以虛擬原鄉輔助傳統生態知識教學之研究

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(1)國立臺灣師範大學文學院地理學系. 碩士論文 Department of Geography College of Liberal Arts. National Taiwan Normal University Master’s Thesis. 以虛擬原鄉輔助傳統生態知識教學之研究. Virtual Indigenous Tribe for Teaching Traditional Ecological Knowledge 周孜恆 Chou, Tzu-Heng 指導教授：王聖鐸博士 Advisor: Sendo Wang, Ph.D. 中華民國. 1 0 9 July 2020. 年. 7. 月.

(2) 謝辭感謝聖鐸老師從我大二開始帶領我到空間資訊這個領域，進入 MDGIL 這麼棒的團隊。跟隨老師 6 年多的時間，謝謝老師總是不厭其煩地讓我問問題，並訓練我的簡報製作與口頭發表能力。也謝謝老師總是帶著我們參加大大小小的活動、比賽和研討會，讓我認識很多這個領域的老師、前輩和同學，也幫助我在學術和實務上都累積了超多經驗，並教導我很多待人處事的道理，謝謝老師！感謝碩士這段期間幫助我完成論文的所有老師、耆老以及同學們。謝謝口試委員英任老師以及哲銘老師抽空幫忙審閱論文，幫助我發現論文之中的許多盲點，給予我相當寶貴的建議，使我的論文能夠更完整也更具價值與說服力，希望修改完成的論文有盡量達到老師的期待。謝謝 MDGIL 的每一位成員，Kiki、家芸、劭方、竣澤、秉諭、亭羽、孜彥、郁翎，從跟著我到重安田調、APP 的測試，到最後正式教學的協助，讓我在這途中不是單打獨鬥。謝謝 Jason、Ryan、13、亭萱在我剛進研究室時的照顧。謝謝傳楷和翎嘉為我樹立榜樣，在論文的撰寫和發表上都是我努力依循的目標。謝謝重安部落歐聖的居中牽線以及對於論文的建議，謝謝兩位頭目在農務繁忙的時節仍然抽空帶我上山學習。謝謝淑敏老師、香吟老師、慧英老師，以及全體 314 的同學的鼎力相助，使我能夠順利完成教學。謝謝駿禹、泓瑜以及全體地理男排的成員，在論文苦海中和你們打球能夠開心放鬆，也讓我在碩士班的這兩年總算是拿到了地理盃冠軍，之後的日子你們也要好好加油。謝謝父親、母親和孜彥背後的支持、鼓勵與體諒，趕論文的我總是很晚才能回家，少了許多陪伴家人的時間。另外，新買的筆電真的讓我論文寫起來更加的順利唷。最後謝謝 Kiki，細心的你總是提醒我很多田調和教學時所疏忽的細節，也花很多時間聽我反覆地練習發表。最重要的是幫助我陷入迷惘的時候找到方向，在我覺得不可能的時候，總是給我希望鼓勵著我，非常謝謝你。雖然碩士期間只有 2 年半，但是實際上在系上待了 8 年的時間，現在總算是要離開了，謝謝這段路上幫助過我的每一個人。上述可能還有一些疏漏的人們，我同樣由衷地感謝你們，謝謝。 I.

(3) 摘要原住民族長期與大自然互動，透過對自然環境和土地的認識，發展出一套包含經驗、實踐、社會與世界觀的傳統生態知識，與西方科學教育相比，原住民族對於環境知識的建構與傳承有著截然不同的理解。在國家治理與現代科學知識的強勢之下，原住民族與大自然、土地日漸疏離，代代相傳的經驗與價值在無形之中逐漸消失。特別是由於現代化的經濟發展，原住民族大量外移至都市求職、求學與生活，導致遷入都市的原住民族學童自小脫離部落，隨長輩以身體力行的方式學習農耕、狩獵、採集等各項與自然環境資源互動的機會大幅降低，其族群的傳統環境智慧也因而逐漸流失。所幸目前國內逐漸重視原住民族文化與教育，傳統文化的教學已投入許多資源，除原住民族實驗學校外，在都市中也設立了原住民族專班，然而，都市學生欲回到部落學習傳統生態知識仍會面臨到時間、距離等種種障礙。基於此認知，本研究提出「虛擬原鄉(Virtual Indigenous Tribe)」，希望透過沉浸式虛擬實境(Immersive Virtual Reality)技術，重現原鄉的環境，並融入傳統生態知識，讓搬離原生部落的都市原住民族學生，以更具臨場感的方式認識部落的環境與知識。本研究以臺東成功重安部落作為虛擬原鄉建置對象，以耆老訪談與導覽的方式蒐集重安部落傳統生態知識，將其融入利用無人飛行載具(Unmanned Aerial Vehicle, UAV)所拍攝之像片和 360°全景相機所拍攝的全景像片和全景影片，以 Unity 軟體開發沉浸式虛擬原鄉 APP。本研究與樹林高中原住民族專班合作進行虛擬原鄉教學實測，以認知試題和情意量表前後測問卷作為評量工具，評估虛擬原鄉之教學成效。研究結果顯示，虛擬原鄉教學相較於一般教學更能明顯提升學生對於傳統生態知識的認知程度。情意態度方面，前測時學生對於自己部落的傳統生態知識已有一定的認同感，因此虛擬原鄉教學和一般教學皆沒有顯著提升學生對於傳統生態知識的學習態度， II.

(4) 但學生們皆表示，有了虛擬原鄉後，會讓他們更想回去部落學習。本研究期望虛擬原鄉能夠作為輔助教學的工具，讓都市原住民族學生突破時空的限制，以最貼近原住民族人學習的方式學習傳統生態知識，提升學生對自身部落歷史文化的好奇與求知動力。在未來有機會時，學生還是要回到部落實地學習，獲得更完整的知識與技能。. 關鍵詞：虛擬實境、傳統生態知識、都市原住民、數位學習、全景像片. III.

(5) Virtual Indigenous Tribe for Teaching Traditional Ecological Knowledge Abstract The indigenous peoples have been living in Taiwan for thousands of years. Comparing to the western-style science education, they have completely different pedagogy to establish and to pass their own environmental knowledge, living styles, and cultures. However, the young generation of the indigenous people is losing their traditional point of view to their environment under current western-style science education system. Especially for the indigenous peoples who moved to cities for living, their young generation even barely recognize their original home tribes. The opportunities for them to learn how to interact with natural environmental resources, such as farming and hunting, with their parents are significantly decreased. Fortunately, our country is gradually paying attention to the education of indigenous peoples. Many resources have been invested in the teaching of traditional culture. In addition to indigenous experimental schools, indigenous classes have also been set up in cities. However, urban indigenous students still face difficulties to go back to their home tribes for learning due to the limitations of time and space. Based on the above, we proposed a concept called “Virtual Indigenous Tribe” in this study. We integrate traditional ecological knowledge into Immersive Virtual Reality to let urban indigenous youths learn the knowledge in a more intuitive way. We choose “Tomiyac” as our Virtual Tribe case. We collected traditional ecological knowledge through the interviews with elders, integrating it into panoramic videos and images taken by 360° panoramic cameras and the Unmanned Aerial Vehicle (UAV) to build Virtual Indigenous Tribe. Finally, we use Unity to develop immersive virtual tribe APP. IV.

(6) In this study, we cooperate with urban indigenous class of Shulin Senior High School to conduct Virtual Indigenous Tribe teaching. We use before and after questionnaires to measure cognitive and affective questions as assessment tools to evaluate the effectiveness of Virtual Indigenous Tribe teaching. The results show that Virtual Indigenous Tribe teaching can significantly improve more students' cognition of traditional ecological knowledge than general teaching. In terms of learning attitudes towards traditional ecological knowledge, students had a high sense of identification during the pretest. Therefore, neither Virtual Indigenous Tribe teaching nor general teaching significantly enhanced students’ learning attitude towards traditional ecological knowledge, but all the students said that Virtual Indigenous Tribe made them want to go back to their tribes to learn more. In this study, we hope that “Virtual Indigenous Tribe” can be used as an auxiliary teaching tool to enable urban indigenous students to break through the limitations of time and space to learn traditional ecological knowledge in a more authentic way, and increase students’ curiosity about their own tribal history, culture and knowledge. When students have the opportunity in the future, they still have to go back to their home tribes to learn complete knowledge and skills.. Keywords: Virtual Reality, Traditional Ecological Knowledge, Urban Indigenous People, Digital Learning, Panoramic Image. V.

