第一節 研究背景與動機
學校要教什麼？考試要考什麼？考試的內容與教學內容是否相符？一直以 來就是重要的教育議題。以科學學習而言，科學素養（scientific literacy）的培養 是一項重要的目標。Bybee（1997）曾提出科學素養的四種層次，分別是命名的
（nominal），即知道一般的科學名詞；功能的（functional），能將科學名詞使用 於情境之中；概念的與程序的（conceptual and procedural），了解科學概念，並能 理解應用科學程序的方法；多元的（multidimensional），了解科學的本質、科學 史以及其在文化中的多元角色。就高中階段而言，除了科學名詞的認識與應用於 熟悉的情境；對概念的了解，利用程序性知識解決問題，並且能夠培養以證據為 基礎作結論（evidence-based conclusion）的能力，是科學學習的重要目標；更進 一步，則是了解科學對於人類文化所扮演多元的角色。此四個層次，都是科學教 育中重要的一環。這些素養，不僅是成為科學家所應具備，更是公民社會中，基 本且重要素養之一。舉例來說，有關核能發電廠興建與否的議題，除了是核能專 家應該思索外，一般民眾亦應能對專家所提供的數據與說明，進行合理的判斷。
因此，現今的科學教育，除了培養基本的素養外，有愈來愈多的學者強調，面對 持續變化與不可預測的外在環境，如何使下一代能夠更有彈性地適應這樣的變遷，
其中一個重要的方向，不僅傳授知識給學生，更重要的是如何獲得知識的技能
（the skills of knowledge acquisition）（Anderson, Greeno, Reder, & Simon, 2000;
Kuhn, 2005; Noddings, 2006; Olson, 2003）。也就是說，無論是學校的學習或離開 學校後的終身學習，學生們能夠妥善應用他們心智，以獲取知識的技能，應是教 育的重要目標之一。為符合這樣的目標，有學者提出了兩項廣泛的技能，分別是 探究的技能（the skills of inquiry）與議論的技能（the skills of argument）。這四種 層次的科學素養以及探索與議論的能力，能否藉由紙筆測驗的形式進行評量，一 直是學界所關注的議題。就大學入學考試作為紙筆測驗的一種，其內容與型式是 否能夠培養上述四種層次的科學素養，甚至達成訓練考生探究與議論技能的目標，
是本研究嘗試要釐清的問題之一。
科學素養、探索與議論技能的培養，固然是學習的重點，然問題解決（problem solving）能力的展現，是這些素養與技能應用的成果。孔恩說：科學就是一種解 謎活動。不斷地藉由問題的探究與解決，讓人類對大自然有更進一步的認識與了 解，這項解謎活動屬於廣義的問題解決。在一般高中生階段，所面臨的還是屬於 狹義的問題解決，即是解題。大學入學考試可比擬為其中的一種，在此過程中，
應包括不同層級的知識（knowledge）、思維（thinking）與認知技能（cognitive skills）
的結合與應用。就知識而言，包括陳述性知識（declarative knowledge）、程序性 知識（procedural knowledge）與條件性知識（conditional knowledge）；就思維而 言，包括較低階思維（lower-order thinking）、較高階思維（higher-order thinking）、
創造性思維（creative thinking）與批判性思維（critical thinking）；就認知技能而 言，根據 Zoller（1993）的分類可區分為兩大範疇，一是較高階認知能力
（higher-order cognitive skills, HOCS），另一是較低階認知技能（lower-order cognitive skills, LOCS）。就 Zoller 的定義與分類而言，其認知技能層次是將思維 內容進行具體化的應用。故就解題過程而言，其與試題所涵蓋的知識與認知技能 有著密切的關係，若將這些不同層次知識與認知技能應用於試題設計中，則會影 響試題的難度，故本研究將探討這些知識與認知層面，其對試題難度與解題過程 的影響。
就學習而言，學生所學習的不單是學科內容，且包含自我的探索。藉由不斷 與外界或學科內容的互動，了解自己的價值，並進一步了解自己未來在社會上可 能扮演的角色（Flume & Kaplan, 2006）。在這個互動的過程中，動機與興趣成為 關鍵的因素。如何提高學生的學習動機與學習興趣，成為研究的重要課題。然而，
據最近的報導，高中生不感興趣的科目中，化學是榜上有名，這給於從事化學教 育工作者感到憂心。探其原因，就入學考試角度來說，是否化學科試題的難度太 高，讓學生望而生懼；還是評量的內容，與學校教學有所出入，使學生難以準備，
從而放棄學習化學。吳國良（2010）就入學考試的命題是否會影響學生的學習興
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趣，對高中化學教師進行問卷調查。結果發現約有一半的高中化學教師認為：大 學入學考試的命題無助於學生學習興趣的提昇，主要原因是學生面對大考主要為 拼分數，他們重視成績而非興趣；另外，也有高中教師認為，入學考試僅此一次，
學生的化學興趣是需要長期培養的。但是，也有另外一半的高中教師認為：入學 考試的命題若能設計與生活相關及偏重推理思考的題型，則可提升學生的學習興 趣；另外，大考試題中若有較多的基本題型，學生因此得分提高，則有助於提升 他們的學習意願。從以上的結果，說明大考的命題可能會影響學生的學習興趣，
藉由基本題型、設計與生活相關及偏重推理思考題型，可提昇學生對化學的學習 興趣。故探究入學考試的題型，是本研究的另外一項目標。
因此，本研究以大學入學考試的化學考科為標的，嘗試了解試題與科學素養、
探索與議論技能的關係；探索包含不同層次知識與認知技能的試題，其對試題難 度與解題過程的影響；研究考試的題型、是否符合基本題型與推理思考題型的設 計目標；藉由這幾方面的研究，以了解大學入學考試，對學生科學素養、探究與 議論技能、解題與學習興趣的影響，以回應這些不同面向的教育目標。
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圖1-2-1 大學多元入學方案的架構圖（招聯會，2011）