我國八年級學生在歷屆TIMSS調查中科學學習成就與學生特質

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(1)國立台灣師範大學生命科學系碩士論文. 我國八年級學生在歷屆 TIMSS 調查中科學學習成就與學生特質 Taiwanese Eighth Graders’ Science Achievement and Student Characteristics in TIMSS Studies. 研究生：蔡翠菱 Tsui-ling, Tsai. 指導教授：張永達博士 Yung-ta, Chang. 中華民國 103 年 05 月.

(2) 誌謝在師大求學了六年，如今要帶著滿滿的回憶和收穫踏出這個熟悉的校園。首先，最感謝的就是我的指導教授張永達教授，從大一起就受到老師非常多的照顧，除了學術上的耐心指導，在日常生活上更是時常感受到老師的溫暖關懷，尤其更感謝老師全力的支持我去追求自己未來的道路，讓我可以全心全力的去面對教甄大魔王。可以當老師的研究生，真的是我莫大的福氣。謝謝任宗浩老師多次撥冗和我討論、給予我指導，讓我論文的資料分析可以順利的完成。謝謝林秀玉副教授，給予我寶貴的建議與方向，讓我的論文可以更加完善，也謝謝科教所的譚克平老師抽空幫助我釐清我統計上的疑惑。謝謝我的論文與修課好夥伴宛瑩兒，一起嗑原文 paper、聊天、拼口試，碩班的這兩年有你相陪真的感到很開心。也要感謝 F208 的好夥伴們，謝謝貞儀學姐幫助我解決了好多大大小小的疑惑。謝謝如愔學姐、桃子姐就像大姐姐一樣的照顧我。謝謝琬琳，實驗室的生活有你整個好放心、好開心! 謝謝柏勳陪我一同進入 TIMSS 的領域。感謝泳智、翠華、鈺能學長姐對於我研究上的幫忙與解惑。謝謝可欣、詠靜、懿洲、禎毅學長姐平時的照顧，也要謝謝昱潔和大包在 F208 的幫忙。謝謝 712+1 好室友余、圓讓我在台北有第二個走跳的家，在台北的日子有你們才不會太孤單。謝謝文華小紅衣和小紫衣不時來我家客廳打滾，在台北還有你們作伴兩年。最後要謝謝我最親愛的家人，身為家中老么，總是在你們無盡的保護下長大，有你們滿滿的愛才有我現在的一切。謝謝你們一路的督促、照顧與支持。謹將這份論文獻給你們，也獻上我最誠摯的感謝。翠菱謹誌 2013.07.

(3) 摘要本研究旨在探討與我國八年級學生科學學習成就最具關聯性的學生特質變項，以及我國學生科學學習成就與學生特質變項相關性的趨勢變化。研究方法以量化為主，質性為輔。量化資料以 TIMSS 1999、 2003、2007、2011 資料庫中的數據，使用描述性統計與皮爾森積差相關進行次級資料分析。質性研究部分，訪談三位科學教師以輔助量化資料分析的結果。研究結果發現：(一)「學生最高學歷期望」或「家中藏書」是與學生學習成就最相關的學生特質；(二)「家中藏書」與「家中資源」的量有增加的趨勢，「父母最高學歷」在 TIMSS 2003 顯著較低，「學生最高學歷期望」在 TIMSS 2011 有下降的趨勢，低分群學生對於學習科學之信心有逐次下降的趨勢，「學生對於科學之評價」有下降的趨勢。建議未來在 TIMSS 的學生問卷中可以增加單位時間內書籍閱讀數量的題目設計。對於我國科學教育，建議教師協助學生增強學生信心、以及對科學的瞭解與評價。. 關鍵字：國際數學與科學教育成就趨勢調查、科學學習成就、學生特質. I.

(4) II.

(5) Abstract This research was subjected on understanding what student characteristics would affect their science achievements the most to the eighth graders in Taiwan, and explored the trend of the relationship between science achievements and student characteristics. Quantitative data is major and qualitative is minor. In quantitative data, we analyzed the data from TIMSS 1999、2003、2007 and 2011. Descriptive statistics and Pearson’s correlation were used to conduct the results . In qualitative data, we interviewed three science Teachers. In this study, The major findings of this research were described as follows: (1) the highest correlation variable with scientific achievement was “self expected level of education” or “books in student’s home”；(2) There was an increasing trend in student characteristics of “books in student’s home” and “home resources”, “the parent’s highest level of education” was significantly lower in TIMSS 2003, “self expected level of education” in TIMSS 2001 showed an downward trend , “Students' Self-Confidence in Learning Science” of low-scoring group of students showed an downward trend , “Students' Valuing Science” showed an downward trend. There were several suggestions after this research that may offer to current and future education systems and researchers. The proposed increase “reading amount per unit of time duration” into student questionnaires. Teachers should help to enhance students’ self-confidence and positive evaluation toward science.. III.

