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研究生: 江增昌
論文名稱: 技職學校遠端圖控系統實習教材之發展與設備設計之研究
A Study of Developing Teaching Materials and Designing Experiment Equipment of R.G.M.C.S. for Technical Vocational Schools
指導教授: 謝澄漢
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工業教育學系
Department of Industrial Education
論文出版年: 2002
畢業學年度: 90
語文別: 中文
中文關鍵詞: 教材發展單元教材遠端圖控教學設計
英文關鍵詞: Development of Teaching Materials, Unit Materials, Remote Graphical Monitor and Control, Teaching Design
論文種類: 學術論文
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  • 本研究旨在研擬技職學校遠端圖控系統實習教材大綱,並依據該教材大綱編寫單元教材及設計圖控模組化實習設備。為達成研究目的,本研究首先藉文獻探討工業教育的教學設計、教材發展、教材編輯原理、教材選擇與組織及遠端資料擷取與控制之概念與內涵,進而以台灣地區技職學校(含科技大學、技術學院、專科)電機系(科)及電子系(科)專業教師進行問卷調查,問卷資料使用次數分配、百分比、平均數等統計方法進行分析,再依資料分析結果,研擬遠端圖控系統實習之教材大綱,再依教材大綱編寫單元教材,最後利用單元教材設計圖控模組化實習設備。

    根據本研究所得,適用於技職學校電機電子群遠端圖控系統實習教材單元主題應包含下列五項:
    1. 串列通訊原理
    2. 圖控軟體的使用
    3. 模組化控制器的選用
    4. GeniDAQ與模組化控制器搭配
    5. 建構完整遠端圖形監控系統

    本研究根據實習教材單元所需而設計了實習設備,包含圖控軟體、模組化控制器、感測器、I/O界面與電源電路等項目。

    在實習單元部分所需模組包含下列項目:
    1. 隔離式RS-232至RS-485轉換器模組。
    2. 繼電器輸出模組。
    3. 數位輸入/輸出模組。
    4. 類比輸入模組。
    5. 8051萬用實習板。

    This study aims to propose an outline of the teaching materials of remote graphic monitor control systems (R.G.M.C.S.) for technical vocational schools. Based on the outline, teaching materials in units and designed experiment equipments of graphical control and modules were developed.
    In order to achieve the purpose of this study, through literature review, the researcher discuss the teaching design of industrial education, the development of teaching materials, the principles of compilation for teaching materials, the selection and organization of teaching materials, and the concept and content of remote data monitor and control.
    Questionnaires were sent to teachers of the departments of electronic engineering and electrical engineering at vocational schools, including technology colleges and universities.
    The data were analyzed through frequency distribution, percentiles, and average. Based on the data analytical results, the researcher then proposed the outline of teaching materials of RGMCS and compiled teaching materials in units. Finally, experiment equipment for graphical control modules according to the teaching units were designed.
    According to the results of this study, the content taught at technical vocational schools, especially at the departments of electronic engineering and electrical engineering, should include the following topics:
    1. The principle of serial communication
    2. The application of graphical control software
    3. The selection of module controller
    4. The matching between GeniDAQ and module controller
    5. The complete construction of R.G.M.C.S.
    The practice equipment that was designed based on the teaching units in this study includes graphical control software, module controller, sensor, I/O interface, and power circuit.
    The modules needed in the practice units include the following items:
    1. Isolated RS-232 to RS-485 Converters
    2. Digital I/O Module
    3. Analog Input Module
    4. Relay Output Module
    5. 8051 Multi-Function-Module

