//Logo Image
作者:徐業良、游景鈺、徐澤志、王立文、何旭川、江右君、謝建興、陳永樹、吳昌暉、陳傳生(2002-08-05),推薦:徐業良(2003-01-17)
附註:本文為為九十一學年度申請國科會科處整合型計畫計畫書。

機械工程教育在知識經濟衝擊下的改革

十四、整合型計畫重點說明

1. 知識經濟時代與大學工程教育

知識經濟的意義及要素

「知識經濟」是一個近年來廣受討論的議題,這個新型態的經濟活動及體制席捲了全世界,造成經濟結構的改變以及社會典範的轉移。以知識創造財富,取代以往土地或資產主導一切的案例,近十年來不斷地在國內外發生,美國微軟工師的比爾蓋茲蟬連世界首富多年,國內台積電取代台塑、國泰等集團成為全國市值最高的公司,新竹科學園區從開創時乏人問津到今日的南科擴建,在在的提醒我們誰能擁有知識,創造知識,進而利用知識,誰就能在未來的競爭中多佔有先機,主導未來。

知識經濟的意義及要素是什麼呢?根據OECD的定義,知識經濟係指“直接建立在知識和資訊的創造、流通、與利用的經濟活動與體制”[OECD, 1996],在這個定義中,“知識的創造與流通”正是大學最主要的工作之一。政治大學商學院吳思華院長在其著作「知識資本在台灣」中提到,建構知識經濟的要素包括:知識資本、創新能力、資訊科技、足量市場以及社會基礎建設等五大要素【吳思華,民90,其中前三項要素也都與大學工程教育的內涵息息相關。

大學在知識經濟時代的角色

在前面提到“知識的創造與流通”,以及“知識資本”、“創新能力”、“資訊科技”這三項要素與高等教育的關連性上,近幾個月國內相關的研討會上亦有許多學者專家提出看法。台積電董事長張忠謀先生去年底在「國父紀念月會」發表之「知識經濟之迷思」的專題報告中指出,光是受過教育的人才現在已不夠,更重要的是有創新能力和冒險進取精神的人才【張忠謀,民89張忠謀先生今年六月參加「高等教育與知識經濟」學術研討會時,以「高等教育與知識經濟」為題發表演講,更明確地指出知識經濟的核心,應是在知識的基礎上發展創新的能力,將知識轉換成利潤。在與高等教育的關係上,張忠謀先生進一步提到,知識經濟鼓勵創新,因此教育也需要隨之調整,高等教育應該打破“高等教育的主要目標在於傳授知識”,高等教育最重要的是教導學生獨立思考的能力,以及培養學生創新的能力【張忠謀,民90

今年三月份時代基金會和麻省理工學院(MIT)在台北市舉辦行「知識經濟論壇」,在對談中MIT副校長韋斯特認為,知識經濟必須立基於創新,美國最近幾年的經濟成長有一半以上來自創新;MIT教授梭羅則指出,知識經濟社會就是建立“容忍失敗”的基礎建設,允許企業勇於嘗試創新,才能培養創新能力。在如何培養創新能力方面,包括MIT副校長韋斯特在內的多位管理學權威則認為,培養創新能力要從教育著手,要利用大學教育培養具有創新能力的人才,美國每年不斷經由大學畢業生把創新精神帶進科技和產業界,同時新科技又不斷影響大學。而MIT管理學院院長史馬隆奇強調把教育、研究、和管理結合在一起,教學生建立全球觀點和策略性思考的能力,才能在競爭激烈中善用改變,創造利潤。

梭羅在其著作“Building Wealth”中,提到廿世紀的經濟優勢在於能夠有系統地投資研發工作,逐步發明新技術,為善用此優勢,必須修改教育制度培養大批科學家、工程師、專業經理人以及技術工人[Thurow, 2000]。此外,既然知識經濟中的資本為知識資本,知識的傳授與流通就變得非常重要了,而知識的傳授需要由教育來達成,知識的流通需要資訊科技來達成,因此加強資訊科技以及改革教育將是迎接知識經濟時代的必要課題。

在以上討論中,我們可以體認到大學是知識經濟時代中最大、最重要的知識產生者與人才培育者,大學在知識經濟時代中,顯然扮演非常關鍵的角色。大學本身也應有此認知,除了知識傳授之外,更應在學生創新能力、全球觀點、應用資訊技術的能力上,有具體因應、改革的作為。

美國大學工程教育對知識經濟衝擊的因應

面對知識經濟時代強大的衝擊與挑戰,大學工程教育的課程、傳授知識的方式、乃至教育人員的思維都必須時時檢討改善,方不致淪為“以過去的訓練,教導現在的學生面對未來挑戰”。美國工程教育協會(Board of Engineering Education)有感於工程教育必須因應知識經濟的衝擊,於1991年即成立專案小組,並做出結論建議[Lo, 2000]。他們認為二十一世紀的工程教育必須滿足以下目標:

“A restructure of technology and management to meet global market competition; the rapid advancement of information technology and an awareness of social and environmental concerns in an engineering context.”

其中除了提到科技、管理、資訊等面向外,更特別提到全球化的競爭與從工程的層面對社會、環境的關懷。

對此呼籲,美國工程與技術認證協會(Accreditation Board for Engineering and Technology, ABET)隨即於1992年集合了產官學研的代表,並經過對外徵詢意見等程序,終於於1997年對工程教育的整體架構與內涵完成了所謂“ABET Engineering Criteria 2000 (ABET EC 2000)”的準則[ABET, 1999],並陸續在多所學校進行教育改善的工作[Lo, 2000],同時也在國際工程教育界引起廣大的迴響與討論,此準則並將於本年度秋天起正式成為ABET對全美國各校工程教育認證的準則。

在此準則中規範工程學程必須展現其畢業生具備以下各項能力[ABET, 1999]

(1)   An ability to apply knowledge of mathematics, science, and engineering appropriate to the discipline;適當的應用數學、科學與工程知識於學科的能力。

(2)   An ability to design and conduct experiments, analyze and interpret data;設計、執行實驗,並且分析、詮釋其數據的能力。

(3)   An ability to design a system, component, or process to meet desired needs設計系統、組件或製程,以滿足需求的能力。

(4)   An ability to function on multidisciplinary teams;在跨領域團隊中工作的能力。

(5)   An ability to identify, formulate, and solve engineering problems;認知、規劃並解決工程問題的能力。

(6)   An understanding of professional and ethical responsibility;對專業與道德責任的認知。

(7)   An ability to communicate effectively;有效溝通的能力

(8)   The broad education necessary to understand the impact of engineering solutions in a societal context;足夠的教育廣度以了解工程解決方案在社會層面的衝擊。

(9)   A recognition of the need for, and an ability to engage in, life-long learning;了解終身學習的必要,並且具備終身學習的能力。

(10)   A knowledge of contemporary issues;對現代議題的知識。

(11)   An ability to use techniques, skills, and modern engineering tools necessary for engineering practice;工程實務中必備的工程技術和現代工具的能力。

ABET EC 2000從工程教育專業的觀點,提供了更完整的人才培育目標,在本計畫做工程教育改革規劃時,必須注意能夠建立兼具ABET EC 2000準則與國內甚至本校特色的機械工程課程。

國內對工程教育的改革雖然沒有類似ABET的專業組織持續的進行討論與研究,但藉由ICEE(International Conference of Engineering Education)的推動,工程教育的改革也不斷的受到重視,並有多項計劃在教育部與國科會的支持下進行推動[Hsu, 2001],但大多針對如創新能力的培養與資訊技術應用等單一問題上,做與本土工程教育課程結合的研究,目前尚無針對知識經濟衝擊下工程教育改革的整體性研究。

機械工程課程改革相關研究

機械工程課程改革在最近幾年普遍受到重視,除了機械工程領域各種專業課程內容的改變外,都強調在整體課程結構上,需強化不同專業內容的應用性與彼此間的互補性,並以專題或實作強化學生的問題解決能力[Ambrose and Amon, 1997; Hsu, 1998; Narh and Surjanhata, 1999; Bauer, 2000; Kola and Sabatini, 2000]

解決問題的能力是所有工程教育的核心“問題(problem)”,不同於“練習(exercise)”,“練習”是經由範例的解決方法找出類似的答案,而“問題”,則是很可能沒有案例可依循的追尋結果。有效的解決問題策略可分為參與(Engage)、定義(Define Stated Problem)、探索(Explore)、規劃(Plan a solution)、實作(Do it)與評估(Evaluate)六個步驟[Woods, 1994, 1997],而不同不咒中所需要或培養的學生能力則可概分為37[Woods, 2000],其中包含自我管理的能力,解決範例(well defined)的能力,解決困難(ill-defined problem)的能力,人際關係團隊合作的能力管理變局的能力(change management)與終身學習的能力,而這些也正是「知識經濟」挑戰下的機械工程師應具備的基本關鍵能力。

2. 整體計畫之總體目標

知識經濟時代機械工程師所需具備的特質

綜合以上知識經濟對高等教育衝擊之討論,並考量機械工程專業領域的需求,本計畫參與教授們首先歸納出四項我們認為知識經濟時代的機械工程師所應具備的特質:

(1)       主動探究、勇於創新的思維模式與實際動手解決問題的意願與能力

(2)       應用資訊科技工具的能力

(3)       良好的溝通、領導、群體合作技巧與國際化的語言能力

(4)       對科技潮流快速變遷的適應力及對社會與環境的人文關懷

知識經濟時代大學機械工程教育,應突破“知識傳授”傳統、單一的角色,更積極塑造更開放、活潑、具適應力的教育環境與氣氛,在專業課程之外給予學生必要的工具與資源,以培養學生具備前述特質。

大學機械工程教育在各年級階段性養成的目標

在專業課程執行層面,我們認為學生從入學時的新鮮人,逐漸成長、成熟至畢業時成為準備進入產業界貢獻所學的工程師,在大學機械工程教育的過程中,除了基礎及專業知識的授與之外,在各個年級階段性養成的目標及其與ABET EC 2000之對應敘述如下:

l      低年級:創意思考模式的激發

ABET EC 2000之對應:

適當的應用數學、科學與工程知識於學科的能力;認知、規劃並解決工程問題的能力;足夠的教育廣度以了解工程解決方案在社會層面的衝擊;在跨領域團隊中工作的能力;有效溝通的能力。

l      中年級:專業知識應用與獨立思考能力之養成

ABET EC 2000之對應:

設計、執行實驗,並且分析、詮釋其數據的能力;設計系統、組件或製程,以滿足需求的能力;在跨領域團隊中工作的能力;對專業與道德責任的認知;有效溝通的能力。

l      高年級:銜接產業應用之準備

ABET EC 2000之對應:

足夠的教育廣度以了解工程解決方案在社會層面的衝擊;了解終身學習的必要,並且具備終身學習的能力;對現代議題的知識;和工程實務中必備的工程技術和現代工具的能力。

在課程的設計、執行上,除了專業內容的考量外,教師必須對各年級階段性養成目標有所認知,藉由低、中、高年級橫向的課程整合與所謂“主題活動”之設計,達成各年級階段性養成目標,逐步培養出成熟的機械工程師。

本計畫目的

本計畫的目的即是在知識經濟衝擊下,對大學機械工程教育重新作整體性的審視與思考,建構新的機械工程教育整體目標與思維,並進而從課程及教學活動的設計與執行、環境及系所資源的規劃與配合兩方面全面落實。

3. 整體計畫之架構

整體計畫之架構如圖1所示,高中學生進入大學機械系之後,在機械系各項基礎課程、實作課程中,將以創意思考模式的激發為階段性養成目標,執行上以單一課程為核心做教案設計,進而擴散做橫向課程整合。低年級學生的主題活動是每學年度的「創意設計競賽活動」,此活動以創意發揮為主要訴求,而不過度強調機械專業知識的應用。

進入中年級,學生廣泛接觸機械系專業課程與機械工程實驗課程,此階段的養成目標為專業知識應用與獨立思考能力之養成為階段性養成目標,執行上也以單一課程為核心做教案設計,進而擴散做橫向課程整合。中年級學生的主題活動是「機電整合設計競賽」活動,此活動以整合應用機械專業知識為主要訴求,學生必須展現系統思考及應用機械專業知識解決工程問題的能力。

高年級時本系原先便設計了專業實習、專題研究、學士論文等多元化的制度,階段性養成目標便在銜接大學與產業,為學生進入產業界,成為成熟的工程師做準備。執行上將以本系既有的實習制度為核心,但加強與產業的互動,例如實習工作、專題研究或學士論文主題,均為產業界提供的實際問題。除了學校教授外,並邀請提供問題的產業界工程師共同指導學生。主題活動是「專業實習發表會」,學生必須展現透過專業實習獲得實際產業工作經驗,或透過專題研究、學士論文實際解決產業界發生的問題,並與產業界人士有實際的接觸。

縱向教育環境塑造,以培養學生具備前述四項特質為主要目的。首先將以培養學生主動探究、動手解決問題能力為核心思考,貫穿低年級實作課程(如工場實習、圖學、機械畫),以及中高年級機械工程實驗課程,將以“技術練習”為主的傳統機械系基礎實作課程,轉變為強調經由實作培養學生“問題解決能力”的課程設計理念

其次針對機械系低年級基礎課程與中高年級專業課程,以整體性思考發展相關資訊工具實際運用於課堂上,以培養同學應用資訊科技工具的習慣與能力。此處所談的資訊科技工具,並非泛指電子布告欄(BBS)、線上聊天(chat)、即時傳訊(ICQ)、和電子郵件等生活層面的應用工具,而是特別針對支援工程應用上團隊合作、協同學習所需之資訊工具。

本校原先即有完善的通識課程規劃,其中外語課程已有一半學分(8學分)劃歸系所就專業外語需要自行規劃課程。同時本系在中高年級原先即有科技管理及資源與環保兩課程模組,將整合、貫穿這四類課程,以培養學生良好的溝通、領導、群體合作技巧與國際化的語言能力,及對科技潮流快速變遷的適應力及對社會與環境的人文關懷之特質為核心思考,做整體課程與教案規劃。

