利用虛擬實境技術測驗空間定向能力

國立臺東大學教育學系 教學科技碩士班

碩士論文

指導教授：鄭承昌 先生

利用虛擬實境技術測驗空間定向能力

研 究 生： 陳可涵 撰

中 華 民 國 九 十 九 年 六 月

國立臺東大學教育學系 教學科技碩士班

碩士論文

利用虛擬實境技術測驗空間定向能力

研 究 生： 陳可涵 撰

指導教授：鄭承昌 博士

中 華 民 國 九 十 九 年 六 月

謝 誌

能夠順利的完成論文首先要萬分感謝我的指導教授─鄭承昌老師，謝謝他願意 花很多時間與我討論指引我論文的方和寶貴的建議，原本一度懷疑自己是不是做 不到，但在老師的鼓勵與鞭策下，終於完成了碩士論文。感謝師母對我的照顧，

不管是課業或生活上，師母總是非常關心我們，時常邀請大家一同聚餐增進同門 的情誼，讓人感覺非常溫暖。

感謝口委王明習教授與謝昆霖教授撥空審查及口試論文，並仔細的找出我研 究中的缺失，給予我寶貴的意見。感謝陳健雄教授、張文智教授與張文德教授願 意提供修訂後的尋路績效自我評鑑量表作為我研究的工具之一，讓我的研究能順 利進行。

謝謝研究路上的同門夥伴們，鳳英學姐、美賢學姐、佩貞學姐、智元、姝瑜、

宸均、金霆一起分享研究路上的苦與樂。感謝系辦助理在我工讀期間對我的照顧，

以及在研究上有各種需求也都盡力配合協助。感謝多年好友文忻、爾雅在我研究 過程也時常給予我協助與鼓勵。

最後要感謝我的家人，在我的求學過程中不管我做什麼決定都默默的支持，

讓我能夠順利完成學業。在此與所有關心、鼓勵我的人分享我論文完成的喜悅！

謝謝大家！

可涵 謹誌 民國九十九年七月二十四日

利用虛擬實境技術測驗空間定向能力

陳可涵

國立臺東大學教育學系教學科技碩士班

摘要

空間定向是屬於空間能力的一環。本研究希望能深入了解空間定向能力對人 類的影響，針對空間定向能力採用虛擬實境技術作為人類空間定向能力的測量工 具，對空間定向有更深入的探討，更可以進一步探討不同性別及不同學院(受不同 訓練) 在空間定向能力上的差異。本研究實驗對象為國立臺東大學教育學院及理工 學院之學生，共35 名，其中男性佔 17 名，女性佔 18 名。本研究採用尋路績效自 我評鑑量表及研究者設計之虛擬實境測驗系統作為測量工具。研究資料分析採用 描述性統計分析、t 檢定、皮爾森相關分析。主要研究發現如下：(1)在相同空間條 件下男性比女性所花時間平均短。(2) 在相同空間條件下男性比女性所需轉彎次數 比女性少。(3)在相同空間條件下男性空間定向能力高於女性 (4)受理工學院訓練的 學生空間定向能力高於受教育學院訓練的學生。(5)受試者自我認知的空間定向能 力與實際測量之表現沒有相關。

關鍵詞：虛擬實境、虛擬環境、空間定向、空間能力

Examine the Ability of Spatial Orientation with Technology of Virtual Reality

Ko-Han Chen

Abstract

Spatial orientation is the part of Spatial Ability. In this thesis, I try to further investigate how the ability of Spatial Orientation makes influence on people. I utilize the technology of Virtual Reality as the instrument to test the spatial orientation ability of people. In this way, Spatial Orientation can be further explored. Besides, I can further examine distinctive spatial orientation abilities which are shown by subjects with sex distinction and different background of training from various colleges. Subjects of this work are students coming from colleges of education, science, and engineering. There are 35 Subjects, including 17 males and 18 females. I utilize Sense of Direction Questionnaire-Short Form (SDQS) as instruments and design a new system of Virtual Reality to process this work.

Data of this work are analyzed with Descriptive Statistics, t-test, and Pearson Correlation Analysis. The research results are as the following: 1) Based on the same spatial condition, males spend shorter processing time than females. 2) Based on the same spatial condition, males turn less than what females do. 3) Based on the same spatial condition, males have prior spatial orientation abilities to females. 4) Subjects from colleges of science and engineering have prior abilities of spatial orientation to students from the college of education. 5) Subjects’ self-cognition about spatial orientation abilities is irrelative to their actual performances.

Key Words：Virtual Reality, Virtual Environments, Spatial Orientation, Spatial Ability

