第四章 資料分析與結果
第五節 試題分析
一﹒試題鑑別力與試題難度 (一)試題鑑別力
由各階層概念評量的S-P 表中，幾乎每一個學生由 A 卷至 B 卷，其 S 曲線向下移 動，可以觀察出元素的性質與分子的結構各階層概念評量工具之試題有鑑別力，在元 素的性質與分子的結構概念評量中的S-P 表，幾乎每一位學生由 A 卷到 B 卷，其 S 曲 線左半部的答對率遠較右半部為高、P 曲線的上半部答對率比下半部為高，可以觀察出 元素的性質與分子的結構概念各階層的評量工具之試題有鑑別力，即個別學生對單選 題每一個試題，在精熟學習校正活動之後學生的進步具有一貫性與均一性，顯示出精 熟學習的教學效果。見表4-3、表 4-4、表 4-5、表 4-6、表 4-7、表 4-8、表 4-9、表 4-10，
我們可以從這些資料中，觀察到大多數學生的通過率提高。
(二)試題難度
觀察在 S-P 表中，全班學生對每一試題作答的結果，每一試題在 P 曲線上所佔的 部分在精熟學習校正活動之後向下移動，表示每一試題對學生學習進步的靈敏度和均 一性高。試題的效度亦可由通過率對 CPj 值作圖觀察出來。以「原子軌域、能階及電 子組態」的具體階層評量一A 卷與評量一 B 卷為例，見表 4-3、表 4-4，可觀察出 P 曲 線向下移動，而平均通過率由表的 67％提高到表的 84％；「元素的週期特性」的辨認 階層評量二 A 卷與評量二 B 卷見表 4-5、表 4-6，平均通過率由表的 78％提高到表的 89％；「分子結構」的類推階層評量三 A 卷與評量三 B 卷，見表 4-7、表 4-8，平均通 過率由表的86％提高到表的 90％；「分子形狀與極性」的活用階層評量四 A 卷與評量 四B 卷，見表 4-9、表 4-10，平均通過率由表的 63％提高到表的 84％，顯示出對學習
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進步的靈敏度高。
二､試題作答結果與概念分析
關於各階層評量試題所評量的概念及學生作答的情形，以下按各卷一一討論，因 為每份試卷A、B 兩卷所涵蓋的概念相同，所以 A、B 兩卷合併討論。由各題答對率的 百分比，可以看出學生對於試題中所涉及概念其精熟程度，以作為校正活動中的參考，
哪些概念學生學習的效果不佳，在校正活動時則要特別加強。由各試題的注意係數CPj 值中，可以評估研究者對於此階層的評量試題出題是否適當，以作為精熟教學評量過 程中，B 卷副本出題時題目的修改。
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圖4-3 具體階層形成性評量一(A)卷試題在 CPj 值對分數作圖中的分佈 評量一試題分析
1.
下列有關氫原子光譜的敘述，何者錯誤？(A)氫原子光譜僅有可見光區及紫外光區兩組譜線 (B)氫原子光譜符合波耳原子模型
(C)可見光區各譜線的各頻率，恰為紫外光區各譜線頻率與最低頻率譜線之差 (D)光譜是電子由高能階跳至低能階，其能量以電磁波的形式放出而產生
此題所要評量的概念為學生必須清楚知道波耳對氫原子中電子行為的描述，並了 解波耳原子理論主要假設，可以看出結果不如預期，推測經過一年時間大部分學生對 於波耳氫原子模型仍不清楚或是短期記憶學習，經過校正活動之後，再予以 B 卷施測 發現答對率提高至 76％，猜測學生對於敘述性的知識囫圇吞棗，因此針對第一題的概 念對學生重新予以教學直至精熟為止。
2.在氫原子中，電子經由下列能階轉換，何者可以釋放出能量最多的光線？
(A)n＝2→n＝1 (B)n＝5→n＝3 (C)n＝6→n＝2 (D) n＝1→n＝4 3.若氫原子的電子從 n＝3 的能階回到 n＝2 的能階所放出之光的頻率為 υ，則 氫原子之電子從 n＝2 的能階被遊離所吸收之最低頻率為
(A)16/5 υ (B)9/5 υ (C)4 υ (D)9υ
此二題所要評量的重點， 在於學生能夠由氫原子光譜推測電子能階的關係，第二 題判斷出電子於不同能階轉移吸放熱行為及放光區域，第三題進而要求學生精確求出 不同能間轉移頻率的比值。發現第二題大部分學生選擇(D)選項，顯示學生對於能階轉 移的能量不甚了解，經過校正活動之後，再予以B 卷施測發現答對率提高至 62％，猜
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測學生對於概念性的知識仍不清楚，因此針對第二題的概念對學生重新予以教學直至 精熟為止。但第三題屬於綜合性題目，屬於較困難題目，且B 卷答對率反而低於 A 卷，
