TIMSS 2003 的背景及組織運作

壹、TIMSS 2003 的背景

國際數學與科學教育成就趨勢調查（Trends in International Mathematics and Science Study，簡稱 TIMSS）是國際教科文組織（The United Nations Educational Scientific and Cultural Organization，簡稱 UNESCO）於 1950 年代時，有鑑於各國 教育的比較研究，隨著社會科學研究的潮流趨勢，以往盛行的描述性研究已不合 乎需求；於是在 1959 年協助推動成立國際教育成就委員會（The International Association for the Evaluation of Education Achieveme，簡稱 IEA）對國際數學與科 學教育進行的調查計劃（Wagemaker, 2003）。

IEA 自成立後，舉辦了多次的國際性數學研究和科學研究。第一次國際數學 成就調查（The First International Mathematics Study，簡稱 FIMS）於 1963 至 1967 年間針對 13 歲的學生群及即將進入大學的學生群進行調查，共有 12 個國家參 與。第二次國際數學成就調查（The Second International Mathematics Study，簡稱 SIMS）於 1977 至 1981 年間進行，調查對象為 13 歲的學生群及中學的最高年級 的學生群，共有 19 個國家參與。IEA 並於 1990 年決議，每隔四年將週期性舉辦

科學與數學聯合評量，以瞭解學生的成就表現趨勢（IEA, 2005a, b）。

第三次國際數學與科學教育成就研究（Third International Mathematics and Science Study，簡稱 TIMSS 1995）首度於 1993 至 1997 年舉行，是 IEA 當時規模 最大且最具企圖心的計畫。此次計畫的研究重點在於廣泛的蒐集關於數學和科學 教學的資料，比較各國學生的數學和科學成就及其影響因素，其目的是要針對各 國在教育策略、教育實踐和學生學習成效等方面進行量化的比較研究，讓參與國 和其他國家之間，對教育過程與方法有更深入的理解（戴曉霞，1995）。其研究 的焦點致力於蒐集各國相關的教育背景資訊以及學生的學習成就，用以探討分析 各國教育發展的實踐與努力，以期幫助每一個參與國能了解本國與各國間的差 異，進一步改善各國教學規劃與環境，促進學生的學習成效。此次研究除了首度 融合了數學和科學兩個領域的學生成就測驗之外，還包括了課程實施的調查和實 作評量；研究對象包括公、私立學校中，9 歲群（三和四年級）、13 歲群（七和 八年級），以及高中最後一年的學生，共有四十五個國家/地區參與。研究結果公 佈後，引發各國的熱烈討論與科學教育改革的力量（陳麗妃，2006）。

1997 至 2001 年間，IEA 再度舉辦第三次國際數學與科學教育成就研究後續 調查（The Third International Mathematics and Science Study-Repeat，簡稱 TIMSS 1999 或 TIMSS-R），此次研究對象為八年級學生（相當於我國國二的學生），共 有三十八個國家/地區參加。為了觀察自 1995 至 1999 年中，學生在數學與科學兩 方面的態度與成就相關表現的變化，TIMSS 1999 除了發展新測驗試題，並使用 了 TIMSS 1995 未公開的測驗試題，測驗這群學生，以提供 1995 年參與研究調查 之國家檢視學生在兩次測驗的數學與科學表現是否有差異，期望能夠促進數學與 科學的教與學（Martin, Mullis, & Chrostowski, 2004）。

有鑒於世界各國對國際數學與科學教育成就研究的熱烈反應，IEA 計劃往後 每四年辦理國際數學與科學教育成就研究一次，並將計畫更名為「國際數學與科 學教育成就趨勢調查（Trends in International Mathematics and Science Study，簡稱

TIMSS）」。2001 至 2004 年所進行的 TIMSS 2003 是更名後的首度調查，台灣地 區國小四年級學生亦參與本次 TIMSS 的研究調查。本次研究係探討八年級和四 年級學生數學和科學的成就趨勢，共有五十二個國家/地區參加。本次研究的報告 內容除了數學和科學整體的成就報告之外，還包括學生在這些學科中各內容範圍 的成就表現。研究設計是針對先前的研究內容做修訂，繼續使用部份 TIMSS 1995 及 1999 未公開測驗試題，將問卷調查內容精簡重新分類，並廣泛蒐集有關課程、

教學、家庭、學校環境的資料，企圖改善數學與科學的教學與學習。對參加先前 評量的國家，TIMSS 2003 一方面反映過去數理科課程的教學演變，另一方面提 供了三個週期的趨勢，包括八年級（1995 年、1999 年、2003 年）的資料和四年 級超過二個時段的資料（1995 年、2003 年）。對新加入的參與國來說，TIMSS 2003 的結果將提供各國政策制定者和執行者評估和比較的標準，用以判定數學和科學 課程的嚴密性和效用性（Martin, Mullis, Gonzalez, & Chrostowski, 2004）。TIMSS 2003 的研究設計參酌了各個國家教育工作者的經驗，對於如何確保數理教育目標 得以提出更廣泛的結論，最後則是希望對教育決策者及教育改革的方向提出意見

（Mullis, Martin, Smith, Garden, Gregory, Gonzalez, Chrostowski, & O’Connor, 2003）。

貳、TIMSS 2003 的組織與運作

TIMSS 2003 的研究是在 IEA 的主導下，透過波士頓大學國際研究中心

（International Study Center，簡稱 ISC），做整體的規劃與分工。其組織包含：IEA 秘書處、波士頓大學國際研究中心、加拿大統計局、資料處理中心、各國國家研 究協調人和美國普林斯頓教育測驗服務的代表，各合作團體的分工情形如下