目 次

謝 誌 --- I 摘 要 --- II

Abstract --- III

第一章 緒論 --- 1

第一節 研究背景與動機 --- 1

第二節 研究目的 --- 3

第三節 名詞釋義 --- 4

第四節 研究範圍 --- 5

第五節 研究的重要性 --- 5

第六節 研究限制 --- 6

第二章 文獻探討 --- 7

第一節 空間能力 --- 7

第二節 傳統的空間能力測驗 --- 9

第三節 應用虛擬實境技術的空間能力測驗 --- 12

第四節 性別差異在空間能力上的影響 --- 15

第三章 研究方法與設計 --- 17

第一節 研究設計 --- 17

第二節 研究流程 --- 18

第三節 研究相關變項 --- 28

第四章 研究結果與討論 --- 30

第一節 實驗樣本描述性統計分析 --- 30

第二節 不同性別在尋路績效自我評鑑量表與3D 虛擬環境測驗的 差異比較 --- 31

第三節 不同學院在尋路績效自我評鑑量表與3D 虛擬環境測驗的 差異比較 --- 35

第四節 皮爾森相關分析 --- 38

第五章 結論與建議 --- 41

第一節 結論 --- 41

第二節 建議 --- 43

參考文獻 --- 44

附錄一 研究工具使用同意書信資料 --- 47

附錄二 尋路績效自我評鑑量表 --- 48

附錄三 尋路績效自我評鑑量表（正式） --- 49

表 次

表4-1-1 受試者性別分布次數及百分比統計 --- 30

表4-1-2 受試者不同學院分布次數及百分比統計 --- 31

表4-1-3 受試者不同年齡分布次數及百分比統計 --- 31

表4-2-1 不同性別在尋路績效自我評鑑量表上的差異 --- 32

表4-2-2 不同性別在完成 3D 虛擬環境測驗所花秒數上的差異 --- 32

表4-2-3 不同性別在完成 3D 虛擬環境測驗中轉彎次數的差異 --- 33

表4-2-4 不同性別在 3D 虛擬環境測驗中各題項得分的差異 --- 33

表4-3-1 不同學院在尋路績效自我評鑑量表上的差異 --- 35

表4-3-2 不同學院在完成 3D 虛擬環境測驗所花秒數上的差異 --- 36

表4-3-3 不同學院在完成 3D 虛擬環境測驗中轉彎次數的差異 --- 36

表4-3-4 不同學院在 3D 虛擬環境測驗中各題項得分的差異 --- 37

表4-4-1 Pearson 相關分析 --- 39

圖 次

圖2-1 多因素性向測驗-空間關係例題 --- 9

圖2-2 空間能力量表測驗-題本範例 --- 10

圖2-3 大考中心學業性向測驗-練習題 --- 10

圖2-4 實驗意示圖 --- 11

圖2-5 虛擬迷宮室內環境圖 --- 13

圖2-6 顯示受試者實驗過程的路徑圖 --- 14

圖3-1 研究流程圖 --- 18

圖3-2 方向控制鍵 --- 19

圖3-3 受試者所在的起始點位置 --- 20

圖3-4 虛擬環境測驗中 Q1 題項 --- 21

圖3-5 虛擬環境測驗中 Q2 題項 --- 22

圖3-6 虛擬環境測驗中 Q3 題項 --- 23

圖3-7 虛擬環境測驗中 Q4 題項 --- 24

圖3-8 虛擬環境測驗中 Q5 題項 --- 25

圖3-9 虛擬環境測驗中的綠色感應區 --- 26

圖3-10 虛擬環境測驗流程圖 --- 27

圖4-1 Q2 題項於 3D 虛擬環境測驗中所在位置 --- 34

圖4-2 Q2 題項於 3D 虛擬環境測驗中多數受試者視角所示 --- 34

圖4-3 Q4 題項於 3D 虛擬環境測驗中所在位置 --- 37

第一章 緒論

本研究旨在利用虛擬實境測驗探討不同性別或受不同訓練在空間定向能力的 差異，以提供在空間能力相關研究上的一份參考。本章共分五節：第一節說明「研 究背景與動機」、第二節陳述「研究目的」、第三節概述「名詞釋義」、第四節界定

「研究範圍」及第五節說明「研究限制」。

第一節 研究背景與動機

近年來空間能力逐漸備受重視，其已被認定為重要的心智技能之一。空間能 力可分為「空間知覺」（Spatial Perception）、「空間定向」（Spatial Orientation）、「空 間視覺」（Visualization）三大類（何榮桂等人，2007）。自 2005 年開始，大考中心 為了協助高一學生選擇適合的科系、了解自己的性向，編製了「學業性向測驗」

量表，其中「圖形分量表」即為測量學生的空間推理能力或空間關係（鄭海蓮、

陳世玉，2007）。又國民中小學九年一貫課程學習領域綱要（2003）亦提及國民教 育課程應包含的七大學習領域中，數學學習領域的五大主題指標中的「幾何」，即 以確切的教育課程綱要來突顯培養空間能力的重要性（羅雅薇，2005）。而然空間 能力為一種相當難以解釋又難以描述的能力，故如何測量出人類的空間能力也成 為國內外研究者的重要課題。

目前國內的研究大多透過傳統紙筆空間能力測驗，試圖提供一個準確的測量標 準。近期大學入學考試中心透過兩個研究專案（何榮桂等人，2007；襲充文等人，

2003）的研發後，於 2007 年推出了三因素、七種題型的空間能力測驗，利用五方 連所組成的立體圖形來設計量表並建立起全國性的常模，其可為目前本土傳統紙 筆空間能力測驗最周延的測量模式。然而，空間能力是一種 3D 立體的概念不是一 般 2D 平面繪圖所能表達，故傳統紙筆空間能力測驗即使是用五方連來試圖呈現立 體的圖形，抑或將其數位化經由電腦來作答，仍始終無法呈現三維的立體空間。

因此，目前國外學者於研究空間能力上亦逐漸走出傳統紙筆空間能力測驗方式，

根據 Hegarty 和 Waller 兩位學者在 2004 年的研究結果顯示，人們在傳統紙筆空間 能力測驗上表現出的空間能力，通常只能表現出他們的學習能力中的 5 ％的差 異。除了傳統紙筆空間能力測驗，尚有直接在真實環境中做實驗的方法，然由於 此種途徑不可控制之外力因素太多，畢竟真實世界的環境不能隨心所欲地改造成 理想的實驗設計環境，若真如此，亦可能需要花費大量的成本和時間。因此，在 空間能力的測驗的發展方面，除了繼續採用以傳統紙筆空間能力測驗為主的方式 進行外，利用虛擬實境技術來測驗空間能力的方法值得去深入研究與探討。

隨著科技日新月異與網際網路蓬勃發展，利用 3D 虛擬實境（Virtual Reality）

技術所建構出的虛擬環境（Virtual Environments）已與人們的生活息息相關。由於 虛擬實境技術旨在模仿真實環境的情境，讓人有如身歷其境的效果（林志榮，

2002），故此特性之虛擬環境已被廣泛應用在各領域上，例如心理治療（North, North,

& Coble, 2002）、醫療上的手術培訓（Tendick et al., 2000）與培育軍事和商業飛行 員（Johnston, 1995）等。因此，若能利用虛擬環境的這個特性來設計進行空間能 力測驗，應可克服傳統紙筆空間能力測驗無法呈現的空間概念，且其提供更多的 數據資料、更靈活的呈現方式，亦遠超過傳統紙筆空間能力測驗所能提供的測驗

方式。目前國外的相關研究也正朝這方向來發展，但國內目前使用虛擬實境來研 究空間能力的相關研究卻不多，有鑑於此，本研究擬運用虛擬實境來對空間能力 做深入探討。

第二節 研究目的

本研究透過虛擬實境（VR）技術設計虛擬環境（VE），來做為測量的空間定 向能力的新型態的測驗。再藉由現有的傳統紙筆空間能力測驗相關測驗，如陳建 雄、張文智和張文德（2007）共同翻譯修定的「尋路績效自我評鑑量表」，並進一 步分析傳統紙筆空間能力測驗和使用虛擬環境測驗的新型態測驗方式的差異，期 盼能獲取比傳統紙筆空間能力測驗更精準的測量空間定向能力的測驗方式。

總結來說，本研究的目的如下：

一、運用虛擬實境技術於空間定向能力測量上；

二、比較傳統紙筆空間定向能力測驗與運用虛擬實境技術所能測得的空間定向能 力之關係；

三、探討不同性別、學院在傳統紙筆空間定向能力測驗上之差異；

四、探討不同性別、學院在本研究所設計虛擬環境測驗上之差異；

五、探討本研究所設計之虛擬環境測驗對傳統紙筆空間定向能力測驗之相關關係。

第三節 名詞釋義

一、 空間能力（Spatial Ability）

本研究所指的空間能力定義是採用何榮桂等人在 2007 年為大考中心編製量表 所歸納的分類，分別為：「空間知覺」（Spatial Perception）、「空間定向」（Spatial Orientation）、「空間視覺」（Visualization）三大類的空間能力內容。

(一) 空間知覺（Spatial Perception）：係指人對判斷個人身體與地面或環 境景物間的相對位置、相對運動狀態及相對高度的能力。

(二) 空間定向（Spatial Orientation）：想像自己在三度空間裡，在腦海建 構出影像，經過不同方位的改變後，仍可對目標及所處地保持良好 的方向感（身歷其境）。

(三) 空間視覺（Visualization）：此指個體透過視覺在腦海中形成有關刺 激的心像並利用想像將影像做組合轉換的能力。

二、 虛擬實境（Virtual reality）

虛擬實境也可稱作虛擬現實，簡稱 VR（Virtual Reality），是一種技術。該技 術是利用電腦模擬的環境，無論是一個真實的或想像的。虛擬實境技術往往是用 來形容各種各樣的應用，他的特點是讓使用者有身臨其境的感覺，和高度可視化 的 3D 環境。

三、 虛擬環境（Virtual environments）

簡稱 VE，是利用虛擬實境技術模擬建置出的真實或虛構的一個三度空間的虛 擬世界，提供使用者關於視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬，可以讓使用者執行操 作的模擬系統，讓使用者如同身歷其境一般，可以及時、沒有限制地觀察三度空

