網路、通訊科技以及交通的進步，拉近了人與人，以及國與國之間的距離，於是地球村的概念逐漸成形。想要了解世界各地的風俗民情，正確的地理方位則是不可不知的，戶外學習就是實際體驗、觀察學習地理科學的一種學習方式，由教育部推廣的「環境學習中心校外教學推廣計畫」中，也說明實際體驗以及觀察的重要性，不過戶外教學常常侷限在時間成本及高額經費的問題上，以至於能進行實際體驗的地點有限，參加長途旅行或到國外地區參訪等體驗式的學習活動，對許多學生來說，更是遙不可及的夢想。
本論文建置一個教室猶如戶外真實體驗感的環境，提供在室內也能進行國內外地理知識及方位認知學習活動，解決戶外教學所需高額經費以及時間成本的問題，同時透過體感式的操作環境，以擴增實境的技術建構一個利用實體機器人，在虛擬的台灣鐵路教材中建構一個立體的虛擬空間，進行地理中方位認知的學習。
本論文以實驗組30位和對照組30位學生進行實驗，然後以台灣地理方位認知評量、沉浸經驗問卷進行統計分析，發現兩組學習者在台灣地理方位認知評量中，選擇題題項的前後測並無顯著差異，在配合題的總分方面雖然沒有明顯差異，但從配合題關於從南到北的題項與觀察實驗過程中，實驗組明顯優於對照組。而從沉浸經驗問卷，更可發覺透過體感式學習方位認知的實驗組，相較於對照組，有較高的沉浸效果。

To enhance one’s spatial perception is the key to explore the world. Furthermore, “Learning Outside” is the best way to experience the world and learn about the spatial perception. However, outside-learning is a time consuming and highly cost activity when traveling. These difficult made it a dream for most of the students to experiment the world.
This thesis constructs a learning platform with three-dimensional GIS and Augmented Reality technology, which makes the learning environment familiar with the real world. Meanwhile, students could enhance their spatial perception when traveling in this platform to learn about the knowledge of Taiwan’s railway and stations. Moreover, the Motion-Sensing User Interface with Flow experience is supported for students to operate the system and immersed into the learning activity.
Learners in this study divided into experimental group (which used Motion-Sensing User Interface), and control group (which used keyboard and mouse). It is found that the spatial perceptions in both groups were improved. And questionnaire of flow experience was proved that learning though Motion-Sensing User Interface can help students be immersed more in learning activities than the students with keyboard and mouse.

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