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一、結論

(一) 與「對數運算」相關之數學素養:

1. 全體學生中,約有六成(58.55%)的學生會處理「給規模求能量」這樣的 問題並計算正確,約有七成(69.74%)的學生會處理「給能量求規模」這 樣的問題並計算正確,兩者的答對比例有點差距。若將「計算錯誤」的部分 一併列入「正確作答」的類別中,約有七成五(75.66%)的學生會處理「給 規模求能量」這樣的問題,約有七成八(78.95%)的學生會處理「給能量 求規模」這樣的問題,比例變得差不多。代表兩者的難易度差不多,但「給 規模求能量」比「給能量求規模」容易產生運算上的錯誤。主要原因是「給 規模求能量」有兩個容易產生運算錯誤的地方——小數的運算、對數式與指 數式的轉換,而「給能量求規模」只有一個容易發生運算錯誤的地方——小 數的運算。

2. 在「給規模求能量」這樣的問題中,中高程度學生有七成左右(71.05%)

的學生能從給定的「規模」推算出相對應的「能量」並且計算正確,有將近 兩成(19.74%)的學生計算錯誤;中程度學生有四成六(46.05%)的學生 能從給定的「規模」推算出相對應的「能量」並且計算正確,有一成多(14.47%)

的學生計算錯誤。中高程度學生與中程度學生的答對率差距兩成五左右。

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3. 在「給能量求規模」這樣的問題,中高程度學生有八成左右(81.56%)的 學生能從給定的「能量」推算出相對應的「規模」並且計算正確,有將近一 成左右(10.53%)的學生計算錯誤;中程度學生有將近六成(57.89%)的 學生能從給定的「能量」推算出相對應的「規模」並且計算正確,有將近一 成(7.89%)的學生計算錯誤。中高程度學生與中程度學生的答對率差距兩 成四左右。

4. 在「給規模求能量」這個問題中可發現,約有六成八(68.42%)具備「情 境與數學間的溝通」之能力,約有五成八(58.55%)具備「使用表徵及轉 換」之能力,約有六成八(68.42%)具備「推理及論述」之能力,約有六 成八(68.42%)具備「使用符號、形式及術語與運算」之能力。

5. 在「給能量求規模」這個問題中可發現,約有七成一(71.71%)具備「情 境與數學間的溝通」之能力,約有七成一(71.71%)具備「使用表徵及轉 換」之能力,約有七成一(71.71%)具備「推理及論述」之能力,約有七 成一(71.71%)具備「使用符號、形式及術語與運算」之能力。

6. 縮小樣本後,全體學生的答對率提高一成左右;中高程度學生的答對率與縮 小樣本前差不多,差距不超過一成;中程度學生的答對率提高兩成左右;未 作答比率不到 3%。另外,中高程度與中程度學生的答對率差距,從原本差 距兩成五,到後來差距 7%,差距明顯縮小。代表學生在具備先備知識的形 況下,作答的意願較高,作答情況也比較好,且中高程度與中程度的表現差 距不大。

(二) 與「Model 的結構」相關之數學素養:

1. 全體學生中,有五成(50.00%)的學生會處理「地震規模每增加 1,能量 變為原本的幾倍」這類型的問題;有三成多(34.21%)的學生本題未作答;

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另外有一成多(15.79%)的學生有作答,但答案是錯誤的。

2. 在「地震規模每增加 1,能量變為原本的幾倍」這個問題中,中高程度學生 約有七成一(71.05%)的學生會處理「地震規模每增加 1,能量變為原本 的幾倍」這類型的問題,約有一成一左右(11.84%)的學生本題未作答;

中程度學生有約兩成八(28.95%)的學生會處理「地震規模每增加 1,能 量變為原本的幾倍」這類型的問題,有高達五成六(56.58%)的學生本題 未作答。中高程度學生與中程度學生的答對率差距四成左右。

3. 在「地震規模每增加 1,能量變為原本的幾倍」這個問題中,作答正確的做 法中,主要有三種——「法 1—透過抽象符號思考」「法 2—代值找數值間 的特性(單一例子)」、「法 3—代值找數值間的特性(多個例子)」。經過統計,

可發現中高程度學生主要使用「法 1—透過抽象符號思考」,約有三成七

(37.04%)的學生,其次為「法 2—代值找數值間的特性(單一例子)」,約 有兩成九(29.63%)的學生;而中程度學生主要使用「法 2—代值找數值間 的特性(單一例子)」,約有四成五(45.45%)的學生,其次為「法 3—代值 找數值間的特性(多個例子)」,約有兩成二(22.73%)的學生。

4. 在「地震規模每增加 1,能量變為原本的幾倍」這個問題中,約有五成五

(55.26%)具備「情境與數學間的溝通」之能力,約有五成(50.00%)具 備「問題數學化」之能力,約有五成一(51.97%)具備「使用表徵及轉換」

之能力,約有五成(50.00%)具備「推理及論述」之能力,約有五成一(51.97%)

具備「使用符號、形式及術語與運算」之能力。

5. 在「小霖單位與焦耳單位兩者偏好」的問題中,從學生的理由可發現,全體 學生中約有兩成五(25.66%)的學生觀察到 log E=11.8+1.5M 此式之結構。

中高程度的學生中,約有三成八(38.16%)的學生觀察到 log E=11.8+1.5M

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此式之結構,中程度的學生約有一成多(13.16%)的學生觀察到 log E=11.8+1.5M 此式之結構。中高程度學生與中程度學生有觀察到 log E=11.8+1.5M 此式之結構的比率差距兩成五左右。

