TIMSS 2007 臺灣四年級學生的科學成就及其相關因素之探討(中)

TIMSS

2007 臺灣四年級學生的科學

成就及其相關因素之探討(中)

張美玉

國立新竹教育大學教育學系 【轉載自:

Tl

MSS

2007 國際數學與科學教育成就趨勢調查 (pp.187-227)】 三、各等級國際基準點範例試題 以下是TlMSS 國際研究中心挑選出來的範例試題，每個國際基準點二題試題，用 以說明達到每個基準點學生知道什麼，或是能在那個基準點做什麼。 (一)價級國際基準點( 625 分) :學生能夠在科學探究起點上應用科學過程及關係上的知 讀與了解。

。 範例一(資料來源 Martin

et a

I.,

2008a

'第 79 頁)

:

內容領域:物質科學 描述:不論冰塊大小，認出冰塊浮載水面上

咽﹒也翩翩直唱國圖

文娟有三個不同大小的冰塊，她把冰塊放進各裝有 相同水量的燒杯中，如圖所示: 冰塊 1 冰塊 2 冰塊 3

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1

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日本

3

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7

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9

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10

香港 當這三塊冰塊都被放進水裡時，會產生什麼現象?

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58 (2.3)

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T臥I1 SS 2007 金灣四年級學生的科學成就及其相關因素之探討(中) (A) 冰塊 l 、 2 、 3 都會下沉 (B) 冰塊 1 、 2 、 3 都會浮在水面上 (c)冰塊 l 會浮在水面上，而冰塊 2 、 3 卻下沉 (D) 冰塊 l 、 2 會浮在水面上，而冰塊 3 卻下沉 *答題:正確答案為 B' 所有的冰塊在水中都會浮起來。 *本試題表現情形:本試題表現情形:表現最好的是台灣，有 60% 學生獲得滿分， 顯著高於國際平均答對率，其次是日本有 58% 學生獲得滿分，國際平均有 39% 學 生獲得滿分。

。 範例二(資料來源 Martin

et a

I.,

2008a

'第 80 頁)

:

內容領域:生命科學 描述:解釋最後存活的某種烏龜不能繁殖，並寫出理由。

圈圈

58 (2

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45 (2.5)

43 (2.4)

*答題:正確答案為盔注。 *建嵩答題理由: 卜烏龜們無法靠他們自己繁殖。 2. 他是一隻雄性烏龜，因此他還需要一隻雌性烏龜才能繁殖。 3

-科學教育月刊 第 358 期 中華民國 102 年 5 月 以上述型態作答的學生獲得本題滿分。 *本試題衰現情形:表現最好的是立陶宛有 58% 學生獲得滿分，其次是拉脫維亞有 55% 學生獲得滿分，台灣排名第十，有 43% 學生獲得滿分，顯著高於國際平均答 對率，國際平均有 30% 學生獲得滿分。 (二)高級國際基準點( 550 分) :學生能夠應用知輯與了解去解釋每天的現象。 。 範例三(資料來源 Martin

et a

I.,

2008a

I 第 83 頁)

:

內容領域:物質科學 描述:下圖表示一支金屬直尺一端受熱，確認熱傳遞的方向。 記這皇島三4

區圖

日本

92 (1.2)

2

新加坡

88 (1

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3

香港

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4

俄羅斯

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70(2.1)

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69 (2

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7

拉脫維亞

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2

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-豆子 如上圖所示，用奶油將豆子固定在金屬足上。在足 的一端加熱，豆子會按哪一個順序掉下來呢?

(A) 1

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(D) 全部同時掉下來 *答題:正確答案為 AI 越靠近受熱端的豆子越快掉下來。 *本試題表現情形:表現最好的是日本有 92% 學生獲得滿分，其次是新加坡有 88% 學生獲得滿分，本題台灣沒有進人前十名，排名第十三，有 65% 學生獲得滿分， 顯著高於國際平均答對率，國際平均有 57% 學生獲得滿分。

。 範例四(資料來源 Martin

et a

I.,

2008a

I 第 84 頁)

:

內容領域:生命科學

TIMSS2007 金灣四年級學生的科學成就及其相關因素之探討(中) 下圖為蛾的成長週期。

1

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段已經填寫完成。

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日本

2

斯洛伐克

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匈牙利

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56 (2.5)