(7) 目錄. 謝辭 ....................................................................................................................... I 摘要 ...................................................................................................................... II 目錄 .....................................................................................................................VI 表目錄 .................................................................................................................IX 圖目錄 .................................................................................................................. X 第1章. 緒論.................................................................................................... 1. 1.1. 研究動機............................................................................................ 1. 1.2. 研究目的............................................................................................ 3. 第2章. 文獻回顧............................................................................................ 4. 2.1. 原住民族環境知識............................................................................ 4. 2.2. 2.3. 2.4. 2.1.1. 傳統生態知識 .......................................................................... 4. 2.1.2. 阿美族傳統生態知識 .............................................................. 5. 2.1.3. 傳統知識與文化的傳承 .......................................................... 7. 原住民族科學教育與學習................................................................ 8 2.2.1. 原住民族教育困境 .................................................................. 8. 2.2.2. 原住民族教育與數位學習 ...................................................... 9. 虛擬實境技術的發展...................................................................... 10 2.3.1. 虛擬實境的特性 .................................................................... 10. 2.3.2. 虛擬實境的種類 .................................................................... 11. 2.3.3. 虛擬實境的裝置 .................................................................... 13. 虛擬實境及其教育應用.................................................................. 15 2.4.1. 情境式學習 ............................................................................ 15 VI.

(8) 2.4.2. 虛擬野外實察 ........................................................................ 15. 2.4.3. 數位遊戲式學習 .................................................................... 16. 2.5. 小結.................................................................................................. 18. 第3章. 研究方法.......................................................................................... 19. 3.1. 田野調查.......................................................................................... 20. 3.2. 3.1.1. 無人飛行載具(UAV)航拍 ...................................................... 20. 3.1.2. 地面全景像片與全景影片拍攝 ............................................ 21. 3.1.3. 耆老訪談 ................................................................................ 21. 內業整理與虛擬原鄉建置.............................................................. 22 3.2.1. 部落全景製作與挑選 ............................................................ 22. 3.2.2. 製作互動式虛擬原鄉 ............................................................ 23. 3.3. 教學實測與成效評估...................................................................... 24. 第4章. 實驗設計.......................................................................................... 25. 4.1. 測製虛擬原鄉.................................................................................. 25. 4.2. 4.1.1. 實驗區選定 ............................................................................ 25. 4.1.2. 田野調查成果 ........................................................................ 27. 4.1.3. 內業整理與虛擬原鄉建置 .................................................... 35. 教學實測.......................................................................................... 44 4.2.1. 學生組成與分組 .................................................................... 44. 4.2.2. 瀏覽虛擬原鄉之裝置 ............................................................ 45. 4.2.3. 教學流程 ................................................................................ 47. 4.2.4. 問卷設計 ................................................................................ 50. 第5章. 研究結果與討論.............................................................................. 51. 5.1. 前測-學生學習經驗統計 ................................................................ 51 5.1.1. 學生的傳統生態知識學習經驗 ............................................ 51 VII.

(9) 5.1.2 5.2. 5.3. 學生使用數位媒體學習的經驗 ............................................ 53. 認知成效分析.................................................................................. 55 5.2.1. 組內前後測認知平均分數差異比較 .................................... 55. 5.2.2. 組間前後測認知平均分數差異比較 .................................... 56. 5.2.3. 組內兩族群差異比較 ............................................................ 57. 5.2.4. 組內、組間各題答對率前後測差異比較 ............................ 59. 情意成效分析.................................................................................. 64 5.3.1. 組內前後測情意平均分數差異比較 .................................... 64. 5.3.2. 組間前後測情意平均分數差異比較 .................................... 65. 5.3.3. 情意量表各題前後測平均分數 ............................................ 66. 5.4. 虛擬原鄉體驗回饋.......................................................................... 67. 5.5. 課程整體回饋.................................................................................. 70. 5.6. 使用者訪談...................................................................................... 71. 5.7. 虛擬原鄉教學之困難與挑戰.......................................................... 74. 第6章. 結論與建議...................................................................................... 76. 6.1. 以數位方式複製原住民族部落...................................................... 76. 6.2. 建構以傳統生態知識為本的虛擬原鄉.......................................... 76. 6.3. 教學成效評估.................................................................................. 77. 6.4. 研究限制.......................................................................................... 78. 6.5. 後續研究建議.................................................................................. 79. 參考文獻 ............................................................................................................. 81 附錄：前後測問卷 ............................................................................................. 85. VIII.

(10) 表目錄表 1、置入虛擬原鄉中的族語錄音 .................................................................... 31 表 2、剪輯後全景影片的影片長度和大小 ........................................................ 37 表 3、重安部落虛擬原鄉 APP 場景列表 .......................................................... 40 表 4、學生分組與族群分配 ................................................................................ 45 表 5、問卷構面 ................................................................................................... 50 表 6、班上學生學習傳統生態知識經驗統計 ................................................... 51 表 7、組內前後測認知試題平均分數、進步幅度 ............................................ 56 表 8、A、B 兩組學生認知平均分數之差異比較 ............................................ 57 表 9、A 組內阿美族與非阿美族學生認知分數前後測差異比較 ................... 58 表 10、B 組內阿美族與非阿美族學生認知分數前後測差異比較 ................. 58 表 11、各認知試題之測驗面向 ......................................................................... 59 表 12、認知試題各題答對率與組內、組間顯著性考驗 .................................. 62 表 13、組內前後測情意量表平均分數、進步幅度 ......................................... 65 表 14、A、B 兩組學生情意量表平均分數之差異比較 .................................. 65 表 15、情意量表各題平均分數 .......................................................................... 66 表 16、情意量表題目 .......................................................................................... 66 表 17、虛擬原鄉體驗回饋平均分數 .................................................................. 68 表 18、學生對於兩堂課教學順序的想法 .......................................................... 70 表 19、受訪者成長背景與部落傳統生態知識學習經驗 ................................. 71 表 20、受訪者覺得虛擬原鄉中熟悉或印象最深刻的畫面 ............................. 72 表 21、受訪者認為還可以在虛擬原鄉加入的重安部落傳統生態知識 ......... 73 表 22、受訪者對於虛擬原鄉與實地學習的想法 ............................................. 74. IX.

(11) 圖目錄圖 1、傳統生態知識的三角框架 ........................................................................... 4 圖 2、傳統生態知識和管理系統的分析架構 ....................................................... 5 圖 3、虛擬實境的 3 個 I ....................................................................................... 11 圖 4、非沉浸式/桌上型系統示意圖 .................................................................... 12 圖 5、半沉浸式投影系統示意圖 ......................................................................... 12 圖 6、完全沉浸頭戴式裝置系統示意圖 ............................................................. 13 圖 7、第一個沉浸式虛擬實境頭戴式顯示器 ..................................................... 14 圖 8、Google Cardboard ....................................................................................... 14 圖 9、Google Expeditions 在手機中呈現之雙眼畫面 ........................................ 16 圖 10、澳洲數位說書計畫之虛擬原住民族地景 ............................................... 17 圖 11、太魯閣族狩獵遊戲「比哨的獵人學校」遊戲畫面 ............................... 18 圖 12、研究流程圖 ............................................................................................... 19 圖 13、本實驗使用的 UAV 為 Parrot ANAFI ..................................................... 20 圖 14、RICOH THETA V 全景相機 .................................................................... 21 圖 15、空中航拍全景像片 ................................................................................... 22 圖 16、地面全景像片 ........................................................................................... 23 圖 17、教學實測流程 ........................................................................................... 24 圖 18、重安部落空拍像片 ................................................................................... 25 圖 19、重安部落概略位置圖 ............................................................................... 26 圖 20、藤心(dongec)外觀 ..................................................................................... 29 圖 21、山棕心(sarengad)外觀 .............................................................................. 30 圖 22、筆筒樹心(siking)外觀 ............................................................................... 30 圖 23、RICOH THETA V 所拍攝之全景像片（耆老現場採集藤心) ............... 32 圖 24、FreeFlight 6 APP 截圖畫面 ...................................................................... 33 X.

(12) 圖 25、民航局 Drone Map APP 截圖 ................................................................... 34 圖 26、重安部落海岸上空之空拍像片 ............................................................... 34 圖 27、重安部落耕作區上空之空拍像片 ........................................................... 35 圖 28、Adobe Premiere Pro 後製全景影片介面（VR 模式） ........................... 36 圖 29、全景影片中的藤心特寫照片 ................................................................... 36 圖 30、Google VR 之互動小白點(GvrReticlePointer) ........................................ 38 圖 31、Unity VR 開發介面 .................................................................................. 39 圖 32、場景 1 中的傳統生態知識文字敘述與半透明傳統領域範圍 ............... 39 圖 33、虛擬原鄉中場景切換方法 ....................................................................... 41 圖 34、虛擬原鄉場景中的影片互動按鈕 ........................................................... 42 圖 35、虛擬原鄉場景中的族語音效互動按鈕 ................................................... 42 圖 36、虛擬原鄉 APP 於手機中之介面 .............................................................. 43 圖 37、手機置於虛擬實境眼鏡當中 ................................................................... 43 圖 38、原住民族專班學生族群比例 ................................................................... 44 圖 39、教學實測用之沉浸式虛擬實境眼鏡 ....................................................... 45 圖 40、教學實測用之 Samsung Tab S2 8.0 吋平板電腦 .................................... 46 圖 41、教學實測用之 ASUS Zenfone Max Pro 手機與互動搖桿 ...................... 46 圖 42、教學實驗流程圖 ....................................................................................... 48 圖 43、學生戴上虛擬實境眼鏡瀏覽虛擬原鄉 ................................................... 49 圖 44、問卷施測順序與各問卷所含構面 ........................................................... 50 圖 45、傳統生態知識學生學習經驗-授課方式（多選題） .............................. 52 圖 46、傳統生態知識學生學習經驗-教材形式（多選題） .............................. 52 圖 47、學生認為回到部落學習傳統生態知識最主要的困難（多選題） ....... 53 圖 48、學生在課堂中曾使用過哪些數位媒體輔助學習（多選題） ............... 54 圖 49、學生在家裡曾經使用過哪些數位媒體自主學習（多選題） ............... 54 XI.