1. 整體計畫之理念

4. 研究計畫之分工與整合

本計劃整合九位教授組成研究團隊,共同提出單一大型整合型研究計畫,並特別側重計畫之整體性,但分工規劃上仍採用傳統國科會整合型計畫中“總計畫-子計畫”的模式。整體計畫架構如圖2所示,與圖1互相對應,共有六個子計畫,子計畫一至子計畫三在做縱向教育環境與氣氛之塑造,以培養學生具備前述四項特質,子計畫四至子計畫六則在主導低、中、高年級階段性養成目標的達成。執行層面上,各子計畫均仍落實在單一課程或該年級主題活動上,從而作橫向或縱向之擴散與整合。

2. 計畫整體架構圖

如圖2所示,子計劃一、二、三的任務在培養知識經濟時代機械工程師所需具備特質,為縱向、全時段的培養各階段的學生,子計劃四、五、六則為橫向,各針對不同年級的學生,循序漸進的培養學生各階段所需具備的能力。各子計畫之整合與相關性方面,在低年級由子計劃四為主幹,培養學生的創新思考能力,縱向子計劃方面,子計劃一、二、三則分別藉實作、基礎、語言與通識課程來達成其在於低年級的目標,使學生具備各子計劃的基本能力並應用於子計劃四所規劃之課程。在中年級以子計劃五為主幹,培養學生專業知識應用與獨立思考能力,其難度及要求本當高於低年級課程,因此子計劃一將藉由實驗課程培養學生進階的實作能力,子計劃二則藉專業課程教導學生各種資訊科技的知識以及如何應用這些資訊工具,子計劃三則藉管理與環保課程以及延續低年級的語言及通識課程,一方面教導學生群體合作技能與管理方面的能力,一方面則循序漸進培養對社會環境的人文關懷。由以上所述的課程,使學生在中年級培養各項能力並應用於子計劃五所規劃之機電整合課程,而子計劃五也能藉課程教導學生應用在子計劃一、二、三所學得的能力,更進一步了解如何將這些專業知識整合,加以應用。在高年級方面,以子計劃六為主幹,以銜接產業之應用為目的,藉由專題研究課程的實施,使學生實際接觸、思考產業界的實際問題,子計劃一、二、三則輔助規劃專題研究課程,使學生能將所學運用於產業界的實際問題,在進入產業界前,不僅能了解產業界的實際問題、實際應用所學知識、能力解決產業界實際問題,在縱向子計劃四年內的持續培養下,更具備了知識經濟時代機械工程師應具備的特質。

在規劃此整合型計畫時,除了理念的形成、人員的配合、及資源的整合之外,在細部規劃各子計畫內容時,研究方法思惟的一致性、進行步驟的互相搭配、與教學成效評估的整體性,更是我們反覆檢討各子計畫整合性之重點。

5. 人力的配合度

總計畫及各子計畫名稱、主持人及其相關背景簡述如下:

總計畫:機械工程教育在知識經濟衝擊下的改革

主持人:徐澤志教授,共同主持人:徐業良教授

本計劃總主持人徐澤志教授曾任國科會國際合作處處長,於1995年起即參與ICEE的相關工程教育活動並發表相關論文,自1996年起連續六年均主持國科會機械固力學門下的整合型計劃,對本計劃的整體架構與未來發展進度充分了解,足以勝任協調整合的功能。徐澤志教授在擔任國科會國際合作處處長之前,自八十四學年度到八十七學年度連續四年均獲國科會甲等研究獎(擔任國科會處長期間不能申請),符合本目標導向研究計畫對計畫總主持人的要求。

計劃共同主持人徐業良教授現為機械系系主任,對機械工程的課程發展與教學方式有深切的認知與改革的動機,並多次參與、執行工程教育計劃及其他活動的審議工作,研究成果並獲得八十八學年度國科會科教處甲等研究獎,也曾獲得本校教學優良獎等殊榮。徐業良教授以系主任的角色參與本計畫,對於全系資源整合及相關制度的配合,應有莫大助益,並與主持人共事多年,彼此可互相配合,共同推動本計劃。

子計畫一:建立詮釋與解析問題能力之實作教育

主持人:何旭川教授,共同主持人:謝建興教授、陳永樹教授

主持及參與本子計畫之三位教授,目前均擔任本系基礎實作課程及實驗課程之教學,陳永樹教授並曾獲本校八十九學年度教學優良獎。三位教授在在八十九學年度國科會科教處計畫“建立問題解決模式之大學機械系基礎實作課程”已有良好的合作基礎,對於機械工程教育中實作課程改革,已有深刻的認知並獲致初步成果。

子計畫二:工程教育的協同學習資訊環境

主持人:陳傳生教授

陳傳生教授曾任本校圖書資訊服務處處長(八十八至八十九學年度)及網路媒體組組長(八十五至八十七學年度),對於建立本校各項資訊基礎建設、提供各項資訊服務、推動網路教學等工作,有豐富的經驗及深刻的體認。搭配其在機械工程領域的專業,陳教授負責此子計畫應十分適合。

子計畫三:工程管理的養成教育

主持人:王立文教授,共同主持人:謝登旺教授,江右君教授

王立文教授為本校教務長,並曾先後擔任過機械系系主任、學務長、通識教育中心主任等多項職務,對於學生溝通、領導、群體合作、國際化能力的培養,以及社會、人文的關懷,有非常豐富的經驗。王教授在機械領域的專長在熱流方面,但近幾年來也一直負責本系工廠管理、科技管理相關課程,對於工程教育中管理知識的養成,亦有深刻體認。謝登旺教授為本校通識教育中心主任,江右君教授專長則在環境工程,二位教授各可從不同的角度提供其專業意見與協助。

子計畫四:創新知識的群體教育

主持人:徐澤志教授

子計畫五:整合知識的系統開發能力之養成教育

主持人:吳昌暉教授

吳昌暉教授曾獲得本校八十六學年度教學傑出獎,為該獎項設置以來第一位獲獎教授。吳教授擅長系統整合,曾多次帶領學生參加校外競賽(如省油車比賽),獲得優勝,以其專長和經驗,應能達成本子計畫中對學生系統思考及應用機械專業知識解決工程問題的能力培養的目的。

子計畫六:銜接大學與產業之產學合作教育

主持人:徐業良教授

參與本項計畫的同仁不論個人的專業領域為何,我們都擁有一個共同特色,那就是對教育的熱忱,以及一股期盼我們的學生能得到最好的教育方式的心意,期盼我們的學生能得到最好的教育方式,進而激發出自己的潛能接受「知識經濟」的挑戰。基於這樣的信念加上彼此長年共識的默契,我們相信我們有足夠的能力與信心共同合作,完成本計劃。所有參與教授之國科會個人基本資料表詳見附錄。

6. 資源之整合與學校之配合

大學機械工程教育中加強對學生的實作能力及創造力的培養,已經逐漸成為各大學院校機械系所的共識,元智大學機械工程學系也以「創新與實作」為大學部教學的重點特色。在進入二十一世紀的當口,創新的能力,可說是同學們面對未來快速變遷世界的挑戰所必須具備的,而創新更要透過不斷地實作來達成。本系對於具有「創新與實作」內涵的相關課程的支援向來不遺餘力,近兩年平均每年編列約四十萬元教學輔導費作課程材料費之補助,約六十萬元修繕費作各專題實驗室環境與設備的修繕。

本計劃所發展的各項教材與教案,均利用本系現有的教學實驗室予以實施,各實驗室的資源可交流運用,充分整合。而各子計劃之間的橫向聯繫與縱向整合,不論是競賽的舉行或產學案例的實作也均利用本系現有設備及空間加以運作,不會有資源浪之慮。同時各子計劃所申請的經費也以教案開發為主,並未申請任何中型設備等資源,所以可以完全使申請的各項經費充分的發揮其效用。

本計劃的參與人員包括本校教務長、機械系系主任與通識教學部主任,因此本系的行政支援與校內其他機構的配合上,可獲得充分的奧援。而超過一半的機械系教授參與本計劃,也有利於計劃成果的擴展,對日後機械系的其他專業課程改革可發揮一定的影響力。

除了設備、人員的支援外,本系去年耗資九十萬元,建立一個以實作為中心訴求的「實作教室」,可以適合於本整合型計畫各子計畫之基礎實作課程,並能提供給各種課程作為小組實作、小組討論,或小型實驗的場地。「實作教室」之規劃是以因應同學們小組實作的需求為主要考量,而非考慮教師單向授課的情況,故在佈置規劃上思考應與傳統以授課為主的教室完全不同。目前的規劃有以下特點:

a.   實作教室內將不設置製圖桌,圖學課程改為利用圖板供同學在製圖時使用,而教室內的課桌椅也不採傳統行列式配置,計劃在教室內設置6L型的工作群組(如圖3),每個工作群組又可再分為兩個工作小組(共計12個工作小組),工作群組型式的佈置方式能夠提供更佳的小組討論與實作環境。

b.  實作教室配置上考量了教師、同學走動的動線。如圖4所示,此種配置方式在教室內形成3個互相連接且開放的空曠區域,此空曠區域不僅使授課教師可以非常容易地在同學之間走動,可使老師及同學間的互動增加,還能夠配合課程的實施作為實體展示之用。

c.   將教室內原有之黑板保留,其周圍區域形成一討論區,供同學們作為彼此討論、平面展示與公佈課程相關事宜之用。

d.  每一工作群組配置一台電腦,除了在工程圖學、機械畫等課程配合多媒體設備作教材顯示之外,亦可供作須程式撰寫、測試,以及以微電腦作控制之實作課程使用。

e.   為配合課程實作實施時的儀器收納整理,於教室內設置儀器櫃,以收納貴重物品與特殊課程所需之儀器設備。共用性的工具、如圖板、電腦等則收藏在每個工作群組中。

f.    設置工作桌以因應特殊工作需求如電路焊接、小型材料加工等之進行。

3. 實作教室平面配置圖

本教室共規劃座位60個,採用圓板凳式座椅,方便工作及走動。在最多60人同時上課時、每位同學仍能享有充足的空間。實作教室希望能完全不同於傳統機械工場和實驗室,隨時能保持乾淨、明亮、專業,整個實作教室現況如圖4。有此實作教室的支援,必能滿足本整合型計劃各子計劃實作上的教學需求,並且能充分達到教學資源共享,有效率運用教學資源,對於本計畫之成功實為最重要之支援。

4. 實作教室現況

十五、計畫中文摘要

本計劃思考如何重整機械工程教育,以因應知識經濟時代的衝擊與挑戰。藉著對知識經濟的文獻與ABET EC2000的各項準則的探討,本計劃認為知識經濟時代的機械工程師需具備以下四種能力:(1)主動探究,勇於創新的思維模式與實際動手解決問題的意願與能力、(2)應用資訊科技工具的能力、(3)良好的溝通、領導、群體合作技巧與國際化的語言能力、(4)與對科技潮流快速變遷的適應力及對社會與環境的人文關懷。本計劃並規劃了低年級(創意思考模式的激發)、中年級(專業知識應用與獨立思考能力之養成)、高年級(銜接產業應用之準備),三個階段性的養成目標,使學生能循序漸進地養成各項接受知識經濟時代挑戰的各項能力。

知識經濟時代大學機械工程教育,應突破“知識傳授”傳統、單一的角色,更積極塑造更開放、活潑、具適應力的教育環境與氣氛,在專業課程之外給予學生必要的工具與資源,以培養學生具備前述特質。在課程的設計、執行上,除了專業內容的考量外,教師必須對各年級階段性養成目標有所認知,藉由低、中、高年級橫向的課程整合與所謂“主題活動”之設計,達成各年級階段性養成目標,逐步培養出成熟的機械工程師。

本計畫的目的即是在知識經濟衝擊下,對大學機械工程教育重新作整體性的審視與思考,建構新的機械工程教育整體目標與思維,並進而從課程及教學活動的設計與執行、環境及系所資源的規劃與配合兩方面全面落實。

十六、計畫英文摘要

This project is to review and reform mechanical engineering education, in response to the impact and challenge of “knowledge economy,” Through literature review on knowledge economy, and ABET EC 2000 criteria, we first define that engineers of the era of knowledge economy should have the following four qualities: (1)Willingness and ability of innovation and problem solving; (2)The ability to use information technology; (3)Adequate skills communication and leadership, being able to work with others, and sufficient foreign language skills; (4) Being able to adjust to the rapid advancement of technologies, and an awareness of social and environmental concerns in an engineering context. Then we define the education goals from freshman year to senior year, so that the students can sequentially obtain the abilities to face the challenge of knowledge economy.In addition to the role of transferring knowledge, university mechanical engineering education should construct open, dynamic, and adaptive environment and atmosphere, and provide necessary resources in order to let the student obtain the qualities mentioned above. When delivering the courses, professors should also have in mind the sequential educational goals from freshmen to senior years.

