3D電腦遊戲玩家空間能力與尋路策略對地標使用與空間知識之影響

國立交通大學

傳播研究所

碩 士 論 文

3D 電腦遊戲玩家空間能力與尋路策略對

地標使用與空間知識之影響

The Effects of 3D Computer Gamers’ Spatial Abilities and

Wayfinding Strategies on Landmark Usage

and Spatial Knowledge Construction

研 究 生：吉同凱

指導教授：李峻德 博士

3D 電腦遊戲玩家空間能力與尋路策略

對地標使用與空間知識之影響

The Effects of 3D Computer Gamers’ Spatial Abilities and

Wayfinding Strategies on Landmark Usage and Spatial

Knowledge Construction

研 究 生：吉同凱 Student: Tung-Kai Chi

指導教授：李峻德 博士 Advisor: Jim-Jiunde Lee, Ph. D.

國 立 交 通 大 學

傳 播 研 究 所

碩 士 論 文

A Thesis

Submitted to Institution of Communication Studies

National Chiao Tung University

in Partial Fulfillment of the Requirements

for the Degree of

Master of Arts

in

Communication Studies

January 2012

Hsinchu, Taiwan, Republic of China.

I

3D 電腦遊戲玩家空間能力與尋路策略對

地標使用與空間知識之影響

學生：吉同凱 指導教授：李峻德 博士

國立交通大學傳播研究所碩士班

摘 要

過去 3D 電腦遊戲的相關研究，主題都放在空間能力、尋路策略或或環境地 標之有無等因子，來評估玩家的任務表現，但卻鮮少提及這些不同條件的玩家是 否有選擇不同特性的地標作為尋路依據的傾向，又對於空間知識的建構有何影 響？ 本研究依空間能力與尋路策略區分受測者為「高空間能力/地標型策略」、 「高空間能力/縱覽型策略」、「低空間能力/地標型策略」與「低空間能力/縱 覽型策略」四組進行實驗。四組受測者在納入多種類別互異地標物件、接近真實 城市場景之虛擬環境，完成指定的尋路任務。研究發現地標型策略的玩家常用節 點類地標，縱覽型策略者則常用地區類地標。無論何種尋路策略的玩家，低空間 能力者都較高空間能力者注重地標的視覺性。研究另結論：個人空間能力顯著影 響地標使用種類，而尋路策略傾向則顯著影響注意的地標性質。故 3D 遊戲環境 設計上，路徑規劃複雜化、區域之間的視覺差異模糊化、路徑的交叉點最小化， 可使空間能力不同者感受難度差異。而降低地標－尤其是節點上－的視覺特質、 減少文字或圖樣等易產生認知意義的物件、去除特別高大的物件，也能有效加強 遊戲經驗。

II

The Effects of 3D Computer Gamers’ Spatial Abilities and

Wayfinding Strategies on Landmark Usage and

Spatial Knowledge Construction

Student: Tung-Kai Chi Advisor: Jim-Jiunde Lee, Ph. D.

Institute of Communication Studies

National Chiao Tung University

Abstract

From previous studies of 3D computer games, the gamer's spatial ability, wayfinding strategy, and landmark interface these three important issues has attracted many concerns and investigations to examine their effects on the computer gamer’s performances, however, how gamers’ different characteristics (spatial ability and wayfinding strategy) might affect their landmark usages and spatial knowledge constructions has been rarely discussed.

This present study categorized subjects into four groups of 3D computer gamers according to their spatial ability and wayfinding strategy scores: "high spatial ability/landmark strategy", "high spatial ability/survey strategy", "low spatial ability/landmark strategy", and "low spatial ability/survey strategy". A 3D computer game simulated the urban scenes of the real world was chosen as the experimental environment where four groups of 3D computer gamers completed their assigned wayfinding tasks as the study request. The results showed that the landmark-strategy gamers usually applied the node type of landmarks, and survey-strategy gamers prefered to apply the district type of landmarks. Regardless their wayfinding strategy tendencies, the low spatial ability gamers focused more on the visuality of a landmark comparing to the high spatial ability gamers. It is also concluded by the study that as gamers’ spatial abilities result significant effects on their decisions for applying different types of landmark, their tendencies of wayfinding strategies will also affect their behaviors of differentiating natures of landmarks, Therefore, when designing the environment in a 3D game, complicating the path planning, blurring the visual difference between the regions, and minimizing the cross points can make gamers with different spatial abilities experiencing the different levels of difficulty. Additionally, reducing the visual features of landmarks, especially those locating on the route nodes, as well as subtracting elements that might easily produce cognitive meanings such as texts or drawings, and removing tall objects, are also very effective approaches to enhance gaming experiences.

III

目 錄

摘 要 ... I Abstract ... II 目 錄 ... II 表目錄 ... V 圖目錄 ... VII 一、 緒論 ... 1 1.1 研究背景與動機... 1 1.2 研究問題與方向... 2 1.3 預期貢獻 ... 3 1.4 名詞解釋 ... 4 二、 文獻探討 ... 5 2.1 虛擬環境 ... 5 2.1.1 環境設計 ... 5 2.1.2 環境任務與知識領域(Knowledge Domain) ... 7 2.2 尋路 ... 9 2.2.1 尋路行為(Wayfinding)... 9

2.2.2 認知地圖(Cognitive Map)與空間知識(Spatial Knowledge) ... 15

2.3 空間能力(Saptial Ability) ... 21 2.3.1 空間能力的性質 ... 21 2.3.2 測量空間能力... 25 2.4 地標(Landmarks) ... 27 2.4.1 地標之定義 ... 27 2.4.2 地標之性質 ... 28 2.5 影響尋路行為之因素 ... 34 2.5.1 遊戲環境對尋路的影響 ... 34 2.5.2 個人差異對尋路的影響 ... 39 2.6 小結 ... 41 三、 研究方法 ... 44 3.1 研究問題與假設... 45 3.2 自變項 ... 49 3.2.1 尋路策略(Wayfinding Strategy) ... 49 3.2.2 空間能力（Spatial ability） ... 50 3.3 依變項 ... 54 3.3.1 地標 ... 54 3.3.2 空間知識 ... 55 3.3.3 個人差異 ... 55 3.4 實驗設計 ... 56 3.4.1 實驗對象 ... 56 3.4.2 實驗工具 ... 57 3.4.3 實驗流程 ... 69 四、 資料分析 ... 80

IV 4.1 樣本敘述統計 ... 80 4.2 各組描述統計分析 ... 81 4.2.1 空間知識分析... 81 4.2.2 地標使用情形分析 ... 82 4.3 假設驗證 ... 84 4.3.1 研究問題一驗證 ... 84 4.3.2 研究問題二驗證 ... 89 4.3.3 研究問題三驗證 ... 93 4.3.4 研究問題四驗證 ... 101 五、 結論與建議 ... 111 5.1 地標使用狀況 ... 113 5.1.1 地標使用狀況小結 ... 116 5.2 空間知識建構 ... 118 5.3 地標使用與空間知識間之關係 ... 121 5.4 研究限制與建議... 127 5.4.1 研究限制 ... 127 5.4.2 未來建議 ... 127 參考文獻 ... 129 附件一 尋路策略問卷 ... 138 附件二 空間能力量表使用授權書 ... 141 附件三 實驗後問卷 ... 142 附件四 地標使用情形訪談文件 ... 146

V

表目錄

表 1 整理 Lynch(1960)所歸類之五種地標種類與示意圖 ... 34 表 2 地標類別、性質與提出學者一覽表 ... 38 表 3 Lohman 整理之空間能力定義測驗與本研究採用之空間能力面 向、 ... 51 表 4 空間能力量表信度測驗結果 ... 51 表 5 實驗組別一覽表 ... 56 表 6 各類型遊戲選做實驗環境考量一覽表(來源：巴哈姆特網站遊戲 排行榜) ... 59 表 7 實驗任務內容、流程詳細說明 ... 62 表 8 地標與路徑知識測驗題目情境說明 ... 72 表 9 受測者情境答題流程與計分實例 ... 74 表 10 地圖實用度計分編碼員基本資料 ... 76 表 11 樣本結構資訊 ... 80 表 12 各組之空間知識的平均數與標準差 ... 81 表 13 各組之地標種類的平均數與標準差 ... 82 表 14 各組之地標性質的平均數與標準差 ... 83 表 15 空間能力與地標種類的獨立樣本 t 檢定 ... 85 表 16 空間能力與地標性質的獨立樣本 t 檢定 ... 86 表 17 空間能力與地標知識的獨立樣本 t 檢定 ... 87 表 18 空間能力與路徑知識的獨立樣本 t 檢定 ... 87 表 19 空間能力與縱覽知識的獨立樣本 t 檢定 ... 88 表 20 尋路策略與地標種類的獨立樣本 t 檢定 ... 89 表 21 尋路策略與地標性質的獨立樣本 t 檢定 ... 90 表 22 尋路策略與地標知識的獨立樣本 t 檢定 ... 91 表 23 尋路策略與路徑知識的獨立樣本 t 檢定 ... 91 表 24 尋路策略與縱覽知識的獨立樣本 t 檢定 ... 92 表 25 地標型策略傾向玩家其空間能力與地標種類的獨立樣本 t 檢定 ... 93 表 26 地標型策略傾向的玩家其空間能力與地標性質的獨立樣本 t 檢 定 ... 94 表 27 地標型策略傾向者之空間能力與地標知識的獨立樣本 t 檢定. 95 表 28 高空間能力下，尋路策略與路徑知識的獨立樣本 t 檢定 ... 95 表 29 地標型策略傾向玩家之空間能力與縱覽知識的獨立樣本 t 檢定 ... 96 表 30 縱覽型策略傾向玩家其空間能力與地標種類的獨立樣本 t 檢定 ... 97 表 31 縱覽型策略傾向的玩家其空間能力與地標性質的獨立樣本 t 檢 定 ... 98 表 32 地標型策略傾向者之空間能力與地標知識的獨立樣本 t 檢定. 98 表 33 高空間能力下，尋路策略與路徑知識的獨立樣本 t 檢定 ... 99