56 (2.5)

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52 (1.9)

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45

(2.6)

~噩噩噩圖 I~

*答題:正確答案 egg 是卵， caterpillar 是幼蟲， pupa 是蝸，

adult

moth 是成

蟲(已提供答案)。前三個都答對的學生獲得滿分。 *本試題表現情形:表現最好的是日本，有93% 學生獲得滿分，其次是斯洛伐克有 66% 學生獲得滿分，台灣排名第四，有61% 學生獲得滿分，顯著高於國際平均答 對率，國際平均有33% 學生獲得滿分。 (三)中級國際基準點(475 分) :學生能夠在科學實用處境下應用基本知識與了解。 。 範例五(資料來源 Martin

et

叭，

2008a

'第 87 頁)

:

內容領域:生命科學 描述:調查植物生長，說明讓植物長得比男一個更好的方法。 志賢和恰君有來自同一棵向日葵的種子，他們用兩 個相同的瓦盆，放人土壤然後擺進種子，志賢在他 家照顧一個瓦盆，怡君也在她家照顧另一個瓦盆。 經過一段時間，他們比較瓦盆內的植株，發現它們 在成長上有很大的不同，如下圖。 5

-科學教育月刊 第 358 期 中箏民國 102 年 5 月

圓圓

新加坡

2

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英格蘭

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國圖

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85(1.7)

84 (2.0)

84 (1.9)

83 (2.3)

81 (1.8)

81(1.6)

請寫出一項志賢照顧盆栽的方法可能和怡君不同 的地方。 *建讀答題: Carl可能給植物較多的光線和水分。學生回答上述概念即可獲得滿分。 *本試題表現情形:表現最好的是新加坡，有85% 學生獲得滿分，其次是立陶宛有 85%學生獲得滿分，本題台灣沒有進人前十名，排名第十八，有73% 學生獲得滿 分，顯著高於國際平均答對率，國際平均有63% 學生獲得滿分。

。 範例六(資料來源:

Martin

et

aI.,

2008a

'第 88 頁) 內容領域:物質科學 描述:從圖中看見一個人用吸管吹向水中， 解釋為什麼泡泡往上升起。 當你用吸管吹氣到水中，會有氣泡往上升，為什麼 氣泡會往上升。

區圖

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TIMSS

2007 臺灣四年級學生的科學成就及其相關因素之探討(中) *建議答題:因為泡泡是由比水輕的空氣所組成的，因此會在水中升起。學生回答 上述概念即可獲得滿分。 *本試題表現情形:表現最好的是蘇聯，有 79% 學生獲得滿分，其次是台灣，有 77 %學生獲得滿分，顯著高於國際平均答對率，國際平均有 51% 學生獲得滿分。 (四)初級國際墓準點( 400 分) :學生在科學生活與物理科學上擁有初階的知識。 。 範例七(資料來源 Martin

et

址，

2008a

'第 91 頁)

:

內容領域:生命科學 描述:從圍中辨別哪一種動物最像生活在沙漠。 下列哪一種動物最可能生活在沙漠裡? §2~

國圖

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美國

2

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5

英格蘭

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丹麥

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荷蘭

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89 (2.2)

88 (1.8)

86 (2.3)

84 (1.9)

84(2.1)

83

(1.9)

*答題:正確答案為C' 蜥蜴最像生活在沙漠中。 *本試題表現情形:表現最好的是美國，有92% 學生獲得滿分，其次是蘇聯有89% 學生獲得滿分，本題台灣沒有進入前十名，排名第二十一，有69% 學生獲得滿分， 與國際平均答對率沒有顯著差異，國際平均有68%學生獲得滿分。 。 範例八(資料來源 Martin

et

叭， 200缸，第 92 頁)

:

內容領域:物質科學 描述:辨別相同形狀大小的物體中，鐵製品比木製品以及塑膠製品重。 7

-科學教育月刊 第 358 期 中箏民國 102 年 5 月

1.噩圓圓

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9

哈薩克

89 (2.5)

10

義大利

88 (1.4)