十七、研究計畫之背景及目的

整體計劃背景及目的已在“十五、整合型計劃重點說明”一節中詳細敘述。在前述共同的計畫理念、架構、及分工之下,各子計畫的相關背景和目的分別詳述如下。

1. 子計畫一:建立詮釋與解析問題能力之實作教育

研究背景

大學機械工程教育中,實作為非常重要之一環,落實在大學機械系教學中,便是工場實習、工程圖學、機械畫與機械工程實驗等四門基礎實作課程。此四門課程幾乎是國內所有大學機械系之必修課,且總學分數幾乎都佔各大學機械系必修學分十分之一以上,足見此類基礎實作課程對大學機械工程教育之重要性。然而國內各大學機械系,此類基礎實作課程之實施,普遍存在以下問題:

(1)教學成效不如預期

目前這些基礎實作課程的目標往往以「技術練習」為主,而這些基礎實作課程實施方式,大多是教師講授基本原理及操作方式,然後全班同學給定同一題目,按照既定過程完成此一題目。這樣的課程目的與形態和大學機械系其他一般以理論學習為主的課程差異頗大,以元智大學機械系現況看來,普遍的現象反而是同學們對這類基礎實作課程較不重視,相對來說同學更重視如工程數學、力學等理論課程,顯見此類基礎實作課程教學成效不如預期

(2)教學資源需求龐大

各大學機械系對於基礎實作課程之教學均投入相當多的資源,包括機械工場、製圖教室、電腦教室、機械工程實驗室的空間、設備、維護、以及聘僱專職技術人員等等,這些基礎實作課程教學資源上的需求,也往往成為各大學機械系相當沈重的負擔。如何設計更為適當的基礎實作課程教學環境,將這些教學資源做最有效率的運用,也是這些基礎實作課程所面臨重要的問題。

儘管這些基礎實作課程在國內大學機械工程學系必修課程中佔了相當大的比例,國內工業界對大學機械系畢業學生,普遍仍有獨立思考及實作能力不足之批評,且一般來說這些課程較不受到學生重視,究其原因,可能是這類課程目前以「技術練習」為主的課程定位,較不適合大學機械工程的教育目的。大學機械工程教育中的基礎實作課程,其目的應與高工、專科、技術學院等技職體系學校的實習課程有所不同。技職體系學校機械科系的實作訓練的目的主要在於操作技術之熟練,使學生進入產業界時能夠具備純熟之技術,或日後可以考取專業技術證照。但大學機械工程教育中的實作訓練,主要目的除操作技術之傳授外,更應在透過實作能更深入了解並靈活運用課程所學,從實作中提升同學創造力、系統思考的能力、與解決問題的能力。這個基本的共識,在規劃、設計機械系的基礎實作課程時是十分重要的。

大學機械工程教育中加強對學生的實作能力及創造力的培養,已經逐漸成為各大學院校機械系所的共識,元智大學機械工程學系也以「創新與實作」為大學部教學的重點特色。這裡所謂的「實作」並不單指「技藝」、「技術」的養成,而是更廣泛地指「實際動手解決問題的意願與能力」。本計劃之目的便是在將以「技術練習」為主的傳統機械系基礎實作課程,轉變為強調經由實作培養學生「問題解決能力」的課程設計理念,同時鼓勵彈性的思考,創新的問題解決方法,並期望藉由實作過程中小組合作,培養團隊合作的經驗與能力。

開放式(open ended)小型實作計畫是工程教育中創意培養非常有效的一個方法[Faste et al., 1993],本計畫在課程實施上除原有之課程講授、基本技巧練習之外,亦將規劃開放式小型實作計畫,讓學生以課堂所學解決真實問題,並在學生解決問題程序中鼓勵彈性的思考、創新的方法、與創意的展現;最後所有課程執行相當比例採分組合作的模式,給予團體成績而非個人成績,培養同學與同儕共事之經驗,在課程活動中學習與不同專長、性格的同學合作,並面對團隊中少數不願貢獻或難以合作的同學。當然課程上強調創新、創意,也絕對不是漫無方向、內涵,所謂「點子式創意」。Wales[1974]等學者對於這一類以小組設計、實作為核心的課程,提出了一套「導引式設計(guided design)」的課程模式,主要就是以有結構性的方式,引導學生一步一步應用課程上所學到知識,來解決一個特定的問題。Wales and Nardi [1982]進一步提出了十個步驟,來規劃這類導引式設計課程,本計畫中各實作課程規劃方式,大體也將依循導引式設計的模式。

計劃目的

大學工程教育往昔以傳授知識為主的教學方式,亦應調整為激發學生潛在的創造力及培養獨立思考解決問題的能力。對一般以理論為主的專業課程並不易獲此教學成果,而以實作為主的課程屬性與特色非常適合導引學生朝此方向發展。本子計劃的目的在縱向串聯大學機械工程教育中之必修實作課程,從工場實習、圖學、到機械畫,機械工程實驗,設計具創造力的教學模式和活動,將以「技術練習」為主的傳統機械系基礎實作課程,轉變為強調經由實作培養學生「問題解決能力」的課程設計理念。課程設計的基本概念與目標如下:

(1)培養學生實作的基本能力

實作基本能力包括:加工技術如車床、銑床、磨床、焊接等,製圖識圖能力,實驗數據的量測擷取與分析等。

(2)增加學生對課程的參與感

傳統教學方式皆由老師指定題目,每位同學均依標準方法與程序完成,本計畫規劃開放式小型實作專題,透過尋找合適題目與討論方式,提昇同學的課程參與感。

(3)訓練學生獨立思考的能力

國內長久以來教學方式學生多半單方向的接受老師教導,通常是老師提問題,亦由老師解答問題,學生甚少能主動的獨立思考解決問題,本計畫藉由自行設計專題方式,迫使學生獨立思考激發潛在的創造力。

(4)培養學生團隊合作的精神

本子計畫實作課程規劃,透過小組的分組模式,提供同學團隊合作,同儕相處分層負責的學習機會。

2. 子計畫二:工程教育的協同學習資訊環境

計劃背景

現代工程教育改革的重點在強調協同工作(collaboration),省思(reflection and articulation)和結合實際的專題訓練。相對於品管圈ISO9000系列品質認證,工程教育界也有ABET的認證標章,以保證在電腦、工程、及應用科學教育範籌內的教育品質。申請ABET認證,除必須通過課程和師資的一般檢驗標準之外,尚須通過不同專業科系的特定檢驗項目,如機械工程系學生必須有機械和熱流系統的設計能力等。近年來,ABET逐漸成為美國工程教育的檢驗標準,同時擴散到韓國,西班牙等歐亞各國,通過ABET認證的工程院系,不但其教育水準獲得肯定,同時校際及國際間亦承認其課程學分。在課程中融入團隊合作、協同學習的作為,正是ABET認證的重要條件之一。

同步工程(concurrent engineering)電腦軟體的盛行,是反應團隊合作在工程設計日趨重要的指標。團隊成員透過網路,在虛擬的空間(cyber space)討論設計和交換資料,並由電腦提供組織和搜尋資料的功能,以便利整個工作的進展和知識累積。實際上,同步工程是群組軟體(groupware)在工程的延伸,並加入如3D模型資料交換和線上修正等工程設計所需的特定功能,例如LMS Tec.Manager [LMS International, 2001], Magic Communicator [Materialized Software, 2001]等軟體。同樣的進步也反應在蓬勃的電腦支援協同學習(computer support for collaboration learning)環境的研究和教學應用,其目的在於運用網際網路技術,提供師生互動啟發和團隊工作的環境,改善傳統教學方式中,學生缺乏省思和運用課程內容的機會。

國內的各工程學院均提供學生學術網路的服務,但是大部分應用在生活層面的電子布告欄(BBS)、線上聊天(chat)、即時傳訊(ICQ)、和電子郵件等。近年雖在教育部推動網路教學的支持下,建立許多教學網站,提供講義下載和公告等單向傳送管道,例如亞卓市國內的亞卓市【亞卓市,2001】提供近似的虛擬教學空間.但在運用資訊科技幫助學生改善學習成效,尤其是工程科系學生的教學和訓練上,參照國外的經驗,應該可以提供更多正面的價值.

計劃目的

本計畫的目的在於運用網際網路技術,提供師生互動啟發和團隊工作的環境,改善傳統教學學生缺乏省思和運用課程內容的機會,藉由學生群體學習激發學習意願,提升學習成效。本計畫在近程提供全面的虛擬空間,使學生擁有發言,交換資料和討論的個人及群體空間。遠程將針對機械系的學習需求,強調3D模型的交談能力,以補強電腦網頁不善表達2D資料的弱點。

3. 子計畫三:工程管理的養成教育

研究背景

由二十世紀的工業時代到現今的知識經濟時代,許多公司、工廠經營的經驗法則逐漸在改變。現今大學院校機械工程學系除了注重工程專業方面的課程外,語言及通識的課程大概亦多陪襯於其中,還有管理及環保類的課程似乎亦未受到足夠重視,經常僅是聊備一格。若我們仔細探究工程師的養成教育,上述所提的語文、通識及管理、環保在未來的時代裡,其實越來越重要,已不下於其專業科目的重要性。有鑑於此,本計畫主持人與共同主持人有意在這知識經濟時代讓專習工程的學子能在本校提供的外語、通識的堅實基礎背景之下,加強提供最新的管理及環保的資訊及知識,造就這些工程師在發展其專業技能知識之餘,懂得如何經營一團隊,如何與人相處,如何有效率的做事及如何在生產中不破壞環境等等。

美國麻省理工學院講座教授萊斯特.梭羅(Lester C. Thurow)的近作“Building Wealth” [Thurow, 2000]中有非常清楚的新觀念,一個國家或企業為了建立財富的金字塔一定要在六大因素下功夫,好好探究才行。此六大因素即為:1. 社會組織、2. 創業家精神、3. 創造知識、4. 專業技術、5. 工具、6. 天然及環境資源。

一間公司或工廠要在所處的環境中順利成長茁壯,和其周遭的社會組織、公共秩序很有關係。其所處之社會是否具備興建及維修基礎建設、創辦學校及提供醫療服務等種種能力?一個國家工商業能不能保持領先,要看創業家的精神受不受重視及發達與否。在知識經濟的時代,知識成為最重要的資產,因為創造知識是未來公司、工廠能否生存下去相當重要的一環。知識管理之呼聲,已甚囂塵上,似乎把工廠管理都比下去了,若不談知識管理就是落伍。平心而論,國內工廠管理的教科書在此世變日亟的時代,內容的調整似乎是不可避免的。知識管理或科技管理的內涵勢必要滲透到工廠管理之中,工廠管理的教科書才能跟上時代,否則一些不合時宜的老舊管理觀念一再反覆輸入學生的腦中,讓這些學習者無法適應未來社會的管理環境及風格,勢必對學生的前途有很大的影響。因此之故,主持人及共同主持人有意將上述六因素溶入機械系的相關課程設計中,闡述彼此之間的關聯與互動性。當然傳統上有些不變的法則還是會保留下來,不合時宜的即刪除。另外,有些主題的重要性及優先度可能隨時代的變遷而大幅提高,如智慧財產權的尊重與維護即為一個好的案例。

本子計畫主要探討管理及環保在機械工程師的養成教育所扮演的角色。在知識經濟時代,這些未來工程師的管理知識內涵應包括哪些?環保方面的內涵又是哪些?要教什麼(what)?誰來教(who)?為什麼要教(why)?何時教(when)?在什麼地方教(where)?最後是如何教(how)

教什麼:是談內涵,隨著時代,尤其是變化大的時代,當然要變!

誰來教:是談老師的適合不適合的問題,要學工程的老師教還是學管理、環保的老師教比較合適?

為什麼要教:談工程畢業生不懂管理或環保而遭致發展有限的案例。

何時教:多半是大學高年級再修,這是有其理由的。

在何地教:能夠有機會參觀公司、工廠,可以激發學習的興趣。

如何教:有無實驗及實做上課使用的媒體和教材的編排皆有關連。

過去在新產品或新製程的設計階段,均忽略了其對環境的影響,以致於危害性廢棄物任意丟棄、能源未有效利用導致操作成本過高等。1972年「聯合國人類環境會議」發表的「人類宣言」,促使人類開始關切環境問題。其後1987年聯合國「世界環境與發展委員會」發佈了「我們共同的未來」,強調人類永續發展的概念;並在1992年地球高峰會議中通過的「二十一世紀議程」,對全球性社會經濟問題和資源保育與管理,提出人類永續發展的具體行動方案。在世界各國追求永續發展的過程中,「環境教育」扮演著重要關鍵的角色,環境教育的重要性逐漸受到重視,使其成為世界公民必備的通識,亦為國際應共負的責任。教育部於民國89122-3日,邀集國內共約80個單位,計160餘人,在台北市召開大會。與會人士一致決議,政府應儘速制訂與公布「環境教育基本法」;會後並發表「台北宣言」,強調在邁向二十一世紀之際,台灣的環境管理與永續發展之重要性與急迫性。環境教育強調人與環境的關係,藉由教育過程,使全民獲得保護及改善環境所需之知識、態度、技能、價值觀。藉由環境教育的推行,培育對整體環境的正確認知與態度。

依據『大專「環境與永續發展教育」通識課程規劃』【大專「環境與永續發展教育」通識課程全球資訊網,民90】,環境教育包含概念認知和價值澄清的過程,並由此發展出瞭解人類與環境間互動所需的技能及應有的態度。環境教育的教育目標包含五大部份:環境知覺與敏感度、環境概念知識、環境價值觀與態度、環境行動技能與環境行動經驗等。啟發學生對環境問題的覺知和對環境品質的敏感度,輔之以環境相關的概念知識,並經由價值分析與澄清,建立正確積極的環境價值觀與態度,最後以環境行動能力的教導與實際環境行動經驗的獲得,完成全人化的環境教育。而環境教育的實施原則包含:整體性、終身教育、科技整合、主動參與解決問題、均衡世界觀與本土性、永續發展和國際合作等。

新工業產品的生產和行銷能引起社會許多人士喜愛使用,甚至改變了人們的生活習慣;這些產品的生產、行銷需要妥善管理,方能使發明者或生產者獲得其利,並且讓顧客在他們的花費下得到相當的滿意度。而在生產過程,不可忽略它在環境方面的影響,如何使為害度降低至最小,亦是本子計畫所關切的。

研究目的

綜合以上討論,本子計畫的研究目的,即是以近年電機、機械、資訊工程公司及化工、電機、機械工廠的案例,在本校語言課程與通識課程的訓練背景下,經由機械工程專業課程的教育過程,積極培養學生創作及思考的能力,落實專業技能,建立學生的管理知識並重視環境的保護。

4. 子計畫四:創新知識的群體教育

研究背景

在整體計畫架構中,本子計畫的任務是負責達成機械系低年級同學之階段性養成。高中學生進入大學機械系之後,在機械系各項基礎課程、實作課程中,將以創意思考模式的激發為低年級階段性養成目標。