(6) key words：TIMSS、science achievements、student characteristics.. IV.

(7) 目錄第一章緒論 ..................................................................................... 1 第一節. 研究背景與動機 ................................................................... 1. 第二節. 研究目的 ............................................................................... 3. 第三節. 研究問題 ............................................................................... 3. 第四節. 名詞解釋 ............................................................................... 4. 第五節. 研究的重要性 ....................................................................... 7. 第六節. 研究範圍與限制 ................................................................... 7. 第二章文獻探討 ............................................................................. 9 第一節. 國際數學與科學教育成就趨勢調查 .................................... 9. 第二節. 我國學生在 TIMSS 1999、TIMSS 2003、TIMSS 2007、 TIMSS 2011 的科學成就與趨勢表現 ................................ 13. 第三節. 影響學生學習成就的因素 ................................................. 20. 第四節. 探討 TIMSS 相關文獻中影響學習成就的因素 ................. 27. 第三章研究方法 ........................................................................... 31 第一節. 研究流程與架構 ................................................................. 31. 第二節. 研究對象 ............................................................................. 34. 第三節. 研究工具 ............................................................................. 36. 第四節. 分析方法 ............................................................................. 51 V.

(8) 第四章結果與討論....................................................................... 54 第一節. 我國的學生特質概況 ......................................................... 54. 第二節. 我國學生特質與科學成就之相關性分析 .......................... 64. 第三節. 我國學生特質之趨勢變化 ................................................. 77. 第五章結論與建議....................................................................... 93 第一節. 結論 .................................................................................... 93. 第二節. 建議與展望 ......................................................................... 97. 參考文獻 ........................................................................................... 99 附錄. ........................................................................................... 106. VI.

(9) 表次表 1-1-1 我國八年級學生在 TIMSS 的科學整體成績排名與平均量尺分數 ............................................................................................... 2 表 1-1-2 我國八年級學生各認知領域在 TIMSS 歷屆的排名 .............. 2 表 1-4-1 四次調查間我國與國際八年級學生的平均年齡 .................... 5 表 2-2-1 TIMSS 歷屆八年級學生科學學習成就前五名國家及其比較 ............................................................................................................... 13 表 2-2-2 我國八年級學生在 TIMSS 的科學表現趨勢 ........................ 15 表 3-2-1 受訪教師基本資料 ................................................................ 35 表 3-3-1 「家中藏書」在這四次調查問卷的整理 ............................. 37 表 3-3-2 「家中資源」在這四次調查問卷的整理 ............................. 39 表 3-3-3 「父母最高學歷」在這四次調查問卷的整理 ..................... 40 表 3-3-4 「學生最高學歷期望」在這四次調查問卷的整理 .............. 43 表 3-3-5 「學生對於學習科學之信心」在這四次調查問卷的整理 ............................................................................................................... 46 表 3-3-6 「學生對於科學之評價」在這四次調查問卷的整理 .......... 49 表 4-1-1 我國學生特質-家中藏書之有效樣本數與百分比分布.......... 55 表 4-1-2 我國學生特質-家中資源之有效樣本數與百分比分布......... 56 VII.

(10) 表 4-1-3 我國學生特質-父母最高學歷之有效樣本數與百分比分布 . 58 表 4-1-4 我國學生特質-學生最高學歷期望之有效樣本數與百分比分布 ....................................................................................... 60 表 4-1-5 我國學生特質-學生對於學習科學之信心有效樣本數與百分比分布 ............................................................................... 61 表 4-1-6 我國學生特質-學生對於科學之評價有效樣本數與百分比分布 ....................................................................................... 63 表 4-2-1 TIMSS 1999 學生成就與六大類學生特質的相關性表格 .... 65 表 4-2-2 TIMSS 2003 學生成就與六大類學生特質的相關性表格 .... 66 表 4-2-3 TIMSS 2007 學生成就與六大類學生特質的相關性表格 .... 67 表 4-2-4 TIMSS 2011 學生成就與六大類學生特質的相關性表格 .... 68 表 4-3-1 四次調查中我國學生特質-家中藏書之描述性統計摘要表 ............................................................................................................... 78 表 4-3-2 四次調查中我國學生特質-家中資源之描述性統計摘要表 ............................................................................................................... 79 表 4-3-3 四次調查中我國學生特質-父母最高學歷之描述性統計摘要表 ....................................................................................... 81. VIII.

