行動地理資訊系統應用於國小學童鄉土地理教育之
探討及教學活動設計
*簡正杰、**蕭顯勝 *國立台灣師範大學工業科技教育學系研究生 **國立台灣師範大學工業科技教育學系教授 壹、前言 近年來，隨著科技的進步，電腦與網路相關技術的快速發展，教學的方式 也日新月異，產生出不同以往傳統教學方式及學習環境，資訊科技融入教學的理 念也愈來愈受到重視，透過電腦及網路來輔助教學，已成為不可或缺的教學方 式，但是在戶外教學的環境中，往往受限於時間及空間，無法善用電腦資訊及網 路資源對於學習所帶來的益處。 地理資訊系統（GIS），是用來收集、管理、分析及展示空間環境資訊的一 套系統，原本是為了土地管理需求而發展，近年來已經逐漸被推廣到國民教育之 中。地理資訊系統在中小學教育體系，具有許多不同形式的應用方式和發展潛 能。但是，長期以來，地理資訊系統一直被鎖定在大學及中高級的政府單位，和 中小學教育的聯繫非常薄弱（賴進貴、丘顯進，2002）。而行動地理資訊系統可 將原本地理資訊系統的工作應用延伸至行動的工作場所，透過即時與實地作業進 行地理資料的蒐集、儲存、更新、分析與展示。因此，本文建置一行動地理資訊 系統（Mobile GIS），並將其運用於國小學童之戶外鄕土地理教育之教學中。本文之行動地理資訊系統安裝於 PDA（Personal Digital Assistant, 個人化數位 助理）中，透過 PDA 之個人化、行動化的功能，結合 GPS（Global Positioning System） 可定位出學習者之目前位置，即時顯示反應學習者當下的環境特徵並提供適合該 特徵的學習內容，讓學習者能夠在真實環境中迅速得知所欲習得的課程意涵，讓 學習者實際體驗與感受，這以學習者為中心，將學習與生活經驗結合，從日常生 活周遭環境進行學習的方式，有助於學習內容的意義化。 本文提出在戶外鄉土教學之教學環境下，應用行動地理資訊系統於國小鄉土 課程之教學課程中，以鄉土地理為教學之主軸，設計出適合於行動學習環境下之 教學活動。文中首先提出 GIS 在教育上的功能，接著探討鄉土地理的學習，最後 探討二者之結合及其教學活動之設計。 關鍵字：地理資訊系統、行動地理資訊系統、鄉土教育、鄉土地理教育
貳、文獻探討 一、地理資訊系統 （一）地理資訊系統簡介 地理資訊系統（GIS）是一套處理地理資訊的電腦系統，可以有效的處理 空間資料，可應用於資源管理、空間資訊處理和其它相關的領域（施保旭， 2000）。地理資訊系統可輔助使用者蒐集、儲存、處理、更新、查詢、分析、 統計及展示各種數值化地理資料之資訊系統。 GIS 的資料儲存於資料庫中，其資料庫的來源，主要來自於數值地圖、航 照、衛星影像、空間資訊、點位資料等。一套功能強大的 GIS，可以儲存大量 的空間資訊，迅速呈現出一幅相關地區的電子地圖，並根據需求，提供各種空 間資訊，讓使用者能進行圖層之疊合、重組或抽離，讓使用者對自已的生活環 境或週遭世界一目了然。 近幾年來，GIS 已不再是專門的學問，且不侷限於地理科之使用，而是逐 漸普及化且應用領域非常廣泛的系統，生活周遭時常會運用到，例如：電子地 圖、汽車導航系統及生活資訊查詢等。隨著手機及 PDA 的普及，GIS 與行動 化的數位產品結合的產品將會愈來愈多元與便利。 （二）行動地理資訊系統（Mobile GIS）發展現況 過去幾年網際網路技術在各層面蓬勃發展，若將分散式概念延伸至網際網 路的架構，建構在這架構上的地理資訊系統即稱之為網際網路地理資訊系統 （可稱為 Web GIS 或 Internet GIS）。 Web GIS 使得用戶端不必購買昂貴的 GIS 軟體就可透過網際網路處理分析與地理位置有關之資訊，也使得廣大的網際網 路人口能夠更方便地獲取相關之地理資訊。