(13) 圖 50、認知成效分析項目樹狀圖 ....................................................................... 55 圖 51、情意成效分析項目樹狀圖 ....................................................................... 64. XII.

(14) 第1章緒論 1.1 研究動機原住民族長期與大自然互動，透過對自然環境和土地的認識，發展出一套包含經驗、實踐、社會與世界觀的傳統生態知識(Berkes et al., 2000)，其生活方式與漢民族和西方社會截然不同。然而，在國家治理與現代科學知識的強勢之下，原住民族與大自然、土地日漸疏離，代代相傳的經驗與價值在無形之中逐漸消失。過去臺灣中小學科學教育長期由主流社會主導，幾乎看不到少數族群的自然知識價值的呈現。原住民族學生的文化生活經驗與學校的科學學習無法產生關連，看不到學校教的科學知識的價值，對科學學習失去興趣，造成學習困難(傅麗玉， 2004)。此外，原住民族學生在學校學習知識時，必須要先學會中文才有辦法理解課本的內容，多一層的語言轉錄導致學習門檻變高了，學習成效也因而降低(劉春榮等，1995)。原住民族傳統生態知識的產生與傳遞，是藉由身體參與在地方當中所形成 (Cajete, 2000；官大偉，2013)。然而，就現行的國民義務教育，學生需要學習課綱中所規定的知識內容，在白天學習時間有限的情況下，與長輩到自然環境學習與互動的機會逐漸被壓縮。另一方面，由於現代化的經濟發展，原住民族大量外移至都市求職、求學與生活，導致遷入都市的原住民族學童自小脫離部落，有些孩子甚至從出生後就在都市長大，隨長輩以身體力行的方式學習農耕、狩獵、採集等各項與自然環境資源互動的機會大幅降低，其族群的傳統環境智慧也因而逐漸流失。所幸目前國內逐漸重視上述原住民族的教育困境，許多原鄉的學校轉型為原住民族實驗學校，在都市中也設立原住民族專班，傳統文化的教學已投入許多資源，學生與部落的連結也持續增長。在都市原住民族專班的文化課程中，以原住民族服飾、舞蹈課程為主，比較少涉及自然生態和生活知識的部分，但其實這樣的知識流失得更快。而近年來資訊科技迅速發展，數位工具即成為一個在耆老逐 1.

(15) 漸凋零之下，可能還有機會保存這些知識的方法之一。同時，數位科技也可以突破時間和空間的限制，讓遠在都市的孩子認識自己的部落。數位學習與資訊融入教學是現代教育的趨勢，特別是正值國高中時期的原住民族青少年正是所謂的「數位原生代(digital natives)」，從小在網路世界、智慧型手機和電腦遊戲的環境中成長，並習慣使用數位工具學習並解決問題，因此若是將學習內容與學生們最熟悉的網路、遊戲結合，更能有效地達到教學目標(Prensky, 2001)。虛擬實境(Virtual Reality, VR)技術輔助教學為資訊融入教學常見的方式之一，地理課堂中常會利用谷歌地球(Google Earth)讓學生了解一地的環境，但此種桌上型的虛擬實境不容易讓使用者有直觀的體驗性。由於人是生活在三度空間，若是以沉浸式虛擬實境呈現一地環境，能更直覺地傳達空間資訊。以往沉浸式的虛擬實境常受限於成本，且在同一時間裡只能提供一位使用者進行操作，較無法應用在課堂的教學中(賴崇閔等，2009)。Google 於 2014 年推出 Google Cardboard 簡易版虛擬實境眼鏡，大幅降低沉浸式虛擬實境裝置的成本，只要有一個簡便的觀影盒，就可以享受 VR 體驗，而且人人都有能力購買或自己動手製作(Google, 2019a)，使得在課堂的教學應用上更加容易。Google 於 2015 年更是推出 Google Expeditions 虛擬實境教學工具，老師可以帶領學生在虛擬實境中展開身歷其境的探索之旅(Google, 2019b)。綜上所述，沉浸式虛擬實境技術為遠離原生部落的都市原住民族提供了機會，能夠身歷其境、親臨感受地參與到部落環境當中，以更具臨場感和沉浸感的方式學習其族群的傳統生態知識。本研究以此為動機，關注都市原住民族學生之學習，探討以虛擬原鄉輔助傳統生態知識教學之可行性。. 2.

(16) 1.2 研究目的對於都市原住民族學生而言，回到部落現地學習傳統生態知識較為困難，因此現有的文化課程多半是請耆老和老師到學校裡面講授，不過即使如此，也沒有辦法很好地將部落現場的環境複製到學校教室當中。因此本研究提出虛擬原鄉的概念，在沒有辦法到部落現地教學之下，能作為輔助耆老或老師在教室教授傳統生態知識的一項工具，並能夠應用此工具達到更好的教學成效。本研究嘗試將原住民族傳統生態知識融入利用無人飛行載具(Unmanned Aerial Vehicle, UAV)拍攝像片以及 360°全景相機所拍攝的全景像片和全景影片，以沉浸式虛擬實境技術建構虛擬原鄉，並與都會區設有原住民族專班之中學合作，探討虛擬原鄉輔助傳統生態知識教學之可行性。本研究欲探討的議題如下： 1.. 如何以數位方式複製原住民族部落？. 2.. 如何建構以傳統生態知識為本的虛擬原鄉？. 3.. 以虛擬原鄉應用於傳統生態知識教學之成效和困難點為何？. 3.

(17) 第2章文獻回顧本研究透過四個面向回顧相關文獻：首先探討原住民族的傳統生態知識，並了解原住民族是如何傳承其文化及環境智慧；接著討論現今原住民族的科學教育與學習困境；第三部分則回顧虛擬實境技術的發展，包含虛擬實境的特性、種類及裝置；最後探討虛擬實境在教育方面理論與應用。 2.1 原住民族環境知識 2.1.1 傳統生態知識傳統生態知識(Traditional Ecological Knowledge, TEK)探討的是當地知識、生態系統、資源和人們的互動關係。Berkes et al. (2000)將傳統生態知識定義為一個由知識(knowledge)、實踐(practice)和信仰(belief)所構成的累積體（圖 1）。其中「知識」為對物種與其他環境現象的認識；「實踐」為人們對資源使用的展現方式；「信仰」則是人們與生態系統之間的關聯。傳統生態知識透過適應的過程不斷發展，並藉由文化的傳承代代相傳，是生物（包括人）彼此之間，生物與環境之間的關係(Berkes et al., 2000；董恩慈及汪明輝, 2016)。. 圖 1、傳統生態知識的三角框架(Berkes et al., 2000)。 Berkes 所提出的傳統生態知識分析架構和階層系統，是包含四個層面「經驗、實踐、社會、世界觀」的複合體（圖 2）。第一個層面是為生存所需而對環境的觀察所得到的經驗知識；第二個層面是對於生態和自然資源管理的規則知識；第三個層面是使人們得以有效的協調和合作的社會制度；第四個層面則是支撐這些 4.

(18) 知識、規則和社會制度的世界觀或宇宙論，並強調這幾個層面的知識是相互支持方能運作(Berkes et al., 2000；官大偉，2013)。. 圖 2、傳統生態知識分析架構和階層系統(Berkes et al., 2000) 至於「原住民族生態知識」，經常會被理解為原住民族「這一群人」所擁有的生態知識，但「indigenous knowledge」這個詞彙，未必一定要被理解為屬於某一群人(indigenous people)的知識，而可以是一種具備某種人地關係與互動方式 (indigenous way)下所產生的知識，因此原住民族生態知識，可被定位為「被稱為原住民的這一群人（人群），因和其土地（特定地理尺度）互動的特殊方式（性質）所產生的知識」 (官大偉，2013)。. 2.1.2 阿美族傳統生態知識若以 Berkes et al. (2000)所提出的傳統生態知識分析架構探討阿美族傳統生態知識，阿美族的「kawas（靈魂）」核心概念即為族人的信仰與世界觀。kawas 泛指神祇、厲鬼、祖靈、動植物的精靈以及人的靈魂等等，在阿美族的生活中，是一個相當重要的觀念，不但是宗教信仰的核心，更是掌握阿美族社會和宇宙秩序不可或缺的關鍵，各個 kawas 之間的複雜關係，是阿美族解釋現實世界各種現象的重要依據。另外，因為擔心精靈的作祟、或是不希望受到大神的懲罰，族人 5.

