研究背景

第一章 緒論

第一節 研究背景

地理資訊系統 (Geographical Information Systems, GIS) 是一種被設計來處 理地理資料的資訊系統 (Star & Estes, 1990)。雖然早在 1960 年代第一套地理資 訊系統便已被開發出來，並被引進到各級政府與大學當中 (Patterson, Reeve and Page, 2003)，但由於其系統的維持與運作成本總是居高不下，因此 GIS 在使用上 一直停留在大學或科學研究機構中無法普及。然而近年來，由於相關硬體設備成 本的快速降低以及 GIS 的人機介面(Human Computer Interface, HCI)已較以往大 為改善，GIS 的使用人口在各領域有快速增加的趨勢。

在 1990 年代初期，Tinker (1992)便強力主張 GIS 的教學不應被侷限於大學 校園裡，應該要被引進到中小學體系當中。許多學者也開始評估當 GIS 引進到 中小學後可以帶來什麼益處。Keiper (1999)認為 GIS 可以讓學生提高學習地理的 動機，而 Forer 與 Unwin(1999)則相信當學生使用 GIS 時，其閱讀地圖的技能也 會跟著獲得提昇。到了 2000 年之後，將 GIS 引進到中小學可以獲得的益處獲得 更多的證明。除了可以增進學生對科學的自我滿意度，以及科技的正面態度外 (Baker and Bednarz, 2003)，還可以強化空間認知與解決問題的能力(Hall-Wallace and McAuliffe, 2002; Hagevik, 2003; Lee, 2005)，甚至可以促進其高層次的思考能 力(Sanders, Kajs and Crawford, 2001; West, 2003)，以及強化地理概念的學習等 (Patterson et al. 2003)。

由於其教學效益明顯，因此許多地區都在大力推廣中學 GIS 教育。早期像 是美國在 1990 年代就已大力推廣 (Kerski, 2003)，新加坡的教育部也在 1998 年 就開始為中小學製作 GIS 教學模組(Yap, Tan, Zhu and

Wettasinghe, 2008)。2000

截至 2013 年為止，已有中國、芬蘭、印度、挪威、南非、台灣、土耳其與英國 共 8 個國家將 GIS 教學納入中學的課綱當中。

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以GIS教育的本質來看，GIS教育可分為學習GIS的理論與操作(learning about GIS)，以及如何應用GIS進行學習(learning with GIS)(Sui, 1995)。近年來，國外在 進行中小學GIS教育時，多半採取learning with GIS模式(Kerski, 2003; Bednarz, 2004; Baker, 2005; Kerski et al., 2013)，不要求教師能進行GIS理論的闡述與軟體 操作技術的教學。也因此，相較於Desktop GIS而言，雖然功能較不完整，但具 有使用成本較低，以及操作介面較簡易等優點的WebGIS逐漸受到歡迎 (Webster and Milson, 2011; Kerski et al., 2013)。相對於國外強調以GIS作為輔助學習工具的 狀況，台灣的高中地理課綱除了明定學生需在高一階段學習GIS的理論與應用潛 力外，在高二的區域地理與高三應用地理中，也應透過GIS來強化地理的學習(教 育部地理學科中心，民99)。換言之，台灣高中所要求的GIS教育同時涵蓋了 learning about GIS與learning with GIS兩大層面，而且明定學生在高一便應該學習 GIS的理論與操作。

3 Foerster and Yue, 2012)。然而一般教師多半不具有程式開發的背景，即使知道具 有空間分析功能的WebGIS有開發的必要，也無法針對需求去進行開發。因此針 對我國高一地理資訊單元需求，開發出具有空間分析功能，並可應用於教學的網 路服務，將有助於課程的實施。

目前電腦輔助教學的技術進展相當快速，教學網站已可以承載相當大量的資 訊與媒體。但以實際教學現場的狀況來看，由於每位學生皆有不同的能力、背景、

經歷和學習風格，一般傳統教學網站在設計上多半採取一體適用(one size fits all) 的方式，缺乏考慮學生個人知識、特質與喜好，不夠適性化、彈性化。即使可以 提供大量的資訊與媒體，在無法建立回饋機制或缺乏互動的情況下，往往大大降 低學生主動學習的興趣；另外，網頁間錯綜複雜的鏈結(Hyperlinks)容易使人迷 失於網路超空間(Hyperspace)之中，且不易獲得整體資訊的概觀，不僅常常造成 大量學習時間的浪費，也讓原本預設的教學功能大打折扣。為此，Brusilovsky

（2001）提出適性化超媒體系統（Adaptive hypermedia system）的概念，希望在 考量學生的學習目的、能力和個人特質下，系統可以派送最適合每個人需求的教

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至於在WebGIS的介面部分，隨著近來Google Maps等WebGIS的盛行，雖然 GIS軟體的優使性已較過去大為進步，許多研究發現(Haklay and Zafiri, 2008；

Ingensand and Golay, 2010)，一般人在使用WebGIS時仍會遭遇到相當多的困難。

也因此許多學者呼籲在開發WebGIS時應進行優使化(Usability)的評估，以作為系 統改良的依據(Koua and Kraak, 2004；Skarlatidou and Haklay, 2006；Nivala, Brewster and Sarjakoski, 2008；Haklay and Zafiri, 2008；Schobesberger, 2009)。

綜合以上所述，如能讓WebGIS可以具有空間分析的功能，並將適性學習系 統的概念加以帶入，讓學生可以在電腦前單獨藉由瀏覽器便可以進行學習，不僅 可以克服傳統上以Desktop GIS軟體進行地理資訊教學的缺點，同時教師也能準 確地掌握學習的成效與進度。另外，由於當前WebGIS在介面上仍有相當的改進 空間，若能針對系統介面進行優使化評估，並據此加以改良，以確保學生不致於 受到介面的干擾而影響學習，將有助落實高中一年級地理資訊單元的教學目標。

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