國立台東大學 社會科教育學系 社會科教學碩士班
碩士論文
運用 Google Earth 改善學童的 空間認知與描述能力之行動研究
研究生：黃邵偉 指導教授：王聖銘教授
中華民國九十九年五月
謝誌
回想三年前在臺東的第一個暑假，能夠再度回到學術殿堂進修，而且又是我 熟悉的東部，心中滿是知足以及沈浸於再度當學生的享受，現在終於能夠把論文 完成，這一路走來是收穫滿滿的歷程。
首先我要感謝指導教授王聖銘教授，在繁忙的研究及教學工作中，給予我許 多寶貴的意見及方向，並協助我參與數位機會中心所舉辨國際志工的活動，使此 論文的內容能夠更臻完善，論文的書寫以及修改的過程是冗長而艱辛的，王老師 總是給予我諸多修正的建言，雖然每一次都是愁眉不展的面對，但最後的事實證 明，老師在專業上的堅持及不吝惜持續給我意見，都讓此論文能夠有最正確及正 當的內容。
感謝口試委員蔡東鐘教授提供我許多重要的方向，尤其是在研究方法採用行 動研究的部份，以及對論文題目的修正，使我能夠繼續朝著正確且可行的方向走 下去，口試時您不斷的要我對自己的研究提出答辯，在我詞窮無法確實表達時，
感謝您願意體諒並給予肯定；口試委員林祥偉教授親切和藹，在口試時對本論文 悉心指正，並寫下許多重要的建議，使我收穫頗多，也使我的論文更盡完善。
三年過去了，謝謝老婆楓文的一路相伴，第一年陪伴我在臺東，下課的空閒 時光，我們總愛留連在臺東街頭，找尋在地美食，享受最後一年的兩人世界；第 二年六月底兒子禹翔出生，只能利用課餘時間往返臺東與臺北之間，老婆要坐月 子加上照顧小孩，十分辛勞；還要謝謝女兒禹涵的配合，在我論文口試結束後三 天才出生，否則我應該無法如期完成論文口試。
另外，非常感謝在背後默默支持我的爸爸、媽媽、姐姐，你們給予的鼓勵及 關愛，雖然常常會造成我無形的壓力，但我也因此才能按著時間表，在家庭、工 作之餘，一步步的完成這篇碩士論文；感謝娘家的岳父岳母及兩位小舅子的幫忙 看顧弟弟，讓我假日可以專心投入論文寫作。
感謝曾經對此論文提供幫助的人，包括中園國小六年二班及三班的學生，利 稻分校及達旺教會的學生們，你們的參與是此篇論文的核心所在；感謝大學同學 智欽在我論文口試時給我簡報上的建議及全程協助。
最後一提的是，這篇謝辭有一半時間是抱著女兒完成的，謝謝她能在我懷裡 靜靜的待著。
邵偉 謹誌 九十九年五月
摘要
目前國小的社會領域教育仍著重於文字、圖片式的陳述，對於兒童空間認知能力的 相關教材十分稀少，現代兒童身處的環境與刺激有別於以往，認知發展的速度、知識的 內容、建構的方式擁有與上一代不同的特質，本研究試圖導入目前廣為流行的 Google Earth 軟體，改善國小社會領域空間認知能力提昇的相關教學。
本研究分為兩個部分，首先配合台東數位機會中心「偏鄉國際視野擴展計畫」，在 霧鹿國小利稻分校及太麻里達旺教會實施 Google Earth 教學，結合國際志工的協助，
以 Google Earth 做為工具來提昇學童的世界觀，主題著重於世界五大洲及著名地標的 介紹，最後再藉由小組繪製世界地圖來檢視及分析各組的教學成果，其中也包含了研究 者參與觀察的記錄以及國際志工的心得回饋。
為了更有效看出 Google Earth 對學童空間認知及描述能力的影響，第二部分的研 究將檢視範圍縮小為學童的上學路線，也就是校園週邊的社區地圖繪製，並針對兩個六 年級班級施以前測及後測，參考文獻回顧中諸位學者的認知圖分析項目，決定本研究的 分析項目為「空間組織能力」、「路徑」、「地圖能力」、「地標」，由研究者依據評 量標準，將學童前後測的手繪地圖加以分類及分析，計算出前後測百分比的差異，並以 師生課堂互動的內容及問卷結果的歸納分析，證明中園國小六年級學童施以 Google Earth 教學，確實有助於改善空間認知及增進描述能力。
本研究結果發現如下：
1. 利用 Google Earth 輔助世界地圖教學有助於增進學童世界觀，呈現出不同區 域、不同資訊背景兒童手繪地圖的特徵。
2. 中園國小六年級學生後測的結果中，對於社區地圖的描述能力及精細度的差 別，表現在空間組織能力、地圖能力、路徑、地標四部分皆有進步。
3. 以 Google Earth 實施地圖教學可以提昇兒童的學習動機，影響對於空間認知、
地理相關知識的學習成效。
4. 透過 Google Earth 的軟體運用並結合手繪認知圖的方式，可以發現數位學習 確實能有效提昇實體認知之成效。
Google Earth 教學確實對於學童在空間認知及描述詳細度上有所助益，衛星空照圖 由高空俯拍的實景圖像，以及軟體介面的易於操作都有直接性的影響，但是教師仍要注 意受教學生的數位資訊能力以及教學內容涵蓋的範圍。透過對兒童手繪認知地圖表現之 描述性分析，本研究能提供兒童認知發展、資訊融入教學或兒童空間認知等相關研究之 參考。
關鍵詞：Google地球 ; 空間認知 ; 認知地圖 ； 行動研究
Abstract
The current elementary education in social field remain focused on text or image statements.The related materials of spatial cognitive ability of children are very scarce.
Today's children are living different from the past with the environment and stimulus. The speed of cognitive development, knowledge content, the way of construction has different characteristics with the previous generation. This study attempts to import the current widely popular Google Earth software, to improve the relevance of teaching for the spatial cognitive ability of elementary social sectors.
This study is divided into two parts. First with the "International Vision Outreach Program for Taitung Remote Areas Minority" of Digital Opportunity Center in Taitung, we implement the teaching of Google Earth at Litao Campus and Tawang Church in Taimali, with the help of international volunteers. We enhance student’s worldview for the use of Google Earth. Theme focuses on five continents and well-known landmark introduction. Next draw the map of the world to view and analyze the results of each group of teaching , which also contains the records of the researchers involved in observation as well as the feedback of international volunteer’s reflection.
In order to more effectively see the impact of the use of Google Earth on student’s spatial cognition and the ability to describe. The second part of the study will be narrowed to view the route to school for the children, that is, mapping the community surrounding the campus.
Implement the pre-test and post-test for two sixth-grade classes. With reference to the literature of the cognitive map analysis, decided the analysis projects of this study is "Space organizational capacity", "path", "map capabilities", "landmark". The researchers categories and analysis students’ pre-test and post-test of the hand-drawn map based on assessment criteria, and calculate the percentage difference between pre-test and post-test. Induction and analysis the interactive content between teacher and student ,and the results of the questionnaire, proof the sixth grade students studying with Google Earth , indeed help to improve spatial cognition and enhance the ability of description.
The results of this study were as follows:
1. Teaching the world map by using Google Earth is helpful in promoting the schoolchild world outlook, and showing the characteristics of children's hand-drawn map from different regions, different IT background.
2. The difference in description ability and fineness of community map presented in sixth grade students of Jhong Yuan elementary school in the post-test results are progressive in
"Space organizational capacity", "path", "map capabilities", "landmark".
3. Map teaching with Google Earth enhances children's learning motivation, and effects for
spatial cognition, geographic knowledge of the learning outcomes.
4. We can find e-learning can enhance the effectiveness of the actual cognitive, through Google Earth software application combined with hand-drawn cognitive maps.uuu
Google Earth is indeed helpful for the students in the degree of spatial cognition and detailed description. Virtual image from high-altitude overhead, as well as the software interface is easy to operate has a direct effect. However, teachers still have to note that digital information capabilities of students and the scope of teaching content. Through descriptive analysis of children's hand-drawn map of the performance of cognitive, this study can provide reference for related research in children's cognitive development, integration of technology into teaching or children's spatial cognition ability.