(19) 會刻意不做或是盡量避免某些行為，也就是所謂的禁忌。違反禁忌會給自己或家人帶來厄運，如作物歉收、打獵漁撈一無所獲等等(黃宣衛，2016)。若進一步來看禁忌與阿美族社會秩序的關連，也能體現在社會組織和制度的運作，如男子年齡組織中必須服從上層階級的指揮，在家庭生活中不同角色的人各有其應遵守的規範，這些禁忌規範皆約束族人的行為，也包含族人與自然環境的互動。由此可見，kawas 觀念在維繫阿美族人社會秩序中的扮演舉足輕重的角色(黃宣衛，2016)。論及阿美族人與自然環境的互動，則不能不提到阿美族的野菜文化。阿美族傳統的生產方式以農耕為主，狩獵和漁獵則為次要，但野菜的採集也是不可或缺的技能之一(郭祐慈，2009)。野菜文化是祖先們生活的經驗累積並傳承而來，阿美族所食用的野菜中最具代表性的是「十心菜」－黃藤心、林投心、芒草心、月桃心、檳榔心、山棕心、甘蔗心、鐵樹心、椰子心和台灣海棗心，「心」指的是植物的嫩莖部位。阿美族信奉的海神最忌諱綠色的葉菜，因此阿美族人在多數的祭典中不食用葉類野菜，這或許正是「十心菜」成為阿美族野菜主流的原因(吳雪月，2006)。野菜不只可作為食用，也可以作為染料、編織、建材、藥草等，甚至以植物作為人名、地名(吳雪月，1999)。阿美族的社會在一年當中有許多祭典，從不同祭典中所使用的祭品、器具、食物，不僅看到阿美族人對野生植物豐富而多樣的運用，也看到植物在阿美族社會所產生的文化與習俗(吳雪月，2006)。此外，根據阿美族年齡組織與親族共享機制，若是族人在野外採集有剩餘，則會分享給親友或年齡階級組織其餘成員，強化階級的團結，顯現出族人分享的精神及實踐。阿美族同作共享的社會價值，存在於生活各個面向中，不僅表現出人與人強烈的依存關係，也蘊含著永續發展之思維(郭祐慈，2009；羅素玫，2010)。因此，透過野菜採集這樣的經驗知識，不僅能看出族人對於所處大自然環境的認識、土地資源的運用，也能了解族人的社會規範和精神信仰。透過背後這些 6.

(20) 深層的文化以及連結，更能體現出野菜文化對於阿美族人的價值。. 2.1.3 傳統知識與文化的傳承原住民族與自然環境彼此認識與交互作用產生了傳統生態知識，「參與」乃是原住民知識產生與傳承的核心，並強調「身體」參與到地方之中，而與地方互為主體的過程。在互為主體的過程中，人因地方而存在，地方也因人而產生意義 (Cajete, 2000；官大偉，2013)。官大偉 (2013)以泰雅族 Mrqwang 群的人河關係探討原住民族生態知識，其中提到透過受訪者的陳述，顯示出身體感官在經驗與記憶河流時扮演的角色。對於河流所中所處位置的判斷，結合了聽覺、視覺和本體感等各種感覺，以身體為感受這個世界的媒介，並且在做中學。藉由身體和環境的互動作為知識產生和傳遞的過程，正是原住民族生態知識的特質，也是泰雅族河流文化傳承的重要方式。相對於現代科學的知識，以地方為基礎的知識，是建立在對特定地方的感知上，而這樣的知識維繫和傳遞，則是建立在身歷其境、親臨感受的學習過程。過往針對原住民族學生在課堂上學習特質的研究，也能窺探出在知識的學習和傳承上，原住民族更著重參與、操作等特質。如郭玉婷 (2001)以及譚光鼎及林明芳 (2002)對於泰雅族學童進行學習式態的研究，指出泰雅族的學習式態特質與社區生態環境有所關聯。由於成長過程中有接觸大自然的豐富經驗，包括觀察、觸摸和操作，加上日常生活中父母皆採取示範或實地教導的方式教孩子打獵、做家事，因此泰雅學童們在學習上比較排斥符號性、抽象性的教材，而習慣透過具體的、實物的、圖像的事物進行理解，也就是偏重視覺型、具體操作型的學習式態。傅麗玉 (2004)也指出，原住民傳統的生活世界中，人與人之間以及人與植物、動物還有其他物質的關係，都視同等於人際關係。因此原住民傾向於共同合作學習方式。科學教法的設計應該以合作學習取代個人競爭的方式，多以戶外學習活動取代室內學習活動。 7.

(21) 綜上所述，本研究將以傳統生態知識為基礎，並參考原住民族傳統知識與文化的傳承，強調以「身歷其境」、「親臨感受」的方式融入虛擬原鄉當中。. 2.2 原住民族科學教育與學習 2.2.1 原住民族教育困境 Cajete(1999)一書以美國印地安教育為例探討原住民族科學教育課程的發展模式，其結合了原住民的傳統價值、教學原則和現代西方科學教育。Cajete 認為要建立一個原住民族觀點的科學教育模式，必須要先了解原住民族的文化脈絡，探討族群與自然環境的相互關係，並透過全人教育的方式來學習。Cajete 認為原住民族的科學課程可以透過連接「地方感」、使科學和生活產生有意義的聯繫、在合適的時機引進耆老、透過真實的學習經驗等方式，創造並實踐有效的「原住民族教育學習環境」(Cajete, 1999)。然而，目前原住民族教育之焦點仍以主流教育為主、以原住民族文化或知識為次的「附加模式」，而非以均衡主流與弱勢族群觀點的「轉型模式」為立論基礎 (陳伯璋，1998；傅麗玉，2003)。亦即原住民族科學教育仍是以學習主流科學知識為本，而非學習原住民族傳統生態知識。過去臺灣中小學科學教育長期由主流社會主導的情況下，幾乎看不到少數族群的自然知識價值的呈現。原住民族學生在學習主流文化教材的學習歷程中，其學習的本質、認知系統的運作及思考的邏輯推理方面與學生的生活經驗是有落差的。原住民族學生的文化生活經驗與學校的科學學習無法產生關連，看不到學校教的科學知識的價值，對科學學習失去興趣，造成學習困難(陳伯璋，1998；傅麗玉，2004；譚光鼎及林明芳，2002)。都市的原住民族學生同樣面臨著類似的學習困境，由於現代化的經濟發展，原住民族大量外移至都市求職、求學與生活，導致遷入都市的原住民族學童自小脫離部落，隨長輩以身體力行的方式學習農耕、狩獵、採集等各項與自然環境資源互動的機會大幅降低，其族群的傳統環境智慧也因而逐漸流失。隨父母遷入都 8.

(22) 市地區的原住民族學生，由於受到文化差異、低社經地位階層、家庭環境、學校環境、語言轉錄上困難等因素，導致有學習適應困難的現象(劉春榮等，1995)。卓石能(2004)也在都市原住民的族群認同和適應關係上的研究中指出，都市原住民學童有中高程度的族群認同和生活適應，但學習互動和動機上顯得偏低，乃因學校的教學方法與教學環境是以主流文化所主導而未充分展現文化差異，原住民族學生容易在學習過程中受到挫折。. 2.2.2 原住民族教育與數位學習 Prensky (2001)指出現今的學生生活在科技的世代，從小在網路世界、智慧型手機和電腦遊戲的環境中成長，他將此定義為「數位原生代(digital natives)」，這些學生已非常習慣使用如 Google、YouTube 等數位媒體學習並解決問題。因此若是將學習內容與學生們最熟悉的網路、遊戲結合，能更有效地達到教學目標。此外，前述原住民族學生在學習上偏向視覺動態和具體操作的學習特質，而數位科技的工具更能夠幫助教師將抽象的概念具體化、圖像化、動態化。如黃學仁(2008)、謝美璇(2009)和尤信福(2011)即分別利用激發式動態呈現教學設計(TAID)、即時反饋教學系統(IRS)與互動式電子白板等資訊科技，融入國小原住民族學童之數學教學，結果皆顯示經過動態視覺和互動的教學方法，學生的學習動機和數學能力都有明顯提升，符合原住民族學童偏好視覺影像或動態的學習風格。此外，網路也是原住民族數位學習常見的工具之一，網路能夠讓教師和學生克服時空障礙，改善偏遠地區原住民族學生現階段不均等的教育機會。林宜蓁 (2009)探討原住民族學生對於數位學習的認知及其網路使用行為，發現學生對於使用網路學族語的意願很高，但仍有部分學生沒有電腦設備可以學習，因此在發展數位學習的同時，也要注意到原住民族學生在電腦設備上的需求，及網路是否普及。Lin and Yang(2015)則是探討融入原住民族文化資源的線上英文家教之教學成效，其研究結果顯示線上學習和文化回應教學策略的確能夠激勵原住民族學生 9.

