第四章 研究結果與討論
第四節 試題反應理論之預測度
試題反應理論（item response theory, IRT）是由 Lord 於 1980 年提出，為現代測 驗理論重要的基礎，是利用數學模式來表示受試者潛在能力與試題之間的發生機 率，亦即觀察其測驗反應結果，再經數學模式的運算，即可估計受試者的心理特質
（latent traits）或能力（ability）。以下分別介紹 IRT 主要的假設及數學模式。
一、基本假設
試題反應理論具有下列幾項主要的基本假設，若是要使用試題反應理論來進行 測驗資料的分析，那麼必須先滿足這些基本假設。
（一）單向度（unidimensionality）
試題反應理論中的各種模式有個最常用的共同假設，那就是測驗中的各個試題 都測量到同一種共同的能力或潛在特質；這種單一能力或潛在特質（因素）必須包 含在測驗試題裡的假設，便是單向度的假設。
（二）局部獨立性（local independence）
局部獨立的涵義是指，當考慮受試者的能力因素後，受試者在不同試題上的作 答反應之間是沒有任何關係存在的。簡單的說，在試題反應模式中，唯一影響考生 在測驗試題上做出正確反應的因素即是能力因素。意謂著涵蓋在試題反應模式裡的 單一潛在特質（例如能力），才是唯一影響受試者在測驗試題上做反應的因素。通常 當單向度的假設成立時，局部獨立性的假設也會成立，這兩個概念是相通的（Lord, 1980; Lord & Novick, 1968）。
二、數學模式
（一）一參數模式（one-parameter logistic model, 1PL）
由 Rasch (1966) 提出 1PL，包含受試者的能力參數與試題的難度參數，如公式
（1）所示：
))
（二）二參數模式（two-parameter logistic model, 2PL）
由 Birnbaum (1968) 提出 2PL，主要由 1PL 加入試題的鑑別度參數，如公式（2）
（三）三參數模式（three-parameter logistic model, 3PL）
由 Lord (1974) 提出 3PL，主要由 2PL 加入試題的猜測度參數，如公式（3）所
穩定為優先考量。此外本系統是建置在網際網路環境中，因此採用網路三層式主從 架構資料庫技術，以下分別說明相關工具：
壹、三層式主從架構資料庫技術
三層式的主從架構（Client/Server）主要在用戶端、伺服器端及中介層。在此架 構下，用戶端無法直接存取資料庫，而是使用標準的通訊協定（例如：TCP/IP）與 中介層溝通；再由中介層藉由標準的資料庫通訊協定或資料庫中介軟體與後端資料 庫溝通。三層式主從架構邏輯層的結構如圖 2-1 所示，有包含使用者介面的資料呈 現 層 （ Presentation Tier ）、 操 作 資 料 處 理 的 邏 輯 層 ， 又 稱 商 業 邏 輯 層
（Functionality/Business Tier）以及供應資料的存取服務的資料服務層（Data Tier）（黃 朝恭，2000）。
由圖 1 得知，邏輯處理層透過 PHP (Hypertext Preprocessor) 處理資料，並利用 結構化查詢語言（Structure Query Language, SQL）來管理資料庫。SQL 為非程序性 語言（non-procedural），它本身不能獨立存在，需要依照每一個程序處理許多的動作 來存取資料庫（黃朝恭，2000）。
圖圖圖
圖 2-1 三層式主從架構邏輯圖
貳、開發工具
本研究的系統使用 PHP (Hypertext Preprocessor) 來進行開發，PHP 是一種多用 途的開放原始碼腳本語言（Script Language），適合於網頁的開發並可嵌入 HTML 網
瀏覽器
Apache/PHP
資料庫（MySQL）
資料呈現層
邏輯處理層
資料存取層
頁。除此之外還可以應用在開發程式，是相當具有開發彈性的語言。PHP 主要使用 於伺服器（Server）端的動態網頁的開發，功能與 ASP (Active Serve Page)、JSP (Java Server Pages)、Cold Fusion 等相似。另外 PHP 的語法類似於 C/C++低階語言，所以 一般資訊人員或是熟悉其他程式語言者皆相當容易上手。所以在實作跨平台系統時 是 非 常 好 用 的 工 具 ， 並 且 支 援 多 種 資 料 庫 。 其 他 相 關 資 訊 請 參 照 官 方 網 站 (http://www.php.net/）。
參、資料庫系統
MySQL 是一套具有快速、多執行緒（multithread）、多使用者且功能強大的關
聯式資料庫管理系統（relational database management system, RDBMS），以主從式架 構的方式來實現，並且透過一個伺服器端的 MySQL 與許多不同用戶端的函式庫的 組成。加上執行基本 SQL 指令的效率非常迅速，與微軟 SQL (MS-SQL）及甲骨文
（Oracle）等商業用資料庫來比較是毫不遜色，更重要的一點是 MySQL 用在非商業 用途是免費，並且支援中文大五碼（Big5），另外針對許多不同的平台也都有對應的 支援，在安裝設定上面也是相當容易。因此本研究的後端資料庫決定採用 MySQL。
其他相關資訊請參照官方網站（http://www.mysql.com/）。