間內的事物。使用者進行位置移動時，電腦可以立即進行複雜的運算，將精確的 3D 世界影像傳回產生臨場感。

第四節 研究範圍

一、空間定向能力

本研究所指的空間定向能力，是採用何榮桂等人在 2007 年為大考中心編製量 表所歸納的分類的「空間知覺」、「空間定向」、「空間視覺」三大類的空間能力內 容中的空間定向（Spatial Orientation）能力。

二、測驗對象

以 18 至 28 歲之間的國立臺東大學的理工學院及教育學院的大學生及研究 生，不限制性別。

三、測驗方式

受試者須先填寫傳統紙筆空間能力測驗的「尋路績效自我評鑑量表」，接著進 行研究者自行建置的虛擬環境測驗。

第五節 研究的重要性

空間定向能力的高低影響到學習某些技能的能力，例如室內設計、駕駛飛機、

醫療手術…等，所以從九年一貫教育課程就開始訓練學生的空間能力，到了高中 更替學生做相關的空間能力測驗，為了幫助學生了解自己做為未來學習或生涯規 劃的參考，若能更進一步了解空間定向能力，未來不管在選擇適合自己的技能，

或是如何加強訓練自己的空間定向能力都會有幫助。

而網際網路的普及與電腦效能日益增進，遂致使虛擬實境技術亦越來越普 遍。日常生活中許多事物有與空間定向的能力有關，其中包括了線上遊戲抑或 Web 3D 的網站皆使用了大量的虛擬實境技術。隨著技術純熟與頻寬的發達，使得未來 的網站朝 3D 化的方向變成了主流（Haik, Barker, Sapsford, Trainis, 2002）。而不管 是在 3D 虛擬的環境中或是真實環境中許多人常會出現迷路的狀況，若能透過本研 究找出影響這個現象的空間定向能力，未來對於解決尋路時的迷路狀況可以有更 進一步的了解。

第六節 研究限制

本研究將受到下列限制：

一、虛擬實境在硬體的操作上分為沉浸式（Immersive）和桌上型兩種方式。受限 於設備和經費，本研究採用桌上型虛擬實境的操控方式，在其感官的表達上仍 有限制。

二、測驗對象須具備基本的電腦操作能力（熟悉鍵盤、滑鼠的操作），才可順利進 行測驗。

第二章 文獻探討

本章依據文獻之探討，共分四節。第一節主要整理分析空間能力相關定義和 概念；第二節為整理目前有關傳統的空間能力測驗方式；第三節整理應用虛擬實 境技術測驗空間能力的相關研究；第四節整理在空間能力上性別差異的影響。

第一節 空間能力

一、空間能力的意義

空間能力是一種很難解釋的能力，從各個學者分析研究的觀點不同，至今也 有各種不同的說法。本研究在此整理目前國內外各個學者對空間能力的相關定義 與解釋。

本研究綜合過去研究者所做的定義，認為空間能力不只是在二度空間，更主 要的是表現在三度空間中，對個體的移動、旋轉、記憶和想像邏輯推導的一種能 力。

二、空間能力分類

空間能力的分類也有很多種，從各個研究者切入的分析點不同有不同的分 類，1979 年 McGee 將空間能力分作二類，一為「空間視覺」（Spatial Visualization）， 是指個體具有辨認二度及三度空間物件的一種心智能力。另一為「空間定向」

（Spatial Orientation），是指個體判斷物件與個體之間的方位與位置。

到了 1986 年，Linn&Petersen 兩位學者則將空間能力分為三類，分別為：「空

間知覺」（Spatial Perception），是指個體辨識空間關係的能力；「心像旋轉」（Mental Rotation ）， 是 指 個 體 能 想 像 空 間 中 旋 轉 圖 像 的 能 力 ；「 空 間 視 覺 」（ Spatial Visualization），是指各體能操作一連串複雜影像折疊與移動的能力。

1988 年 Lohman 認為空間能力主要分為「空間關係」（Spatial Relations）「空間 定向」（Spatial Orientation）「想像透視」（Visualization）。「空間關係」是只能將眼 前的刺激物在腦中做快速旋轉的能力；「空間定向」是指個體能從不同的角度去觀 察物件的能力；「想像透視」是指可以將平面圖形想像成立體物件的能力。

羅雅薇（2005）綜合 McGee、Lohman 以及 Linn&Petersen 的研究論點，把三 位學者共識之處加以整併歸納整理出三大類：

（一）空間定向：包含了空間方位、空間關係、心像旋轉，是指個體對於二度或 是三度空間圖形，經過各個角度之變換或翻轉，仍然能保持對於 圖形影像清晰不混淆的能力。

（二）空間視覺：及指個體想像物體在空間中折疊或操弄該物體的心理影像之邏 輯推理能力。

（三）空間知覺：包括想像透視，是指個體能正確想像與辨識空間圖形之能力。

到了 2007 年大學入學考試中心為了建立起全國性的空間能力測驗量表，對空 間能力的分類採用何榮桂等人所歸納的空間視覺、空間定向、空間知覺三個構面，

但在命題時則抽除了空間知覺這個構面的題目。

而 2007 年陳建雄、張智文、張文德透過修定 Kato 和 Takeuchi（2003）所發展 之方向感評量問卷，以台灣人為樣本，發展出適用於台灣地區的方向感認知量表，

是屬於空間能力中的空間定向能力的認知量表，對於空間能力分類的細項做進一

步的研究探討。

綜合以上所述，空間能力從開始受到討論研究至今，有許多的分類方法，而 目前國內最新的分類定義為 2007 年大考中心所分的空間視覺、空間定向、空間知 覺三個構面。而由於空間能力的範圍很廣泛，若要做深入的研究，從各構面逐一 探討相信是比較好的方法，例如尋路績效自我評鑑量表（陳建雄、張智文、張文 德，2007）即是對於空間定向能力之研究，所以研究者認為在利用虛擬實境技術 探討空間能力時，從單一構面開始進行研究。

第二節 傳統的空間能力測驗

傳統的空間能力測驗大多數為平面圖形測驗，採用紙筆測驗的方式來施測。

平面圖形測驗有多因素性向測驗、空間能力量表測驗以及大考中心學業性向測驗 等，這些圖形測驗可以減少語文與文化造成的差異的測驗誤差（張春興，1999）。

一、多因素性向測驗

多因素性向測驗分為八種能力測驗，是針對高一學生作為日後選組的參考。

其中的空間關係，就是採用平面圖形的方式呈現的紙筆測驗，如下圖 2-1 所示：

圖 2-1 多因素性向測驗-空間關係例題

二、空間能力量表測驗

空間能力量表由康鳳梅等針對高工學生所建立的空間能力電腦化適性測驗，是 採用電腦進行施測，但試題呈現方式，仍然是採用平面圖形測驗，如下圖 2-2 所示：

圖 2-2 空間能力量表測驗-題本範例

資料來源：康鳳梅、簡慶郎、詹秉鈞、蔡榮吉，2002

三、大考中心學業性向測驗

測驗內容包括語文、數學及圖形三個分量表。其中圖形分量表主要測驗高一學 生空間能力，以五連方積木為試題素材。範例是提如下圖 2-3 所示：

圖 2-3 大考中心學業性向測驗-練習題

資料來源：簡茂發、何榮桂、鄭海蓮、區雅倫、卓沛勳，2007

另一種研究方式是採取實作測驗，為了測得實際在三度空間的空間能力，研 究方式是直接在現實的環境中設計實驗環境，紀錄受試者在實驗環境中所表現的 數據，這個難度相當的高，而數據也不容易掌握。