(23) 的英文學習。由此可知，隨著數位時代來臨與網路的普及，原住民族學生越來越能夠以透過網路等數位科技學習，突破時空的限制，提升學習成效。數位科技亦能夠複製原鄉的環境與知識，跨越空間的藩籬，使移居到市區的原住民族學生能夠以更有臨場感的方式學習。如楊懷恩(2015)透過設計 3D 虛擬實境的太魯閣狩獵遊戲，模擬狩獵的場景和活動，希望能喚起學生對其傳統生態知識與文化的好奇與興趣，他發現太魯閣族的高中學生對自身文化的認知極不熟悉，但藉由遊戲輔助教學後，態度和認知上皆有顯著提升。綜觀國內前人有關原住民族與數位學習的研究，在內容上大多探討原住民族學生數學、英文或族語的學習，而傳統生態知識的學習相對較少。而數位科技所扮演的角色，包含具體化抽象概念、提供學生更多課堂互動機會、突破時空限制學習等。現今的數位落差不若以往明顯，特別是都市的原住民族學生，人手一支智慧型手機，對於數位媒體的使用非常熟悉。若能以數位媒體將傳統生態知識融入至虛擬環境，將能夠融合上述數位科技所能夠扮演的角色，特別是幫助都市原住民族學生突破時空限制，認識原鄉的傳統生態知識，進而提升學生的學習動機和成效。. 2.3 虛擬實境技術的發展 2.3.1 虛擬實境的特性虛擬實境(Virtual Reality, VR)是一個透過電腦建構的三維立體世界，電腦提供了視覺、聽覺等感官充分模擬人類的感知，讓使用者在虛擬實境的行為活動就如同在真實世界一般(Shukla et al., 1996)。Burdea 和 Coiffet 於 1993 年依據虛擬實境的特性，提出了 VR 金三角的概念，說明虛擬實境應包含沉浸性(Immersion)、互動性(Interaction)和想像性(Imagination)等三項內涵，如圖 3 所示。虛擬實境透過設備的感測器接收訊息，讓使用者能夠直觀、即時地與其互動，甚至感覺自己實際存在那樣的空間中，使用者可以控制自己的視角，以及操作開關、按鈕等方 10.

(24) 式與虛擬實境中的物件進行互動，現已被應用在各種領域，如工業、商業、醫學、教育、軍事等(Wilson, 1999)。. 圖 3、虛擬實境的3個 I (Burdea and Coiffet, 2003) 2.3.2 虛擬實境的種類虛擬實境的系統可以依據使用者的沉浸感和臨場感的高低程度，分為三種主要類型，分別為非沉浸式/桌上型系統、半沉浸式投影系統、完全沉浸頭戴式裝置系統(Costello, 1997)。 1.. 非沉浸式/桌上型系統(Non-Immersive/Desktop Systems)：為沉浸感最低的虛擬實境系統，利用桌上型電腦、高解析度的螢幕呈現虛擬. 的環境（圖 4），使用者以鍵盤、滑鼠等裝置與之互動。其優點在於不需要高階的圖像顯示和特別的硬體設備，應用層面廣且成本相對低。. 11.

(25) 圖 4、非沉浸式/桌上型系統示意圖 2.. 半沉浸式投影系統(Semi-Immersive Projection Systems)：利用大型螢幕和投影技術增加使用者的沉浸感(圖 5)，如同 IMAX 電影的寬. 敞視野，臨場感較桌上型系統佳，且能供多人同時使用是另一優點，其所能呈現的解析度也較頭戴式裝置高。缺點則是投影畫面的幾何校正相當重要，否則投影畫面的邊緣扭曲會影響使用者的體驗性。. 圖 5、半沉浸式投影系統示意圖(國立臺灣科學教育館，2020). 12.

(26) 3.. 完全沉浸頭戴式裝置系統(Fully Immersive Head-Mounted Display Systems)：使用者戴上頭戴式裝置(Head Mounted Display, HMD)，隔絕外界的干擾，享. 有最高臨場感的直覺體驗（圖 6）。其優點是提供了 360 度的全視角虛擬畫面，使用者將頭轉往任何方向皆能顯示。缺點則是對於硬體運算的需求高，成本也相對較高。. 圖 6、完全沉浸頭戴式裝置系統示意圖. 2.3.3 虛擬實境的裝置沉浸式虛擬實境最常以頭戴式裝置呈現，美國猶他州立大學的 Ivan E. Sutherland 於 1968 年研發出第一個頭戴式顯示器（圖 7），主要由雙眼前方的兩片小螢幕所組成，讓使用者戴上後產生立體視覺，其核心概念就是虛擬環境如同真實世界一樣，會依據感測器所偵測使用者的頭部轉動方向而同步轉動(Costello, 1997； Sutherland, 1969)。. 13.

(27) 圖 7、第一個沉浸式虛擬實境頭戴式顯示器(Sutherland, 1969) Google 於 2014 年推出 Google Cardboard 簡易版虛擬實境眼鏡，大幅降低了沉浸式虛擬實境裝置的成本，只需有一個簡便的觀影盒（圖 8），人人都有能力購買或自己動手製作(Google, 2019a)，搭配隨手可得的智慧型手機和平板電腦，即能觀看 360 度的照片和影片，是目前最容易取得的虛擬實境裝置，其低成本、方便的特性，打破了以往沉浸式虛擬實境裝置同時間只能有一人操作的限制，非常適合在課堂教學中使用(Brown and Green, 2016； Lee et al., 2017)。. 圖 8、Google Cardboard 14.

(28) 2.4 虛擬實境及其教育應用 2.4.1 情境式學習 Brown et al. (1989)提出了「情境認知(Situated Cognition)」概念，認為知識是存在於情境當中，是我們日常生活、脈絡和文化的一部分，學習者必須在情境中操作和探索，了解知識的意義，並藉由在情境中的互動取得並建構知識。隨著資訊科技的發展，資訊融入教學是目前的教育趨勢，McLellan (1996) 則主張虛擬實境融入情境學習是具有相當成效的學習效果。學習情境可以是真實或是虛擬的情境，可在電腦多媒體的情境中學習。虛擬實境提供了一個互動式的虛擬情境，可以利用視覺效果呈現抽象問題，並提供學習者主動操作及反覆練習的機會(賴崇閔等，2009)。 Madden et al. (2020)以沉浸式虛擬實境（使用 Oculus VR 設備）讓使用者彷彿置身於外太空的情境，學習在太陽、月球、地球不同的相對位置下月相的變化，並與電腦模擬和實際動手操作等另外兩種教學方法進行比較。結果顯示三組受試者的學習成效並沒有明顯的差異，但是 78%的受試者偏好使用沉浸式虛擬實境學習。此外，在使用者不熟悉沉浸式虛擬實境且操作較為困難的情況下，都還能有相同的學習成效，作者認為若能克服操作的困難與不熟悉，預期會達到更好的成效。. 2.4.2 虛擬野外實察 Woerner (1999)將虛擬野外實察(Virtual Field Trip, VFT)定義為「不必實際旅行到該定點的考察」，其優點是能夠突破一些傳統實察的限制，例如對當地環境的不熟悉、交通和時間的成本以及天候因素等，並且可以多次反覆地實察。虛擬野外實察的活動設計應包含行前解說、活動中和事後討論等「完整的」流程，而不應被視為是「單一的」活動。虛擬野外實察最大的價值在於配合傳統野外考察，強化事前的準備、提升實察進行的效率和便利事後的回饋分享，讓實察活動的教 15.

(29) 學效果更能充分發揮 (陳哲銘，2003)。 Google 於 2015 年推出 Google Expeditions 沉浸式虛擬實境教學工具（圖 9），使用的裝置即為 Google Cardboard，此工具專為課堂和小組使用設計，老師可以帶領學生在虛擬實境中展開身歷其境的探索之旅，比如近距離觀察歷史地標、與鯊魚潛水共遊、甚至飛上外太空(Google, 2019b)，顯示利用虛擬實境輔助野外實察的概念為目前的趨勢。. 圖 9、Google Expeditions 在手機中呈現之雙眼畫面. 2.4.3 數位遊戲式學習 Van Eck (2006)指出數位遊戲式學習因三項因素引發大眾興趣，(1)前人教育研究的支持，證實數位遊戲式學習能夠提升學生的學習動機和成效，(2)「數位原生代」習慣處理多元的資訊、歸納和推理，喜歡頻繁快速的互動，並偏向圖像視覺式的學習，(3)遊戲產業的流行。而澳洲 ACID(Australasian CRC for Interaction Design) 所開發的 Digital Songlines(DSL)數位說書計畫，將數位遊戲式學習與虛擬實境技術結合，應用於原住民族的文化資產保存與傳承。由於原住民族的知識和文化是透過口述、藝術、舞蹈和祭典等方式傳承，因此這項計畫連結了原住民族對於土地的精神和文化，開發一個包含口述歷史和神話故事的虛擬地景，並模擬了部落的地形、動植物景 16.