Keywords: Google Earth ; spatial cognition ; cognition map ; action research
目錄
第一章、 緒論 ... - 1 -
第一節 研究背景與動機...-1-
第二節 研究目的...-2-
第三節 重要名詞釋義...-3-
第四節 研究限制...-4-
第二章、 文獻回顧 ... - 6 -
第一節 空間資訊服務...-6-
第二節 資訊融入教學的意涵與特性...-17-
第三節 空間認知的意涵與理論...-20-
第四節 社區地圖的概念...-31-
第三章、 研究設計 ... - 35 -
第一節 研究方法...-35-
第二節 研究架構與流程...-37-
第三節 資料蒐集與分析...-41-
第四節 提昇行動研究的效度...-44-
第五節 研究對象及研究情境...-44-
第六節 課程活動設計...-47-
第四章、 小比例尺世界地圖空間認知成果分析 ... - 50 -
第一節 研究背景概要...-50-
第二節 研究內容與執行方式規劃...-52-
第三節 研究資料整理與分析...-55-
第四節 參與觀察記錄...-73-
第五節 國際志工之回饋報告分析...-75-
第五章、 社區地圖繪製結果分析 ... - 78 -
第一節 研究現場概述...-78-
第二節 資料搜集與分析...-79-
第三節 課堂觀察及問卷分析...-102-
第六章、 結論與建議 ... - 108 -
第一節 結論...-108-
第二節 建議... -112-
參考文獻 ... - 114 -
附錄一：教學教案（一）... -119-
附錄二：學習單...-122-
附錄三：教學教案（二）...-124-
附錄四：手繪社區地圖後測問卷...-127-
附錄五：學生各項統計資料細目...-128-
表目次
表 2-1 國內 Google Earth 及空間認知相關研究---13
表 2-2 傳統地圖、電子地圖與 Google Earth 的差異比較表---16
表 2-3 國內學者認知圖的分析項目比較---25
表 2-4 兒童的地圖能力國內相關研究---27
表 2-5 國小階段地圖認知發展能力指標---29
表 3-1 本研究認知圖分析項目及評量方式---43
表 4-1 利稻分校及達旺教會概況表---52
表 4-2 利稻分校學生分析表---53
表 4-3 太麻里達旺教會學生分析表---53
表 4-4 偏鄉國際視野擴展計畫活動說明---53
表 4-5 認知圖樣本編碼方式---56
表 4-6 手繪世界地圖- L01 綜合分析---57
表 4-7 手繪世界地圖- L02 綜合分析---58
表 4-8 手繪世界地圖- L03 綜合分析---59
表 4-9 手繪世界地圖- L04 綜合分析---60
表 4-10 手繪世界地圖- L05 綜合分析---61
表 4-11 手繪世界地圖- L06 綜合分析---62
表 4-12 手繪世界地圖- L07 綜合分析---63
表 4-13 手繪世界地圖- D01 綜合分析---64
表 4-14 手繪世界地圖- D02 綜合分析---65
表 4-15 手繪世界地圖- D03 綜合分析---66
表 4-16 手繪世界地圖- D04 綜合分析---67
表 4-17 手繪世界地圖細項內容統計及分析---68
表 4-18 觀察學生編號表---73
表 4-19 國際志工省思札記---76
表 5-1 手繪社區地圖有效樣本數---78
表 5-2 「線和面的連續性概念」人數統計表---79
表 5-3 「次序概念」人數統計表---80
表 5-4 「線交點概念」人數統計表---82
表 5-5 「線交角（非直角）概念」人數統計表---83
表 5-6 「分離概念」人數統計表---85
表 5-7 「位置概念」人數統計表---86
表 5-8 「面積概念」人數統計表---87
表 5-9 「比例概念」人數統計表---89
表 5-10 「方向概念」人數統計表---90
表 5-11 前後測達成率差異百分比---92
表 5-12 學童地圖繪製能力統計表---92
表 5-13 前後測地圖能力改變分析---95
表 5-14 道路結構圖示圖---96
表 5-15 街道結構統計表---96
表 5-16 前後測街路徑表現方式分析---98
表 5-17 學童地標項目統計---100
表 5-18 問卷重要概念編碼表---105
圖目次
圖 2-1 Google Earth 使用介面---8
圖 2-2 Google Map/Earth 觀察報---11
圖 3-1 研究架構圖---38
圖 3-2 研究流程圖---40
圖 4-1 DOC 推動組織---50
圖 4-2 手繪世界地圖- L01---57
圖 4-3 手繪世界地圖- L02---58
圖 4-4 手繪世界地圖- L03---59
圖 4-5 手繪世界地圖- L04---60
圖 4-6 手繪世界地圖- L05---61
圖 4-7 手繪世界地圖- L06---62
圖 4-8 手繪世界地圖- L07---63
圖 4-9 手繪世界地圖- D01---64
圖 4-10 手繪世界地圖- D02---65
圖 4-11 手繪世界地圖- D03---66
圖 4-11 手繪世界地圖- D04---67
圖 5-1 中園國小學區範圍圖---78
圖 5-2 線和面不連續圖---79
圖 5-3 線和面連續圖---80
圖 5-4 次序概念欠缺---81
圖 5-5 次序概念清楚---81
圖 5-6 線交點概念欠缺---82
圖 5-7 線交點概念清楚---83
圖 5-8 線交角（非直角）概念欠缺---84
圖 5-9 線交角（非直角）概念清楚---84
圖 5-10 分離概念欠缺---85
圖 5-11 分離概念清楚---85
圖 5-12 位置概念欠缺---86
圖 5-13 位置概念清楚---87
圖 5-14 面積概念欠缺---88
圖 5-15 面積概念清楚---88
圖 5-16 比例概念欠缺---89
圖 5-17 比例概念正確---89
圖 5-18 方向概念欠缺---90
圖 5-19 方向概念清楚---91
圖 5-20 前後測達成率比較直方圖---92
圖 5-21 圖畫式---93
圖 5-22 圖畫文字式---93
圖 5-23 圖畫平面文字式---94
圖 5-24 平面文字式---94
圖 5-25 單一路徑式---97
圖 5-26 支狀---97
圖 5-27 十字---97
圖 5-28 網格---98
圖 5-29 十字路徑（前測）---99
圖 5-30 網格路徑（同一生後測）---99
圖 5-31 單一路徑（前測）---99
圖5-32 支狀（同一生後測）---100
圖 5-33 衛星空照圖中未見八安大橋---101
圖 5-34 八安大橋地景照片---102
第一章、 緒論
本研究旨在探討利用Google Earth的教學改善學童的空間認知與描述能力。本章是由
「研究背景與動機」、「研究目的」、「重要名詞釋義」及「研究限制」等部份組成。
第一節 研究背景與動機
在學習的過程中，孩子對於世界的想像總是充滿了好奇與興趣，傳統的紙上地圖教 學，甚至資訊化的電子式地圖，在教學應用上都有其限制，畢竟地圖呈現的是抽象的符 號與距離，而空照圖這項科技帶給人空間及視覺上的體驗，讓空間資訊與認知有了巧妙 而立即的關連，運用在各學習領域的輔助教學，成為學童一種可以操縱的，學習新科技 的一個平臺，自小學至大專院校，對於Google Earth於教學上的應用，也正經由研習制度，
不遺餘力的推廣。許秀桃（2004）蘇國章（2006）的研究都指出了電子地圖在空間認知 及運用上優於傳統紙圖組的結果，若是導入衛星實景圖，以及Google Earth即時互動並且 多元的操作介面，對於學生的學習刺激上，應呈現更顯著的影響。