近年來，行動用戶也有地理空間資料的需求，提供地理（或位置資訊）對 於許多應用場合是具有幫助的，例如旅遊導覽、緊急救助、展覽系統等。許多 研究指出當人處於不熟悉之環境時，行動裝置提供的即時資訊可以給使用者相 當大的用處（Kassinen, 2003；Dru & Saada, 2003），行動地理資訊系統結合 GPS， 能提供視覺化地圖讓使用者了解所在位置的週遭環境，並可執行「我在哪裡」、 「最近的餐廳在哪裡」、「怎麼去那個地方」等空間分析的 GIS 功能，此種定位 服務更貼合於使用者之需求。 （三）GIS 與教育 GIS應用在教育上的功能主要包括：資訊的提供者、資訊視覺化的工具、 資料整合的工具。近幾年，GIS融入教學時所使用的GIS軟體已不再受限於本機 使用的軟體，例如：ArcView系列，是以網際地理資訊系統（WebGIS）為主， 由於GIS圖文並重的呈現方式和一般人獲得資訊的習慣較類似，因此，目前GIS 和網際網路的結合相當普及，可見因應網際網路的快速發展，GIS與網路的結 合愈來愈緊密，加上電腦硬體設備的發展，讓GIS可以多種不同的形態呈現， 而近年來GIS逐漸在個人數位助理（PDA）上發展出新的方向，GIS逐漸朝向可
攜帶（Portable）的方向發展（周天穎，2003）。 我國GIS教育初期重心放在大學課程上，GIS推廣主力在於國內各大學的地 理或研究中心，1995年地理課程將GIS納入高中的選修課程中，但是教學對象 是以中等學校學生為主，將GIS應用於國小教育課程中，可謂少之又少。 有鑑於國內關於地理資訊融入中小學教育體系之教學相關研究不多（賴進 貴、陳玉文、許秀桃，2003），戶外教學方面更是缺乏，因此本文建立一適合 於戶外鄉土地理教學的行動地理資訊系統，將其融入於國小戶外鄉土地理教學 之學習活動之中。 （四）行動地理資訊系統與國小社會領域教育 社會科領域課程目標說明了人與環境關係的重要性，學童應瞭解本土與其 它地區與人文環境的特徵，瞭解與社會、生態環境多元交互關係等，社會領域 的教學內容有相當大的部份在環境及鄉土地理性的知識（陳國彥、吳宗立， 2002）。 這些知識通常以課本上的文字及圖片呈現，對於學生之學習幫助有限，因 此學校常辦理戶外教學活動配合學習，但是如以走馬看花之方式，學生易感到 無聊且沒有參與感。藉由行動地理資訊系統的輔助教學，可以呈現學生所在位 置之學習資訊，立即得到學習的相關資訊，讓學生更有效率的學習，且學生可 以自己操作GIS，達到做中學的目的，並培養學生之空間認知及地圖之使用能 力。賴進貴（2003）認為，GIS可以克服傳統空間認知教學的缺點，資料可以 經由數位儲存、轉換及重複使用，並與網際網路結合，增加其方便性。 二、鄉土地理教育 （一）鄉土教育 錢富美（2000）認為鄉土教育在認知方面重視人文科學、社會科學、 自然科學等各領域的整合教育；在情意方面，從了解個人的鄉土文化開 始，重視對多元文化的包容和尊重，培養學生的鄉土情感和鄉土意識；在 技能方面，藉由本土化、生活化與社會化的學習方式，讓學生將所學習到 的事實、原則和技能運用到真實生活中。 吳明清（2002）指出，鄉土重視知識、情意及技能，不但是知性教育、群 性教育，更是感性感育。鄉土教育所強調是以兒童為學習中心，將學習與生活 經驗結合，幫助學生從本身的周遭環境進行學習，如此易與學生經驗相結合， 有助於學習內容的意義化。 （二）鄉土地理教育內涵 鄉土地理是以學生居住地區為中心，是小範圍的區域地理，探討重點在鄉 土風貌的區域個性研究，鄉土風貌的探究十分近於地理學領域中區域特性的研 究，小學階段以學校及住家在地附近有特色的地理現象，作為討論對象者，可 視為鄉土教學的內涵（邱俊霖，2004）。 學生最貼近的經驗是發生在社區、鄉土環境之中，因此，藉由鄉土地理教
