本研究目的在了解 GIS 融入教學對高中生空間思考能力的影響，故第一章 就研究動機提出欲解決的問題與欲達成的目的；第二章回顧現有文獻以定位出 本研究在現階段下的研究定位與尚待解決的研究缺口；第三章根據研究目的、
問題與文獻探討研擬出適合的研究方法以呼應研究目的；第四章呈現研究成果 並對成果做討論與分析，以下第五章可分為兩節，第一節總結本研究的發現，
第二節則提出可能的限制與未來的研究方向：
第一節 結論
空間思考在現代被列為公民不可或缺的四大基本素養，而地理課程在高中 課程面臨十二年國教浪潮下的刪減，培養學生空間素養儼然成為未來地理教育 的趨勢。回顧國外研究空間思考得探討已相當熱烈，唯獨國內研究相當貧乏。
再者，過去關於 GIS 和空間思考在教學上的研究僅是簡單的先驗研究，缺乏大 樣本的實證，而大多研究對象為西方文化的大學生，且學生僅是學習 GIS 的內 容(Learning about GIS)。故本研究欲彌補這方面的研究缺口，選定台灣作為國 際上少數擁有大量地理課時數的國家，將研究對象設定在高中學生且將教學內 容由 GIS 課程改為一般的地理概念輔以 GIS 軟體教學(Learning with GIS)。
由文獻探討可知，學生在學習地理概念前須建立一套空間概念的概念架構 方能對於課程內容充分掌握。本研究選定過去研究中未曾選定的非地理技術課 程且為老師在教學上迷思概念較多的天氣系統單元作為研究素材。分析現有教 科書與訪談現職高中老師了解傳統講述式教學法後，進而發展一套以空間思考 基本詞彙解析地理概念的新教材。教學前須先讓學生了解空間詞彙的內容即建 立一套概念架構，為了驗證新教材教法的有效性，本研究以準教學實驗設計為 主作為量性實證的資料，並以質化訪談為輔來佐證實驗資料的正確性。
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從以上研究成果的呈現與討論中本研究發現從現有教科書分析中發現市售 率前三名的廠商在教科書內容的撰寫少用到較少的空間概念詞彙。參考 Jo &
Bednarz 分析的方法後發現課本內文包含的空間詞彙種類相當少，地理知識的撰 寫差異度也很大，有些甚至會省略重要的資訊以致於學生容易產生迷思概念，
而在示意圖的部分教科書的圖片大多無法正確輔助學生了解學習內容。另一方 面，本研究訪談六位高中教師後發現大部分的高中教師在進行教學時其實已經 大量使用空間概念詞彙進行教學，縱然教學的邏輯受到大學課程與教科書系統 的影響，但從其授課內容中不乏許多空間概念的應用，因此可以得知，在現今 教育現場下，空間概念已然在課堂教學中出現，但缺乏一個良好的教學架構與 教學素材。
本研究所研發以空間概念基本詞彙解析地理概念的教材乃根據前人文獻並 參考現有教材的分析後改良所發展而來。最大的特色在於以重點式的空間概念 來拆解課程內容的闡述，並在教學前為學生做空間概念先備知識的建立，進一 部以清楚的示意圖輔助說明，最後輔以 Google Earth 軟體教學。本研究為驗證 此教材的有效性進行準教學實驗設計，以高中四班的學生分為實驗組與對照組 進行實驗。實驗工具為自編的天氣系統三種類型(選擇題、填充題與繪圖題)的 測驗題。實驗結果發現實驗組學生與控制組學生在前測下三類題型的得分皆沒 有顯著差異，可以推論兩組學生在起點行為相同即在沒有經過任何方式的教學 前兩組學生對於天氣系統的程度雷同。再者，兩組學生在三類題型的前測與後 測分數皆有顯著差異，可以推論兩組學生不論在經由哪一種方式的教學後對於 天氣系統課程內容皆為有顯著進步。因此可知不論是傳統講述式教學或是空間 思考式教學法都為有效的教學法。
在選擇題與填充題上，實驗組學生和控制組學生在後測的成績上並沒有顯 著的差異，而在填充題中控制組學生反而較實驗組學生高中。本研究推測其原 因和測驗工具本身特性與編製過程有關：(1)選擇題難度較低又可經由猜測得
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分；(2)填充題測驗大多記憶覆誦能力；(3)測驗工具並未進行預試與事先進行項 目分析刪減題目等標準化編製流程。因此在選擇題與填充題的結果未能回應本 研究的問題，然而進一步對兩種試題進行量化項目分析後發現，僅有少數題目 為不良試題。故可從此結果上了解傳統的試題類型(選擇題與填充題)並無法測 驗學生空間思考能力，這可反映現有教材中教學評量作為教學工具的一部分，
