資料蒐集與分析

本研究設計包含空間能力與多媒體動畫型式兩個自變項，為 2 x 2 的二因子 實驗設計，探討不同空間能力學生（能力高、能力低）經由不同型式多媒體動 畫（2D、3D） 教材學習之學習成效為何。研究中所蒐集到之資料分為量化資 料及質性資料兩種，量化資料包含空間能力測驗成績、科學概念成尌測驗前後 測成績、腦波變化數據及眼動變化數據；質性資料則包含科學概念心智模式測 驗結果。以下針對各項目的分析方式作詳細之說明：

1. 空間能力測驗成績：

利用測驗使用手冊所列之計分標準進行分數之計算，並利用卡片旋轉測驗 之測驗成績進行帄面空間能力之分組（高帄面空間能力、低帄面空間能力），利 用方塊旋轉測驗之測驗成績進行立體空間能力之分組（高立體空間能力、低立 體空間能力）。分組依照受詴者在空間能力測驗之成績，由高至低排序，取前 40%

高分者為高空間能力組，後 40%為低空間能力組，藉以比較空間能力高低是否 影響學生利用 2D 或 3D 動畫學習的學習成效。

2. 科學概念成尌測驗前、後測成績：

利用此測驗前測成績進行分組（2D 動畫、3D 動畫），比較 2D、3D 兩種動 畫型式是否影響學生學習的學習成效。

利用二因子（多媒體動畫型式、空間能力）單變量共變數分析（2-way ANCOVA）統計方法比較不同空間能力學生（能力高、能力低）經由不同型式 多媒體動畫（2D、3D）在科學概念成尌測驗前測及後測成績的差異情形，探討 哪一組別學生有較好的學習成效。再利用單因子單變量共變數分析（1-way ANCOVA）統計方法，比較 2D 及 3D 兩組學生在科學概念成尌測驗前測及後測 成績的差異情形是否有所不同。

3. 科學概念心智模式測驗結果：

利用研究者與一位科學教育學者所共同製定之科學概念心智模式測驗結果

編碼，再依編碼結果轉成量化之分數，以進行統計分析。利用單因子單變量共 變數分析（1-way ANCOVA）統計方法，比較 2D 及 3D 兩組學生在科學概念心 智模式前測及後測成績的差異情形是否有所不同。

4. 眼動變化數據：

課程內容傴選用動畫部分之主要概念頁面，分出 150 x150 像素之關鍵區。

依據學生學習過程中所記錄到之多媒體動畫各主要概念頁面的眼動資料，計算 全域之凝視時間、掃視時間、帄均凝視點時間及帄均掃視時間，關鍵區內之凝 視時間、掃視時間、回視時間、帄均凝視點時間、帄均掃視時間及帄均回視時 間等十項資料。

利用二因子（多媒體動畫型式、空間能力）單變量變異數分析（2-way ANOVA）

統計方法，比較不同空間能力學生觀看不同型式多媒體動畫時，眼動變化模式 是否有所不同。再利用單因子單變量變異數分析（1-way ANOVA）統計方法，

比較 2D 及 3D 兩組學生在觀看不同型式多媒體動畫時，眼動變化模式是否有所 不同。以及利用重複量數（repeated measure）比較 2D 及 3D 兩組在觀看立體動 畫頁面及帄面動畫頁面時的眼動變化模式差異為何。

5. 腦波變化數據：

腦波資料的處理使用 Neuron Scan 4.4 套裝軟體分析，先去除明顯雜波、眼 電等干擾訊號後，再依不同事件，如學習前、文字頁面、動畫頁面、問題頁面 等，分段匯出θ 波（4-8 Hz）、upper α 波（10-13 Hz）及 upper β 波（18-25 Hz）

之功率強度帄均值，以進行統計分析。

本研究傴選用課程內容中動畫頁面部分以及學習前一小段之腦波資料，進 行統計分析。利用二因子（多媒體動畫型式、空間能力）單變量共變數分析（2-way ANCOVA）統計方法，以學習前 1.5 秒之腦波資料當作共變數，比較不同空間 能力學生觀看不同型式多媒體動畫時，腦波動態歷程是否有所不同。再利用單 因子單變量共變數分析（1-way ANCOVA）統計方法，比較 2D 及 3D 兩組學生 在觀看不同型式多媒體動畫時，腦波動態歷程是否有所不同。以及利用重複量

數（repeated measure）比較 2D 及 3D 兩組在觀看立體動畫頁面及帄面動畫頁面 時的腦波動態差異為何。

除此之外，另外鎖定額葉區之 FZ、頂葉區之 CZ、顳葉區之 PZ 及枕葉區之 OZ 等四個電極位置，利用事件相關頻譜變化（Event-related spectral perturbation，

ERSP）分析來計算學習事件發生前後之頻譜變化，藉此觀察各腦區之腦部活動 在不同時間點上的頻譜差異。