(11) 表 4-3-4 四次調查中我國學生特質-學生最高學歷期望之描述性統計摘要表 ............................................................................... 83 表 4-3-5 四次調查中我國學生特質-學生對於學習科學之信心描述性統計摘要表........................................................................ 86 表 4-3-6 四次調查中我國學生特質-學生對於科學之評價描述性統計摘要表 ............................................................................... 90. IX.

(12) 圖次圖 2-2-1 我國相同世代學生跨年度的科學學習成就表現 ........................ 18 圖 2-3-1 影響學生學習成就的因素之關係模式圖 .................................. 20 圖 3-1-1 研究流程 ..................................................................................... 32 圖 3-1-2 研究架構 ..................................................................................... 33 圖 4-1-1 我國學生特質-家中藏書之有效樣本數分布圖 ......................... 55 圖 4-1-2 我國學生特質-家中資源之有效樣本數分布圖 ......................... 57 圖 4-1-3 我國學生特質-父母最高學歷之有效樣本數分布圖 ................. 59 圖 4-1-4 我國學生特質-學生最高學歷期望之有效樣本數分布圖 .......... 60 圖 4-1-5 我國學生特質-學生對於學習科學之信心有效樣本數分布圖 .. 62 圖 4-1-6 我國學生特質-學生對於科學之評價有效樣本數分布圖 ........... 63 圖 4-3-1 我國學生特質-家中藏書之平均值分布圖(含 95%之信賴區間) .................................................................................................... 78 圖 4-3-2 我國學生特質-家中資源之平均值分布圖(含 95%之信賴區間) .................................................................................................... 80 圖 4-3-3 我國學生特質-父母最高學歷之平均值分布圖(含 95%之信賴區間) ........................................................................................... 82 圖 4-3-4 我國學生特質-學生最高學歷期望之平均值分布圖(含 95%之信賴區間) ................................................................................... 83 圖 4-3-5 我國學生特質-學生對於學習科學之信心平均值分布圖(含. X.

(13) 95%之信賴區間) ........................................................................ 87 圖 4-3-6 我國學生特質-學生對於科學之評價平均值分布圖(含 95%之信賴區間) ................................................................................... 91. XI.

(14) XII.

(15) 第一章緒論本章共分為六節，第一節敘述研究的背景與動機，第二節說明研究目的，第三節列出研究問題，第四節定義所使用的名詞，第五節說明本研究的重要性，第六節指出研究範圍與限制。. 第一節. 研究背景與動機. 我國自 1999 年起參與由國際教育成就調查委員會(The International Association for the Evaluation of Educational Achievement，簡稱 IEA)所舉辦的「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)，TIMSS每四年度舉辦一次，在 TIMSS 2011 已有 63 個參與國家(Martin et al.,2012)。我國至 2011 年為止已參加四屆，且皆有優異的表現，關於我國八年級學生在 TIMSS 歷屆科學整體成績排名與平均量尺分數整理如下表 1-1-1 所示。從調查結果來看，我國八年級學生的表現在國際上一直是表現優異的國家之一，但在 TIMSS 2011 的結果報告書中所公布各國科學成就趨勢調查可以發現，雖然我國在此四次調查的平均量尺分數差異不大，然而 TIMSS 2007 的科學成績卻比 TIMSS 2003 年顯著退步 10 分。而且在科學項目所調查的四個科目中，生命科學領域的排名，更是有逐次下降的情形，如表 1-1-2 所示。 1.

