教師著作
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Item 電弧放電應用於陽極接合速度與品質之研究(2007-11-23) 楊啟榮; 吳俊緯; 張龍吟; 古耀方; 柳文吾陽極接合技術常被應用於微機電元件的組裝，是目前微機電製程中相當倚重的一種接合技術，由於陽極接合是利用高溫提供能量，將玻璃中金屬離子(Na+)解離，但高溫會產生熱應力的問題，也會影響晶片上的各種微小結構。所以如何找出可降低溫度或加快接合的時間，使熱的影響降至最小，是研究所追求的目標。以加快接合時間來說，電極的幾何形狀可造成不同的接合效果，原因是當通入直流電壓時，首先發生接合現象是在上電極與玻璃接觸的下方。過去曾有人使用針狀式螺旋電極排列的方式配置，雖可有效的改善接合所需的時間，但降低接合所需的時間有限，無法真正達到真正的快速接合。因此本研究提出一種新式的電弧放電接合方式，並搭配特殊電極幾何形狀的排列方式，來改善陽極接合的速度及氣泡問題。實驗結果證實，利用輻射狀線電極在定電壓900V、溫度400度C及放電間隙 120.mu.m條件下，進行4吋晶片接合時，接合時間約為17秒，且接合良率可至99.95%左右。Item 情境式科技史教材對科技概念的學習及問題解決能力的影響之研究(2010-07-31) 林弘昌本研究主要著重在運用電視布袋戲與科技互動之歷程為史料，發展一套情境式科技 史教材，並探討其對於高中學生在科技與社會相關議題的科技概念轉變情形、及其對於 學習者在問題解決能力方面的影響。本研究預計分三年進行，第一年主要的研究目的在 於發展情境式科技史教材，並依據教材內容發展概念構圖評量工具以及問題解決能力評 量工具。第二年的研究目的為透過行動研究瞭解本研究所發展之情境式科技史教材與相 關評量工具之適切性，並依據行動研究結果修正教材與研究工具。第三年則將透過準實 驗研究的方式，驗證本計畫所發展之情境式科技史教材與相關評量工具之實際效益。此 外，第三年亦將依據整體研究結果，研提使用情境式科技史教材對於高中生學習科技概 念以及培養問題解決能力之建議，以供未來教學之參考。Item 以多核心圖形處理器為基礎之並行化正規表示樣式比對演算法與架構設計(I)(2010-07-31) 林政宏正規表示(Regular Expression)已經被廣泛應用於網路入侵偵測系統中用來描述網路上惡意攻擊的特徵。由於正規表示樣式比對是系統中運算複雜度最高的程序，提升正規表示樣式比對程序的吞吐量(throughput)成為非常重要的課題。儘管有非常多的研究目標在改善速度，由於病毒大量的增加，系統仍然很難達到吞吐量的要求。在這個計畫中，我們企圖利用多核心圖形處理器(multicore Graphic Processing Unit, multicore-GPUs)來設計與實現高吞吐量的正規表示樣式比對程序。 我們都知道由於多核心圖形處理器在運算單元的數量、記憶體頻寬與記憶體時脈，都已超過目前高階的多核心電腦中央處理器(multicore Central Processing Unit, multicore-CPU)，在並行處理的程式下，使用多核心圖形處理器的運算效能會比多核心中央處理器快上數十倍甚至百倍，因此多核心圖形處理器除了用於影像處理的用途之外，也成功地被運用於科學計算，例如：運算型液體動力學、電子設計自動化、與數值運算等方面。然而，據我們所知到目前為止，尚未有研究利用多核心圖形處理器來處理網路入侵偵測系統上的問題。 然而，目前的編譯器無法有效地針對多核心圖形處理器進行優化，換言之，直接編譯正規表示比對的軟體至圖形處理器上執行，無法滿足高吞吐量的要求，仍必須仰賴設計者針對多核心圖形處理器硬體特性，設計並行化的演算法與程式技巧，以最佳化多核心圖形處理器的效能。因此，我們將分三年探討以多核心圖形處理器提升正規表示樣式比對並行度的相關議題： 1. 以多核心圖形處理器為基礎之並行化正規表示樣式比對架構：提高樣式比對頻寬，可以提高樣式比對並行度，進而提升系統的吞吐量與效能。然而增加頻寬，會遭遇邊界對齊(boundary alignment)與誤診(false positive)等問題，我們將提出改良的演算法以解決上述問題，並以多核心圖形處理器實現並評估改良演算法之效能與吞吐量。 