統計學上的交互作用效果及其類型

論文欲同時以收集測驗與眼動資料探討個體閱讀交互作用統計圖文時的認知歷程，

建構交互作用效果的統計圖文閱讀理解模式。

依據文獻研究結果發現，影響個體判讀或理解交互作用效果的因素，包含統計圖的表徵方式，如交叉或非交叉的交互作用統計圖（Carpenter & Shah, 1998；Shah

& James, 2002；Shah, Mayer, & Hegarty, 1999），圖示內容是否適當，即與文本訊息或問題型態相符（Schnotz & Bannert, 2003），以及受試者的背景知識，如專家與生手對統計資料和圖形閱讀的認知結構（Freedman & Shah, 2002, 2009）等。顯示，

文本用來呈現交互作用效果的外在表徵，將會透過圖形所提供的知覺刺激，影響讀者對交互作用效果的閱讀理解。此外，圖文訊息的整合程度和讀者本身對交互作用效果的掌握，也是影響讀者解讀交互作用效果的成因。上述影響讀者交互作用效果閱讀理解的原因，將提供本研究進行實驗操弄的參據。

綜而述之，本論文的研究目的如下：（一）瞭解一般大眾與領域專家對於交互作用的解讀；（二）探討純文與圖文兩種表徵的交互作用效果文本對閱讀理解及歷程的影響；（三）分析不同的統計圖對交互作用效果文本閱讀理解及歷程的影響；

（四）建構交互作用效果的統計圖文整合閱讀理解模式。

一、交互作用效果的內容及類型

依據原因多樣性的觀點，具體行為或現象並非由單一因素所引起的，而是許多不同因素所決定的。而在此概念下延伸出另一個重要的概念：「交互作用」。「交互作用」係探討事件與多個因素間的複雜因果關係，指造成事件的一個因素和其他因素共同作用時，這多個因素對該事件會產生與其各自單獨發揮作用時截然不同的影響（楊中芳，2010）。例如：藥物間抑或食物與藥物間的交互作用，指兩種或兩種以上藥物合併使用時，因為藥物間各自發揮作用或彼此產生交互作用，而對人體產生彼此抑制藥物的吸收、消化以及藥效減弱或增強的作用，也就是藥物

的療效受到藥品、食物等物質影響而改變的情形（陳建勳、陳麗芳、王慧瑜，2005）。

上述交互作用的定義說明了該作用效果的主要內涵為，現象中單或多因素間的因果關係。

轉換為實驗情境或統計學概念時，這些因素皆可視為變項，包含自變項和依變項。而探討多個自變項間彼此的關係對於依變項的效果，即為交互作用。因此，

交互作用在實驗情境的定義：其為一種實驗結果，所產生的情境為，一個自變項以上，其中一個自變項的變項水準，受到其他自變項的變項水準影響。以兩個自變項的實驗設計而言，即一個自變項所產生的效果，卻在第二個自變項的變項水準上有不同的結果。最後，實驗結果尚須透過統計考驗來確定交互作用的效果，

而非只是數據上較多或較少的比較（Elmes, et al. 2009）。

統計學上所論及的「交互作用」的性質和類型，是以基於「分析方法」的觀點，屬於變異數分析的範疇，包含單因子與多因子的分析方式。是以，在相關的統計學教科書中，交互作用的內容主要是以教導學生基本的變項概念、計算方式或者軟體使用的語法和報表解釋，而非闡述所有的交互作用類型及其圖的表徵方式。以最基本的二因子變異數分析為例，包含以下三種實驗設計：兩自變項都是獨立樣本，即受試者間設計；兩自變項都是相依樣本，是為受試者內設計；一因子為獨立樣本，另一因子為相依樣本，則為混合設計。依據以上三種實驗設計的特性，可產生獨立樣本二因子、相依樣本二因子以及混合設計二因子等分析結果。

分析內容皆為交互作用的顯著性、單純主要效果考驗與主要效果考驗，惟不同的樣本需分別採用ANOVA或重複量數來計算，但呈現結果方式相同。以獨立樣本二因子分析結果來說，當交互作用效果顯著，進行單純主要效果的考驗，結果可能是變項A在變項B抑或變項B在變項A的兩個水準達顯著差異，也可能變項A在變項 B抑或變項B在變項A的其中一個水準達顯著差異。上述分析結果所產生的交互作用折線圖可分為次序性交互作用（ordinal interaction），即兩條線不相交；以及無次序性交互作用（disordinal interaction），即兩條線相交（王保進，2006；林清山，

2012）。

統計學中還提及另一個可視為交互作用的概念，即為調節作用，指自變項（X）

對依變項（Y）的效果強度，受到第二個自變項（Z）的影響，即變項可強化或改 變實驗處理對於依變項之影響。該類型交互作用的計算式為：Y = b₀ + b1（X） + b₂