(16) 表 1-1-1 我國八年級學生在 TIMSS 的科學整體成績排名與平均量尺分數. 科學排名平均量尺分數. TIMSS 1999. TIMSS 2003. TIMSS 2007. TIMSS 2011. 1 569. 2 571. 2 561. 2 564. 表 1-1-2 我國八年級學生各認知領域在 TIMSS 歷屆的排名 TIMSS 1999. TIMSS 2003. TIMSS 2007. TIMSS 2011. 生命科學地球科學物理. 1 3 2. 2 4 3. 3 1 4. 4 2 4. 化學. 1. 1. 1. 2. 過去對於影響學生在 TIMSS 科學成就表現的因素探討結果中發現，學生本身的特質對於其科學成就的表現具有很大的影響力，例如在 TIMSS 2011 的國際科學成就調查結果中顯示，各國八年級學生其學習成就與父母最高學歷、家中藏書、支持學習所構成的家庭資源具有高度正相關(Martin et al.,2012)。而在參與 TIMSS 1999 與 TIMSS 2003 的台灣八年級受測學生中，與其成績最相關且最具有預測力的學生特質為：「自己最高學歷的期望」(陳立琇，2005)。因此，本研究希望探討 TIMSS 1999、TIMSS 2003、TIMSS 2007 與 TIMSS 2011 這四次調查間，我國的學生特質與科學學習成就的趨勢變化。. 2.

(17) 第二節. 研究目的. 本研究目的在於分析 TIMSS 1999、TIMSS 2003、TIMSS 2007 與 TIMSS 2011 的資料，找出對於我國八年級學生科學學習成就最具關聯性的學生特質變項為何，並了解我國學生學生特質變項的趨勢變化。. 第三節. 研究問題. 本研究希望解決的研究問題如下：一、. 在家中藏書、家中資源、父母最高學歷、學生最高學歷期望、學生對於學習科學之信心、學生對於科學之評價的學生特質變項中，何者與學生科學學習成就的相關性最高？. 二、. 參與 TIMSS 1999、TIMSS 2003、TIMSS 2007 與 TIMSS 2011 的學生，其家中藏書、家中資源、父母最高學歷、學生最高學歷期望、學生對於學習科學之信心、學生對於科學之評價的學生特質變項的趨勢變化為何？. 三、. 我國高分群和低分群學生的家中藏書、家中資源、父母最高學歷、學生最高學歷期望、學生對於學習科學之信心、學生對於科學之評價的學生特質變項在此四次調查的趨勢變化為何？. 3.

(18) 第四節. 名詞解釋. 以下說明本研究所使用的名詞：一、. 國際數學與科學教育成就趨勢調查國際數學與科學教育成就趨勢調查(Trends in International Mathematics and Study，簡稱 TIMSS)是由國際教育成就調查委員會所主辦的國際大型調查研究。. 二、. 趨勢研究本研究將利用 TIMSS 1999、TIMSS 2003、TIMSS 2007、 TIMSS 2011 的數據和資料進行分析，探討在不同時間點的我國八年級學生之趨勢變化，是為縱貫式調查的趨勢研究。. 三、. 科學成就本研究所定義之「科學成就」，是指由 TIMSS 所公布的「科學整體成績」，每一位學生會得到五個似真值(plausible values)以估計其科學成就。. 四、. 生命科學成就本研究所定義之「生命科學成就」，是指由 TIMSS 所公布的 4.

(19) 「生命科學成績」，每一位學生會得到五個似真值(plausible values) 以估計其生命科學成就。五、. 八年級學生本研究之研究對象為參加 TIMSS 1999、TIMSS 2003、TIMSS 2007、TIMSS 2011 實測的 13 歲群學生，所謂 13 歲群學生，為測驗當時包含最多 13 歲群的在學學生的年級，相當於我國八年級的學生。四年度間我國與國際八年級學生的平均年齡整理如下表 1-4-1 所示(Martin et al.,2000a、2004a、2012；Olson et al.,2008)：. 表 1-4-1 四次調查間我國與國際八年級學生的平均年齡 TIMSS 1999. TIMSS 2003. TIMSS 2007. TIMSS 2011. 14.2 14.4. 14.2 14.4. 14.2 14.4. 14.2 14.3. 我國平均年齡國際平均年齡. 六、. 學生特質本研究中所定義的「學生特質」為 TIMSS 問卷中所設計的項目，僅限於：(1)家中藏書、(2)家中資源、(3)父母最高學歷、(4) 學生最高學歷期望、(5)學生對於學習科學之信心（Students' Self-Confidence in Learning Science）、(6)學生對於科學之評價（Students' Valuing Science）這六項。 5.