「工程概論」在本校實施多年,工學院的學生在大一階段均必須修習此一學期3學分的課程,課程由工學院四系(電、機、化、工)分別推派一位教授共同負責,教學方式則先由各系負責半學期的課程,由各系老師負責,教學重點為各系專業領域入門導論,隨後則分別猶他系的三位教授各以1/6學期的時間講授工學院其他各系的專業導論,上課方法大都以課程講授,觀賞錄影帶,專題報告等方式進行。課程實施以來,學生反應平實,但學習態度與對工程專業的熱誠仍未被激發,對本身自我挑戰的期許明顯不足,仍限於以學科成績通過為其目標。

美國卡內基美隆大學針對前述類似的現象,同時為了加強學生解決問題的能力,於1991年九月份起於該校工學院各系開授工程導論課程,並規定所有工學院學生在選擇未來主修專業前,需至少選擇兩個系以上的工程導論研讀,課程內容則包含專業知識,解決問題的思維等,最後以合作的專題實作驗收成果[Ambrose and Amon, 1997]。美國NJIT則於1996年起導入類似的課程架構,開設“Fundamentals of Engineering”,並針對特定實務專題如磁碟機,草地灑水機(Lawn sprinkler)等,由工學院的學生在不同系老師的合作指導下,進行對工程領域的了解[Narh and Surjanhata, 1999]。同樣的例子亦發生在歐鄒及其他地區[Bauer, 2000]。而綜合這些課程改革的經驗,大致可分為三個改善重點:

(1)   強化解決問題創新思維的能力。

(2)   強化“動手作”的教學方式

(3)   利用“跨領域”的專題,提昇整合知識與協同合作的能力。

而這三項也將是本研究在機械系低年級同學之階段性養成課程與活動規劃中之重點訴求。

研究目的

ABET EC2000準則中[ABET, 1999]針對二十一世紀工程學生應具備的能力有詳細的說明,其中包括基本專業知識的應用能力,解決問題的思維能力,了解社會責任與倫理觀念的服務能力,處理人際關係的合作能力以及表達意念的溝通能力。而本子計劃的目的即在針對前述能力的培養配合總計劃的教育目標,執行上以單一課程「工程概論」為核心做教案設計,設計一新鮮人的專業課程,進而擴散做橫向課程整合,使其在進入大學初期能奠定良好的基礎,一方面建立專業知識基本認知,另一方面了解問題解決的創新思維與協同合作觀念,進而利用有效的學習評估方式,驗證教學成果,發展提昇創新、解決問題與合作能力的教案與實作案例。低年級學生的主題活動是每學年度的「創意設計競賽」,此活動以創意發揮為主要訴求,而不過度強調機械專業知識的應用。同時利用此教學範例做成成果擴散,轉化各種教案為適合啟迪國高中生創新思維能力的教材,進行宣傳與推廣,擴大工程教育的成效。

5. 子計畫五:整合知識的系統開發能力之養成教育

研究背景

隨著近年來知識經濟與國內高等教育的快速發展,創意的培養以及專業知識的應用已成為大學裡工程教育中極為重要的一環。然而沒有實務基礎的創意往往會成為空談幻想,在繁華的花花世界中要學子們靜下心來研究專業知識也不是件容易的事(從爭議中的二一制度即可窺見其嚴重性)。因此,如何建構一個具有挑戰性的教學環境,來激發學生們學習專業知識的動機,培養其整合專業知識的能力,完成系統開發的規劃,並得以進而實現其原創意,再激發出更多的創意,也就是我們近年來不斷思索研究的課題。

很幸運的,我們發現這些問題在麻省理工學院大學部的工程教育中早已有許多相關的探討與經驗,他們從1987年起的“Introduction to Design”課程中,就開始以專題實作來挑戰學生的創意,再逐漸演變為19901993年間每年一度的以微電腦控制器為核心的「樂高機器人大賽 (LEGO Robot Design Competition)」,這種開放式的、挑戰性的、激發創意的、培養系統開發與知識整合能力的、且在專題製作過程中學生因歷經各種困難而激發其鑽研專業知識的教學方式與其成效,在F. Martin的博士論文 ”Circuits to Control: Learning Engineering by Designing LEGO Robots” 以及相關論文中有極為深入的探討[Martin, 1994; Martin, and Resnick, 1996]。史丹福大學機械研究所課程中三學季的“Smart Product Design”也以類似的風格來培養學生系統開發、整合知識以至於程式設計、團隊經營等全面性的專業與創新能力。他們所造成的影響是,許多學校隨之採用其教學模式在機械設計、程式設計、人工智慧等諸多課程之中,美、日、歐各國的各種學生競賽,LEGO公司於1994推出的「可程式積木(Programmable Brick)」與控制模組,德國Fischertechnik公司推出創意科技組合積木,不僅都結合了單晶片微電腦控制器,更將這種創意教育推廣到高中國中年紀的學生。我們相信,這種融入生活與真實世界(real world)的教育方式是他們科技創新實力的基礎來源。

元智大學機械系從1994年開始的機械設計及機電整合等課程之中,也採用相同的模式、教具來建構並實驗這種教學理念的成效。在以機電整合系統開發為核心的課程中,以三至五人分組自行構想專題內容並完成樂高積木雛形機製作的方式,建立學生系統規劃、系統分析、評估、專業知識的應用、機械硬體設計、單晶片微控制器系統、軟體開發、智慧型機電系統的設計能力,以至於團隊經營、溝通協調能力的養成、專案技術報告撰寫、口語表達能力養成等等。雖然七年來的成果與經驗顯示,這是正確的方向,但是隨著科技的快速演進以及日漸激烈的競爭環境,我們的教學方式與環境在微控制器系統平台的改進與網路功能的建立,以及與系所各專業課程間關聯性等方面仍有急待改進與加強之處,這也就是我們提出本項子計劃的背景原因,以及與其他各子計劃的縱橫向關聯所在。

研究目的

前述ABET EC2000準則中設計、執行實驗,並且分析、詮釋其數據的能力;設計系統、組件或製程,以滿足需求的能力;在跨領域團隊中工作的能力;對專業與道德責任的認知;有效溝通的能力等項目,為培養目標,執行上以單一課程「機電整合」為核心做教案設計,進而擴散做橫向課程整合,而中年級學生的主題活動是每學年度的「創意設計競賽」,此活動以整合應用機械專業知識為主要訴求,學生必須展現系統思考及應用機械專業知識解決工程問題的能力。簡而言之,本子計劃的目的在於,

(1)       建立以單晶片微電腦為核心的,且具有單晶片網路以及網際網路伺服器功能的,微體積多功能控制系統與其軟體開發平台,作為機電整合課程、整合知識的系統開發能力之養成教育的核心教材工具,以期能縮短學生的學習摸索過程,並得以讓更多的學生參與這種激發創意實現創意的教學,完成一實際可用的雛形成品,實現他們珍貴的創意與構想;

(2)       在過去七年的基礎上,擴展至以中年級的「機電整合設計競賽」作為教學實驗實施的主題活動,並建立教學成效的評估模式,以繼續改進教學模式、教學教材工具以及教學環境;

(3)       強化與各專業課程如靜動力學、材料、結構、電路電子、程式設計、機械設計、機械實驗、自動控制以至於專題製作、工程管理等課程及產業界的縱橫向關聯性;

(4)       強化與國內外進行相關教學模式的學校的聯繫與交流合作關係,並藉以拓展學生的國際觀以及宏觀的視野。

6. 子計畫六:銜接大學與產業之產學合作教育

研究背景

經常聽到產業界抱怨的一個問題,是他們雇用大學工程科系的畢業生之後,仍然必須做大量教育訓練的投資,才能真正為產業所用。究其原因,在某些領域中產業技術變化極快,學校課程並無法及時趕上;另外國內工程學生普遍缺乏產業實務訓練,或實際解決產業問題的經驗,也是重要因素。大學工程教育是必要與產業界有密切的銜接,美國學者Dahlstrom在分析美國工業與工程教育現況時便指出,工程師在產業界的工作內涵,往往涵蓋了製造、研發、及高階管理等範疇,部分大學教師或許缺乏較多的產業經驗,而讓產業界參與工程教育課程,除了讓學生了解現實運作外,產業界也可藉此來評估其未來潛在的員工,可說是一種雙贏的策略[Dahlstrom, 1996]

美國工程教育學會(ASEE)也曾就工程教育的改造進行研究,以期能培育出符合企業所需的工程師。其研究報告提到,除了教育學生發展智能及學習優良技術外,也要教育學生團隊工作的技巧,並了解其工作的社會、經濟、環境及國際狀況。而要達到這個目標,工程大學必須發展並加強與產業界、政府和更廣闊教育機構的合作關係,包括以下幾個重點:(1)每個工程教育課程需要定期在產業界的參與下進行內部及外部檢查;(2)教師獎勵體系必須要符合確切的目標;(3)商學院、產業界及工學院應為高等學位共同發展創新課程,包括實際導向的學位;(4)聯邦政府應和工學院及產業界合作,發展國家課程來培養產業界的專業性;(5)每個工學院應發展和產業界人員交換計畫等[Masi, 1995]

然而一般來說,大學和產業合作的問題很多,像是大學和企業文化不同,大學更著重於教育過程,而產業則是結果導向,注重生產力,此外大學強調學術自由,對與產業合作責任、義務、權利的認知,也往往有衝突。儘管如此,國外還是有相當多產學合作進行工程教育人才培育長期而成功的案例。美國麻州的Worcester技術學院(WPI)Norton公司共同發展的“WPI-Norton Company計畫中心,便是大學-產業合作的良好例子。WPI的一項計畫基礎課程稱為主要合格計畫(MQP)MQP的目的培養學生技術、方法及問題解決能力,並發展創造力、自信心以及加強溝通能力,而該課程在機械工程學系四年級有60%由產業界資助。1973Norton公司成為MQP的第一個資助公司,開始成立WPI-Norton Company計畫中心.在這項合作中,WPI學生獲得實際的產業經驗,教師對產業需求也有進一步的了解,而對Norton公司來說,公司有興趣的問題可獲得解決,也可增加新技術員工的來源,及增加未來工程師及相關人員的教育訓練。WPI-Norton Company計畫中心已經進行了23年,此種合作關係加強了大學的工程教育,讓產業界、學生、教師都受益[Demetry, 1997]。美國維吉尼亞技術學院(VPI)及維吉尼亞州立大學在大四的課程中即有“工程、設計、及專案”類似課程,透過與產業的合作,將大四階段機械工程課程的重點從技術層面擴展到管理層面應該更著重於管理範圍[Kulacki, 1996]

近幾年國內亦有學者針對機械工程教育與產業界的銜接進行研究。大葉大學機械工程學系謝其源教授認為,經由與業界的接觸產生實作題目到設計、製造及完成,再回饋到業界,如此則專題與本土性工程問題相結合,學生與業界將可互蒙其利謝其源,85。逢甲大學機械工程系劉文縉教授指出,新的科技成果無法即時有效的落實於教材,以致於大學機械系畢業生進入機械業界工作後,常發覺學校所學無法靈活應用至實際工作上,與工業界之需求相差太遠。其研究計劃由各子計畫主持人之專長領域規劃設計實驗項目、制定教材,並期望學生能具備分析、設計、製造、系統整合及量測技術之能力,增進實驗實習和實作之經驗,培養學生團隊合作精神和獨立作業之能力,並進而促成國內機械工業之升級【劉文縉,民85。中央大學機械工程系蕭述三、陳志臣教授以透過其規劃之課程訓練:模擬社會的團隊工作環境、整合學生所學,活用於實際問題、培養獨立與創意性的工作精神、態度與方法,使學生能靈活地掌握工業界對開放式問題設計、研發之方法與精神,同時亦能夠滿足工業界對一般工程師之期望【蕭述三、陳志臣,民87

研究目的

當然期待大學工程教育能為學生提供所有產業界所需的技能或訓練,可能並非大學工程教育的唯一目標,但是我們仍然必須設法拉近大學工程教育與產業需求之間的距離,順利銜接大學工程教育與產業界就業上的需求。前述ABET EC2000準則中[ABET, 1999]最後四個項目:足夠的教育廣度以了解工程解決方案在社會層面的衝擊、了解終身學習的必要,並且具備終身學習的能力、對現代議題的知識、和工程實務中必備的工程技術和現代工具的能力,也都必須大學與產業之間的產學合作教育來達成。本子計畫目的即在針對機械工程教育中產學合作教育模式之建立,在大學高年級的階段大量引入產業界的刺激,以提供學生產業實務經驗教學理念的主軸。

前述相關研究之經驗多半強調透過由產業界提供學生設計、研發的題目,來達成培養學生進入產業界,成為成熟的工程師的準備。本子計劃將更擴大引入產業界的刺激,包括設計、研發的題目的提供,人員的交換,專業知識與經驗的交換,以及儀器設備的共享等四個向度,期望在教育、學習為為目的的前提下,營造更接近產業界的學習環境,且在責任、義務、權利清楚釐清的前提下,讓學生、教師、產業界能夠共享成果、互蒙其利,順利銜接大學與產業。

十八、研究方法、進行步驟及執行進度

1. 整體計畫研究方法與進行步驟

5為本計畫整體進行之流程,大體上分為規劃、準備、實施、評估等四個階段,以三年時間執行。計畫規劃階段中,總計畫主持人與各子計畫主持人在9074日、11日、18日共進行了三次會議,形成計畫整體理念並作各子計畫分工之規劃。接下來則是各子計畫主持人以一個月的時間就該子計畫主題作更深入探討、規劃、與文獻蒐集,從而撰寫子計畫計畫書。在細部規劃各子計畫內容時,研究方法思惟的一致性、進行步驟的互相搭配、與教學成效評估的整體性,更是我們反覆檢討各子計畫整合性之重點。

