思考風格與空間能力對在三維空間搜尋系統中定錨行為之影響

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(1)國立交通大學理學院網路學習學程碩士論文思考風格與空間能力對在三維空間搜尋系統中定錨行為之影響 The Effects of Thinking Styles and Spatial Ability to Anchoring Behavior on the 3-Dimentional Space Search System. 研究生：李美璇指導教授：孫春在. 中華民國. 教授. 九十六. 年六月.

(2) 思考風格與空間能力對在三維空間搜尋系統中定錨行為之影響 The Effects of Thinking Styles and Spatial Ability to Anchoring Behavior on the 3-Dimentional Space Search System 研究生：李美璇. Student： Mei-Hsuan Lee. 指導教授：孫春在. Advisor： Chuen-Tsai Sun. 國立交通大學理學院網路學習學程碩士論文. A Thesis Submitted to Degree Program of E-Learning College of Science National Chiao Tung University in partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of Master in Degree Program of E-Learning. June 2007. Hsinchu, Taiwan, Republic of China. 中華民國九十六年六月 ii.

(3) 思考風格與空間能力對在三維空間搜尋系統中定錨行為之影響學生：李美璇. 指導教授：孫春在. 博士. 國立交通大學理學院網路學習學程碩士班. 中文摘要將單調的書本與虛擬的情境相互結合，可達到提升學習動機與學習能力的作用。而在情境學習的過程中，由教師扮演引導者或協助者，讓學生表達自己對內容的想法及疑問或將重點摘要，就是所謂「定錨行為」，而在 Google earth系統系統中加入不同性質地標即稱作「在三維空間搜尋系統中的定錨行為」。本研究採用「相關研究法」來探討個別差異對「定錨行為」的影響，施作「思考風格」問卷選出立法型、行政型和司法型風格顯著的學生，而以《多因素性向測驗》中的空間關係與抽象推理測驗分數作為其「空間能力」的依據。實驗過程首先在 Google earth系統中進行「文章與地圖結合任務」，將此情境下的錨點模式分為直接、間接、地理性、歷史性和挑戰性地標，觀察學生的定錨行為；然後完成不同錨點題型的「搜尋任務」，觀察學生使用錨點的行為。研究結果發現思考風格和空間能力對三維空間搜尋系統上的定錨行為有影響：樂於探索的立法型、擅長地理搜尋的高空間能力者最喜歡下錨點，守規則的行政型偏好使用預設的錨點來搜尋，高空間能力者則較喜歡轉動地球來搜尋目標；而使用預設錨點的次數愈多，搜尋成果愈好，顯示錨點對學習的重要性。因此，人們把文章整理成地圖的方式呈現，從圖像也能讓學習者很快連結到文字內容，一來一往，讓學習者瞭解知識的意義與價值，也形成有效的教學回饋。. 關鍵詞：定錨行為、思考風格、空間能力、三維空間搜尋系統、Google earth系統. i.

(4) The Effects of Thinking Styles and Spatial Ability to Anchoring Behavior on the 3-Dimentional Space Search System Student：Mei-Hsuan Lee. Advisor：Dr.Chuen-Tsai Sun. Degree Program of E-Learning National Chiao Tung University 英文摘要. Abstract. The combination of dull books and fictitious situation can have the result of promoting learning motivation and improving ability. In the process of their learning situation, teacher acts as a guide or assistant to let each student expresse ideas and questions about the learning content, and then summarize the key points. This process is called "anchoring behavior". The operation software used in this thesis is the "Google Earth System", and adding references with different characteristics on this system is called the "anchoring behavior on the three-dimensional space search system". In order to discuss the influence of individual differences in using "anchoring behavior", this thesis uses the practice of "correlational studies". First, the students are classified based on their apparent thinking style by using the "Thinking Style Survey" which breaks down thinking patterns into legislative, executive and judicial types. Then the thesis uses the spatial relationship and abstract reasoning examination score of the "Multi-Factors Aptitude Test" to rank their "spatial ability". In the experimental process, this thesis uses the "Combination Mission of Article and Map" on the Google earth system first, in order to observe the students and divide the anchoring patterns into the direct, the indirect, the geography, the historicity and the challenge reference patterns. Then the thesis carries on by using the "Search Mission". So that teachers can obsever how students use the anchoring points. The result showed that thinking style and spatial ability influenced the anchoring behavior on the three-dimensional. ii.

(5) space system. The students were the legislative type who like to explore and ones who were good at geography have high spatial ability mostly like to anchor. But the executive type used to obeying rules especially like using hypothetical references to search. The ones with high spatial ability like to rotate the Earth to search for the goal. Finally this thesis discovered the more times that a hypothetical anchor was used, the better the search achievement would be. The result expresses the importance of anchoring to learning. People changed their presentation styles to include maps with the text. Learners can understand more quickly the textual content of an article by using images of maps. In this way, the learner can understand the meaning and value of information more quickly,and the teacher can more quickly see results from their teaching.. Keywords: anchoring behavior, thinking styles , spatial ability, three-dimensional space search system, Google earth system.. iii.

(6) 致. 謝. 首先要感謝的是孫春在老師兩年來的指導與鼓勵，從老師身上讓我看到結合人文涵養與資訊專業的最佳典範，也很感謝林珊如老師、莊祚敏主任、陳一平老師在口試時給了我許多寶貴的意見。再來最要感謝的是岱伊學姊不厭其煩地為我修正研究方向及論文缺失、細心的指導資料分析的部分，如果沒有她，這篇論文應該是遙遙無期吧！以及感謝佩嵐學姊、朝淵學長的指正，信全學長、金村學長在參考文獻上的提供，任教學校的裕軒組長在做教學實驗時所給予的協助，以及民富國小高光華老師與外籍英語教師 Jack 修正英文摘要，有你們的幫忙才能讓這篇論文順利完成。還有感謝共同打拼的好夥伴：建發、碧雯、栴璇、右敏、家韻、廷圭、凱文等專班同學，就在彼此的加油打氣下，一起完成夢想。在這段寫論文的日子，家人一直是我精神與體力上最大的支持。感激勞苦功高的母親分擔了大多數照顧孩子的時間，當然也感謝一下了班就趕回家幫忙的妹妹和一起幫忙照顧孩子的哥哥，多虧了你們，我才能專心在論文研究上。最後，感謝親愛的老公在工作繁忙之餘還幫我分擔多數的家事，甚至花了一整天幫我翻譯英文摘要，更要不時聽見我嘮叨著研究過程的種種難關。如願以償地完成了碩士學位後，媽咪要天天陪著我那對全天下最可愛的寶貝了！美璇 2007.06.27 于新竹. iv.

(7) 目. 錄. 中文摘要 ..................................................................................................................................... i 英文摘要 .................................................................................................................................... ii 致. 謝 ....................................................................................................................................... iv. 目. 錄 ........................................................................................................................................ v. 表. 目. 錄 .............................................................................................................................. vii. 一、緒論 .................................................................................................................................... 1 1.1 研究動機與重要性 ...................................................................................................... 1 1.2 研究目的 ...................................................................................................................... 4 1.3 研究問題 ...................................................................................................................... 4 1.4 名詞釋義 ...................................................................................................................... 5 1.5 章節介紹 ...................................................................................................................... 7 二、文獻探討 ............................................................................................................................ 8 2.1 思考風格 ...................................................................................................................... 8 2.1.1 思考風格的定義 ................................................................................................... 8 2.1.2 思考風格的測量 ................................................................................................. 11 2.2 空間能力 .................................................................................................................... 12 2.2.1 空間能力的定義 ................................................................................................. 12 2.2.2 影響空間能力的因素 ......................................................................................... 14 2.2.3 空間能力的測量 ................................................................................................. 18 2.3 定錨行為 .................................................................................................................... 20 2.3.1 錨式(Anchoring)情境學習 ................................................................................. 20 2.3.2 文章與地圖的結合 ............................................................................................. 22 2.4 三維空間搜尋系統 .................................................................................................... 25 2.4.1 搜尋任務 ............................................................................................................. 25 2.4.2 三維空間系統 ..................................................................................................... 26 三、研究方法 .......................................................................................................................... 28 3.1 研究架構 .................................................................................................................... 28 3.2 研究對象 .................................................................................................................... 30 3.3 研究設計 .................................................................................................................... 31 3.4 研究工具 .................................................................................................................... 32 v.

