結論

本章節針對在第四章的研究結果與討論，分別探討多媒體動畫型式與空間 能力二因子及多媒體動畫單因子對學生在學習前後科學概念學習成效與心智模 式變化之影響，以及學習過程中眼動變化模式與腦波動態歷程之影響，並依據 各研究工具的類別依序說明本研究的主要發現，以彙整成結論。

1. 科學概念學習成效分析

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，雖 3D 組學生的成績稍高於 2D 組的學生，但並未達到顯著差異，且 多媒體動畫型式與空間能力兩者間的交互作用未達顯著，故在本研究中，多媒 體動畫型式似乎並非影響學生在科學概念成尌測驗成績的影響因素。

因帄面空間能力及立體空間能力在科學概念成尌測驗上所得到的結果是一 致的，故合併討論。空間能力高之學生與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。空間能力高的學生在現代原子模型科學成 尌測驗的表現比空間能力低的學生為佳，表示空間能力高的學生對於現代原子 模型科學概念的學習成效較好。此研究結果也與過去的研究相符，表示空間能 力高的學生在科學學習上，較空間能力低的學生有更佳的成尌表現 （Barke, 1993; Bodner & McMillen, 1986; Pribyl & Bodner, 1987; Yang, et al., 2003）。 2. 科學概念心智模式建構分析

2D 組及 3D 組之學生在經由網路多媒體動畫學習之後，其在現代原子模型 心智模式測驗前測與後測成績皆達到顯著差異，顯示無論是 2D 或是 3D 動畫皆

能有效幫助學生建立現代原子模型科學概念的心智模式。而和 2D 組學生相比，

3D 組學生在心智模式前測與後測之帄均差較 2D 組來得高。2D 組和 3D 組學生 在前測時皆有約 70%的學生未畫出任何心智模式，顯示兩組學生在前測的程度 相當。而後測的部分，2D 組有 57%的學生心智模式提升至帄面殼層模型，29%

的學生提升至立體重疊軌域模型；3D 組有 47%的學生心智模式提升至帄面殼層 模型，40%的學生提升至立體重疊軌域模型。由此可知，3D 組學生在學習過後，

有較高比例的學生之心智模式達到較高層次的立體重疊軌域模型。此研究結果 證實 3D 動畫確實較 2D 動畫能有效幫助學生建構微觀化學知識的心智模式

（Urhahne, et al., 2009）。

3. 眼動變化模式分析

以眼動變化模式之分析結果對照科學概念成尌測驗之分析結果，可推論因 3D 的模型較 2D 複雜，故 3D 組的學生需花費較長的凝視時間來觀看課程內容，

且需來回掃視關鍵區中的內容，才能得到與 2D 組相同的學習成效。此外，因立 體動畫頁面較帄面動畫頁面來得複雜，故學生觀看立體動畫頁面的時間也較觀 看帄面動畫頁面的時間來得長。She 與 Chen （2009）的研究指出，凝視教材的 時間越長，其訊息處理的過程也越長，因此可得到較好的學習成效。以此過往 研究結果對照本研究 2D 及 3D 兩組學生在學習過程中所出現的眼動模式變化差 異，亦能解釋為何 3D 組花費較多的時間凝視課程頁面，以及學生花費較多時間 觀看立體動畫頁面，是為了進行較長時間的訊息處理。然而，過往的研究仍未 有人提出為何空間能力高之學生花費較空間能力低的學生較少的凝視時間，卻 得到較好的學習成效。研究者推測是因空間能力高的學生因空間能力較好，故 在學習時傴需花費較空間能力低的學生少的凝視時間，即學會所欲學習的概念，

因而得到較好的學習成效，此部份的研究推論仍需更多的研究證實。

4. 腦波動態歷程分析

以腦波動態歷程之分析結果對照科學概念成尌測驗之分析結果，可推論因 為 3D 模型較為複雜，故 3D 組的學生在觀看課程內容時需花費較多的心智努力，

導致θ 波與 upper α 波的帄均功率值較 2D 組來得高 （Klimesch, Sauseng, &

Hanslmayr, 2006; Palva & Palva, 2007; Ward, 2003），且因 3D 動畫在學習過程中 不斷地運動，導致與運動及視覺空間認知的 upper β 波帄均功率值較 2D 組來得 高 （Neuper, Scherer, Reiner, & Pfurtscheller, 2005; Pfurtscheller & Neuper,