Bovet（1994） 設計了一個這樣的實作研究，他是將學生帶到校園外面，用巴 士在學生到各個不同的定點，學生在路程中不能看車外的景物，到了各個不同的 定點後要求受試的學生指向校園的方向如下圖 2-4 所示，數據點說明學生個別指出 的方向，小三角表明了正確的方向。

圖 2-4 實驗意示圖

資料來源：Bovet，1994

但這個實作的測驗方法成本太高較難取得大規模的樣本，所以這個測驗方法 並不普及。

綜合以上所述，傳統測驗方式目前仍相當盛行，尤其是在國內，例如大學入

學考試中心的學業性向測驗就是在 2007 年最新的發展，但是受限於紙筆的測驗的 呈現方式，所能傳達的空間概念主要仍是以空間旋轉為主，空間視覺和空間定向 的概念要以平面的紙筆方式呈現就十分有限，Hegarty 和 Waller（2004）研究結果 更指出，人們的表現在傳統紙筆空間能力測驗上的空間能力，通常只能表現出他 們的學習能力中的 5 ％的差異。而應用 3D 的虛擬實境技術所建置的立體虛擬環 境測驗則可以不受到傳統紙筆測驗只能呈現平面的概念，展示出較完整的空間概 念。所以未來空間能力測驗發展，不應該繼續往傳統紙筆空間能力測驗方式發展，

應該要用新的測驗方法，能充分表現空間概念的測驗方法。

第三節 應用虛擬實境技術的空間能力測驗

近年來由於 3D 虛擬實境的發展，利用虛擬實境呈現真實世界環境的技術也開 始應用在空間能力的研究裡。跟傳統紙筆空間能力測驗方式相比，使用虛擬實境 技術的測驗方式有許多優勢，除了可以呈現與真實世界相仿的立體空間之外，透 過電腦可以記錄更多和大量的數據，對於研究空間能力是一大助力，於是目前有 關空間能力的研究趨勢，也漸漸走向了採用虛擬實境技術為主的研究方式。

早期在 1981 年 Zimmerman 就使用了虛擬實境技術來進行空間能力的研究，

在這個虛擬環境技術所建構出來的就是只有符合實驗設計的環境和功能，沒有任 何無關的變項，一切都是依照研究者所構想來建置。如下圖 2-5 所示：

圖 2-5 虛擬迷宮室內環境圖

資料來源：Zimmerman，1981

但此時的虛擬實境技術研究還是有所限制，因為當時的電腦設備很昂貴，此 研究所需的費用相當的高，而測驗方式也受限於網路尚未普及以及頻寬問題，雖 然可以建置出完全符合研究設計的實驗環境，但仍無法取代傳統紙筆空間能力測 驗方式。直到近幾年，隨著電腦價格下降和網路普及化，虛擬實境技術也逐漸純 熟，採用 VR 技術作為相關研究工具才逐漸擴展。

David Waller（2004）設計出「The WALKABOUT」的系統，他是一個 15 分 鐘的電腦測試用來測驗空間能力，透過簡單的測驗，就可以記錄多項數據進行分 析研究，像是紀錄受試者在實驗環境中的移動路徑，如下圖 2-6 所示，圖中虛線為 紀錄受試者實驗過程的移動路線，黑點為受試者在實驗環境中停止下來的座標位 置。

圖 2-6 顯示受試者實驗過程的路徑圖

資料來源：Waller，2004

在傳統紙筆空間能力測驗方式中，這是採用平面圖形測驗無法測得的，而相 較於實作測驗在真實環境中進行實驗的方式，使用電腦紀錄數據絕對是更加詳 盡，降低數據紀錄的錯誤率和不可控制的因素，且可以大大節省成本。

綜合以上所述，本研究認為空間定向能力的測驗可以採用虛擬實境技術作為 主要研究工具，但目前相關技術研究近幾年才開始發展，所以應與紙筆測驗研究 方式相結合，兩者相互對照，找出未來空間能力測驗最適合的測驗方式。

第四節 性別差異在空間能力上的影響

不論是平面圖形的傳統紙筆空間能力測驗或是使用虛擬實境的測驗，都有研 究者對於性別差異在空間能力不同類別上進行研究。但目前在傳統紙筆空間能力 測驗上，雖然有不同性別的測驗數據，但是很少研究者對此現象多加解釋以及深 入探討研究。而在採用虛擬實境的測驗方式的研究中，較多研究者會去注意性別 差異的這一塊研究。

Thomas D. Parsons et al.（2003）在虛擬環境中的心理旋轉和空間旋轉的性別 差異研究中指出，若是從傳統紙筆空間能力測驗去看性別的差異，似乎是沒有影 響的，但若是從虛擬環境的研究中去看性別差異，發現男性在空間旋轉能力上是 優於女性的。而一些從醫學角度去探討空間能力的研究中指出，由於大腦先天的 構造不同，男性在心理旋轉上是勝過女性的，但女性在空間定向上優於男性（Sandra Aamodt & Sam Wang，2008）。

而性別在空間能力的差異上還有場域獨立（Field Independence）以及場域依賴

（Field Dependence）。畢恆達（2004）指出，男性表現爲場域獨立型，女性表現爲 場域依賴型。于大海（2008）表示，場域依賴型的個體在知覺和認知時，對周圍 環境有很大的依賴性，極易受環境的影響，而場域獨立型的個體對物體的知覺則 不依賴於周圍環境。

從上述文獻研究發現，採用傳統紙筆空間能力測驗測量空間能力時，較少去 探討性別差異這一個變項，而這是否是因為傳統紙筆空間能力測驗是平面的呈現 方式，因此傳達空間概念受到限制，所以在性別的差異上沒有太大的分別，但利

測得的數據也最接近真實，因此能判斷出性別差異在空間能力不同分類的差別，

這也是本研究希望深入探討的重點之一。

第三章 研究方法與設計

本研究的主要目的是為了研究人類在立體空間（包含真實環境與虛擬環境）

中的空間定向能力，利用虛擬實境技術創造一個與現實空間相仿的虛擬環境。透 過這個虛擬環境進行空間定向能力的測驗。本章將依序說明實驗的設計與流程。

第一節 研究設計

一、研究樣本

本研究的實驗對象是從研究者所在的國立臺東大學內，徵求年齡介於 18 至 28 歲的理工學院及師範學院（不限制科系）的自願受測試者（包含大學生及研究生）

35 名，其中男女人數比例盡量以平均為主。

二、研究工具

配合本研究的目的用以蒐集資料的工具主要有以下兩種：

（一）尋路績效自我評鑑量表

本量表是由陳健雄、張文智、張文德（2007）透過修定 Kato 和 Takeuchi（2003）

所發展之方向感評量問卷，以台灣人為樣本，發展出適用於台灣地區的方向感認 知量表。方向感認知量表以探索性因素分析進行建構效度分析，採用 Cronbach’s α 內部一致性分析及皮爾森（Pearson）積差相關來進行信度分析，共有 16 題題項。