（Martin, 2005）：

一、IEA 秘書處：負責監督募集資金和國家參與，以及招募各國國際品質管理員，

並且對試測和實測做管理翻譯的查證與品質監控，確保各國翻譯工作的精確 性，使 TIMSS 施測及調查的各項結果可以做國際比較。

二、波士頓大學國際研究中心：負責設計和執行計畫，並定期召開一系列國家研 究協調代表會議，複審評量架構、評量工具和調查程序的設計發展和實施，

確保資料蒐集的品質以及分析、撰寫報告研究結果。

三、資料處理中心（IEA Data Processing Center，簡稱 DPC）：負責處理和證實各 參加國的資料並建造國際資料庫。

四、加拿大統計局（Statistics Canada）：協助參與國家使 TIMSS 的抽樣設計適合 國際的條件，並嚴密的鑑定來自每個國家的抽樣文件檔和計算抽樣加權。

五、紐澤西州普林斯頓教育測驗服務中心（Educational Testing Service，簡稱 ETS）：提供諮詢、技術支持以及相關成就資料劃分尺度的軟體。

六、國家研究協調人（National Research Coordinator，簡稱 NRC）：各參與國在其 國內需成立一個 TIMSS 2003 的負責中心，並推出一位國家研究協調人。這 個中心需負責在該國執行 TIMSS 的研究計劃，以及根據國際協議標準，查 看該國研究材料和程序，提供該國抽樣、試題記分的訓練，以及該國資料輸 入和資料庫的建造。

參、TIMSS 2003 研究架構

TIMSS 2003 的研究主要是針對四年級和八年級學童的數學與科學學習成就 進行跨國的比較。值得注意的是其研究設計除了學習成就之外，對於學生所學習 的課程內容以及學生家庭、學校對於學生學習的影響等脈絡因素亦納入其中，使

研究更臻完備。在研究方法上，除採用標準化測驗取得學生學習成就的數據外，

也使用問卷調查探究學生、教師與學校行政人員對於數理科教學的意見（Mullis, Martin, Smith et al., 2003）。以下分別就 TIMSS 2003 的課程模式、數學科研究架 構及問卷的架構加以說明。

一、課程模式

TIMSS 2003 沿用 TIMSS 1995 的課程模式，將課程主要組織概念定義為三個 概念階層，分別為預期的課程、實施的課程和習得的課程來說明影響學生成就的 主要因素（如圖 2-1）。各個課程的說明如下（Martin & Mullis, 2000）：

（一）預期的課程（intented curriculum）—期望學生學到的課程。也就是國家事 先規劃的課程目標，唯此目標常易受教育系統的資源所限制，故國家/區域 的教育部門通常借助事先準備好的指引、教科書等各類文件，導引教師用 於班級中，讓學習更加容易。

（二）實施的課程（implemented curriculum）—教室中實際進行的課程。雖然國 家制定了規劃的課程，但實際上教室的教學決定於教師，所以教師的教學 行為，可能因個人所受的教育訓練和經驗、學校特質和組織，以及同事間 或與學生相互作用等因素，而與預期規劃的課程不同。

（三）習得的課程（attained curriculum）—學生確實學到的課程和學生對課程的 想法。TIMSS 認為影響學生成就的因素，除一部分取決於執行的課程外，

也應該考量社會教育的環境條件，包括學生個人的能力、態度、興趣和努 力等。也就是說，學生的學習除了受到廣泛情境的影響，也容易受到個人 特性的影響，值得特別的慎重思考。

圖 2-1 TIMSS 的課程模式（譯自 Mullis, Martin, Smith et al., 2003）

二、數學科研究架構

TIMSS 2003 的數學科學習評量分為內容與認知兩個層面。在教學內容的評 量分為五個主題：數（number）、代數（algebra）、測量（measurement）、幾何

（geometry）和資料（data），在認知層面則分為：知道事實與步驟（knowing facts and procedues）、概念運用（using concepts）、解決例行性的問題（solving routine problems）、推理（reasoning）。國小四年級的數學試題在各主題所佔百分比如表 2-1。各內容層面所涵蓋的內容如下：

1. 數：重點在於探求學生是否理解並應用整數、分數、小數、比例、比率、

百分比等數字概念。

2. 代數：重點在於探求學生是否理解並應用組型（patterns）和關係、代數 表示法、等式和方程式。

國家社會 教育環境

預期的課程

實施的課程

習得的課程 學校教師

教室情境

學生學習結果 學生特質

3. 測量：重點在於探求學生是否理解數字的屬性和單位，以及能否運用測 量的工具、技術以及公式。

4. 幾何：重點在於探求學生是否具備直線與角度、二維及三維空間、圖形 的相似和全等、空間和位置的關係、對稱與物體以中心點經過旋轉、平 移、反射後的變換結果。

5. 資料：重點在於探求學生是否具備資料蒐集與組織、資料描述、以及資 料解釋的能力，同時能理解資料的不確定性及可能性。

在認知層面的四個指標：知道事實與步驟、概念運用、解決例行性的問題、

推理，各指標所涵蓋的認知技巧如下：

1. 知道事實與步驟：主要探測學生在以下幾種認知能力：回憶（recall）、察 覺（recognize）或辨認（identity）、計算（compute）、和工具運用（use tools）。 2. 概念運用：主要探測學生在以下幾種認知能力：知道（know）、分類

（classify）、描述（represent）、表徵（formulate）和區辨（distinguish）。

（classify）、描述（represent）、表徵（formulate）和區辨（distinguish）。