情境感知

一、情境感知之定義

Schilit和Theimer(1994)的研究指出，情境感知(Context-Aware)意 指將使用者所需資訊，依其當時所處之地理環境透過輔助行動載具或 是感應器協助，給予使用者適切的資訊。由此可知，情境感知在行動 學習的應用為能透過感應裝置確定使用者所在的位置資訊，並給予使 用者所需的資訊服務。該研究並進一步指出，情境感知於行動學習中 的應用模式分類為：

1.主動式情境感知(Active context awareness)：當系統接收到使用者 當時的情境因素後，會主動依據當時情境因素改變系統所提供的 服務。

2.被動式情境感知(Passive context awareness)：為使用者主動為自己 所感興趣之情境因素提出要求，系統再依使用者的要求提供任務 資訊。

情境感知的各項因素亦即為包含使用者相關的各種資訊，或稱為使 用者情境(User context)，如圖 2-1 所描述，靜態的資訊如使用者的名 字、興趣及嗜好與購買的歷史紀錄等，或是一些動態的資訊像是位置、

時間及日期與歷程及狀態等，這些資訊稱為情境資訊可以組合成不同 的情境，且用來協助個人化學習。

圖2-1 情境感知的關鍵因素 資料來源：郭文傑、翁頌舜(2006)。

運用情境感知技術能促使學習者更融入周圍環境情況，讓學習者 在進行學習同時能夠與真實情境作互動(邱柏升、林大正、陳宗禧，

2006)。過度離散或是太過制式的學習內容，都無法讓行動學習有顯 著的效果。宋曜廷、張國恩及于文正(2006)提出行動學習應具有適當 的導覽機制，為了避免佔用太多學習者的注意力，不應設計過頻繁的 人機互動，同時也不應該完全沒有選擇的空間。因此，理想的行動學 習系統應具備情境感知的能力，替學習者有效的篩選過多無謂的訊息，

提供適時適地適量的學習內容，輔助學習者更有效率的學習。

二、位置感知技術

Schiller 和 Voisard(2004)於「Location-Based Services」書中指出位 置 感 知 的 構 想 源 自 美 國 國 防 部 所 提 出 之 全 球 定 位 系 統 (Global Positioning System，又稱 GPS)，透過衛星訊號接收器和定位衛星通訊

得知使用者位置。

隨著科技進步，各種定位技術蓬勃發展，位置感知不再局限於 GPS，

現階段感測技術發展已採用之感測技術有下列幾項：無線電通訊模組、

無線射頻辨識技術(RFID)、二維條碼掃描(QR code)、全球衛星定位系 統(GPS)，還有紅外線感測與無線網路定位(Wi-Fi)等。各項位置感知 技術於行動學習的應用方式與發展敘述如下：

(一) 應用無線電通訊模組之行動學習

應用無線電通訊模組於行動學習上的方式，是在各個具備學習地 點裝設發射訊號裝置，並將調整為需求的頻率代號，等待學習者的接 收。而學習者在過程中則攜帶接收裝置來接收訊號。當學習者使用的 行動輔具接收到來自發射器的訊號後，會辨識出當下所設定的地點資 訊，然後讀取資料庫的資訊，使學習者與行動輔具進行互動，如博物 館無線導覽系統。若能再結合無線網路，則可與後端伺服器進行連結 來下載學習資訊，並可將學習者位置或學習成果資源等，上傳至伺服 器而分享予教師或其他學習同儕，進行團體的學習互動(蕭顯勝、林 怡如、莊佑駿、許槐烟、游光昭、林政宏，2005)。

應用無線電通訊模組的最大優點，尌是可以透過不同頻率的無線 電波，進行全自動感測，且通訊距離可根據功率大小而得以延伸。但 是，由於需要使用者攜帶額外之接收器，並且裝置的發射器需要電池 電力，因此會受限於電力時限，在管理維護上有其不便。此外，此項 技術目前對一般學校教師來說有實施進行的困難，尤其學習內容與硬 體通訊結合等，因為目前尚無商業化的產品，因此大部分學校的行動 學習設計與規劃，需要相關研究技術人員來配合，且目前在裝置價格

仍屬偏高。

(二)應用二維條碼技術之行動學習

二維條碼，又稱快速反應代碼(Quick Response Code)是一項成熟 且開放式的商業技術，透過便利式攝影裝置對被編碼的資訊進行解析，

因為反應快速故得其名。二維條碼通常用作為行動載具連結網路工具，

由於行動學習載具輸入不便，因此可縮短輸入繁瑣網址之時間。

二維條碼本身的優勢為，條碼標籤製作容易，已有許多的免費製 作軟體在網上發佈。只要配合軟體，即可使用於裝置有視訊照相功能 之行動輔具與手機。本技術的成本低廉，管理維護簡單，因此，在校 園推廣上較容易，學校教師也較容易使用於教學之中。