（二）虛擬環境測驗

本研究所建置的虛擬環境測驗空間是由 Maya 7.0 來進行模型建置，再以 Virtools 3.5 設定互動及操作方法以及寫入程式以記錄所需的數據。

第二節 研究流程

本研究的研究流程開始先從蒐集國內外有關空間定向能力的相關研究文獻加 以分析討論，做為本研究設計實驗內容的依據，接著開始徵求自願參加實驗的受 試者，確定受試者人數後開始對受試者依序進行方尋路績效自我評鑑量表測驗及 研究者所自行設計的虛擬環境測驗，測驗結束後將相關數據利用 SPSS 進行統計分 析，將輸出結果做分析比較後，撰寫本研究之結論。如下圖 3-1 所示：

圖 3-1 研究流程圖

撰寫結論 資料分析 徵求自願受試者

文獻探討：

決定實驗內容

虛擬實境技術：

虛擬環境測驗 尋路績效自我 評鑑量表測驗

結果比較

一、傳統紙筆空間定向能力測驗實驗流程

本研究採用尋路績效自我評鑑量表作為傳統紙筆空間能力測驗工具，讓受試 者進行方向感量表紙筆測驗。

二、虛擬環境測驗流程

本研究所使用的虛擬環境測驗為研究者自行設計建置的測驗。

步驟一、介紹虛擬環境測驗系統基本的操作方式，以及受試者進入虛擬環境測驗 境中的任務。使用鍵盤方向鍵操控，如下圖 3-2 所示，上鍵為前進；下 鍵為後退；左鍵為左轉；右鍵為右轉。

圖 3-2 方向控制鍵

步驟二、受試者開始進行虛擬環境測驗，直到完成任務抵達終點。過程中透過電 腦紀錄受試者的相關數據。

（一）進行測驗所花費的時間

（二）後退次數 （三）轉彎次數

（四）每秒所在座標紀錄 （五）各題項回答的答案

步驟三、受試者需回答 5 題空間定向的問題，其測驗方式和計分方法說明如下：

受試者虛擬環境測驗中行進至所設置的標的物（以木箱圖示表示）時，問 題題像會出現，以時會有 8 個指標指出不同方位讓受試者選擇當下所在位 置與起始點的相對方位。若完全正確可得 8 分，偏差 45 度得 6 分，偏差

90 度得 4 分，偏差 135 度得 2 分，完全反方向（偏差 180 度）得 0 分。

步驟四、受試者回答完 5 題空間定向的問題，回到一開始的起始點，通過綠色感 應區塊，才算完成測驗。

虛擬環境中的起始點及空間內五題空間定向題項如下：

圖 3-3 受試者所在的起始點位置

圖 3-3 是受試者開始接受虛擬環境測驗時的起始點所在位置於可見視野，一開 始並不能直接看到任何一題在虛擬環境測驗的空間定向測驗題目，必須由受試者 自己操控虛擬環境測驗中的鏡頭尋找題目所在位置。

圖 3-4 虛擬環境測驗中 Q1 題項

圖 3-4 是虛擬環境測驗中 Q1 的題項，虛擬環境測驗中的 Q1~Q5 分別由不同 堆疊方式的木箱子代表題項所在位置，當受試者在虛擬環境測驗中發現題目所在 位置(木箱子)而靠近時，題目會自動顯現出來，讓受試者進行空間定向測驗題目的 作答，對照所顯示的題目的數字所代表的方向與鍵盤的數字按鍵進行答題。而 Q1 題項在虛擬環境測驗中的所在位置相對於起始點是較容易被受試者發現的一個題 項，因為 Q1 題項所在位置和起始點之間並沒有牆壁的阻隔，所以較容易被受試者 察覺。

圖 3-5 虛擬環境測驗中 Q2 題項

圖 3-5 是虛擬環境測驗中 Q2 的題項，虛擬環境測驗中的 Q1~Q5 分別由不同 堆疊方式的木箱子代表題項所在位置，當受試者在虛擬環境測驗中發現題目所在 位置(木箱子)而靠近時，題目會自動顯現出來，讓受試者進行空間定向測驗題目的 作答，對照所顯示的題目的數字所代表的方向與鍵盤的數字按鍵進行答題。而 Q2 題項在虛擬環境測驗中的所在位置距相對於起始點並不是最遠的一個題項，但因 設置在一個轉角處較為難被察覺，所以增加了受試者找尋的難度和判斷空間定向 的難度。

圖 3-6 虛擬環境測驗中 Q3 題項

圖 3-6 是虛擬環境測驗中 Q3 的題項，虛擬環境測驗中的 Q1~Q5 分別由不同 堆疊方式的木箱子代表題項所在位置，當受試者在虛擬環境測驗中發現題目所在 位置(木箱子)而靠近時，題目會自動顯現出來，讓受試者進行空間定向測驗題目的 作答，對照所顯示的題目的數字所代表的方向與鍵盤的數字按鍵進行答題。而 Q3 題項在虛擬環境測驗中的所在位置不管受試者一開始是從左邊或是右邊開始進行 測試，它都位於必行走的路徑上的中央的一個題項。

圖 3-7 虛擬環境測驗中 Q4 題項

圖 3-7 是虛擬環境測驗中 Q4 的題項，虛擬環境測驗中的 Q1~Q5 分別由不同 堆疊方式的木箱子代表題項所在位置，當受試者在虛擬環境測驗中發現題目所在 位置(木箱子)而靠近時，題目會自動顯現出來，讓受試者進行空間定向測驗題目的 作答，對照所顯示的題目的數字所代表的方向與鍵盤的數字按鍵進行答題。而 Q4 題項在虛擬環境測驗中是距離起始點最遠的一個題項。

圖 3-8 虛擬環境測驗中 Q5 題項

圖 3-8 是虛擬環境測驗中 Q5 的題項，虛擬環境測驗中的 Q1~Q5 分別由不同 堆疊方式的木箱子代表題項所在位置，當受試者在虛擬環境測驗中發現題目所在 位置(木箱子)而靠近時，題目會自動顯現出來，讓受試者進行空間定向測驗題目的 作答，對照所顯示的題目的數字所代表的方向與鍵盤的數字按鍵進行答題。而 Q5 題項在虛擬環境測驗中是距離起始點最近的一個題項。

圖 3-9 虛擬環境測驗中的綠色感應區

圖 3-9 是虛擬環境測驗中完成虛擬環境測驗回到起始點時須通過綠色感應 區，當受試者在完成 Q1~Q5 我個空間定向的作答之後，須回到測驗開始的起始點 所在位置，此時會看見在出口處上方會有綠色的感應區，受試者要完成本測驗需 通過綠色感應區，才算測驗結束。通過綠色感應區後，虛擬環境測驗系統會自動 停止紀錄受試者在測中所花費時間之計時和移動的路線座標之紀錄。

虛擬環境測驗總流程如下圖：

圖 3-10 虛擬環境測驗流程圖

要進行虛擬環境的測驗為先向受試者解說如何操作本系統，以及進行測驗時 的任務說明。受試者主要任務為在虛擬環境系統中尋找 Q1~Q5 這五題空間定向問 題題向的所在位置，在虛擬環境中以不同堆疊方式的五組木箱子作為標的物。而 測驗過程中將會紀錄受試者所花費時間、轉彎次數、每秒座標所在位置記錄，當 受試者通過出口的綠色感應出時，也將同時停止一切數據紀錄。最後將所蒐集的 數據利用 SPSS 統計軟體進行資料分析。

以統計軟體 SPSS 進行資料分析

1.操作說明 2.任務說明

抵達出口 通過綠綠色感應區塊 (完成停止計時紀錄)