實際計畫將於9010月開始執行,執行第一學年為準備階段,主要工作為教案內容規劃、主題活動規劃、與課程整合。規劃完成後並將邀請專家及本系咨議委員作研討、審查,並積極與產業界聯繫尋求配合,完成之後配合學系下年度之年度計畫規劃,妥為規劃須配合之教學資源,進行初步教學活動之嘗試,並為主題活動對學生之宣傳作準備。第一階段之查核項目為完成所有教案、主題活動內容之規劃,以及相關教學資源配合之準備。

第二學年起,本計畫即進入教學實施階段,主要工作為課程的實施、檢討、與改進,以及各年級主題活動的宣傳、準備、實施、與成果展示。第二階段之查核項目為教案內容的完整實施與檢討、主題活動的完整實施與成果展示。

根據心理學家Perry的研究,人類的智能發展可概蓋分為九個不同階段,從最基本對事實判斷對與錯的二分法,逐漸演變到接受除了部分的知識可用二分法來說明外,仍有一大部分有待探索,每個人都可以質疑並與以演繹,到最高階段藉由合理的經驗,判斷不同方案的疑點,進而主動確認知識的產生[Perry, 1970, 1981]。而智能的發展是隨有效的學習行為逐步進化,Kolb的學習模式[Kolb, 1984, 1985]將學習視為一個循環,分為四個階段:親身經驗(Concrete Experience, feeling)、反射式的觀察(Reflect Observation, watching and listening)、概念具體化(Abstract Conceptualization, thinking)與主動實驗(Active Experimentation, doing),而不論是從哪一個階段開始學習,最好的方式是經過四個階段週而復始的體認,方能有效的促進智能成長[Stice, 1987]。在本計畫準備與實施階段,各子計畫教案的發展與教學的實施,也將以此學習循環中四個階段的實踐作為共同依循的準則。

5. 整體計畫進行流程

第三學年除持續進行課程與主題活動的實施之外,也將開始對計畫成效作整體評估。學習成效的評估除了專業評量外,可分為以下八種主要方式:

(1)   學生學習後在其他課程的表現

藉由學生成績的統計比較(t-test “d” statistic)來表現學習前後的差異,藉以判斷課程內容與教學方式的適切性。

(2)   學生的對學習環境的接受程度

藉由問卷設計與統計演算來顯示學生對學習環境的接受程度,也是目前最常用的方法之一。

(3)   學生解決問題的信心

藉由HeppnerPSI (Problem Solving Inventory)的問卷實施[Heppner, 1986],比較受測者學生與其他機構如國外大學生受測結果比較,進而探討信心是否有所改善。

(4)   學生解決問題的能力

The Billings-Moos Copping Responses Inventory測試方式[Billings and Moos, 1981],可測試學生避免問題(problem avoidance)與解決問題(problem solving)的能力指標,而此能力指標亦可與其他學校學生進行比較如加拿大McMaster大學[Robert, 1994]。藉由指標的比較,一方面可得知學生在不同的課程訓練中是否有不斷的增強解決問題的能力,另一方面也可了解本校學生與其他國家學生在這方面的差異。

Ned Herrmann所發展的人腦發展模式,將人類的大腦分為四個區間,各司其職各有所長[De Bone, 1982],利用Herrmann Brain Dominance Instrument(HBDI)的協助,我們亦可嘹解學生解決問題的思維是否被改變。此外MBTI心理測驗問卷可以用來探討不同的個人思考事情的方式、看設計問題的角度,希望能此增加一個設計團隊成員間的了解,認識自己與別人的長處,彼此之間的相處、合作更為愉快,能更激發彼此的潛力[Myers and McCaulley, 1985; McCaulley, 1990; Wilde, 1993]

(5)   學生主動求知終身學習的態度

根據前述Perry的智能模式,主動求知的態度是隨不同層級智能的進展而逐步加強,因此利用Perry Inventory的測試,配合個人訪談的方式可以了解智能程度的進展與學習態度的改變[Woods, 1991; Pavelich and Moore, 1996; Marra, Palmer, and Litzinger, 2000]

(6)   學生自我評估技巧的發展

利用獨立客觀的Benchmark,做為學生評估自我能力發展的指標[Stefani, 1992],根據指標與Benchmark之差異,判斷是否自我評估技巧是正面發展。

(7)   畢業生或業界雇主的回饋

藉由“你覺得那門課程對你現在工作幫助最大?”等類型問題的設計,了解課程規劃書是否有協助學生在就業市場有較佳的準備。

(8)   教授的滿意程度

一般教授評估學習成效大都以專業考試為主,但對較廣泛的「學習能力」評估,亦可藉由問卷實施或座談討論的方式了解教授對學生整體學習能力的提昇是否滿意。

在成效評估階段,總計劃將應用前述(2)(6)(8)三項評估方式,從第二年起開始對計劃整體成效做評估及回困改進。各子計畫則將考慮其計畫特性,選擇修課學生問卷評估、各式心理問卷,以及授課教師自評與座談等等方式,了解學生對相關課程與主題活動的反應與接受度,以及對於學生相關特質培養的成效,另外並將評估教學資源的投入與利用效率。有了二學年實施經驗後,最後應對本計畫建立之教學模式作長期實施之規劃,同時更深入探討如何進一步推廣。第三階段查核項目除了完成結案報告及相關成果之發表外,本計畫所發展的教學模式亦將完成長期實施之準備。

配合前述整體計畫進行流程,以下便分節詳述各子計畫之研究方法與進行步驟。

2. 子計畫一:建立詮釋與解析問題能力之實作教育

研究方法

本計畫貫穿機械工程教育中低年級到高年級之實作課程,主要包括大一工場實習及圖學,大二機械畫,大三機械工程實驗等四門課,每門課程的教學均規劃為兩階段,第一階段以磨練實作技能為主的技術練習,如加工技術、製圖能力、實驗數據量測擷取等;第二階段則以啟發創造力為主的專題實作,只給學生一個特定方向或範圍的專題,由學生綜合所習得的技術,自行思考設計製作完成專題,老師則從旁提供相關專業知識與技術。使學生從大一到大三每年皆有機會接受實作教育,並從中學習到獨立的思考能力,開發潛在的創造力,培養詮釋與解析問題的能力,進而養成樂意面對問題解決問題的習慣與意願。各實作課程規劃重點詳述如下:

(1)工場實習

元智大學機械系工場實習為大一必修課,上下學期各一學分三小時,本子計畫對工場實習課程教學的改善,亦以兩學期做統一規劃。上學期由於同學皆第一次接觸機器,故上學期教學主要目標為使同學熟悉各種機器的性能及其操作方法,磨練加工技術。將全班分成四組每組15位同學,以換組操作的方式練習車床、銑床、焊接、鉗工四種基本加工方法,每一種加工方法實習四週,由一位助教或技術人員負責教導與示範。同學歷經上學期的訓練對基本加工方法已有初步的認識和瞭解,下學期則以綜合加工練習為主,由同學自行設計製造出一個成品,此成品可為機器設備之零件、生活用品、觀賞之工藝品或裝飾品,主要目地在訓練同學發揮創造力,配合工場現有機器設備製作成品。實施方式係以三人為一小組,由同學自組團隊,若以60人為一班共有20小組,每位助教負責輔導協助5個小組。

自由創作分為創作構思與成品實作兩階段,創作構思階段同學必須與同組組員充分討論集思廣益,決定創作作品。本階段結束時每組同學必須繳交書面報告,並上台報告達到互相觀摩學習效果,報告內容必須包含工件名稱、用途、設計圖、材料需求、加工程序與步驟、預估進度表、組員分工等項目。成品實作階段每組同學依設計圖及組員分模式上機實作,老師及助教協助準備各組所須之材料、安排調配機器的使用,且在每週上機實作前討論工作內容,詢問各小組進度及遭遇之困難,並隨時主動關心瞭解同學工作狀態給予適時的輔導與幫助。本階段結束後舉辦作品成果展示,各組並上台報告分享加工實作過程所遭遇的困難及心得。

(2)工程圖學與機械畫

傳統機械製圖都是從各種繪圖技巧之教學開始,然後是繪圖規則但是學了一大堆,學生無從了解其應用上之重要性,只是學了許多繪圖相關知識。機械製作之流程,應是先有設計製圖然後才是工廠實作將之製作出來,如果學生在學習機械製圖時從反方向思考,亦即先有設計概念,而後設計製圖,而為了製作出該成品,製圖上需注意哪些要項,自然在製圖課程上就會興趣盎然。因此本研究將針對此流程,在機械製圖教學上作一顛覆性變革,在教學上先以實物為出發點,讓學生了解欲將該實際機械元件做出,需要哪些機械畫知識,然後針對相關知識展開一系列之教學。

本計劃針對機械畫與圖學之相關內容,以實物投影機投射作說明,而這些機械實體元件,則配合課程內容主題為要項。此外並設計有專題實作項目,由同學至多三人為一組,選擇一相關機械元件,根據課堂所學知識,加以繪製機械圖,從草圖以至於組合圖、元件圖。本計劃以實作為導向之教學方式,相信可為機械製圖之有效教學模式作一創新之改進。

(3)機械工程實驗

以控制實驗為例,其課程目標是藉讓大學部學生從動手操作控制實驗中,培養學生對於自動控制的興趣、驗證自動控制理論,以及加強機電整合的實力,使機械系的學生畢業後,能面對現代化工廠中,與日俱增的自動控制應用。並訓練學生利用「詮釋與解決問題」的模式來算理問題,培養團隊合作的精神,進而增加學生實際動手解決問題的意願與能力。

教學規劃上分成四個部分,首先講授量測基本概念與AD/DA實驗之相關理論,接著上機實習資料收集之方法,以落實數位控制之基本技能,並進行量測實習。基礎知識準備完成後,最後利用半學期左右時間作控制系統設計實習。

控制系統設計實習為此實驗課程的心臟部份,主要為訓練學生利用「詮釋與解決問題」的模式來算理問題,培養團隊合作的精神,進而增加學生實際動手解決問題的意願與能力,指導老師與助教只有旁邊協助各組完成他們自行設計的控制系統,且程式設計之控制理論並無限定,只要能達到控制要求皆可。整個控制系統完成之後,還需設計完善的使用者介面,以符合人性化設計為原則。最後並要求同學作多媒體成果展示,將其選擇之控制系統作一完整「詮釋與解決問題」之概念形成與實驗步驟之展示與上台報告由學生自行介紹設計過程,在遭遇問題時如何套用「問題解決」的模式,徹底對課程目標進行了解與實習。

除了以培養詮釋與解析問題的能力作為課程設計主軸之外,在本子計劃課程發展過程中,兩項非常重要的工作是與學生的交流、溝通,以及對於機械工程教育中實作課程“投入-產出”之成本效益評估。

在與校內學生的交流方面,為了要使學生對此重大決策有一定程度的參與感,並且加強對「創新、實作」的認知,再加上工場實習、工程圖學、機械畫、與機械工程實驗的課程是國內所有大學機械系必修課,因此大學機械工程教育的改革上,學生對實作的認知是很重要的一環。而各大學機械系在實作課程中均投入相當大的資源,如機械工程實驗室的空間、設備經費、以及專職技術人員等,因而此座談會可增加學生對系上資源運用及分配的認知。座談會的另一重點為學生心態上的調整。因為以固有的教學方式,對同學增益有限,普遍的現象反而是同學們對實作課程的重視程度並不高。起因為這些實作課程的課程目標往往以「技術練習」為主。這些實作課程傳統實施方式,大多是教師講授基本原理,然後全班同學給定同一題目,按照既定過程完成此一題目。因此不僅是學校設計的教學內容需要有所改善與增進,學生們的心態更需要加強與調整,在創新的實作與問題解決模式的訓練中,必能以更積極的態度與主動的學習獲得更完善的專業知識。

單就機械工程實驗而言,在課程創立之初的成本會較其他已有多年歷史的課程來得高,無論是實驗教室的規畫或是教材的製作與維修,皆需要相當的人力與資本。如教材的製作,工本費平均每套就接近一萬元,上課學生總共分為六組,而每一組所使用的教材又力求相異,再加上學生對於教材的使用上常會發生另人意想不到的行為,因此在強健性設計、製作與維修的成本上需有一定的支出。另外在多功能實驗室的規畫與設計的成本也相當的高昂,不過這方面的經費學校會有一定程度的補貼。而在參訪外校的同時,這方面的問題也是重點項目之一,視外校對於機械工程中實作項目的成本投資,及其學生所相對獲得的知識、技術與滿意程度,是否能收事半功倍之效,而這也是我們對於成本評估的重點所在。

進行步驟

本計畫預計以34個月完成,如圖6所示,計劃執行可劃分為四個階段:規劃與準備階段、教學實施階段、成果展示階段、與評估及推廣階段。以下分別就四階段之工作進行方式及查核點加以說明。

4. 本子計畫進行步驟與執行進度

(1) 規劃與準備階段(九十年十月~九十一年七月)

本計畫自九十年七月開始進行規劃,這段期間最主要的工作就是多次召集本系各基礎實作課程授課教師,作教學理念上的溝通。在共同之教學理念形成後,便開始分工進行具體實施內容之規劃,針對各負責課程之教學內容研擬改進方案,並進行研究計劃之撰寫,以及教學實施前之準備工作。本計畫也將建立並維護教學網站,將教案、教材等上網,提供同學更方便之資料取得與溝通管道,亦可提供校外人士作參考。本計劃預計自九十年十月正式開始執行,除繼續完成前述教學準備工作外,並將負責各基礎實作課程之間教學資源的整合。同時參考史丹福大學所提的“Team Role”程式[Individual Roles on a Team, 2001]分析學生性格,以便組成良好的設計團隊,並規畫校內學生座談及對各課程的成本評估,最後並提出這些基礎實作課程教學方式及活動改善規畫。

(2)教學實施階段(九十一年九月~九十三年一月)

