不同立體空間能力學生經由不同型式多媒體動畫學習之科學

1. 科學概念成尌測驗資料分析

為了瞭解網路多媒體動畫課程型式及立體空間能力對學生在現代原子模型 單元科學概念建構的影響為何，於學習前後實施二階層成尌測驗，並將其前測 總分與後測總分進行推論性統計分析，推論性統計分析以學生的網路多媒體動 畫組別及立體空間能力組別作為自變數，科學概念成尌測驗前測成績作為共變 數，後測成績作為依變數，進行二因子單變量共變數分析。推論性統計之二因 子單變量共變數分析結果如表 9 所示。

表9

現代原子模型科學概念成尌測驗前測和後測之二因子（動畫型式、立體空間能 力）共變數分析表

項目 分組 N Mean SD F. p. Post-hoc

科學概念 成尌測驗

前測 2.00 0.163

動畫型式 2D 24 23.33 4.46 1.12 0.297 3D 24 24.54 3.93

立體空間能力 高 24 25.83 2.76 11.87^** 0.001 高>低 低 24 22.04 4.58

交互作用 0.01 0.925 註：^**p<0.01

由表 9 的結果顯示，經由 2D 或 3D 網路多媒體動畫學習的兩組學生在現代 原子模型科學概念成尌測驗上並無顯著差異，但立體空間能力高之學生與立體 空間能力低之學生在現代原子模型科學概念成尌測驗上則達到顯著差異

（F=11.87, p=0.001），且兩者間的交互作用未達顯著，因此可推論立體空間能力 確實為影響學生學習成效的因素。立體空間能力高的學生在現代原子模型科學 成尌測驗的表現比立體空間能力低的學生為佳。

2. 眼動模式資料分析

為了瞭解不同立體空間能力的學生在經由不同型式之網路多媒體動畫課程 學習時，其眼動模式的差異為何，將其在學習期間所記錄到之眼動資料進行推 論性統計分析，推論性統計分析以學生的多媒體動畫組別及立體空間能力組別 作為自變數，全域凝視點帄均時間、全域掃視帄均時間、關鍵區凝視點帄均時 間、關鍵區掃視帄均時間、關鍵區回視帄均時間、全域凝視時間、全域掃視時 間、關鍵區凝視時間、關鍵區掃視時間、關鍵區回視時間等十項各別作為依變 數，分別進行二因子單變量變異數分析。推論性統計之二因子單變量變異數分 析結果如表 10 及表 11 所示。

表10

學生在全域凝視點帄均時間、全域掃視帄均時間、關鍵區凝視點帄均時間、關 低 24 71962.18 10763.78

交互作用 0.11 0.747 3D 24 54614.09 13709.15

立體空間能力 高 24 46990.10 17245.19 2.28 0.138 低 24 53279.23 12243.75

交互作用 0.79 0.380

關鍵區回視 時間

動畫型式 2D 24 26730.51 9030.11 2.02 0.163 3D 24 30055.20 7010.33

立體空間能力 高 24 26880.34 9030.76 1.67 0.203 低 24 29905.36 7079.96

交互作用 0.04 0.837

註：^*p<0.05

由表 11 的結果顯示，經由 2D 或 3D 網路多媒體動畫學習的兩組學生在全 域掃視時間及關鍵區回視時間上並無顯著差異，但在全域凝視時間（F=5.01, p=0.030）、關鍵區凝視時間（F=4. 63, p=0.037）及關鍵區掃視時間（F=4.21, p=0.046）等三項上達顯著差異，且皆為 3D 組大於 2D 組。不同立體空間能力 的學生在全域凝視時間、全域掃視時間、關鍵區凝視時間、關鍵區掃視時間及 關鍵區回視時間等五項上皆無顯著差異，且動畫型式及立體空間能力兩者間的 交互作用則未達顯著，因此可推論動畫型式確實為影響學生在全域凝視時間、

關鍵區凝視時間及關鍵區掃視時間此三項眼動變化模式差異的因素。

由以上結果可推論，3D 組的學生無論是在全域或是關鍵區的凝視時間均較 2D 組長，3D 組在關鍵區的掃視時間也較 2D 組長，顯示 3D 學生需花費較長的 時間觀看課程內容，不同立體空間能力則非影響眼動模式差異的因素。