顯示學生仍無法正確從波耳氫原子模型正確判斷出電子於不同能階躍遷時能量、頻 率、波長大小的關係。
5.原子的第 3 電子主層有幾種軌域？
(A)3 (B)6 (C)9 (D)18
6.當 n＝4 時，有關主殼層中所含有的軌域數目，下列何者正確？
(A)一個 2s，三個 3p，五個 4d
(B)一個 4s，二個 4p，三個 4d，五個 4f (C)一個 4s，三個 4p，五個 4d，七個 4f (D)一個 1s，三個 2p，五個 3d，七個 4f 7.關於 2p 軌域，下列敘述何者錯誤？
(A)有三個不同方位的軌域 (B)軌域均呈啞鈴形狀
(C)軌域間彼此相互垂直 (D)2p 軌域中的電子數目恆為 6 8.下列有關 s 軌域的敘述何者不正確？
(A) 軌域形狀為球形對稱 (B) 電子運行於圓形的軌跡
(C) 主量子數愈大，s 軌域半徑愈大
(D) 與原子核等距的各點，電子出現的機率相等
10.對 H 及 He 原子之能階位能，其大小順序之比較均屬正確為？
(A)3p＞3s (B)4d＞5s (C)6s＞5d (D)3d＞4s (E)4p＞3d 11､對於 n＝3 的軌域而言，下列敘述何者有誤？
(A)有 1 個 s 軌域 (B)共有 s、p、d 三個副層 (C)其最大電子容量為 18 個 (D)就多電子系統而言，能量大小為 4s＝4p＝4d＝4f。
此五題主要評量重點，在於學生能夠了解量子力學的基本描述，軌域的分類及能 量大小關係，哪些軌域是存在的及s、p 軌域電子在空間中的分佈。顯示學生對於量子
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力學軌域的分佈仍不太清楚，但經過校正之後，再予以B 卷施測發現第 6 題已達 92％；
第 8 題已達 86％；第 10 題已達 97％。第七題再予以 B 卷施測發現答對率提高至 62
％，猜測學生對於概念性的知識仍不清楚，因此針對第 7 題的概念對學生重新予以教 學直至精熟為止。而第 5、11 題的答對率反而較未校正前為低，顯示學生對於基本量 子力學軌域觀念無法正確判斷，因此對於量子力學全部概念重新予以教學直至精熟為 止。
20.M2＋離子之基態電子組態，最高能量軌域及其所含價電子數為3d7，則該原 子的原子序為何？
(A)26 (B)27 (C)28 (D)29
此題乃在評量學生是否能利用電子建構原理，正確描述核外電子的排列方式，在經過 一年的教學時間，大部分學生對於之前的課程生疏，導致答題錯誤率偏高，但經過校 正活動之後，再予以B 卷施測發現第 20 題答對率已達 100％。
15､下列何項躍遷會吸收能量？
(1) Cl ([Ne]3s13p6)→Cl ([Ne]3s23p5) (2) Ti ([Ar]3d24s2)→Ti ([Ar]3d34s1) (3) He (1s2)→ He(1s12p1)
(4) C (1s22s12p3) →C (1s22s12p2)
(A)(1)(2)(3)(4) (B)(1)(4) (C)(2)(3) (D)(2)(4) (E)(3)(4)
此題為綜合性的題目，從上述討論發現學生對於高二課程有許多仍不清楚之處，倒置 在此題的答對率不甚理想，在經過校正活動之後再予以施測，第 15 題答對率已達 86
％。
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(二)「元素的週期特性」之辨認階層形成性評量
茲將 A、B 卷各題的答對率與試題的注意係數 CPj 值列於表 4-17。試題在 CPj 值 對分數作圖的分佈則列於圖4-4。由圖 4-4 可知試題適當，第 4 題 CPj 值落在 A＇區且 較高，試題恐含有異質成分，需要局部修正，或試題中含有拙劣的選項。其修改結果 見附錄二評量二B 卷。修正後第 4 題，見表 4-17 及比較表 4-5、表 4-6，發現 CPj 值下 降，平均通過率大幅增加。
表4-17 「元素的週期特性」之辨認階層形成性評量 辨認階層「元素的週期特性」
1-2 A 1-2 B
題號 答對率％ CPj 題號 答對率％ CPj
1 79 0.25 1 95 0.51
2 87 0.26 2 92 0.34
3 100 0.00 3 97 0.00
4 71 0.72 4 87 0.52
5 97 0.00 5 82 0.31
6 58 0.21 6 95 0.51
7 95 0.52 7 100 0.00
8 58 0.13 8 82 0.42
9 71 0.36 9 84 0.23
10 68 0.52 10 82 0.62