(20) 七、. 學生對於學習科學之信心本研究所定義的學生對於學習科學之信心(Students' Self-Confidence in Learning Science)，是指在 TIMSS 1999、2003、 2007、2011 的問卷中三題關於學生對於學習科學之信心的題目，以 TIMSS 2011 的題目為例：「我在自然科學方面通常表現不錯」、「和班上許多同學比起來，自然科學對我來說是比較困難的」、「自然科學不是我擅長的科目之一」。題目作答結果經過適當的轉向與編碼，並將三題求取平均數，所得的數值越高，表示對學習科學之信心越高。. 八、. 學生對於科學之評價本研究所定義的學生對於科學之評價(Students' Valuing Science)，是指在 TIMSS 1999、2003、2007、2011 的問卷中四題關於學生對於學習科學之信心的題目，以 TIMSS 2011 的題目為例：「我很喜歡學自然科學」、「我認為學自然科學將會對我的日常生活有幫助」、「我需要學好自然科學以進入我心目中理想的學校」、「我需要學好自然科學才能得到我想要做的工作」。題目作答結果經過適當的編碼，並將四題求取平均數，所得的數值越高，表示對科學的評價越高。 6.

(21) 第五節. 研究的重要性. 由於 TIMSS 為每四年舉辦一次的國際測驗，調查的成果可以提供各國進行數學與科學成就的趨勢探討，藉以瞭解各國的教育現況。利用這樣嚴謹抽樣與評量的資料庫，可以分析我國學生的學習現況，並希望對我國的教育提供建言，期使教育品質更加提升。在這四次調查間，我國也已陸續推動幾項教育改革，其中在 2004 年 9 月全面實施九年一貫課程後，學生所使用的教材從國編版課本轉變成民間開放教材。可以藉由分析這四次 TIMSS 受測學生的學習成就與學生特質之趨勢來比較這樣的教育改革所帶來的影響。下一次的 TIMSS 將在 2015 年舉辦，屆時的受測學生所接受的是十二年國民基本教育，因此，本研究分析 TIMSS 1999 至 TIMSS 2011 所得之趨勢變化的結果，可與未來 TIMSS 2015 的結果互相比對。. 第六節一、. 研究範圍與限制. 本研究對象僅限於參與 TIMSS 1999、TIMSS 2003、TIMSS 2007、 TIMSS 2011 實測的台灣八年級學生，不宜過度推論至台灣八年級此四年度以外的群體。. 二、. 本研究所定義之「科學成就」與「生命科學成就」，其成績計算僅限於 TIMSS 1999、TIMSS 2003、TIMSS 2007、TIMSS 2011 7.

(22) 所公布的科學整體成績與生命科學成績，不宜過度推論至其他科目。三、. 本研究所定義之「學生特質」僅限於：(1)家中藏書、(2)家中資源、(3)父母最高學歷、(4)學生最高學歷期望、(5)學生對於學習科學之信心、(6)學生對於科學之評價這六項，不宜過度推論至其他與學生相關的特質。. 8.

(23) 第二章文獻探討本章將說明本研究所使用的理論基礎與相關文獻探討，第一節將介紹 TIMSS 的背景與架構，第二節介紹我國在這四次調查測驗的整體表現和趨勢，第三節說明影響學生學習成就的因素，第四節介紹過去與 TIMSS 相關的文獻研究結果。. 第一節. 國際數學與科學教育成就趨勢調查. 一、 TIMSS 發展背景「國際數學與科學教育成就趨勢調查」 (Trends in International Mathematics and Study，簡稱 TIMSS)是由國際教育成就調查委員會(The International Association for the Evaluation of Educational Achievement，簡稱 IEA)所主辦的國際大型調查研究。最初，IEA 於 1963 至 1967 年間舉辦了第一屆的國際數學研究計畫 (First International Mathematics Study，簡稱 FIMS)與第一屆的國際科學研究計畫(First International Science Study，簡稱 FISS)。之後又在 1980 年舉辦第二次國際性的數學學習成就調查(Second International Mathematics Study，簡稱 SIMS)和科學學習成就調查(Second International Science Study，簡稱 SISS）。直至 1995 年，IEA 整合了數學與科學的這兩項研究計畫，辦理第三屆國際數學與科學研究計畫(Third International 9.