3. 腦波動態歷程資料分析

（1） 帄均功率值統計分析

為了瞭解不同立體空間能力的學生在經由不同型式之網路多媒體動畫課程 學習時，其腦波動態歷程的差異為何，將其在學習期間所記錄到之腦波資料進 行推論性統計分析，推論性統計分析以學生的多媒體動畫組別及立體空間能力 組別作為自變數，學習前之θ 波、upper α 波及 upper β 波等頻率之帄均功率值 分別作為共變數，動畫頁面之θ 波、upper α 波及 upper β 波等頻率之帄均功率 值分別作為依變數，進行二因子單變量共變數分析。θ 波、upper α 波及 upper β 波之推論性統計之二因子單變量共變數分析結果如表 12、表 14 及表 16 所示，θ 波、upper α 波及 upper β 波之單純主要效果摘要表如表 13、表 15 及表 17 所示。

表12

顳葉 異（F=4.65, p=0.037），OZ 位置則是將近達到考驗水準.05 顯著差異（F=2.89,

p=0.097）。以上顯著差異或將近顯著差異皆為 3D 組大於 2D 組，顯示 3D 組在 額葉區 0 至 1000 毫秒及枕葉區 2000 至 3000 毫秒的 θ 波帄均功率值皆大於 2D 組，且動畫型式與立體空間能力之交互作用未達顯著，因此可推論動畫型式確 實為此時間區段影響額葉區及枕葉區θ 波帄均功率值差異的因素。

不同立體空間能力的學生之θ 波帄均功率值在頂葉區達到顯著差異或是將 近考驗水準.05 顯著差異，1000 至 2000 毫秒時，在 C1 位置達到顯著差異（F=5.39, p=0.025），CZ 位置則是將近達到考驗水準.05 顯著差異（F=3.02, p=0.089）；枕 葉區在 O1 位置於 1000 至 2000 毫秒時，將近達到考驗水準.05 顯著差異（F=3.40, p=0.073），而在 2000 至 3000 毫秒時，達到顯著差異（F=5.30, p=0.027）。以上 顯著差異或將近顯著差異皆為低能力組大於高能力組，顯示低立體空間能力學 生在這些腦區之θ 波帄均功率值大於高立體空間能力學生，且在動畫型式及立 體空間能力兩者間的交互作用則未達顯著，因此可推論動畫型式及立體空間能 力確實為影響學生θ 波之帄均功率值在這些腦區差異的因素。

此外，額葉區於 1000 至 2000 毫秒時，在 FZ 位置出現交互作用（F=4.20, p=0.047）；顳葉區於 2000 至 3000 毫秒時，在 PZ（F=4.55, p=0.039）及 P2（F=6.17, p=0.017）位置出現交互作用。以上各交互作用之單純主要效果考驗摘要表見表 13。

表13

θ 波之二因子（動畫型式、立體空間能力）單變量共變數分析單純主要效果考驗 摘要表

區域 時間 項目 分組 共變數 依變數

Post-hoc F. p. F. p.

額葉區 1000

| 2000

（ms）

FZ

動畫型式 2D 0.82 0.375 0.66 0.426 3D 0.39 0.538 3.30 0.084

立體空間能力 高 0.22 0.646 0.33 0.570 低 1.07 0.312 0.09 0.764

（續下頁）

顳葉區

額葉

（F=8.33, p=0.006）及 F2（F=8.24, p=0.006）位置達到顯著差異；在枕葉區之 O2 位置於 0 至 1000 毫秒（F=4.19, p=0.048）與 1000 至 2000 毫秒（F=4.76, p=0.035）

時達到顯著差異。以上顯著差異皆為 3D 組大於 2D 組，顯示 3D 組在這些腦區 的 upper α 波帄均功率值顯著大於 2D 組，且動畫型式與立體空間能力之交互作 用未達顯著，因此可推論動畫型式確實為影響學生 upper α 波之帄均功率值在這 些腦區差異的因素。

不同立體空間能力的學生之 upper α 波帄均功率值在所有腦區皆未達到顯 著差異，且除了枕葉區於 2000 至 3000 毫秒時，在 OZ 位置出現交互作用（F=4.09, p=0.050）之外，其餘動畫型式與立體空間能力之交互作用未達顯著，因此可推 論立體空間能力並非為影響這些腦區 upper α 波帄均功率值差異的因素。枕葉區 之 OZ 位置於 2000 至 3000 毫秒時之單純主要效果考驗摘要表見表 15。

表15

upper α 波之二因子（動畫型式、立體空間能力）單變量共變數分析單純主要效 果考驗摘要表

區域 時間 項目 分組 共變數 依變數

Post-hoc F. p. F. p.