VI 表 34 縱覽型策略傾向玩家之空間能力與縱覽知識的獨立樣本 t 檢定 ... 100 表 35 地標種類與地標知識之描述性統計量 ... 102 表 36 地標種類與地標知識之變異數同質性檢定 ... 102 表 37 地標種類與地標知識之單因子變異數分析檢定 ... 102 表 38 地標種類與路徑知識之描述性統計量 ... 103 表 39 地標種類與路徑知識之變異數同質性檢定 ... 104 表 40 地標種類與路徑知識之單因子變異數分析檢定 ... 104 表 41 地標種類與縱覽知識之描述性統計量 ... 105 表 42 地標種類與縱覽知識之變異數同質性檢定 ... 105 表 43 地標種類與縱覽知識之單因子變異數分析檢定 ... 105 表 44 地標性質與地標知識之描述性統計量 ... 106 表 45 地標性質與地標知識之變異數同質性檢定 ... 107 表 46 地標性質與地標知識之單因子變異數分析檢定 ... 107 表 47 地標性質與路徑知識之描述性統計量 ... 108 表 48 地標性質與路徑知識之變異數同質性檢定 ... 108 表 49 地標性質與路徑知識之單因子變異數分析檢定 ... 108 表 50 地標性質與縱覽知識之描述性統計量 ... 109 表 51 地標性質與縱覽知識之變異數同質性檢定 ... 109 表 52 地標性質與縱覽知識之單因子變異數分析檢定 ... 109 表 53 本研究假設驗證結果 ... 111 表 54 受測者於訪談過程中所列舉出之地標一覽 ... 113 表 55 其他實驗常見認知性地標整理 ... 125

VII

圖目錄

圖 1 影響個人選擇性注意環境線索之認知因素(Raubal & Worboys,

1999；Worboys, 1999) ... 11 圖 2 尋路者感知模型 (Raubal, 2001) ... 13 圖 3 尋路行為決策流程圖(王人弘, 2003) ... 14 圖 4 Thrstone 的基本心理能力包含空間能力（1938） ... 21 圖 5 尋路行為流程圖 ... 42 圖 6 本研究變項架構 ... 44 圖 7 二度空間旋轉能力測驗範例 ... 52 圖 8 立體圖旋轉能力測驗範例 ... 52 圖 9 空間感觀能力測驗範例 ... 53 圖 10 空間組織能力測驗範例之作答選項 ... 53 圖 11 空間組織能力測驗範例之視圖角度說明 ... 53 圖 12 地標種類與性質內涵示意圖 ... 54 圖 13 實驗室環境與操縱手把 ... 57 圖 14 指定任務環境城市：Las Venturas 地圖 ... 60 圖 15 遊戲環境範圍內各目標地點所在位置 ... 63 圖 16 實驗環境內之路徑型地標 ... 64 圖 17 實驗環境內之邊緣型地標 ... 64 圖 18 實驗環境內之地區型地標 ... 65

圖 19 存檔折返點 The Clown’s Pocket 各角度外觀 ... 66

圖 20 實驗環境內之節點型地標 ... 67 圖 21 實驗環境內之地標型地標 ... 67 圖 22 實驗流程圖 ... 69 圖 23 遊戲環境內的任務觸發點 ... 70 圖 24 路徑知識評分依據：路徑與轉向分析圖 ... 72 圖 25 依常見地點外觀與名稱製作之小卡片示意圖 ... 75 圖 26 物件種類測量：地圖繪製實例 1 ... 76 圖 27 物件相對位置測量：地圖繪製實例 2 ... 77 圖 28 受測者地標種類區分與使用次數分配情形 ... 118 圖 29 受測者地標性質歸類與使用次數分配情形 ... 117 圖 30 普遍經驗影響玩家的地標記憶 ... 122 圖 31 個人經驗影響玩家的地標記憶 ... 123 圖 32 實驗環境分區圖 ... 124 圖 33 任務內容與遊戲經驗影響玩家的地標記憶 ... 125

1

一、 緒論

1.1 研究背景與動機

無論在現實生活環境或是遊戲虛擬環境，我們都有非常多機會必須 從甲地（起點）移動至乙地（目標地點），這就是尋路行為；當然，在 現實生活中，我們控制的是自己的身體，而在遊戲環境中，我們則是藉 由操縱遊戲中的分身(avatar)，而得以在環境當中悠遊移動。 然而，無論現實或虛擬，任何一種尋路行為如果發生怎麼東轉西繞， 卻還是一直回到原點的迷路情況，不但讓尋路者感到心浮氣躁，而且在 遊戲環境裡迷失方向，當然會嚴重地影響到玩遊戲的樂趣；除此之外， 考慮到更嚴肅的議題，虛擬環境已經經常被用來做為教育、職業等訓練 之用途(virtual environment) (Witmer, 1996)；顯然，這個現象也顯示 出，在遊戲環境中正確導覽(navigation)的重要性。而這便有賴虛擬環境 的設計環節：一旦導覽設計不良影響到訓練結果，牽涉到對現實生活中 的影響，極可能會耽誤到重要任務，進一步造成無可彌補的嚴重後果。 故而怎麼樣有效幫助剛剛進入陌生環境的使用者迅速進入狀況、熟悉環 境，也是遊戲在進行空間配置與設計上十分重要的一環。 進入陌生環境時，要認識該環境中空間配置的方法有幾種：直接親 身體驗環境、運用符號表徵(symbolic representation)如地圖、照片、錄 影等工具來認識環境，或進入虛擬的環境等(Witmer, 1996)。地標是環 境中可以輕易辨別與記憶的實體，也是每個人初進入一個陌生環境時所 可以抓到的一根浮木；只要該物件能夠引起個人的注意，或對個人產生 意義，任何一種東西都可以成為地標。所以我們可以斷言：對於不同成 長背景、不同認知傾向的人而言，能引起注意、產生意義的物件當然也 就不盡相同。所以對於地標的種類加以區分，也因此開始有了實質上的 影響，對於尋路行為的表現與結果也因此而有所區別，這剛好可以與遊 戲在難度設計的概念上相吻合。 所以，期望能夠藉著實驗的過程，加以歸納出受測對象的空間能力、 尋路策略上的不同，與地標使用情形間的關係，以及進一步，兩者與空 間知識建構之間的關係等效果，是之所以展開本研究最主要的目的。而 目標則是在歸納出結果之後，可以進一步來依照物件所屬的地標種類， 控制虛擬環境中出現的物件，來達到任意調整尋路任務難度與市區街道

2 設計友善程度的效果。這對遊戲設計人員甚或是實際城市景觀設計者， 甚至是遊戲內的廣告置入設計而言，絕對是值得特別重視的結果。

1.2 研究問題與方向

由於虛擬空間(virtual environment)可以降低損失的嚴重性，所以在 各領域的使用上皆非常廣泛，且有逐漸重要的趨勢。虛擬環境的差異不 但取決於規模(size)、密度(density)與活動(activity)三個面向，進一步來 看活動這個面向，在國內外，遊戲都已逐漸得到重視，用來作為教育 (Dewey, 林寶山，康春枝合譯, 1990)、職業訓練，甚至是疾病治療 (Musselwhite, 1986)等多重功能。 以多人線上角色扮演遊戲(MMORPG)為例，影響環境內最重要的 一種活動－即「尋路行為(wayfinding)」的－是遊戲故事設計中的敘事 線 。 不 同 的 敘 事 線 幫 助 玩 家 從 中 建 立 出 陳 述 性 知 識 (declarative knowledge)、程序性知識(procedural knowledge)、策略性知識(strategic knowledge)與後設認知知識(metacognitive knowledge)等四種不同的知 識領域(knowledge domain)，以及藉由環境線索整合出的「地標知識 (landmark knowledge)」、「路徑知識(route knowledge)」與「縱覽知 識(survey knowledge)」等三種空間知識(spatial knowledge)。玩家將

這些知識加以運用，經由「感覺(sense)」、「計畫(plan)」與「行動(action)」 三個階段，做出尋路的決策行為。 在上述的過程中，尋路者會經歷「獲得空間知識」與「建立認知 地圖」兩個重要過程(Sholl, 1996；引自 Golledge, 1999)。在移動過 程中個人建立對環境的認識，即空間知識。經過個人認知處理、內化 後，會將空間中各錨點(anchor point)不完整、不連貫且可能是扭曲 地相互連結後，即可畫出的一張網絡狀的認知地圖(cognitive map)。欲 了解空間知識的建構情形，地標知識與路徑知識的測量方面，參考 Thorndyke(1980) 、 Kruger, Aslan, & Zimmer(2004) 以 及 Munzer, Zimmer, Schwalm, Baus, & Aslan(2006)等的作法，以玩家對地標的 自由回憶(free recall)，並以情境引導畫出路徑圖來加以評分。縱覽知 識則根據 Billinghurst & Weghorst(1995)的研究，以小卡片提示，評量 玩家繪製地圖的地圖實用度(map goodness)、物件種類(object classes) 與物件相對位置(relative object positioning)。