目前國小的社會領域教育仍著重於文字、圖片式的陳述，對於兒童空間認知能力的 相關教材十分稀少，現代兒童身處的環境與刺激有別於以往，認知發展的速度、知識的 內容、建構的方式擁有與上一代不同的特質，但在趙小菁（2006）的研究結論中仍呈現 其研究的五年級學生空間認知的發展並未完全達到「形式運思期」，百分之五十的學生 仍只能停留在較低的空間表現能力，因此本研究試圖導入目前廣為流行的Google Earth 軟體，改善國小社會領域空間認知能力提昇的相關教學。
隨著網路科技的發達，越來越多的資訊可在網際網路上獲得，人們逐漸習慣藉由網 路來獲得生活所需的各種資訊，傳統的地圖應用，早期只能經由數位化成為模擬的電子 地圖或者網路電子地圖，如今在Google的研發之下，配合衛星空照圖，可以呈現世界上 任何一個區位的真實圖像，在圖像認知的觀點來看，這無疑是一種最直接的資訊接收方 式，應用在國小教學，對於學童在空間資訊與認知方面，將會由被動記憶轉變成主動探 索，對照皮亞傑與布魯納的認知發展階段論，有助於具體運思期準備進入形式運思期，
及映象表徵階段準備進入符號表徵階段，換言之，孩童可以利用Google Earth的協助，比 傳統的圖紙或抽像的電子地圖，更容易形成自己心中的認知地圖，對於世界觀的建立有
很大的幫助，也開始形成比以往更大、更統合的認知圖。
九年一貫課程總綱網要中特別提到，十大基本能力中的第八項－運用科技與技術，
在5~6年級階段代表的社會科分段能力指標即是「利用地圖、數據、坐標和其他資訊，
來描述和解釋地表事象及其空間組織」，此一定義套用在本研究以Google Earth為切入 點，試圖讓學童能夠掌握最新科技，以此科技來認識自己的社區，在無形之中形塑出自 己心中的認知圖，趙小菁（2006）表示認知圖（cognitive map）就是人們心智上的地圖，
用來組織生活四周的環境，對它作出反應，認知圖形塑了人們對地方的看法，進而發展 出關懷、規劃、情意上的更高層次教育目標，正是遙遙相應的展現。
配合台東數位機會中心「偏鄉國際視野擴展計畫」，該計畫邀請國際志工至利稻及 太麻里協助弱勢學習族群，筆者除了實際參與Google Earth教學之外，也進行參與觀察的 研究，針對以上兩地區數位差異的背景，學童在學習過程的細節或手繪圖成果不同的展 現，亦成為本研究一項重要的觀察要項。本研究另一參照組為筆者於三峽任教的六年級 社會領域課程中，以社區地圖繪製的議題出發，藉由網路科技的便利，使用Google Earth 為平臺，除了觀察數位背景對於學習Google Earth的差異外，讓學生學習從學習新科技的 過程，進而感知人和空間的互動並進一步貼近生長的土地，利用手繪社區地圖和前者的 世界地圖做為參照，檢視其學習成果上的差異。
綜合以上所述，Google Earth將單一界面、單一尺度的平面化地圖，轉變為包含街道 圖、衛星圖、地景照片等多重界面的操作模式，此項變革對於孩童學習有很大的衝擊，
似乎每一科的教學活動都可藉由Google Earth作為輔助的軟體，影響了學童對世界觀、世 界地圖的思維，本研究嘗試進一步瞭解Google Earth在增進學童空間認知能力上呈現的價 值，藉由觀察學童學習軟體的過程，當場的學習及反應記錄，最終將他們呈現於手繪地 圖的結果加以分析、比較，透過行動研究的方式，讓此教學活動歷經計畫、執行、修正 的過程，提出初步的研究成果及可能面對的問題，作為未來相同性質研究的前驅。
第二節 研究目的
本研究主要之研究目的在於探究國小學童的學習歷程中，教學者藉由Google earth的 輔助，增進學習者在空間資訊與認知的成長與心路歷程，並且以三個地區為教學的現 場，藉由不同區域的數位背景，呈現出的教學活動過程及手繪地圖成果，作為實際從事 教育工作者的參考依據。
基於上述研究的目的，本研究將探討以下幾個問題：
一. 透過Google Earth的教學，呈現不同區域、不同資訊背景兒童其手繪地圖的特 徵。
二. 透過Google Earth的軟體使用前後，學生對於社區地圖的描述能力及精細度的 差別。
三. 透過Google Earth的軟體運用並結合手繪認知圖的方式，觀察數位學習與實體 認知結合之成效。
四. 透過Google Earth的應用，影響對於空間認知、地理相關知識的學習成效。
第三節 重要名詞釋義 一. Google Earth
Google Earth的誕生起源於Google於2004年10月27日，併購專門開發並展示三維數位 地球之Keyhole公司而成立！Keyhole是一家衛星圖像公司，從事數值地圖測繪等業務。
它提供的Keyhole軟體可讓使用者透過網路瀏覽衛星及航照影像，這項技術依賴於數以 TB計的衛星影像資料庫。這正是Google Earth的前身，並於2005年6月推出了Google Earth 衛星圖片瀏覽軟體（土石流防災資訊網Google Earth簡介，2010）。其資料覆蓋全球，提 供使用者以自由倍率，搜尋世界上任一地區，版本有多種，包括免費與付費軟體而有功 能上的不同，本研究使用的為「Google地球4.3版」，是2008年出版的中文版軟體，為最 低階的免費版本，教學上也以基本功能的瀏覽、平移、縮放為主，使用上並無版本的差 異。
另一套相似的軟體為Google地圖（英語：Google Maps），是Google公司提供的電子 地圖服務，能提供包括局部詳細的衛星照片、向量地圖（傳統地圖）、地形視圖（可以 用以顯示地形和等高線），不須在電腦上安裝軟體，直接連上網頁即可使用，但在地球 擬真的圓形效果及強大的圖層套疊等功能上不若Google Earth強大。
二. 社區地圖
本研究所指之社區地圖即為學童由家裡到學校的上學路線，其過程之中必然涵蓋其 所生活的社區周圍。社區地圖有別於傳統地圖要求的精確度，透過畫出具有當地特色的 地標地景，同時也讓繪畫者進行了詮釋的工作，不只傳達了事實，也反應出作者的意圖 和想法，在本研究中即是利用Google Earth介紹社區的衛星空照圖，再由學童畫出家裡到 學校的上學路線。
三. 空間認知
空間認知是人類對空間概念的理解、思考、學習等，也是人類心中對空間的一個反 射思考與學習。人類不可能同時接受來自環境的所有訊息，只能選擇性地接收部分訊 息，否則會產生訊息超載的現象(information overload)。每個人對於實質環境的識覺是不 盡相同的，當環境訊息經由感官為人類所接收後，再經過大腦的處理、組織，與人類既 有的知識與價值系統融合，乃建立空間認知（Haynes，1980，引自賴進貴，2005）。
空間中充滿有形的資訊（如河川、高山）以及抽象的概念（如南北），在空間認知 的概念中，個人會將資訊重新再造，建構成自我獨特的空間認知。學童對世界五大洲的 空間認知，就是對此環境的瞭解、認識，以及其內在的思考。
四. 描述能力
「描述」一詞依照教育部重編國語辭典修訂本的解釋為「用語言文字來表達事物的 情況」，但在本研究中所定義的描述能力，特別是指在手繪地圖上呈現出個別差異、或 者具有各種特色的表現方式，也包含手繪地圖中呈現的文字，統整各種表達方式而呈現 出的能力。
第四節 研究限制
一. 本研究有三個不同區域的學童參與研究，地區數位化程度及設備的差異，可能
影響孩子最終成果的展現。
二. 國際志工共有八位協助在利稻及太麻里地區的 Google Earth 教學，以及擔任手繪 地圖各小組的領導者，因個人特質及介入程度的不同，可能會影響學童手繪成 果的展現，且因國際志工對於學童的學習為輔助而非強迫性，課程實施的嚴謹 程度不若專業教師，造成對於各項變數的控制較無法掌握。
三. 認知圖是最常被拿來測試空間能力的方式，雖然環境認知方面資料的量度很困 難，且受限於人們的表達能力，無法很理想的達到心中所想像和表象的一致性，
但以目前而言，心智圖（認知圖）仍不失為探得人們對環境認知的好方法（歐 陽鍾玲，1983）。因此本研究以認知地圖的前後測來分析實 Google Earth 軟體是 否能夠有效提昇學童的空間認知及描述詳細度的進步，由於時間有限，僅能以 某一學校做研究範圍，不能代表全部地區，也就是可能不適用於其他地區。
四. 學童個人特質及能力的不同，可能會造成影響學習成效的變因，如繪製地圖時，