(8) 3.5 實施流程 .................................................................................................................... 40 3.6 資料分析 .................................................................................................................... 41 3.6.1 分析項目與評量方式 ......................................................................................... 41 3.6.2 分析方法 ............................................................................................................. 43 四、結果與討論 ...................................................................................................................... 44 4.1 思考風格與空間能力是否相關 ................................................................................ 44 4.2 思考風格與空間能力對定錨行為的影響 ................................................................ 50 4.2.1 不同思考風格在定錨行為上是否有差異？ ..................................................... 50 4.2.2 空間關係對定錨行為的影響 ............................................................................. 52 4.2.3 抽象推理對定錨行為的影響 ............................................................................. 53 4.3 思考風格與空間能力對使用錨點行為的影響 ........................................................ 55 4.3.1 不同思考風格在使用錨點行為上是否有差異？ ............................................. 55 4.3.2 空間關係對使用錨點行為的影響 ..................................................................... 58 4.3.3 抽象推理對使用錨點行為的影響 ..................................................................... 61 4.4 搜尋任務得分的分布情形及影響因素 .................................................................... 64 4.4.1 搜尋任務的得分分布情形 ................................................................................. 64 4.4.2 不同思考風格在搜尋任務得分上是否有差異？ ............................................. 68 4.4.3 空間能力與搜尋任務得分的影響 ..................................................................... 69 4.4.4 定錨行為、使用錨點行為對搜尋任務得分的影響 ......................................... 70 五、結論與建議 ...................................................................................................................... 73 5.1 結論 ............................................................................................................................ 73 5.2 研究限制 .................................................................................................................... 75 5.3 建議 ............................................................................................................................ 76 參考文獻 .................................................................................................................................. 77 附錄 A：思考風格問卷 .......................................................................................................... 83 附錄 B：錨式教學法的設計原則與要領 .............................................................................. 85 附錄 C：文章與地圖結合任務（題本） .............................................................................. 86 附錄 D：文章與地圖結合評分範例說明 .............................................................................. 94 附錄 E：搜尋任務（題本） ................................................................................................... 95 附錄 F：搜尋任務評分範例說明 ......................................................................................... 108 附錄 G：思考風格問卷授權書 ............................................................................................ 109 vi.

(9) 表表 2- 1 表 2- 2 表 2- 3 表 2- 4 表 2- 5 表 2- 6 表 2- 7 表 2- 8 表 3- 1 表 3- 2 表 3- 3 表 3- 4 表 3- 5 表 3- 6 表 3- 7 表 4- 1 表 4- 2 表 4- 3 表 4- 4 表 4- 5 表 4- 6 表 4- 7 表 4- 8 表 4- 9 表 4- 10 表 4- 11 表 4- 12 表 4- 13 表 4- 14 表 4- 15 表 4- 16 表 4- 17 表 4- 18 表 4- 19 表 4- 20 表 4- 21 表 4- 22 表 4- 23 表 4- 24 表 5- 1. 目. 錄. 思考風格的類型 ......................................................................................................... 9 功能思考風格描述與可能行動 ............................................................................... 12 空間能力定義表 ....................................................................................................... 13 空間能力向度分析表 ............................................................................................... 15 空間能力向度與本研究測量方式 ........................................................................... 19 空間能力描述與可能行動 ....................................................................................... 20 定錨行為的性質 ....................................................................................................... 24 不同的搜尋系統之比較分析 ................................................................................... 26 思考風格分布表 ....................................................................................................... 31 思考風格問卷架構及題號對照表 ........................................................................... 32 設定地標種類之題型對照表 ................................................................................... 36 搜尋任務可對應之預設地標名稱和搜尋任務題型 ............................................... 37 搜尋任務題型 ........................................................................................................... 38 搜尋任務得分對照表 ............................................................................................... 39 實驗活動圖片 ........................................................................................................... 41 思考風格問卷與空間能力測驗之描述統計量結果摘要表 ................................... 44 思考風格與空間能力的相關性 ............................................................................... 47 思考風格問卷之描述統計量結果摘要表 ............................................................... 48 思考風格類型的單因子變異數分析及事後比較結果 ........................................... 49 思考風格 * 定錨行為交叉表 ............................................................................... 50 空間關係 * 定錨行為交叉表 ............................................................................... 52 抽象推理 * 定錨行為交叉表 ............................................................................... 54 思考風格對使用錨點行為的單因子變異數分析及事後比較結果 ....................... 56 思考風格對使用錨點次數的平均數差異考驗 ....................................................... 56 思考風格 * 使用錨點行為交叉表 ..................................................................... 57 空間關係對使用錨點行為的單因子變異數分析及事後比較結果 ..................... 59 空間關係對使用錨點次數的平均數差異考驗 ..................................................... 59 空間關係 * 使用錨點行為交叉表 ..................................................................... 60 抽象推理對使用錨點行為的單因子變異數分析及事後比較結果 ..................... 62 抽象推理對使用錨點次數的平均數差異考驗 ..................................................... 62 抽象推理 * 使用錨點行為交叉表 ..................................................................... 63 搜尋得分資料分析 ................................................................................................. 66 預設地標困難度之平均得分數 ............................................................................. 66 圖層階級困難度之平均得分數 ............................................................................. 67 困難度對搜尋任務得分的單因子變異數分析及事後比較結果 ......................... 68 思考風格對搜尋得分之單因子變異數分析及事後比較結果 ............................. 69 空間關係對搜尋得分之單因子變異數分析及事後比較結果 ............................. 70 抽象推理對搜尋得分之單因子變異數分析及事後比較結果 ............................. 70 定錨行為、使用錨點行為與搜尋任務得分的相關性 ......................................... 72 資料分析整理 ........................................................................................................... 73 vii.

(10) 圖目錄圖 2- 1. 空間能力模式圖 ....................................................................................................... 15. 圖 2- 2. 三度空間心理旋轉作業圖例 ................................................................................... 18. 圖 2- 3. Sternberg 幾何圖形類比推理作業圖例 .................................................................. 19. 圖 2- 4. 地圖（上）文章（下）圖例 ................................................................................... 23. 圖 2- 5. 第一視角與第三視角的比較圖 ............................................................................... 27. 圖 3- 1. 研究主架構圖 ........................................................................................................... 29. 圖 3- 2. 研究對象性別、居住地區之統計圖表 ................................................................... 30. 圖 3- 3. 是否使用過 Google earth 和單高風格分布之統計圖表 ....................................... 30. 圖 3- 4. 多因素性向測驗之空間關係題型 ........................................................................... 34. 圖 3- 5. 多因素性向測驗之抽象推理題型 ........................................................................... 34. 圖 3- 6. Google earth 系統主要操作環境功能說明 ............................................................. 35. 圖 3- 7. 搜尋任務畫面 ........................................................................................................... 37. 圖 3- 8. Google earth 系統圖層架構與搜尋任務題目對照 ................................................. 39. 圖 3- 9. 實驗研究流程圖 ....................................................................................................... 40. 圖 3- 10. 自變項與依變項資料分析圖 ................................................................................. 42. 圖 4- 1. 立法風格分數之直方圖 ........................................................................................... 45. 圖 4- 2. 行政風格分數之直方圖 ........................................................................................... 45. 圖 4- 3. 司法風格分數之直方圖 ........................................................................................... 46. 圖 4- 4. 空間關係分數之直方圖 ........................................................................................... 46. 圖 4- 5. 抽象推理分數之直方圖 ........................................................................................... 47. 圖 4- 6. 思考風格與定錨行為在個數之交互作用圖 ........................................................... 51. 圖 4- 7. 空間關係與定錨行為在錨點個數之交互作用圖 ................................................... 53. 圖 4- 8. 抽象推理與定錨行為在錨點個數之交互作用圖 ................................................... 55. 圖 4- 9. 思考風格與使用錨點行為在題型個數之交互作用圖 ........................................... 58. 圖 4- 10. 空間關係與使用錨點行為在題型個數之交互作用圖 ......................................... 61. 圖 4- 11 抽象推理與使用錨點行為在題型個數之交互作用圖 ......................................... 64 圖 4- 12. 搜尋得分之分布圖 ................................................................................................. 65. viii.