2. 以多核心圖形處理器為基礎之階層式狀態機架構：合併正規演算法樣式可以有效提升樣式比對並行度。然而針對特定複雜的正規表示樣式，合併時會發生記憶體爆量的問題，我們將提出並行化之階層式狀態機架構以減輕這類正規表示樣式合併時之記憶體爆量問題，並以多核心圖形處理器實現並評估改良演算法之效能與吞吐量。 3. 以多核心圖形處理器效能導向之並行化正規表示樣式比對演算法與架構：以多核心圖形處理器並行處理正規表示樣式比對，其效能除了與演算法之並行化程度，有密切關係之外，更要瞭解多核心圖形處理器的硬體架構，以設計最佳化的計算方法和平行程式，我們將提出以多核心圖形處理器效能導向之並行化正規表示樣式比對架構的效能優化策略。 總結，我們將深入探討正規表示樣式比對演算法與架構並行化的議題並以NVIDIA之多核心圖形處理器實現與評估我們提出的演算法與架構。此外並以Snort、Bro、與L7-filter等系統之特徵樣式作為測試向量。我們期待我們提出的以多核心圖形處理器為基礎之並行化正規表示樣式比對演算法架構設計，可裨益於網路入侵偵測系統相關之發展。Item （生活中的科學）我們只有一個地球---2009節能減碳科技體驗營(2009-10-31) 林弘昌; 林政宏地球的天然資源有限，長久以來人們為了獲取能源而燃燒化石燃料，過程中所排放 的溫室氣體形成了所謂的「溫室效應」，使得地球表面的溫度日益升高，對於氣候的影 響甚鉅。因此，世界各國紛紛採取各項行動以及簽訂限制溫室氣體排放的協議或公約， 以期減少溫室氣體的排放，進而降低全球氣候變遷之威脅。為了珍惜地球有限的天然資 源以及減緩全球暖化的趨勢，實在有必要從小培養孩子正確節約能源的觀念及作法。 本計畫參考了教育部六大科學教育學習網的內容，擷取其中與節能減碳相關之科技 知識，並進一步著手規劃營隊的形式與活動內容。目前所規畫的主要學習活動包括了專 題講座、線上學習、DIY 動手做活動、闖關活動以及競賽活動等。希望透過本活動之進 行，引導學生省思科技對於環境所造成的影響、學習節能減碳的相關知識和實際的作 法，以落實節約能源、愛惜地球資源的目標。Item 正規表示法樣式比對之演算法與硬體架構設計(2009-07-31) 林政宏網路入侵偵測系統(network intrusion detection system, NIDS)的主要功能為檢查網路 封包的內容是否包含有害或可疑的攻擊樣式特徵。這些特徵描述包括服務阻斷攻擊 (denial of service attacks)、端口掃描(port scans)與惡意軟體(malware)的行為。為了有效描 述攻擊特徵，正規表示法(regular expressions)被廣泛運用在包括Snort、Bro 與ClamAV 等 入侵偵測系統上。 為了加速正規表示法比對，記憶體架構的硬體設計被廣泛使用於入侵偵測系統上， 因為記憶體架構具有重複組態(re-configurability) 與規模擴充(scalability) 的優點 [5][6][7][8][9]。記憶體架構的設計中，其中一個重要的議題在於降低記憶體的大小。主 要原因是記憶體架構的效能、價格與耗能直接與記憶體大小相關，因此降低記憶體使用 量對於記憶體架構而言非常重要。 然而，記憶體架構對於特定複雜的正規表示法樣式（regular expression pattern）面 臨記憶體爆量的問題，例如含有wildcard 與constraint repetitions的正規表示法樣式。實 現這類複雜的正規表示法樣式，會造成非常大的記憶體需求。因此，解決這類正規表示 法樣式所造成的記憶體爆量變成非常迫切。本研究將深入研究哪些正規表示法樣式會造 成記憶體爆量，並提出一個新的記憶體架構與演算法來處理這類正規表示法樣式。我們 將以Snort當作我們的testbench，以驗證我們的結果。Item 透過網路化的生活科技創新課程培養國小學生創造力之研究---問題解決活動(II)(2006-07-31) 張玉山; 楊仁興本研究為整合型計畫「透過網路化的生活科技創新課程培養國小學生創造力之研究」下的子計畫三，本研究旨在針對國小生活科技課程領域，發展網路化的問題解決創新教學單元，並透過教學實驗，探討其對國小學生創造力的教學效果，以及重要的相關因素所產生的影響。