風能工程的整合性教學研究-理論、設計與實作並行

本計畫主要是將風能工程課程之教學方式，以理論、設計、實作並行的方法實施，並同時進行教學研究，探討此教學方式是否可行。其中教學內容是以理論知識為基礎與團隊合作的方式，進行繪製、設計、模擬分析和製作葉片實品，最後完成風洞內風機轉速與發電量的量測。教學方法是三種方式的綜合教學，包含以教師口頭教學的講授法，及操作教學的演示法，而合作學習法則為學生進行專題時，是以團隊分工與團隊競賽的方式進行。

研究方法是以混合研究法來進行，主要是混合質性和量化的兩種研究方式。其中質性研究為使用行動調查法，以學生面談與分組面談、及邀請諮詢委員來校指導等方式來完成；量化研究為使用問卷調查法，以期末報告評量表、小組成員互評表、自我學習心得表等三種問卷來完成數據分析。

分析結果顯示本課程的教學方式受到大部份同學的肯定，特別是實地參訪為深受學生的喜愛，但尚有進步的空間。例如課堂講授的內容仍需改進、教學項目較多而導致執行時程的緊縮、團隊合作無法完全摒除少數同學的投機等。

本計畫探討若將理論、設計和實作等三大要項並行執行，且加上實地參訪的教學模式，應用於風能工程課程時，則學生可以獲得學習成效為如何，以及是否能改善理論公式的艱澀困難、學習動機的缺乏和無法與實物連結等教學現場問題，還有是否能達成學生在課程中主動產生興趣、由競賽激起參與的動力、懂得團體分工合作、了解理論知識的必要性、學習設計的要點、感受動手完成的成就感等設定的教育目標。

基於欲解決教學現場問題的動機，參考過往學者的教學模式與經驗，綜整可得若加入設計實作、團隊合作與競爭、實地參訪等要點於教學模式中，可以有助於達成本計畫的教學目標。因而本計畫於教學方法上採用「講授法」、「演示法」及「合作學習法」，分別應用於課堂上的理論講授、繪圖軟體與實驗設備的操作教學和分組專題競賽上。

另外，為了獲得質性與量化的成果分析資料與數據，研究方法為使用「混合研究法」，其中質性研究方法為使用「行動研究法」，包含學生面談記錄表、分組面談記錄表和諮詢委員意見表等；而量化的研究方法為使用「問卷調查法」，包含期末報告評量表、小組成員互評表、自我學習心得表等問卷。

• 本計畫教學方法為著重於理論教學、設計與實作、團隊合作與競賽、實地參訪等四個主軸。
• 以課程所要求的期末專題報告為例，本人主要為了避免投機的同學有機會偷懶，於課程初期為秉持著彼此熟識同學不得為同組的原則分組，且在課程講授必要的理論知識後，各組即可開始依照所學來討論如何設計出性能最佳的葉片翼型，接著以繪圖軟體繪製圖檔並經由3D列印機製作出葉片成品，再將葉片裝置於微型風機上來進行風洞內風機轉速與尾流速度的量測，最後小組內所有成員皆需共同上台報告成果，並同時進行各小組之間的成果競賽。
• 整體而言，此專題報告的目的是想以團隊競賽來激起學生學習的動力，並想讓學生能活用課堂中學到的知識，以及藉由團隊內的相互溝通和分工合作來共同設計與實作出成品。
• 另外，當課程接近尾聲時且同學對風能工程已有相當程度的認識後，本計畫安排學生進行二天一夜的參訪行程，包括前往離岸風力發電廠(苗栗海洋竹南風力發電廠)及陸域風力發電廠(彰工風力發電廠、臺中港風力發電廠)，藉由到達現場來近距離觀察真實尺寸的風機。且除了風力發電廠外，同時參訪核能研究所的智慧微型電網、太陽能發電廠等，讓學生對相關綠能產業能有基本的認識。

• 本計畫確切地完成進行質性和量化的研究方法，因而獲得相當珍貴的教學成果資料與數據，有利於本課程之後教學方式的持續改善。
• 除此之外，本人亦於教學過程中發現令人驚喜的意外收穫。

1. 首先，本課程研究對象為大學四年級和碩博士的修課學生且授課語言為英文，所以會吸引不少的國際學生前來修課。當初使用英文教學的原因僅是想要訓練本國學生的外語聽力，但由於計畫所規劃的團隊合作項目，再加上許多國際學生是完全不懂中文，使得本國學生勢必要提起勇氣與國際學生溝通。不論是英文口說的文法或是發音是否正確皆不是那麼重要，因為當下本國學生已經突破不敢開口的障礙。
2. 另一個現象則是學生的問題變多了且會主動發問，甚至是利用非課堂時間來找本人或助教求解。當然之前也是有認真的學生會有如此舉動，但是在本計畫執行期間之發問學生的人數與頻率是始料未及的。原本本人判斷的原因可能是因為專題成果不想輸給其它小組所導致，不過在核能研究所的實地參訪中，對於解說人員的提問也是此起彼落，已完全擺脫大部份學生只會默不作聲的刻板印象。老實說，當下看在眼裡著實令人非常地欣慰，不太在乎是哪個教學環節而改變學生的心態，心想只要能使學生有著學習的興趣已算是成功了一大半。

以任教多年的教學經驗而言，教師可以很直接地由學生在課堂的反應，明瞭其對於課程內容是否有興趣及是否了解，且這份直覺可以從之後的課堂問答或考試等得到驗證。若當下感受到學生學習的意願不高或不專注時，確實會想要嘗試做些改變，例如放慢講課速度、縮減課程內容、穿插個人經歷或笑話等，但成效往往只是短暫的時刻，所面臨的狀況將會不斷地重現。因此，若要確切地解決教學現場的問題，則必需先行省思並探討問題的緣由為何，才得以進行後續教學方法的改進，進而增加學生的學習效率。

非常榮幸且感謝能獲得教育部的支持，讓本人有機會得以完成本次教育實踐改革的計畫。整體而言，本次計畫之教學模式雖受到大部份學生的肯定，但仍不算完美而還有可以進步的空間，例如課程執行項目過多、小組相互評分機制有欠公允、課堂講授內容更待精簡、實地參訪持續實施的可能性等，不過重要地是學生之後的學習效率將會提高。而在本計畫的執行過程中，許多學生給予良好的學習回饋，也正因為如此正面的肯定，使得本人更堅定自己會持續改變的決心，亦期望能藉由教學實踐的研究過程而自我成長，並同時會分享成果給有興趣的同仁參考，目的是希望有更多教職同仁能為教育而共同努力。