空間能力(spatial ability)」是一種認知能力，具有固定性與變動 性兩種特質，前者是與生俱來的天賦，而後者可藉訓練加強。空間能

3 力使用戴文雄、陳清檳與孫士雄(2001)開發的空間能力量表，從空間 感官能力、二度空間旋轉能力、立體圖旋轉能力與空間組織能力四個 部分測量出個人的空間能力分數。 至於「尋路策略」(wayfinding strategy)分為「地標型策略」與「縱 覽型策略」兩種，不同尋路策略的玩家所建立並使用地標的傾向皆有 所不同。地標(landmarks)則是在環境中確立方位與導覽的關鍵。尋路 策略以 Pazzagalia 等在 2000 年發展出的一份關於「空間描述」的問卷 (Questionnaire on Spatial Representation)為主，測量出地標性策略傾 向、路徑性策略傾向與縱覽性策略傾向三個分數，將地標性策略傾向 與縱覽行策略傾向得分相減後，可得知個人的尋路策略傾向。

根據對地標的詮釋，可以簡單做出分類，並從組成的要件和呈現 的性質兩個角度來切入。Lynch(1960)認為路徑(paths)、邊緣(edges)、 地區(districts)、節點(nodes)、地標(landmarks)五個要件構成了形形色 色的地標，整理 Glenn, Chignell, Sorrows & Hirtles 等的論點，則可以 發現地標的性質有視覺性、結構性、認知性以及遠距地標四種。「空 間能力」與「尋路策略」這兩個因素即為本研究之自變項，來了解不 同條件的玩家對於「地標」的詮釋與選用是否會有所差異？以及空間 知識的建構情況又有何不同？彼此之間的相互關係衍生出四個研究問 題：「空間能力的高低，對於玩家的地標使用與空間知識建構是否有 影響？」、「尋路策略傾向的差異，對於玩家的地標使用與空間知識 建構是否有影響？」、「空間能力與尋路策略傾向，兩者的交互關係 如何影響地標使用與空間知識建構？」、「地標使用的情形，與空間 知識建構之關係為何？」

1.3 預期貢獻

關於空間能力與空間知識之間的關係，從過往研究可以發現，注 重的都是縱覽知識，而進入環境時發展的地標知識與路徑知識則在其 中缺席；如 Cutmore 等的研究發現，空間能力較好的人縱覽知識也較 好，路徑知識再度缺席(Cutmore, Hine, et. al, 2000)。故而本研究欲 先驗證，空間能力較佳者，是否縱覽知識的建構亦比較好？那麼空間 能力表現較差者，其地標知識與路徑知識的建構會不會比空間能力佳 的人來得好呢？藉著釐清空間能力與空間知識間之關係，進一步和尋 路策略傾向做一連結，徹底了解以尋路行為為中心所發展出來的幾個 相關概念的關聯性。至於在尋路策略傾向的差異上，常見的分類是男 性偏好以縱覽知識來解決尋路問題，而女性採用路徑策略尋找尋路目

4 標(Lawton, 1994)。然而性別顯然不是唯一的分類依據，Pazzaglia 的 尋路策略問卷(Pazzaglia, 2000)即是為了測驗這不是完全依照性別區 分的個人差異而設計的，況且，男性、女性雖然尋路策略不同，然而 各自的尋路表現孰優孰劣亦尚沒有定見。換句話說，縱覽策略傾向者 或地標策略傾向者雖然空間知識的建構不同，或許在尋路時間、錯誤 率等尋路結果變項上的表現互有高低，但尋路的過程仍是個可供探求 的黑盒子。 所以本研究考慮的即是不同「空間能力」與「尋路策略」的玩家在 遊戲中的地標注意與使用狀況，進而對空間知識建構的影響。空間知 識建立的完整與否，對尋路行為的表現有絕對的正面影響，掌握地標 這個元素，等若掌握玩家的注意(attention)。一旦揭開了這個黑盒子的 神祕面紗，將可以進一步更精確地掌控遊戲設計與廣告置入的精準度。

1.4 名詞解釋

1. 空間能力：個人所具備的一種認知能力，是對於視覺上的形狀、結構進 行儲存、提取或轉換的能力(Lohman, 1988)。有固定性與變動性兩種 特質，前者是一種天賦性向，後者則可藉由練習而獲得提昇。 2. 空間知識：個人在環境中移動的過程中會注意到若干特定目標物件，在 認知上將環境內各目標物件間建立出的地理位置關係就是空間知識 (Sholl, 1996)；可分為地標知識、路徑知識與縱覽知識三種。 3. 認知地圖：個人建立空間知識後，將各目標物以認知相互連結後所形成

的網絡狀地圖(Spencer & Blades, 1986)。認知地圖無法百分之百準 確再現實際的環境結構，而是由個人認知內化後不完整且不連貫的拼 貼地圖(Tversky, 2000)。

4. 認知對應：將複雜、不確定性高、變化性大的環境中擷取資訊加以合併 與儲存出空間知識，並產生認知地圖的認知過程(Kaplan, 1976)。 5. 尋 路 ： 排除環 境 中的障 礙 ，通 往目 的地 的一 種 動態 過程 (Loomis,

Golledge & Klatzky, 2001)。也是一種空間能力，幫助獲得空間知識， 建立認知地圖。 6. 尋路策略傾向：個人所偏好依靠不同空間知識，來建立出不同認知地 圖，並做出不同尋路行為決策的傾向。分為地標型策略、路徑型策略 與縱覽型策略。 7. 地標：環境中可輕易被辨別與記憶的實體(Richter,2007)，是人類進行 尋路行為時最重要的依據之一，尤其是在初次進入的陌生環境時。

5

二、文獻探討

2.1 虛擬環境

2.1.1 環境設計

虛擬環境是一種節省成本的方式；從控制損失的風險管理(Risk Management)角度來看，由於一切皆為虛擬的，因而使用者在訓練過程 中的任何失敗 (failure)在經濟上或人才上會帶來的損失，其嚴重性 (severity) 也可以降至最低，故而虛擬環境的應用十分廣泛，凡是製造 業、娛樂業，或是專業訓練甚至是教育業都少不了他的蹤跡。 當玩家登入遊戲環境，透過操縱環境裡的角色，以所謂的化身 (avatar) 在其中進行尋路行為、完成指定任務，其實是進入一種虛擬環 境(VE, Virtual Environment)，是由數據集(data set)所建構出來的世界 (Johns, 2003)。使用者沉浸(simulating)在虛擬環境裡，其任意進行的動 作，都可以藉由數據的運算處理得到模擬出來的結果 (Jackson 等, 1998)。其好處跟傳統的課堂教學方式相較，使用者可以直接跟資訊進行 互動(Osberg 等, 1997)，創造更加投入的學習經驗(Johns, 2003)。 Darken 及 Sibert(1993)對虛擬世界進行的分類包含三個面向：規模 (size)、密度(density)與活動(activity)。 1. 規模 小型的虛擬世界較一目了然，從單一視角即可看出各物件間的差 異，而這也是小型虛擬世界的主要目的：將注意力集中在個別或單一群 組的物件上。Kuipers 與 Levitt(1988)則認為大型虛擬世界其「規模遠大 於一目了然的世界。」Darken 與 Sibert(1993)則認為在大型的虛擬世界 當中，不具有任何一個優勢(vantage)的視角可以完全將該環境中的所有 細節盡收眼底。 本研究需要求玩家在遊戲環境中四處行走，藉著視角與化身位置的 改變與移動來達成要求的遊戲任務，因此屬於大型的虛擬世界。

6 2. 密度 密度稀疏的世界裡可供參考，用以尋路的物件或線索不多，例如汪 洋中僅有幾條船的情境；Darken 及 Sibert(1993)的研究發現，在這種單 調且缺乏相互比照線索的環境下，受測者容易迷失方向。 相對而言，稠密的虛擬世界包含較多的物件與環境線索，例如大樓 林立的都市叢林，或是各別大樓的內部也都是密度高的稠密環境。 本研究需要玩家辨認遊戲環境中的各種物件、街道等相對或絕對配 置作為地標參考，因此需要環境密度上相對較高的虛擬世界。 3. 活動 穩定的虛擬世界內，物件的用途與位置是固定的，不會隨時間變動； 動態虛擬世界的物件相對而言則沒有固定位置，物件的位置或可預期， 循固定規律改變位置，或不可預期，採取隨機分配的方式，因而增加尋 路行為的複雜程度。 要增進遊戲環境中尋路的效果，空間的設計與配置帶有很大的影響 力。例如 Passini(1984)將 Lynch(1960)提出的城市設計概念加以延伸， 談到尋路者藉導覽環境建立的認知地圖帶有階層性，故而環境設計應該 要具備一個帶有組織性的設計準則。如台北市以中國文化裡耳熟能詳的 八德：「忠孝仁愛信義和平」作為街道命名的原則，或根據 Montello(1992) 的研究發現，不對稱式的街道結構設計與直向排列設計的街道相比，尋 路行為的錯誤率較高，故而紐約曼哈頓的格子狀街道設計，能讓導覽者 能將空間資訊直接納入認知地圖當中。 此外，大型環境由於範圍大、內容複雜，尋路者建構認知地圖時會 將大型環境歸類並區分成數個小型區域以方便記憶。所以在環境的設計 上，每個地區(places)要有所不同。 基於當前對於人類或其他動物在現實世界裡的尋路行為亦還不算完 全了解的現狀，所以我們可以說：當環境轉變為虛擬，在影像解析度、 設備延宕程度或其他技術上的限制之故，虛擬環境中的感官線索其實是 更加相形見絀的。這個不足連帶使得虛擬環境中的尋路行為研究可能遭 遇到更大的困難，一旦虛擬空間規模更大、更抽象，又更動態的時候， 其中的線索或刺激將完全無法跟現實世界產生對應關係(Darken & Sibert, 1993)，這是目前技術面的不足之處，也是未來發展的重點。