但傳統教材的測驗題型與內容卻無法測驗與提升學生空間思考能力。
在繪圖題上，由於其題目本身僅是要求學生對鋒面剖面的繪製，因此較不 受到測驗工具未經預試或項目分析的影響，繪圖題本身即測驗學生能否使用工 具來呈現空間思考能力，故相對其他題型而言也較能測得學生的空間思考能 力，因此表面效度較高。實驗結果中可以發現實驗組學生在後測成績上明顯大 幅度高於控制組學生。進一步為了達到統計控制以增進實驗的內在效度，利用 共變數分析排除前測成績的影響後實驗組學生成績仍顯著高於控制組，發現學 生經由新教材的教學後空間思考能力確實有提升。在訪談中可以發現實驗組學 生對於課程內容的掌握度相當好且學生對於新教材教法的看法大多屬於正面，
其中示意圖與 Google Earth 的輔助對學生的幫助最大。
由以上研究成果，本研究可以得知 GIS 融入高中課程對於高中生的空間思 考能力有正面的影響，而這個結論和 Lee & Bednarz (2009)、Kim & Bednarz (2013)等先驗研究結論相同，但本研究的研究對象為臺灣的高中學生，使用的 研究素材為非地理技術課程，最重要的是臺灣的地理教育時數相較其他國家相 對多且在學習環境下有升學考試的壓力，如何在眾多科目學習中以及大考進度 壓力下提出新的教材教法來提升學生空間思考能力是相當重要的，因此在 GIS 與空間思考能力的研究上為一大的發現。
第二節 研究限制與未來建議
本節提出幾個本研究在進行時的研究限制與未來可以進行的後續方向：
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(一) 實驗設計
在實驗設計上，本研究可能的缺失與限制為：
1. 獨變項無法區分：本研究的實驗組為利用空間思考元素教材來解析地理概念 並輔以 GIS 教學，控制組則為傳統講授式教學，但實驗的結果僅能得知兩 組的差異卻無法分辨實驗組學生成績的進步是來自於空間思考教材還是 Google Earth 輔助的效果，因此後續進行實驗設計時需進一步釐清兩者的差 異，可以再進行一次實驗操弄來區分介入效果。
2. 實驗工具：本次實驗的工具為研究者自編的測驗題目，因考量實驗時間因此 沒能使用空間思考量表，故在空間思考能力與天氣系統內容上有主從關係，
到底哪一方面是主要被提升的這是未來有待考驗的，再加上本測驗未能經過 標準化的編製過程，沒有先行預試、事前項目分析與效度的研究，因此在使 用上可能有其差別，故未來同樣的實驗可以使用另一份經過完整標準化編制 過程的工具，包含從編製題目上從構念(construct)著手，先進行預試並進行 量化與質性的項目分析後做信效度檢驗，方可提升實驗的內在效度。
3. 準實驗設計：因教育現場行政考量，本研究無法進行真實驗設計，因缺乏隨 機分派的過程，且取樣的過程可能出現取樣偏差(selection bias)的現象，因此 實驗結果在進行因果推測上有其限制，未來可就研究的規模與需求進行真實 驗設計以建立更嚴謹的因果關係。
(二) 研究設計
在研究設計上，本研究可能的缺失與限制為：
1. 教材的編製：教材編製上可能因研究者一人發展有其限制與不足，再者未能 使用完整的 GIS 軟體是一大的限制，未來尚待使用進一步的 GIS 軟體才更 能宣稱 GIS 融入教學的功效。
2. 教學設計上：本次教學設計因考量時間因素採以教師為主的授課方式，而空
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間思考和學生自行主動的思考能力有關，因此未來研究上可設計以學生為主 體的教學方式來檢驗其成效。
3. 實驗的施行：實驗的施行對象為研究者所任教的班級，在實驗中可能會產生 實驗者效應(experimenter effect)，因此後續研究中需要將這一套教學材料與 研究設計在另一個學校及教學者中實行以建立外在效度。
4. 訪談資料：訪談學生的部分應納入控制組學生做對比才更能確認實驗組學生 對於內容的了解程度較佳。
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