不免受到繪畫能力之影響，而無法真實畫出所學習到的細微差異，沒有耐心的 同學，也可能在畫過第一次前測的圖後，第二次無法呈現第一次的專注度反而 呈現退步的狀況。
五. 樣本選用上的限制：本研究為配合國際志工活動，在樣本的選擇上無法針對更 多不同環境背景的學區進行研究；第二部分於三峽地區的研究，以研究者所任 教的班級及隔壁班為施測對象，但由於研究者只擔任其中一班的導師，可能造 成教學成果上的差異。
第二章、 文獻回顧
資訊科技融入教學是近幾年國內外研究的顯學，認知與學習成效的相關研究，數量 也不遑多讓。本章首節先介紹Google Earth的相關概念，第二節嘗試從資訊科技融入教學 的理論與相關研究談起，第三節探討空間認知的理論與應用，第四節探討社區地圖的概 念。
第一節 空間資訊服務 一. 地理資訊系統
地圖的用途在於提供地形、地貌、方向、位置、距離、面積等多項資訊，在還沒有 發明電腦之前，人們只能使用圖紙式地圖。這種地圖在製作上不僅耗時費工，內容有限，
也不易更新，使得應用上受到相當多的限制。自從有了電腦後，電子地圖的製作變得容 易許多，也因而拓展了地圖的使用面，此由地理資訊系統的蓬勃發展可見一斑（饒見有，
2008）。
近年來，隨著網路技術與GIS技術的發達，人們已經有機會利用家用電腦來使用，
不需要再購買昂貴的設備或學習高深的技術，GIS的普及化及平民化已是未來的趨勢。
GIS 即地理資訊系統（Geographic Information System; GIS）是由地理學（Geographic）、
資訊（Information）及系統（Information）三者組合而成的，其中地理學是指真實世界中 空間組成物件的描述；資訊指的是與空間物件相關之資料或訊息；系統則是應用電腦技 術作為處理工具，支援地理學與資訊的分析。所以地理資訊系統並不是一門獨立的研究 領域，而是資訊處理和各種空間分析技術的整合（Davis，1996）。
王瑞民（2001）表示地理資訊系統是利用空間資料和地理座標所設計而成的資訊系 統，並保存具有空間特性的資料庫。透過資訊系統的輔助利用電腦表現空間物體分佈狀 態，其空間展示的功能促使地理資訊系統更貼近真實的世界。
隨著電腦網路技術的發展，也同樣推動著GIS 技術的更新，讓GIS 走向分散式、網 路化、全球化，而GIS 的字面意涵也更迭演進從地理資訊系統轉變成為地理資訊科學
（Geographic Information Science）到正在發展中的地理資訊服務（Geographic Information
Service）階段；因此它不再只是政府機關使用的圖資管理工具，GIS 透過網際網路的實 現，可更廣泛的為大眾所應用，能夠提供的服務也更多樣化（Timmset al.,1997;Castleford, 1998，引自江映瑩、賴進貴、孫志鴻，2005）。
陳賢璁（2006）提到，GIS雖是一項強大的應用軟體，但學生在使用操作上，因礙 於操作介面英文化的影響，而感到學習困難，可是學生同時也表示雖然學習上有困難，
不過可以接觸新的教學科技，讓他們覺得學習很有趣。
二. 衛星圖像服務
2005年中Google收購Keyhole公司，更改成新的服務名稱「Google Earth」，並且標上 斗大的標語「Explore the world from your PC」，也就是讓網路使用者可以在家利用電腦與 網路探索全世界的全貌。現階段Google Earth僅提供過去一到三年的「歷史」非即時照片，
並且主要的用途多集中於靜態地理資訊系統的應用（國家實驗研究院科技政策研究與資 訊中心，2009）。
此套免費的全球衛星空照圖瀏覽軟體，圖資內容主要由Digital Globe衛星公司的 Quick Bird衛星所拍攝，解析力理論值黑白解析度可以達到61cm，彩色可以達到2.44M。
使用這一套軟體可以透過網際網路檢視全球各地的衛星空照圖，並可以在上面建立自己 的地標資料。我們也可以將自己地理座標的點、線資料或是具有地理座標的圖檔資料製 作成XML格式的kml檔案，然後使用這套軟體來瀏覽（國家海洋科學研究中心，2010）。
目前Google Earth也提供最新GeoEye衛星拍攝的衛星照片來檢閱重要的事件圖片，如 海地的地震「We've worked closely with GeoEye throughout the afternoon to make their most recent satellite imagery of Haiti, taken at approximately 10:27am EST today, available as a KML overlay for Google Earth.」（Google earth官方網站，2010）。GeoEye衛星於2008年9月6日進 行發射，其影像解析度將可達全色態影像（俗稱黑白影像），美國境內40公分解析度、
全球50公分解析度，並同時提供多光譜影像資料（俗稱彩色影像），影像解析度為1.65 米，提供使用者更清晰影像資料（遙測資訊網，2010）。
圖 2-1 Google Earth使用介面
徐粹青等（1999）表示衛星影像地圖具有影像豐富的地形（地貌及地物）影像資訊，
比較傳統地圖在製圖、查閱及使用有以下優點：
1. 可以在製圖室內製作全球任何地區地圖。
2. 易於更新因時空大素產生不同品質之最新衛星影像。
3. 衛星影像地圖檔可轉換不同格式，有利於各行各業加值運用。
4. 衛星影像資料豐富，尤其對特定主題圖，易顯示真實性，有利讀圖。
免費的Google Earth服務提供使用者以3D圖片方式瀏覽方式看到全世界具有代表性 的旅館、學校或是醫院等的3D空照圖，並且也允許 使用者將找到的有趣景點分享給其 他使用者，達到地圖資訊的分享功能。根據Google網站的描述，此功能可以讓使用者規 劃一個旅遊行程、找到某個目的地與前往的方向、尋找特定旅館與做生意，當然也包括 沒有目的的瀏覽地球各地建築物與地形全貌（國家實驗研究院科技政策研究與資訊中 心，2009）。
綜而論之，Google公司在2005年發布的免費軟體Google Earth，其強大的影像處理功 能解決了以往展圖受到的網路速度限制，能快速呈現豐富的地圖資訊、航空照片，操作 界面更為簡單易懂，使用者只要稍具電腦基礎便能使用，最重要是Google Earth軟體的開
發促成了衛星空照圖的普及，提供使用者多元的應用方式以及資訊流通的平臺。
三. Google Earth 提供的功能與應用現況
隨著資訊科技發展，網際網路成為一個訊息快速傳播的平臺，近年來web2.0的服務 在網路世界中快速的發展，與web1.0最大的差別在於web2.0的使用者會產生互動與交流 並且不斷會有新的想法，有別於傳統網站資料的一成不變，這可以說是一種群眾智慧
（Collective Intelligence）的呈現，而網路地圖即是其中一項近幾年竄起的明日之星。相 較於傳統地圖，網路地圖結合了網頁為基礎的電子地圖查詢功能，透過網際網路，將相 關料建置成一個可供查詢的介面，目前網路地圖搜尋系統已成為多數入口網站基本的服 務之一（吳麗文，2007）。
2005年Google Map/Earth的問世，為GIS界丟下了一顆震撼彈，引發了「地景模擬」
(landscape simulation)技術的蓬勃發展，目前已有不少的國內外類似產品問世。它提供了 一個豐富而簡易的網路地圖查詢系統。尤有進者，它讓使用者可以將自己的資料和Google Earth的資料相結合，可以利用Google Earth提供的地圖當底圖，由使用者自己來建置自己 的資料，成為民眾參與的一項強而有力的溝通工具（林峰田，2006）。
Google在2005年6月28日發布此新產品，地圖上的圖片都是在過去某一個時間點上拍 攝，有的是兩年以前，有的是一年以前。大概每隔十八個月，Google公司就會對圖片資 訊進行更新。Google Earth除了3D空照圖外，也整合了許多地理資料。你可以勾選要在地 圖上顯示的物件類型，例如道路、旅館、餐廳、邊界等等，甚至還可以自己為某些地點 加上標示，或計算從甲地到乙地的距離。