(30) 觀、聲音、天氣等等(圖 10)，讓原住民族的社群可以在 3D 的遊戲環境內建造屬於自己的虛擬文化景觀，計畫所開發的工具包(Toolkit)方便原住民族文化知識的蒐集、教育和分享(Wyeld et al., 2007)。. 圖 10、澳洲數位說書計畫之虛擬原住民族地景(Wyeld et al., 2007) 國內也曾有融合原住民族傳統知識與虛擬實境的相關研究，如楊懷恩 (2015) 開發一個太魯閣族狩獵遊戲「比哨的獵人學校」（圖 11），透過 3D 虛擬實境模擬狩獵的場景與活動，喚起原住民族學生對於傳統生態知識的好奇與興趣，進而提升對狩獵文化的認知與態度。為讓虛擬環境達到仿真效果，研究者事先由耆老帶領實地進行狩獵體驗，記錄家屋、場景、傳統服飾、獵具等等。虛擬實境的建置則是應用 Autodesk 3ds Max 製作 3D 動畫，以 Unity 建置場景和設計互動行為。其研究結果顯示虛擬狩獵遊戲輔助學習傳統狩獵文化具有相當成效。. 17.

(31) 圖 11、太魯閣族狩獵遊戲「比哨的獵人學校」遊戲畫面(楊懷恩，2015). 2.5 小結綜合以上的文獻整理，本研究利用沉浸式虛擬實境技術建構「虛擬原鄉」，並融入阿美族傳統生態知識，其中以具有代表性的野菜文化為主。而本研究所建構之「虛擬原鄉」與照片、影片、地圖或桌上型虛擬實境等數位學習方式不同在於，「虛擬原鄉」是以全景像片和全景影片來呈現部落的真實景觀，讓使用者更具有地點和空間概念，並可以依據耆老在現場的講解與所指的方向，四處轉頭自由地選擇觀看的方向和內容。其高度的沉浸感和臨場感，能夠充分體現原住民族注重身體參與的學習情境，貼近原住民族學生的學習特質，使都市原住民族學生能夠暫時突破時空的限制，學習族群的傳統生態知識。. 18.

(32) 第3章研究方法本研究所提出之虛擬原鄉概念，並非要建立完整的原住民族知識體系，而是期望能作為輔助教學的工具，在都市原住民族學生因為種種困難無法回到部落學習的情況下，突破時空的限制，以更具臨場感和沉浸感的方式學習傳統生態知識。本研究透過沉浸式虛擬實境輔助傳統生態知識之教學，基於前述研究議題，本研究首先透過田野調查，蒐集原住民族部落的空間資訊與傳統生態知識，接著在內業整理所蒐集到的全景像片與影片，搭配田野調查所整理的原住民族傳統生態知識建構虛擬原鄉，最後透過教學成效評估，分析虛擬原鄉輔助傳統生態知識教學上之成效。研究流程如下圖 12 所示。. 圖 12、研究流程圖. 19.

(33) 3.1 田野調查 3.1.1 無人飛行載具(UAV)航拍本研究使用 UAV 進行航拍建立空中全景像片，相對於傳統航拍以有人機進行拍攝，UAV 具備低成本、高機動性等優點，若天氣狀況許可隨時可執行任務。 UAV 的航高較低使拍攝任務不易受雲層遮蔽影響，拍攝範圍較小比例尺相對較大，可以獲取高地面解析度之影像，適合拍攝單一原住民族部落，缺點是 UAV 的續航力相對較低，無法拍攝小比例尺的整片山林。本研究針對平面 100 至 200 公尺中等範圍的原住民族部落地景，如部落建築群、部落與山頭河川的相對位置等，使用 UAV 拍攝全景像片，呈現於沉浸式虛擬實境中。本研究所選用的 UAV 為法國 Parrot 公司所生產的 ANAFI（圖 13），搭載約 2 千 1 百萬像素(5344 x 4016)可調整仰俯角的高畫質相機，其最長飛行時間為 25 分鐘，內建的全球導航衛星系統(Global Navigating Satellite System, GNSS)為 GPS 和 GLONASS 雙星系統，在拍攝當下即會記錄經緯度座標與高程(Parrot, 2019)。. 圖 13、本實驗使用的 UAV 為 Parrot ANAFI. 20.

(34) 3.1.2 地面全景像片與全景影片拍攝本研究亦使用 360 度全景相機進行全景像片的拍攝，屬於定點場景式的 360 度全景像片，能讓使用者感覺彷彿自己置身於當地觀看。360 度全景像片搭配上沉浸式虛擬實境，能使瀏覽的體驗性達到最佳。本研究針對平面 5 至 10 公尺小範圍或室內的原住民族部落地景，如家屋、倉庫、植物或菜園等，使用 360 度全景相機拍攝全景像片，針對耆老示範操作傳統生活技能則拍攝全景像片，呈現於沉浸式虛擬實境中。本研究選用日本 Ricoh 公司所生產的 RICOH THETA V 全景相機（圖 14）拍攝部落全景像片，其使用高解析度與高精度拼接影像處理技術錄製 360°靜態影像與視訊，靜態影像解析度高達 5376 x 2688 像素，並可錄製 4K 視訊與 360° 空間音訊，讓虛擬實境的世界更為真實(Ricoh, 2019)。. 圖 14、RICOH THETA V 全景相機. 3.1.3 耆老訪談原住民族傳統生態知識的傳承注重身體參與到地方當中，藉由身體與環境互動、長輩的示範或實地教導作為知識、技能的傳遞，甚至以故事為媒介由耆老口 21.

(35) 述代代相傳。因此除了文獻蒐集之外，第一手的耆老訪談有其必要性，唯有研究者身歷其境、親臨感受，才有辦法在虛擬原鄉中如實呈現其族群的傳統生態知識，亦可以確保其正確性。與耆老在實地訪談的過程中，耆老示範傳統生活技能的影片、以族語口述歷史的聲音等，皆可以放入虛擬實境當中，增加虛擬原鄉的臨場感與體驗性。. 3.2 內業整理與虛擬原鄉建置 3.2.1 部落全景製作與挑選部落全景分為靜態的全景像片與動態的全景影片，全景像片又可分為空中航拍全景像片（圖 15）與地面全景像片（圖 16）。空中全景像片須以軟體將 UAV 航拍像片拼接而成，地面部分則須挑選適合的全景像片置於虛擬原鄉中。而全景影片部分，由於田野調查時拍攝的影片內容龐雜且冗長，因此需要將影片剪輯後製，縮短影片時間與檔案大小。本研究將選用能夠編輯 360 度全景影片的剪輯軟體後製，並加入照片和字幕補足全景影片的完整性。. 圖 15、空中航拍全景像片. 22.

(36) 圖 16、地面全景像片. 3.2.2 製作互動式虛擬原鄉本研究以 Unity 進行虛擬實境環境開發，Unity 是一套跨平台的開發遊戲引擎，可用於開發 Windows、Mac、Linux 平台的單機遊戲，或是 iOS、Android 行動裝置的遊戲，主要使用程式語言為 C#和 Javascript。使用遊戲引擎的好處是可節省開發時間，開發者不須從頭開始編寫程式。Google VR 提供了 Google VR SDK for Unity 的外掛程式，方便使用者開發以 Google Cardboard 為展示工具的虛擬實境 APP。本研究將前述利用 UAV 航拍以及全景相機所拍攝的全景像片 jpg 檔匯入 Unity，搭配文獻紀錄和耆老訪談所整理該族群或部落的傳統生態知識，並適度加入耆老以族語口述、吟唱的聲音檔或是示範影片等，使虛擬原鄉更具臨場感與沉浸感。製作完成後將 APP 匯出至行動裝置，將手機或平板電腦放入 Google Cardboard 觀影盒中，即可體驗虛擬原鄉，學習原住民族傳統生態知識。. 23.

(37) 3.3 教學實測與成效評估為確保所設計虛擬原鄉是否有效輔助傳統生態知識之教學與學習，本研究最後採取教學實測進行驗證。本研究與都會區設有原住民族專班之中學合作，邀請原住民族學生進行虛擬原鄉體驗。建置虛擬原鄉的族群選擇，以此班級比例最高的原住民族學生作為依據。教學實測時，將全班分為實驗組和對照組兩組，實驗組使用虛擬原鄉進行教學，對照組則使用一般教學法。由於虛擬野外實察的活動設計應包含行前解說、活動中和事後討論等完整的流程(陳哲銘，2003)，教學實測流程如下（圖 17）：1. 引言：在進行沉浸式的虛擬原鄉體驗前，應先引導至學習情境，以 10 至 15 分鐘的說明讓學生了解本研究設計虛擬原鄉的動機與理念，並帶領學生進入該族群的文化情境當中。2. 前測問卷：由學生填寫該原住民族傳統生態知識的情意與認知前測問卷。3. 虛擬原鄉體驗：首先介紹虛擬實境的操作方法，接著研究者引導學生依序進入各個場景，學習傳統生態知識，並給予有操作問題或障礙的學生協助。4. 後測問卷與意見回饋。. 圖 17、教學實測流程本研究教學實測的評量工具分為情意量表與認知試題，情意量表為學生對於自身族群傳統生態知識的態度，以李克特式(Likert)量表五等分計分，分數越高代表同意或滿意程度越高。認知試題則是測驗學生是否理解了虛擬原鄉中的傳統生態知識，最後以統計方法分析學生的學習態度與學習成效。本研究除量化分析外，亦會在後測問卷中以開放式的問題蒐集使用者意見與回饋，包括對傳統生態知識的學習感想與內容建議、虛擬原鄉的體驗心得與修改建議等。. 24.

