，由科教 處資助進行一個三年期整合型計畫“提昇 工專電機科學生實作能力之研究”，歷經三 年研究，成果良好。87年12月赴科教處進 行成果報告時，獲評審委員高度讚賞，並 鼓勵繼續提出類似計畫案，以提昇二技電 機系學生之實務能力。
本校是全國第一所因專科辦學績優改 制技術學院之國立技術學院(現已改名科 技大學)，對於二技學生的來源（二專及五 專畢業生），皆有親身施教之經驗，因此二 技生學習背景，專業需求及專業知識之銜 接，比國內一般大學或其他科技大學更加 了解。目前遍尋國內各大學院校（含技職 體系）尚無專為二技學生設計出整合實務 能力之培育計劃。有鑑於上述情形，總主 持人特出面邀請本系各相關領域專長教師 及實驗室負責老師，提出此一整合型計 劃，希望藉此提昇二技學生之專業實務技 術及整合能力。 近年來由於電腦資訊、半導體、通訊， 自動化、能源、航太等工業的快速發展， 大幅增加了產業界對電機工程人員實務及 整合能力之要求。這幾年二技畢業生在實 務及整合能力表現，漸漸不符產業界期 望，間接影響產業界之生產力及競爭力， 這是目前二技教育之隱憂。 本計畫針對工業界極為需要之電力電 子、信號量測處理、自動化技術及馬達驅 動控制等領域，以二技電機系學生為對 象，進行實務及上述領域整合能力之培 育，期符合工業界之人力水準要求，達到 “即學即用”之效果。 透過本計劃所研究發展之各項教材與 教具，二技電機系學生將可在最短期間， 使用最少的經費提昇其實務能力。我們深 信目前此計劃所設計之內容及培育人才之 方向，正符合國內往後十年高科技產業人 才需求，特別是爾後南科、路竹科、高雄 捷運、全國高鐵等對上述電機專業人才需 求更為殷切。 三、結果與討論 本年度重點在於各子計畫第一年教材 與教具之試教、試用，評估學生的學習反 應與成效，並使用教學經驗與學生意見反 應，修正第一年教材，作為第三年後續研 究之參考。同時根據畢業同學求職之狀況 與工廠工作之經驗，調整各子計畫內容與 連結關係。下面以子計畫一及子計畫四開 設之課程為抽樣，對學生進行問卷調查， 結果以圖表顯示如下： 子計畫一： 1.本課程之教材與實驗項目內容甚佳 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 無法判斷 不同意 同意 本課程之教材及實 驗項目內容甚佳 5% 25% 70% 無法判斷 不同意 同意 2.本實習(實驗)教室之設備及器材充足 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 無法判斷 不同意 同意 本實習（實驗）教 室之設備及器材充 足 10% 30% 60% 無法判斷 不同意 同意 3.本實習課程能與一般理論課程整合並銜 接 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 無法判斷 不同意 同意 本實習課程能與一般 理論課程整合並銜接 0% 10% 90% 無法判斷 不同意 同意 4.本課程之實習教具配合良好 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% 無法判斷 不同意 同意 本課程之實習教具 配合良好 0% 5% 95% 無法判斷 不同意 同意
5.本課程之實習項目能與工業界之需求相 配合 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 無法判斷 不同意 同意 本課程之實習項目能 與工業界之需求相配 合 5% 5% 90% 無法判斷 不同意 同意 子計畫四： 1.本課程之教材與實驗項目內容甚佳 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 無法判斷 不同意 同意 本課程之教材及實 驗項目內容甚佳 5% 5% 90% 無法判斷 不同意 同意 2.本實習(實驗)教室之設備及器材充足 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 無法判斷 不同意 同意 本實習（實驗）教室 之設備及器材充足 0% 40% 60% 無法判斷 不同意 同意 3.本實習課程能與一般理論課程整合並銜 接 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% 無法判斷 不同意 同意 本實習課程能與一般 理論課程整合並銜接 0% 5% 95% 無法判斷 不同意 同意 4.本課程之實習教具配合良好 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 無法判斷 不同意 同意 本課程之實習教具 配合良好 0% 15% 85% 無法判斷 不同意 同意 5.本課程之實習項目能與工業界之需求相 配合 0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% 40% 45% 50% 無法判斷 不同意 同意 本課程之實習項目能 與工業界之需求相配 合 20% 30% 50% 無法判斷 不同意 同意 上面圖表顯示學生大致滿意新教材、 教具之使用，由教師之施教經驗與成績評 量，各子計畫主持人亦肯定學生的學習成 效。下一年將用電話訪查及網路意見調查 方式，追蹤畢業學生在工業界工作狀況。 四、計劃成果自評 各子計劃第二年執行成果分述如下： 子計畫一：實用導向電路分析與模擬能力 培育研究 1. 非線性電阻與模擬分析 2. 非線性電容及電感模擬分析 3. 電感及變壓器之磁帶與飽和分析 4. 高頻傳輸線模擬分析 5. 元件參數敏感度分析 6. 二極體電路模擬分析 7. DC-DC 切換電路模擬分析 8. DC-AC 切換電路模擬分析 子計畫二： 電力濾波器教具與教材 1. 市售主動電力濾波器實習教材之編
寫 2. 自製主動式電力濾波器之教材與教 具之製作 子計畫三：電動機固態驅動實習教材及教 具之研究 1. 以 MATLAB Simulink 配合電力系 統方塊集完成直流和交流馬達驅動 系統動態模擬 此項目前投稿之論文正在審查中，論文 題目如下：”利用 MATLAB/Simulink 電 力系統方塊集之馬達固態驅動模擬” 子計畫四：自動控制暨實習教材教具改善 及研製
1. Grownwall-Bellman Inequality and Almost Time-invariant Systems 2. 特性根指定(Pole –placement) 3. 狀態評估器(State estimator) 4. (Model reduction)
5. Transient rate of eAt 6. 狀態方程式的追蹤誤差 7. Internal model principal 8. Lyapunov functions
9. 控制系統的強韌性(robustness)與干 擾衰減(disturbance attenuation) 10. 最佳模式匹配(Optimal model