（Z） + b3（XZ） + e，兩個自變項為交互作用效果，其中兩自變項迴歸係數交乘積和是為交互作用。而 Muller、Judd 和 Yzerbyt（2005）則進一步指出調節作用應該被涵蓋在「調節作用的中介」之中，即三個自變項中，兩兩變項間的關係對依變項所產生的效果。前述的中介效果又稱為間接效果（indirect effect）強調一個自變項透過另一個自變項而影響依變項，強調自變項如何影響依變項的途徑。其計 算式為：Y = b¹⁰＋b¹¹（X）＋e¹，Me = b²⁰＋b²¹（X）＋e²，Y = b³⁰＋b³¹（X）＋b³²（Me）

+e¹（Baron & Kenny, 1986; Muller, Judd, & Yzerbyt, 2005），其與調節作用不同，非屬交互作用的類型。是以，該類型的交互作用其在統計學上的定義仍有爭議，除此，對於一般成人民眾而言，調節作用是日常生活較不常接觸到議題或概念，因而，本研究未討論之。

承上所述，交互作用概念多被用來作為統計資料解釋的工具，說明實驗或資料分析結果中，自變項對於依變項的效果。探討該概念內涵的實徵研究，多以交互作用圖示為實驗材料，探討讀圖的理解歷程與表現（Carpenter & Shah, 1998; Shah

& Freedman, 2009; Shah & James, 2002），或者採用交互作用情境為主題，討論專家與生手在推論變項間的因果關係的表現（Zohar, 1995）。較少針對交互作用概念本身，探討其所包含的內涵和類型。因此，以下採用 Warrington 和 Weiskrantz（1970）

所進行的認知實驗結果，來說明幾個交互作用類型。雖然該實驗的內容並非針對交互作用概念進行討論，但在實驗結果中，研究者列舉出了幾種可能產生的交互作用效果。該實驗以兩個屬於受試者背景的自變項：不同記憶類型，內隱（認字）

與外顯（自由聯想）；不同類型病人，失憶症與沒有神經性疾病的病人，探討他們在不同記憶測驗的結果。此研究指出的第一種交互作用類型：控制組在外顯記憶

表現較失憶症組佳，但是兩組在內隱記憶測驗表現相當，換句話說，其中一個自變項的效果（記憶缺陷的出現或消失），因為另一個自變項的水準（測驗類型）而改變。第二種交互作用類型：交叉型交互作用（crossover interaction），在此是指控制組在外顯記憶的表現較失憶症組佳，但失憶症組則是內隱記憶組的表現較控制組佳，兩組別在不同記憶測驗的表現呈現相反的現象，即第一個自變項在第二個自變項的兩個變項水準有相反的效果。第三種交互作用類型：雖然控制組在兩種記憶測驗表現都較失憶組佳，但控制組仍然是在外顯記憶測驗表現較佳，而失憶組則是在內隱記憶表現較佳。顯示，控制組相較於失憶組而言，其優勢在外顯記憶測驗，而內隱記憶測驗對於失憶症受試者而言，較不具敏感性。該實驗提出了幾個可能的交互作用類型的結果假設，提供本研究部分的交互作用類型概念與圖示範例，但仍非針對交互作用概念進行深入的探討，無法涵蓋完整的交互作用概念內涵。

二、交互作用效果的實徵研究

Zohar（1995）認為交互作用概念為一種科學思維，是高階的變項關係推理歷程。因此其以 25 位社區大學生和兩位教授為研究對象，分析專家生手在進行變項間交互作用推理時，認知型態的差異。藉此說明不同背景知識的讀者在判斷交互作用是否成立的脈絡下，將呈現不同的概念理解層次。該研究設計物理與社會科學各五周，共計十周的變項關係之問題討論。討論過程中同時蒐集受試者客觀（是非題與問答題）和主觀（口語互動紀錄）資料，分析專家與生手的作答紀錄之正確率、交互作用出現與否，以及判斷和推論的歷程。結果發現專家在論述交互作用的歷程中，能夠設計相關的實驗，如：專家會操弄單一變項，並以平衡設計的方式，確認變項間的因果關係，並且指出哪些變項間產生交互作用。換言之，專家夠有效掌握問題中呈現的變項，並且能夠在判斷與推理的心智運作歷程中，操作並分析變項間的關係；然生手則較難掌握變項間的比較型態、缺乏對於交互作用概念的知識。

交互作用效果的閱讀理解的研究，多以交互作用圖示作為實驗材料，包含折線圖與直方圖，採用自陳報告和眼動資料來探討讀圖的閱讀理解歷程。Carpenter 和 Shah（1998）該研究以 34 位大學生為研究對象，採用交互作用圖示為材料，收集讀者的眼動資料和口述資料，藉此來探討圖形表徵對閱讀理解歷程的影響，以 及圖中訊息整合的歷程。眼動資料處理上則是初步將圖形分為圖名、座標軸 x、坐 標軸 y、圖說，以及中間的圖形等五個區塊，其中座標軸 x 和 y 分別標記上自變項 與依變項的內容，圖說則是用來標示另一個自變項，一般置於圖示的右方。計算各區塊的凝視點（gazes）數目和凝視時間（gaze duration）之差異，以及各區塊間眼動軌跡，以獲知區塊間凝視點的分布情形與差異。實驗操弄交互作用圖示，其

在文檔中以測驗和眼動型態建構交互作用效果的圖文閱讀理解模式 (頁 21-36)