(38) 第4章實驗設計本研究實驗設計首先討論測製虛擬原鄉的過程，包含實驗區選定、田野調查與耆老導覽內容、UAV 空拍規劃、全景影片拍攝，乃至於內業整理如全景影片剪輯、虛擬原鄉場景製作等。第二部分則探討教學實測的設計，如學生分組、教學流程、以及問卷構面等。 4.1 測製虛擬原鄉 4.1.1 實驗區選定本研究建置虛擬原鄉的場域選擇位於臺東縣成功鎮的「重安部落」（圖 18），部落居民與文化屬於阿美族海岸阿美亞群，族語名稱為 Tomiyac，清代此部落被稱作都滅社，日治時期則被稱為都威社。此部落主要的生活居住區域位在成功鎮博愛里境內都威溪出海口北岸，北接宜灣部落、西靠海岸山脈、南有石雨傘風景區、東面則是太平洋（圖 19）。部落的傳統生活範圍可以簡單分為四大區域：主要居住區、農耕使用地、傳統生活領域範圍內之岸際、傳統生活領域範圍內之山林(曾聖慈，2019)。. 圖 18、重安部落空拍像片 25.

(39) 圖 19、重安部落概略位置圖 (部落範圍與族語地名地節錄自曾聖慈(2019)。族語地名與表 1(第 31 頁)對應。底圖介接自內政部國土測繪中心通用版正射影像) 26.

(40) 本研究選定重安部落作為建置虛擬原鄉場域的主要原因有二，其一是由於交通不便，部落受到外界主流文化和價值觀的影響較小，許多部落耆老現今仍使用著傳統生態知識生活。此外，後續教學實測的合作班級-新北市樹林高中三年級的原住民族專班，其學生組成有一半以上來自阿美族，且有一位學生正好來自重安部落，選定重安部落建置虛擬原鄉有助於後續的教學成效評估。重安部落頭目的產生方式並非世襲制，而是選任制，現今重安部落每四年進行一次的頭目選舉，唯有剛從男子階層退役的男性族人有資格參選，且提名人選的權力是屬於準備卸任之頭目那一階層的男性族人所擁有。頭目選任的條件包括必須熟悉部落內各氏族的遷移故事和部落歷史，並精通部落內各種傳統文化(曾聖慈，2019)。因此，本研究透過管道聯繫到重安部落現任頭目以及前任頭目，兩位耆老皆在部落生活 70 餘年，非常熟悉部落的傳統生態知識。雖然部落內的生活早已現代化，但族人仍延續上山採集狩獵、溪邊捕魚與海邊採集的生活模式(呂慈慧， 2019)。本研究由兩位耆老帶領研究者學習並蒐集重安部落的傳統生態知識，以作為建置虛擬原鄉的主要素材。. 4.1.2 田野調查成果 1.. 耆老導覽-阿美族傳統生態知識由前述文獻可知，透過阿美族具有代表性的野菜文化，不僅能夠了解族人對. 於自然環境資源的認識以及運用，也能連結至背後更深層的族人社會規範和精神信仰。此外，由飲食文化切入，除較為貼近生活外，也更能引起學生共鳴以及興趣。在田野調查前與族人進行事前規劃、討論的過程時，族人也認為野菜文化是最貼近平時的生活情境，耆老也能夠在山林中示範實際操作採集的過程，因此最後決定以野菜採集與文化作為核心內容呈現在虛擬原鄉之中。由於兩位耆老平時忙於農務與部落事務，因此本研究前往重安部落拜訪僅兩 27.

(41) 次，耆老訪談與導覽的時間為一個半天，由耆老設計安排導覽行程，帶領研究者走訪實際的生活情境。上午進入山林裡面進行植物辨識，並示範如何採集野菜，期間也讓研究者親自操作。中午則回到前任頭目位於部落主要耕作區的工寮，由兩位耆老示範如何處理採集回來的食材，到最後入菜成為午餐，帶領研究者使用阿美語進行飯前禱告。由於研究者並非阿美族人，且後續教學實測中的都市原住民族專班學生亦來自各個不同族群，因此本研究仍是請耆老以中文進行傳統生態知識的講解，才有辦法設計虛擬原鄉教學。但未來若是年輕族人親自回到部落，可以和耆老們進行族語的對話，虛擬原鄉中也將能完全使用族語呈現。本研究在沉浸式虛擬原鄉中著重呈現重安部落的山林知識，使瀏覽者感覺彷彿親臨現場，觀看耆老示範傳統技能，因此所觸及的傳統生態知識僅限於 Berkes et al. (2000)所提出之分析架構的第一個層面與第二個層面，也就是依據環境觀察所得的「經驗知識」，以及對於土地、生態和自然的「資源管理」知識，尚無法呈現深層的族群社會制度與世界觀。上述的經驗知識，在本研究所設計之虛擬原鄉中包含耆老對於野菜的辨認與採集、在山林之位置的判斷。而「資源管理」方面，則是呈現部落的山林與海洋的管理，如耆老提到在繁殖期漁獵時不可以抓母魚，而小魚則是一年四季都不可以抓，且祖先也教誨山海是大家的，不可以獨佔(曾聖慈，2019)。以下簡述導覽與訪談過程中，耆老所提及的傳統生態知識：在山林裡判斷自身位置耆老提到在山林中判斷自身的位置是要依靠身體去感受，不僅使用視覺，另外也結合了聽覺和觸覺等身體的各種感官經驗與記憶。前任頭目特別提及在山林裡面認路的技巧，就是用砍刀樹皮上面做記號，這樣回程時才能找到自己來時之路。此外，耆老也說明在山林中常常會聽到飛鼠、山豬和山羌等動物的叫聲，而山徑旁也會有山豬、山羌所走過的路徑和坑洞，這些多重的感官知覺與經驗記憶， 28.

(42) 都是族人在山林中判斷自身位置的重要依據。野菜採集與植物辨認野菜文化、採集的部分，耆老導覽與示範的重點則圍繞在藤心（阿美族語： dongec）、山棕心（阿美族語：sarengad）、筆筒樹心（阿美族語：siking）的採集與處理。藤心(dongec)要食用的部位是莖部尚未纖維化的嫩心部分，其外皮充滿鉤刺（圖 20），因此在現場採集時，必須利用砍刀將外皮削去，耆老有特別提及削皮的技巧，要用刀子傾斜的那面，用反手的方向削皮，若用刀子平直的那面正手削皮，會直接把藤條砍斷，以致於無法順利獲得藤心。回到工寮後，則要將藤心的外皮進一步剝去，只留下中間嫩心的部分，將其切段後即可入菜，食用的方法大多以藤心排骨湯為主，味道雖偏苦，但對身體健康很有助益。. 圖 20、藤心(dongec)外觀山棕心(sarengad)的食用部位是莖下半部接近根部之處的嫩心部分，在山林先利用刀子砍下該部位（圖 21），回到工寮後，再將其外皮削去，留下中間嫩心 29.

(43) 的部分，將其切段後即可入菜，食用方法與藤心相似，常與排骨一起煮湯，味道較藤心甜。山棕心除了可供食用以外，山棕莖的網狀外皮纖維部分可以編織為蓑衣，而山棕葉則是可以作為掃把使用。. 圖 21、山棕心(sarengad)外觀筆筒樹心(siking)的食用部位為樹幹頂的嫩髓（圖 22），在山林裡初步削皮後，回到工寮後再將其外皮削除乾淨，嫩髓帶有黏液並有些許生腥味，切片後可與味噌、排骨一起煮湯食用。. 圖 22、筆筒樹心(siking)外觀透過耆老在山林中對於野菜的採集與講解，不難發現族人對於自然資源的運用，是遵循著祖先所教誨的規範與精神，使資源能夠取之不竭。族人與自然環境 30.