育使學生了解生活地區的地名沿革、特殊景觀、地方特色、信仰習俗等，可增 進學生對於鄉土文化認識，明白鄉土獨特風格，達到鄉土文化遺產的傳承，並 藉由鄉土資源的保存利用而能更珍視自然資源，了解鄉土與人的共存道理。 參、行動地理資訊系統應用於鄉土地理教育之教學活動設計 根據前述文獻探討，行動地理資訊系統應用於戶外鄉土地理教學是可行的， 本文設計一行動地理資訊系統應用於鄉土地理之教學活動，以八里地區為例，結 合九年一貫能力指標設計課程，並配合指標設計出相對應之教學目標及具體目 標。詳細之教學活動設計如表 1 所示。 表 1. 行動地理資訊系統應用於鄉土地理教學活動設計 教學年級 國小高年級 學習領域 社會科鄉土地理教學 教學時間 80 分鐘 教學單元 台北縣八里鄉的位置、 地名由來及其環境 教學者 教師 教學目標 1-1 熟悉使用 GIS 閱讀地圖的方法。 1-2 培養運用 GIS 的能力。 1-3 了解八里的位置與區域範圍。 2-1 了解八里地名由來與演變。 2-2 了解八里地名的由來意義及變遷。 3-1 了解八里的氣候與地形。 3-2 了解八里自然環境景觀與居民活動的關係。 具體目標 1-1-1 了解經緯度的意義並知道八里的經緯度。 1-1-2 知道 GIS 地圖中圖例、分層特色、方向的用法。 1-2-1 應用 GIS 地圖找到八里的位置。 1-2-2 應用 GIS 找到自己的學校。 1-3-1 能說出八里區鄰近的行政區域。 1-3-2 能說出八里區重要的聯外道路。 2-1-1 能說出八里重要地名的由來。 2-1-2 能說出地名變化的原因。 2-2-1 能使用 GIS 探索家鄉其它的地名，並說出自己的想法。 3-1-2 能使用 GIS 看圖說出八里主要的地形景觀。 3-2-1 能說出八里地形與氣侯對我們的影響。 3-2-2 能說出在八里的樂趣與表達愛鄉的情懷。
使用 GIS 能力 指標 座標定位能力： 1. 能理解 GIS 地圖上網格座標設計的目的。 2. 能在 GIS 地圖上座標定位。 3. 能理解經緯度的意義與功能。 4. 能利用經緯度定位。 空間方向感： 1. 能辨識四方位。 2. 能辨識八方位。 3. 能以主體找客體的方式說出兩地的相對方位。 4. 能以主客體的相對關係說出兩地的相對方位。 5. 能辨識指北針符號旋轉後，說出兩地的相對方向。 6. 能辨識指北針符號旋轉後，一地所在的方位。 符號化能力： 1. 能根據 GIS 上之圖例，辨識地圖上的符號。 2. 能根據 GIS 地圖中的符號，判讀圖中呈現的空間現象。 社會科能力指 標 人與空間 1-1-1 辨識地點、位置、方向，並能製作或運用模型代表實物。 1-2-1 描述住家與學校附近的環境。 1-2-3 覺察人們對地方與環境的認識與感受具有差異性。 1-2-7 說出鄉土的交通狀況，並說明這些交通狀況與生活的關 係。 1-3-1 了解不同生活環境差異之處，並能尊重及欣賞其間的不 同特色。 1-3-2 了解各地風俗民情的形成背景、傳統禮俗的意義及其在 生活中的重要性。 1-3-4 利用地圖、數據、坐標和其它資訊，來描述和解釋地表 事象及其空間組織。
教學準備 PDA（Personal Digital Assistant, 個人數位化助理）
教案設計分析 教學活動： 1. 學習者手持具有 GPS 定位功能之行動地理資訊系統，透過 GPS 即時定位，PDA 能立即呈現學習者所在位置之教學資 訊。 2. 透過實地勘查配合 PDA 之導覽來吸收八里地區之鄉土地
