| 文/ 賴進貴 台灣大學地理系系主任
前言
1999年9月21日集集地震發生後，台灣中部地區受到重大的創傷，大 量房屋倒塌，道路損毀。來自全國各地的救援物資和人力急著要投向災區，然而到底 哪些地方災情最為嚴重、道路交通是否暢通、替代道路為何，諸如此類資訊是相關救 援單位所需，卻又一時間難以通盤掌握。
2009年8月8日，莫拉克颱風連日豪雨重 創台灣南部，河川上游和下游分別受到山崩與水患的衝擊，颱風對局部地區所帶來的 衝擊不下於921地震。雖然初期的救災工作同樣面臨許多困難與挑戰，然而在災害發生 的幾小時內，相關災情分布和道路交通狀況即時在網路上出現。有別於傳統上由官方 單位負責提供地圖的模式，這些地理資訊是由大量網路民眾共同提供與維護。利用 Google Maps電子地圖作為平台，網民們繪製即時的災情地圖。另一方面，遠在美國的 CNN記者，也透過網路地圖向全球觀眾說明台灣小林村災害的緣由。
GIS發展與展望
地理資訊科技的發展源自於 1960年代。1963年加拿大土地管理局啟用電腦系統來管理和規劃土地資源，促成全世 界第一套地理資訊系統（Geographic Information System, GIS）的誕生。早期的地 理資訊系統大都是為特定政府機構量身製作的資訊系統，用以管理土地、自然資源等 。1980年代，地理資訊產業逐漸成熟，逐步將這項工具推廣給電力、瓦斯、自來水等 公共設施企業，也開展GIS在自動製圖、管線資料維護更新等應用。1990年代後，地理 資訊系統逐漸由昂貴的大型主機轉移到桌上型電腦，使得其使用層面更加廣泛，包括 許多傳統上不太使用地圖的政府機構、民間企業將GIS應用在流行疾病的監控與管制、 連鎖店的區位選擇等決策支援。許多機構和企業的日常業務和決策過程，都已經納入 地理資訊系統的應用。
近數年來，由於全球定位系統、資訊網 路的快速成長，GIS的服務對象進一步擴展到個人，提供生活資訊的服務。知名網路搜 尋引擎─Google先後推出Google Maps和Google Earth，即是這種發展趨勢的具體見證 。這兩個地圖網站分別提供龐大的地理資訊，將全世界各地的地理環境、景觀都收納 在其資料庫中，坐在電腦前的讀者可以透過網路神遊世界各地，觀察不同地方的街景 ，瀏覽3D的立體地形起伏乃至建築景觀。附加在這兩個網站上的新營運模式是，讀者 們不只可以自由瀏覽由網站提供的豐富資訊，也可以利用這兩個網站做為平台來提供 自己的地圖，將由上而下的單向資料供應轉換成雙向的資料交流與分享，因此分散在 各地的在地情報，如：美食、住宿、旅遊景點等，都成為網路電子地圖的內容，不僅 大量增添地圖網站的內容，也帶動大眾對地理資訊的關注與興趣。互動式的電子地圖 網站，使得愈來愈多網民參與地理資訊的收集，並透過網路分享。一般網路使用者不 只是資訊的使用者，也是地圖資料的提供者，使得地理資訊的內容和流通更為方便。
促進這種發展的另一個現象是，越來越 多的電子設備內建有記錄地理坐標的功能，如：智慧型手機、GPS相機等。當手機和定 位系統結合，使用者隨時隨地都可以記錄空間位置，而使用GPS相機拍照的同時，拍照 地點的位置也同時被記錄下來，成為有坐標位置的影像，可以放在電子地圖的特定地 點上。才幾年前GPS相關設備是尊貴的專業儀器，不僅價格高昂，操作上也需要專業技 能，現在則不僅價格非常平民化，操作方式也非常平易近人。對於現代人而言，使用 這些地理資訊設備將逐漸和使用手機、數位像機一樣自然。瞭解這些相關資訊及設備 的功能、應用，是現代公民的素養，我們可以稱之為地理資訊素養。