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2.1.2 環境任務與知識領域(Knowledge Domain)

本研究場域的概念類似多人線上角色扮演遊戲(MMORPG)的遊戲 環境。但這類環境未必要與網際網路連結，或與其他玩家互動，重要的 是多人線上角色扮演遊戲的核心設計概念。而這個核心概念是具有互動 性 的 敘 事 環 境 (narrative interactive environment) (Dickey, 2006) 。 MMORPG 的敘事環境其區別性可從時間性與敘事的故事線兩個角度切 入；從時間性來看，傳統的電視遊樂器(video games)或單人角色扮演遊 戲(single player role-playing games)的世界裡，其時間在角色登出或關 機後即停止，直到遊戲重新開啟，讀取存檔進行遊戲，時間才又重新開 始運作；MMORPG 藉由網路連結起來，則是永久並持續存在的環境， 由眾多的遊戲玩家所建構起來的世界，故而任何單一玩家登入登出、進 出遊戲皆不會影響遊戲環境持續向前推進的性質。因此，就時間性來看， 遊戲時間在玩家登出後是否持續推進對於本研究所關心的尋路行為並無 直接影響，而應該將重點聚焦在敘事性上。 至於從敘事的故事線(Storyline)來看，傳統電視遊樂器或單人角色扮 演遊戲的敘事環境主要多為線性的單一故事線，這條敘事故事線的劇情 會隨著玩家所扮演的角色在遊戲環境中所進行的冒險歷程而逐一揭開。 反之，MMORPG 在遊戲設計的敘事方式上並不侷限在一條固定單一的 故事線，而是強調玩家在遊戲環境當中的經驗。簡言之，MMORPG 其 實可以視為有無數個小型的敘事故事線在進行的環境。遊戲中的諸多任 務中，玩家遭遇到非玩家角色(non-player character, NPC)，與之互動， 或到達一特定的地點，完成遊戲的要求或目標，藉以獲得獎賞或者在遊 戲環境中提昇等級的憑藉(Dickey, 2006)。完成 NPC 的要求就是一種小 型的遊戲任務，任務的類型從傳遞特定物品到尋找遺失物皆有，不勝枚 舉。 藉著遊戲經驗，玩家可以從中建立知識。根據認知心理學、知識管 理(knowledge management)、學習理論與教學設計等各領域的學者可以 得知知識領域可區分四類，分別是：陳述性知識(declarative knowledge)、 程序性知識(procedural knowledge)、策略性知識(strategic knowledge)

以 及 後 設 認 知 知 識 (metacognitive knowledge)( Ackerman,1986;

Anderson, 1983; Bloom, 1956; Bransford, Brown, & Cocking, 2000; Brown, 1978; Gagne, 1985; Jonassen, 1996; Kraiger, Ford, & Salas, 1993; Smith & Ragan, 1993; Wagner, 1987)。此外，Dickey對各知識 領域也有描述，陳述性知識(declarative knowledge)代表的是事實(facts)

8 與資料(data)的知識，尋路者需要標籤(label)、辨認(identify)或定義 (define)他們所見到的事物來完成要求的任務。程序性知識(procedural knowledge)被形容為聚焦在如何完成任務、行動或過程的知識。以學習 過程為例：學習的目標在於演示完整的行動過程，而學生必須遵循既定 的順序來找到多個目標物件或者完成行動任務。至於策略型知識則是運 用知識、觀念和經驗來處理與解決各種新舊狀況的知識(Dickey, 2006)。

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2.2 尋路

2.2.1 尋路行為(Wayfinding)

當我們進入一個全然陌生的環境，或許每當到達一個岔路口時，我 們會將特別吸引注意的物體記憶下來(可能是麥當勞、小雜貨店，甚至只 是一株形狀怪異的樹木)，藉由這些特別物體間連結出來的網絡，建立我 們對整個環境最初的認識，藉此以尋找正確路方向與路徑，並朝我們的 目的地前進。而這就是所謂的「尋路行為」。

「尋路」(wayfinding)一詞，最早見於建築師 Kevin Lynch 在 1960 年代著作的「都市意象」(Image of the City)一書當中，他使用這個詞 彙來陳述一個人擁有「瞭解都市環境之能力與洞察力，並藉由受測者 所繪之地圖進行共同因素的辨識與分析。」藉此，可以歸納出空間 (space)、結構(structure)、連續性(continuity)、可見性(visibility)、穿 透性(penetration)與自明性(identity)，是避免於都市空間中迷失的重要 因素(陳建維、張晃銘、黃昱仁、蔡垂宏，2005)。 在大型的環境裡，尋路者無法從自己目前所在的位置直接觀察到其 目的地時，故而需要導覽(navigation)的過程，尋路行為因此應運而生。 Gluck(1990) 認 為 尋 路 行 為 的 定 義 是 導 覽 與 操 作 的 過 程 ； Peponis, Zimring 與 Choi(1999)則將尋路描述成：運用比較方便的方法去搜索出 通往特定地點的路線，並且足以判斷是否已經到達目的地的能力。可 見人們確實會依照 Loomis 等人所說的，藉由「感知當下環境中的障礙 (obstacles)與危害(hazard)」，並「遵從導覽的指示，從當下感知到的 環境中到達遠距目的地」這兩個部分，來組成所謂的尋路行為(Loomis, Golledge, Klatzky, 2001)。尤其當環境的規模範圍很大的時候，必須 仰賴尋路，才能準確地從一個地點移動到另一個地點(陳建維、張晃 銘、黃昱仁、蔡垂宏，2005)。簡而言之，尋路行為是我們排除環境中 的障礙，通往目的地的一種動態過程，也一種空間能力，幫助我們獲 得空間知識、建立認知地圖。 Vinson 認為，導覽之所以在遊戲環境裡顯得如此重要的原因有三： 首先，在絕大多數的角色扮演遊戲環境當中，不論遊戲任務的類型都 常具備尋路的因素。常見的任務內容打怪、尋寶等，共通的行動要求 就是從當下的位置移動到目標物所在的目的地。然而從上述的例子可 以發現，尋路通常並非遊戲的主要目標，而是隱匿在任務目標之下， 隨著玩家在路徑過程中的沉浸經驗(cumulative experience)、內在目標

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(immanent goals)而有動態的變化(Lueg, Bidwell, & Goth, 2006)；其 次 在 大 型 的 虛 擬 環 境 裡 尋 路 的 難 度 會 提 高 ， 因 此 造 成 迷 失 (disorientation)的現象發生；並容易形成玩家強烈的挫折感(Vinson, 1999)。 尋路行為的類型可以依據對空間配置的認識程度與目的地之有無 簡單區分為三種： 1. 無經驗但有目的地的無知式搜尋(naive search)，此種搜尋屬於徹底 的地毯式搜尋； 2. 有經驗且有目的的主題式搜尋(primary search)，由於此種搜尋對 搜尋區域已經有一定程度的認識，所以通常不會太徹底； 3. 沒有目的地的探索式搜尋(exploration search)，屬於進入陌生空間 的初步認知過程(Darken & Sibert, 1996)。

至於尋路的過程可依序分為認知對應(cognitive mapping)、決定策 略(decision making)與執行計畫(Decision execution)三大階段(Arthur, Passini, 1992)：認知對應是建立空間概念的過程中感知環境中的刺激 線索，並加以整合的階段；決定策略是在前一階段建立認知地圖的基 礎下，判斷該走哪條路徑、路徑上有何決策點等，這些考量將會成為 個人空間知識的一部分，作為日後尋路行為的先備知識(Glen, Stanney, 1999)；至於執行計畫的階段，尋路者將擬定的計畫化為實際的行動， 並在執行過程中不斷對周遭環境進行觀察，藉由比對特徵與辨認路標 的方式來確認自己的位置，不斷為自己重新定位，並且確定自己是正 確地朝目的地的方向前進。

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圖 1 影 響個 人選 擇性 注 意 環境線 索 之認知因 素 (Raubal & Worboys, 1999；Worboys, 1999)