(11) 一、緒論 1.1 研究動機與重要性傳統教學方式常被人認為是「填鴨式」教學，老師將書本上的知識直接加諸到學生身上，學生只會模仿老師的方法解題，缺乏自我的想法和問題解決能力，更無法將知識應用在生活中。所以如何讓學生學到「帶得走的能力」已經是教育改革的主要課題，強調問題解決的教學方式逐漸受到重視，而教學者的責任不再只是照本宣科，更應該提供一個適合的學習環境，透過實際的活動來學習，不僅能提高學生學習的主動性，培養其推理能力和解決問題的能力，更可達到學以致用的目的。徐新逸（民 84）提出為了提升學習者的興趣，教學活動多圍繞一些學生感興趣故事主題、歷險之旅或其他情節，此種教學形式將問題重點定位於一個情境中，藉此引導學生從情境中的資料發現並解決問題，讓學生將學科解題技巧應用到實際的生活當中，更說明了「情境學習」的重要性。許瑛玿、廖桂菁(2002)的研究指出「媒體科技與情境教學理論結合，可以提昇學童的學習動機和學習成效。」表示讓學生透過與情境的互動而去獲得知識、定義知識，學生就能夠在適當的時機運用知識與學習到新資訊。但是只重視成效或成績的學習，並不能真正培養學生解決問題的能力，因為學生在學習不同類型科目時所遭遇的困境中，他的自我學習方式往往是影響最大的一環，就如在同一個班級中每位學生閱讀相同的課文或問題時，有些人總是很快的發現重點並加以註記，以便複習時容易回想，就像是學習過程中作筆記的功夫，這些人也往往是學習成就較高的人，而有些人卻是無法找到重點或是說不擅於註記重點，在日後複習時總是摸不著頭緒，無法記憶當時的學習過程，在學習成就上也會顯著低落。因此，不論任何學習活動都應該重視學習者的學習過程，由教學者營造適合的情境和規劃教學任務，引導學習者在任何學習過程中懂得觀察自己的行為、並找到適合自己的註記方式，依據自我與情境互動的的經驗而產生問題解決之技能，培養出推理思考的能力，這種現象即反應了知識的習得是在情境中建構而成之說， 1.

(12) 顯示出情境式學習活動中「定錨行為」對學習的重要，這也是研究者以學習者在不同情境中定錨行為來作為研究重點的緣故。「定錨行為」在生活中的關聯性和資訊活動中的應用很多，做筆記、劃重點或是在上網時加入重要的網頁「我的最愛」等等，可以摘要或是方便下次再使用。此外，在日常生活中也常常用到參考地標的描述情形，像是有人問路時，往往會告訴對方某某地方就在前十字路口的紅綠燈右轉約五十公尺處，而這不就是像在教學時會要求學生劃下某某重點，可能是文字、詞句、段落等等，希望學習者遇到相同或相似問題時會參考先前的學習內容解決之，這點足以顯示「定錨行為」在學習上的重要性。在網路學習的文件中加入註解可以增加學習本文的價值(Marshall, 1998)，學習者在進行網路學習時更可藉由「加註解」的方式表達自己對學習內容的想法及疑問，進行知識建構（徐文敏，民 93）。因此，本研究透過「定錨行為」或引用錨點的動作觀察學生在學習過程中的知覺活動，進而提供教師在設計教材和規劃教學活動時的參考。情境教學理論也指出為了要使知識能在適當的環境中著錨(anchor)，主張要提供一個完整的教學環境，這個環境要能提供足夠的機會，讓學生從不同的角度去探索、體會概念的意義（楊家興，民84）。但在傳統教室中或因為實施不同的學習活動時常無法提供真實的學習情境，而電腦超媒體科技或網路卻可以用來彌補教室環境的不足，它可以虛擬類似真實世界的情境。另外，從「文字與圖像呈現」(Text vs. Graphical Representations) 何種呈現方法較佳的議題中，發現圖像的呈現應該較貼近使用者的心理模型，比文字呈現更具有學習效果，所以本研究希望學生把文章整理成地圖的方式呈現，從圖像的地圖也能讓學生很快連結到文章的文字內容，一來一往，並且能將書面教材資訊化、媒體化，比起僅以書本、文字來呈現的傳統教學方法豐富了許多。因此，本研究就以「Google earth 系統」為研究工具，讓學生在其上定錨於問題情境展開錨式探索，探討學生以此系統進行虛擬情境的教學活動時，是否因個別差異而影響其在此情境中的行為模式。隨著網路科技的發展，地圖的形式也從傳統的紙質地圖、平面地圖，發展到網路電 2.

(13) 子地圖、虛擬實境、三維立體空間等，而且在電子地圖搜尋方面還是以文字輸入模式，並且主要都是平面地圖，即使是三維空間的地理資訊模擬系統，卻不具有網路搜尋的功能，嶄新的 Google earth系統確克服這些困境，它能讓使用者以圖像方式進行搜尋，並透過網路傳輸最新的資訊。由全球最大搜尋引擎 Google公司在2005年6月推出具有模擬三維空間環境的搜尋系統 Google earth軟體，利用模擬從外太空俯瞰地球方式，將地理資訊系統(GIS)搜尋方式從原本只能上下左右的二維搜尋方式，增加了另一維高度，成為三維向度的空間搜尋系統，故本研究將此系統定義為「三維空間搜尋系統」。 Google earth 系統的主要功能之一就是利用「下地標」的方式很快的找到所需要的地圖，地標是 Google earth的一種快捷標籤，就像 IE瀏覽器的「我的最愛」單項，能快速打開保存的網頁一樣，讓你快速打開其指向的目的地三維地圖，在此系統中加入不同性質地標的方式就稱為「在三維空間搜尋系統中的定錨行為」。 Ford, Wood, & Walsh(1994)提出「使用者個別特質的差異可能是影響搜尋行為的最大因素」。 Ingrid(2001)也指出影響搜尋行為的因素有資訊組織及表達能力、搜尋任務、網路經驗、認知能力等， Kim & Allen(2002)提出使用者的個別差異和任務的類別是影響資訊系統使用的重要因子。因為思考風格與個人的心理機制和偏好是非常有關係的，亦隨著任務和情境而改變，不同的「心智自我管理」特性會影響個體對目標的判斷，當學習活動進行時，人們會依據自我的習性和性格來設定目標，而此目標就是搜尋行為的起始點，將影響後續相關搜尋行為的發展與運用。因此，本研究將「思考風格」作為影響學生在三維空間搜尋系統中各項行為表現之個別差異重點。 Bruner等人(1984)討論電子遊戲時，曾經提出空間能力可能影響玩家的電子遊戲表現，認為電子遊戲中的迷宮可能需要玩家的空間能力來決定行進方向。 Donelson(1990) 指出透過電腦來模擬二度與三度空間的圖形，可以改善學習者的思考與空間能力。陳采穗(1998)的研究指出，利用電腦軟體所提供的功能，學習者的接受度高且能增進學習者的空間能力。因為要探討的環境為虛擬三維空間的搜尋系統，所以與個體內在操控三維物件心像能力應該有相關，這種建構和操作心像的能力，可視為一種空間能力(spatial 3.

(14) ability)。綜合上述學者理論，可見空間能力與電腦虛擬三維環境有相關性，因此，本研究以「空間能力」做為影響學生在 Google earth三維空間搜尋系統中表現的分析重點。總結上述所言，將本研究定名為探討「思考風格與空間能力對在三維空間搜尋系統中定錨行為之影響」。. 1.2 研究目的本研究將學習活動設計在三維空間搜尋系統的情境中，讓學生融入情境中主動學習，探討學生在此情境中會有的定錨行為，再透過教師設計的問題情境中，讓學生在情境中使用錨點，尋找問題的線索，解決問題。從學生的思考風格與空間能力等個別差異來觀察其在三維空間搜尋系統中定錨行為與使用錨點行為，並驗證在虛擬三維空間搜尋系統情境中對搜尋的有利條件，使教師針對學生的能力不足加以增強，進一步瞭解造成學生在學習歷程的影響因素，以提供教師在規劃教學活動或製作教材時的參考。. 1.3 研究問題根據上述研究目的，本研究要探討的研究問題如下：（一）思考風格與空間能力是否有關？（二）不同思考風格在三維空間搜尋系統中定錨行為上是否有差異? （三）不同空間能力在三維空間搜尋系統中定錨行為上是否有差異? （四）不同思考風格在三維空間搜尋系統中使用錨點行為上是否有差異? （五）不同空間能力在三維空間搜尋系統中使用錨點行為上是否有差異? （六）搜尋任務得分的分布情形與影響搜尋任務得分的因素. 4.