保國能塊 鐵塊 木頭 下面這三個物體是同樣的形狀和大小。 關於這三個物體重量的描述，下列哪一個最可能是 正確的? (A) 木頭做的物體最重 (B) 鐵做的物體最重 (C) 保麗龍做的物體最重 (D) 三個物體一樣重 *答題:正確答案為B ，相同形狀大小的鐵製品比木製品及塑膠製品重。 *本試題表現情形:表現最好的是日本，有94% 學生獲得滿分，其次是蘇聯有92% 學生獲得滿分，台灣排名第三，有91% 學生獲得滿分，顯著高於國際平均答對率， 國際平均有80% 學生獲得滿分。

第五節

四年級男女學生科學成就

表現

一、四年級男女學生整體科學成就 表現 在四年級男女科學成就表現方面，我 國四年級女生在各國女生中排名第二，四 年級男生在各國男生中排名也是第二(衰 6.1 7)。我國女生平均量尺分數為556 分， 男生為 558 分，男生比女生高2 分，在統 計上並未達到顯著差異(表6.18 )。

國際平均量尺分數女生為477 分，男

生為 474 分，女生比男生高3 分，在統計 上達到顯著差異，顯示國際上四年級女生 的平均科學成就比男生好。在36 個參與國 家中，有 14 個國家的四年級男女學生科學 成就在統計上有顯著差異，其中有6 個國 家的女生成就比較高，男女差異分數由小 到大依序為阿爾及利亞、喬治亞、亞美尼 亞、卡遠、突尼西亞和科威特，而有8 個 國家的男生成就比較高，男女差異分數由 小到大依序為捷克、斯洛伐克、荷蘭、義 大利、薩爾瓦多、奧地利、德國和哥倫比 亞。

TIMSS

2007 金灣四年級學生的科學成就及其相關因素之探討(中) 表 6-17

Tl

MSS

2007 各國四年級女生和男生的平均科學成就表現前十名國家(

Martin et

a l.， 2008 ， p56) 。 ~.， -單區靈車過 r.T.

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新加坡

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香港

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拉脫維亞

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美國

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英格蘭

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541 (3.7)

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英格蘭

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_{538 (3.6)}

f 僅在包括替代學校受測之後，學生，與比率才符合規定﹒(詳見國際報告 Appendix

A) •

1 國家受測學生甸事羊組並采全部通懿國際要眾的母群體﹒(詳見國際報告 Appendix

A) .

2

國家定量聖母辦涵蓋包含90%-95%的國家要*母群﹒(詳見盟條報告 AppendixA) ﹒

。

括號內為標海設﹒因為結果是錢近錢鐘軍車的近似值﹒所以有些.不一致﹒

表 6-18

TIMSS

2007 四年級男女學生科學成就表現(Martin

et aI.,

2008,

p56)

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科學教育月刊 第 358 期 中華民國 102 年 5 月 表 6-\8

TIMSS

2007 四年級男女學生科學成就表現(續上頁) ~Jt:i冒﹒ 阿爾及利亞 1 喬治亞 幸荷 大利 薩爾瓦多 地利 伊朗 德鷗 哥倫比亞 亞美尼亞 葉門 卡這 突尼西亞 ι 科戚特 -臣，峙!lSii3• • •

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1 杜拜個帥，舍大公圖)

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?僅在包絡管 ft 學校受刻之後 學生參與比率才符合線定﹒(詳見間隙報告 AppendixA) ﹒ $鑽在包含替代學校後﹒學生參與.才寶島乎濁足規定﹒{詳見國際報告 AppendixA) • 1 國家受測學生母群體並末全8ll過重國際要眾的母草草n·(詳見國際報告 AppendixA) • 2 國家定 lien草涵益包 ~90%-9S%的自家要求每草草﹒(詳見圖際級告 AppendixA) • 4 科R麗特、社拜{阿拉伯聯合大公圖)與其他國家測，直同一草草學生﹒但2007年教俊﹒是在下個學年初才湖..