對尋路者個人而言，在尋路過程會選擇性地注意環境中的刺激。影 響到其注意力的要素有三：觀察基模(observation schema)、尋路策略 (wayfinding strategy)以及基礎知識(commonsense knowledge)。此三者 與尋路者的狀態(State)間之互動決定其後續會採取的行動(見上圖 1)。尋路者受當下位置、尋路目標等因素影響，會採取不同的觀察基 模。基礎知識則是尋路者在日常生活環境裡建構起來的知識，進入虛 擬環境的同時也會運用到這些知識，包括：  回應當下環境刺激的行動；在此指涉的是單純的移動行為(act of locomotion)所需利用到的知識，例如：站立、避開障礙、朝目標 前進等。與尋路行為還牽涉到地標的選用不同(Montello, 1998)。  資訊的解讀與理解；諸如接收文字或數字所傳達的訊息，或是 對箭頭的指向意為指引前進之方向這類資訊的理解都包含在基礎 知識之內。(Rubual, 2001)

因此 Raubal(2001)參考 Passini 尋路的三階段概念，以及 Gat 於 1998 年提出「感覺-計畫-行動」(”Sense-Plan-Action”, SPA)，整合出尋 路感知模型(model of perceptual wayfinding)，以個人為中心，有助於 我們了解個人在位於決策點當下的內部認知過程(見下圖 2)。該模型強 調尋路者在遊戲中的代理人(Agent)，可以藉由感應器(Sensor)接收所

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有跟環境有關的資訊，然後再藉著反應器(Effector)針對環境刺激做出 反應動作(Russell and Norvig, 1995)：

1. 感覺(Sense)階段： 首先在感覺的階段，尋路者會感知(Perceive)周遭環境所提供之線 索與資訊。該階段在意義內涵上，與 Passini 所提及的認知對應十分接 近，強調幫助尋路者迅速蒐集空間配置的環境刺激。 前面曾提及：透過尋路者的認知選擇，環境內的刺激僅有部分會被 選擇性注意；引起注意的資訊受個人的文化、社會背景、經驗或目的 (Gaver, 1991)的影響，至於對資訊的詮釋亦因個人的技巧與價值而有 所差異(Rasmussen and Pejtersen, 1995, p. 122)。總而言之，心智上 的策略與能力、尋路過程涉及的任務內容與環境中出現的素材三者之 間的互動，可以組合出相當不同的結果，造成各尋路者在感知階段對 環境產生的認識也有所區別。 2. 計畫(Plan)階段 在計畫階段，尋路者整合先前感知到的環境訊息，經過內在的認知 決策(Decide)後，決定下一步要進行什麼。首先尋路者會進行比對，當 下的環境與目的地是否吻合，若是，意味尋路任務已完成；否則尋路 者會繼續尋找並比對存在於環境中，任何與前往正確路徑相關的訊 息，以決定前進的方向。 3. 行動(Action)階段： 行動階段又可分為選擇性決定注意何種環境線索，以及採用環境線 索後的實際動作兩個步驟。前者可以視為計畫階段的延續，是尋路者 做出決策後的結果；此結果之所以會產生的原因如前所述，是因為環 境中充斥著各式各樣的訊息，尋路者會受諸多因素影響而選擇性注意 並採用對其產生意義的部分。至於後者則可以視為實際採取行動後的 結果；尋路者採取行動，即開始從當下位置移動至下一個決策點。值 得注意的是到達下一個決策點的同時，又必須回到最初感知環境的階 段，再次比對環境、擬定決策、採取行動，重新形成一個尋路感知模 型的循環(Raubal, 2001)。

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圖 2 尋路者感知模型 (Raubal, 2001)

此外，Downs 與 Stea 也整理出尋路行為可簡單分為導覽、路徑選 擇、路徑監督與目的地辨認四個步驟 (Downs & Stea, 1973)： 1. 定位：是為了要檢測某人與附近物體與目的地之間的位置關係。 2. 路徑選擇：選擇一條可以從當下位置到達目的地的路徑。 3. 路徑監督：路徑確定後進行監督確認在正確路徑上朝正確的方向前 進。 4. 目的地辨認：辨別尋路者正確到達目的地，或已位於目的地的附近。 總結而言，本研究認為以尋路者的觀點而言，整個尋路過程中途遭 遇 的 決 策 點 都 會 讓 他 們 經 歷 「 Sense-Plan-Action 」 ( 也 可 以 視 為 Perceive-Decide-Act)的認知過程；若以觀察整個尋路過程的角度而 言，則會依照認知建立決策執行的三階段進行；詳細情形請參閱 下圖 3。 尋路者在尋路過程確實會選擇性注意環境資訊，而且選擇的經常是 與當下任務相關的尋路資訊。環境線索之所以受注意不是因為它們存 在於環境中，而是尋路者對這些提示有需要(not it is there but because it is needed)(Passini, 1996)。其他資訊即便稍後會有用處也常被忽略。 所以個人尋路行為上的差異經常可以藉由完成預設的環境任務而突顯 出來；執行任務的環境不限於現實或虛擬，主要目的在比較各任務執 行的結果上有何顯著差異。如 Marie 曾針對空間知識建構的研究，設計 出兩種不同的網路購物任務，藉以比較不同年齡層完成任務的時間長 短(Sjolinder 等, 2000)；Pazzaglia 與 De Beni 在 2001 年的研究也比較

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不同尋路策略的受測者在執行尋路任務時的錯誤次數(errors)、猶豫時 間 (hesitation) 與解 讀地 圖 或文 字 說明 的 時間 (study time) 上 的 差異 (Pazzaglia & De Beni, 2001)。

圖 3 尋路行為決策流程圖(王人弘, 2003)

總的來說，尋路行為所發生的環境可以分為三種，包括：(1)室內 環境；(2)室外環境；以及(3)兩者混合的環境(Strothotte, Fritz, et. al, 1996；Dodson, Moore & Moon, 1999)。要了解尋路行為與空間能力 之 間 的 關 係 ， 必 須 談 到 室 外 環 境 。 Petrie(1995) 提 出 「 微 型 尋 路 (micro-navigation)」與「鉅型尋路(macro-navigation)」兩個概念，微 型尋路是對當下環境所進行的尋路，而鉅型尋路則是針對遠方環境的 尋 路 。 傳 統 在 討 論 空 間 知 識 時 ， 所 使 用 的 都 屬 LRS(landmarks-route-survey knowledge)模型。不過有幾位學者特別在 討論縱覽知識時，提出傳統 LRS model 以外的可能性(如：Steven & Coupe, 1978；Colle & Reid, 1998 等)，也就是所謂縱覽知識獲取的雙 軌模式(dual-mode)，來解釋有時長時間且直接地暴露在虛擬環境裡未 能產生縱覽知識(Chase, 1983)，有時縱覽知識又幾乎在進入環境的當 下即開始建立的現象。Colle 與 Reid 的這個模型跟 Petrie(1995)的概念 十分接近，指出縱覽知識的獲取有「鄰近」與「遠距」之分。故而屬 於鄰近或微型尋路的縱覽知識比較注重當下視覺所見的空間視覺能 力，而遠距或鉅型尋路所需的縱覽知識則比較需要將腦中的認知地圖 加以旋轉運用的心像旋轉能力。這邊提及的地標、路徑與縱覽知識三

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種空間知識，以及個人空間能力差異等相關概念的定義，在後面章節 會有詳細陳述。

2.2.2 認知地圖(Cognitive Map)與空間知識(Spatial Knowledge)

在虛擬環境中尋路，假若使用者介面的導覽支援不足，會讓玩家迷 失方向並迷路(disoriented and get lost)(Chittaro & Bruigat, 2004)。導 覽(navigation)這個詞彙，最初是專門指涉搭乘船隻飄洋過海的過程，而 後其意義被延伸並且不僅專指乘船，也可以是搭乘飛機或甚至是太空船 等任何交通工具時，確認路徑的過程(determining the path)。Darken 與 Sibert(1993)歸納導覽是：「在任何環境(environment)裡搭乘任意交通工 具(object)航行時，確認路徑的過程。」Chittaro 與 Bruigat(2004)對導覽 下的一個簡單定義則為：「判斷自己身在何處，其他東西又在何處，以 及要怎麼到達物件所在處或特定目的地的過程。」 「獲得空間知識」與「建立認知地圖」是尋路者與一個陌生環境互 動（導覽）時會經歷的兩種過程(Sholl, 1996;引自 Golledge, 1999)。空 間知識(spatial knowledge)是移動過程中，個人對於環境內各個目標物之 間在認知上建立的地理位置關係；建立空間知識之後，空間中各目標物 都可視為錨點(anchor point)；認知地圖(cognitive map)則是錨點與錨點 之間相互連結後，即可成為一個網絡狀的地圖(張天鳳，2005)。

經過尋路者有目的性地(Spencer et al, 1989)將眼前的圖像、資訊以 及對環境的態度加以整合之後，才能組成認知地圖(Spencer, & Blades, 1986)。認知地圖是一種介於隱喻(metaphorical)與假設(hypothetical)間 的構念(construct)(Gollege, 1999)，並不一定能百分之百再現原實體環 境結構。最早使用「認知地圖」一詞的Tolman指出，我們的神經系統指 有類似繪製地圖的再現能力，經由人的認知系統處理、內化後，再現出 可能是不完整且不連貫，甚至是扭曲變型、「經過拼貼」後形成的地圖 (Tversky, 2000；引自張天鳳，2005)。 「認知地圖」與相關概念「認知對應」(cognitive mapping)之間的差 異在此必須特別說明；由於人是具有感應刺激、資訊處理與儲存能力的 有機體，然而受制於有限的行動力，在大型的虛擬環境裡，使用者面對 複雜、不確定、變化性高且難以預測的環境，必須從中擷取資訊來組成 一個綜合性的表徵(comprehensive representation)。因此個人必須經歷連 串獲取、合併、與儲存相關空間知識的「心理過程」(Downs & Stea, 1973)，稱為「認知對應」。換言之，對一個場所的空間配置所形成的心