matching)
11. Coprime factorization and frequency domain pole-placement
12. Decoupling of MIMO systems 13. Nonlinear state equations 和渾沌行
為(Chaotic behavior) 子計畫五：數位信號處理器實習課程改進 與教材教具之製作 1. 教材的草案 2. 試作的第一版教具 子計畫六：感測轉換暨資料擷取處理教材 及教具研製 1. 利用圖控軟體(LabVIEW)和實際感 測電路經基本放大器(含 GPIB 或 RS-232 介面網路轉換器或模擬器連 接使用) 2. 利用圖控軟體(LabVIEW)的函數功 能和圖像之組合完成： 迴圈函數 陣列和圖表函數 Case 和 Sequence 函數 串列及檔案函數 資料擷取函數 GPIB 函數 RS-232 函數 信號處理函數 子計畫七：電腦視覺與自動檢視實習課程 設計與教材教具研製 1. X-Y 平台、影像處理系統之整合 2. X-Y 平台與相機座標之校正 3. 機械手臂與 X-Y 與相機系統整合無 法完成 因購買手臂經費遭全數 刪減 截至目前(90.7.31)為止，各子計畫進 行尚稱順利，進度達 95%，接下來將逐步開 設課程，並觀察學生之反應及學習效果。 五、參考文獻 (1) 林騰蛟、張紹勳，「高等技術與職業教 育政策之實證研究」，技術學刊，第13卷， 第四期．PP.539-548，1998. (2) 吳清基，「高等技職教育之發展與轉 型」，教改通訊，第16期，PP.33-37，1996. (3) 林騰蛟，「我國技術職業教育的現況與 發 展 」， 教 育 資 料 文 摘 ， 第 219 期 ， PP.58-71，1996. (4) 黃浩榮，「技術學院課程規劃方法之研 究-以電機工程技術系為例」，技術及職業 教育，第43期，PP.23-27，1998. (5) 張肇偉，「我國專科學校轉型為技術學 院課程調適與發展之研究」，國立彰師大工 教系碩士論文. (6) 教育部技職司，「技術學院系所簡介」， 教育部,1995. (7) 張天津，「迎向高科技社會技職教育的 課程與教學」，技術及職業教育，第43期， PP.13-15，1998. (8) 湯堯，「淺談國內技職教育目標與發展 方向」，技術及職業教育，第47期，PP.5-9，
1998. (9) 吳天方，「落實專業技能課程的評量」， 技術及職業教育，第24期，PP.25-31，1994. (10) 黃政傑，「邁向21世紀的技職教育」， 第二屆中澳技職教育及訓練會議，中壢， 元智大學，1998. (11) 王信智，「澳洲技職教育制度啟示」， 技術及職業教育，第47期，pp.26-28，1998. (12) 教育部，我國各級學課程改革發展狀 況，台北,1994. (13) 國立教育館，我國技術職業教育發展 現況與評估之研究，台北,1994. (14) 林聰明，「當前技職教育政策」，工職 教育雙月刊，第11卷，第 6期,1993. (15) 林騰蛟，「臺灣地區高等技術教育現況 與 展 望 」， 技 術 學 刊 ， 第 十 卷 ， 第 三 期,1995. (16) 紀經峰，「簡述西德技術職業教育制度 及其不同作法」，工職教育月刊，第7卷， 第五期,1989. (17) 康自立、何君毅，「德日等國實施技術 職業證照制度的作法」，就業與訓練雙月刊 第九卷，第三期,1991. (18) 李隆盛，教學設計的必要與大學，技 術及職業教育雙月刊,第32期,1992. (19) 周談輝、張吉成，新加坡之職業教育 與 訓 練 ， 技 術 及 職 業 教 育 雙 月 刊 , 第 33 期,1995. (20) 王世永，破除文憑迷思、落實技職教 育，師說第97期,中華民國全國教育會 月刊,1991. (21) 吳 京，當前技職教育改革的理念與 方向，技術及職業教育雙月刊,第36 期,1996.
(22) Bonstingl, J.J. ”School of quality: An introduction to total quality management in education”, Alexandria, VA: Association for Supervision and Curriculum Development, 1992.
(23) Gay, L.R. “Education evaluation and measurement competencies for analysis and application 2nd
ed. Columbus, OH: Charles E. Merrill,
1985.
(24) Hendricks, B, “Improving evaluation in experiential education” ERIC Digest, 1994.
(25) Cawelti, G., ”Designing Curriculum for the 21st
Century”， The Technology Teacher ， 52(5) pp.3~6,1993.
(26) Gustafson, K.L.，Industrial design models---International
encyclopedia of education ( 2nd ed.) ， New York ， Elsevier Science,1994.
(27) Robert M. Diamond，”Designing and improving courses and curricula in higher education”, 1989.
(28) Glass, Gene V. ＆ Hopkins, Kenneth D. Statistical methods in education and psychology, 1984. (29) William D. Milheim，Computer-base
simulation in education and training, 1992.
(30) Dietrich blandow ， Michael J ， Dyrenfurth， ”Technology education in School and industry”,1994.
(31) “Engineering education for the 21st century”, Proceedings of 1994 International conference on Engineering education, Taipei, Taiwan, 1994.
(32) “Impact of new technology on engineering Education”, Taipei, Taiwan, 1995.
