基本資料

總主持人：張道治 教授兼院長

工程科學基礎教育中心之建置計畫
計劃編號：E044
執行期限：90 年 8 月 1 日 至 94 年 7月31日
計畫領域：工程與應用科學領域
聯絡電話：04-8537211 ext 2000 傳真號碼：04-8536667
總主持人 張道治 教授兼工學院長 dcchang@mail.dyu.edu.tw
共同主持人 黃明鋒 副教授 mft206@mail.dyu.edu.tw
分項計畫主持人 黃明鋒 副教授 (微積分) mft206@mail.dyu.edu.tw
宋皇輝 副教授 (物理) hrlin@mail.dyu.edu.tw
林浩仁 助理教授 (計算機概論) hhsung@mail.dyu.edu.tw

計畫緣起與目的

科技整合與資訊化應用是目前工程領域的重要課題，而將資訊科技融入工程領域相關科系的教學，在促進產業升級、提高國家競爭力方面更是重要關鍵的一環。本校以工學院立校，成立之初即以『科技整合』為教學理念，不僅強調「做中學」的課程設計，而且著重於基礎教育，積極培養跨領域科技人才。此外，應用資訊科技及多媒體來創造更新、更有效率的學習模式上，目前還在起步的階段。短短數十年間，電腦已經從「科學研究設備」搖身一變而成為人類生活中無所不在的科技產品，其力量與影響之大，史無前例。目前資訊科技已經使人類得以超越時空的限制而彼此聯繫，也為人類社會及組織帶來了空前的變革。未來，知識的取得與運用、人類的工作模式，也將繼續深受資訊科技的影響，而其影響程度之大，將是我們今天無法想像的。可以肯定的是，我們現在已經可以利用簡單、目標明確的電子資訊「套裝課程」來協助人們進行技能與知識的升級，以因應職場的變革。網路科技也可以使世界各地的學校分享各自的圖書館、甚至師資，使得所有的學者及學生都能依個人需求規劃個人化的學習課程，追求每個人好奇心、學習的極限。新的領域、新的課程、新的教學方式、新的教學組織、架構，所有的變革都是培養新一代領袖必要的步驟，以期未來的一代能夠在日益複雜與充滿挑戰的世界，持續開展出充滿活力的知識經濟。本校工學院乃結合校內資訊工程、電機、物理、和數學方面專長的老師，共同合作開發一套兼具多媒體和互動式之網際網路教授與學習的系統，更進而依此系統發展新課程、編輯新教材、和建構新的學習環境，提供線上輔助教材、線上考試和評量系統、虛擬多媒體博物館等，最終目標在建立一個工程科學基礎教育中心。首要課題即選擇計算機概論、物理、微積分等工程科學基礎科目來進行課程更新。所完成之成果除可提供教師進行電腦輔助教學外，並可提供同學們全天候的學習環境及各工程科學基礎課程之諮詢，希望藉此成果協助提昇本校和全國各大學院校同學們在工程科學基礎科目之學習興趣和成效，提昇大學專業工程科學基礎教育，培養學生跨領域科技學習能力，更深遠的是提升研究的成果。以下就各子計劃略加說明：

(一) 微積分基礎教育是大學工程教育中最重要的基礎科目，然而現階段微積分課程的教學與研習，大都僅及於 公式理論的推導及解題技巧的演練，學生對於創新思考與實例應用則欠缺能力，尤其微積分定理或公式所代表的實際物理意義更是缺乏概念。所以本計畫研擬以應用導向的數學教學設計方式，並輔以電腦軟體輔助工具，以引導學生對基礎數學與相關應用領域的入門。經由教學方式的改進不僅可提高其學習效率，也可使學生對其日後所選擇應用領域所需要的數學方法有更進一步的認識。