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ml臨內為tllllll要 因為結果是﹒近按鐘，皇的近似值 所以有些.不一致﹒ 表 6.19 為各國四年級男女學生自

TIMSS

1995 、 2003 到 2007 科學成就表現之 趨勢比較。我國四年級學生只參與TlMSS 2003 與 2007 的調查，由於我國沒有參加

Tl

MSS

1995 的調查，因此只能進行 TIMSS 2003 與 2007 科學成就趨勢表現分析。從表 6.\8 可看出女生自 2003 到 2007 有顯著進步 的國家有亞美尼亞、台灣、義大利、日本、 拉脫維亞、俄羅斯、新加坡、斯洛法尼亞及 突尼西亞共 9 個國家以及加拿大的魁北克 80 .性別差異顱毫 o 位gU差異不做著 省，我國女生自 2003 到 2007 顯著進步了 8 分，亞美尼亞女生顯著進步最多 (52 分) ，紐 西蘭女生則是顯著退步了 18 分。而男生自 2003 到 2007 有顯著進步的國家有亞美尼 亞、香港、伊朗、義大利、拉脫維亞、挪威、 俄羅斯、新加坡及斯洛法尼亞共 9 個國家以 及加拿大的魁北克省，亞美尼亞男生顯著進 步最多 (44 分) ，紐西蘭男生則是顯著退步了 \8 分，而我國男生自 2003 到 2007 進步了 3 分，沒有達到顯著差異。

2007 四年級男女學生科學成就表現之趨勢比較(

Martin et

瓜， 表 6-19 從 TIMSS 1995 至

2008

,

p.60)

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A V 校﹒ 級男生和女生的生命科學成就表現一樣好。 成就表現優異的前十名國家中，拉脫維亞、 英格蘭、瑞典及斯洛伐克等四個國家女生 在生命科學成就表現顯著優於男生，而義 大利、荷蘭及德國等三個國家則是男生顯

二、四年級男女學生科學分科成就

表現 四年級男女學生在生命科學的成就 表現如表 6.20 所示。我國四年級女生在生 命科學的排名第五，女生平均分數(

541

著優於女生。國際平均上則是女生在生命 科學成就表現顯著優於男生。 分)比國際平均高 62 分，而我國四年級男 四年級男女學生在物質科學的成就 II -生在生命科學的排名第四，男生平均分數

(

541 分)比國際平均高 67 分，我國四年

科學教育月刊 第 358 期 中華民國 102 年 5 月 表現如表 6.21 所示。在物理科學方面，我 國四年級女生及男生的排名都是第三，女 生平均分數( 560 分)比國際平均高 81 分， 男生平均分數( 559 分)比國際平均高的 分，我國四年級女生的物質科學比男生高 l 分，並未達到顯著差異。成就表現優異 的前十名國家中，只有德國的男生在物質 科學成就表現顯著優於女生，其他國家的 男女生差異都未達到顯著。國際平均上則 是女生在物質科學成就表現顯著優於男 生。 表 6-20

TIMSS

2007 四年級男女學生生命科學成就表現前十名國家(

Martin et

泣， 2008，

p.132 )

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2007 四年級男女學生物質科學成就表現前十名國家(Martin

et

訓， 20仇，

p.132 )

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在包括替代學校受測之後﹒學生參與比率才符合規定﹒ 。 括~內為標畫展設﹒因為結果是最近接盈數的近似值﹒所以有些會不一致-A 性別比較時平均成說顫著較高 ? 性別比較時平均成就盟員著較低

TIMSS

2007 臺灣四年級學生的科學成就及其相關因素之探討(中) 而在地球科學上的表現則沒有顯著差異。 四年級男女學生在地球科學的成就 而在 36 個參與調查的國家中，生命科學有 15 個國家有性別差異，其中 10 個國家女 表現如衰 6.22 所示。我國四年級女生在地 球科學的排名第三，女生平均分數(

54

分)比國際平均高 72 分，而我國四年級男 生表現較優. 5 個國家男生表現較優(表

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(

558 分)比國際平均高 81 分，我國男生 比女生高 10 分，在統計上達到顯著差異， 國家有性別差異，其中 5 個國家女生表現 較優 ·16 個國家男生表現較優(表 6.25 )。 整體科學表現前三名的 6 個國家中，新加 顯示台灣男生在地球科學方面表現比女生 優秀。成就表現優異的前十名國家中，包 舍我國共有六個國家的男生衰現優於女生， 坡、日本和匈牙利的學生在三個學科的表 且沒有任何國家的女生表現優於男生。國 現都沒有性別差異;義大利在生命科學以 際平均上則是女生和男生在地球科學成就 及物質科學上皆為男生優於女生，而我國 表現上沒有顯著差異。 和香港則是在地球科學上的表現男生優於 綜觀國際上四年級性別與分科成就 女生。 的表現，生命科學及物質科學在統計上都 達到顯著差異，皆為女生的表現優於男生， 表 6-22