(24) Mathematics and Science Study 1995，簡稱 TIMSS 1995)，在四年後，IEA 舉辦了第三屆國際數學與科學研究計畫後續調查(Third International Mathematics and Science Study Repeat 1999，簡稱 TIMSS-R 1999)以瞭解學生在數學與科學學習的趨勢發展，爾後 TIMSS 以四年為一調查週期，進行數學與科學的國際研究。從 TIMSS 1999 的 45 個會員國至 TIMSS 2011 為止已有 63 個國家參與調查。. 二、 TIMSS 抽樣設計 TIMSS 的施測對象主要分為兩個群體，9 歲群(population 1)和 13 歲群(population 2)，並以二階段分層叢集抽樣的方式抽出參與測驗的樣本群。在第一階段，加拿大統計局(Canadian Statistics Center)根據各國所提供的分類編碼(例如公私立學校、地理位置)進行學校抽樣，至少抽出 150 所學校。第二階段各國根據在第一階段抽出的學校名單進行班級抽樣，原則上每校抽取一班，但是如果班級的學生數過少，可能會在同一間學校內抽取兩班，或是另找一間背景相當的學校抽取一班，並將兩班合併為一個虛擬班級(任宗浩、譚克平、張立民，2011)；如果班級內學生數過多，則從各班名單中隨機抽取受測學生(羅珮華，2007)。 10.

(25) 三、 TIMSS 評量工具數學與科學的成就測驗的評量架構主要由科學和數學試題審查委員會(Science and Mathematics Item Review Committee，簡稱 SMIRC)所發展。在八年級的成就測驗中，內容領域包含生物、化學、物理、和地球科學。在四個科學領域中再細分為三個認知領域，分別是知識、應用和理解(Martin et al.,2012)。美國波士頓學院國際研究中心再依照評量架構、各國課程涵蓋的情形與試測情形去開發最後實測的試題(羅珮華，2003)。所有試題再分為數本題本，每個學生只需作答其中一個題本，再透過試題反應理論(Item Response Theory，簡稱 IRT)去推算出每位學生的學習成就。答題的類型包含選擇題(multiple choice items)和非選擇題形式的建構反應試題 (constructed-response items)。最後在 TIMSS 所公布的資料中，每位學生在各領域將會得五個似真值(plausible values)以估計學生在該領域的學習成就。並且為了可以進行跨屆調查比較，其量尺將每屆所有學生平均能力值設定為 500 分，標準差設為 100 分。部分未公布試題將作為趨勢題(Trend items)，併入下次施測的試題中，以作為各國學生學習成就的趨勢探討(Martin et al.,2012)。. 11.

(26) 四、 TIMSS 背景問卷除了學生學習成就的測驗工具外，TIMSS 也設計了多種背景問卷以了解各國規畫的課程、實施情形，以及學生和教師的背景調查。TIMSS 所使用的背景問卷共有下列幾種(Mullis et al.,2009)： (一)課程問卷：由各國國家協調研究人(National Research Coordinators，簡稱 NRCs)填寫，包含各國數學與科學的課程組織，與課程涵蓋的範圍，以及在數學和科學方面的相關考試制度、目標和標準。 (二)學校問卷：由該年度受測學校的校長或教務主任填寫，以了解學校的辦學特色、所能獲得的資源、家長參與的情形，及組織氣氛等資訊。 (三)學生問卷：由該年度的受測學生填寫，以了解學生在家中與學校的生活，包含家庭環境、學校學習風氣以及個人對於數學與科學的感知與態度等。 (四)教師問卷：由該年度受測班級的科學與數學教師填寫，以調查教師個人特質與課室的教學和學習環境。 TIMSS 所架構的豐富背景問卷調查結果可以提供各國研究者進行更進一步的探討。. 12.

(27) 第二節. 我國學生在 TIMSS 1999、TIMSS 2003、TIMSS 2007、 TIMSS 2011 的科學成就與趨勢表現. 一、我國學生在 TIMSS 歷屆的科學學習成就表現從表 2-2-1 中可以得知，我國八年級學生的表現十分優異，其中 TIMSS 1999 整體科學總成績的表現更是在 38 個國家中排行第一，但是自 TIMSS 2003 之後排名下降至第二名，僅次於新加坡，其中 TIMSS 2011 的表現更與新加坡呈現顯著性的差異。而在這四次調查中，科學學習成就的前五名國家除了在 TIMSS 2003 有較多顯著性的差異之外，在其他次調查的前五名國家間的表現較無大太差異。(Martin et al.,2000b、2004b、 2008、2012)。. 表 2-2-1a TIMSS 歷屆八年級學生科學學習成就前五名國家及其比較台灣. 新加坡. 台灣 569(4.4) 新加坡 TIMSS 1999. 568(8.0) 匈牙利 552(3.7) 日本. ▽. 550(2.2) 韓國. ▽. 549(2.6). 13. 匈牙利. 日本. 韓國. ▲. ▲.