Goolge Earth結合電子地圖與Local Search功能，所謂的Local Search即是某地區中公共 場所位置（例如醫院、餐廳與學校等）尋找功能，也就是說結合Google Maps與Local Search，一旦我們在相同地圖上搜尋Hospital，使用者可輕易得到圖片，圖片中清楚標示 醫院方位，包括名稱、地址與醫院。
Google公司在網路技術上的特性以下分述之（江映瑩等，2005）：
一. 使用影音串流技術展示三維影像，藉由網際網路將影像傳送至使用者端，其優點是 使用者無須購買昂貴的圖資就可以線上瀏覽和使用，缺點則是，資料皆透過連接網 路，其進一步的運用會被限制。
二. 使用XML(Extensible Markup Language)的語法架構出KML 的檔案格式，使用者若了 解此交換格式，便可以進一步將使用者的資料匯入，增加資訊的豐富性。而其本身 的功能即包括點位註記、影像貼圖、三維空間資料的建立。
陳良瑋等（2008）在「Google Earth 最新發展與應用」中提及了數個Google Earth 發 展的重要演變：
一. 從3D擬真到街景視圖如同親歷其境，為了方便3D視景的操作，Google Earth 改良原 有的縮放滑桿，當地圖移動到接近地表時，視窗畫面會逐漸傾斜俯衝，將檢視角度 轉為與地表平行，感覺就像是親自站在當地觀看一樣。
二. Google Earth 除了提供豐富的背景圖資及地標點位，更加入屬於社群分享（如維基 百科、Panoramio相簿）；另外如動態資訊，如即時氣象、New York Times即時新聞、
You Tube影片等等，這些動態資訊圖層可供瀏覽者各式應用的啟發。另外自4.0版加 入「時間軸」功能，讓靜態空間資料變成擁有時間序列的4D展示效果，讓3D模型 可以動起來；4.3版新增「日光」按鈕，使用者可以觀賞各地的日出與日落。
三. 3D世界的共通語言－KML成為國際標準：KML為Google Earth中用以顯示空間資料 的標準檔案格式，目前最新版本為2.2版，由於Google Earth普及性相當高的緣故，
已有越來越多的GIS及CAD軟體支援KML檔案的匯入與匯出，預其未來將會有更多 的軟體或平臺支援它。
四. 2008年5月，Google Earth新發表Google Earth Plug-in，使用者只要安裝這個外掛程式，
便可讓Internet Explorer或Firefox擁有完整3D地球操作界面，這相當於是把Google Earth內嵌到瀏覽器之中，操作方式與Google Earth完全相同，開發人員可以在web上 開發多元化的3D應用程式。
吳麗文（2007）表示Google Earth藉由讓網友免費下載軟體，不僅提供高解析度的衛 星影像，透過簡單又具美感的畫面，成功吸引網友的目光；並且讓網友可以方便的製作 檔案，和他人分享資料，達到資訊無國界的理想。這其中最大的意義就是，我們已經從 虛幻的世界向實際的世界往前了一大步。
Google Earth的應用十分多元，包括結合國家地理雜誌內容，將雜誌中精美的圖片配 置於攝影地點並搭配詳細說明、正在活動的活火山資訊、某一疾病空間擴散的點位資 訊、結合網路購物電子拍賣商場資訊，不論是知性、觀光旅遊或商業訊息，皆可以透過
Google Eath 得到更立體、清晰的展現。目前Google Earth已釋出中文版本稱為「Google 地球」除了介面變更為中文，還加入了天際功能,可以觀看天文景觀。相信在國小學童的 推廣上，可以有更為親近的使用者界面。
值得特別介紹的網站是「Google Map/Earth觀察報＠Sinca」，網頁內容為中央研究院 人社中心地理資訊研究專題中心同仁利用業餘時間共同編輯而成，其中整理了與Google Map/Earth的最新技術，包含行政單位及研究單位所釋出的相關圖資或點位資料，茲列舉 最新幾則內容如下（Google Map/Earth觀察報，2010）：
（一） 臺灣水文水資源資料KML檔案：經濟部水利署水文水資源資料管理供應系統提 供臺灣水文水資源圖資之KML資料檔供民眾下載，除可於Google Earth衛星影像 上展示測站空間位置外，亦可查詢測站觀測資料，使用者點選測站連結將展示 水文水資源資料查詢功能。
（二） 莫拉克颱風災情地圖：從過去幾次經驗，面對災害發生時，透過民眾提供的訊 息往往比政府救災部門更即時，此次莫拉克颱風帶來驚人的雨量，讓臺灣各地 發生重大災情，網友們自願自發地透過Google地圖標示出各地即時的災情，也 希望大家可以對災區投注必要的關心與支援。
（三） 世界名畫地圖：當在欣賞一幅風景畫時，要如何知道畫家是在畫哪一座城市或 哪一片海洋呢?隨著使用者移動地圖，地圖上所對應的畫作也會跟著更新。點選 地圖上的標記，即可出現所對應的畫作。試著將其中一幅畫作與Google街景結 合，找出對應的場景，透過古今的對照瞭解景物的變遷。
圖2-2 Google Map/Earth觀察報（Google Map/Earth觀察報，2010）
其它如內政部地政司「地籍圖資網路便民服務系統」、「用地圖找工作」，教育類「全 球海平面上升對臺灣影響模擬」、「古地圖與Google地圖套疊」、「在Google地圖上塗鴉」、
「觀光社區地圖」，或是像「Google地圖臺灣街景延至2009年年底推出」等相關軟體更 新的資訊，這個網頁中都有十分詳盡的介紹，教學者或研究者可以以此為應用Google Earth的入口網站，必定很快得到成效。
習慣上我們都是打開Microsoft的IE瀏覽器，觀看新聞、社群交友、網路搜尋都在IE 的平臺上完成，但也許有一天，你打開的不再是IE而是Google Earth平臺，上述的動作 都 可 以 完 成 ， 而 且 文 字 與 空 間 的 訊 息 都 能 同 步 傳 遞 ， 以 地 圖 日 記
（http://map.answerbox.net）網站為例，Google Earth也可以是旅遊日記的撰寫平臺，未 來也可以是商品交易平臺、交友平臺、旅遊平臺，就等待新的創意者利用（陳良瑋，
2008）。
四. Google Earth與教育相關研究之探討
目前國內將Google earth應用在國小社會領域教學上的經驗，期刊上相關的有2008年 劉盈如等以內容分析法及文獻探討的方式剖析「Google 地圖在社會領域鄉土教學的應 用」說明Google 地圖融入社會領域鄉土教學的優點；2007年陳俊源等以教材分析及教案 設計的方式發表「Google Earth融入國小五年級社會領域地理教學之應用初探」文中提出 了三份可應用於國小五年級地理教學的教案，並強調資訊融入教學的適切性，應視教材 需求評估Google Earth融入教學的適當時機。
李明燕（2007）表示田野實察與經常接觸是提升閱讀衛星影像的重要方法，且有助 於學生對當地鄉土的認識，但衛星影像大多以電子檔儲存與使用，即使有印刷品，因價 格偏高、攜帶不便，要普及至中學田野實察有其難度，目前雖有衛星影像的地圖集，但 大比例尺的影像仍嫌不足，對教學仍然不便，仍需業界配合教材，編輯學生專用的地圖 集，讓教師更方便使用。
由范成棟等（2006）的研究成果可知，由歷史航照圖和Google Earth現今影像之比對，
可以看出變遷前後之變化，如河流截彎取直後之改變、都市發展之狀況、道路交通之改 變。透過Google Earth的平臺介面，將完成改正之歷史影像，與現今之影像套疊一起進行 分析，不但容易看出變化，亦可以提供一個不錯的展示方式給予一般社會大眾了解歷史 至今變異。由此觀之，若教師能善用此項資源，結合家鄉附近的鄉土介紹，相信能讓教 學更有內容及增添學生學習興趣。
論文研究有2007年江映瑩以教學實驗的量化研究方式，分析Google Earth應用於中學 地理教育之研究；2007年吳麗文發表「以內外在動機觀點探討Google Earth網路服務使用 意願之研究」，以網路問卷的方式，研究出網路服務中「認知美學」及「認知有趣」的 重要性。邱名秀在2005年所發表的碩士論文，提到以GIS應用到國小課程，題目為「地 理資訊系統教學對國小四年級學童空間認知的影響」以教學實驗的方式，隨機選取兩個 班級分別進行GIS教學與傳統地圖教學，並分析不同的教學方式對學童空間認知能力的 影響與差異。。另外，蘇國章2004年所發表的碩士論文是以電子地圖運用於社會領域地 圖教學對國小五年級學童空間認知之影響。
