การวิจัยครั้งนี้ มีวัตถุประสงค์ 4 ประการ คือ ประการแรก เพื่อเปรียบเทียบผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนคณิตศาสตร์ของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 2 ระหว่างสังกัดและภูมิภาค ประการที่สอง เพื่อศึกษาปัจจัยที่มีความสัมพันธ์และมีอิทธิพลเชิงสาเหตุพหุระดับที่ส่งผลต่อผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนคณิตศาสตร์ของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 2 ประการที่สามเพื่อพัฒนาโมเดลเชิงสาเหตุพหุระดับของปัจจัยที่ส่งผลต่อผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนคณิตศาสตร์ของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 2 และประการที่สี่ เพื่อทดสอบความไม่แปรเปลี่ยนของโมเดลเชิงสาเหตุพหุระดับของปัจจัยที่ส่งผลต่อผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนคณิตศาสตร์ของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาชั้นที่ 2 ที่มาจากสังกัด และภูมิภาค ที่แตกต่างกัน ข้อมูลที่ใช้ในการวิจัยเป็นข้อมูลทุติยภูมิจากการวิจัยและประเมินผลร่วมกับนานาชาติครั้งที่ 3 วิจัยซ้ำ (TIMSS - R)ของสถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี กลุ่มตัวอย่างประกอบด้วยนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 2 ปีการศึกษา 2541 จำนวน 5,831 คน ตัวแปรที่ใช้ในการวิจัยประกอบด้วย5 ตัวแปร ซึ่งเป็นตัวแปรชุดเดียวกันทั้งในระดับนักเรียน (within level) และระดับโรงเรียน(between level) วิเคราะห์ข้อมูลด้วยสถิติเชิงบรรยาย การวิเคราะห์สหสัมพันธ์ การวิเคราะห์ความแปรปรวนทางเดียว และการวิเคราะห์ด้วยสถิติขั้นสูงโดยการวิเคราะห์เชิงสาเหตุพหุระดับและการวิเคราะห์เชิงสาเหตุพหุระดับกับการวิเคราะห์กลุ่มพหุ ด้วยโปรแกรม Mplus ผลการวิจัยสรุปได้ดังนี้ 1. ผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนคณิตศาสตร์ของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 2 ระหว่างสังกัดและภูมิภาคแตกต่างกัน อย่างมีนัยสำคัญทางสถิติที่ระดับ .01 โดยนักเรียนในสังกัดสำนักงานคณะกรรมการการศึกษาเอกชนมีผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนคณิตศาสตร์สูงกว่านักเรียนในสังกัดกรมสามัญศึกษา และสังกัดสำนักงานคณะกรรมการการประถมศึกษาแห่งชาติ ตามลำดับและนักเรียนที่เรียนในโรงเรียนที่ตั้งอยู่ในกรุงเทพมหานคร มีผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนคณิตศาสตร์สูงกว่านักเรียนที่เรียนอยู่ในภาคเหนือ ภาคกลาง ภาคใต้ และภาคตะวันออกเฉียงเหนือ ตามลำดับ 2. โมเดลเชิงสาเหตุพหุระดับของผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนคณิตศาสตร์ของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 2 มีความสอดคล้องกับข้อมูลเชิงประจักษ์ ผลการตรวจสอบความสอดคล้องให้ค่า(+,c)('2) = 4.619, df = 2, p = .0975, RMSEA = .015, CFI = .997, TLI = .973,SRMR ในระดับนักเรียน = .008, SRMR ในระดับโรงเรียน = .000 ตัวแปรต้นในโมเดลสามารถอธิบายความแปรปรวนของผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนคณิตศาสตร์ในระดับนักเรียนได้ร้อยละ 3.4 และตัวแปรต้นในโมเดลสามารถอธิบายความแปรปรวนของผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนคณิตศาสตร์ในระดับโรงเรียนได้ร้อยละ 59.2 3. โมเดลเชิงสาเหตุพหุระดับของผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนคณิตศาสตร์ของนักเรียนมัธยมศึกษาระหว่างสังกัด มีความแปรเปลี่ยนรูปแบบของโมเดล โดยสังกัดสำนักงานคณะกรรมการการศึกษาเอกชนโมเดลมีความสอดคล้องกับข้อมูลเชิงประจักษ์ แต่สังกัดกรมสามัญศึกษาและสังกัดสำนักงานคณะกรรมการการประถมศึกษาแห่งชาติโมเดลไม่มีความสอดคล้องกับข้อมูลเชิงประจักษ์ และโมเดลที่ดีที่สุดของ 3 สังกัด มีรูปแบบโมเดลเหมือนกัน 4. โมเดลเชิงสาเหตุพหุระดับของผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนคณิตศาสตร์ของนักเรียนมัธยมศึกษาระหว่างภูมิภาค มีความแปรเปลี่ยนรูปแบบของโมเดล โดยภาคตะวันออกเฉียงเหนือภาคเหนือ และภาคใต้โมเดลมีความสอดคล้องกับข้อมูลเชิงประจักษ์ แต่กรุงเทพมหานครและภาคกลางไม่มีความสอดคล้องกับข้อมูลเชิงประจักษ์ และโมเดลที่ดีที่สุดของ 5 ภูมิภาคมีรูปแบบโมเดลเหมือนกัน