註：框黑的表示答對率小於80％
圖4-4 辨認階層形成性評量二(A)卷試題在 CPj 值對分數作圖中的分佈
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評量二試題分析
1､某元素的第一至第五遊離能分別為 738、1450、7734、10550、13640kJ/mol。
則此原素可能是下列哪一個元素？
(A)Na (B)Mg (C)Al (D)Si
9､ Al 原子，其連續各級游離能(Kcal/mol)中，下列各組何者最有可能？
(A)(151，297，571，1700) (B)(175，345，1838，2536) (C)(138，434，656，2767) (D)(122，1091，1653，2280)
在第 1、9 主要評量學生了解游離能的意義、主要因素和大致趨勢，大部分學生都 能掌握，所以針對未精熟同學再予以校正活動之後，再予以B 卷施測，第 1 題已達 95
％，第9 題 84％。
4､已知某元素的第一，二，三，四，五游離能分別為 799，2422，3657，25019，3266kJ/mol，
則此元素的價電子組態為何？
(A)2s1 (B)2s2 (C)2s22p1 (D)2s22p3
10､已知第三週期中某金屬元素 M，其第一至第四游離能依序為 740、1450、7700、
10550 KJ/mol，則下列何者最有可能為此元素氧化物的化學式？
(A)M2O (B)MO (C)M2O3 (D)MO2
此兩題為綜合題，包含概念為了解游離能的意義、主要因素和大致趨勢及綜合上 一階層核外電子的排列，所以這一題題目稍難，學生較易犯錯，此外可以看出學生在 綜合兩個階層上仍有混淆之處，因此影響此題的概念，經校正活動之後再予以B 卷施 測，第4 題已達 87％，第 10 題已達 82％。
6､有關 F、Cl、F－、Cl－之游離能大小，下列敘述何者正確？
(A)F＞Cl＞F－＞Cl－ (B)F＞Cl＞Cl－＞F－ (C)F－＞Cl－＞F＞Cl (D)F－＞F＞Cl－＞Cl。
8､下列各組游離能大小順序，何者正確？
(A)F－＞Na (B)He＞Li＋ (C)F－＞F (D)Cl－＞F－
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第6、8 題綜合不同原子離子游離能比較，學生必須綜合分析影響游離能各項因素，
判斷出不同原子離子游離能大小順序，部分學生缺乏統整分析的能力，因此在答題率 有偏低的情形，予以校正之後，第6 題已達 95％，第 8 題已達 82％。A 卷 7、10 的 CPj 值略高於 0.5，乃是受到學生作答異常的影響，學生有不小心之錯，並非需要修正 的試題或不良試題。第4 題 CPj 值高於 0.5，屬於不良試題，其修改結果見附錄二。
(三)「分子結構」之類推階層形成性評量
茲將 A、B 卷各題的答對率與試題的注意係數 CPj 值列於表 4-18。試題在 CPj 值 對分數作圖的分佈則列於圖4-5。由圖 4-5 可知試題適當，第 1 題 CPj 值落在 A＇區且 較高，試題恐含有異質成分，需要局部修正，或試題中含有拙劣的選項。其修改結果 見附錄二評量三B 卷。修正後第 1 題，見表 4-18 及比較表 4-7、表 4-8，發現 CPj 值上 升，平均通過率卻降低。
表4-18 「分子結構」之類推階層形成性評量 類推階層「分子結構」
1-3 A 1-3 B
題號 答對率％ CPj 題號 答對率％ CPj
1 100 0.67 1 95 0.86
2 71 0.38 2 97 0.86
3 89 0.38 3 92 0.84
4 89 0.25 4 97 0.86
5 95 0.33 5 82 0.00
6 95 0.33 6 82 0.14
7 74 0.54 7 87 0.00
註：框黑的表示答對率小於80％
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圖4-5 類推階層形成性評量三(A)卷試題在 CPj 值對分數作圖中的分佈 評量三試題分析
2､形成化學鍵的必要條件為下列何者？
(A)兩原子皆有空價軌域 (B)兩原子接近時能量增加 (C)兩原子皆有全滿軌域 (D)兩原子接近時能量降低
此題所評量的概念為單鍵是由兩個軌域重疊而共用電子所形成，部分學生忽略觀 念性的知識，再經由校正活動之後答對率提高至97％。
此題所評量的概念為單鍵是由兩個軌域重疊而共用電子所形成，部分學生忽略觀 念性的知識，再經由校正活動之後答對率提高至97％。