肆、網路伺服器
Apache 是一套自由軟體，也是一套高效能的網站伺服器（Web Server），目前被
廣泛運用在各種作業平台上面，穩定且消耗較少的資源，在網際網路的伺服器平台 上面是大幅領先其他廠商。而且 Apache 網路伺服器本身提供了相當多樣化的模組，
系統設計者可以從中挑選適合的部分給予安裝使用，擴充性相當強大，而且具有支 援 PHP 的模組。其他相關資訊請參照官方網站（http://www.apache.org /）。
伍、系統開發方法
本研究限於時間及人力的問題，並且希望系統在完成後能符合使用者需求的考 量下，所以本研究將依雛型式系統發展法的系統開發方法，來發展閱讀能力線上檢
測系統。
雛型式系統發展法是由 Boar (1984) 所提出提出，如圖 2-2 所示，此種方法按照 使用者的初步需求，儘速完成一個雛型系統供使用者使用，之後再不斷地根據使用 者的意見進行系統的修改至使用者滿意為止之軟體系統開發方法。由於在新系統發 展時，使用者通常只能提出部分的需求，所以若採用雛型法則可以很快來瞭解使用 者的需求，並能隨時與系統發展者做適當的溝通，此種方法亦可以用來辨別使用者 的動態功能需求，或者將工作雛型評估修正成最終的軟體產品。雛型系統發展法過 程可分為需求分析、快速製作、建置雛型、評估修正及完成系統等階段，各階段的 工作重點如下所述（張大鈞，2001）：
一、需求分析
開發者與使用者需一起討論並定義軟體的目標及所有的功能需求，同時列出必 須做深入定義的地方。
二、快速製作
著重在使用者可看到的介面，如輸入輸出之畫面及報表等，開發者須使用現有 的程式模版或應用相關工具，如報表及格式產生器來達成快速設計的目的。
三、建置雛型
完成可執行的軟體雛型產品。
四、評估系統或完成系統
透過使用者的實際操作與需求評估，提出需求的調整。
透過上述的程序週而復始的執行，直到滿足使用者之需求，才繼續進行後續分 析，設計…等階段，因此開發者在此階段即能充分了解那些功能是必須設計。
圖 圖圖
圖 2-2 雛型式系統發展法程序 需求分析
快速製作
評估系統
建置雛形
完成系統
修正 不修正
第三章 研究方法
根據本研究的目的進行研究設計，本章主要分為四個部分來說明整個研究架 構。分別是研究對象、研究流程、系統分析與設計、資料處理分析與研究工具。
第一節 研究對象
由於本研究使用線上檢測系統來進行施測，施測過程大量使用電腦設備，考量 到施測孩童操作電腦的能力，為避免不純熟的電腦操作技巧造成施測結果的誤差，
因此本研究對象取自於研究者服務學校的國小六年級學生，一共選定十個班級，按 相關設計選取學童共 333 位為主要樣本。考量本研究的測驗涉及許多視覺和聽覺等 認知能力，因此排除伴隨智能障礙、視覺、聽覺等感官障礙的學生，經篩選後，受 試者人數共 333 人，其中男生 188 人、女生 145 人（年齡介於 11 歲 5 個月至 12 歲 10 個月，平均為 12 歲 3.26 個月）。
第二節 研究流程
研究流程如圖3-1所示，首先進行系統建置與閱讀相關理論的文獻探討，決定研 究主題後，一方面先針對研究的系統需求進行分析，選定前後端軟體及開發工具後，
進行使用者介面的設計與開發，另一方面選擇本研究所要使用的閱讀能力效標及閱 讀認知能力的相關測驗，並針對測驗進行討論與編修。配合相關閱讀能力的測驗進 行施測介面的設計與開發，接著使用系統進行相關測試工作並進行系統修正，最後 使用本系統進行施測，蒐集施測結果並分析，接著進行線上施測與傳統施測方式及 使用IRT估計能力與原始分數的綜合比較，最後撰寫研究報告並提出結果與建議。
相關文獻閱讀
系統需求分析
選擇前端及後端系統 及開發工具
使用者介面設計開發
施測模組建置 選擇閱讀能力效標
選擇適當閱讀認知能 力相關測驗
測驗內容討論及編修
系統整合測試及修正
線上系統正式施測
資料分析與解釋
綜合比較
撰寫研究報告 提出結果與建議
第三節 系統分析與設計
壹、系統架構分析
本研究建置的線上施測系統採用主從式架構，如圖3-2所示。系統可區分為用戶 端（Client Side）及伺服器端（Server Side）：用戶端為使用者操作介面部份，使用 者透過網頁瀏覽器經由HTML遠端登入系統；伺服器端的作業系統採用Linux系統的 CentOS（版本為5.4），網頁伺服器軟體使用Linux系統中常見的Apache，網頁伺服 器端的程式語言為PHP，藉由PHP來發展各項模組功能程式並與資料庫進行連結，另 外依照實際的需求，在PHP的程式中也會結合HTML、JavaScript、Java Applet 等其 他網頁程式語言，將各種網頁語言相互配合共同完成各模組的功能需求，後端資料 Request HTML Document
客戶端
Internet HTML Document
伺服器端
進行使用者帳號的設定，也可以透過測驗施測模組，設定開放施測的單元，還可以 透過成果匯出模組，將使用者的作答反應匯出，以提供後需統計分析使用。
圖 圖圖
圖 3-3 系統模組架構 各模組的細部說明如下：
一、帳號管理模組
如圖 3-4 所示，帳號管理模組提供管理者進行帳號的管理，管理可以針對使用 者的帳號進行修改與增刪，可以查詢資料庫中所有使用者的帳號，也可以針對施測 對想進行大量帳號的匯入及匯出。
帳號管理模組
帳號管理模組