由這些文獻中可以發現2005年Google Earth問世之前，關於空間認知的研究多為GIS 及電子地圖的範疇，2006年起才陸續有Google Earth相關研究，論文數量陸續增加中，或 尚處研究皆段，本研究欲參考的Google Earth實施於國小範圍相關資料有限，因此在教案 設計及施行的過程需視學生學習情況而反覆修正，期以教育行動研究的方式實施，較能 符合本研究的目的及預期成效。
表2-1國內Google Earth及空間認知相關研究
年代 作者 題目 研究方式 研究結果
2009 張育傑 國小學童自行車 經驗與空間認知
之研究
認知圖描繪 訪談 量化研究
（獨立樣本 t 檢定）
（單因子變異數分 析）
1. 影響空間認知因子中以 年級因子的影響最大。
2. 空間參考系統發展層次 越高空間認知能力越佳。
3. 國小自行車經驗騎乘類 型多為單一式與複合式。
4. 自行車騎乘經驗較豐富 者在實地認路的表現上 較自行車騎乘經驗較缺 乏者為佳。
5. 環境脈絡影響學童認路 表現。
2007 陳昭靜 國小低年級學童 的校園、住家、
社區認知圖之行 動研究－屏東縣 大明國小之個案
行動研究 兒童認知圖繪製
質性訪談
1. 學童認知圖中出現的環 境元素
2. 學童的地圖能力 3. 環境認知的影響因素 4. 認知圖和環境認知間的
落差
續表 2-1 國內 Google Earth 及空間認知相關研究 2008 劉盈如
黃雅羚 楊雅華
Google 地圖在社 會領域鄉土教學
的應用
內容分析法 文獻探討
Google 地圖融入社會領域鄉 土教學的優點：
1. 操作簡單容易。教師蒐集 地圖教材方便，學生程度 只需具備基本的資訊能 力即可。
2. 可適用於地圖教學。
3. 可配合地方的教學呈現 所在地的地圖。
4. 比傳統紙本地圖更能呈 現局部放大圖。
5. 培養學生資訊科技操作 的技能。
2007 江映瑩 Google Earth 應用 於中學地理教育
之研究
教學實驗 量化研究 滿意度及學習成效
分析
1. 製作數位課程網站 2. 教學互動上有明顯的助
益
2007 李明燕 臺灣地區國中與 高中學生閱讀衛 星影像之能力探
究
量化研究 1. 閱讀衛星影像的能力高 中組較國中組佳，但教學 後立即測試之後測，受到 教師教學風格影響較明 顯，積極管理型的學習成 效很明顯，但經過一段時 間後，學習成效與其它班 級相當。
2. 閱讀衛星影像的能力為 多元能力所構成，其養成 之影響因素除校內成績 與個人資質外，尚包括個 人偏好、學校設備、家庭 環境、校外環境及訊息認 知五大面向。
2007 吳麗文 以內外在動機觀 點探討 Google Earth 網路服務使
用意願之研究
網路問卷 科技接受模型
網路服務中「認知美學」及「認 知有趣」的重要性
續表 2-1 國內 Google Earth 及空間認知相關研究 2007 陳俊源
趙貞怡
Google Earth 融入 國小五年級社會 領域地理教學之
應用初探
內容分析法 課程設計
1. 教師團隊開發 G.E 教學 活動
2. 留心網路資源，評估可否 融入於教學
3. 秉持教學設計及教材性 質為優先考量，再訐估 G.E 融入教學中的適當 時機
2006 范成棟 廖泫銘 林士哲
整合影像資料庫 於 Google Earth 之
應用
資料傳送 坐標轉換
以 Google Earth 結合臺灣堡 圖、臺灣 SPOT 衛星影像及臺 北市的歷史航照進行資料展 示。
2005 邱名秀 地理資訊系統教 學對國小四年級 學童空間認知的
影響
準實驗研究設計 量化研究 訪談分析
1. GIS 教學可以提昇學童 在區位與空間組織能力 方面的空間認知學習 2. GIS 教學與傳統地圖教
學，對於學童空間認知能 力的影響有街道數量、建 築物數量、方向辨別等多 項差異。
3. GIS 教學與傳統地圖教 學，對學童空間表現形式 的能力均無顯著差異。
2004 許秀桃 網路電子地圖與 傳統地圖教學對 國小五年級兒童 空間認知影響之
研究
量化研究 教學實驗 認知圖晤談輔助量
化分析
1. 網路電子地圖可以提昇 兒童比例注意度、面積比 例、區位認知數量及交角 注意度的空間認知能力 2. 網路電子地圖互動式的
操作方式，比較能提高兒 童的興趣
2004 蘇國章 電子地圖運用於 社會領域地圖教 學對國小五年級 學童空間認知之
影響
實驗教學 量化研究
訪談 教室觀察
1. 在空間認知的整體表現 上，以電子地圖組較佳
2. 學生在學習之後對電子 地圖及其個人表現持正 面的看法。
【資料來源：本研究整理】
許秀桃（2004）指出傳統地圖與網路電子地圖的差異，雖然網路電子地圖是由傳統 地圖發展出來的，但是在許多面向上因為結合了網路與GIS技術，而有不同的呈現與使 用方式，包含了資訊量、閱讀方式、查詢功能、互動性等的差異，本研究參考其兩者之 差異，並再加入與Google Earth的比較，以做為教學設計的參考。
表 2-2 傳統地圖、電子地圖與 Google Earth 的差異比較表
傳統地圖 電子地圖 Google Earth 資訊量 主題和範圍固定，簡
單、易懂
資訊量多，綜合各種領 域，成為一套資訊系統，
比例尺的縮放可顯示不 同的圖層資訊，或由使用 者自行開關圖層，控製資 訊量。
半開放式的互動平臺，
除了衛星圖像會定時更 新，使用者可以自由加 入圖片、地標及說明文 字，資訊量是無限大。
比例尺 比例尺固定 比例尺不固定，隨著使用 者縮放而改變
比例尺不固定，隨著使 用者縮放而改變，且放 大接近地面時，會改成 3D 俯瞰的角度。
媒介 以紙張為載體 以螢幕為載體 以螢幕為載體
閱讀方式 以圖幅為單位，幅面 大，讀者的整體印象 深刻，地理要素之間 的相互關係顯而易 見
受到螢幕大小與解析度 的影響，圖幅的大小受限 制，以分區塊、分圖層顯 示為主，一次可見的地理 要素較少。
由於高解析螢幕及投影 機的普及，已可擴大觀 圖的範圍，並自由選擇 輔助判讀的各個選項如 地界、地標、3D 建築等。
距離計算 人工方式進行換算 電腦自動算出兩點間的 距離
電腦自動算出兩點間的 距離，並能規劃路徑。
傳播方式 「人－圖」方式，一 張地圖為一人所使 用，傳播速度較慢。
「人-機-圖」方式，需倚 賴電腦與網路設備，可以 分享地圖資訊，傳播速度 較快。
由於網路傳播的進步，
藍芽、無線網路、手機 GPRS 及 3.5G 上網的便 利，傳播方式已不侷限 於任何地方。
查詢功能 使用者運用地圖技 能，自行尋找所需資 訊
使用者輸入查詢內容，電 腦自動搜尋。
使用者輸入查詢內容，
電腦自動搜尋。並自動
「飛翔」（Zoom in）至該 處。
互動性 沒有互動 有互動 即時互動
空間知識 類型
圖像式知識 圖像式知識、程序性知識 圖像式知識、程序性知 識、結構性知識
【資料來源：Google Earth為本研究整理，傳統、電子地圖參考許秀桃（2004）】
經由Google earth軟體的運用，衛星空照圖大大改善使用者對空間概念的認知，變得 更直覺化與人性化，若是使用在國小高年級學童世界地圖及社區地圖教學，是否會有不 同的效果呈現。研究者計畫將Google earth應用在國小社會科輔助教學上，希望可以經由 這次的教學經驗將教學歷程記錄下來，提供給其他有意做Google earth融入課程教學的教 師參考。
第二節 資訊融入教學的意涵與特性
一. 資訊融入教學的意涵
傳統的地理教學教具，不外乎地圖、地球儀、或立體模型等，對學生的認知強化有 一定的作用，但是在擬真的程度以及空間上都有一定的限制（例如地圖的影像不夠真 實、立體模型擺放及維護不易），在教具數量有限及教具種類單調的情況下，也無法滿 足每一位學生的個別需求（陳俊源、趙貞怡，2007）。有鑒於此，本研究嘗試將Google Earth 軟體，藉由其空拍地圖與3D地形的優勢，融入於國小地理教學之中，希望能發揮出數位 學習的兩項特點，彌足上述傳統教具的不足，以求滿足個人學習需求以及降低學習成本。
