GIS 教育與推廣

1. 美國 GIS 教育推廣

早在1970 年代，GIS 作為一門新興的地理學次領域開始發展之際，不僅在學 術的範疇中成長，也在大學中開設了各種GIS 相關的課程，1980 年代美加兩國僅 有約十個學程開設GIS 課程，直到 1990 年代已經超過 2000 個，至今全世界曾經 參與GIS 課程的大學部學生每年估計超過十萬人（Goodchild, 2007），成為在世界 各地的產官學界推廣GIS 或提供技術支援的重要力量。

開設這些課程的動機是因為產官學界有大量GIS 專業人才的需求，而這些需 求可以分為兩個主要面向：GIS 軟體訓練與使用、和 GIS 概念的教學。開設 GIS 課程並訓練具有這兩種能力的人才，需要擁有相應的資源、軟硬體設備、課程標 準等等。因此由美國聯邦基金贊助的研究機構，國家地理資訊與分析中心（National Center for Geographic Information and Analysis, NCGIA）在 1988 年開始著手設計完 整的GIS 課程標準，稱為「核心課程計畫（Core Curriculum project）」，內容涵蓋 完整的GIS 訓練所需的專業和操作知識，以及各主題相對應的教學資源，NCGIA 核心課程的內容如下表：

表2.1 NCGIA 核心課程教授流程（Kemp, 1991）

一、GIS 概論 二、GIS 技術 三、GIS 應用 A. GIS 簡介

B. 硬體與軟體系統 C. 網格式 GIS D. 資料獲取

E. 空間資料的本質 F. 空間物件拓樸關係 G. GIS 分析功能 H. 向量和網格資料的

比較

I. 座標系與地理編碼 J. 向量式資料結構 K. 網格式資料結構 L. 資料處理與演算法 M. GIS 資料庫

N. 資料處理之誤差與 不確定性

O. 視覺化

P. GIS 應用領域 Q. GIS 與決策應用 R. 系統規劃

S. 系統運用 T. GIS 的新方向

NCGIA 核心課程標準於 1990 年發表，其內容涵蓋完整的專業 GIS 課程與學 程，因此成為各大學設計規劃GIS 學程的參考。然而由於電腦、網際網路、資訊 教學等科技逐漸普及，因此中學教育對於空間資訊的取得、查詢、展示的需求也 十分殷切，GIS 教育與推廣的工作遂逐漸由高等教育延伸至中等教育。

GIS 在大學與中等教育體系中的教育推廣工作最早皆是從美國開始。前述的 NCGIA 核心課程是在高等教育體系中試圖將 GIS 教育加以系統化最早的嘗試。而 中等教育體系中納入GIS 教育的嘗試與努力則是始於 1990 年代中期第一次國家課 程標準（the first national content standard）的規劃，包括地理教育、社會研究、科 學與科技，這些課程標準特別強調教師應盡量運用「探索導向（inquiry-based）」

的教學方式。探索導向教學強調的是以動手實作、問題導向、研究導向的方針來 設計教學活動，這樣的教學理論乃是源自建構主義（constructivism），建構主義學 習理論之主張，簡言之是認為學習者的知識建構過程，並不是完全由教師單方面 地向學生傳授的；而是由每個學習者以自己的認知思維將自身的獨特經驗串聯、

建構而成的（Driver et al., 1994）。

GIS 具有查詢、分析、展示空間資料的能力，因此前述的國家地理課程標準指 出「GIS 的力量在於它允許使用者對資料問問題」，這說明 GIS 在前述以探索導向 設計的教學方法中是極為有力的工具，因為學生與教師可以使用GIS 針對各種問 題進行查詢、思考解決問題的方法、收集並分析資料、彙整結論（Geography Education Standards Project 1994）。Sui 指出上述各種層面的教學可以分為兩類，其 中之一是「GIS 教學（teaching about GIS）」，另一個則是「GIS 融入教學（teaching with GIS）」（Sui, 1995）。前者是教授學生 GIS 概念或 GIS 軟體操作技術；後者則 是將GIS 作為教學工具應用在教學中，用來輔助教學、設計教學活動等等。不論 是聚焦於哪一個面向，顯然教師對於GIS 概念和操作的了解都是不可缺的前提。

隨著近年Google Maps 與 Google Maps 等網路服務或程式普及，人們取得地理 資訊之管道也日漸多樣化，從早期只能使用紙本地圖，到今日透過網路、智慧型 手機等平台，取得資訊的門檻和所需訓練也日漸降低與簡化。Goodchild 曾說：