6. 中高程度的學生對於 log E=11.8+1.5M 此式之結構有感覺的學生比例較高,

而中程度的學生對於 log E=11.8+1.5M 此式之結構有感覺的學生比例較低。

代表中高程度學生在思維的發展上較具結構性,而中程度學生在思維的發展 上結構性較弱。

7. 在「地震規模每增加 1,能量變為原本的幾倍」這個問題中,縮小樣本後,

全體學生的答對率提高一成六;中高程度學生的答對率提高 7%,與縮小樣 本前差不多,差距不超過一成;中程度學生的答對率提高一成五;未作答比 率降低一成五。另外,中高程度與中程度學生的答對率差距,從原本差距四 成,到後來差距三成四,差距縮小。代表學生在具備先備知識的形況下,作 答意願較高,作答情況也比較好,且中高程度與中程度表現的差距有縮小。

8. 在「小霖單位與焦耳單位兩者偏好」的問題中,縮小樣本後,全體學生中有 觀察到 log E=11.8+1.5M 此式之結構的比例增加 11%左右;中高程度的學生 有觀察到 log E=11.8+1.5M 此式之結構的比例增加 6%左右,差距不超過一 成;中程度的學生有觀察到 log E=11.8+1.5M 此式之結構的比例差距不超過 1%。中高程度學生與中程度學生有觀察到 log E=11.8+1.5M 此式之結構的 比率,在縮小樣本前後的差距不大。

(三) 與「單位對公式的影響」相關之數學素養:

1. 全體學生中,約有三成五(35.53%)的學生在能量作「單位換算」後,仍 能掌握規模與能量之間的特性;約有三成二(32.24%)的學生有作答,但 答案是錯誤的;另外有三成二(32.24%)的學生本題未作答。

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2. 中高程度的學生中,約有五成左右(51.32%)的學生在能量作「單位換算」

後,仍能掌握規模與能量之間的特性,約有三成(31.58%)的學生有作答 但答案是錯誤的,另外約有一成七(17.11%)的學生本題未作答;中程度 的學生中,約有兩成(19.74%)的學生在能量作「單位換算」後,仍能掌 握規模與能量之間的特性,約有三成二(32.89%)的學生有作答但答案是 錯誤的,另外約有四成七(47.37%)的學生本題未作答。中高程度的學生 與中程度的學生的答對率差距三成左右,未作答比率差距三成左右。

3. 在「單位換算對公式的影響」這個問題中,約有四成八(48.64%)具備「情 境與數學間的溝通」之能力,約有四成八(48.64%)具備「問題數學化」

之能力,約有四成八(48.64%)具備「使用表徵及轉換」之能力,約有三 成八(38.16%)具備「推理及論述」之能力,約有三成八(38.16%)具備

「使用符號、形式及術語與運算」之能力。

4. 縮小樣本後,全體學生的答對率提高一成左右;中高程度學生的答對率提高 4%,與縮小樣本前差不多,差距不超過一成;中程度學生的答對率提高一 成左右;未作答比率降低一成。另外,中高程度與中程度學生的答對率差距,

從原本差距三成,到後來差距兩成五,差距縮小。代表學生在具備先備知識 的形況下,作答的意願較高,作答情況也比較好,且中高程度與中程度表現 的差距縮小。

(四) 與「對數的特性」相關之數學素養:

1. 在「對數的特性」此問題中,從學生的理由可發現,全體學生中約有三成五

(35.53%)的學生觀察到 log 的特性。中高程度的學生中,約有五成一

(51.32%)的學生觀察到 log 的特性,中程度的學生約有兩成(19.74%)

的學生觀察到 log 的特性,兩者差距三成左右。

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2. 在「對數的特性」這個問題中,約有六成(60.53%)具備「情境與數學間 的溝通」之能力,約有三成五(35.53%)具備「問題數學化」之能力,約 有五成(50.00%)具備「使用表徵及轉換」之能力,約有三成五(35.53%)

具備「推理及論述」之能力,約不到一成(7.89%)運用「使用符號、形式 及術語與運算」之能力。

3. 中高程度的學生有較高比例的學生掌握對數可縮小數值的特性,而中程度的 學生有掌握到對數可縮小數值的特性之學生比例較低。代表中高程度學生在 思維的發展上較具結構性,而中程度學生在思維的發展上結構性較弱。

4. 在「對數的特性」此問題中,縮小樣本後,全體學生中有觀察到對數特性的 比例增加 8%左右,差距不超過一成;中高程度的學生有觀察到對數特性的 比例增加 5%左右,差距不超過一成;中程度的學生有觀察到對數特性的比 例差距不超過 1%。中高程度學生與中程度學生有觀察到對數特性的比率,

在縮小樣本前後的差距不大。

整體而言,可整理出以下幾個重點:

 中高程度的學生於指對數的基本運算上較沒有大問題,而中程度學生於指對 數之基本運算上約有一半的學生有困難。

 中高程度的學生能辨識 log E=11.8+1.5M 此式之結構特徵的學生比例較高,

而中程度的學生能辨識 log E=11.8+1.5M 此式之結構特徵的學生比例較低。

 中高程度與中程度的部分學生受到單位換算影響,影響其判斷式子的結構。

 中高程度的學生有較高比例的學生掌握對數可縮小數值的特性,而中程度的 學生有掌握到對數可縮小數值的特性之學生比例較低。

 中高程度的學生有較高比例的學生掌握對數可縮小數值的特性,而中程度的 學生有掌握到對數可縮小數值的特性之學生比例較低。