(15) 1.4 名詞釋義（一）強調學習主體（學生）個別差異-思考風格根據 Sternberg(1997)「心智自我管理理論」(the theory of mental self-government)的觀點，思考風格是個人在對生活事件，處理問題時，所展現的一種思考的偏好方式，是個人的習性或作風，不是智力與能力，而是個人使用發揮才能的方式。以政府組織為隱喻，認為人類心智的運作就如政府組織的運作，可分成功能、型態、幅度、範圍、傾向等五種面向。其中「功能」面向包括立法型、行政型、司法型；「型態」面向包括君主型(Monarchic)、階層型(Hierarchic)、寡頭型(Oligarchic)、無政府型(Anarchic)；「幅度」面向包括全面型(Global)、詳細型(Local)；「範圍」面向包括內向型(Internal)、外界型 (External)；「傾向」面向包括自由型(Liberal)、保守型(Conservative)，共十三種思考風格。本研究所採用的思考風格採用「功能」面向，包括下列三種分類來進行樣本分組依據： 1.立法型(Legislative) 2.行政型(Executive) 3.司法型(Judicial) （二）操控三維物件心像的能力-空間能力空間能力一般可分為兩種主要成分：空間方位(spatial orientation)和空間視覺化 (spatial visualization)(McGee, 1979)。 Schofield & Kirby(1994)的定義，將空間能力視為一種空間關係的能力，即三度空間的心智旋轉，包括能將三度空間轉換為二度空間，進而配對二度空間形狀的能力。對空間能力的測試指標中大致可分為三部份：(1)空間視覺 (Spatial visualization)、(2)空間方向感(Spatial orientation)、(3)空間相關性(Spatial relation)。因此，本研究採用操作型定義，以《多因素性向測驗》中的「空間關係」和「抽象推理」兩項測驗，做為代表個人天生空間能力的變項，其分別在測試空間相關性 5.

(16) 的能力和空間視覺2D或3D圖形的轉換能力。（三）學習的重點存在於過程中-定錨行為以建構主義(Constructivism)的觀點來看，學習者的知識建構於學習的過程。經過導引、引發、再結構、應用、回顧等過程(Drive ＆ Oldham, 1986)，學習者才能真正將其類化為自己的知識。研究者採用開放型任務，由學生自由選擇重點在三維空間搜尋系統上用地標方式來加入註解，用以測試學生可能採用的應對行為，進而分析其加入錨點的行為，包括錨點的數目、種類或分布情形，並藉由探討其搜尋行為來瞭解學生在教學過程之後的回饋情形與認知精緻化的程度。本研究採用 Wolfgang K., Michael G., & Mathias L.(2006)的定義，在此三維空間搜尋系統情境下，學生的定錨行為應分別有五種模式： 1.直接參考地標(Direct geographical references) 2.間接參考地標(Indirect geographical references) 3.地理性參考地標(Symbolic geographical references) 4.歷史性參考地標(Temporal spatial references) 5.挑戰性地標(Challenges) （四）模擬三維空間環境的搜尋系統-Google earth 現實空間就是三維空間，也就是指立體三度空間，亦即被描述的物體具有三個測量的維度：寬度、高度和深度，或是數學、物理等學科中引進的多維空間概念，指由X、 Y、Z三個坐標決定的空間。本研究採用的 Google earth系統為二維平面的操作環境加上 Zoom in 和 Zoom out 的功能，因此才具有三個測量的維度（上下、左右、高度），故本研究將此系統定義為三維空間搜尋系統。. 6.

(17) 1.5 章節介紹第一章：緒論提出本研究的研究動機、研究目的、研究問題、名詞釋義、章節介紹。第二章：文獻探討本章就思考風格、空間能力、定錨行為、三維空間搜尋系統與 Google earth系統的理論進行討論以建構本研究的理論基礎。第三章：研究方法本章就本研究的研究架構、研究對象、研究設計、研究工具、實施流程及資料分析方法做詳細的說明介紹。第四章：實驗結果分析及討論本章就本研究的實驗結果及所得資料分析結果做進一步的解釋與討論。第五章：結論及建議本章針對本研究的限制及缺失做為日後進行相關研究的參考，同時對於未來可深入研究的方向提出建議。. 7.

(18) 二、文獻探討由教師營造與學習內容相近或虛擬真實環境的「情境」後，提出適當引導學習方式，並且考慮到與任務規劃相關的個別差異因子，如此一來，教學時就能因材施教，學生必定能有效達到學習的目標，甚至能適性的發掘個人專長。在本研究中以 Google earth三維空間搜尋系統為情境，根據本研究的目的，學生將有兩項任務分別為「文章與地圖結合」與「搜尋任務」。本研究將探討學生的思考風格和空間能力這兩個自變項與任務中依變項之間的關係，希望藉由本研究使學習更有意義與效率。因此，本研究將探討學生的個別差異是否會造成在三維空間環境的情境上之定錨行為和使用錨點行為的影響，以下針對思考風格、空間能力、三維空間搜尋系統與定錨行為加以探討，並針對上述教學理論與觀點，集合各方學者見解，與本研究目標關聯作一整理。. 2.1 思考風格 2.1.1 思考風格的定義「思考風格」是耶魯大學的心理學家 R. J. Sternberg於1986年提出的「心智自我管理理論」(Theory of mental self-government)，他認為思考風格的運用是天資以外的成功因素，其重要性甚至高過天資，同樣才智高低的兩人可能有截然不同的思考模式與行事風格，所以若可以調整習性與環境，運用得當且適當引導，將可強化其學習表現。關於思考風格的研究，1937年 Allport就曾指出風格是個人在問題解決、思考、知覺與記憶時的一種反應型態或習性（引自Sternberg & Grigorenko，1995）。 Sternberg(1997)認為思考風格是運用能力及思考的偏好，並提出「心智自我管理理論」，其基本想法是以政府運作方式來類比大腦內管理思考的方式，政府即是個人的延伸，人們集體在用不同方式管理自己。因此， Sternberg(1997)的「心智自我管理風格」 8.

(19) 以政府治理模式做譬喻，說明個體在自我心智上的治理形式，將思考風格分為五個面向、十三種風格，綜觀表2-1所示：表 2- 1 面向功能. 思考風格的類型主要論述. 類型. 特質. 詳細說明. 個體慣常使. 立法型. 富創意. 喜歡自己決定行事方法，較願. functions 用的行為作. (Legislative). 意處理非預先設定的問題。. 風行政型. 中規中矩. (Executive). 守規矩、聽命行事，樂意接受指示。喜歡以別人的意見基礎來解決疑難。. 司法型. 擅評析. (Judicial). 喜歡評估規則與程序，較願意處理可供分析事體與觀念的問題。喜歡發表意見、評判別人。. 形態. 個體在解決. 君主型. forms. 問題時所慣. (Monarchic). 專心一意. 心無旁騖。態度專心一意，一旦決定要做，就會盡力做到。. 用的處理模式階層型. 處事重緩. 有層次分明的多重目標，處事. (Hierarchic). 急有次第. 時頗知輕重緩急的分別。. 寡頭型. 多頭馬車. 企圖一把抓。同時面臨多項要. (Oligarchic). 求的時候，經常覺得時間和資源不足，沒有效率。. 無政府型. 漫無頭緒. (Anarchic). 面對問題時，所用的對策似乎是胡亂抓的。不容易去適應環境，也不易接受制度的限制。. 9.

(20) 幅度. 個體處理事. 全球型. levels. 物時所著眼. (Global). 宏觀全局. 見林不見樹。喜歡應對比較寬廣且抽象的題目。對於瑣碎事. 之處. 顯得不屑或厭惡。地方型. 細究枝枝. 見樹不見林。務實而且就事論. (Local). 節節. 事。喜歡解決必須打理細節的具體問題。. 範圍. 個體處事時. 內向型. scope. 與他人互動. (Internal). 獨樂樂. 自得其樂。個性內向，專注本分，比較超然離群，欠缺合群. 的關係. 意識。喜歡獨自工作。外向型. 眾樂樂. (External). 享受人群。性格爽朗，喜歡交際，比較外向。喜歡參加與人合作的工作，在人際關係方面反應靈敏。. 傾向. 個體處事時. 自由型. 喜嘗鮮、. 喜嘗鮮。喜歡超越就有的規則. leanings. 的思考方式. (Liberal). 求改變. 與步驟，擴大改變幅度，愛尋求刺激、五分鐘熱度、開放自由的作風。. 保守型. 墨守成規. (Conservative). 固守熟悉的工作領域。喜歡遵守既定規則和步驟，在有條理且沿襲成規的環境中工作。. 資料來源：本研究整理 Sternberg & Grigorenko(1995)認為學生會以自己偏好的思考風格來找尋適合自己的學習活動。所以各種學習活動都須注重學生的個別差異。根據思考習性的理論，沒有一種教學方法是適合每一個人，一成不變的教學模式只能讓某些思考風格合乎環境需求的人獲益，想使所有學生成長的教師必須靈活而彈性的調整教學方法，而該如何改變就在 10.

