根據前兩章之研究動機目的與文獻探討的說明，本章的目的旨在陳述本研究 所擬採用之研究樣本、研究工具、研究程序、程式設計、及資料處理分析方法等 方法，茲分述如次。
第一節 研究問題
茲根據研究目的與前章文獻評閱心得，本研究擬提出下列待答的問題：
1.發展一套中文化的知識結構診斷評量程式。
2.發展線上施測用的數學科認知診斷綜合測驗試題。
3.建立整個認知診斷評量的模式。
4.架設並測試線上認知診斷評量模式系統原型。
第二節 研究樣本
根據前節所述的研究問題，本研究擬採用的研究樣本如下：
一、預試樣本
本研究的預試樣本，係以台北市12個行政區為抽樣範圍，自每個行政區中 以隨機抽樣方式抽取公立國民小學三所，再以隨機抽樣方式自所抽取的學校中抽 取一班六年級學生為樣本，共計抽取三十六班 1024 名學生為本研究的有效樣 本。本預試工作，係在民國91年1月底之前，完成所有的書面施測與篩選試題 的工作。
二、正式樣本
本研究的正式樣本，係待三卷複本測驗建立並上網之後，於民國91年5月 25日至91年6月7日之間，向台北市12個行政區共150所國民小學公布線上 施測的時程表，所收集到完成三份試卷測試資料的樣本，共計有效樣本數313 人。後續的資料分析工作，係以該有效樣本數作為分析的依據。
第三節 研究工具與研究程序
本節的目的，旨在說明本研究所使用之研究工具與所進行之研究程序如后。
一、研究工具
茲根據成就測驗的編製原理（余民寧，民91a）及數學教育的相關研究文獻，
聘請二所國民小學（政大實小及萬興國小）擔任三至六年級數學科教學的資深教 師各一名（共計八名），根據現行小學數學科三至六年級課程（非九年一貫課程）
範圍進行命題，每人各命40道試題，共計320題，命題的重點是放在三至六年 級學生都學過的基本概念，並且指明每一道試題各在測量哪些概念目標名稱，並 將該等概念名稱列表陳現，因此，每一道試題應該都是用來測量基本能力的題 目，沒有任何艱深、刁難的試題，凡經過正常教學與學習的學生，應該都會作答 且答對。
接著，本研究透過預試工作的步驟，篩選出 120 題的試題，該試題係用來 區別或診斷國小六年級（含）以下學生在數學科學習上所達成之不同學力程度的 成就差異為目的，而彙編的「數學科認知診斷成就測驗」，共計有甲、乙、丙三 份內容相同的複本測驗（parallel tests），每份測驗各有40題單選的選擇題試題，
內容範圍均包括三至六年級的數學課程。經內部一致性信度分析結果顯示，本數 學科認知診斷成就測驗三卷的平均試題難度約介於 .343 ~ .979之間、鑑別度約 介於 .258 ~ .685之間、α信度係數約介於 .8423 ~ .8988、複本（以三卷間互為複 本）信度約介於 .8365 ~ .8921、效標（以學期數學科成績為效標）關聯效度約介
於 .7360 ~ .8564。由此三卷測驗的信效度可知，它們足堪作為本研究線上施測用
之工具。
接著，本研究小組成員將這三份測驗，復根據九年一貫課程標準中國小數 學課程的規劃，打散重新組合成三卷：『數與計算』、『量與實測』、和『綜合 測驗』等，題數各為40 題，並將此重新組合後的試卷內容，公布在網站上（網 址暫訂為：http://e-testing.nccu.edu.tw/），以供後續受試學生上網施測，該三份 測驗卷的試題內容陳列在附錄裡。
為配合本研究所發展軟體程式的輸入格式，同時將原始命題時所提供的試 題概念表、概念名稱表、及各卷的標準答案表，一併陳列於附錄中。
二、研究程序
茲敘述本研究使用正式樣本的實施步驟如下：
1.本研究發函全台北市12個行政區共150所國民小學（市立138所、私立 10所、國立2所），豉勵其六年級學生踴躍上網接受測試，測驗時間為民國91 年5月25日至91年6月7日止，二十四小時全天開放施測。在施測過程的設計 中，每一受試學生均可接受三份複本測驗，以收集供後續分析使用之資料。本研 究保守預估，至少可以獲得300名以上有效樣本的作答資料。
2.資料蒐集後，隨即進行各項試題分析工作，除建立各項指標外，尚進一步 檢驗該試題的信度與效度指標，並進行其他統計分析及本研究所研發程式的分 析。
3.同時進行的工作，則是設計本研究所需的「知識結構診斷評量程式」。
4.之後，在程式完成後，以各份複本測驗施測完畢後被歸類成「低成就組」
學生的作答資料，拿來進行「知識結構診斷評量程式」的測試和驗證，以檢驗本 程式是否正確可用。
5.根據研究發現，撰寫研究報告結案。
第四節 程式設計與資料分析
本研究參考Schvaneveldt（1990, 1994）所述的演算法過程，除原有的三大指 數（即PRX指數、GTD指數、PFC指數）和繪圖功能外，再針對本研究所需的 目的，增加另外三項指數（即顯示正確連結的Match指數、過渡連結的Over指 數、和缺失連結的Miss指數）及重新更改知識結構圖的呈現方式，一併設計成
「知識結構診斷評量程式」（Knowledge Structure Diagnostic Assessment Program, 簡稱KSDAP）。
本研究所擬採用的評量方法名為「認知診斷評量法」，是以路徑搜尋法的方 法學理論為基礎，基本上以統計學上的圖解理論（graph theory），結合測驗評量 的理論、與數學形式來作心理現象表徵的一種方法。其詳細步驟與程式執行結果 的範例，將呈現在第四章裡。
待程式設計完成後，即以正式樣本的實際作答資料進行相關研究，以測試並 檢定本研究所研提的認知診斷評量模式原型的有效性，並將測試結果與報告呈現 於第四章裡。