前言
國際科學學習成就調查研究，係由國際 教育學習成就調查委員會（IEA）主持，主要 目的在於了解各國科學學習成就與各國文化 背景、教育環境影響因子之相關性，並進一 步做國際間之比較研究分析。 IEA 自 1990 年 開始推動進行「第三次國際數學與科學教育 成就研究(TIMSS)」，於 1990 至 1993 年進行 課程分析、調查項目及測驗工具發展、取樣 設計、試測等研究工作，並於 1993 至 1995 年 分別對高中三年級、 13 歲群(國中二年級)及 9 歲群( 國小四年級) 正式展開調查研究。在 TIMSS 調查之後 IEA 隨即展開第三次的後續 調查(TIMSS-R)，對各國最感興趣的國中二年 級學生舉行再測試，除了橫向進行國際間的 學生成就比較之外，對於連續參加調查的國 家更可以進行縱向的趨勢比較。我國國中學生在國際測驗調查中
科學學習成就影響因素之探討
張殷榮
國立臺灣師範大學 科學教育中心
摘 要
我國國二學生在 TIMSS-REPEAT（簡稱 TIMSS-R 或 TIMSS 1999）國際數學與科學學 習成就調查中表現優異，在參與測驗的三十八個國家中，科學平均成績排名第一，數學平均 成績第三，而數學成績前四名在統計上並無顯著差異。本文擬從TIMSS-R我國受測學生科學 成績與其背景資料，以相關性（多元迴歸）分析及描述性統計方式探討影響我國國中生科學 習成就的因素及其影響情形，包括性別、學生及家庭、科學教師等因素；比較我國在R 與第二次國際科學學習成就調查（簡稱 SISS）的科學測驗結果之差異；同時探討 TIMSS-R 我國受測生在校成績與其國際測驗成績的相關情形，增進了解國內科學學習與國際基準之 異同。 TIMSS-R 從調查工具的編製、調查對象 的 取 樣 、 試 測 、 實 測 到 數 據 處 理 均 極 為 嚴 謹 ， 且 受 調 查 對 象 之 背 景 資 料 內 容 涵 蓋 豐 富。其調查研究對象為各參與國國中二年級 學生。調查對象之取樣係配合 IEA 之規定， 各國將受測年級之學校名單、班級數、各班 平均人數、各校所在地點及特殊排除班級等 資料送至加拿大國家統計局，由加拿大國家 統計局依各國建議的分區方式進行抽樣。我 國以班級大小及區域「分層隨機抽樣」的方 式，將全國國中分為北、中、南及東區，再 依系統抽樣(systematic sampling)，抽樣 150 校，每校抽出一班國二學生，扣除特殊情況 如轉校、病假等因素之學生，實際受調查學 生共計 5772 人。 TIMSS-R 之調查工具包括測驗題本及背 景問卷(contextual questionnaire)。測驗題本採
輪測設計(rotated test booklet design)，共有 八本，每位學生只考其中一本；每本測驗題 本包含數學與科學試題。背景問卷包括學生 問卷、受測班級數理科教師問卷及受測學校 校長問卷，以收集有關學習與教學的背景資 料。 在探討影響學生學習成就之因素的相關 研究時；常使用到共變項(covariate) 分析、因 素分析（factor analysis）或其他多變量統計 分析法。 TIMSS-R 台灣學生的取樣層包括區 域、學校、班級及學生，係多階分層抽樣； 從統計精確度的觀點，此情況使用因素分析 法較變異數分析法更能減少偏差。
壹、我國國中學生在 TIMSS-R 與第二
次國際科學學習成就調查(SISS)
中之比較
上表提供了解我國國中學生在 1 9 8 9 及 1999 年參與國際科學成就調查之差異情形； 包括成績提昇、個別及性別成就差異大幅減 少。貳、 TIMSS-R 我國受測學生成績與其
當時在校成績相關情形
時 間 參 與 國 家 數 對 象 人 數 平 均 得 分 ( 百 分 化 ) 標 準 差 得 分 國 際 排 名 標 準 差 國 際 排 名 性別成就差異國際排名 SISS 1989 2 4 國三 9601 68.0 19.5 4 5 2 TIMSS-R 1999 3 8 國二 5772 71.1 11.1 1 1 6 2 1 Pearson 關係係數 Power 值（≦） 上表提供了解我國國中二年級學生在校 學習成就與國際科學學習成就基準之相關情 形。表中 P o w e r 值顯示，在 9 5 ﹪信心水準 下，各科成績間均呈顯著相關。參、影響我國學生在 TIMSS-R 中科學
學習成就因素之探討
一、性別因素
一般印象中，男性在自然科學的興趣及 能力上較女性強，下表顯示在 TIMSS-R 調查 中 ， 這 種 現 象 存 在 於 國 內 外 。 我 國 學 生 在 TIMSS-R 調查結果，女生科學平均成績約為 男生的 97%；女生成績之標準差約為男生的 88% ，顯示國內國中階段學生平均科學學習 成就，女生略遜於男生；而科學學習成就之 個別差異程度，男生則明顯高於女生。 在校 成績 TIMSS-R 科學 平均 物理 化學 生物 地科 環境 科學 探究 與本質 國文 0.715 0.0001 0.667 0.0001 0.656 0.0001 0.688 0.0001 0.614 0.0001 0.579 0.0001 0.630 0.0001 數學 0.762 0.0001 0.727 0.0001 0.716 0.0001 0.711 0.0001 0.658 0.0001 0.618 0.0001 0.650 0.0001 地理 0.791 0.0001 0.737 0.0001 0.726 0.0001 0.753 0.0001 0.689 0.0001 0.648 0.0001 0.671 0.0001 生物 0.795 0.0001 0.747 0.0001 0.738 0.0001 0.757 0.0001 0.687 0.0001 0.665 0.0001 0.668 0.0001 理化 0.802 0.0001 0.761 0.0001 0.746 0.0001 0.757 0.0001 0.693 0.0001 0.665 0.0001 0.671 0.0001 性別 人數 平均得分 標準差 國際平均得分 男 2874 578 9 4 495 女 2898 561 8 3 480註：TIMSS-R 科學科滿分為 800 分。
