三、某教育統計學者想利用家庭社經地位變項 X1(分成高、中、低三個水準) 和家庭社會資本變項 X2(為一連續變項),聯合起來預測學生的學業成 績變項 Y(為一連續變項)。請列出一條適切的統計模型公式,並說明該怎麼做才能得知高、中、低家庭社經地位的學生,在學業成績上是否具有顯著差異?(25 分)
一、適切的統計模型公式:
本研究設計為欲探討一個名義變項(家庭社經地位 X₁,具高、中、低三水準)與一個連續變項(家庭社會資本 X₂)聯合預測一個連續變項(學生學業成績 Y),故應採用多元線性迴歸分析,其中名義變項 X₁需透過虛擬變項處理。
設:
Y:學生學業成績(連續變項)
X1:家庭社經地位(類別變項,分為高、中、低三類)
X2:家庭社會資本(連續變項)
將 X1轉為兩個虛擬變項(以「低社經」作為參考類別):
D1=1 表示「中社經」、D1=0表示其他
D2=1表示「高社經」、D2=0 表示其他
則可建構迴歸模型如下:
Y=β0+β1D1+β2D2+β3X2+ϵ其中:
β0:低社經家庭學生的預測成績(在 X₂ = 0 時)
β1:中社經家庭相對於低社經家庭的成績差異
β2:高社經家庭相對於低社經家庭的成績差異
β3:家庭社會資本對學業成績的影響程度
ϵ:誤差項
二、分析與推論方法:
(一)檢定社經地位對學業成績之影響是否顯著
1. 透過多元迴歸分析中的虛擬變項係數檢定:
(1) 若 β1或 β2 的t 值達顯著(p < .05),表示中或高社經與低社經在學業成績上有顯著差異。
(2) 可解釋為社經地位不同群體之間的平均成績有統計差異。
(二)整體社經地位差異的群組比較
1. 除了虛擬變項檢定外,也可透過下列方式確認三組間是否有整體差異:
(1) 採用單因子共變數分析(ANCOVA):以 X₁ 為自變項、X₂ 為共變項、Y 為依變項,控制家庭社會資本後,比較社經地位對學業成績的主效應。
(2) 若 ANCOVA 中社經地位的主效應達顯著(p < .05),則表示三組社經地位在學業成績上的平均數存在顯著差異。
(三)事後比較分析(Post hoc)
1. 若社經地位變項具有三個水準且整體檢定達顯著,可進一步使用事後檢定(如 Scheffé、Bonferroni)比較三組間之兩兩差異。
2. 能更清楚指出:哪兩組之間存在顯著成績差異(如高 > 中、或高 > 低等)。
(四)交互作用檢定(視需要)
1. 若關心家庭社會資本是否在不同社經地位下對學業成績影響不同,可建構交互項模型:
Y=β0+β1D1+β2D2+β3X2+β4(D1×X2)+β5(D2×X2)+ϵ
2. 若交互項係數顯著,表示不同社經背景下社會資本對成績的影響強度不同。
三、結語:
本研究中,透過適當建立虛擬變項與多元線性迴歸模型,可評估家庭社經地位與家庭社會資本對學生學業成就之預測效果。透過對迴歸係數的解釋與統計檢定,可進一步推論不同社經地位群體之學業成績差異是否顯著,並作為教育資源分配與社會公平議題之政策參考。