(21) 於是否瞭解每位學生的思考風格。由於本研究的學習活動中學生可在許多探究性質的重點與任務規劃上自由選擇，而不同的選擇方式就是取決於個體慣常使用的行為、作風，屬於「功能」面向的思考風格，而且與本研究之學習活動所需的思考方式相配合，因此，本研究選用「功能」面向的三種風格來探討。. 2.1.2 思考風格的測量習性、風格是個體長久以來運用能力的一種習慣，雖然它看不到，卻可以用外在行為模式來觀察，因此 Sternberg根據各類型的特性、定義，設計了思考風格量表，用以評估個人思考風格的傾向。為了避免在填答思考風格問卷時，對語意若無法釐清，造成認知混淆而影響其真正思考風格的呈現，而必須採用淺顯易懂的問卷來施測。由於本研究樣本為高中一年級學生與選用思考風格中的「功能」面向，故採用王佩琪(2004)碩士論文所編製的「國中生思考風格問卷」【附錄A】來測量學生的思考風格定向。讓學生主導學習活動的進行，可以自行選擇加入不同性質的錨點和錨點數目，根據 Sternberg 的「心智自我管理理論」的論述，對三種不同功能風格類型的學生可能在本學習活動出現的主導方式，依研究問題作出預測其可能的定錨行為，樂於探索的立法型容易接受新的教學活動，並表現出高度參與感，所以他們喜歡下各種錨點，但是熱愛新奇的他們不喜歡使用預定的錨點；中規中矩的行政型也會乖乖遵守規則，努力註記錨點和使用老師預定的錨點，並且會認真完成搜尋任務；而喜歡評析的司法型則不容易有偏好，因此在定錨行為和使用錨點行為上分布較為均勻，而搜尋得分得分布也是呈現均勻的情形。此預測將與最後的資料分析結果做一對照，有關思考風格的描述與可能的行動整理如下表 2-2 所示。. 11.

(22) 表 2- 2. 功能思考風格描述與可能行動. 思考風格. Sternberg 的描述. 本研究中可能行動. 喜歡創造自己的法則. 喜歡下錨點（高錨點數）. 喜歡以自己的方式做事. 錨點的種類分布均勻（錨點分散）. 喜歡創立新的事物. 不喜歡使用預設錨點. 喜歡發現全新的問題. 對搜尋任務的得分分布均勻. 喜歡遵循已有的法則. 錨點數目分布均勻. 喜歡按部就班處理事情. 錨點的種類分布集中（錨點集中）. 喜歡有明確的計畫. 喜歡使用預設錨點. 喜歡依既定規則或活動要求做事. 對搜尋任務的得分普遍較高. 喜歡評論判斷現存的標準或程序. 錨點數目分布均勻. 喜歡判斷評論結構或內容. 錨點的種類分布均勻（錨點分散）. 喜歡分析事物. 使用預設錨點的情形分布均勻. 喜歡比較正反意見. 對搜尋任務的得分分布均勻. 立法型. 行政型. 司法型. 2.2 空間能力 2.2.1 空間能力的定義 Bishop(1980)提到：「根據史實，從 Galton(1880)開始，在其有系統的心理探究上，空間能力已經引起了興趣」，至今也有很多的研究產生。但是對於空間能力的定義卻可說是眾說紛紜，即使是相同的名稱，也可能代表不同的意義。 Bishop(1983)覺得對於數學教育者而言，不可能有一個真正的空間能力定義。 Lohman(1984)認為空間能力是具有架構關係的不同能力所組成，包括了類化、保留、轉換抽象視覺圖像的能力。 Pellegrino & Hunt(1991)認為空間能力是視覺圖像的推理能力，將空間能力又增加一個新的定義。有關空間能力的研究，常因研究者的觀點不同，而對空間能力有不同的定義，本研究整. 12.

(23) 理各學者對於空間能力定義如下表。表 2- 3. 空間能力定義表. 研究者（時間）. 定義. Kelly(1928). 對視覺形式的認知及記憶，或是對視覺形狀之心理操作。. El-Koussy(1935). 獲得和流暢地使用空間圖像的能力。. Thurstone(1938). 能在心中記住一個空間圖象，並在腦海中扭轉、移轉或者旋轉這個圖象至一個新的位置，再將此變動過的圖象與研究者所提供的圖象進行比對。. Guilford &. 能夠在心裡想像物體的旋轉，及在平面上想像物體被展開後的. Lacey(1947). 平面圖或摺起後的立體圖形，或是瞭解空間中物體位置改變之關係的能力。. French(1951). 能夠瞭解物體在三度空間中移動之圖象的能力。. Shepard &. 能夠透視圖象變化的能力。. Metzler(1971) Lohman(1979). 能夠類化、保留及轉換抽象視覺圖象的能力。. Lohman(1984). 是一種非單一的能力，該能力也包括上下架構關係之能力的組合。. Linn & Petersen(1985). 表達轉換、類化和回憶象徵性非語言資訊的技巧。. Vigil(1988). 指個體內在的抽象認知過程. Moir & Jessel(1989). 指將東西轉化為圖形且顯示於腦海，此意味著能將形狀、位置、地理位置、大小比例轉換等作正確的轉換，他們也認為空間能力是男女性別最大的差異。. Pellegrino &. 對視覺圖象之推理能力。. Hunt(1991). 13.

(24) Schofield &. 將空間能力視為一種空間關係的能力，即三度空間的心智旋. Kirby(1994). 轉，包括能將三度空間轉換為二度空間，進而配對二度空間形狀的能力。. Montello(1999). 包含三個要素：空間視覺、空間方向感、空間相關性。. 孫士雄(2001). 個體因人而異之揣想或思考三度空間以及依據圖解或圖案在心理上想像或作物體旋轉或移動及改變方向和位置的抽象能力。. 康鳳梅、戴文雄(2001). 包含認知能力，超越了如記憶、複製或配對等認知能力，另外還包含感觀、記憶、邏輯思考及創造性空間思考之能力。. 資料來源：本研究整理綜合上述文獻對空間能力的定義及本研究所使用的三維空間搜尋系統需求，本研究採用空間能力的定義是指其屬於個體心智操作心像的能力，也就是個體具有將物體作上下架構關係、形狀、位置、大小比例、旋轉等作正確三維圖形轉換的空間關係能力和抽象思考能力。. 2.2.2 影響空間能力的因素 Yakimanskaya(1991)認為空間思考是心智活動的一種形式，能夠在解決實際和理論的問題過程中去創造空間的心像並操作它們。而 Linn & Petersen(1985)所認為的空間能力是指去表徵，轉換，產生和回憶符號的，非語言性的資訊的技能。他們將空間能力分為三種：(1)空間知覺(spatial perception)、(2)心理旋轉(mental rotation)、(3)空間視覺化。空間視覺化定義為：「牽涉到複雜，多步驟(multi-step)的操作空間呈現的資訊」。 Gorgorió(1998)在其研究中提出空間處理能力(spatial processing ability)：「需要去實現結合心靈運算來解決空間的任務所需要的能力。包含想像空間物件、關係和轉換及視覺化地解譯出來的能力，同時也有將它們編碼成文字或是混合的項目。因此空間處理能力包含：(1)不同的空間轉換、(2)解讀空間資訊的能力、(3)溝通空間資訊的能力」。 Pellegrino & Kail(1982)則畫出如下的空間能力模式圖： 14.

(25) 圖 2- 1. 空間能力模式圖（引自 Pellegrino & Kail，1982）. 雖然對空間能力有部分名詞定義不同，但一般學者較認同的是它能對外在刺激產生內在的心像並操作這些心像的能力。由於空間能力的定義有所不同，以下是研究者對於空間能力分析向度的整理：表 2- 4. 空間能力向度分析表. 研究者（時間）. 空間因素項目. 定義. Thurstone. 空間因素Ⅰ. 想像固定物體整體移動的能力. &Thurstone(1949). 空間因素Ⅱ. 想像固定物體組成元素在空間中移動的能力. Thurstone &. 1.靜態空間能力. 以圖形之靜態與動態特質區辨空間. Thurstone(1949). 2.動態空間能力. 因素Ⅰ與空間因素Ⅱ. Thurstone(1950). S1. 能夠辨識物體從不同角度觀察的相同性和想像一個固定形狀移到不同位置的能力。. S2. 能夠想像一個形狀的成份有移動或被取代。. S3. 能夠想到觀察者的身體方位也是問題的一個要素。. French(1951). 1.空間因素. 能夠正確辨識並比較空間圖形的能力。. 2.空間定位. 某空間圖形做各種角度變位時，能夠不受定位點的影響，辨認出圖形的能力。. 3.空間想像. 能夠在三度空間中想像物體的移動，或想像 15.

