第一章 緒論
第一節 研究背景與動機
由於政策的開放、勞工短缺、工資高漲、產業的競爭及國內市場供需有 限等等因素，多數產業逐漸將生產線外移，以降低成本，並擴展競爭市場；
而如何從產業外移中尋找平衡點並化為轉機，不僅在政策經濟上需要相關單 位研擬對策，在教育上培育工程技術人力更是相當重要的關鍵。
工程教育是一個日新月異的領域。在新理論和技術出現的同時，越來越 多的工具被改良及研發，工程師及設計師也必須能跟上日益成長的技術及知 識。而電腦成為工程設計和實地解決問題中不可或缺的有效工具，就自動化 與機器人方面新概念的發展而言，分析和設計、繪圖與製造的技術，以及工 程問題解決的嶄新方法，都是電腦對目前工程技術實務深遠影響所產生的結 果。
機械是工業之母，凡是工業產品大多需要機器把它生產出來。而機器的 發明本身就是一種人類利用科學原理的創造與藝術。機械工程學系在教育上 注重基礎科學訓練、創意的啟發及理論與實務配合。在學習內容上主要包含 了熱力學、流體力學、動力學、材料力學、電學、機械設計、機械製造與材 料、自動控制、資訊與機電整合等。隨著時代的進步，現階段的機械工程的 領域除了涵蓋傳統的汽車、火車、飛機、火箭、船艦、冷凍空調、工具機、
機器人之外，結合高科技應用之硬碟機、光碟機、電動機車與半導體、光電 及生物製程設備等，也都是機械工程師參與的傑作。而跨世紀明星產品如微 生醫分析系統、奈微米科技、燃料電池、醫療器材、生物科技，更與機械工 程密不可分。事實上近代的高科技均需要跨領域的合作研究，而機械必然是
不可缺的成員，因此，機械工程實為產業工程技術之基礎。
目前各大專院校均設有產學合作計畫，例如各校中小企業育成中心、台 大慶齡工業研究中心等等均屬之，學校除可配合產業界現況培訓相關技術之 人才，促進畢業生就業機會之外，企業亦可有效的運用學校資源作人才培訓 及提供最新技術。因此，適切的調查企業所需工程技術能力內涵，規劃培訓 課程則為當務之急的任務。
面對今日企業國際分工與整合之全球性大環境，高品質與低成本之訴求 已成為日後企業存續之最大關鍵。國內產業更面臨轉型為高科技產業以應對 此一國際性挑戰。為使學生將來就業能有足夠之專業基礎學識與實務經驗，
以因應此大環境對專業「精效實速」之需求，大學機械工程系專業課程之規 劃與各專業科目之傳授，應注重應用科學與工程科技之應用，並強調理論與 實務並重，以期培育具有高度專業化科技技術之機械專業人才。
在現今的升學制度下，初進大學的新生絕大多數僅有高中基本學科的程 度，在工程專業領域中，不管是理論或實作的相關能力非常有限；如何能在 大學四年的專業教學課程完整培育，以及適應職場的日新月異，實有賴於完 整的課程規劃。
大學機械工程系畢業學生大部分將投入產業界工作，其主要的工作內容 將是擔任負責機械設計、機械製造、工業工程、工廠管理等等之工程師，識 圖與製圖能力將是其必備的重要能力，這可由各大學機械工程系的課程中，
工程圖學均為大一的必修專業課程一見端倪。
工程圖是產業界共通的語言，舉凡工程從業人員均須熟諳其規範及表現 法則來互通機構概念與設計製造方法、程序等，其重要性不遑多論。 (康鳳 梅、鍾瑞國，1997)。二十一世紀的工程師等設計製圖與製造技術人員必須 了解如何讀寫圖畫語言。工程人員與設計小組(design team)能夠快速而正確
的溝通，才得以與市場上其他對手競爭。「工欲善其事，必先利其器」，工程 師、設計師、及繪圖員等也必須先了解如何正確運用繪圖的工具才能繪製工 程圖。即使很多設計者已經使用電腦製圖取代了傳統的繪圖工具來畫圖，但 是圖學語言的基本概念依然不變，培養能夠熟練圖學溝通的學生投入產業，
才能夠提昇公司生產價值。(Frederick E. Giesecke .. et al., 2000)