九十一年九月中學校開學,本計畫即進入教學實施階段。本計畫負責的基礎實作課程,實施對象涵蓋機械系大一到大三的學生,且上下學期課程份量大約一致,如工場實習為大一上下學期連貫課程,工程圖學為大一下學期課程,機械畫為大二上學期課程,機械工程實驗為大三上、下學期均有獨立開設之課程。因此在課程實施上,要特別注重各課程之間的連貫性,且在上學期課程實施告一段落後,將利用寒假期間針對各課程之實施情況進行檢討與評估,各課程之間相互溝通經驗,以上學期之實施經驗作為改進下學期課程實施之基礎,如此形成一回授機制,以使實作課程之改進與實施能更趨完善。

(3)成果展示階段

各基礎實作課程於學期結束均舉辦教學成果展覽,邀請系內及外系師生共同參加,可作為給予修課學生成績之標準,可增加同學對基礎實作課程之興趣與參與感,提昇本系同學創新實作的風氣,各課程授課老師也可相互觀摩,作為下一年度持續改進參考。

(4)評估與推廣階段(九十年二月~九十三年七月)

本計畫最後將對計畫成效作整體評估,包括修課學生問卷評估、MBTI心理問卷,以及授課教師自評與座談,了解此創新教學模式學生的反應與接受度,對於學生創造力培養的成效,以及教學資源利用效率是否有顯著提升等,並期望能進一步改進。有了實施經驗後,應對各基礎課程所建立教學模式作長期實施之規劃,同時更深入探討如何將此課程模式推廣到本系其他課程,以及其他大學機械系。

3. 子計畫二:工程教育的協同學習資訊環境

研究方法

知識經濟的主要精神是創造及分享知識,而兩者都需要討論和交換知識,又由於網際網路的日夜開放和無遠弗屆的特性,使它成為討論和交換知識的最佳場合。建立符合ABET 2000精神的機械工程教育的重要環節之一,是學生必須有協同工作的教育訓練,本計畫的定位便是在提供所有子計畫的資訊溝通環境。

現存的資訊環境中,並未針對大學院校的工程學生課業及研究上的需求,尤其是機械系,提供適當的資訊交流環境。必須仰賴一些零星而且多半位於校外的資訊廠商所提供的應用程式才能進行討論和意見交流。例如學生學習有問題,多半在BBS提出,少數是在貼入老師的網頁。同學間沒有溝通的管道,而若有交換資料檔案時,又必須依靠外界提供的儲存空間。現有的網路教學也較侷限老師與學生之間的意見與資料交換。提供同學間的溝通管道較為有限。根據Craig[2000]的觀察,學生的同儕討論可以有效地提高其學習興趣和效果,避免大班教學的疏離感。本子計劃提出的資訊環境在第一至第二年的計畫中,將提供的功能有使用者及群組管理(personal & group administration),個人及群組共用的檔案儲存空間(storage space),群組及個人行事曆(calendar),討論論壇(forum)及線上討論的登錄機制(類似ICQMicrosoft Messenger),新聞公佈(news),及線上交換資料的機制(類似Napster),待辦事項(To do list)及資源登記系統(Resource Booking)。這些功能雖然散佈在許多目前的網際網路應用中,但並非集中一處,較難進行有效地管理。目前可以提供類似功能的平台有Groove Network[Groove, 2001]phpGroupWare[SourceForge: Project Info- phpGroupWare, 2001]、及Lotus Notes[Lotus.com, 2001]。其phpGroupWareopen source的平台,可以在Windows 2000/Linux的環境下進行。可以加入自行開發的程式,改寫成為適合機械系師生使用的資訊溝通環境。而不須經由零星的管道,如同時利用BBS, WebE-mail,才能完成一般雙向溝通。

進行步驟

第一年

建立機械系現有資訊環境評估現有資訊技術,並建立適當硬體設施和軟體環境如Webguide[2001],以訓練機械系學生具有運用網路進行討論和presentation的能力。接著將在機械系建立對等的軟體及硬體空間,引進新近網路技術發展討論空間和提供學生討論空間與使用,目標在建立機械系學生運用晚近的資訊網路技術,建立學生運用數位科技進行討論,簡報和網頁發表技術論文的能力。類似的課程概念可參考 Multimedia Case Studies of Engineering Design, Mechanical Engineering Department, U. C. Berkeley, ME39C課程[ME39C and ME139C, 1997] 。本計畫中並以25名學生左右的“可程式控制器與自動化”課程為實驗班級,加入基本的運用資訊工具的能力,完成訓練的學生具有運用網路,表達工程概念的能力。

第二年

延伸第一年的基礎訓練,建立學生間運用網路,進行個人間討論的環境。類似概念存在於所謂的Peer-to-Peer computing[Groove, 2001],目的在取代傳統BBS的資訊交換環境,以Web為基礎的討論和資料儲存及共用空間,提供大班教學課程的自主性網頁討論和簡單群組環境[Coweb Projects, 2001]

本年中將以授課人數60-70人的“自動控制”課程為實驗班級,並且結合目前元智大學現有的網路教學環境Lotus Learning Space 4.01,進行實驗和成效評估。為提高學生的使用興趣,預定以“開放性的測驗問題(open-ended question)[Puntambekar, 1999],作為學生討論及計算學期成績的目標。

第三年

建立團隊合作的協調工作虛擬空間[Computer support for Collaborative Learning, 1999],以25名學生左右的“可程式控制器與自動化”課程為實驗班級。該課程包含授課、每組3-5人團隊進行專題製作。學生組員透過此環境進行collaborative annotation,在個人提出的資料,包含圖形文字和2D/3D模型等數位資料上進行設計和討論。此階段引入類似軟體TeamCenter (SDRC),在此環境下,學生學習未來在工業界內,在有限的時間內,如何利用電腦工具進行產品設計,討論和修改和完成雛形的整個工作週期.課程的教材設計也會考慮如何運用Web-native Collaborative環境,改進原有專題製作項目[Alameda and Bishop, 1997]

在三年的計畫中,每年皆將年度工作融入特定課程,工作的階段包含課程內容規劃,課堂執行,問卷和線上統計評估及修正四個階段.而執行中也以工作坊(workshop)的方式,發表工作的進度和結果,提供其他子計畫課程使用.

4. 子計畫三:工程管理的養成教育

研究方法

本子計畫在整體計畫中屬於縱向的串連,執行上將具體落實在工廠管理、工場實習、能源與環境、專業實習、和專題研究等課程上。計畫理念架構如圖7所示,計畫進行時,將以最新的管理及環保觀念,重新審視工廠管理及環境保護的課程內容、編排及教法。同時重視系統與創新的思維,希望學生進入職場後,不但其個人能成功,社會亦能獲益及進步。本子計畫將針對工廠管理、工場實習、能源與環境、專業實習、和專題研究等課程進行教案的實施。希望機械系學生在既有的通識及語言訓練背景下,透過專家、學者和工程師們智慧結晶的課程教育,使其進入產業界時具備團隊合作的能力、待人處事的哲學與永續環境的概念。本子計畫欲落實的三大目標即為(1)激發創造力並培養團隊精神;(2)啟發彈性思考並合力解決問題;(3)更新∕編纂教材並落實專業技能。

7. 本計畫之理念架構

管理知識之教學活動執行規劃如圖8所示。在管理知識方面,本子計畫擬針對工程教育中工廠管理課程內涵的選擇及其適當性做深入的探究。工廠管理課程以創業領導為主的管理教育內容,應含有對研發組織、生產組織、行銷組織、消費組織的認識,要有創業家精神及創造知識的能力,既然談的是工程公司及工廠,不可避免的對專業技術及工具亦要有相當的認識,另外領導者應能宏觀圓融,對天然及環境資源除了利用亦要愛護。因時代進步太快,坊間的教科書,可能會有所不足,因此此課程實有重新檢討的必要。

8. 管理知識之教學活動執行規劃

環保知識之教學活動執行規劃如圖9所示。在環境保護知識方面,本子計畫將永續發展的概念納入機械工程教育課程,啟發學生對環境問題的覺知和對環境品質的敏感度,培養學生彈性思考與創造能力。其次輔之以環境相關的概念知識,並經由價值分析與澄清,建立學生正確積極的環境價值觀與態度,開啟對環境議題的討論空間,激發對解決問題的各項策略之創意思考。最後以環境行動能力的教導與實際環境行動經驗的獲得,將環境教育的理念落實在工程管理的教育上,達到永續發展的最終目標。

9. 環保知識之教學活動執行規劃

進行步驟與進度

10為本子計畫進行步驟與執行進度,其中本子計畫規劃成果評估方式,包括修課學生問卷評估、MBTI心理問卷,以及授課教師自評與座談,了解學生對相關課程與主題活動的反應與接受度,以及對於學生相關特質培養的成效,另外並將評估教學資源的投入與利用效率。有了二學年實施經驗後,應進行教學模式之長期實施規劃及進一步的推廣。表1列出本子計畫各階段性目標及查核點。

10. 本子計畫進行步驟與執行進度

1. 本子計畫各階段性目標及查核點

時間

工作內容

目標

查核點

10/2001-07/2002

準備階段

自我超越

搜集資料

建立共識

教案內容規劃

教案內容之完備性

前置作業之完整性

實施方式之可行性

08/2002-07/2003

教學實施階段

創意思考

創新設計

實驗教學

培養創造力及團隊學習能力

問卷調查之可靠度

教案修訂之適切度

前置作業之配合度

08/2003-07/2004

實施與評估階段

系統思考

成效評估

教材編寫

落實專業技能

教案∕活動效能之評估

成果評估方式之檢討

資源投入∕產出之評析

5. 子計畫四:創新知識的群體教育

研究方法

(1)強化解決問題創新思維的能力

McMaster大學的MPS-6課程研究報告將解決問題創新思維的模式分為六大步驟[Woods, 2000],第一個步驟需要建立學生信心,破除“I am not creative”的心理障礙,不再接受“只有一個答案”、“視問題為單一孤立事件”、“遵循法則”的學習習慣,而嘗試

a.       不再視問題答案為對與錯的二分法,而嘗試以其有趣與否,一樣與否的觀點尋找答案。

b.      不怕嘗試失敗,建立失敗永遠是未來改善成果的契機。

c.       從不同的角度觀察問題,不急於迅速的解答,嘗試發問接觸比較廣泛而模糊的情境挑戰。

而可以幫助學生的教學單元重點則可包含壓力管理[Woods, 1997]PMI[De Bono, 1970]的教學方式等。

第二步驟為正確的定義問題,了解何謂問題,並以不同的方法分析問題的內涵,嘗試資料收集、分類、總結,而產生正向的問題定義做為學習目標,可以包含的教學單元有問題分析,資料詮釋與問題定義等[Lumsdaine, 1995]

第三步驟為探索答案,經由不同的方法產生各種可能的答案,幫助學生了解團隊合作的優點,以及如何發展團隊,團隊管理與責任,以及個人角色扮演等問題,教學單元有腦力激盪、人際關係、情境教學等[Brightman, 1988]

第四個步驟為規劃答案,將可能的結果依品質、實用、與不互相批評的原則,予以分類評比,並以決策管理方式找出最好的答案,而答案評比的依據可根據Perry的智能發展模式,由教授的觀點(Authority)、自我意見(Own Opinion)、客觀事實(Context)、演化到完整決策(Matual Decision)[Belenky, 1986]。教學單元重點則可有決策管理,創意思考等。

MPS-6中的第五步驟是執行,設定工作進度,根據不同時間、預算、人力等不同需求,將結果具體化,教學單元可包含時間管理,5W(PERT charts)[Starfield, 1990]等。

解決問題創意思維的最後一個步驟為評估與回顧,分為“產生答案的程序(process)”與“答案本身(product)”二部分,依據程序的完整性(定義、探索、規劃)與答案的表現(效率、可靠度、正確性),來檢討整個解決問題創意思維的過程是否完整,做為未來概善的依據[Deek, 1999],教學單元可包括創意評估與流程改善等。

(2)強化“動手做”的教學方式

Kolb的學習模式將人類的學習行為歸納為四個階段[Kolb, 1984],而要提昇智能發展的程度,最好的學習模式即以四個階段為一循環,週而復始的經歷不同階段會導致最佳的學習效果[Tsang, 2000]。「工程概論」課程的教學目標之一即為激發學生對機械工程的熱忱,並且了解機械基本構造與未來發展方向,因此藉由美國LEGO[Erwin, 2000; Nagata, 2001]與德國FISHE[McNamara et. al, 1999]的教具,可將不同的機械構造,使學生利用“動手做”的方式,增加學習樂趣與效果。

(3)利用“跨領域”的專題,提昇整合知識與協同合作的能力

專題製作是訓練學生整合知識與協同合作的最好方法,而在專題的選擇上,考量學生知識範圍的限制,以應用大一學科知識為主,強調創意開發,並在製作專題的過程中,訓練評估學生協同合作的能力,強調人際溝通技巧的重要[Dutson, 1997; Lewis, Aldridge, and Swamidass, 1998]