16 像(mental image)：「認知地圖」，是經過「認知對應」的「生產過程」， 可產生出供個人「使用」的「產品」。 「認知對應」受「接觸環境的頻率」、「環境物件的區別程度 (distinctiveness)」以及「環境中特定地標被用來規劃路徑的頻率」等因 素 的 影 響 。 環 境 物 件 的 區 別 程 度 可 以 是 視 覺 上 的 ， 也 受 背 景 知 識 (background knowledge)影響。就算蒞臨陌生環境，以前到過相似環境 而建立起來的知識(previous knowledge)也會影響認知對應的動態過程 (Kaplan, 1976)。 導覽意識(navigation awareness)是針對環境擁有完全的導覽知識。 導覽知識依照後續行為又可區分為三種知識，分別是地標知識(landmark knowledge) 、 路 徑 知 識 (route knowledge) 與 縱 覽 知 識 (survey knowledge)。下面針對這些形成認知地圖所需具備的空間知識進行介紹： 空間知識大致分為：地標知識(landmark knowledge)、路徑知識 (route knowledge) 與 縱 覽 知 識 (survey knowledge) 三 種 (Darken & Sibert ,1996; Elvins, 1997; Dodge & Kitchin，江淑琳譯，2005)，也 有學者僅做路徑知識與縱覽知識兩種區分(Luca, 2006)。無論空間知識 有幾種分類，可以確定的是個人其空間知識建立的傾向，對尋路策略 (strategy)的發展會造成不同的影響： 1. 地標知識(Landmark Knowledge) 地標知識又稱辨認知識(recognizing knowledge)，是在環境直接或 間接獲得的經驗，有助於辨認環境當中的特定物體或地點，是一種對 於環境之中特別顯著、突出地標的視覺再現(Parush & Berman, 2004)， 例如：巴黎的艾菲爾鐵塔或凱旋門等等。地標知識經由認知系統與感 知到的環境特徵相對應後，被感知到的物件將會在個人心智中展開接 收、製碼等過程，然後儲存於記憶之中(Chen & Stanney,1999)。因此 初來乍到一個環境的時候，最先需要的就是地標，尤其是靜態的地標 更被視為一種標記，用以輔助對空間、方向等的記憶(Darken & Sibert, 1996)。

諸多學者指出，個人初入一個全然陌生的環境時，最先仰賴的通常 是地標知識(如：Evans, Marrero, &Butler, 1981；Ferguson & Hegarty, 1994)，地標的形狀、顏色或周遭的文字標籤等特徵都是地標幫助個人 記憶環境的方法(Pazzaglia & De Beni, 2001)。

17 一般地標知識僅限用於認識環境的最初步驟，而後則會發展出更進 一步的其他空間知識。但地標型策略的人不同。Pazzaglia等人的研究結 果顯示，地標型策略者傾向於倚靠地標來認識與記憶空間的情形，不 僅限於進入陌生環境時，而是一種常態。即便在已經十分熟稔的環境， 他們依舊習慣於使用該種策略來尋路。 2. 路徑知識(Route Knowledge) 對尋路者而言，僅有地標知識不足以將各地標間連結起來，因此需 要進一步的路徑知識，從起點開始將沿途的若干個地標連結起來，而 成一條獨特路徑，成功地到達終點(Golledge, 1991)。由於路徑知識的 建立是源自於在新環境中的探索與行走，因此有相當程度是倚賴個人 的 視 覺 記 憶 。 Satalich(1995) 認 為 ， 路 徑 知 識 是 一 種 自 我 參 照 (ego-referenced)的知識，其特色是導覽者(navigator)從一地標行走到另 一地標，不具有開發替代路徑的（如捷徑）能力，因此只能藉由已知 的單一路徑在錨點間往返(Luca, 2006)。Satalich要求擁有路徑知識的 導覽者對地標之間的距離進行估計，發現與真實距離近似。由於該知 識是依照順序而習得，並且是單向的，因而有助於回想(recall)。 3. 縱覽知識(Survey Knowledge) 至於形成認知地圖的最後一種知識是縱覽知識，Roger等人(2007) 也稱之為”configuration knowledge” (Thorndyke, 1983)，有建構出 該空間的布局之意。縱覽知識的建構來自於個人在環境中的多次探 索，藉以建構出往返起始錨點與目的錨點間的多種路徑，亦或者是利 用 地 圖 或 圖 片 研 究 出 空 間 的 布 局 (Evans & Pezdek, 1980; Luca, 2006)，其特色是外心(exocentric)的觀點，也就是如同飛翔在地面之上 的鳥瞰視角，可以綜觀整個空間，其心中自有一張完整的認知地圖 (Goldin & Thorndyke, 1982 ； 引 自 Satalish, 1995) 。 根 據 Darken 與 Petterson(2002)的研究，這種知識的建構十分仰賴個人的空間能力，尤 其是「心像旋轉能力」(mental rotation ability)。如Pazzaglia & De Beni 便發現，縱覽型策略的尋路者，在心像旋轉能力的測驗上(如：MRT, Mental Rotation Test)的表現就較地標型策略者來得好。

縱覽知識一旦建立，個人將可以有足夠能力找出空間中物件的位 置，並估計物件與物件之間的距離。以認知地圖建構的角度來看，在 此階段，縱覽型策略的尋路者，其認知地圖已經建構完成。根據個人 的認知地圖，尋路者心目中可以參照的參考點是整體性(global)的 (Lawton, 1994, 1996)，由此將可以前往環境當中的任何地點(Roger et.

18 al, 2007)。 4. 空間知識間的關係 上述的三種空間知識能幫助尋路者建立有關該環境的認知地圖，並 協助他們往後對該區域的導覽活動(Elvins, 1997)。值得注意的是，這 三種空間知識並非固定不變，相反的尋路者會基於不斷獲得到的新資 訊，開始對原有的資訊持續進行比較及重組，因此空間知識的建立即 是上述的認知對應概念，是屬於動態的過程(陳俊文、游萬來、邱上嘉， 2003)。 至於這三種空間知識間的關係，很容易產生誤解為「地標知識路 徑知識縱覽知識」的線性關係，其實這實非必然；地標知識在組織 空間知識的過程中，扮演著重要角色是可以肯定的，Montello雖然提出 這點，但也曾經對於這種順序關係提出質疑(Montello, 1998)；地標型 策略傾向的人，或許也會發展出縱覽知識，但在尋路行為上，確實有 傾向於持續使用地標知識的層級上。擁有縱覽知識的人，通常也擁有 地標知識與路徑知識，但這層關係並不是必然性的(Moeser, 1988)。 至於在虛擬環境中，個人使用的尋路知識種類基本上可以分為路徑 知識與縱覽知識兩大類(Cutmore, Hine, et. al, 2000)，至於地標知識 則與路徑知識歸為一類，這是因為從定義上來看，地標知識就像是在 觀看一系列的照片而已，隨後所建立的路徑(route)知識才是以路徑 (path)將地標連結起來後的結果(Darken & Peterson, 2001)，而路徑知 識是將起點與終點之間的路徑上的地標連結起來所組成的知識，Darken 與Peterson亦指出，路徑知識可以想像成個人對於探索區域的描繪圖， 會隨著路徑結構的細節逐漸增加而趨於完整，而縱覽知識就等同於一 張建構完整的認知地圖，再加上使用地圖的能力(Cutmore, Hine, et. al, 2000)。故而對都市的路徑這個「基礎結構」(fundamental structure)的 認識是必要的，也從路徑知識開始，才屬真正有效的尋路行為。 此外，這種由地標到路徑再到縱覽知識的建立過程，是藉由在環境 中的探索經驗而獲得的(Presson與Hazelrigg, 1984)。然而。而經驗只 是其中一條主要的獲得管道，其實還有另外一條直接觀看環境的地圖 或 照 片 來 建 立 縱 覽 知 識 的 「 捷 徑 」 (Goldin, &Thorndyke, 1982 ； Thorndyke, & Hayes-Roth, 1982)。

利用地圖建立的空間知識來自於鳥瞰的視角，效果也限制在地圖上 導覽或指出特定地點的位置(Richardson, Montello, & Hegarty, 1999)，