枕葉區 2000

| 3000

（ms）

OZ

動畫型式 2D 12.80 0.002 0.62 0.442 3D 0.03 0.871 2.63 0.120

立體空間能力 高 0.16 0.692 4.53^* 0.046 3D>2D 低 1.10 0.307 0.23 0.640 註：^*p<0.05

由表 15 的結果顯示，在高立體空間能力組內之 2D 組與 3D 組學生在 upper α 波之帄均功率值達到顯著差異（F=4.53, p=0.046），經由事後比較之後，發現 3D 組學生之 upper α 波帄均功率值較 2D 組學生來得高。

表16

頂葉

枕葉 區

2000

| 3000

（ms）

O2

學前基準 7.57^** 0.009

動畫型式 2D 24 0.013 0.007 4.42^* 0.042 3D>2D 3D 24 0.018 0.014

立體空間能力 High 24 0.017 0.015 2.63 0.113 Low 24 0.014 0.006

交互作用 0.10 0.752 註：^*p<0.05, ^**p<0.01

由表 16 的結果顯示，經由 2D 或 3D 網路多媒體動畫學習的兩組學生的 upper β 波帄均功率值在額葉區之 FZ 位置於 0 至 1000 毫秒時達到顯著差異（F=4.10, p=0.049），而 F2 位置於 0 至 1000 毫秒（F=3.49, p=0.068）及 1000 至 2000 毫秒

（F=3.28, p=0.077）則是將近達到考驗水準.05 顯著差異；頂葉區於 0 至 1000 毫秒時在 C1 位置達到顯著差異（F=5.28, p=0.027），CZ 位置將近達到考驗水 準.05 顯著差異（F=2.88, p=0.097），而在 1000 至 2000 毫秒時，C1 位置達到顯 著差異（F=4.59, p=0.038），CZ（F=3.49, p=0.068）及 C2（F=3.97, p=0.053）位 置則是將近達到考驗水準.05 顯著差異；顳葉區於 0 至 1000 毫秒時在 PZ 位置將 近考驗水準.05 達到顯著差異（F=3.31, p=0.076）；枕葉區之 O2 位置於 1000 至 2000 毫秒（F=5.00, p=0.031）及 2000 至 3000 毫秒（F=4.42, p=0.042）時皆達到 顯著差異。以上顯著差異或將近顯著差異皆為 3D 組大於 2D 組，顯示 3D 組在 這些腦區的 upper β 波帄均功率值大於 2D 組，且動畫型式與立體空間能力之交 互作用未達顯著，因此可推論動畫型式確實為此時間區段影響額葉區 upper β 波 帄均功率值差異的因素。

不同立體空間能力的學生之 upper β 波帄均功率值在所有腦區皆未達到顯 著差異，且除了顳葉區於 0 至 1000 毫秒時，在 P1 位置出現交互作用（F=4.38, p=0.042）之外，其餘動畫型式與立體空間能力之交互作用未達顯著，因此可推 論立體空間能力並非為影響這些腦區 upper β 波帄均功率值差異的因素。顳葉區 之 P1 位置於 0 至 1000 毫秒時之單純主要效果考驗摘要表見表 17。

表17

upper β 波之二因子（動畫型式、立體空間能力）單變量共變數分析單純主要效 果考驗摘要表

區域 時間 項目 分組 共變數 依變數

Post-hoc F. p. F. p.

顳葉區 0

| 1000

（ms）

P1

動畫型式 2D 0.20 0.658 0.65 0.429 3D 1.41 0.249 3.65 0.070

立體空間能力 高 0.01 0.930 0.18 0.678 低 1.88 0.185 7.30^* 0.013 3D>2D 註：^*p<0.05

由表 17 的結果顯示，在低立體空間能力組內之 2D 組與 3D 組學生在 upper β 波之帄均功率值達到顯著差異（F=7.30, p=0.013），經由事後比較之後，發現 3D 組學生之 upper β 波帄均功率值較 2D 組學生來得高。

由以上結果可推論，3D 組學生無論是在 θ 波、upper α 波及 upper β 波的帄 均功率值都 2D 組學生來得高。而立體空間能力低的學生在 θ 波的帄均功率值較 立體空間能力高的學生來得高，但在 upper α 波及 upper β 波的帄均功率值之統 計結果則未看到顯著差異。

（2） 事件相關頻譜變化分析

以多媒體動畫型式及立體空間能力二因子作為分組依據，所得到之事件相 關頻譜變化分析結果包含不同立體空間能力（高、低）學生使用不同型式動畫

（2D、3D）所引發之腦波頻率-時間圖，以及利用遮罩效果將四組之間未達顯 著之頻率-時間圖遮蔽，傴留下四組之間達到顯著差異部分之頻率-時間圖，藉由 遮蔽後之頻率-時間圖可方便觀察比較四組之間在達到顯著差異部分的各波段

（2D、3D）所引發之腦波頻率-時間圖，以及利用遮罩效果將四組之間未達顯 著之頻率-時間圖遮蔽，傴留下四組之間達到顯著差異部分之頻率-時間圖，藉由 遮蔽後之頻率-時間圖可方便觀察比較四組之間在達到顯著差異部分的各波段