二技電機系學生實務能力提昇之教育課程設計與研究---二技電機系學生實務能力提昇之教育課程設計與研究

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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(Ⅲ)

Curriculum Development for Promoting Practice Competence of

Electrical Engineering Students in Two-year Colleges(Ⅲ)

計畫編號：NSC 90-2516-S-151-001

執行期限：90 年 8 月 1 日至 91 年 7 月 31 日

主持人：洪麟副教授國立高雄應用科技大學電機系

共同主持人：方俊雄教授國立高雄應用科技大學電機系

共同主持人：卓明遠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，本年度為第三年期。各子計畫教材皆完成，並開授課程試教。關鍵詞：實務能力，二技電機系 Abstract

This 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 third 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.

Keywords: 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

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2 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 最後一年度重點在於各子計畫教材與教具之試教、試用，評估學生的學習反應與成效。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。子計畫一：實用導向電路分析與模擬能力培育研究 1. 信號產生電路模擬分析 2. 調變電路模擬分析 3. 被動濾波電路模擬分析 4. 主動濾波電路模擬分析 5. 濾波器設計與分析 6. 電子控制器模擬分析 7. 閉迴路控制電路模擬分析子計畫二：電力濾波器教具與教材 1. 並聯型混合式電力濾波器 2. 串聯型混合式電力濾波器 3. 串聯連結型混合式電力濾波器子計畫三：電動機固態驅動實習教材及教具之研究 1. 單相直流電動機驅動系統 2. 三相直流電動機驅動系統 3. 截波器直流電動機驅動系統 4. 相控式交流電動機驅動系統 5. 變壓變頻式交流電動機驅動系統 6. 無刷電動機驅動系統 7. 個人電腦為基礎之馬達控制器即時發展系統。子計畫四：自動控制暨實習教材教具改善及研製 1.Linearization 2.Gain scheduling 3. Input-output linearization 4. Feedback linearization 5. Partial linearization 6. Sliding mode control 7. Nonlinear damping 8. Backstepping

9. Passivity-based control 10. High gain observer

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. 認識 DSP 與 DSK。 2. 鋸齒波產生器。 3. 弦波產生器（一）。 4. 取樣原理與 Alias。 5. 弦波產生器（二）。 6. DSP 的定址模式。 7. IIR 濾波器（一）。 8. IIR 濾波器（二）。 9. FIR 濾波器。 10. FSK 編碼器。

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3 11. FSK 解碼器。 12. 語音壓縮與解壓。 13. FFT（一）：使用本計畫特別開發的輔助軟體（DEMO_FFT.EXE）來觀察 FFT 轉換原理。 14. FFT（二）：給點數較少的範例，讓學生體驗 DSP 實現 FFT 的感覺。 15. 專題製作。子計畫六：感測轉換暨資料擷取處理教材及教具研製 1. 各種不同方式的感測訊號擷取及系統整合。 2. RS-232C、GPIB 介面與 ENET 的連結。 3. 網路資料擷取暨訊號量測中心的建構。 4. 數位訊號處理晶片化。 5. 訊號處理與系統整合。 6. 影像及振動訊號處理與系統整合。 7. PLC 系統整合。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利用移動相機座標概念來校正 X-Y 平台之技術，不使用極精密且昂貴之校正板與雙眼視覺系統，而是使用一平面圓形物体來校正。指引 XY-平台移至數個不同位置即可模擬一校正板。同時由傳統整堆處理與順序處理所得作一比較四、計劃成果自評截至目前為止，各子計畫進行尚稱順利，進度達 95%，選修本計畫課程二技學生人數累計三年達 968 人，根據教師、學生及業界電話訪查，效果相當良好，已達成本計畫預定之目標。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.

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