19 由於未曾實際進入環境親身體驗，故而缺乏詳細的環境線索。同時， 由於在設計上都以地圖的上方為北方，故而利用地圖所建立的縱覽知 識，也就是個人的認知地圖，很容易受到方位的影響與限制，而迫切 需要心像旋轉能力的輔助。由此可知，藉由次要管道建立的縱覽知識， 一旦進入環境中，要準確指出地標位置與相對關係顯然並不容易，其 表現明顯劣於經由主要管道所建立起來的縱覽知識。故而個人同時擁 有地標、路徑與主要的縱覽知識，其導覽意識可算完整，因此在某些 空間能力的測驗上，有較佳的結果。在習慣的路徑無法通行的情況下， 也能夠嘗試其他先前未走過的路徑(Statlish, 1995)。然而究竟何種策 略者在尋路上的表現較優，仍無定論；從Denis, Pazzaglia, Cornoldi 與Bertolo的研究結果發現，若干地標型策略的尋路者僅依靠使用地標 來尋路，其任務表現依舊優於縱覽型策略者(Denis, Pazzaglia, Cornoldi, & Bertolo, 1999)，顯示出這種傾向的尋路者雖然對整體空間組成的認 識非常貧乏，仍然能夠在環境中來去自如(Passini, 1984)。 總結而言，當我們企圖獲取(acquiring)並組織(organizing)周遭環境 相關的知識時，地標確實是連結各知識，相當重要的要素(Richter, 2007)，如Siegel與White(1975)指出的：當我們初次接觸新環境時，地 標可說是我們最初獲取的空間知識。換句話說，對縱覽型策略的尋路 者而言，空間知識的建構過程中，第一個步驟是記憶地標，辨識為曾 經造訪過的地點，接下來的步驟才是連結各地標的「路徑學習」(route learning)並整合而成縱覽知識；地標型策略的尋路者則偏好用地標來尋 路 ， 且 無 論 環 境 熟 悉 與 否 ， 各 地 標 都 持 續 是 分 離 的 圖 像 (isolated images)，地標策略者很難會整合出縱覽知識(Pazzaglia & De Beni, 2001)。不過在尋路任務的表現上，即便前者的空間知識建構較完整， 然兩者孰優孰劣仍尚無定見。 關於空間知識與先前提到的知識領域之間，依據先前的描述，空間 知識區分為地標知識、路徑知識與縱覽知識，地標知識與路徑知識合 併討論，而縱覽知識為另一類；地標與路徑知識是尋路者在完成指定 任務之後能否清楚回想並描繪出從A點移動至B點沿途的地標與正確路 徑；而縱覽型知識則是指尋路者是否徹底瞭解遊戲環境中每個物件的 方位與自己的相對位置。前面曾提及，經過學習經驗而獲得的知識主 要可分為陳述性知識與程序性知識，陳述性知識是有關事實、資料、 概念與原則的知識；程序性知識則是由完成任務、展開行動或執行程 序的知識所組成的。由此看來，Dickey所指涉的知識領域與本研究所欲 探討的空間知識之間，在一定程度上可做出相互的對應；陳述性知識 在空間中是關於物件與位置的知識(Golledge & Stimson, 1987)。空間 中的某些位置由於具有特殊的外顯樣貌或內涵屬性，因此容易感知到

20 其具有的顯著性而被突顯出來，因此給予一個認知上的意義。在此層 面上，地標知識強調辨識與記憶地標，故而陳述性知識與地標知識之 間，有其雷同之處。 程序性知識強調的是完成尋路的知識，或是在環境內移動(move) 所必須的知識。程序知識不只是強調依照既定而單一的順序完成任 務，也從理論與與實證上驗證了這跟尋路路線規劃(travel plan)的構成 與執行有很大的關係(Garling, Book, & Lindberg, 1984)，尋路過程中 路徑知識將地標連結成一條單一路徑與善加利用縱覽知識已建立的完 整認知地圖，沿著任何路徑都可以到達目的地的概念和程序知識的建 構過程不謀而合，事實上，另外也有證據支持成人面臨陌生環境時建 立路徑知 識 與建構 程 序知識 的 過程之 間十分類似 (Moore, 1976； Golledge & Stimson, 1987)。至於策略性知識著重的是衡量角色當下的 能力或情境來決定行動，著重在利用後設知識來幫助新手玩家的後設 認知知識亦然，與尋路的關係皆不大。

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2.3 空間能力(Saptial Ability)

圖 4 Thrstone 的基本心理能力包含空間能力（1938）

2.3.1 空間能力的性質

藉由尋路行為，個人在環境中可以建立空間知識。不同尋路策略的 個人，也由此開始產生足以影響尋路效果的歧異。不過除此之外，個人 天生所具備的空間能力不同，在其中也扮演著舉足輕重的角色。 空間能力(spatial ability)是一種認知能力，在早期心理學與教育學研 究領域，空間能力這個要素幾乎是被忽略的，而在認知功能方面即便有， 也從未被置於研究中心，而是處在一個不重要的輔助地位。有些學者將 其視為智能或心理能力其中的一個種類（如圖 4；Thurstone, 1938）， 其中涉及諸多認知能力。無論如何，就定義上來看，空間能力指的是個 人對於視覺上的形狀、結構進行儲存、提取或轉換的能力(Lohman, 1988)。其實空間能力的好壞，取決於認知能力中的感知能力(perceptual capability) 、 基 本 資 訊 處 理 能 力 (fundamental information-processing capability)、先備知識(previously acquired knowledge)與動態能力(motor

基本心理能力 (Primary Mental Abilities)

數字運算 (Numbers) 聯想記憶 (Memory) 語文流暢 (Verbal fluency) 歸納推理 (Reasoning) 知覺速度 (Perceptual speed) 空間想像 (Spatial visualization) 語文理解 (Verbal comprehension)

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capability)間的互動(Allen, 1999)，並且與空間知識的建立和形成之間， 有相當密切的關係。Ekstrom 等人認為空間能力具有調節變項(moderate) 之功能(Ekstrom, French, Harman, &Dermen, 1976；Bailey, 1994； Satalich, 1995 ； Waller 等 , 1998) ， 而 且 執 行 不 同 的 指 定 任 務 (task-dependent) (Waller, 2000)，其性質相異，也會決定空間能力影響 力的強度。所以本研究認為，進行尋路任務相關的研究，空間能力理應 被列為變項之一，積極考慮且加以控制，來凸顯對尋路任務的表現上會 造成的影響。 空間能力(spatial ability)一詞其實是個複雜的概念；近來一些對於空 間能力的分析面向，著重在空間旋轉能力、空間記憶能力、認知地圖描 繪能力、自我定位能力、地圖詮釋能力(Allen, 1999)等等；空間能力是 個體內在抽象認知過程(潘玉華, 2003)；另外 Gorgorio(1998)則指出空 間能力是一種綜合了不同空間轉換、解讀空間資訊以及溝通空間資訊的 能力；國內學者如洪蘭(2000)則認為將東西轉化成圖形顯現於腦海當 中，並能映射出正確形狀、大小與位置的能力，就是空間能力(曾俊豪, 2005)。經過剖析，空間能力的概念同時具有固定性與變動性兩種特質， 亦即空間能力既是「與生俱來的個人差異」的風格(style)，同時又是「可 以利用訓練來達到提昇的效果」的能力(ability)。這種特殊的雙重性質 將分別詳述如下： 所謂空間能力的變動性指的是動態(dynamic)、可學習的空間能力。 如同 Dünser, Kaufmann, Steinbügl 與 Glück(2006)所曾提及空間能力的 此種性質： 我們對於目前有哪些面向上的空間能力可以藉由訓練而增強並 不是非常清楚，不過依據 Durlach 等人的研究結果，可以知道設計 精 良 的 訓 練 程 式 至 少 有 助 於 提 昇 基 礎 空 間 能 力 (basic spatial knowledge)。 故而當個人隨探索時間拉長而對環境的熟悉度上升，在環境中的尋 路任務表現也會增強。藉著虛擬實境或 3D 環境，利用探索任務的訓練， 空間能力可以達到提昇的效果。然而這種能力的變動性是一種長期效果 (long-term effect)，在學校學習方面如 Burton 與 Dowling(2009)的針對 工科學生空間能力的研究、Alias, Black 與 Gray(2002)針對結構設計 (Structural design)課程的研究，又如職業訓練的領域來看，像是 Wanzel, Hamstra 等(2002)針對外科醫師的研究等都發現，提昇空間能力的訓練 至少要以如一整個學期為單位的長時間才可以獲得顯著的效果。故而短 時間內接受的虛擬環境訓練不會使個人的空間能力有顯著的上升。

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而在另外一方面，空間能力的固定性指的是一種與生俱來天賦性向 (aptitude)，也可視為一種認知風格(cognitive style)，不會隨練習時間延 長而有所變動。這種空間能力的認知風格是在現實或虛擬環境當中，能 夠將視覺刺激(visual stimuli) 製碼(encode)、辨別其中之地標與地點， 將幾何圖形轉換、並整合而成相關的重要空間資訊(Waller, 2000)的能 力。換句話說，空間能力會影響初次進入陌生環境的個人，能在多次變 換方向或從不同角度觀看環境裡的物件，仍能辨別成功不致失去方向 感，故而在此空間能力也可以被視為一種類似性別的先天性個人差異； 在這個層面上空間能力是一種固定的風格。所以以本研究之實驗設計來 看，每位受測者所接受的實驗環境刺激皆不超過六十分鐘，故無論是空 間的認知能力（變動性）或認知風格（固定性）都不必考慮會有實驗前 後之空間能力差異的問題，實驗環境設計相關細節請參閱下章。 由於 Lohman(1988)指出，空間能力是有諸多面向與概念揉雜其中， 尚 未 具 備 一 個 令 眾 家 學 者 皆 滿 意 的 定 義 ，仍 舊 是 一 個 ” ill defined concept”(Pellegrino & Goldman, 1983)；如：視覺記憶(visual memory)、 空間掃描(spatial scanning)…等，所以不同的理論基礎下，學者的研究 衍生出各自對空間能力的分類法，導致目前還未能達到一定的共識；好 比 Carroll(1993)將空間能力分為五個因素，分別是空間想像、空間關連 (spatial relation)、視覺空間感知速度(visuospatial perceptual speed)、完 形速度(closure speed)與形狀變通(closure flexibility)(林漢裕、李玉琇, 2010)，或是 McCormack(1988)將空間能力分為四大領域，包括空間感 知、空間記憶、邏輯空間思考、創意空間思考等，可以說是眾說紛紜， 不一而足。