(26) 性地操弄該物體的能力。 Guilford &. 1.空間關係. Lacey(1947). 決定空間中不同安置下的刺激與反應關係的能力，以及瞭解視覺圖形之元素安排的能力。. 2.空間透視. 想像物件旋轉、平面圖形與立體物相互拆摺、以及預視物體在空間中相對位置改變的能力。. Piaget &. 1.圖畫式思考能力. 辨認靜止圖形的能力. Inhelder(1956). 2.操作性思考能力. 移動或者操控圖形與物件的能力. Michael et. 1.空間關係及定位. 以受試者本身為參考軸，來瞭解視覺刺激物. al.(1957). (SR-O). 內部元素安排的本質。. 2.視覺(Visualization). 心理操作一個高度複雜的刺激模型。. 3.動覺的心像. 能有同感地(vicariously)將整個圖形轉向或. (Kinesthetic imagery). 是向左(右)扭轉的一個移動。. 1.空間方位(SO). 察覺空間中物體的位置和形狀(以觀察者當. French et al.(1963). Smith(1964). 作是參考點) 2.視覺(visualization). 操作刺激物和改變其心像的能力. 1.SR-O. 操作相同圖形的能力. 2.Vz. 察覺、保留和確認整個圖形的能力(在形狀間作區分). 1.空間關係. 編碼、配對、旋轉簡單圖形的能力. 2.空間定位. 能從不同的定位點想像物體形狀的能力。. 3.想像透視. 一個能將平面圖想像成立體圖形的能力。. Ekstrom et. 1.圖形的流利度. 牽涉到理解一個視覺刺激模型內部成分的排. al.(1976). (Figural Fluency). 列，及改變方位之後仍不會混淆的才能。. Lohman(1979). 16.

(27) 2.視覺記憶(Visual. 辨認先前看到的非規則形狀的能力. Memory). McGee(1979). 3.完成的速度(Speed. 結合一個表面看來不同的知覺畫面(field)成. of Closure). 一個單一完形(gestalt). 1.空間因素(S). 對視覺刺激型式內部安排的理解，及不受方位改變混淆的能力. 2.視覺化因素. 能在心理操作、旋轉或扭轉以視覺呈現的刺. (Visualization). 激物之能力。. Pribyl & Bordner. 1.空間視覺. 心理操作動態圖象刺激的認知、保留、與記. (1985). (Spatial Visualization). 憶之能力。. 2.空間方位. 個體對改變方向之圖象保持清晰的能力。. (Spatial Orientation) 康鳳梅(2004). 1.空間定位能力. 能從不同的角度想像物體或圖形在空間的旋. (Spatial orientation). 轉變化，能迅速和精確想像其以2D或3D旋轉的能力。. 2.空間關係能力. 能夠想像在空間將不同的物體面互相關聯起. (Spatial relation). 來，並想像操弄物體摺合，展開或旋轉組合與分解的能力。. 3.空間感觀能力. 能正確辨識物體相接合外觀所形成的線，且. (Spatial perception). 對所觀看的物體能夠形成精確影像的能力。. 4.空間視覺能力. 能夠經由心理旋轉、移動，將相對位置改變. (Spatial visualization). 的物體操作或轉換其空間模式的能力。. 5.空間組織能力. 能夠組織經由觀察物體不同方向之空間影. (Spatial organization). 像，而揣想其另一方向之影像或立體的能力。. 資料來源：本研究整理. 17.

(28) 2.2.3 空間能力的測量 Geddes & Fortunado(1993)認為幾何通常被當作是空間的數學，用以連結數學和真實的世界的一種方式。從「幾何是空間的數學」這個觀點來看，幾何的學習應該需要用到空間能力，一些研究確實也顯示數學成就和空間能力的相關性。在幾何學習活動中，學習者需在腦海中作用空間推理的思考過程，而空間視覺化可被用來作為瞭解抽象幾何概念和知識的基礎(Yakimanskaya, 1991)，減輕個體在工作記憶區的負擔； Bishop(1989) 覺得電腦產生的圖像能對學生的視覺化產生一個激勵的影響。美國數學教師協會 (National Council of Teachers of Matehematics, NCTM, 2000)也強調學習者空間能力及心像能力發展的重要，因為空間能力的發展不只是幾何領域學習的基礎，也能增進問題解決的能力。空間能力多以紙本測驗，目前已有電腦化空間能力線上測驗系統，例如：康鳳梅(2004)的空間能力線上測驗系統，其施測對象為高職生。統整這些測驗方法，在題型皆可分為兩大類：(1)立體空間旋轉，如圖2-2；(2)幾何圖形推理，如圖2-3。而本研究採用的是由路君約、盧欽銘、歐滄和(1994)編著的《多因素性向測驗》其中的「空間關係」與「抽象推理」兩項，來代表受試者在三維空間搜尋系統中的空間能力，綜合空間能力分析向度並說明與空間關係、抽象推理之間的關係，整理如下表2-5：. 圖 2- 2. 三度空間心理旋轉作業圖例（引自 Kosslyn，1985）. 18.

(29) 圖 2- 3. 表 2- 5. Sternberg 幾何圖形類比推理作業圖例（引自 Sternberg，1977）. 空間能力向度與本研究測量方式. 空間能力分析向度 / 測試指標. 測量方式空間關係. 空間視覺. 1.由視覺轉換為心智現象的處理過程抽象推理. (Spatial visualization). 空間方向感 (Spatial orientation). 2.判別2D或3D圖形的能力. 空間關係. 1.牽涉到一個視覺刺激物形式中成分重排. 空間關係. 之後的理解. 抽象推理. 2.空間形狀改變方位之後依舊可以保持不空間關係混淆的資質 1.對空間分佈關係的解釋能力. 空間關係. 2.能夠想像在空間裡將不同的物體面互相. 空間關係. 空間相關性關聯起來 (Spatial relation). 抽象推理. 3.想像操弄物體摺合、展開或旋轉組合與空間關係分解的能力. 19.

(30) 本研究以空間關係和抽象推理作為空間能力的依據，依不同空間能力學生行為的描述預測其在本研究中可能的行動，整理如下表2-6所示。空間關係或抽象推理低的學生其轉換圖像的能力也低，所以在虛擬的三維空間搜尋系統情境中的各項表現也顯得低落，像定錨的數目較少、喜歡下簡單不用加註的直接地標、不喜歡手動搜尋、搜尋任務得分低甚至容易放棄；反之，空間關係高和抽象推理高的學生在此系統上各項表現應該都有正向發展。表 2- 6. 空間能力描述與可能行動. 空間能力. 行為描述. 本研究中可能行動. 不擅於將物體轉換為圖像. 錨點數目普遍較低（低錨點數）. 抽象思考能力較差. 偏好下直接性的錨點（錨點集中）. 無法將三維圖形做正確的轉換. 喜歡使用錨點. 低對搜尋任務的得分普遍較低. 中. 將物體轉換為圖像的能力中等. 錨點的種類分布均勻. 抽象思考能力中等. 使用錨點的情形分布均勻. 三維圖形轉換能力中等. 對搜尋任務的得分分布均勻. 擅於將物體轉換為圖像. 喜歡下錨點（高錨點數）. 抽象思考能力較佳. 錨點的種類分布均勻（錨點分散）. 能作正確三維圖形轉換. 不喜歡使用錨點. 高對搜尋任務的得分普遍較高. 2.3 定錨行為 2.3.1 錨式(Anchoring)情境學習「情境學習」的提出，引起了學界對傳統教學的反省。「情境學習理論」強調學習必須在真實的活動中進行，學生藉著與實際情境互動過程搜尋對知識的合理解釋，以建 20.