九年一貫課程強調將資訊科技融入其他學習領域之中，旨在藉由「資訊科技概念的 認知」、「資訊科技的使用」、「資料的處理與分析」、「網際網路的認識與應用」、以及「資 訊科技與人文素養的統整」等核心能力之規劃，在認知、情意、技能上培養學生資訊擷 取、應用與分析、創造思考、問題解決、溝通合作的能力，以及終身學習的態度（教育 部國民中小學九年一貫課程暫行綱要，2000）。為了讓學生有機會習得基本資訊知識、
技能與學習素養，使資訊教育更普及，教育部更要求學校教師必須將資訊科技融入各領 域的教學之中，使學生能經由這樣的學習歷程，習得資訊的技能與正確的資訊倫理態 度。因為培養具備資訊素養的下一代，才能為國家未來的發展奠定良好的基礎。
近來電腦網路教學技術日臻成熟，能提供動態、具體化且及時性的資源，國小教育 應與科技相結合，採用不同方法、資源及科技來促進學生主動與有效學習（歐陽誾、蔡 竺君，2001）。徐新逸與吳佩謹（2002）認為資訊融入教學應包含整個教學歷程，而電腦 支援教學的主要作用在引導及促進學習者在其認知過程中對學習之題材的認識與理 解。就教育部九年一貫課程綱要的規劃，資訊融入教學主要之作為在於透過教師對於資 訊科技的運用，將網際網路與多媒體的特性與相關資源整合於課程及教學設計之中，藉
由教學相關活動提供學生資訊科技的體驗與概念，培養善用資訊科技解決生活問題的終 身學習能力，使學生成為主動、自我導向及負責的學習者，而非成為資訊流中的迷失者
（張瓊穗，2004）。
教師能使用資訊科技軟、硬體作為教學呈現的技能，但是在學習主題的互動上亦能 引導學生掌握資訊重點，透過學習科技、利用科技的與趣和正確價值觀，知道資訊如何 幫助教學的利基，促使教學形式轉換，進而教導學生擁有面對快速資訊變遷社會的問題 解決能力（張瓊穗、翁婉慈，2008）。
二. 資訊科技的特性
江惜美（2001）認為21世紀是科技整合的新世紀，有了電腦科技及網路技術，使得 原本的平面教材變得更活潑生動，也使教育面臨不得不改變的局面。就楊國德（1998）、
劉世雄（2001）等人的看法，資訊科技在教學上具有下列特性：
（一） 提供讓學生建構及檢視知識的真實情境，協助學生組織、紀錄想法及經 驗，建立個體對真實世界運作的模式及認知。
（二） 提供完整、多元化資料的內容，學習者可及時、彈性、不受時空限制的延 伸學習社群，增加彼此互動分享知識。
（三） 學習者能自我調適學習及運用不同的資源，多元互動的參與學習及討論，
建構自己的知識。
（四） 整合相關科技提供多元的資料呈現模式，透過與社群或外界的分享及互 動，提供學生觀摩及批判的機會，內容的廣度及深度隨使用者互動而與日 俱進。
在學習理論方面，江映瑩（2007）提及行為主義以拷貝的學習方式為主，老師主導 整個學習方式，以老師來提供正確的學習內容與流程，而學生是被動的學習者；認知主 義則是老師提供客觀的訊息，學生藉由老師提供的訊息，自己調整智識學習的體系，成 為一種動態有機的過程；建構主義則更強調學生為主體的角色，老師只是資源提供者，
提供學生一個適合學習的環境，由學生去探索並建構知識體系。建構主義的教學活動是 以學生為主，在Google Earth教學的課程中，學生有充分的學習主控權，同樣的概念可以 用不同的方式自我印證，提供學生主動探索知識的經驗，是配合建構主義很理想的教學
課程。
三. 資訊科技融入的時機
資訊科技融入的時機而言，依據徐新逸與吳佩謹（2002）、張國恩（1999）的看法，
運用資訊科技於教學時需考量下面幾點：
（一） 展現方式的適切性：教材透過哪類型的資訊科技才能將其中的要點發揮出 來。
（二） 教材的需求性：指在教材範疇中，有那些內容及特性需要運用到資訊科 技。
（三） 教學的可行性：考慮相關教材教法、周邊的配套設施及環境，尤其是教師 的資訊相關能力及素養。
（四） 對教學成效的助益：學生的學習興趣及理解程度是否能有所提升。
整體而言，資訊科技在教學上擔任的角色仍以輔助教學為主，期能活化教學，提升 教學品質，但不可不審慎考量資訊融入的必要性，切勿為融入而融入，另外資訊科技融 入教學亦必須考量其他條件，如時間、經費、學生電腦使用的經驗等等。張瓊穗、翁婉 慈（2008）提到厚植教師具有資訊融入教學專業知能是教育革新推動以來，教育當局及 各學者專家所關心的焦點，但是在教師資訊融入教學專業的養成過程中，多數的培訓者 落入資訊科技的操作與運用迷失，忘卻教師內容與教學活動設計才是資訊融入的主體。
Google Earth人性化的操作界面，對於教師的資訊技能並不會造成很大的負擔，因此可以 避免上述因過度強調資訊技能，而失去了教學內涵的現象，教師可以配合課程所需，適 當將科技運用於教學而達成教學目標。
四. 資訊融入教學的範疇與模式
張國恩（1999）的觀點認為，科技在教學情境上的應用模式如下：
（一） 教師是教學的主導者，科技是工具；將教學的教材透過電腦的簡報軟體（如 Powerpoint）加以呈現，何時運用其為教學之媒介由教師決定。
（二） 科技為主體，學生完全透過科技來學習；利用電腦輔助教學軟體將抽象化 的概念以視覺的方式表現，建立學習環境幫助學生觀念的理解。
（三） 教師與科技為伙伴關係；如網際網路資源的使用，將網際網路的大量資源 視為一個內容多元且以多媒體方式呈現的大教材庫，教學者將所需的的資源擷 取整合至教學方案中，引導學習者有效的學習。
滕英文（2005）的研究結果得知，已有超過八成的學生家中擁有電腦設備，並且有 六成六的學生可從家中連線上網，顯示學生在資訊科技及內容的接近使用已獲得改善。
因此個人的資訊素養程度已超越資訊設備及資訊內容，成為現今社會中影響數位落差最 重要的成因，故政府在消弭數位落差的執行方向應加以調整，從提昇民眾的資訊素養程 度面著手，如此才能真正且有效的消弭數位落差現象。
本研究試圖以資訊融入教學的方式使用Google Earth軟體，做為教學活動的主體，在 學童充分建構學習後，以傳統的繪圖方式呈現出世界地圖認知的結果，本研究是結合資 訊科技的應用與傳統技能的整合應用，以資訊科技引起學童學習動機並協助知識的發 掘、建構，再由國學童較能掌握的手繪地圖方式，表達出內心的世界觀及社區地圖，將 資訊科技帶入學習之中，於教學過程及學生探索上發揮最大的成效。
第三節 空間認知的意涵與理論
一. 空間認知與空間知識
（一） 空間認知
在環境空間中所表現出來的行為是一種外在的空間行為表現，他牽涉到我們對環境 所產生的空間認知（spatial cognition）。有關空間認知的理論，已發展出多種不同的模式。
人類經由感官接受環境訊息的過程，稱為識覺。人類不可能同時接受來自環境的所有訊 息，只能選擇性地接收部分訊息，否則會產生訊息超載的現象(information overload)。再 者，每個人感官發展的狀況不一，因此每個人對於實質環境的識覺是不盡相同的。當環 境訊息經由感官為人類所接收後，再經過大腦的處理、組織，與人類既有的知識與價值 系統融合，乃建立空間認知，產生心像(mental image)。心像亦即認知圖，由於歷經兩次 篩選與組織，已與實質環境有所差距，並非實質環境的照相(Haynes，1980，引自賴進貴，
2005)。
（二） 空間知識
空 間 知 識 的 類 型 有 三 種 （ Golledge， 1991 ）： 第 一 種 為 陳 述 性 知 識 （ Declarative Knowledge），即人所賦予物體或地點的名稱或意義，例如某地位置、面積、人口等；第 二種為程序性知識（Procedural Knowledge），又稱為路徑性知識，建構在陳述性知識的基 礎上，進而了解物體或地點間的空間關聯；第三種為結構性知識（Configurational Knowledge）它像是圖像式的知識，具有接近平面幾何的特質，例如進行距離或方向的 估測。張育傑（2009）表示程序性知識的獲得須經由親身經驗的感官來認識周圍的地理 空間與環境，而這些訊息會在心裡面形成意象，提供個體認識環境並與空間互動的線 索，兒童在騎自行車找路的過程中會得到路徑知識，並與課本或地圖中的敘述性知識結 合而轉化成結構性的知識。