尋 找 標 的 物 花費時間

座標紀錄

轉彎次數

第三節 研究相關變項

本研究自行設計的虛擬環境測驗可測得的資料可分為下列四個變項。

一、完成時間長短

二、測驗過程的路徑

利用紀錄受試者每秒中所在位置的座標，轉換成完整的測驗過程路徑，可以 了解實際執行測驗任務的狀況，進而分析影響測驗任務完成的原因。

三、轉彎次數

透過轉彎控制鍵次數的紀錄，進而紀錄受試者在實驗過程中轉彎的情況，再 分析受試者走錯路的情況，轉彎次數越多可推斷其受試者空間能力較低。

四、空間定向

為受試者在實驗中所作答的 5 個題項得分，透過受試者得分的高低判斷受試 者的空間定向能力高低，其得分越高代表受試者空間定向能力越高。

第四節 研究分析方法

資料蒐集完畢之後，應用 SPSS 統計軟體進行分析，主要採用下列三種方式。

一、描述性統計分析

本研究的描述性資料包括尋路績效自我評鑑量表的測驗分數、平均數、標準

差的統計分析。以及虛擬環境測驗受試者的性別、學院、年齡的統計資料百分比 分布，還有轉彎次數的次數統計、平均數和標準差。

二、t 檢定

本研究為比較性、不同學院別是否對空間能力有無影響力，個別採用獨立樣 本 t 檢定來考驗性別與各變項是否有達到顯著，有無差異性。

（一）不同性別在虛擬環境測驗中時間、轉彎次數是否有差異。

（二）不同性別在尋路績效自我評鑑量表各構面得分高低是否有差異。

（三）不同學院在虛擬環境測驗中時間、轉彎次數是否有差異。

（四）不同學院在尋路績效自我評鑑量表各構面得分高低是否有差異。

三、皮爾森相關分析

為探討虛擬環境測驗中個變項與傳統紙筆空間能力測驗的相關程度，本研究 採用皮爾森相關分析來進行分析。探討分析虛擬環境測驗中時間、轉彎次數、行 進路線之路線長度、空間定向五項分測驗對尋路績效自我評鑑量表各構面的相關 程度，以分析兩者之間的關係。

第四章 研究結果與討論

本章就尋路績效自我評鑑量表與 3D 虛擬環境測驗實驗後各項數據進行統計 分析，並分析研究結果與討論，共分成四節，第一節為實驗樣本描述性統計分析，

包括性別、人數、不同學院分佈、年齡分布情況；第二節為不同性別在尋路績效 自我評鑑量表與 3D 虛擬環境測驗的差異比較；第三節為不同學院在尋路績效自我 評鑑量表與 3D 虛擬環境測驗的差異比較；第四節相關分析。

第一節 實驗樣本描述性統計分析

本節詳述本研究實驗對象的背景基本資料，包括性別、人數、不同學院分佈、

年齡分布情況的描述性統計分析。

一、受試者性別分佈情況

如表 4-1-1，在所有受試的 35 個樣本中，男性共有 17 位，佔了百分之 48.6，

女性共有 18 位佔了百分之 51.4，女性略多於男性，性別比例接近 1 比 1。

表4-1-1 受試者性別分布次數及百分比統計

人數 百分比

男性 17 48.6

女性 18 51.4

總和 35 100.0

二、受試者不同學院分佈情況

如表 4-1-2，在所有受試的 35 個樣本中，理工學院共有 11 位，佔了百分之 31.4，

教育學院共有 24 位佔了百分之 68.6，教育學院多於理工學院，不同學院比例接近 3 比 7。

表4-1-2 受試者不同學院分布次數及百分比統計

人數 百分比

理工學院 11 31.4

教育學院 24 68.6

總和 35 100.0

三、受試者不同年齡分佈情況

如表 4-1-3，在所有受試的 35 個樣本中，大學生共有 13 位，佔了百分之 37.1，

研究生有 22 位佔了百分之 62.9，研究生多於大學生，比例接近 4 比 6。

表4-1-3 受試者不同年齡分布次數及百分比統計

人數 百分比

大學生 13 37.1

研究生 22 62.9

總和 35 100.0

四、綜合分析

從以上受試者背景資料的描述我們可以了解，本研究搜集到的實驗數據，性 別比例分佈平均，不同學院人數的比例以教育學院略高於理工學院，而年齡上分 布比例平均。

第二節 不同性別在尋路績效自我評鑑量表與 3D 虛擬環境測驗的差異比較

研究者想透過統計分析得知不同性別在尋路績效自我評鑑量表的四個構面

（心智地圖、方向感、空間記憶、熟悉度）以及在 3D 虛擬環境測驗中 5 個題項的 得分情況，與完成 3D 虛擬環境測驗所花的時間、轉彎次數，是否有達顯著差異，

分析結果如下：

一、不同性別在尋路績效自我評鑑量表上的差異情況

由表 4-2-1 可知，不同性別在尋路績效自我評鑑量表的四個構面中（心智地圖、

方向感、空間記憶、熟悉度），皆未達顯著（p<.05）。我們可以依此推論，不同性 別對於自我的空間定向能力認知，並沒有太大差異。

表 4-2-1 不同性別在尋路績效自我評鑑量表上的差異

分類名稱 性別 人數 平均數 標準差 t值 p

心智地圖

男 17 21.29 7.32

-.151 .881

女 18 21.66 7.30

方向感

男 17 17.05 4.49

-.038 .970

女 18 17.11 3.72

空間記憶

男 17 19.17 5.29

-.270 .789

女 18 19.61 4.20

熟悉度 男 17 10.17 3.66

-.469 .642

女 18 10.72 3.21

*表示顯著性 p<.05

二、不同性別在完成 3D 虛擬環境測驗所花秒數上的差異情況

而由表 4-2-2 可知，在 3D 虛擬環境測驗中，實驗所花的秒數檢定結果達到顯 著（p<.05），我們可以依此推論，男性完成 3D 虛擬環境測驗所花的時間明顯比女 性完成 3D 虛擬環境測驗來的少。所以男性的空間定向能力略高於女性。

表 4-2-2 不同性別在完成 3D 虛擬環境測驗所花秒數上的差異

分類名稱 性別 人數 平均數 標準差 t值 p

花費秒數

男 17 115.06 39.32

-3.157 .005*

女 18 196.22 101.28

*表示顯著性 p<.05

三、不同性別在完成 3D 虛擬環境測驗中轉彎次數的差異情況

而在 3D 虛擬環境測驗中，所有轉彎次數上的檢定結果達到顯著（p<.05），我 們可以依此推論，男性完成 3D 虛擬環境測驗所轉彎的次數明顯少於女性。

表 4-2-3 不同性別在完成 3D 虛擬環境測驗中轉彎次數的差異

分類名稱 性別 人數 平均數 標準差 t值 p

轉彎次數 男 17 28.94 8.48

-3.417 .002*

女 18 42.44 14.30

*表示顯著性 p<.05

四、不同性別在 3D 虛擬環境測驗中各題項得分的差異情況

在虛擬環境測驗中的五個題項裡，只有在 Q2 得分上性別的檢定結果達到顯著

（p<.05）。而 Q2 題項相較於其他題項的不同是在於 Q2 題項在虛擬環境測驗中，

所在的位置較為隱密（在轉角處，如圖 4-1 所示），受試者在虛擬環境測驗中若不 注意週遭環境容易錯過題項所在位置，需要多繞更多路才能來到 Q2 題項位置，這 樣在判斷 Q2 問題的空間定向增加困難度。依此我們可以推論，男性的空間定向能 力略高於女性。