(31) 立完整的知識體系（鄭晉昌，1993； Brown, et al.,1989； Lave & Wenger, 1991； McLellan, 1996）。為了提供學習者逼近真實環境的情境，教學者往往是以電腦和網路科技為工具，雖然無法完全呈現真實世界，但運用多媒體的呈現能力，可以在建構一個虛擬的情境，讓學習者置身於其中，試著定錨於問題情境並展開錨式探索，才能產生真正的學習。本研究也由教師提供虛擬的三維空間搜尋系統，透過實際的活動引導學生在系統中主動建構知識，學習知識、技能，並對知識建立合理化及有意義的詮釋(Brown, et al., 1989)。而應用情境學習的教學策略主要有兩種類型：(1)錨式(Anchoring)情境學習：即透過教師設計的問題情境中，讓學生在情境中定錨(Anchored)，尋找問題的線索，解決問題。 (2)認知學徒制(Cognitive apprenticeship)：教學者提供設計好的問題情境，並示範解決方法，後來逐漸將越來越多的問題解決任務轉移至學習者身上，使學習者沉浸(immersed) 在問題解決的情境之中(洪榮昭、曾愛晶，1999)。其中最具代表性的是美國范登保大學 (Vanderbilt University)的認知科技群(Cognition and Technology Group at Vanderbilt, CTGV) 以「情境學習」的理論為基礎，結合電腦科技及多媒體的運用，提出了「錨式教學」 (anchored instruction)，並設計了具體的教案及教材，運用新科技來研究學習者的知識建構歷程，希望學習者在模擬真實生活可能面臨的問題情境中，發展出有用的知識和解決問題的策略。也可經由互動式影碟系統，建立一個故事環境，在故事中嵌入所要呈現的內容，經由學習者的探討，呈現問題內容，並一一解決問題。此種教學將問題重點定位在一個情境中，引導學生藉著情境中的資料發覺問題、形成問題、解決問題，藉此讓學習者將數學或其它學科解題技巧應用到實際的生活問題中（徐新逸，民 87）。將學生放在以問題為基礎的故事環境中，在研究問題時，需扮演一個真實的角色，以整合的知識去解決問題和發展解決的方法，老師的功能在於輔導和訓練學生去經歷這個學習過程。在錨式教學中，學習和教學活動被設計和定位在一個情境中，而這個情境是以專案研究或問題背景為基礎，課程內容應該讓學習者融入情境，准許學習者去探測、質疑、處理，以解決問題(Bransford, 1987)。「錨點」指的就是教材中選出的事件或問題。學習者常會在思考及建構知識的過程中，於學習內容中加入自己的註解，這些註 21.

(32) 解對日後面對相同學習內容的其他學習者有很高的價值；另一方面，當學習者回顧自己已註解過的學習內容時，這些註解可減少自己的認知負荷（徐文敏，民93）。利用情境來教學的目的在於幫助和促進學習者的學習，而學習理論的主要目標就是希望經由「情境錨點」，瞭解學習者的一些學習反應、行為表徵、認知模式等，經由「解釋如何學習」來幫助學習者能達成學習目標，這正是「錨式教學法」發展的理論基礎。本研究秉持「錨式教學法」的設計原則和要領【附錄B】，將學習和教學活動設計在三維空間搜尋系統的情境中，讓學生融入情境中主動學習，探討學生在此情境中會有的定錨模式，在系統中將其定錨的狀況加以紀錄，由研究者統計分析，讓學生了解其學習方式。並透過教師設計的問題情境中，讓學生自由選擇使用錨點解決問題，而教師再利用評量測驗的結果，分析學生個別差異造成的影響，進而提出適合學生學習的教學活動，形成有效的教學回饋。. 2.3.2 文章與地圖的結合地理學的空間知識大致可分為三種類型(Golledge and Stimson, 1987)：(1)敘述性知識 (declarative knowledge)代表的是地理空間中的任何知識，是個人對環境的最基本認識，從視覺中形容一個顯著的地形標物，因此又可稱為地標知識(landmark knowledge)；(2) 程序性知識(procedural knowledge)是人類經由移動找尋路徑所獲得的資訊，又稱為路徑知識(route knowledge)；(3)結構性知識(configurational knowledge)則是表現出地圖結構的知識類型，同時結合地標、路線的經驗，對一地形概略性瞭解。人類靠著經驗的累積與地圖的學習來瞭解環境，如看到熟悉的建築物時，可以判斷自己在空間環境裏的方位，這屬於空間知識的「地標知識」。將使用者「下地標」的方式定義為「定錨」，而在三維空間系統的情境中下不同性質地標的行為就稱為「三維空間搜尋系統中的定錨行為」。 Wolfgang K., Michael G. & Mathias L.(2006)提出將 Brockhaus電子百科全書與三維空間搜尋系統 Google earth結合的一個整合性系統，當百科全書中的文章描述到特定地. 22.

(33) 點、人名、地理環境、歷史事件、專門的領域時，就能連結到相關的地標，這種行為稱為「地理空間的定錨」(Geospatial anchoring)。以百科全書文章在視窗下方、三維空間地圖在視窗上方的方式顯示，將文章與地圖做結合，當文章中提到相關的地點時就能連接到此地點，這種地圖和文章結合的方法是一種新奇有趣的教學形式，讓學生試著將文章筆記在地圖上，既可以提升學習意願、增加學習成效、增加學習的樂趣和教學的豐富性，在圖2-4中可以看出此系統的主要畫面：. 圖 2- 4. 地圖（上）文章（下）圖例. （引自Wolfgang K., Michael G., & Mathias L.，2006） Wolfgang K., Michael G. & Mathias L.(2006)將百科文書的文章與電子地圖系統上的關聯性分為下列五種，而在本研究中定義為學習者在此地圖系統情境下可能的定錨行為與錨點種類應有五種模式，「定錨行為模式」說明如下：. 23.

(34) 表 2- 7. 定錨行為的性質. 定錨行為名稱. 說明. 舉例. 直接參考地標. 1.連結到文章包含的句子中直接提到的. 提到德國首都就連結到. (Direct geographical. 地點(地理位置). 柏林市. 2.會在百科全書中會被標示的地理資訊. references) 間接參考地標 (Indirect geographical references) 地理性參考地標 (Symbolic geographical references). 1.連結到與文章中地點、人名有相關性、提到法國的科學家帕斯代表性的地點. 卡就連接到他的出生地. 2.不一定在百科全書中會被標示的地理. （法國某城市 Clermont）. 資訊. 1.連結到文中提到的地理性知識（地質、提到冰原就將全球地理氣候等地理環境）具有此性質的地點. 上所有地質為冰原的地. 2.適用在文章中不命名一個具體的地理. 方都標示出來（格陵蘭. 對象，而是整體的對象關係。. 和南極洲擁有大規模冰原）. 歷史性參考地標. 1.連結到文章中提到的歷史性知識（戰. 提到關於三十年戰爭故. (Temporal spatial. 爭、發現等歷史事件）具有此性質的地事時，就連到 1623~1629. references). 點. 年丹麥和 1630~1635 年. 2.基於時間來擴展連結的地點，有用的分瑞典所發生的戰爭事析更加複雜的百科全書文章。挑戰性參考地標 (Challenges). 1.連結到同時在百科全書上和地理上的專門領域. 件。百科全書中提到至少二十種地圖的連接是在柏. 2.使用在文章中附加的資訊（參考國家、林這個字之下，而提到城市大小等條件）並在文章中建構出參 Wald(woods in German) 考地標（階層、分類、大小等），來解就超過百科全書的文章決過多或找不到參考地標的問題。. 內容範圍卻找不到相關地標。因此，也將此字連結到德國首都柏林。. 資料來源：本研究整理. 24.

(35) 2.4 三維空間搜尋系統 2.4.1 搜尋任務搜尋任務的分類依學者定義不同或名稱使用不同而有差異， Marchionini(1989)的分類將其分為下列兩種：(1)封閉型任務(closed)：已知項目搜尋、封閉式、特定的、尋找型、事實搜尋，任務的目標是明確且唯一的，複雜度低；(2)開放型任務(open)：主題搜尋、開放式、一般的、搜尋型、探究基礎，任務的目標範圍較廣，且不具制式的答案，複雜度高。本研究使用的工具為電子地圖搜尋系統，由學生依個別喜好和搜尋能力在系統上操作，因此探討定錨行為的「文章與地圖結合任務」是採用「開放型」任務，不具制式答案、沒有固定解決方法，但為了印證錨點使用對搜尋成效的影響，故「搜尋任務」則採「封閉型」任務，分析學生的搜尋得分情形。一般常見的「地圖」，主要標示內容包括實體商店與一般公共場所或機構的位置，包括其所在的位置地址，與位置到位置之間的方向指示；「電子地圖」就是將相關地圖資訊數位化，使其可以在電腦或是其他運算平台中使用；「電子地圖搜尋系統」就是將相關資料建置成一個可供查詢的介面，特別是透過網際網路所使用的平台，電子地圖搜尋系統已經成為許多入口網站基本的功能與服務之一。 Google 電子地圖搜尋系統包括兩個部分，其一為二維空間的 Google map，其操作介面以瀏覽器為主，另一為三維空間的 Google earth，其架構為一獨立運作的程式。三維空間搜尋系統與二維空間搜尋系統最大的不同點就是 Google earth 還可以讓使用者旋轉角度來觀看地形和建築物，使用了公共領域的圖片、受許可的航空照相圖片和很多其他衛星所拍攝的城鎮照片，操作簡單且新穎的畫面，豐富了人們對之前對電子地圖的想法，為地圖增添註釋。因此，研究者對文字搜尋、平面地圖搜尋、立體地圖搜尋等不同的搜尋系統做一比較，結果如下表所示：. 25.