    中文摘要………………………………………………….I 英文摘要………………………………………………..II 目錄………………………………………………………IV 圖目錄…………………………………………………..VI 表目錄…………………………………………………VIII 第一章 緒論……………………………………………1 第一節 研究背景與動機……………………………………….1 第二節 研究目的與問題……………………………………….3 第三節 研究方法及步驟…………………………………..….4 第四節 研究範圍及限制…………………………………….…7 第五節 名詞解釋………………………………………….…..8 第二章 文獻探討……………………………………….9 第一節 以PC監控為基礎之遠端圖控系統的概念與內涵.….9 第二節 遠端圖控系統的實習教材發展模式…………………34 第三節 遠端圖控系統的教學背景……………………………48 第四節 教材編製之理論………………………………………53 第三章 研究設計與實施………………………………71 第一節 研究流程與方法………………………………..……71 第二節 問卷設計與實施……………………………….…….74 第三節 資料處理………………………………………………77 第四節 研擬遠端圖控系統實習教材大綱……………………78 第五節 遠端圖系統實習教材之編製…………………………78 第六節 遠端圖控系統實習設備之設計………………………78 第四章 資料分析……………………………………….79 第一節 實施遠端圖控系統實習課程的學習背景……………79 第二節 技職學校遠端圖控系統實習教材內涵………………81 第三節 遠端圖控系統實習教材教學設備……………………82 第四節 遠端圖控系統實習教材的組織項目…………………83 第五章 研究發現、結論與建議…………………….…84 第一節 研究發現………………………………………………85 第二節 結論……………………………………………………88 第三節 建議……………………………………………………96 參考文獻………………………………………………..98 【附錄一】問卷 【附錄二】示範單元教材 圖 目 錄 【圖1-3-1 】研究步驟………………………………………………6 【圖2-1-1 】人機界面關係示意圖……………………………….12 【圖2-1-2 】圖形監控方塊示意圖……………………………….12 【圖2-1-3 】遠端圖形監控系統架構圖………………………….13 【圖2-1-4】水庫洩洪廣播站監控系統……………………………15 【圖2-1-5】魚蝦養殖場水質監測系統……………………………15 【圖2-1-6】半導體工廠製程監控系統……………………………16 【圖2-1-7】火警瓦斯防盜警報及攝影監視系統…………………17 【圖2-1-8】低成本之工廠生產自動化升級系統…………………18 【圖2-1-9】氣體儲存槽監視系統…………………………………18 【圖2-1-10】空氣品質監視警報系統…………………………….19 【圖2-1-11】鐵路橋樑應力監視系統…………………………….19 【圖2-1-12】大樓溫度控制自動化系統………………………….20 【圖2-1-13】中央監控系統架構………………………………….22 【圖2-1-14】人機界面顯示平台………………………………….23 【圖2-1-15】程式方塊工作平台………………………………….24 【圖2-1-16】RS-485的傳輸方式………………………………..26 【圖2-1-17】大樓溫度控制自動化監控系統方塊圖…………….30 【圖2-1-18】程式設計發展流程圖……….………………………31 【圖2-2-1 】教學基本模式(GMI)…………………………………36 【圖2-2-2 】kemp的教學設計模式………………………………37 【圖2-2-3 】Dick & Carey教學設計模式………………………38 【圖2-2-4 】IDI教學設計模式………………………………….40 【圖2-2-5 】教材發展系統圖…………………………………….41 【圖2-2-6 】Bartel教材發展的系統方法…..…………………43 【圖2-2-7 】康自立的教材發展系統圖………………………….44 【圖2-4-1 】教材開發的過程…………………………………….55 【圖2-4-2 】芬奇和克朗基頓的技職課程發展模式…………….56 【圖2-4-3 】Rowntree的教材發展模式…………………………59 【圖3-1-1 】研究架構圖………………………………………….72 【圖5-2-1 】實驗模組箱………………………………………….93 【圖5-2-2 】8051萬用板模組……………………………………93 表 目 錄 【表2-3-1】 電機電子群培育人力及教育目標一覽表……………48 【表2-3-2】二年制專科學校電機工程科專業必(選)修科目....49 【表2-3-3】五年制專科學校電子工程科專業必(選)修科目....51 【表2-4-1】教材的類型與舉隅……………………………………..53 【表2-4-2】泰勒等十一位課程學者對教材組織原則的主張……..63 【表3-2-1】參加遠端圖控系統課程研習教師校名………………..75 【表4-1-1】學習遠端圖控系統實習學生應先學習科目的 選項分析……………………………………………...79 【表4-1-2】遠端圖控系統實習的授課學期的選項分析…………..80 【表4-1-3】遠端圖控系統實習每週的授課時數的選項分析……..80 【表4-2-1】遠端圖控系統實習教材應包含的技術範圍分析……..81 【表4-2-2】遠端圖控系統實習教材應包含的內容分析…………..81 【表4-2-3】遠端圖控系統實習教材應用範例項目分析…………..82 【表4-3-1】遠端圖控系統實習教材所需設備選項分析…………..82 【表4-4-1】遠端圖控系統實習教材的組織項目選項分析………..83 【表5-2-1】遠端圖控系統實習教學綱要表………………………..91 【表5-2-2】遠端圖控系統實習設備數量表………………………..95

    壹、中文部分
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    46. 孫邦正(民84),普通教學法,課程教材教法通論。台北:台灣商務印書館。
    47. 張建宏(民90),具網路監控功能之多軸運動控制系統之研製。國立台灣科技大
    學電機工程系碩士論文。
    48. 張春興(民78),教育心理學。台北:東華圖書公司。
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    與航太工程研究所碩士論文。
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    所碩士論文。
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    56. 蔡佳仁(民90),整合型監控系統之開發。國立中山大學機械工程所碩士論文。
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    大學機械與航太工程研究所碩士論文。
    58. 盧宏嘉(民90),機器視覺應用於蓮霧檢測單元之開發研究。屏東科技大學機械
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    航太工程研究所碩士論文。
    60. 歐用生(民89),課程發展的基本理。高雄市:復文圖書公司。
    61. 謝澄漢(民82),我國高工單晶片教學之調查研究。(未出版)。
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    63. 蕭錫錡(民82),能力本位教育教材之發展。彰化:國立彰化師範大學職業教育
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    64. 簡介正(民89),應用Activx Controls設計廢水處理流程圖形監控之研究。國立
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    貳、英文部分
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