表 4-2-4 不同性別在 3D 虛擬環境測驗中各題項得分的差異

分類名稱 性別 人數 平均數 標準差 t值 p

Q1得分

男 17 5.76 1.39

.343 .734

女 18 5.56 2.12

Q2得分

男 17 6.24 1.39

2.095 .046*

女 18 4.78 2.57

Q3得分

男 17 5.53 1.66

-.462 .647

女 18 5.78 1.51

Q4得分

男 17 5.76 2.10

.728 .472

女 18 5.22 2.29

Q5得分

男 17 6.12 1.93

.539 .594

女 18 5.78 1.80

*表示顯著性 p<.05

圖 4-1 Q2 題項於 3D 虛擬環境測驗中所在位置

圖 4-2 Q2 題項於 3D 虛擬環境測驗中多數受試者視角所示

Q2 所在 位置 Q3 所在位置

五、綜合討論

在尋路績效自我評鑑量表上不同性別沒有顯著的差異，但若透過 3D 虛擬環境 測驗讓不同性別在相同條件的環境空間中時，所花秒數、轉彎次數、Q2 得分，皆 達到顯著差異，我們可以依此推論，在空間定向能力上男性是略高於女性。

第三節 不同學院在尋路績效自我評鑑量表與 3D 虛擬環境測驗的差異比較

研究者想透過統計分析得知不同學院在尋路績效自我評鑑量表的四個構面

（心智地圖、方向感、空間記憶、熟悉度）以及在 3D 虛擬環境測驗中 5 個題項的 得分情況，與完成 3D 虛擬環境測驗所花的時間、轉彎次數，是否有達顯著差異，

分析結果如下：

一、不同學院在尋路績效自我評鑑量表上的差異情況

由表 4-3-1 可知，不同學院在尋路績效自我評鑑量表的四個構面中（心智地圖、

方向感、空間記憶、熟悉度），皆未達顯著（p<.05）。我們可以依此推論，不同學 院對於自我的空間定向能力認知，並沒有太大差異。

表 4-3-1 不同學院在尋路績效自我評鑑量表上的差異

學院別 人數 平均數 標準差 t值 p

心智地圖

理工學院 11 20.09 7.51

-.770 .447

教育學院 24 22.12 7.14

方向感

理工學院 11 17.09 4.59

.005 .996

教育學院 24 17.08 3.88

空間記憶

理工學院 11 19.63 5.92

.199 .844

教育學院 24 19.29 4.16

熟悉度

理工學院 11 9.45 3.85

-1.189 .243

教育學院 24 10.91 3.14

*表示顯著性 p<.05

二、不同學院在完成 3D 虛擬環境測驗所花秒數上的差異情況

而由表 4-3-2 可知，在 3D 虛擬環境測驗中，實驗所花的秒數檢定結果達到顯 著（p<.05），我們可以依此推論，理工學院完成 3D 虛擬環境測驗所花的時間明顯 比教育學院完成 3D 虛擬環境測驗來的少。

表 4-3-2 不同學院在完成 3D 虛擬環境測驗所花秒數上的差異

學院別 人數 平均數 標準差 t值 p

花費秒數

理工學院 11 106.64 33.99

-3.353 .002*

教育學院 24 179.79 94.36

*表示顯著性 p<.05

三、不同學院在完成 3D 虛擬環境測驗中轉彎次數的差異情況

而在 3D 虛擬環境測驗中，實驗中所有轉彎次數上的檢定結果達到顯著

（p<.05），我們可以依此推論，理工學院完成 3D 虛擬環境測驗所轉彎的次數也明 顯少於教育學院。

表 4-3-3 不同學院在完成 3D 虛擬環境測驗中轉彎次數的差異

學院別 人數 平均數 標準差 t值 p

轉彎次數 理工學院 11 29.27 10.10

-2.047 .049*

教育學院 24 38.92 13.99

*表示顯著性 p<.05

四、不同學院在 3D 虛擬環境測驗中各題項得分的差異情況

在虛擬環境測驗中的五個題項裡，雖然皆未達顯著，但是在 Q4 得分上不同學 院的檢定結果 p 值為.051 十分接近顯著（p<.05）。而 Q4 題項相較於其他題項的不 同特性是在於，絕大多數的受試者為右撇子，在 3D 虛擬環境測驗中皆是從右手邊 的方向開始進行，而 Q4 題項在虛擬環境測驗中所在的位置，是唯一在從右邊開始 行走的受試者左手邊的題項（如圖 4-2 所示）。依此我們可以推論，理工學院即使 題項位置是在左邊，對於判斷空間定向能力略高於教育學院。

表 4-3-4 不同學院在 3D 虛擬環境測驗中各題項得分的差異

學院別 人數 平均數 標準差 t值 p

Q1得分

理工學院 11 5.27 1.34

-.861 .395

教育學院 24 5.83 1.94

Q2得分

理工學院 11 6.18 1.66

1.462 .155

教育學院 24 5.17 2.35

Q3得分

理工學院 11 5.27 1.84

-.980 .334

教育學院 24 5.83 1.43

Q4得分

理工學院 11 6.55 1.80

2.027 .051

教育學院 24 5.00 2.20

Q5得分

理工學院 11 6.55 1.29

1.322 .195

教育學院 24 5.67 2.01

*表示顯著性 p<.05

五、綜合討論

在尋路績效自我評鑑量表上不同學院的受試者沒有顯著的差異，但若透過 3D 虛擬環境測驗讓不同學院的受試者在相同條件的環境空間中時，所花秒數、轉彎 次數皆達到顯著差異，而 Q4 得分也接近顯著，我們可以依此推論，在空間定向能 力上受理工學院訓練的受試者是略高於受教育學院的受試者。

第四節 皮爾森相關分析  

Q4 得分、Q5 得分、秒、轉彎次數、心智地圖、方向感、空間記憶、熟悉度。分 析結果如表 4-4-1。

表 4-4-1 Pearson 相關分析

Q1 得分 Q2 得分 Q3 得分 Q4 得分 Q5 得分 秒 轉彎次數 心智地圖 方向感 空間記憶 熟悉度

Q1 得分 1

Q2 得分 0.044 1

Q3 得分 .630(**) -0.087 1

Q4 得分 0.135 0.287 0.084 1

Q5 得分 0.137 0.051 .358(*) 0.284 1

秒 0.085 -0.116 -0.035 -.426(*) -0.323 1

轉彎次數 -0.121 -0.048 -0.173 -.374(*) -.464(**) .879(**) 1

心智地圖 0.018 -0.211 -0.006 0.061 0.099 -0.167 -0.106 1

方向感 0.037 -0.128 0.042 0.251 0.056 -0.133 -0.069 .796(**) 1

空間記憶 -0.208 -0.06 -0.228 0.084 -0.085 -0.072 0.1 .700(**) .727(**) 1

熟悉度 0.036 -0.284 -0.058 -0.023 -0.024 -0.051 -0.045 .742(**) .584(**) .552(**) 1

* 在顯著水準為0.05 時 (雙尾)，相關顯著。

** 在顯著水準為0.01時 (雙尾)，相關顯著。

由此皮爾森（Pearson）積差相關分析可了解，尋路績效自我評鑑量表與 3D 虛 擬環境測驗無相關。尋路績效自我評鑑量表的四個構面彼此達正相關。

第五章 結論與建議

本研究的目的是透過虛擬實境（VR）技術所設計的虛擬環境（VE），來做為 測量空間定向能力的新型態測量方式。研究者透過文獻探討蒐集虛擬實境技術在 空間定向能力上的相關應用，進而自行設計出符合實驗需求的3D虛擬環境測驗，