(36) 表 2- 8. 不同的搜尋系統之比較分析. 比較. Google. Google map. Google earth. 上市時間. 1998 年. 2002 年. 2005 年. 搜尋空間. 全部網頁. 全球平面地圖. 全球立體地圖. 搜尋前須具. 目標網頁的關鍵字、判別 2D 方向感. 備能力. 與目標網頁差距的能力. 搜尋前對目. 準確的關鍵字. 相關地理資訊. 相關地理資訊. 搜尋方法. 下關鍵字. 托拉、旋轉. 托拉、旋轉、縮近. 搜尋的中間. 眾多網頁. 平面地圖. 階層式的地圖. 搜尋過程. 搜尋目標多不收斂. 搜尋目標會漸漸收歛. 搜尋目標會漸漸收歛. 搜尋目標的. 網頁. 地點圖像. 地點圖像. 單一、準確的資料. 可包含週邊其他地點. 除可包含週邊其他地. 的資料. 點的資料，更可看出. 3D 空間認知能力. 標的知識. 產物. 資料型態搜尋目標的特色. 高度的相對差異。資料來源：本研究整理. 2.4.2 三維空間系統三維空間系統是指在電腦中呈現虛擬三維空間環境。林信全(2006)指在使用電腦程式以特定的表現法則在電腦螢幕上製造出虛擬三維空間的 2D(二維空間)平面圖像，受限於需以螢幕的 2D 平面來表達 3D 的物體，僅定義兩個軸，以圖學所慣用的「第三視角」的方法方式呈現。第三人稱視角的虛擬情境，表現的畫面以俯視的方式，使用其他第三者視角觀看視野為主，畫面所顯示的是虛擬空間整體配置，如圖 2-5 所示。 26.

(37) 圖 2- 5. 第一視角與第三視角的比較圖（資料來源：林信全，2006）. 第一人稱視角與第三人稱視角來模擬呈現環境事物，兩者不同的虛擬實境視角表達方式各有特色。本研究操作環境 Google earth 系統的虛擬實境為第三人稱視角，讓使用者模擬太空人或飛行員所觀察到的地球空間環境，就是以 90 度的第三視角為俯視角度來呈現三維空間環境。另外，傳統的二維空間系統在視覺上只有 X 及 Y 軸的二度平面空間，對應到電腦螢幕上只具有水平軸與垂直軸的操控範圍，但三維空間系統是包括上下、左右、高度的三個軸向，看到的畫面接近真實的立體世界，讓人更容易達到搜尋的樂趣與成果。. 27.

(38) 三、研究方法本研究主要探討多個可數量化的變項之間的關聯性，因此，採用適合測定兩個或兩個以上的變數之間關聯的「相關研究法」(correlational studies)。以新竹市某高中一年級學生為樣本，採用思考風格問卷、空間能力測驗卷、自編定錨行為評量卷和自編搜尋任務。研究過程依序分為三個階段：第一階段為準備期，施測思考風格問卷、空間能力測驗卷，並同時進行教材設計與所需系統平台建置；第二階段為主要實驗過程，實驗一的定錨行為評量中，學生從文章內容的呈現依其喜好隨時停下在三維空間搜尋系統中註記錨點，即在系統中加入地標並存檔，實驗二為搜尋任務，研究者在系統上提供與任務相關的地標，讓學生自由選擇是否使用；第三階段為資料分析，研究者從學生下地標、使用地標的情形和任務得分高低來分析思考風格、空間能力對三維空間搜尋系統中定錨行為、使用錨點行為和其搜尋能力的影響，以SPSS12.0版本套裝軟體進行資料的統計分析，最後根據研究問題做出討論、提出結論和對日後相關研究的建議。以下將針對研究架構、研究對象、研究設計、研究工具、實驗流程及資料分析分別加以說明。. 3.1 研究架構本研究主要目的在探討思考風格與空間能力是否和在三維空間搜尋系統中的定錨行為表現有關。將探討的問題分述如下，而本研究之主架構如圖 3-1 所示。 1.探討個體的個別差異，分析個體思考風格的類型 2.探討個體空間能力的等級與差異，分析個體空間能力的高低 3.探討個體的思考風格與空間能力的相關性 4.探討思考風格對定錨行為的影響 28.

(39) 5.探討個體的空間能力對定錨行為的影響 6.探討個體的思考風格、空間能力對使用錨點行為的影響探討個體的思考風格、空間能力對搜尋任務得分的影響探討個體的定錨行為與使用錨點行為的關係為何探討個體的定錨行為、使用錨點行為對搜尋任務得分的影響. 個體. 探討個體空間能力的等級與差異，分析個體空間能力的高低. 探討個體的個別差異，分析個體思考風格的類型空間能力. 思考風格. 探討個體的空間能力對定錨行為的影響. 探討思考風格對定錨行為的影響三維空間搜尋系統中的定錨行為探討個體的思考風格、空間能力、定錨行為對使用錨點行為與搜尋任務得分的影響. 探討個體的思考風格與空間能力的相關性搜尋任務使用錨點行為. 圖 3- 1. 研究主架構圖. 29.

(40) 3.2 研究對象本次研究對象為新竹市某高中一年級全體學生，男女合班共六個班級，共240人，受試者基本資料為男生130人與女生110人。問卷有效樣本237位，52人居住在學區內與 182人為非學區內。學生接觸電腦教學時間約為7年，上網經驗多為資料搜尋和聊天交誼。此次網路線上學習的 Google earth系統有110人為曾經使用過、127人為新體驗，但都未接受過此系統的教學活動。各項統計結果如圖3-2和圖3-3所示。. 居住學區. 性別. 女生 109人. 學區內 52人. 男生 119人學區外 182人. 遺漏. 圖 3- 2. 遺漏. 研究對象性別、居住地區之統計圖表. 使用Google earth. 單高風格型. 高立法高行政. 沒用過 127人. 曾用過 110人. 高司法. 遺漏. 遺漏. 圖 3- 3. 是否使用過 Google earth 和單高風格分布之統計圖表. 利用每週一節電腦課進行教學及實驗，為期四週，教學實驗實施時針對所有學生進行思考風格問卷及空間能力測驗卷的施測，最後分析採樣取思考風格問卷各類型得分前 30.

(41) 33.3％為高、另外兩面向為中或低者為「單高思考風格者」，刪除三種風格分數相差僅1 分者後，計立法型22位、行政型22位、司法型22位，合計66位來進行實驗分析，在教學活動中仍以全體學生進行。而思考風格的分布結果如表3-1所示。表 3- 1. 思考風格分布表思考風格. 單高. 人數. 小計. 三高. 12. 12. 三低. 15. 15. 中低風格. 99. 99. 二高. 45. 45. 立法. 22. 行政. 22. 司法. 22. 總數. 237. 66. 3.3 研究設計本研究以思考風格與空間能力為自變項，以三維空間搜尋系統中定錨行為、使用錨點的行為和搜尋得分為依變項。首先探討學生的個別差異，將思考風格問卷分成三種類型為一自變項，並以學生在《多因素性向測驗》中的空間關係與抽象推理兩項分數來分析學生的空間能力，為另一個自變項。接著進行一節的三維空間系統操作教學課程，讓學生熟悉 Google earth 系統的使用方法。最後進行兩節實驗課程，第一項實驗是定錨行為評量卷，探討學生在閱讀文章後如何將文章和地圖結合的情形，統計其錨點數目、種類和分布情形；第二項實驗為搜尋任務，題目以相關與實驗一內容為主，依定錨行為分為五種類型、各 3 題，共 15 題，並統計搜尋得分，探討學生使用地標和搜尋能力的關係。兩項任務的題本均考量學生的地理、歷史和資訊等背景能力而設計，以減少因其背景能力差異所造成的影響。經由所蒐集的各項資料探討各變項間的相關性與差異性。. 31.