地理資訊系 統與教育
地理資訊系統不只是經營管理和決策支援的工具，也是教育和研究的工具。在大學的 系所中，地理相關學系是GIS的第一波使用者，逐漸擴散到土地、環境、自然資源、地 球科學等系所，近年來則進一步擴散到人文社會科學領域，包括：歷史、人類、語言 、社會、政治等領域，都已經有相關的課程與研究應用，美國哈佛大學的地理資訊中 心即是由該校的歷史學者所建立。
中小學的教學，是地理資訊應用推廣的另一 波重要對象。地理資訊系統所提供的豐富資訊功能，不僅可以融入到不同領域的課程 來提升教學效果，也可以強化學生的資訊素養與技能。在我國現行的課程結構之下， 地理資訊系統的主題是在高中地理課程中介紹。傳統上，地圖是地理課程的重要內涵 ，GIS可說是「電子地圖工廠」，在許多地方逐漸取代傳統地圖的功能，所以在新課程 中逐漸出現。民國88 起用的高中地理課程首次出現GIS 教學內容，當時是安排在高三 選修課程中，屬於社會組學生的選修，並非所有高中學生都能接觸。配合國民中學九 年一貫課程的實施，教育部公布的95 暫時綱要及99 正式綱要（分別在民國95和99年 實施），兩者都大幅增加地圖與GIS 課程，且GIS 概念課程從高三選修移到高一必修 ，使得所有高中學生都得以學習GIS的基本概念和技能。
就GIS在中學課程的角色和功能而言， 有關GIS的基本概念和技能可以由地理相關學科來提供，而GIS在課程中的融入則不該 限制在地理學科內，可以應用在歷史、生物、地球科學等。針對美國高中使用GIS情型 的一項調查顯示，化學課程是使用GIS最頻繁的學科之一，許多老師使用GIS來分析地 下水質的特性。中學課程融入GIS的目的，在於提升學生的地理資訊素養，這樣的素養 可以進一步分成下列三面向。
(1)空間認知
所謂空間認知，強調學生 能注意到地表上各種事物的位置和分佈有其特徵，且這種分布特徵的背後有一定的意 義和緣由。例如，便利商店的位置、廟宇的位置、聚落的位置、一地的人口分布等， 往往有其特別的意義。學生如果能養成觀察的能力，注意到各種現象的分布特徵，將 可以建構心像圖（mental map）來描述對周遭環境的意像，並且進一步了解一個地方 的的自然環境、人文特色。這樣的能力得以進一步呼應美國德州的一項教育目標：「 人類、地方、和環境之間的關係造就了地球表面的地理形態，瞭解這些地理關係將使 得學生能在國際經濟上競爭、確保地球環境的生機、並且可以感受世界上各種民族的 文化特色。」
地理資訊系統不只是經營管理和決策支援的工具，也是教育和研究的工具。在大 學的系所中，地理相關學系是GIS的第一波使用者，逐漸擴散到土地、環境、自然資源 、地球科學等系所，近年來則進一步擴散到人文社會科學領域，包括：歷史、人類、 語言、社會、政治等領域，都已經有相關的課程與研究應用，美國哈佛大學的地理資 訊中心即是由該校的歷史學者所建立。
中小學的教學，是地理資訊應用推廣的 另一波重要對象。地理資訊系統所提供的豐富資訊功能，不僅可以融入到不同領域的 課程來提升教學效果，也可以強化學生的資訊素養與技能。在我國現行的課程結構之 下，地理資訊系統的主題是在高中地理課程中介紹。傳統上，地圖是地理課程的重要 內涵，GIS可說是「電子地圖工廠」，在許多地方逐漸取代傳統地圖的功能，所以在新 課程中逐漸出現。民國88 啟用的高中地理課程首次出現GIS 教學內容，當時是安排在 高三選修課程中，屬於社會組學生的選修，並非所有高中學生都能接觸。配合國民中 學九年一貫課程的實施，教育部公布的95 暫時綱要及99 正式綱要（分別在民國95和 99年實施），兩者都大幅增加地圖與GIS 課程，且GIS 概念課程從高三選修移到高一 必修，使得所有高中學生都得以學習GIS的基本概念和技能。