目前大學機械工程系的工程圖學課程主要分為「工程圖學」與「電腦輔 助製圖」。工程圖學是以教授繪圖技巧、投影幾何原理、空間之點線面體展 開、立體觀念，公差配合及基本元件等等圖學觀念為主的課程教學，並依照 機械製圖之規範準則，運用繪圖儀器，配合各種如圓規、模版、鉛筆、針筆 等製圖用具來繪圖；電腦輔助製圖則是利用電腦應用軟體配合電腦硬體來繪 製機械工程圖，前者是在圖紙上直接繪製圖形，強調的是圖學的基本概念培 育，而後者則是利用電腦軟體的操作，再配合繪圖機(Plotter)或列表機(Printer) 在圖紙上輸出圖形等，注重的則是繪圖工具的使用。而不論利用儀器與手繪 或利用電腦及軟體以機器輸出，其所達成的內容則均是相同，換句話說工程 圖學與電腦輔助製圖是指製圖的操作方法不同，但其所得之圖面結果，則是 全為生產、製造以及產品型錄等產業界所需的圖面。
「課程改革是課程發展中重要的一環」，Lawton 認為課程改革常是新科 目加入舊科目群中，使課程變得擁擠，而無論如何擁擠，卻難得排除任何一 門舊科目，增加學生的負擔(黃正傑，1991)。因此，各大學在課程安排方面 對於科技的改變與新技術的產生，必須做課程整合的規劃，使新的技術內涵 整合融入課程中。
近年來由於電腦技術之突飛猛進，不論硬體或軟體在個人用電腦上大都 已能取代過去所能做的繪圖工作，而且個人用電腦價格上也一直在滑落，促 使大部份產業界也紛紛採用電腦製圖來取代傳統手工製圖。以繪製工程圖的
工具發展而言，從鉛筆、鴨嘴筆到針筆，隨著電腦的發展，產業界在推展自 動化的過程中，大量應用電腦設備與各類推陳出新的專業製圖套裝軟體，圖 面的繪製也以印表機、繪圖機等專用設備處理，以達成推動自動化所強調的 精確與效率目標。
然而我們都知道電腦只是應用的工具，Addison(1988)認為「傳統機械設 計與製圖一直是現代電腦製圖所必需也具影響力的能力，CAD(Computer Aided Drawing)可使製圖更有生產力，但如果單獨只會操作電腦的能力，就 不能完成工程圖的工作，只有設計者或製圖者可利用電腦將工程圖繪製更精 確與更有效率」，康鳳梅(1999)亦強調，因產業界自動化，工廠雖大都使用 CAD 來繪製工程圖，但工程圖學的概念在以電腦輔助製圖時，一直是不可 缺少的基本技能。換句話說工程圖的表現方式，雖然由手工操作的儀器畫，
進而使用電腦輔助繪製，但工程圖的基本原理與相關知識及表現技法是一直 不變的。戴文雄(1999)也提到，近年來電腦科技突飛猛進，尤以個人電腦硬 體及軟體之進展足以擔負製圖工作所需。並且在硬體一直昇級，軟體一直跟 著改進，而價格卻一直減降，使得大部分工廠在繪製工程圖時，多已利用個 人電腦及繪圖軟體來取代傳統的製圖工具。因此，一般大眾甚至一些學校的 老師、學生都認為現在有電腦可以繪圖，只要學會操作電腦螢幕上幾個指 令，就可以在螢幕上出現一張時髦又壯觀的圖，如再配上好的繪圖機(Plotter) 或列表機(Pinter)，這張圖也會在幾分鐘內畫在紙上。因此認為已不再需要學 習工程圖學，但如以日常生活經驗而言，如要學會輸入電腦中文字，仍得認 識字，更得修習文法結構、用語等，才能寫出好文章。又如學會開車，即使 能前進、後退、左轉、右轉，仍然要知道到達目的地的路怎樣走。工程圖學 猶如欲寫出一篇好文章或開車走一段路，而輸入法或開車只是工具的操作，
欲達到目的則一定要有相關的知識與能力配合(康鳳梅、戴文雄，1998)。
因此對於日新月異的進步科技，不管是教材教法、教具製作、到教學設 備與設施，必須有所更新以適應世界新潮流。要如何整合大學機械工程系工 程圖學與電腦輔助製圖之課程，以使學生能更有效率並確切地吸收相關知 識，實有做進一步研究之價值。