再搭配同樣是以測量空間定向能力的尋路績效自我評鑑量表進行施測，共測得35 份樣本。本章彙整第四章的研究結果，提出本研究的結論並做討論，且依據研究 結論提出相關建議給未來對於空間定向能力做深入研究之參考。

第一節 結論

本節依據第四章各小節的分析結果提出結論如下：

一、不同性別在尋路績效自我評鑑量表與3D虛擬環境測驗的差異比較 分析

（一）不同性別在尋路績效自我評鑑量表上對於自我的空間定向能力的高低 並沒有顯著差異。

本研究發現，男性與女性在尋路績效自我評鑑量表的四個構面上（心智 地圖、方向感、空間記憶、熟悉度）都沒有顯著的差異，這個結果也符 合 Thomas D. Parsons et al （2003）所提出的從傳統紙筆空間能力測驗 去看性別的差異幾乎是沒有差別的。

（二）透過 3D 虛擬環境測驗讓不同性別在相同條件的環境空間中時，男性所 需的時間比女性來的短。

本研究實驗發現，男性與女性在相同的環境空間中，男性完成空間定向 能力測驗及判斷所花時間，明顯比女性來的少，整體測驗平均所花時間 比女性少了 81 秒，所以男性的空間定向能力略高於女性。這符合男性 是場域獨立型，而女性是屬於場域依賴型（畢恆達，2004）。所以男性 在空間定向判斷花的時間比較少。

（三）透過 3D 虛擬環境測驗讓不同性別在相同條件的環境空間中時，男性所 需的轉彎次數比女性少。

本研究實驗發現，男性與女性在相同的環境空間中，男性完成空間定向 能力測驗所使用的轉彎次數，明顯比女性來的少，所以男性的空間定向 能力略高於女性。許子凡（2004）的研究中，也提到轉彎次數少在尋路 的過程中較不會產生迷路的現象，所以相對空間定向能力也較高。

（四）透過 3D 虛擬環境測驗讓不同性別在相同條件的環境空間中時，較難隱 密的目標物男性比女性的定向能力高。

從 Q2 題項可發現，男性在判斷較隱密的目標物方位時，能力比女性來 的高，而本實驗的空間環境設計，除了標的物外無其他物品可供受試者 記憶位置，對於屬於場域依賴的女性（于大海，2008），也較難去判斷 方位，進而影響到女性的空間定向能力。

二、受不同訓練（不同學院）的受試者在尋路績效自我評鑑量表與3D 虛擬環境測驗的差異比較分析

（一）受不同訓練（不同學院）的受試者在尋路績效自我評鑑量表上對於自 我的空間定向能力的高低並沒有顯著差異。

本研究發現，受不同訓練的受試者（理工學院、教育學院）在尋路績效 自我評鑑量表的四個構面上（心智地圖、方向感、空間記憶、熟悉度）

都沒有顯著的差異，這個結果符合 Thomas D. Parsons et al（2003）所提 出的從傳統紙筆空間能力測驗去看性別的差異幾乎是沒有差別的。

（二）透過 3D 虛擬環境測驗讓受不同訓練（不同學院）的受試者在相同條件 的環境空間中時，理工學院所需的時間比教育學院來的短。

本研究實驗發現，受不同訓練（不同學院）的受試者在相同的環境空間 中，理工學院完成空間定向能力測驗及判斷所花時間，明顯比教育學院 來的少，所以受理工學院訓練的空間定向能力略高於教育學院。

（三）透過 3D 虛擬環境測驗讓受不同訓練（不同學院）的受試者在相同條件 的環境空間中時，理工學院所需的轉彎次數比教育學院來的少。

本研究實驗發現，受不同訓練（不同學院）的受試者在相同的環境空間 中，理工學院完成空間定向能力測驗所使用的轉彎次數，明顯比教育學 院少，所以受理工學院的的受試者空間定向能力略高於教育學院。許子 凡（2004）的研究中，也提到轉彎次數少相對空間能力也較高。

（四）透過 3D 虛擬環境測驗讓不同學院的受試者在相同條件的環境空間中 時，受理工學院訓練的受試者對於所在空間中左手邊的空間定向能力較 高。

本研究實驗發現，受不同訓練（不同學院）的受試者在相同的環境空間 中，受理工學院訓練的受試者對於所在空間中左手邊的空間定向題項判 斷能力高於教育學院。

第二節 建議

本研究透過虛擬實境技術所設計的虛擬環境測量空間定向能力的測量方式，

相較於透過受試者自我認知的測量方式有較顯著的成果。而透過本研究的實驗後 也發現未來若要繼續利用虛擬實境技術在空間定向能力上仍有許多在進步的地 方。

一、 增加實驗樣本數和不同背景變項之人數

本研究樣本數為35人，主要以理工學院以及教育學院學生為主，未來若想 做更深入之研究，需進行更大量之施測，不再僅限於理工學院及教育學院 上。

二、 施測技術網路化

未來若想進行大量施測，必須發揮電腦施測的另一項優勢，就是透過網路 進行測驗，這樣可縮減實驗的成本、人力、時間，並換取更多樣的樣本數。

三、 應用在空間能力的其他構面上

本研究僅針對空間能力中的空間定向能力做為研究範圍，未來若能將虛擬

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附錄一 研究工具使用同意書信資料

附件二 尋路績效自我評鑑量表

新尋路績效自我評鑑量表

新 題 號

新因素名稱 原始因素

原題號 題目

1 心智地圖 空間記憶 15 我經常(或容易)忘記回頭的路徑。 *

2 13 即使別人清楚地口述路徑，我仍經常找不到路。 *

3 16 我經常在回程中，對哪裡應左轉或右轉的過程產生混淆。 *

4 14 即使我手中握有地圖，我經常覺得找地方是很困難的。 *

5 18 身處住宅區，所有的建築物都一模一樣時，我無法找到我的目的地。 *

6 方向感 方向感 6 我能夠說出自己在地圖上的位置。

7 5 我無法指出旅館中房間的方向。 *

8 7 我能夠將走過的路徑變成地圖影像。

9 4 當我獲得路線資料時，我能使用「左邊或右邊」的資訊，但無法掌握路線方位的 資訊。

*

10 空間記憶 空間記憶 9 我對地標的記憶力差。 *

11 10 我對經常去的地方附近地標仍不熟悉。 *

12 12 我無法對一個空間場景具有多方向的記憶。 *

13 11 我在尋路時無法使用地標資訊。 *

14 熟悉度 (不依賴)

方向感 2 我在不熟悉的環境中，常對路線方位感到混淆。 *

15 1 我在不熟悉的環境中能正確地作出路線方位選擇。

16 8 當我身處不熟悉環境時，會因行走的方向不清而感焦慮 *

評鑑尺度改採七等量表法，1 代表非常不同意，7 則表示非常同意，*號為反向計分題。

修正後各題分數越高表示正向強度越高。

附件三 尋路績效自我評鑑量表（正式）