理及相關資訊。 3. 透過小組討論、發表及實地觀察方式促使學生認識八里地 區之風貌。 4. 透過 PDA 紀錄學生之學習心得，並紀錄此次學習過程之 所見所聞。 教學活動流程 一、引發動機（分配 10 分鐘） 1. 教師會先以口頭講解此教學活動，並說明整個流程及相關安全事項。 2. 透過 GPS 定位，PDA 能呈現學習者位置之學習相關資訊 。 3. 然後開始進行戶外鄉土地理教學，並且輔以簡單的問題讓學習者前進 到下一個定點。 二、發展活動（分配 50 分鐘） 1. 教師示範如何利用行動 GIS 之功能。 2. 教學示範如何運用放大、縮小、平移、測距、各圖層的相關功能。 3. 學生自行練習 GIS 功能的操作。 4. 系統提問： (1) 如果將比例尺調到最大，地圖中呈現的內容詳細嗎？ (2) 如果將比例尺調到最小，地圖中呈現的內容詳細嗎？ (3) 比較大小比例尺的不同。 5. 學生移到特定地點，呈現該地點的資訊，例如地名由來，地方特色，並請 學生寫入心得感想。 6. 系統教導學生經緯度的定義及功用。 7. 請學生開啟八里左岸地區圖層，系統提問(用八方位說明)： (1) 從八里渡船頭走到挖仔尾，要往哪個方向移動？ (2) 從挖仔尾到十三行博物館，要往哪個方向移動？ (3) 十三行博物館在挖仔尾哪一個方位？ 8. 點選 GIS 上之圖例，出現地圖上的符號的說明。 9. 學生根據 GIS 地圖中的符號，判讀圖中呈現的空間現象。 10. 透過學習紀錄功能，隨時紀錄自己的學習心得。 三、綜合活動（分配 20 分鐘） 1. 小組成員分享與討論發現結果。 2. 教師總結小組討論結果，並給予回饋和建議。
肆、結論 本文首先探討 GIS 之定義及特性，提出行動地理資訊系統應用於國小學童鄉 土地理教學之可行性，最後設計行動地理資訊系統應用於鄉土地理之教學活動。 本文之 PDA 戶外教學系統可透過 GPS 之功能，得知學習者所在之位置，並 以多媒體的方式傳送該景點之相關自然生態資訊給學習者，實現在正確時間、正 確地點傳送正確資訊以進行適當的學習，符合行動地理資訊系統之可攜性的特 性，此外，透過符合九年一貫能力指標的教學活動設計，並且融入行動輔具於其 中，達成 GIS 應用於戶外鄉土地理教學的目的。而本文提出之「行動地理資訊系 統應用於鄉土地理之教學活動」教學設計，結合九年一貫能力指標，讓學生運用 五官親自體驗並結合行動輔具 PDA 進行學習。未來將實施教學實驗，以驗證此 系統及教學活動。 本文希望能藉由教學活動設計，提供給教師教學的參考，讓教師在從事 GIS 及鄉土地理之相關教學時，獲得依循，並設計出更適合學生的行動學習戶外教學 活動。 參考文獻 朱慶昇（1993）。戶外教學設計原理之研究。環境教育，16，31-38。 李寶怡（2004）。PDA 戶外教學－未來教室無界線。PC home 雜誌，96，192-195。 余宗翰（2000）。花蓮縣國小教師運用戶外環境教育教學資源之調查研究。國立 花蓮師範學院碩士論文，未出版，花蓮市。 吳明清（2002）。教育研究：基本觀念與方法之分析。台北：五南。 施保旭（2000）。地理資訊系統。台北市：儒林。 邱俊霖（2004）。卑南平原之農業發展區域特性與鄉土地理教育。國立台北教育 大學社會科教育學系碩士論文，未出版，台北市。 陳國彥、吳宗立（2002）。社會領域領域教材教法。高雄市：麗文。 教育部（1987）。國民小學教學指引。台北市：國立編譯館。 教育部（1993）。國民小學課程標準。台北市：作者。 教育部（2001）。國民中小學九年一貫課程暫行綱要自然與生活科技學習領域。 台北市：作者。 張譯文、張桂綺（2002）。PDA 行動商務領航家。台北市：碁峰。 趙育玄 （2001）。 PDA 在科技教育上的應用。生活科技教育月刊，34（10），33-39。 錢富美（2000）。從九年一貫課程談鄉土教育課程統整之途徑。台中師院社教系 社會科教育研究，5。 賴進貴（1999）。中小學生地圖認知之研究。地圖，10，49-58。 賴進貴、丘顯進（2002，10 月）。GIS 在中小學教育體系的發展。2002 年 ESRI
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