第二章 文獻探討
第一節 國際數學與科學教育成就趨勢調查
第二章 文獻探討
本章將說明本研究所使用的理論基礎與相關文獻探討，第一節將介 紹 TIMSS 的背景與架構，第二節介紹我國在這四次調查測驗的整體表現 和趨勢，第三節說明影響學生學習成就的因素，第四節介紹過去與 TIMSS 相關的文獻研究結果。
第一節 國際數學與科學教育成就趨勢調查 一、 TIMSS 發展背景
「國際數學與科學教育成就趨勢調查」 (Trends in International Mathematics and Study，簡稱 TIMSS)是由國際教育成就調查委員會(The International Association for the Evaluation of Educational Achievement，簡 稱 IEA)所主辦的國際大型調查研究。
最初，IEA 於 1963 至 1967 年間舉辦了第一屆的國際數學研究計畫 (First International Mathematics Study，簡稱 FIMS)與第一屆的國際科學研 究計畫(First International Science Study，簡稱 FISS)。之後又在 1980 年 舉辦第二次國際性的數學學習成就調查(Second International
Mathematics Study，簡稱 SIMS)和科學學習成就調查(Second International Science Study，簡稱 SISS）。直至 1995 年，IEA 整合了數學與科學的這 兩項研究計畫，辦理第三屆國際數學與科學研究計畫(Third International
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Mathematics and Science Study 1995，簡稱 TIMSS 1995)，在四年後，IEA 舉辦了第三屆國際數學與科學研究計畫後續調查(Third International Mathematics and Science Study Repeat 1999，簡稱 TIMSS-R 1999)以瞭解 學生在數學與科學學習的趨勢發展，爾後 TIMSS 以四年為一調查週期，
進行數學與科學的國際研究。從 TIMSS 1999 的 45 個會員國至 TIMSS 2011 為止已有 63 個國家參與調查。
二、 TIMSS 抽樣設計
TIMSS 的施測對象主要分為兩個群體，9 歲群(population 1)和 13 歲 群(population 2)，並以二階段分層叢集抽樣的方式抽出參與測驗的樣本 群。
在第一階段，加拿大統計局(Canadian Statistics Center)根據各國所提 供的分類編碼(例如公私立學校、地理位置)進行學校抽樣，至少抽出 150 所學校。
第二階段各國根據在第一階段抽出的學校名單進行班級抽樣，原則 上每校抽取一班，但是如果班級的學生數過少，可能會在同一間學校內 抽取兩班，或是另找一間背景相當的學校抽取一班，並將兩班合併為一 個虛擬班級(任宗浩、譚克平、張立民，2011)；如果班級內學生數過多，
則從各班名單中隨機抽取受測學生(羅珮華，2007)。
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三、 TIMSS 評量工具
數學與科學的成就測驗的評量架構主要由科學和數學試題審查委員 會(Science and Mathematics Item Review Committee，簡稱 SMIRC)所發 展。在八年級的成就測驗中，內容領域包含生物、化學、物理、和地球 科學。在四個科學領域中再細分為三個認知領域，分別是知識、應用和 理解(Martin et al.,2012)。
美國波士頓學院國際研究中心再依照評量架構、各國課程涵蓋的情 形與試測情形去開發最後實測的試題(羅珮華，2003)。所有試題再分為 數本題本，每個學生只需作答其中一個題本，再透過試題反應理論(Item Response Theory，簡稱 IRT)去推算出每位學生的學習成就。答題的類型 包含選擇題(multiple choice items)和非選擇題形式的建構反應試題
(constructed-response items)。最後在 TIMSS 所公布的資料中，每位學生 在各領域將會得五個似真值(plausible values)以估計學生在該領域的學 習成就。並且為了可以進行跨屆調查比較，其量尺將每屆所有學生平均 能力值設定為 500 分，標準差設為 100 分。
部分未公布試題將作為趨勢題(Trend items)，併入下次施測的試題中，
以作為各國學生學習成就的趨勢探討(Martin et al.,2012)。
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四、 TIMSS 背景問卷
除了學生學習成就的測驗工具外，TIMSS 也設計了多種背景問卷以 了解各國規畫的課程、實施情形，以及學生和教師的背景調查。TIMSS 所使用的背景問卷共有下列幾種(Mullis et al.,2009)：
(一)課程問卷：由各國國家協調研究人(National Research
Coordinators，簡稱 NRCs)填寫，包含各國數學與科 學的課程組織，與課程涵蓋的範圍，以及在數學和 科學方面的相關考試制度、目標和標準。
(二)學校問卷：由該年度受測學校的校長或教務主任填寫，以了解 學校的辦學特色、所能獲得的資源、家長參與的情 形，及組織氣氛等資訊。
(三)學生問卷：由該年度的受測學生填寫，以了解學生在家中與學 校的生活，包含家庭環境、學校學習風氣以及個人 對於數學與科學的感知與態度等。
(四)教師問卷：由該年度受測班級的科學與數學教師填寫，以調查 教師個人特質與課室的教學和學習環境。
TIMSS 所架構的豐富背景問卷調查結果可以提供各國研究者進行 更進一步的探討。
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