研究步驟與進度

第一年

a.       針對機械系學生規劃30小時的「工程概論」課程,內容分為:

l              解決問題的創新思維(10小時)

l              「動手做」的機械單元(15小時)

l              創意專題實作與設計競賽(5小時)

b.      針對機械系修課學生,進行HBDI(Herrmann Brain Dominance Instrument)分析,了解修課前後之思維改變,並依分析結果改變團隊分組方式,探討不同人格特質對團隊的影響。

c.       配合學習成效的評估進行課程單元改善。

d.      配合博士後的研究員進行“動手做”單元教案的轉化,發展高中生創新實作的教案。

第二年

a.       改善第一年的30小時「工程概論」課程,進行教學,改善重點包含:

l          “動手做”單元中強化資訊軟體的應用能力[Ertugrul, 2000]

l          “創意專題”中強化永續發展與社會倫理責任的整體觀念。

b.      規劃9小時「工程概論」的機械單元,內容分為

l          解決問題的創新思維(2小時)

l          “動手做”的機械單元(5小時)

l          創意專題實作與設計競賽(2小時)

c.       對工學院其他各系修課學生進行HBDI測試,探討各系學習成果差異。

d.      規劃10小時的「解決問題創新思維」的進階單元,提供機械系大二、大三學生在專題實作中應用。

e.       配合學習成效的評估,進行課程單元改善。

第三年

a.       持續改善前二年30小時「工程概論」教學單元與九小時「工程概論」機械單元課程。

b.      規劃45小時「工程與創意」課程,開設於通識課程中,針對非工學院學生進行教學,內容包含

l          解決問題的創意思維(20小時)

l          “動手做”的工程單元(20小時)

l          創意專題實作與設計競賽(5小時)

c.           配合HBDI測試,了解不同學院學生創意思維差異與學習成果。

d.          配合學習成效評估,追蹤大二、大三以往修課學生的創意解決問題能力成長的情形。

e.           配合博士後研究員,進行國高中生與大學生創意思維能力的研究,了解不同曾及學生對教案的接受程度與智能發展情形。

本計劃實施所利用之設備與空間,係以機械系「實作教室」為主,創意專題實作及設計競賽則結合大一「工場實習」之課程,利用機械系機械工廠進行操作,因此相關支援均可充分獲得支持。至於第三年新設立之「工程與創意」課程,將於計劃實施一年後,正式向學校通識教學部提出申請,相信也可得到充分的配合,正式將此課程列入通識課程中。

6. 子計畫五:整合知識的系統開發能力之養成教育

研究方法

本子計畫以機械工程教育中整合知識以及培養系統開發能力為重心,在大學中年級的階段,教授學生專業知識,並使學生了結如何將所學的各項知識整合、應用。本計劃將以「機電整合」為核心課程,並以「機電整合設計競賽」為中年級主題活動,在課程與活動的設計上均以培養學生專業知識應用與獨立思考能力主軸,使學生延續著低年級所學的基礎課程,在中年級學習進階、專業的課程如靜動力學、材料、結構、電路電子、程式設計、機械設計、機械實驗、自動控制、專題製作以及工程管理等課程之後,能進一步地將所學的機械專業知識整合應用,展現應用機械專業知識解決工程問題的能力。

進行步驟

第一年

以教材教具及教學環境的建立為主。蒐集國內外各大學相關研究及教學經驗,LEGOFischertechnik等公司的電腦積木產品,微控制器廠商資訊,確認教學理念與系統開發的發展方向,並建立以單晶片微電腦為核心的,且具有單晶片網路以及網際網路伺服器功能的,微體積多功能控制系統與其軟體開發平台,作為機電整合課程、整合知識的系統開發能力之養成教育的核心教材工具。撰寫教材,軟硬體使用手冊與技術手冊,完成機電整合課程教學準備工作,並建立與國內外進行相關教學模式的學校的聯繫與交流合作關係。

第二年

以機電整合課程的教學實施為主軸,在課程即將結束時舉辦機電整合專題主題活動,將課程教學之成果發表於該活動中,並評估、檢討課程教學獲得之成效,藉著評估的結果,改進教學模式、教學教材工具以及教學環境,除此之外,強化與各專業課程如靜動力學、材料、結構、電路電子、程式設計、機械設計、機械實驗、自動控制以至於專題製作、工程管理等課程及產業界的縱橫向關聯性。

第三年

持續進行機電整合課程與主題活動的實施、計劃成效整體評估、改進等工作,除此之外,將著重於與產業界的聯繫,使學生的創意更能與產業需求及產業發展結合。

7. 子計畫六:銜接大學與產業之產學合作教育

研究方法

本子計畫強調機械工程教育中產學合作教育模式之建立,在大學高年級的階段大量、多元地引入產業界的刺激,在課程、制度的設計上均以提供學生產業實務環境與經驗為教學理念的主軸。本系高年級時原先便設計了專業實習、專題研究、學士論文等多元化的制度,本子計劃執行上也將以本系原有多元化實習制度為基礎,高年級階段並以「專業實習發表會」及「學士論文」為橫向整合的主題活動,學生必須展現透過專業實習獲得實際產業工作經驗,或透過專題研究、學士論文實際解決產業界發生的問題,並與產業界人士有實際的接觸。

11是本子計劃理念架構圖。如前所述,國內外相關產學合作教育模式的研究,多半強調透過由產業界提供學生設計、研發的題目,來達成培養學生進入產業界,成為成熟的工程師的準備。本子計劃將更擴大引入產業界的刺激,包括設計、研發的題目的提供,人員的交換,專業知識與經驗的交換,以及儀器設備的共享等四個向度,期望在教育、學習為為目的的前提下,營造更接近產業界的學習環境,且在責任、義務、權利清楚釐清的前提下,讓學生、教師、產業界能夠共享成果、互蒙其利,順利銜接大學與產業。

11. 本子計畫之理念架構

如圖11所示,本子計劃規劃的多元化實習制度基本上分成「專題研究」與「專業實習」兩種形式,學生在大三暑期即可依據其性向與需求,選擇一種方式進行實習。「專題研究」的主要目的是提供學生有產業界問題之實務研發經驗,主題均為產業界提供的實際設計、研發問題,在研究過程中除了學校教授外,並邀請提供問題的產業界工程師共同指導學生,在共同研究、開發過程中,達到分享專業知識與經驗的目的,同時產業界並負擔一部份執行研究之材料費用,學校則提供研究所需的設備,達成資源共享的目的。

專題研究的成果除在「專業實習發表會」及「學士論文」上發表之外,有創新性之成品可進行後續專利申請工作,且可進一步與產業界合作進行產品的商品化,或實際產業上的應用等後續專案研究,經歷此專題研究課程的學生畢業後也可直接進入產業界工作。但學生在學校主要的目的是學習,執行產業提供之實務設計、研發計畫時並不以成果為導向,更不應完全承擔開發成敗之責任。但即使沒有具體成果,對產業界來說有相當大無形價值的,是產業界可以吸收到年輕學生充沛的創造活力,即使在整個設計計畫結束後,學生無法完成一實際可用的成品,但學生所提出創意構想,仍可嘉惠於提供計畫構想之產業界公司。

「專業實習」的主要目的則是提供學生有產業界之實務工作經驗,由產業界提供工作機會與專業訓練,實習期間學生即直接進入產業界工作,學校的老師並透過定期至產業界訪視,了解學生實習狀況,確認其實習工作有教育之意義,並適時提供學生及產業專業指導與協助,暑期專業實習結束後,學生並將在專業實習發表會上發表其實習心得。

專業實習制度在大學機械系普遍較難建立,主要的原因是短期的暑期實習方式,產業界無法提供層次較高的工作,基層的機械操作、維修工作,比較沒有實質教育意義,且工作環境較差,甚至可能有職業傷害等問題,學生較無參與意願。本子計劃規劃的專業實習制度,則以較長時間實習為目標,暑期實習結束後學生對該產業有興趣且工作狀況良好的話,大學四年級並可繼續在該公司工作,部分時間返校上課,學校則在其滿足實習要求情況下,給予6學分「半年專業實習」課程學分。這種較長期的專業實習制度,學生可以得到未來求職時被認可的實務經驗,產業可以有較長時間觀察其潛在之未來員工。但實習期間薪資、工作時間、保險等相關權利義務必須有明確規範,以免損及學生之權利。

本子計劃的成果評估將採用前述畢業生或業界雇主的回饋的方式,藉由“你覺得那門課程對你現在工作幫助最大?”等類型問題的設計,了解本子計劃各項課程及實習制度的規劃,是否有協助學生在就業市場有較佳的準備。

研究步驟與進度

12為本子計畫進行步驟與執行進度,如圖所示,本計劃第一年的工作進度在完成各項教案活動以及課程的準備工作,以文獻蒐集來輔助、修正計劃的撰寫,對外與產業界聯繫,尋求與產業界的合作機會,並達成各項合作的協議與共識,其合作內容有專業實習中,尋求廠商提共工作機會與專業訓練;在專題研究中,尋找廠商提供實際的設計、研發問題,專業工程師的輔助教學與一部份的課程經費。最後,對以上各項工作進行查核,確保各項規劃完備可行,並審核產業界提供的工作機會、實際設計與研發問題是否適合本校學生參與,使課程的實施更加順利。進入第二年後,開始實施課程,並於課程結束後舉辦專業實習發表會,發表本課程的成果,並藉此成果與課程實施的經驗來輔助第二次課程的修訂與規劃,完成將於第三年執行的第二次課程實施與其活動的準備工作。第三年的工作除了第二次課程實施與外,主要的工作為藉由實際實施所得到的資料來評估兩次課程的成果產出以及資源投入,評估本計劃的實際效益,並規劃將本計劃的成果推廣。

12. 本子計畫之進行步驟

十九、預期完成之工作項目及具體成果

藉本計劃之實施將以EC2000之準則為依據,改革以往的工程教育,在往後的三年內,規劃、實行並評估檢討各項課程以及活動,預計達成培養各年級學生在各年級階段所必備的各項能力,並循序漸進從大一新生入學開始,持續培養知識經濟時代的機械工程師所必備的四項特質,使學生在畢業後不但能符合EC2000對工學院畢業生的要求,更能發揮所長,學以致用,承受知識經濟時代來臨所帶來的衝擊。除此之外,本計劃將藉由研討會的舉辦,與各大學關心工程教育的同仁交換經驗,同時利用計劃所發展出的教學案例與教學方式,以舉辦短期活動營隊的方式,鼓動大家對應用工程與學生潛力開發的重視,配合教育政策的改革,將本計劃的成果擴散至國、高中教育。以下分節敘述各子計劃中預期完成之工作項目及具體成果。

1. 子計畫一:建立詮釋與解析問題能力之實作教育

創新與實作為元智機械系近來追求的發展特色,藉由本子計劃實作教育課程的改進,可使同學從大一到大三皆能接受創新與實作能力之養成訓練,奠定問題解決能力的良好基礎。對個別課程而言預期完成之工作項目與具體成果條列如下:

工場實習課程

l          訓練學生習得基本加工技術如車床、銑床、焊接、鉗工等。

l          訓練學生靈活運用習得的加工技術設計並製造出可用之成品。

l          藉由分組活動使學生學習如何與同組同學分工合作。

l          完成課程的規劃與教材編纂。

圖學與機械畫課程

l          完成實物為導向之大學機械畫教學計畫架構。

l          配合計畫之推展,建構與各教學單元相稱之實體元件。

l          配合課程,完成電腦化之彩色甚至動態教學投影片系統。

l          完成網路教學與研討專區,供修課同學彼此交流。

l          訓練學生確實遵循CNS製圖標準,並且能靈活應用電腦輔助繪圖。最終能造就出能獨立完成機械元件系統設計之學生,欲業界完全接軌。

大三機械工程實驗課程

l          將傳統的機械工程實驗教學方式,轉變為強調藉由實作培養「詮釋與解決問題」的能力。

l          藉由精確的電子儀器系統測得準確的實驗數據,使學生對於工程量測的儀器、方法與應用能有深入的了解。

l          訓練學生自行獨立思考,找出「問題解決」的模式,從而實際對系統進行一連串的測試,以使系統性能臻至完善。

l          藉由最後成果的展示與上台報告,訓練學生組織與系統整合能力

l          藉由最後各組成果展示,上台報告與實驗結果的撰寫,從中訓練學生組織、表達與撰寫工程報告能力,以期學生能成為一位專業的工程師。

2. 子計畫二:工程教育的協同學習資訊環境

本計劃預期將完成的工作項目將包含下列各項

l          各項軟體環境的建立、教導學生使其具備使用資訊工具的能力,並統計新建軟體環境的使用量以做為評估依據

l          以問卷調查方式了解學生對新建軟體環境的反應、評估新軟體環境的實際效益,其工作內容包括設計問卷、問卷調查之結果分析

l          成立教學工作坊、舉辦成果展示,並推廣給有興趣使用的老師於課程中使用。

除預計之工作項目外,本計劃於各年度之具體的執行進度與檢核點將分述如下

l                  第一年︰建立並完成可作業之群組網頁軟體及電腦伺服器

l                  第二年︰應用群組網頁空間於大班正式教學,並完成問卷及分析

l                  第三年︰應用協同討論軟體於小班教學的專題

在預定的推廣的方式方面,首先在機械系成力固定的網頁服務,由機械系的助教和正式人員接手所有的軟硬體設備,並擴充使所有課程的師生使用.而遠程目標,將以研討會的方式介紹本計畫的實行成果到學校及工業界。

3. 子計畫三:工程管理的養成教育

本子計劃預期完成工作項目在管理知識養成方面,主要包括

l          蒐集現有國內外工廠管理、科技管理的書藉,觀察比較其中所含內容與國情現狀及未來的適合性。

l          廣納專家學者意見,逐步建立合適的工廠管理課程內容及大綱,並以電子講義方式呈現。

l          在兼顧知識管理和科技管理的基礎思維下,完成因應時代潮流之工廠管理課程的新教材。

在環境保護知識養成方面,主要包括:

l          由實作課程,授與環境概念知識;利用資源廢棄物並應用課堂上學習的技能與機器操作,展現學生的創意成品。

l          由教學設計與課程發展之安排,建立學生正確環境價值觀與態度;瞭解問題解決之各項策略對環境可能造成的影響。

l          利用產學合作機制,以高科技研發新產品或新技術,避免不必要的浪費與環境破壞。

整體而言,預期獲得之具體成果如下:

l          因應知識經濟時代之工程管理相關課程之編纂。

l          建立學生永續環境的概念,並落實在新產品或新製程的設計階段。

l          提供學生系統與創新的思維,使其專業訓練符合職場需求。

4. 子計畫四:創新知識的群體教育

本子計劃預期完成之工作項目與具體成果分年敘述如下:

第一年

l          完成30小時「工程概論」課程規劃。

l          完成HBDI對團隊組成與成效的評估。

l          完成學習成效評估,了解

a.       傳統與創新的工程概論課程,對學生學習能力的影響

b.      學生學習單元前後的創新能力影響。

l          完成高中生創新實作教案開發

第二年

l          完成30小時「工程概論」課程改善。

l          完成9小時「工程概論」機械單元課程規劃。

l          完成10小時解決問題創新思維進階教學單元。

l          完成工學院不同系所學生對傳統與創新課程的接受程度及學習能力變化。

l          完成學習成效評估,了解機械系大二學生在學習能力的成長情形。

l          完成國高中生創新實作教案開發。

第三年

l          完成30小時與9小時的「工程概論」課程改善。

l          完成45小時「工程與創意」課程規劃。

l          完成非工學院學生對「工程與創意」課程的接受程度及學習能力評估。

l          完成學習成效評估、了解

a.       機械系大二、大三學生學習能力成長情形

b.      工學院其他各系大二學生學習能力成長情形。

l          完成本計劃學習目標、評估,完成國高中生與大學生創意思維研究。

5. 子計畫五:整合知識的系統開發能力之養成教育

第一年

l          建立教材教具及教學環境

l          確認教學理念與系統開發的發展方向

l          蒐集國內外各大學相關研究及教學經驗

l          蒐集LEGOFischertechnik等公司的電腦積木產品,微控制器廠商資訊

l          建立微體積多功能控制系統與其軟體開發平台

l          撰寫教材,軟硬體使用手冊與技術手冊

l          建立與國內外進行相關教學模式的學校的聯繫與交流合作關係。

以教材教具及教學環境的建立為主。蒐集國內外各大學相關研究及教學經驗,LEGOFischertechnik等公司的電腦積木產品,微控制器廠商資訊,確認教學理念與系統開發的發展方向,並建立以單晶片微電腦為核心的,且具有單晶片網路以及網際網路伺服器功能的,微體積多功能控制系統與其軟體開發平台,作為機電整合課程、整合知識的系統開發能力之養成教育的核心教材工具。撰寫教材,軟硬體使用手冊與技術手冊,完成機電整合課程教學準備工作,並建立與國內外進行相關教學模式的學校的聯繫與交流合作關係。

第二年

l          機電整合課程教學實施

l          舉辦主題活動(機電整合專題作)

l          完成教學成效的評估

l          改進教學模式、教學教材工具以及教學環境

l          強化與各專業課程及產業界的縱橫向關聯性

以機電整合課程的教學實施為主軸,機電整合專題作為核心的主題活動,並完成教學成效的評估,改進教學模式、教學教材工具以及教學環境並強化與各專業課程如靜動力學、材料、結構、電路電子、程式設計、機械設計、機械實驗、自動控制以至於專題製作、工程管理等課程及產業界的縱橫向關聯性。

第三年

l          持續進行機電整合課程與主題活動的實施、計劃成效整體評估、改進等工作

l          與產業界達成聯繫

除持續進行機電整合課程與主題活動的實施、計劃成效整體評估、改進等工作之外,將著重於與產業界的聯繫,使學生的創意更能與產業需求及產業發展結合。

6. 子計畫六:銜接大學與產業之產學合作教育

本計劃於第一年預期完成的工作主要為課程與活動的準備以及與產業界達成聯繫,第二年預計達成課程的實施與舉辦成果發表活動,並藉第一次課程與活動實施的情形修正、改進原先之課程、活動規劃。第三年除繼續實施課程與活動外,將著重於成果的評估,並將所得之成果擴散至其他系所。以下將分年敘述各項預期完成之工作項目與具體成果:

第一年

l          舉辦研討與各界專家交流

l          完成教案的規劃與教學環境的建立

l          完成活動之規劃

l          達成與產業界的溝通與合作並審核產業屆提供的各項資源

第二年

l          開始教學實施

l          舉辦主題活動

l          建立問卷以了解學生生對課程之反應

l          完成教案及活動的檢討與改進

第三年

l          繼續實施課程以及舉辦主題活動

l          評估課程的資源投入以及效益產出

l          將成果擴散至其他系所

參考資料

ABET, Criteria for accrediting engineering programs, Engineering Accreditation Commission, Accreditation Board for Engineering and Technology, November 1999.

ABET, EC 2000 Program Outcomes 1999, Accreditation Board for Engineering and Technology, http://www.ece.purdue.edu/ECE/ABET2000/facmtg/sld012.htm.

Alameda, J., and Bishop, K., “Distributed Collaboration for Engineering and Scientific Applications - Implemented in Habanero, a Java-Based Environment,” ACM Workshop on Java for Science and Engineering Computation, June 1997.

Ambrose, S. A., and Amon, C. H., “Systematic Design of a First-Year Mechanical Engineering Course at Carneige Mellon University,” Journal of Engineering Education, pp. 173-181, April 1997.

Bauer, W., “Present Trends and Possibilities of International Integration of Engineering Education at Technical Universities in Slovak Republic,” International Journal of Engineering Education, pp. 35-44, July 2000.

Belenky, M. F, Wowen’s Way of Knowing: The Development of Self, Voice and Mind, BasicBooks, New York, 1986.

Billings A. G., and Moos, R. H., “The Role of Coping Responses Social Resources in Attenuating the Stress of Life Events”, Journal of Behavioral Medicine, vol. 4, no. 2, pp. 139-157, 1981.

Brightman, H. J., Group Problem Solving : An Improved Managerial Approach, College of Business, Georgia State University, Atlanta, 1988.

Computer support for Collaborative Learning, http://sll.stanford.edu/CSCL99/stucomp, 1999

CoWeb Projects, http://coweb.cc.gatech.edu/csl/29, 2001.

Dahlstrom, D. A., “Industry and Engineering Education in the U.S.A.,” Industry and Higher Education, Vol. 10, No. 1, Feb. 1996.

Craig, D., “Using an Unstructured Collaboration Tool to Support Peer Interaction in Large College Classes,” Fourth International Conference of the Learning Sciences, 2000, pp. 178-184.

De Bono, E, Lateral Thinking, Harper and Row, 1970.

De Bone, E., De Bono’s Thinking Course, Facts on File, New York, 1982.

Deek, F. P., “Cognitive Assessment of Students’ Problem Solving and Program Development Skills,” Journal of Engineering Education, pp. 317-326, July 1999.

Demetry, C., “A University-Industry Partnership in US Undergraduate Education,” Industry and Higher Education, 1997.

Dutson, A. J., “A Review of Literature on Teaching Engineering Design Through Project-Oriented Capstone Courses,” Journal of Engineering Education, pp. 17-28, January 1997.

Ertugrul, N., “Towards Virtual Laboratories: a Survey of LabVIEW-based Teaching/Learning Tools and Future Trends,” International Journal of Engineering Education, pp. 22-32, July 2000.

Erwin, B., “LEGO Engineer and RoboLab: Teaching Engineering with LabVIEW from Kindergarten to Graduate School,” International Journal of Engineering Education, pp. 1-12, July 2000.

Groove, http://www.groove.net/, 2001.

Heppner, P. P., The PSI Manual, 20 McAlester Hall, University of Mossouri-Columbia, Columbia, MO., 65211, 1986.

Hsu, T. C., “International cooperation of engineering education in Taiwan”, to appear in International Journal of Engineering Eduaction, 2001.

Hsu, Y. L., “Teaching Mechanical Design to a Large Class: A Report from Taiwan,” Journal of Engineering Education, Vol. 87, No. 1, p. 47~51, January 1998.

Individual Roles on a Team, http://me310.stanford.edu/00-01/PU/Myers-Briggs/ Content/roles-info.html, 2001.

Kola R. L., and Sabatini, D. A., “Environmental Modeling-A Project Driven , Team Approach to Theory and Application,” Journal of Engineering Education, pp. 201-207, April 2000.

Kolb, D. A., Experiential Learning: Experience as the Source of Learning and Development, Prentice-Hall, Englewood Cliffs, N.J., 1984. 

Kolb, D. A., Self-Scoring Inventory and Interpretation Booklet, McBer and Co., Boston, 1985.

Kulacki, F. A., “The Education of Mechanical Engineers for the 21st Century,” JSME International Journal. Series A: Solid Mechanics and Strength of Materials, Jul. 1996.

Lewis, P., Aldridge, D., and Swamidass, P. M., “Assesing Teaming Skills Acquisition on Undergraduate Project Teams,” Journal of Engineering Education, pp.149-155, April 1998.

Lo, K. C. K., “Engineering program accreditation: ABET Engineering Criteria 2000”, Proceedings of ICEE, 2000.

Lotus.com, http://www.lotus.com/, 2001.

LMS International, http://www.lms.be/, 2001.

Lumsdaine, E. and Lumsdaine, M., Creative Problem Solving, McGraw-Hill International Edition, 1995.

Marra, R.M., Palmer, B., and Litzinger, T.A., “The Effects of a First-Year Engineering Design Course on Student Intellectual Development as Measured by the Perry Scheme”, Journal of Engineering Education, pp. 39-45, January 2000.

Martin, F. G., Circuits to Control: Learning Engineering by Designing LEGO Robots, PhD dissertation, MIT Media Laboratory, 1994.

Martin, F. G., and Resnick, M., The MIT LEGO Robot Design Project: Motivations, Insights, and Relevance to Engineering Education, Computer Science Education Journal, spring 1996.

Masi, C. G., “Re-Engineering Engineering Education,” IEEE Spectrum Magazine, Vol. 32, No. 9, Sep. 1995.

Materialise Software, http://www.materialise.be/communicator/, 2001.

McNamara, S., Cyr, M., Rogers, C.B., and Bratzel, B., “LEGO Bricks Sculptures and Robotics in Education,” ASEE Proc., 1999.

Mendelson, M. and Noorani, R. “Improving undergraduate engineering education in the US and abroad using EC 2000 “, Proceedings of ICEE, 2000.

McCaulley, M. H., The MBTI and Individual Pathways in Engineering Design, Journal of Engineering Education, Vol. 80, No. 3, p537-542, August 1990.

ME39C and ME139C, http://maclab.me.berkeley.edu/ME39C/, 1997.

Myers, I. B., and McCaulley, M. H., Manual: A Guide to the Development and Use of the Myers-Briggs Type Indicator, 2nd ed., Consulting Psychologists Press, Inc., Palo Alto, CA, p. 309, 1985.

Nagata, J., LEGO Mindstorms Idea Book, No Starch Press, 2001

Narh, K. A., and Surjanhata, H., “Innovations in Freshman Mechanical Engineering Curriculum at NJIT,” International Journal of Engineering Education, pp.76-82, July 1999.

OECD, The Knowledge-Based Economy, Paris, 1996.

Pavelich, M. J., and Moore, W. S., “Measuring the Effect of Experiential Education Using the Perry Model”, Journal of Engineering Education, pp. 287-292, October 1996.

Perry, W. G., Forms of Intellectual and Ethical Behavior in the College Years, Holt Reinhart and Winston, New York, NY., 1970.

Perry, W. G., “Cognitive and Ethical Growth : The Making of Meanings,” in The Modern American College, Jossey-Bass, San Francisco, pp. 76-116, 1981.

Puntambekar, S., “An Integrated Approach to Individual and Collaborative Learning in a Web-based Learning Environment,” Proceedings of the Computer Support for Collaborative Learning, 1999.

Robert, J., “Promoting Adjustment and Reducing Health Service Fertilization : The Effectiveness and Efficiency of Three Types of Specialty Clinic for Cronically III Outpatients,” Faculty of Health Science, McMaster University, Hamilton On., 1994.

SourceForge: Project Info- phpGroupWare, http://sourceforge.net/projects/phpgroupware/, 2001.

Starfield, A. M., How to Model It-Problem Solving for Computer Age, McGraw-Hill, New York, 1990.

Stefani, L/ A., “Comparison of Collaborative Self, Peer and Tutor assessment in a Biochemistry Practical,” in Assessing Active Learning, University House, Sheffield, UK, pp. 58-69, 1992.

Stice, J. E., “Using Kolb’s Learning Cycle to Improve Student Learning,” Journal of Engineering Education, pp. 291-296, February 1987.

Thurow, L.C., Building Wealth, 2000.(中譯:知識經濟時代,齊思賢譯,時報出版社)。

Tsang, E., “Applying James Stice’s Stratergy to Teach Design to Sophomore Mechanical Engineering Undergraduates,” Journal of Engineering Education, pp. 231-236, April 2000.

Webguide, http://orgwis.gmd.de/~gerry/webguide/index.html, 2001.

Wilde, D. J., Change Among ASEE Creativity Workshop Participants, Journal of Engineering Education, Vol. 82, No. 3, p167-170, 1993.

Woods, D. R., “Issues in Implementation in an Otherwise Conventional Program,” Chapter 12 in The Challenges of Problem-based Learning, Kogan Page, London, 1991.

Woods, D. R., Problem-based Learning: How to Gain the Most from PBL, Woods, Waterdown, On, 1994.

Woods, D. R., “Developing Problem Solving Skills: The McMaster Problem Solving Program,” Journal of Engineering Education, pp. 75-91, April 1997.

Woods, D. R., “An Evidence-Based Strategy for Problem Solving,” Journal of Engineering Education, pp. 443-459, October 2000.

大專「環境與永續發展教育」通識課程全球資訊網,http://www.giee.ntnu.edu.tw/allnew-sus/index.php3,民90

亞卓市-educitieshttp://www.educities.edu.tw2001

吳思華,民90,知識資本在台灣,遠流出版社。

張忠謀,民90知識經濟之迷思專題報告,發表於「國父紀念月會」,台北。

張忠謀,民90高等教育與知識經濟專題報告,發表於「高等教育與知識經濟」學術研討會,台北。

謝其源,民85,機械工程整合性專題實作之規劃與落實研究,行政院國家科學委員會科學技術資料中心,NSC83-0111-S212-006

劉文縉,民85,機械工程實驗改良研究(I),行政院國家科學委員會科學技術資料中心,NSC84-2512-S035-001

蕭述三、陳志臣,民87,大學機械工程教育創意性成品設計與製作課程之規劃與實證-子計畫III:開放式創意機械工程設計課程規劃與實證,行政院國家科學委員會科學技術資料中心,NSC86-2512-S008-001-EE