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2007 四年級男女學生地球科學成就表現前十名函家(Martin

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2008

,

p.132)

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13

-科學教育月刊 第 358 期 中華民國 102 年 5 月

表 6-23

TIMSS

2007 四年級男女學生生命科學成就表現性別差異國家(

Martin et

訓， 2008，

p.l32 )

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*本辨序乃是按照性別差異分重自大小而定 表 6-24

TIMSS

2007 四年級男女學生物質科學成就表現性別差異國家(

Martin et

址， 2008，

p.132 )

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530(3.0)

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506(2.7

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TIMSS

2007 四年級男女學生地球科學成就表現性別差異國家(

Martin et

吭， 2008，

p.l32)

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2007 四年級男女學生地球科學成就表現性別差異國家(續上頁)

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5

*本排序乃是按照性別差異分數大小而定 三、四年級男女學生科學分認知領

域成就表現

四年級男女學生在知識能力的成就 表現如表 6.26 所示。我國四年級女生和男 生在知識能力的排名都是第二，女生平均 分數( 554 分)比國際平均高 69 分，男生 平均分數( 558 分)比國際平均高 74 分， 雖然我國男生比女生高 4 分，但在統計上 未達到顯著性，因此我國四年級男生和女 生的知識能力成就表現一樣好。成就表現 優異的前十名國家中，義大利和德國的男 生表現顯著優於女生，且沒有任何國家的 女生表現顯著優於男生。國際平均上則是 女生和男生在知識領域成就表現上沒有顯 著差異。 四年級男女學生在應用能力的成就 表現如表 6.27 所示。我國四年級女生在應 用能力的排名第九，女生平均分數(

531

分)比國際平均高 47 分，而我國四年級男 生在應用能力的排名第六，男生平均分數

(

542 分)比國際平均高 57 分，我國男生 比女生高 11 分，在統計上達到顯著差異， 顯示我國男生在應用能力方面表現 比女生優秀。成就表現優異的前十名國家 中，包含我國共有五個國家的男生表現優 於女生，且沒有任何國家的女生表現優於 男生。國際平均上則是女生和男生在應用 能力成就表現上沒有顯著差異。 四年級男女學生在推理能力的成就 表現如表 6.28 所示。在推理能力方面，我 國四年級女生和男生的排名都是第一，女 生平均分數( 578 分)比國際平均高 88 分， 男生平均分數( 564 分)比國際平均高 86 分，我國女生比男生高 14 分，在統計上達 到顯著差異，顯示我國女生在推理能力方 面表現比男生優秀。成就表現優異的前十

15

-科學教育月刊 第 358 期 中箏民國 102 年 5 月 名國家中，我國、新加坡、拉脫維亞、俄 羅斯及英格蘭等五個國家女生在推理能力 成就表現顯著優於男生，而義大利則是男 生顯著優於女生。國際平均上則是女生在 推理能力成就表現顯著優於男生。

表 6-26

TIMSS

2007 四年級男女學生知識能力成就表現前十名國家(

Martin et a

I.,

2008

,

p.133)

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TIMSS

2007 四年級男女學生應用能力成就表現前十名國家(

Martin et

此， 2008，

p.133 )

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8

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英格蘭

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f 僅在包括替代學校受測之後，學生參與比率才符合規定﹒

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TIMSS

2007 臺灣四年級學生的科學成就及其相關因索之探討(中) 表 6-28

TIMSS

2007 四年級男女學生推理能力成就表現前十名國家(

Martin et

此， 2008，

p.133 )

1

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f 僅在包括替代學校受測之後-學生參與比~才符合規定﹒

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性別比較時平均成就顫著較高 v 性別比較時平均成就領事E 較低 綜觀國際上四年級性別與認知領域 成就的表現，國際男女生平均成就只有在 推理能力方面達到性別上的顯著差異，為 女生顯著優於男生;雖然國際男女生平均 成就在知識能力和應用能力沒有達到性別 上的顯著差異，但是男生成績比女生高一 些，且許多國家的男女學生成就有達到性 別上的顯著差異。在 36 個參與調查的國家 中，推理能力有 21 個國家有性別差異，其 中 19 個國家和 4 個基準參照區域女生表現 較優， 2 個國家男生表現較優(衰 6.29 )。 知識能力有 15 個國家有性別差異，其中 5 個國家和 l 個基準參照區域女生表現較優， 17 -10 個國家和 3 個基準參照區域男生表現較 優(表 6.30) ;應用能力有 17 個國家有性 別差異，其中 4 個國家和 l 個基準參照區 域女生表現較{憂， 13 個國家和 3 個基準參 照區域男生表現較優(表 6.31