(44) 和諧共處的智慧，以及對於資源分享的精神與實踐，不僅聯繫著部落中人際網絡的關係，也蘊藏永續發展之思維。此外，族人能夠採集運用的野菜種類超過兩百種以上，體現了生物多樣性，而就地取材則是符合低碳、低食物里程等特點，在現今與未來氣候變遷下的環境劇變挑戰，族人的山林知識和野菜文化更能展現其價值。除傳統生態知識內容外，族語也是虛擬原鄉中重要的元素之一，虛擬原鄉中的專有名詞為中文和族語雙語並行，以族語表達才能夠如實呈現族人的精神以及文化。因此在訪談耆老的過程中也蒐集了各種植物、野菜、傳統領域地名等族語錄音(表 1)，以作為後續建置虛擬原鄉的多媒體素材。表1、置入虛擬原鄉中的族語錄音（地名翻譯節錄自曾聖慈，2019）阿美族語 dongec. sarengad. siking. 中文. 阿美族語. 中文. 阿美族語. 中文. 藤心. Hifalatay. 山橫著的地方. Nacelalan. 用鋤頭開墾的地方. 山棕心. Pisasinan. 拍照的地方/ 像照片的地方. Ciwilokay. 長有許多柚子樹的地方. Cikafuhongay. 長滿紅柿子的地方. Salafalan. 開墾中的農耕土地男子聚會所的地方. 筆筒樹心. lidateng. 咬人狗. Piaowanan. 撿拾海膽的地方. Nasfian. kakulut. 車輪茄 (輪胎). Sekong. 水流相互衝擊的狀聲詞. Cikacawan. Tomiyac. 重安部落. Sifokoan. 喜福固的土地. 2.. 卡造的土地. 拍攝全景像片與全景影片本研究選用日本 Ricoh 公司所生產的 THETA V 全景相機拍攝部落全景像片， 31.

(45) 其靜態影像解析度高達 5376 x 2688 像素，並可錄製 4K 視訊與 360°空間音訊。全景像片主要是在耆老於山上講解的地點，針對野菜、植物或是動物的足跡進行拍攝（圖 23）。而全景影片則是主要拍攝耆老示範現場採集、在工寮處理野菜食材的動作，以及耆老在山林裡講解如何判斷自身位置等山林知識。影片拍攝時，以架設腳架定點拍攝為主，若是在山林裡面耆老示範採集的過程中不方便架設腳架，則是以手持相機放置在拍攝者頭頂的方式進行拍攝。但手持拍攝方式易晃動，後續戴上虛擬實境眼鏡觀看此全景影片時，使用者會更容易感到頭暈或眼睛不適。. 圖 23、RICOH THETA V 所拍攝之全景像片（耆老現場採集藤心). 3.. 無人飛行載具(UAV)航拍本研究選用法國 Parrot 公司所生產的 ANAFI，搭載約 2 千 1 百萬像素(5344. x 4016)可調整仰俯角相機，其最大飛行時間為 25 分鐘。ANAFI 搭配的手機 APP 為 FreeFlight 6，本研究使用 FreeFlight 6 內建拍攝 Panorama 360°（全景像片）功能，UAV 自動拍攝 42 張不同角度的像片，飛行結束後，可在 APP 內自動拼接產生全景像片（圖 24）。. 32.

(46) 圖 24、FreeFlight 6 APP 截圖畫面重安部落範圍皆為交通部民用航空局所公布之無人機可飛行區域（圖 25），唯飛行時須遵守不得超過距地面高度超過 400 呎飛行之規定。為了能在虛擬原鄉中展示部落傳統生活領域範圍及地名，本研究選擇拍攝地點主要有二，其一為重安部落海岸上空（圖 26），像片裡能夠呈現重安部落主要居住區，以及傳統生活領域範圍內之岸際。其二則是部落耕作區上空（圖 27），使像片中能夠呈現部落的農耕使用地，以及一小部分傳統生活領域範圍內之山林，也是耆老帶領研究者上山採集野菜的區域。拍攝高度皆設定為民航局所規定的 400 呎上限，使像片中呈現的範圍最大化。. 33.

(47) 圖 25、民航局 Drone Map APP 截圖. 圖 26、重安部落海岸上空之空拍像片 34.

(48) 圖 27、重安部落耕作區上空之空拍像片. 4.1.3 內業整理與虛擬原鄉建置 1.. 剪輯影音多媒體影片剪輯由於田野調查時所拍攝的全景影片龐雜，且內容冗長，為避免後續輸出至手. 機的虛擬原鄉 APP 檔案過大，因此需要將田野調查所拍攝的影片剪輯後製，縮短影片時間與檔案大小。挑選影片剪輯時，若因全景影片的畫面晃動過大，或耆老示範採集野菜的關鍵動作被身體遮擋，導致觀看體驗不佳時，則會以拍攝角度更佳、影片畫面較為穩定的平面影片取代之。本研究使用 Adobe Premiere Pro 剪輯田野調查所蒐集之 360°全景影片，Adobe Premiere Pro 影音剪輯軟體支援 360°全景影片編輯，並支援 VR 模式照片和字幕編輯。由於後續在 Unity 軟體內編輯時，針對植物特寫照片和耆老講解的關鍵字幕等輔助使用者學習的元素，並無法隨著影片播放而顯示和消失，因此必須先使用 Adobe Premiere Pro 軟體先行後製。剪輯影片時，須依照耆老在影片中的位置，調整照片和字幕在 360°全景中的觀看角度（圖 28）。. 35.

(49) 圖 28、Adobe Premiere Pro 後製全景影片介面（VR 模式）以「前任頭目講解如何在山裡面認路」影片為例，下列字幕會在影片中依序出現：(1) 山長怎樣，河流在哪邊一定要記。(2) 下雨或起霧的話，還是知道之前自己走的路。(3) 在樹皮上做記號。(4) 我們習慣的，隨便砍一砍，看那個地形就知道了。植物特寫照片則以「前任頭目示範採藤心」為例，由於全景影片中沒有辦法近距離呈現藤心外皮的樣貌，因此於影片的 12 秒至 1 分 22 秒處，在全景中某一個不會遮擋到耆老的角度加上藤心的特寫照片（圖 29），讓觀看者能夠清楚看到藤心的外皮充滿鉤刺，在採集時需要特別小心。. 圖 29、全景影片中的藤心特寫照片 36.

(50) 最後在軟體內將全景影片的初始角度設定為耆老講解與示範採集野菜的方向，讓使用者在影片播放開始時就能掌握到學習的重點。剪輯完成後，設定影片輸出之參數，影像編碼為 H.264，檔案格式為 mp4，使影片能夠順利匯入 Unity。位元率(Target Bitrate)設為 10 Mbps，最大位元率(Target Bitrate)設為 12 Mbps，位元率越高，影片的品質越好，但檔案會越大，因此需要在影像品質和檔案大小之間取得平衡。表 2 列出剪輯完成後置入虛擬原鄉 APP 中的各個影片主題、長度與檔案大小：表2、剪輯後全景影片的影片長度和大小影片長度. 檔案大小 (MB). 前任頭目講解如何在山裡面認路. 57秒. 85. 現任頭目示範採山棕心(平面影片). 1分35秒. 117. 前任頭目示範現場處理筆筒樹心. 59秒. 89. 前任頭目示範採藤心. 1分22秒. 120. 兩位頭目在工寮示範處理山棕心和藤心. 2分01秒. 156. 前任頭目在工寮示範處理筆筒樹心. 1分10秒. 88. 現任頭目使用族語進行午餐前禱告. 49秒. 70. 影片主題. 音訊剪輯由於耆老訪談時的錄音為一整個片段，因此本研究使用 Audacity 音樂後製軟體剪輯族語錄音，為每一個族語專有名詞（表 1）區分為單個音訊檔(mp3)，且必須配合全景影片的音量大小，調整音訊的音量，讓使用者在瀏覽虛擬原鄉時，影片和音訊的聲音大小能夠一致。. 2.. 製作互動式虛擬原鄉本研究使用 Unity 遊戲開發引擎製作 Android 平台的互動式虛擬原鄉 APP， 37.

(51) 以下依序說明互動式虛擬原鄉 APP 的製作流程，包含開發環境設定、場景製作、互動功能、螢幕錄製功能與安裝檔匯出等：開發環境設定欲開發 Android 平台能使用的 APP，首先必須安裝 Android Studio，於其中獲得 Android SDK 後匯入進 Unity，最後才能輸出 Android 平台專用的.apk 安裝檔。此外，最後匯出的虛擬原鄉 APP 要將手機或平板電腦放入 Google Cardboard 虛擬實境眼鏡觀看，因此，在設定開發環境時，還須匯入 Google VR SDK for Unity，設定完成後，在畫面中心才會出現互動專用的白色小圓點（GvrReticlePointer, 如圖 30 所示），方便使用者戴上虛擬實境眼鏡後，能夠判斷畫面中心位置，並藉由轉動頭部在場景中瞄準目標物，以觸碰螢幕的方式進行互動。. 圖 30、Google VR 之互動小白點(GvrReticlePointer) 製作虛擬原鄉場景在 Unity 內，虛擬原鄉的各個場景由不同的球(Sphere)所構成（圖 31），將全景像片和全景影片作為材質敷貼到球的內皮，當攝影機(Main Camera)的位置在球的正中間時，使用者就能夠觀看到 360 度的全景，使其彷彿置身於當地。. 38.