(二) 然對工學院之傳統基礎物理課程，由於授課時數的限制，對許多現代科技的發展基礎，如近代物理及物理光學等內容，往往只能略過，因此本校物理教學群乃積極構思選擇對近代科技有重要影響的主題，以原理與實驗並重的方式，設立一進階物理實驗課程。另一方面為加強學生基礎物理課程的學習，本校物理教學群向來以實施課後輔導等措施作為輔助，但此舉只能消極的幫助學生解決課業問題，無法進一步積極提升學生學習興趣，因而有成立物理諮詢處之構想：以此常設機構增強教師與學生之互動，藉由引導同學在尋求課業解答時，利用諮詢處之參考資料激發其學習興趣。進一步建立物理學科線上測驗系統，諮詢處可經由線上測驗系統，蒐集測驗結果統計分析，提供作為教學改進之參考。因此配合國家發展計畫中之改善大學學術發展之基礎教育建設，本子計畫乃提出藉由規劃近代科技實驗課程、實施物理學科線上測驗以及設置物理諮詢處，改善物理學習環境，提昇工程科學基礎教育，培養學生跨領域科技學習能力。

(三) 計算機概論之教學中心思想，著重DIY的精神，從PC組裝、網際網路導向程式設計、虛擬多媒體博物館、多媒體線上輔助教材製作及線上考試評量系統之建置，希望以豐富的實作課程之設計，以達到與學理課程搭配、印證之目的。而計算機概論這門課是工程領域各科系在資訊相關知識的共通基礎課程，綜觀國內各大專院校對於計算機概論這門課的設計，都偏重計算機架構的介紹為主，而在相關實作課程的設計則相當缺乏。 本計畫之主要特色為

(1)不以教室為唯一學習場所

(2)不以單一教師為任課教師

(3)不以授課為唯一教學方式

(4)實驗實習、實作與課程適度整合、融合

(5)教師之角色由「授課者」轉化為「學習參與、引導與輔導者」等特色。

本校目前正積極進行科系間之學群整合，因為自九十一學年度起各校將採總量管制，未來將以學群方式進行教學和研究工作。本校工學院也正進行全面整合中，其內容含系所名稱、教學課程、師資延聘、研究設備和空間重新分配…等，故本校工學院計劃設立「工程科學基礎教育中心」，分設(1)微積分學群(2)物理學群(3)計算機概論，待大學法修正通過後，再以「學程」定位，藉此集中學校各類教學行政資源，全力發展工程科學基礎科目之教學。

本計畫擬達成之總目標如下：

(1).加強大學部工學院專業基礎教育：提昇大學工學院學生基本學科素養，追求大學工學院教學品質之卓越化。

(2).加強教學：透過下列方式以提昇大學部工學院專業基礎教育之水準。

(a)新課程、實驗課程、跨領域整合性課程之規劃，

(b)教材之設計，

(c)教學方法之改進(包加強師生之互動)，

(d)教育環境之改善（包括資源整合與共享），

(e)教師之在職再教育，

(f)跨系之合作，

(g)校園整體文化之營造。

 