不過本研究於眾多不同的看法下，依舊可以整合出學者之間所達到 的一定程度的共識，McGee(1979)綜合過去對空間能力的研究，將分為 視 覺 化 (visualization) 與 空 間 定 向 (spatial orientation) 兩 種 ； Linn ＆ Peterson(1985)則將空間能力分為空間知覺(spatial perception)、心智旋 轉 (mental rotation) 與 空 間 視 覺 (spatial visualization) 三 種 ( 鄭 海 蓮 , 2007)；至於 Lohman(1988)對空間能力的三種分類中，亦包含了空間定 向與視覺化。所以基本上，可以看出目前空間能力普遍受到認可的，大 略是空間定向(spatial orientation)與視覺化(visualization)兩大類。同時， 這兩種類別已經具備完整量表，足以測量(Ekstrom, 1976；McGee, 1979；Lohman, 1988；Miyake 等, 2001)。

24 空間定向與視覺化在定義上經常有混淆不清的情形。所謂的空間定 向，是以心智(mentally)來變更或移動視覺刺激(visual stimuli)，而不會 讓自己跟其他刺激物間之關係被擾亂，依然能夠將這些刺激物作為空間 中參考物的能力(Ekstrom, 1976)，也就是將空間定向定義為對於一個空 間圖案被改變方位之後，依然不被混淆的能力(French, 1951)。Michael 等人(1957)指出，空間定位的重要性在於受測者以自身為準來觀察、瞭 解刺激物，是一種將自我作為一個參考點的視角旋轉能力 (Waller, 2000)。 視覺化能力則是在空間中操作(manipulate)或改變(transform)圖形 排列方式的一種能力(Ekstrom, 1976)。空間定位與視覺能力的相同之 處，在於兩者皆需要短期的視覺記憶(short-term visual memory) (Carroll, 1974)，不過就感知速度(perceptual speed)與測驗難度而言，空間定位較 為困難或缺乏練習。

此外空間定向僅依賴較簡單且快速的心像旋轉能力，而視覺化還需 實際進行多次的操作(Zimmerman, 1954；Werdeline & Stjernberg, 1969； Werdeline & Stjernberg, 1971)，強調的是解題的正確性而非速度(鄭海 蓮, 2007)。所以空間定向與視覺能力雖然是很相近的概念，不過空間定 向 將 整 個 圖 形 視 為 整 體 ， 而 視 覺 化 需 要 把 圖 形 做 心 智 上 的 重 組 (restructure)，區分為多個部件，再進行後續動作。因此心智旋轉能力應 屬於空間定位，若是旋轉或重組問題則應包含於視覺化能力的範圍當 中。欲了解先天空間能力的高低區別，有賴諸多學者針對空間定向與視 覺化兩個面向所開發的測量方法，下節將進一步說明。 根據以上的討論可以了解到，空間能力並不是一個單一的構念 (Voyer, Voyer, & Bryden 1995)。然而早期運用在環境探索上的空間能 力卻鮮少在過往的研究裡頭出現，推測有部分的原因是基於困難度。這 個困難度來自於：空間能力、尋路行為的研究最早都是源自於建築設計 與都市規劃的觀點(Lynch, 1960)，所以若要控制真實環境，以設計出 一個實驗的難度相當高。不過從 Cutmore 等人的論點來看，尋路任務所 需要的，是蒐集與運用相關空間資訊的能力(Cutmore, Hine, et. al, 2000)。從生理觀點來看，基於大腦右半球發達的人，通常擅於執行跟空 間能力相關的任務(Lezak, 1995)，故而空間能力高的人，空間知識的獲 取也比較完整，在尋路任務的表現上也會比較好。

附帶一提，從性別來看空間能力差異對尋路策略的影響也可以發 現，男性在心像旋轉能力與空間感知能力兩個項目上的表現比較好(Linn and Peterson, 1985)。由於要能夠指出空間中未見的地點(unseen locations)

25 的能力與心像旋轉能力呈現正向關係(Bryant, 1982)，所以男性在探索 空間（或尋路）的過程中的策略比較偏向使用縱覽知識，以辨別方向（如： 找出北方）來解決尋路問題。而女性偏好的策略則是使用路徑描述(route description)的方式(Lawton, 1994)。除了可以看出個人差異在其中扮演 的角色，也再次佐證研究尋路策略的分類依據，確實是將傾向於發展地 標知識與路徑知識的受測者視為一個類別，而將傾向於使用縱覽知識受 測者視為另一個類別。

2.3.2 測量空間能力

測定空間能力一般都使用「紙筆測驗」(paper-and-pencil task)的空 間能力測量法，外國學者如Ekstrom(1976)等人的「因素參照認知測驗」， 該測驗共有23個面向，其中認為認知能力包括空間能力與邏輯推理能力 等，因此亦具備對空間能力的測量。其他空間能力測量亦有Vandenberg & Kuse (1978) 的空間旋轉測驗 (Vandenberg Mental Rotations Test)、 Bennet等(1972)的區分性向測驗(differential aptitude tests)，或是Guilford & Zimmerman (1956) 的圖片比較空間旋轉測驗 (Guilford-Zimmerman Spatial Orientation Test)、以及Silverman & Eals (1992) 的空間記憶測 驗 (Objects Location Memory Test) 等，至於國內如戴文雄、陳清檳與 孫士雄(1998) 的空間組織 (spatial organization)、空間感觀 (spatial perception) 以及空間旋轉 (spatial rotation) 等三面向的空間能力量表 (戴文雄等, 2001)等，題目屬於圖像變化問題，內容多著重在觀察紙張 上的小型圖示或物體，然後在心中想像其旋轉、倒映、或摺疊等變化後 的樣子來答題。 不過值得一提的是，利用紙筆測驗量測空間能力，在答題時所看到 的視角與環境的呈現，比起直接在如虛擬實境(VR, Virtual Reality)、 立體3D等虛擬大樓、街道環境中行走，完成若干尋路任務與獲取空間知 識的表現上，有明顯的不同，是否能以紙筆測驗的空間能力結果來預測 玩家在虛擬遊戲環境內尋路的表現？ 就視角上而言，由於紙筆測驗所看到的圖形位於單一視角的紙張平 面，所有的轉動、摺疊等變化完全是受測者利用個人的空間能力，在心 智內部來完成的，因此沒有視角上的任何變化，即使有，也是轉動前與 轉動後的靜態圖形兩相對照。相對於紙筆測驗，在虛擬環境內的視角， 通常可隨尋路者的意願而產生實際的變動，而且玩家必須經歷圖形動態 轉動的過程。

26 就環境上而言，對受測者來說，紙筆測驗的全部環境就是那一本紙 張、紙張上的一堆積木或立體的圖形，獨立於受測者而存在。至於虛擬 環境則將受測者「包含」(contain)在內，不但規模較大且複雜，理論上 同時會有無限多組圖形同時刺激著玩家的感官，周遭環境也會隨著玩家 在遊戲內的化身(avatar)位置移動而改變。 面對著這樣的疑慮，Hegarty等(2005)便針對大規模(large-scale)與小 規模(small-scale)的空間能力問題進行過研究，結果發現小規模的空間 能力僅是對於在真實環境尋路任務的預測力顯得略低，不過仍具有一定 程度的預測力。再者小規模的空間能力測驗結果，是能夠外推至大規模 虛擬環境當中的尋路任務表現的；如Bryant的研究發現，個人要在真實 環境中指出未造訪過地點的正確方向，其準確性與紙筆測驗出的心像旋 轉表 現(mental rotation performance)呈高 度 正相關 (Bryant, 1982) 。 Hegarty等推測，這是由於紙筆測驗與虛擬環境等視覺媒體有類似的特 性，亦即著重在－或說是限制在－視覺刺激的輸入，相對弱化了真實環 境所具備的其他刺激，如觸覺或嗅覺等(Megarty 等, 2005)。如此，本 研究打算使用紙筆測驗的結果，來對即將進入虛擬環境的玩家進行空間 能力高低的分類依舊足以成立。 空間能力無論是 Lohman(1988)的三因素論、McGee(1979)的二因素 論或 Linn and Peterson(1985)的三因素論，這些理論架構都未能經過徹 底的實證過程。本研究經過考量，採用的是國內學者戴文雄等在 2001 年所研發出來的空間能力量表。該測驗一共分為空間感官能力、二度空 間旋轉能力、立體圖旋轉能力以及空間組織能力四個部分。涵蓋內容從 二維的平面能力到三維的立體能力都包含在內，除了題項具備了完整性 之外，與本研究關注 3D 電腦遊戲環境之主題與概念亦能相互扣連。 因此我們可以假設：尋路者初入一個陌生環境會基於先天上的空間 能力差異而在初始尋路任務的各方面表現上有高低之分，然而學習性的 空間能力將隨著對環境的熟悉度上升，以及空間知識的建立臻於完備而 有所提昇。此時彼此之間在任務表現上的差異也將會趨於平衡。由於本 研究之主要目的是欲探求任務與地標對於不同空間能力的玩家(尋路者) 的尋路表現所形成的影響，故在此玩家將被安排在一個全然陌生的新環 境，以先天性的空間能力開始其尋路任務的旅程。