)

;整體科 學表現前三名的 6 個國家中，日本的學生 在三個認知領域的表現都沒有性別差異; 英格蘭、香港及俄羅斯只有在推理能力表 現有性別差異，女生的表現優於男生;而 我國和新加坡則是在應用能力上的表現男 生優於女生，且在推理能力上的表現女生 優於男生。

科學教育月刊 第 358 期 中華民國 102 年 5 月

表 6-29

TIMSS

2007 四年級學生推理能力表現有性別差異之國家(Martin

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叭，

2008

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p.133 )

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拉脫維亞

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517(3.5)

504(3.9)

13

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13

亞美尼亞

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13

14

俊羅斯

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11

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475(3.8)

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17

瑞典

532(4.0)

523(3.9)

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18

烏克蘭

483(3.7)

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9

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英格蘭

541(3.0)

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2007 四年級學生知識能力表現有性別差異之國家(Martin

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2008

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p.133 )

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哥倫比亞

_399(5.8)

_419(5.9)

₂₀

2

薩爾瓦多

401(5.0)

419(4.6)

_{『 -JL一一-}

18

一一 一一

"-

----..~

3

德國

519(2.8)

536(2.6)

17

4

奧地利

521(2

.3)

_.一.一-537(2.8)

_ - . JL _一-

16

5

義大利

523(4.0)

537(4

.3)

14

6

荷蘭

511(3.0)

524(3.0)

--r

一-13

7

f畫完

514(3

.2)

525(2.8)

11

8

E灣

531(3.1)

542(2.6)

11

9

斯洛伐克

₅₂₂₍₄

_.4)

_532(4.7)

₁₀

10

丹麥

511(3

.3)

521(3.7)

10

11

新加坡

583(4.6)

591(4

.5)

8

12

挪戚

481(3.1)

489(2.9)

8

13

香港

₅₄₂₍₃

_.3)

_549(3.8)

₇

*申辦序乃是按照性別差異分鐘大小而定

T恥1SS 2007 金灣四年級學生的科學成就及其相關因素之探討(中)

表 6-31

TIMSS

2007 四年級學生應用能力表現有性別差異之圓家(Martin

et

叭，

2008

,

p.

l3

3 )

E盟

固堅習f::t1tJl'

• •_

-副區盡量i:l"""Gfli'_ -區串連軍i:l"l扭扭-

-跑到軍當軍扭扭-女生優於男哇

,

*1

科成特

2

突尼西亞

3

卡達

4

亞美尼亞

5

喬治亞

370(5.2)

344(6

.4)

296(3.1)

496(7

.3)

432(4

.5)

304(6.8)

316

(7

.0)

269(3

.4)

478(5

.4)

416(5

.4)

68786

戶。勻，&司正可扎可斗

男主優Lil女主

l

1

薩爾瓦多

384(4.8)

402(4.8)

18

2

哥倫比亞

_{;二亡二二'J[三 395(5.5)}

_412(6.0)

自一---

--17

3

德國

518(2.6)

534(2.5)

16

4

奧地利

_{一一三二2亡}

519(2

.4)

-If一

532(2.7)

_{『團開--' 一}

13

5

捷克

_509(3.8)

₅₂₂₍₃

.4)

13

6

斯洛伐克

_{三二三二了~r三}

_520(4.8)

_~~C

₅₃₃₍₄

_.5)

_二工二三

₁₃

7

澳大利亞

517(4.2)

529(4.0)

12

8

義大利

_lL一

533(3.1)

2仁

545(3.6)

:三L一一

12

9

荷蘭

_520(2.5)

_530(2.8)

₁₀

10

丹麥

5])(3.1)

-il一

519(3.0)

一II一一

₇

*本H~序乃是按照性別t蓋其分數大小而定 (待續)

19