就GIS在中學課程的角色和功能而言，有 關GIS的基本概念和技能可以由地理相關學科來提供，而GIS在課程中的融入則不該限 制在地理學科內，可以應用在歷史、生物、地球科學等。針對美國高中使用GIS情形的 一項調查顯示，化學課程是使用GIS最頻繁的學科之一，許多老師使用GIS來分析地下 水質的特性。中學課程融入GIS的目的，在於提升學生的地理資訊素養，這樣的素養可 以進一步分成下列三面向。
（一）空間認知
所謂空間認知，強調學生能注意 到地表上各種事物的位置和分佈有其特徵，且這種分布特徵的背後有一定的意義和緣 由。例如，便利商店的位置、廟宇的位置、聚落的位置、一地的人口分布等，往往有 其特別的意義。學生如果能養成觀察的能力，注意到各種現象的分布特徵，將可以建 構心像圖（mental map）來描述對周遭環境的意像，並且進一步了解一個地方的自然 環境、人文特色。這樣的能力得以進一步呼應美國德州的一項教育目標：「人類、地 方、和環境之間的關係造就了地球表面的地理形態，瞭解這些地理關係將使得學生能 在國際經濟上競爭、確保地球環境的生機、並且可以感受世界上各種民族的文化特色 。」
（二）空間思考
中學教育的目的之一 是培養學生未來進行決策判斷的能力。小到個人的日常生活中，大到企業的經營或國 家的治理，一般的決策判斷往往涉及地理位置等空間因素，例如外出旅遊的路線規劃 、垃圾焚化爐位置、加盟店位置、高速公路的路線選擇等。面對這些決策時，若能從 空間觀點來進行思考，發現各個現象中的地理意義、提出地理問題，並且進一步收集 、處理、分析相關的資訊，則所提出的決策將會更加周詳。地理資訊是許多決策工作 的重要依據，具有空間思考能力的人將得以巧妙使用地理資訊來進行決策判斷。
（三）空間技能
由於資訊與網路的快速發展，一般人可 以使用的工具和資料愈來愈多元，如何正確選擇適當的工具、資料和方法來解決問題 ，是一般人應該具備的空間技能。以地球表面的環境狀況為例，太空中的衛星在數天 的時間內，即環繞地球一周，持續地收集、記錄地表的環境資料，資料收集的速度遠 超過我們所能分析處理的速度。相對於以往資訊欠缺、掌握資訊就掌握知識的時代， 當前的教學目標不再是提供資訊給學生背誦、記憶，而是強調整合資訊並加以分析的 能力。對於地理資訊素養而言，具體的技能包括：使用網路電子地圖進行查詢、使用 GPS來進行定位、利用坐標來整合資料等。
教育部教育推廣計畫介紹
基於GIS在中小學教育的應用潛力，教育部委託台灣大學執行相關的 教育推廣計畫。這項計畫原本是為了配合實施95年度高中職新課程而推動，希望將地 理資訊融入高中職的相關課程。三年的推廣工作累積不少具體成果，我們舉辦過約40 場的研習，提供將近兩千人次的研習機會；完成48個教學應用範例，內含上千張的投 影片、大量的地圖、具體的活動單等。這些推廣活動對地理資訊在高中職的應用有許 多具體影響。例如：許多高中願意編列經費來充實學校中的GIS教學資源（軟體、資料 、電腦等）；不少高中開始開設GIS的選修課程，將GIS深化到應用的層面，融入其他 學科的教學；在每年舉辦的地理奧林匹亞比賽中，愈來愈多學生使用GIS來進行各項的 地理研究。