康鳳梅教授(1997)曾針對產業自動化對高職傳統製圖課程與電腦輔助製 圖課程作出規劃整合之研究；許泰元(1994)亦對於五專機械工程科提出機械 製圖與電腦輔助製圖課程整合之研究。惟我國目前高中畢業升學之大學生其 高中學習階段並無此類課程，其基本觀念以及基本技能均未曾接觸，故未能 完全以前述研究之五專及高職課程規劃套用之。又大學之教學目標與高職或 五專機械工程科之教學目標亦不相同。因此，為因應目前的資訊快速發展，
以及未來的產業需求，大學機械工程系之工程圖學與電腦輔助製圖課程實有 整合規劃研究之必要性。
模組化(modular)的概念近年來因應各項產業的急速發展愈見其重要 性。在產品的生產製造方面為加速產量及確保品質需要模組化；在程式設計 方面為明確程式的結構性與彈性需要模組化；在課程方面則為調整各樣的課 程、學習目標、學生程度、與教材運用需要模組化。
目前各大學機械工程系之教育目標、教學目標、以及課程目標均因其方 向不同而有所差別，並不像高職五專均為統一的設定，也因此各大學所培養 出來的機械工程人才也有所差異。為因應現代科技需求，並適應產業界能力 所期，配合各大學之教學目標、課程需要及符合各大學所需人力發展課程規 劃，所需之課程內涵也需因地因校而異，因此如何從中規劃工程圖學與電腦 輔助製圖課程，以及如何有效整合此兩課程之內涵及架構，即為本研究之動 機。
第二節 研究目的
基於以上之研究背景與動機，本研究針對大學之機械工程系工程圖學課 程與電腦輔助製圖課程內涵進行分析，並以專家座談以及實地訪談方式進行 意見彙整歸納，進行整合模組化研究，因此，本研究具體目的如下：
壹、 探討大學機械工程系工程圖學課程現況。
貳、 探討大學機械工程系電腦輔助製圖課程現況。
參、 分析大學機械工程系工程圖學課程所需內涵，並探討各內涵之重要 性及使用頻率。
肆、 分析大學機械工程系電腦輔助製圖課程所需內涵，並探討各內涵之 重要性及使用頻率。
伍、 建構大學機械工程系工程圖學及電腦輔助製圖整合模組化模式。
第三節 研究範圍與限制
本研究旨在對大學機械工程系工程圖學及電腦輔助製圖課程整體規劃 進行探討，本研究題目所指之大學不包括科技大學與技術學院，並以全國機 械或原本由機械工程學系改名之學系為對象。經教育部高等教育司之大學院 校資料之學校有 20 個，雖能對所有學校作實地訪談，但受人力以及時間限 制，僅能以立意取樣選擇若干授課教授進行訪談，無法針對所有的相關科目 教師作一整體性的調查。
本研究以現行實施課程作為主要研究標準，加上因專業能力標準隨企業 需求日新月異，個別差異亦不算小，因此僅能以目前調查結果加以探討，隨 科技進步，仍有需加以隨時修正之必要。
第四節 名詞釋義
壹、 工程圖
工程圖為工程師、設計者以及各級工程人員所用之圖解文字，亦即為 工程界共同之圖畫語言，以線條與符號等來表達及紀錄機械設計與製造或 結構建築等所必須之觀念與資料。為產品設計、製造檢驗之基本要求，一 切工業建設之基礎。
貳、 工程圖學
工程圖學即在研討工程圖之理論、繪製方法與應用，使學習者能將各 種意念繪製成圖，正確明白表達於使用者；或能迅速識讀他人所繪之圖，
解釋其意義及審核其是否正確，獲得構想之交流。
參、 電腦輔助製圖
電腦輔助製圖(Computer Aided Drawing)簡稱 CAD，係利用套裝軟體來 幫助設計者在產品尚未製造前，經設計、分析後，將結果繪製成工作圖等。
電腦輔助製圖的應用範圍極廣，本研究所指之電腦輔助製圖限應用於機械 工程領域之機械工程圖。
肆、 課程
課程是一系列目標的組合，強調目標的明確性和可觀察性，以引導課 程設計活動，顯示課程的效果，這也是學校希望學生得到的知識內容、技 能、態度與行為。
伍、 模組化課程
模組可以視為一個主題式教學素材，其中包括一些相關「子問題」的 探討，可因教學目標、時間而做取捨，可以為資料閱讀，或是實驗活動等，
因此不用「大單元教學」的名稱（語意含有一個完整單元的意思），而以較 鬆散的名詞「模組」來代替。將課程之每一小單元，組合為模組，即稱模 組化課程。