發展基礎與條件

本校發展本計畫之基礎，主要奠基於一群具資訊工程、電機、物理、和數學方面專長的老師們，其過去相關績效敬請參見附件工作團隊成員「個人資料表」。配合本計畫之推動，本校將規劃150坪空間作為教學實習教室、基礎教材之展覽館、輔導辦公室、和工程科學基礎研發中心研發用，並透過本計畫之進行購置相關儀器設備，提供學生實驗、實習、和實作。本計畫之實施將以電機工程學系、資訊工程系與共同教學中心為計畫發展基地，硬體設備上：電機系：現有相關館藏圖書期刊計約20,000餘冊，儀設備總值達新台幣伍仟萬元，空間建築面積合計300坪，包括專業教室8間、教學實驗室3間、專業實驗室20間、研究室25間、電腦教室1間。今年本校更於系上成立太陽能電池研發中心，進行太陽能電池製程與材料之研發。負責規劃執行之成員為系上具有光學與固態物理領域研究專長，並長期從事普通物理教學之教師。資訊工程系：現有相關館藏圖書期刊計約30,000餘冊，儀設備總值達新台幣參仟萬元，空間建築面積合計300坪，包括專業教室6間、教學實驗室2間、研究室9間、電腦教室2間。共同教學中心：現有相關館藏圖書期刊計約50,000餘冊，儀設備總值達新台幣壹仟萬元，空間建築面積合計200坪，包括專業教室2間、研究室25間。此外；關於「線上多媒體輔助工程領域計算機概論教學系統設計」，本校資工系將「PC硬體組裝與維護」課程納入正規課程，已經有三年的經驗，在課堂中已經成功組裝的全新電腦大約有一百套，這些電腦目前已移作電腦網路與可程式化微算實驗等專業教室之用。另外，資工系的「網際網路應用」課程也著重訓練學生關於Web server的架設，與互動式網頁設計的主題。目前，本校資工系約有四位老師與二十位大三同學進行「線上多媒體輔助教學系統」及「線上考試評量系統」之專題研究。未來將以這些相關課程的經驗及專題研究的成果最為藍本，結合多媒體製作的技巧，於本計畫中開發線上輔助教學與評量的新學習環境 。

 

計劃概述

培育一位優秀的工程師，需要有良好的基礎教育，而工程科學基礎教育中心正是以「物理」、「微積分」、與「計算機概論」為最基礎的工程科目，再配合「電腦輔助教學」、「WWW教室資源管理系統」、及「網路工程科學教育之教學與學習策略」等，俾使得教學內容更豐富，更生動活潑。其整合架構與互動關係可參考<圖一>可知。

<圖一>總計畫和其他各子計畫之整合架構圖

子計劃(一)：

A.與各子計劃之互動關係：

B.微積分教學之分年計劃重點：

第一年：教材初稿，展覽資料佈置及建立
工作大綱 收集數學相關資料，擬訂實驗教材，設計實驗課程，佈置實驗教室。
數學題庫蒐集與建立。
第二年：電腦教室設立與教學實驗
工作大綱 購置架設電腦硬體、軟體等相關設備，教材與網頁編撰。
建立教材及問題樣本上網。介紹數學發展史。
辦理數學學科競試。
透過電子郵件途徑，提供免費輔導。
第三年：教材製作與多媒體教學
工作大綱 教材編撰並開設數學多媒體實驗課程。
持續蒐集意見與更新教材題庫，並尋求與各校交流。
持續提供免費線上輔導。
第四年：製成網頁上網
工作大綱 將所更新教材及題庫製成網頁上網。
檢討並調整實驗課程。
推廣其他相關課程利用並充分利用電腦實驗室之設備。

 

子計劃(二)：

A.與各子計劃之互動關係：

 

B.物理教學之分年計劃重點：

第一年
工作大綱 規劃近代科技實驗室，設計實驗課程，購置雷射特性量測相關實驗器材。
設立物理諮詢處。
物理學科題庫蒐集與建立。
第二年
工作大綱 購置X射線繞射、Michelson干涉儀等相關實驗器材，實驗器材架設與教材編撰。
推動物理學科線上測驗。
建立物理學科線上多媒體資料庫。
第三年
工作大綱 購置並架設磁性量測及低溫系統等相關實驗器材，教材之編撰。
開設進階物理實驗課程。
檢討線上測驗結果，據以調整課程及更新題庫。
第四年
工作大綱 購置與架設Mach-Zander干涉儀及真空鍍膜系統等實驗器材。
檢討並調整實驗課程。
建立示範實驗多媒體資料。
推廣其他相關課程利用近代科技實驗室之設備。

子計劃(三)：

A.「線上多媒體輔助工程領域計算機概論教學系統設計」

B.計算機概論教學之分年計劃重點

第一年
個人電腦組裝、維護與效能評估。
第二年
網際網路導向之程式設計。
第三年
互動式虛擬電腦博物館之設計與建置。
第四年
網路輔助教學與評量系統。