二、學生個人因素
從 TIMSS-R 設計之學生問卷，彙整探討 學生個人因素與其科學成就之關聯如下： 1.期望自己完成之教育程度 下表顯示學生期望自己完成教育程度之高 低明顯影響其科學學習成就。 2.對自然科學之認同程度 這部分包括學生對於學習自然科學與從事 有運用到自然科學工作的喜愛程度、認為 自然科學是簡單科目及自然科學對每個人 的生活很重要之認同程度，彙整其與科學 學習成就之關聯如下表： 成績在前 1/4 段所占比率 (%) 成績在前 1/2 段所占比率 (%) 很喜歡自然科 學所佔比率 (%) 30 (台灣) 29(國際平均) 54 (台灣) 54(國際平均) 34 (台灣) 30(國際平均) 20 (台灣) 21(國際平均) 46 (台灣) 46(國際平均) 19 (台灣) 24(國際平均) 大學畢業 中學畢業後再接 受技職教育 中學畢（肄）業 不知道 62 606 24 524 2 432 11 528 人數（％） 平均得分 人數（％） 平均得分 人數（％） 平均得分 人數（％） 平均得分 3.平時(非假日)每天課外研讀自然科學或做科 學作業的時間 下表列出我國學生平時課餘學習科學時間與 其科學學習成就之關聯。此題國際平均值為 每天約一小時，我國平均值為 0.6 小時，猜 測國內部分學生可能未將學校輔導課及校外 補習之時數列入，才會有這樣的結果。三、家庭因素
從 TIMSS-R 學生問卷調查結果，彙整探 討學生家庭因素與其科學學習成就之關聯如 下： 1.家長教育程度 下表列出台灣受測學生父母之一的最高學歷 與其科學學習成就的關係。 高 度 認 同 普 通 低 度 認 同 人數 （％） 63 平均 得分 607 人數 （％） 27 平均 得分 561 平均 得分 528 人數 （％） 102.家中藏書量與科學成就之關聯 3.家中擁有相關教育工具與科學成就的關聯 若將 1 、 2 、 3 三項綜合考量，以父母之 一大學畢業、藏書 100 本以上及家中有三項 以上相關教育工具為高階；父母教育程度均 在中學以下、藏書 25 本以下及未具三項相關 教育工具為低階；其餘情況為中階，則其與 科學成就之關聯如下表。
四、教師因素
彙整探討 TIMSS-R 台灣受測班級的科學 教師問卷調查結果與學生科學學習成就之關 聯如下： 1. 科學教師對於學生科學認知及解決問題的 強調程度─包括解釋某些想法背後的推理、 利用圖表呈現和分析關係、解無法立即得到 答案的問題、提出對所觀察事件的解說、把 事或物排列好並提出如此組織排列的理由等 向度，下表為綜合上述各項強調程度與其授 課學生科學成就之關係。 2. 科學教師對於學生家庭作業的要求程度─包括給學生家庭作業的頻率及每次完成作業 所需時間。若以平均每週一次以上，每次需 超過三十分鐘才能完成為高要求程度；平均 每週少於一次，每次在三十分鐘內能完成為 低要求程度；其餘情況為中要求程度，則其 要求程度與學生科學成就之關聯如下表。
肆、結論
SISS（1989 年）我國雖非正式參加，沒 有留下較詳細的研究資料，然以其最後調查 結果與 TIMSS-R（1999 年）作比較，亦可看 出這十年間我國國中階段科學教育有些重大 的轉變。其中，測驗成績國際排名的提昇或 許有較紛紜的看法而不一定受到一致喝采， 但性別間成就差異的減少及個別成就差異大 幅縮小應是值得肯定的；這樣的結果或可顯 示我國多年來在均衡兩性科學學習差異及提 高低成就學生的學習意願與興趣上有不錯的 成果。此外，諸如近幾年來兩性平權觀念的 進展；家長注重教育程度、科學教師素質及 城 鄉 資 源 差 距 的 縮 小 等 等 ， 也 都 是 可 能 變 因。 由 此 次 受 調 查 學 生 當 時 在 校 理 化 、 生 物、地理及數學成績與其在 TIMSS-R 受測科 學各科成績間均呈顯著正相關的結果，可提 供多方面的推測與思考。例如國際間對於中 學階段科學教育之傳授內容、單元及課程的 一致程度（TIMSS-R 試測與實測題目之命題 係由各國共同參與，且其過程嚴謹），延伸 到基礎科學領域是否比較不會因國情不同而 有顯著差異。 國內外均有探討影響學生學習成就因素 的 研 究 ， 尤 其 國 外 在 這 方 面 有 相 當 多 的 文 獻，這些研究顯示影響學生學習成就的因素 相當多。本文係根據 TIMSS-R 測驗結果與其 背景問卷（學生、任課科學教師及校長問卷） 及學生在校成績等資料，提供描述性統計及 相關性（迴歸）分析，藉以了解影響我國國中 階段科學學習成就的因素及其影響程度。惟 對背景問卷的問題乃扼要選取，尚有些相關 問題未及探討，相信還有不少沒有討論到的 因素存在。伍、參考文獻
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