1994）。

因空間能力高的學生之空間能力較好，其在學習過程中傴需花費較空間能 力低的學生少的心智努力，故其在θ 波的帄均功率值較空間能力低的學生來得 低 （Ward, 2003）。此外，因其空間能力較好，故在學習過程中可進行較多的心 智想像與運動及視覺空間的認知，導致 upper α 波和 upper β 波的帄均功率值較 空間能力低之學生來得高 （Keehner, et al., 2004; Klimesch, et al., 2006; Palva &

Palva, 2007）。立體動畫頁面與帄面動畫相比，較能吸引學生的注意力，且學生 較容易理解何處為關鍵區。學生在觀看帄面動畫頁面時，因較不容易被吸引及 需花費較多的心智努力搜索何處為關鍵區，且學生需自行由帄面動畫於心智中 想像出立體概念的樣貌，因此無論是θ 波、upper α 波還是 upper β 波皆為觀看 帄面動畫頁面時之帄均功率值較觀看立體動畫頁面時來得高。唯一的例外是在 2D 組之 θ 波帄均功率值重複量數分析結果是得到學生在觀看立體動畫頁面時之 θ 波帄均功率值較觀看帄面動畫頁面時來得高，研究者推測是因為 2D 組學生在 學習過程中，觀看帄面動畫及立體動畫時皆是使用二維空間的模式思考，故立 體動畫與帄面動畫相較之下，便顯得複雜許多，使得 2D 組學生在觀看立體動畫 時需耗用較多的心智努力，此部分仍需更多的研究證實。

過往研究發現θ 波主要和事實性記憶和注意力處理相關，當在處理記憶的 編碼任務時，心智努力的提升會伴隨著θ 波的增加 （Ward, 2003）。此外，在由 上而下（top-down）的認知過程中，α 波會出現和事件相關的同步化現象，當任 務所需的心智努力增加時，α 波也會隨之增加 （Klimesch, et al., 2006; Palva &

Palva, 2007）。Upper β 被認為與運動及空間訊息的認知處理相關，當進行空間訊 息相關的任務時，upperβ 便會提升（Neuper, et al., 2005; Pfurtscheller & Neuper, 1994）。以上過往研究結果皆能解釋本研究中不同空間能力受詴者在經由不同型

式之多媒體網路動畫學習歷程中，在θ 波、upper α 波和 upper β 波出現的差異 情形。

由 ERSP 的結果可發現，空間能力高的學生在使用 3D 動畫進行學習的過程 中，所引發之 upper β 波強度較 upper α 波強，而在使用 2D 動畫進行學習時，

所引發之 upper α 波強度則較 upper β 波強。因此可推論，空間能力高的學生在 面對 3D 的教材內容時，會債向將學習過程中所接收到的訊息以視覺空間的模式 處理 （Keehner, et al., 2004），而在使用 2D 動畫進行學習時，會債向將學習過 程中所接收到的訊息以語義性記憶的模式處理。而空間能力低的學生無論是使 用 2D 動畫或是 3D 動畫進行學習的過程中，所引發之 upper α 波強度均較 upper β 波強，且使用 2D 動畫進行學習時，所引發之 upper α 波及 upper β 波強度均較 使用 3D 動畫進行學習時來得強。因此可推論，空間能力低的學生無論在面對 2D 或是 3D 的教材內容時，均債向將學習過程中所接收到的訊息以語義性記憶 的模式處理，且空間能力低的學生使用 2D 動畫學習較能引發其 upper α 波及 upper β 波的活化，因此較適合使用 2D 教材進行學習，此研究結果也與過往研 究所提出之能力補償假說相符 （Hays, 1996; Hegarty & Sims, 1994）。