上述的成果使得教育部更有信心將GIS的應用 進一步擴展，推廣到國中的相關領域教學。依據推廣工作的背景與目標，我們正在規 劃、推動下列工作。
（一）維護與製作地理數位教材
利用台大地理系的GIS資源，製作優質的 數位教材，包括國中部分8個及高中職部分16個。國中部分教材將以結合Google Maps 、Google Earth等軟體為主，以普及化的軟體及網路環境來降低使用門檻，提升老師 們在教學使用的可能。高中部分除了結合Google Maps、Google Earth之外，也適度使 用Arc Server、ArcMap等較為專業的軟體，以呼應教學現場的設備狀況。所有的教材 製作完成後，將交付老師試教或審查後提供老師使用。
（二）維護與推廣專案網站
持續進行「GIS加油站」網站（http://gisedu.tw）內容更新維護工作。除了讀者服 務的一般性功能外，網站主要內容包括下列三項：
1.教學資源資料庫：為了協助老師可以利用 現有單元發展自己的教案，將持續落實教學資源中心的理念，主動收集、彙整、研發 相關的教學素材，包括：軟體、地理資料、地圖、影像、圖片等，並建立資料庫透過 網站提供；此外，過去三年所完成的48個數位教材已放置於計畫網站供老師們下載。
2.研習課程內容：因應無法親自參與研習的 老師們，網站上放置研習活動教材，提供有興趣的老師下載、自修。
3.其他相關訊息
（1） 蒐集相關新聞以廣為流通。
（2） 撰寫相關主題文章，傳達計畫理 念與目標。
（3） 定期發送主題電子報，以分享最 新訊息。
（三）辦理教師地理資訊應用研習課程
舉辦國中老師和高中老師的研習活動。 國中部分研習內容以GIS基礎應用及推廣為主，推廣對象包括國中社會領域老師及資訊 老師，希望能藉由跨領域老師的合作，讓地理資訊可以進入教學環境。高中職部分延 續過去的經驗繼續辦理，過去三年已經舉辦過大量研習，本年度的研習內容將以中、 高階的應用為主。
（四）辦理相關競賽及推廣活動
辦理學生地理資訊繪圖比賽，鼓勵同學們使 用電腦進行地圖繪製。辦理教師教案競賽，鼓勵老師們發展地理資訊融入教學的教案 、教學方法或教學資源。
（五）辦理成果發表會
舉辦成果發表會，邀請專家及教師分享資訊 科技融入教學推動經驗與成果，並選拔高中職地理教學模範學校及老師，於期末舉行 成果分享。
結論
30年前，有一種行業叫做打 字行，有種職業叫做打字員，在當時是非常普遍的工作，因為有具體的專業和社會需 要，然而現在這種行業幾乎已經消失了，因為電腦的普及使得一般人都具備打字、編 輯能力；以往測量定位是個非常專業的工作，只有會使用測量儀器的人才有能力進行 ，現在的智慧型手機或GPS相機就具有定位的功能，隨時隨地都可進行定位，產生大量 具有空間位置的資料。中小學教育是在培養下一代的社會公民，面對資訊時代的快速 進步與改變，我們需要足夠的遠見來設想未來社會的挑戰與需求，培養學生因應這種 挑戰的能力。
七、八年前，當一群地理學者在訂定95 高中地理課綱時，對於是否要納入GPS的概念，編輯小組曾有不同的意見而引發討論， 原因是當時這些科技對一般人而言還很艱深、遙遠，是否適合學生學習不無疑慮。然 而，短短的兩三年後，GPS已經像網路一樣普及、自然，一般人都可以朗朗上口，也瞭 解它的應用功能。每一次的課程更改與新概念的融入，往往伴隨著困難與障礙，也帶 來許多成長與進步的機會。這是我國中學教育的一大創舉，也是世界各國少有的企圖 。期待因為老師們的認同與努力，可以帶動GIS在中小學課程的融入。 
|