但二維條碼技術屬於被動式感知技術，無法自動感測，且距離也 受限於相機的辨識距離內，學習者還需學習操作感測辨識軟體。故在 教學活動設計上，則較偏向「由下而上」的學生自主發掘性學習活動 (晁瑞明、藍大勝、張佳楠、陳雍宗，2003)。

(三)應用無線射頻識別之行動學習

整合了無線電通訊模組與條碼感測技術，無線射頻識別技術 (Radio-Frequency Identification, 簡稱 RFID)除了可以讓學生主動進行 探索外，亦可讓訊號自動探索感應，固可呈現較多元的教學模式。目 前無線射頻辨識技術相當熱門，但因技術性較高，因此價格上仍舊偏 高，因此，目前僅限於實驗性質教學。邱柏升、林大正及陳宗禧(2006)，

運用 RFID 建構出一具有主動提供學習教材之能力，完整結合情境感 知、學習教材內容、即時三方面之優勢行動學習環境，讓學習者可以

達到在正確地點、正確時間以及正確方式取得確切資訊內容。

(四)應用全球衛星定位系統感測之行動學習

由於 GPS 接收裝置已經愈來愈普及化與帄價化，許多 PDA 已內 建衛星訊號接收裝置，因此可輕易的獲得衛星資訊。全球衛星定位系 統是接受來自衛星的訊息，其涵蓋範圍非常廣泛，因此容易產生誤差，

此外，若學習環境遮蔽物過多或於室內環境中，則定位效果相當有 限。

為了突破室內衛星訊號屏蔽的限制，有研究結合 Wi-Fi 作為室內 定位訊號，發展出一套情境英語單字行動學習系統，並結合戶外 GPS 定位，成為一套可跨屆的行動學習系統(黃耀德、李昆璟、蔡忠潔、

許甲奇、洪琬諦、蕭顯勝，2008)。

在諸多研究當中，發現靜態導覽或是互動性需求較低之研究普遍 偏好使用無線射頻辨識(Radio Frequency Identification, RFID)，透過這 項技術可以讓行動學習載具在不接觸學習目標的近距離內感應到目 標物的存在。在不考慮教材建置成本的情況下，此法提供了快速且準 確之學習目標定位法。

然而，Woodruff、Aoki、Grinter、Anderson 及 Ellenbogen (2003) 提出，行動導覽系統只提供人－機互動的互動導覽系統並不理想，因 為無法主動為參訪者過濾信息，必頇自行瀏覽尋找，佔用太多參訪者 的注意力；而只透過機－情境互動辨識出來的展物，又太過單一，參 訪者完全沒有選擇的空間，況且信息自動跳出會對參訪者產生干擾。

因此使用 RFID 定位雖然精確又快速，但太過直接的給予回饋容易使

學習者在查詢學習目標後短時間內遺忘，與探索學習的認知原理相 悖。

三、定位需求

本研究所頇定位精準度要求適中，故可使用涵蓋個人區域網路 (Personal Area Network, PAN)以上之無線定位技術來實現情境感知定 位功能，但礙於 GPS 接收器冷開機後頇進行一連串如下載星曆等初 始化動作，經常要費時三至五分鐘，這段等待時間足以耗損學習者的 求知渴望及耐心，故在有效改良此一定位法之前不予採用。參照陳宗 禧(2007)對無線通訊服務範圍之定義如圖 2-2，將無線網路依距離簡 單區分為五類，由大致小依序為廣域網路、都會網路、區域網路、個 人區路及個體網路，整理上述各項無線定位技術之優缺點比較如表 2-2。

圖2-2 無線通訊服務範圍之定義 資料來源：陳宗禧(2007)

範圍

=====> 50Km~ WAN: Wide Area Network

=====>~50Km MAN: Metropolitan Area Network

=======>~500m LAN: Local Area Network ========>~10m PAN: Personal Area Network

========>~1m BAN: Body Area Network

表 2-2 運用於位置感知各項無線通訊技術之優缺點比較 (Personal Area Network, PAN)以上之無線定位技術來實現支援情境感 知定位功能。

因此，為求課程介面友善、容易開發，教學內容規劃設計方便，

因此本研究使用無線網路 Wi-Fi 定位作為課程定位技術，相信會對於 行動學習活動的開發更具貢獻。