「Google Earth 象徵 GIS 的民主化，一如 PC 象徵電腦科學的民主化一般」

（Goodchild, 2007），其意涵就是 GIS 的使用者逐漸由專家擴展到社會大眾，不再 只由少數專家或政府壟斷，這層意涵同樣適用於各級學校的地理教育中。因此地 理教育應該配合這個轉變，將GIS 納入教學之中，並培養學生使用 GIS 解決空間 問題的能力，所以合適的「GIS 教學」和「GIS 融入教學」的觀念、教學方法、與 相配套的教學設備、電腦軟硬體、GIS 資料等教學素材是所有學校亟需充實和開發 的資源。

2. 地理資訊在中學課程應用與推廣計畫

95 暫綱頒布實施之前，國內地理科課程中有關地圖與地理資訊等地理技能的 內容篇幅較少。由95 暫綱頒布以降銜接至 99 課綱，地理資訊技能課程所佔的比 重有大幅之成長，紀錄與傳播地理資訊的媒介除了傳統的紙張地圖之外，電子地 圖、遙感探測影像、全球定位系統、GIS 等新興工具乃至相關產業，皆引入兩個版 本的新課綱中成為全國高中地理科之必修課程。運用這些科技以解決問題之能力 乃是資訊社會中的基本公民素養，新課綱希望藉由上述調整，強化學生解決問題 與決策判斷之能力。

誠然，新課綱帶來國內地理教育提升的契機，然而其推動卻也帶來許多問題 和挑戰。首先面臨的問題是第一線教師們對於部分新課程的教學較為陌生，需要 周詳的配套措施以協助教師教學。其中教師們最感陌生的單元莫過於上述的地理 資訊技能課程，這是肇因於多數教師於職前教育所接受的地理資訊概念與技能的 訓練較為薄弱所致，因此教師們對於配合新課綱使用的教學資源和研習訓練的需 求甚為急切。

是故，教育部於民國94 年委託台大地理系地圖與多媒體研究室團隊執行「地 理資訊在中學課程應用與推廣計畫」，負責推動高中地理資訊教學素材的研發與推 廣活動。至民國100 年止，該計畫已執行四個年度，前三個執行年度皆是從事國 內高中職GIS 融入教學之推廣工作，也是目前國內高中地理 GIS 教育推廣的主要

力量。值得注意的是，第四個執行年度是本計畫首度開始將國中納入GIS 推廣對 象之列，這是由於國內之國民中學的資訊設備日趨完善，與網路資源的快速成長，

使得國中教師在教學中融入資訊的可能性大增，使用GIS 的成本亦因為免費、易 於普及、簡單易用的網路資源與免費軟體而降低至可以在國內國中推廣。因此教 育部進一步規劃將全國國中納入本計畫之框架之下，裨益於國中與高中地理課程 之銜接。

該計畫已執行的四個執行年度中，所執行的主要工作項目與成果如下：

一、教學模組研發

教學模組是以地理資訊融入課程教學為前提，配合課綱內容開發的一系列教 學素材，以課綱的主題為基本單元，設計包括教案、教學簡報檔、地圖電子檔、

GIS 圖資、操作學習單、補充說明等素材並整合為完整的教學素材套裝。由民國 94 至 98 年三個計畫年度，該團隊針對高一通論地理（20 套）、高二區域地理（12 套）、高三應用地理（16 套）共開發了 48 套教學模組，總計約有數百幅地圖和上 千頁文檔資料，是極為可觀的教學資源成果。

由民國99 年 1 月至 100 年 1 月執行的第四個執行年度中，由於首次將國中納 入推廣對象，所以共開發24 個教學模組，8 個模組供國中使用，16 個模組供高中 使用。

二、製作教學資源資料庫

前述研發成果和資源主要利用網路、光碟、印刷等方式進行推廣。其中供全 國教師取得教學資源的主要管道為本計畫建置之入口網站：GIS 高中職地理加油站

（http://gisedu.tw），任何使用者可以在此網站中下載上述的教學資源或取得研習資 訊。根據陳哲銘（2010）之全國高中教師問卷普查，高達 56%之教師會使用此網 站的教學資源。

三、辦理教師研習課程

規劃GIS 相關課程、融入教學應用、軟硬體實作等教育訓練課程，提升全國 教師在教學中運用GIS 之能力。每一場次安排一天 6 小時之課程，每場招收 40-50

名教師，在全國各地分區舉辦。誠如緒論中論述之高中地理GIS 教學之現況所言，

國內以研習作為專業獲取來源的教師比例高達84%。教育部的地理學科中心、本 推廣計畫、加上各大專院校舉辦的GIS 研習，截至 2009 年為止，參加各類研習的 教師已超過1000 人次，相當於我國三分之二的高中地理教師。

四、舉辦全國比賽

該計畫於每個執行年度舉辦「全國地理資訊電腦繪圖比賽」與「地理資訊教 學應用比賽」，這兩項比賽結合高中職GIS 應用研發的成果發表會，提供全國各高 中職相互觀摩學習的機會。