因此，本研究的研究目的包括以下五項： (一)發展網路化的國小生活科技問題解決創新活動單元設計模式與示例。 (二)探討網路化生活科技的問題解決導向創新教學單元對國小學生創造力(能力、傾向及表現結果)的影響。 (三)分析學科專業因素、創造力因素、電腦素養、家庭網路設備、地區等因素，對網路化生活科技問題解決導向的創造力教學成效的影響。 (四)探討學生在網路化生活科技的問題解決教學中，創意激發的困擾。 (五)對小學階段的網路化生活科技問題解決活動之設計與實施，提出具體建議。 本研究擬設計互動式卡通動畫網頁，並透過預試及專家諮詢，提高其效度與可行性，最後在台北、新竹及花蓮三個縣市，進行不等組前後測設計的教學實驗。本研究的自變項為網路化單元，統計控制變項為地區、學科專業、創造力、電腦素養、及網路設備因素。依變項則為創造力表現結果(包括創造力後測及創造表現結果)。並利用多變量共變數分析及線性迴歸來進行統計分析。質化訪談資料則利用歸納式分析加以處理。Item 不同的範例展示及實作經驗對國中生技術創造力的影響(2006-07-31) 李大偉; 張玉山本研究旨在以國中生活科技課程為範圍，探討不同範例展示及實作經驗對國中生技術創造表現的影響。因此，本研究具體的研究目的包括以下四項： 1.探討不同的範例展示，對國中生的技術創造力表現的影響。 2.瞭解不同的實作經驗，對國中生的技術創造力表現的影響。 3.分別探討不同範例展示及實作經驗，對不同背景國中生的技術創造力表現的影響。 4.探討不同範例展示及實作經驗，對國中生的技術創造力表現的交互影響。 本研究的實驗操作自變項為「範例展示、實作經驗」兩種，依變項為「技術創造力表現」，實驗者間的統計控制變項為「性別、創造力、領域專業能力、人文社會學科能力、數理學科能力」。 本研究為避免過度影響學校的運作與生態，故採用「準實驗研究法」(quasi-experimental research)為主要的研究方法。為了避免創造力前測對學生產生練習效果，對自變項中的創思技術教學的效果，產生干擾，因此以索羅門四組設計(Solomon four-group design)為實驗設計。本研究的自變項包括範例展示(高創意、中創意、低創意、無範例)及實作經驗(有實作經驗、無實作經驗)。因此，整個研究需要16組(班)學生(4*2，再加上有前測與無前測的設計，則為4*2*2)。 在資料分析方面，本研究主要利用SPSS-10.0統計軟體，採用其中的多變量共變數分析，以創造力前測為共變項，進行統計分析，來瞭解學生在不同的「範例展示、實作經驗」的因素下，對產品創意的創新內容(樣式、結構與材料) 、創新效果(精緻與新奇) 、創新方法(應用與新創)是否產生影響。另外，在交互作用的分析方面，則利用二因子多變量共變數分析，分析自變項兩兩之間，以及自變項與學生背景因素間，是否產生交互作用。Item 台灣原住民視覺藝術在數位藝術創意與文化接納教學之應用研究(2006-02-28) 張玉山; 楊仁興Item 性別、人數、個人創造力與小組技術創造力之相關研究(2004-07-31) 李大偉; 張玉山Item 不同創思方法在不同的技術創新任務之應用效果---在國中生活科技課程的教學實驗(2005-07-31) 李大偉; 張玉山本研究旨在以國中生活科技課程為範圍，探討不同創造思考方法在不同的產品創新 類型與不同的創新階段的應用效果。因此，本研究的研究目的包括以下三項：1.瞭解不 同創思方法在不同的產品創新類型(材料、機構、特徵)之應用效果；2.瞭解不同創思方法在不同 的產品創新階段(構想、設計、成品)之應用效果；3.瞭解不同創思方法在同時考慮不同創新類型 與創新階段下的應用效果。 本研究主要是利用實驗的方法進行。所採用的技術，為前後測比較實驗。自變項包 括創思方法、創新類型、創新階段三項，依變項為創新程度，統計控制變項則為個人創造力及 科技認知。研究樣本的組別分配方面，一共需要15 組(5＊3)，創思方法(5 個水準)＊創新類型(3 個水準)，需有15 個班級，約有600 位國中學生參與 在量的資料方面，本研究主要利用SPSS-10.0 統計軟體，分別以威廉斯創造力測驗分數及科 技認知分數作為創新程度分數的共變量，進行共變數統計分析，來瞭解學生用不同創思方法下 的技術創造成果。