危芷芬（1995）指出空間知識可以概分為路徑知識與俯瞰知識，前者亦稱探路，意 指個人在環境中的一連串活動，依靠經驗產生；後者類似於地圖所呈現，傳達地點之間 的整體關係，可以靠研讀地圖而獲得。研究更近一步顯示，直接由環境中學習之經驗比 來自地圖圖面之空間訊息更能產生彈性之空間知識，而地圖本身是難以改變個人對環境 的觀點和定向。
Google Earth衛星空照圖提供了直觀、實景的瀏覽方式，雖然使用者未親臨現場，但 其對於了解物體或地點間的空間關聯的助益，效果同於得到路徑性知識，本研究即試圖 利用此軟體協助兒童增進其空間認知的能力，並以手繪認知圖的方式，檢視是否能將上 述內容轉化成為結構性知識，並加以分析其效果。
Mark（1993）認為，空間知識的建構不一定要透過陳述性知識和程序性知識的歷程，
透過地圖的學習是可以直接跳到結構性的知識。從多重來源（直接接觸環境和非直接接 觸環境）整合空間資訊，是空間資訊研究的一個重要部份（Montello and Frcundschuh，
1995）。隨著科技的日新月異，地圖的載體也從傳統的紙本，演變為今日多元的呈現方 式，如網路電子地圖、3D實境、衛星空照圖、數碼城市、虛擬實境、街景視圖等，本研 究即要探討Google Earth軟體整合以上各種資訊圖資，對兒童空間認知的影響。
二. 兒童認知發展理論
賴進貴（1999）表示國外學者Downs and Stea在「Image and Environment」一書中討論 到認知地圖、空間行為與態度、個人獲得的空間環境資訊如何影響其行為，以及國內學 者石慶得等（1992）在探討兒童地圖認知時，都認為認知發展是影響學生使用地圖的關 鍵。
認知發展是教育心理學研究上的重點之一。這一領域的知名學者包括瑞士的發展心 理學家皮亞傑（J.Piaget）及美國教育心理學家布魯納（J.S.Bruner），前者提出階段論（stage theory），後者提出表徵系統論（systems of representation theory），分別和地圖能力發展有 關。
（一）皮亞傑的認知發展理論
瑞士心理學家J.Piaget 的研究中，自兒童期開始，對空間關係的理解須通過一連串 可預測的四個發展階段：1.動作感覺期；2.直覺期或運思前期；3.具體運思期；4.形式運 思期（危芷芬，1995）：
1、 動作感覺期（Sensorimotor Period）出生至2歲，兒童完全以自己的身體來定義空 間和物體的位置；對兒童來說，空間的世界完全是自我中心的。
2、 直覺期或運思前期（Period of Intuitive or PreoperationalThought）2 歲至7 歲，兒 童仍是自我中心的，而且難以建立與自己身體分離之地方的複雜心象。僅能夠 對直接環繞在四周之環境形成粗略的表徵。
3、 具體運思期（Concrete Operations Period）7 歲至11 歲，兒童開始打破自我中心，
而將地方和物體是為與自己身體分離之概念，並且開始利用地標作為物體和方 向的參考點。
4、 形式運思期（Formal Operations Period）11 歲至成年，是J.Piaget 模型的最後一 個階段。從青春期開始，個體可以輕鬆的利用符號和羅盤方向等抽象概念，而 且開始形成比以往更大、更統合的認知圖。
同時皮亞傑又將兒童空間認知發展分為三個階段如下：（石慶得等，1992）
1. 拓撲（Topological）空間概念時期：為三歲六個月至四歲之間，此一時期兒童的
空間概念有五個特性，包括接近性、分離性、順序或空間的連續性、包圍性、
線和面的連續性。如此的空間概念使得這一時期的兒童對於空間物體的大小、
形狀、角度、曲折等特性並不清晰，而較能掌握物體間的接近與遠離，圖形中 的封閉與開放以及內、外的關係。
2. 投影幾何學（Porjection geometry）時期：約四歲至七歲之間，屬於前運思期及 具體運思期。此時期的兒童能以透視的觀點，在不同的位置觀察以瞭解物體的 出現。
3. 平面幾何學（Euclidean geometry）時期：約七歲至十一歲間，屬具體運思期。
此一階段兒童對空間物體的瞭解，已能掌握長短、距離、角度、面積等空間特 性，開始能正確而完整地尋找地點間相互的關係。
（二）布魯納的認知結構學習階段
根據布魯納的研究，人類的認知表徵方式是跟隨著年齡而發展，布魯納將認知表徵 的發展分為以下三個階段（張愛卿，2001）：
1、 動作表徵階段（enactive representation）兒童最初的認知結構是動作表象，大約 五歲以前的兒童都處於這個階段，他們「從動作中認知」，其認知多數是透過行 為而產生，他們的表徵與手足的直接動作聯繫在一起，此種認知結構是刺激和 反應的直接聯結。
2、 映象表徵階段（ikonic representation）這一階段大約是處於六、七歲到十歲兒童 的認知發展狀況，以內在意象為基礎，處於映象表徵階段的兒童，只須看一眼 即可答出蘋果數量，不像動作表徵階段須要具體地數一數。布魯納認為這是映 象表徵簡約了動作表徵的緣故，換言之，這是一種比動作表徵更為複雜的認知 現象。
3、 符號表徵階段（symbolic representation）符號表徵是以抽象的、任意的和更靈活 的思想體系為基礎的階段，依靠語言符號來表徵事物的認知方式。語言將圖像 簡潔地符號化，可以隨時自由地從大腦裡存取，此階段的兒童能夠把握事物的 本質，並理解事物之間的邏輯關係，是最高級的認知階段。
本研究第二階段的對象為國小六年級學童，年齡為11歲到12歲之間，對照皮亞傑與 布魯納的認知發展階段論，分別屬於具體運思期準備進入形式運思期，及映象表徵階段
準備進入符號表徵階段，此階段學童除了可以將地方和物體是為與自己身體分離之概 念，並且開始利用地標作為物體和方向的參考點，也開始嘗試利用符號和羅盤方向等抽 象概念，而且開始形成比以往更大、更統合的認知圖。
三. 認知地圖
（一） 認知地圖的形成
認知地圖是一種個人化的內心活動的結果，而內心活動的過程是無法觸及的形上活 動，人們創造的認知地圖存在記憶中，認知地圖是我們建構週遭環境的心智重現。這些 地圖由我們所接收的持續流通資訊構成，經由我們在很長時間的經驗建立，認知地圖是 個人一般知識的基本部分，我們一再地使用它（de Blij，1996，引自白子祐，2001）。認 知地圖包括空間資訊、屬性的價值及意義，被個人的技巧及知識限制，認知地圖提供被 感知資訊及行為之間的介面機制（陳彥任，2001）。
空間認知發展階段利用認知圖在環境中探路的能力，由嬰兒期到成年期之間有重大 的變化。心理學家對於空間認知發展之模型有如下三點之共識（危芷芬，1995）：
1. 兒童對空間環境的暸解會經過一連串可預測的發展階段。
2. 感覺動作的「探路」技能都早於更抽象的認知繪圖能力。
3. 地標是最早學會的環境向度，接著是通道網路，最後才形成整體環境的心理結構。
趙小菁（2006）表示認知圖（cognitive map）就是人們心智上的地圖，用來組織生活 四周的環境，對它作出反應，認知圖形塑了人們對地方的看法，因此認知圖也提供了研 究者了解研究對象的空間認知的能力或影響其發展的現實因素。透過所畫地圖的分析，
可循線探索繪圖者的內心對空間組織或空間形象的感受。地圖本身是一種空間知識的傳 播方式，其特色為圖形式的傳播，主要功能為個人空間知識的呈現與讓讀圖者產生空間 知識。
認知地圖雖可以為個人提供環境認知之模型，然模型必然只是部分訊息的呈現。儘 管認知地圖被認為只萃取有用的部份訊息提供建立環境的認知圖和現實不同，然無論認 知地圖是詳盡或概略的；範圍可能大到整個地球或小至後院。無論如何，認知地圖可以 如個人所相信那樣去呈現世界（危芷芬，1995）。因此，個人對於環境訊息之抽取以及 注意、知覺和回憶錯誤之落差都會使得認知地圖之呈現與現實有所不同。