(28) 表 2-2-1b TIMSS 歷屆八年級學生科學學習成就前五名國家及其比較(續) 新加坡. TIMSS 2003. 台灣. 韓國. 香港. 愛沙尼亞. 新加坡. ▲. ▲. ▲. 578(4.3) 台灣. ▲. ▲. ▲. 571(3.5) 韓國. ▽. ▽. ▲. 558(1.6) 香港. ▽. ▽. 556(3.0) 愛沙尼亞. ▽. ▽. ▽. 新加坡. 台灣. 日本. 韓國. 英國. ▲. ▲. ▲. 552(2.5) 新加坡 567(4.4) 台灣 TIMSS 2007. ▲. 561(3.7) 日本. ▽. ▲. 554(1.9) 韓國. ▽. ▲. 553(2.0) 英國. ▽. ▽. ▽. ▽. 新加坡. 台灣. 韓國. 日本. 芬蘭. ▲. ▲. ▲. ▲. 542(4.5) 新加坡 590(4.3). TIMSS 2011. 台灣. ▽. ▲. 564(2.3) 韓國. ▽. ▲. 560(2.0) 日本. ▽. 558(2.4) 芬蘭. ▽. ▽. ▽. 552(2.5) 註：國家下方數值為該國之平均量尺分數，括弧內為標準誤(SE 值)。 ▲表示科學平均量尺分數顯著高於所比較的國家 14.

(29) ▽表示科學平均量尺分數顯著低於所比較的國家. 表 2-2-2 呈現我國歷屆八年級學生測驗的平均量尺分數，可以看到我國 TIMSS 2007 的科學成就比 TIMSS 2003 年顯著退步十分，其他次調查間則無顯著的進步或退步。而第一名的新加坡在 TIMSS 2011 科學表現十分優異，相較於 TIMSS 1999 至 TIMSS 2011 的平均量尺分數都顯著進步 12 至 23 分之間(Martin et al.,2012)。分析我國學生科學學習成就的分散程度方面，則有逐年減少的趨勢，表示高低成就學生之間的差距逐漸減少，不過此趨勢在新加坡也可看到，所以這樣的現象可能是試題差異所引起。但是以我國與新加坡比較，我國學生科學成就的分散程度在歷屆都較為集中(Martin et al.,2012)。. 表 2-2-2 我國八年級學生在 TIMSS 的科學表現趨勢平均量尺分數(標準誤). 2007. 2011 2007 2003. 564(2.3) 561(3.7) 571(3.5). 3. 1999. 569(4.4). 2003. 1999. -7 -10*. -5 -8 2. 註：*表示科學平均量尺分數顯著低於所比較的年度. 二、我國學生在 TIMSS 歷屆各科的學習成就表現若分科來看，如第一章第一節的表 1-1-2 所示，歷屆以來每個領域 15.

(30) 的排名皆在五名之內。而因分科的趨勢題題數過少，不能直接等化兩屆分科成就的量尺，所以在進行相同國家分科成就趨勢分析時，不能直接相比較 (Martin et al.,2008)，但是可與參與國家/地區間平均量尺分數的差異顯著性來比較兩屆之間的變化(李哲迪，2013)。在生命科學領域的部分，我國學生在國際上的排名有逐漸下滑的趨勢，且與 TIMSS 2003 之後持續排名第一的新加坡，從之前的沒有顯著差異在 TIMSS 2007 轉變成有顯著差異，平均量尺分數相差 15 分。而在 TIMSS 2011 的平均量尺分數更比新加坡落後擴大到 37 分，國際排名落在第四名。地球科學的成就表現上，在 TIMSS 1999 和 TIMSS 2003 分別顯著低於第一名的匈牙利和愛沙尼亞，與其他前五名國家則無顯著差異。TIMSS 2007 之後，國際排名進步到第一、二名，在 TIMSS 2007 與其他前四名國家無顯著差異，而在 TIMSS 2011 年與第一名的芬蘭相差 6 分。我國學生的物理成就表現在 TIMSS 2003 顯著的低於並列第一名的韓國和新加坡 10 分，在 TIMSS 2007 和第一名的新加坡差距 21 分，且顯著低於新加坡和第二名的韓國，到 TIMSS 2011 更與第一名的新加坡差距落後拉大到 50 分。至於化學成就方面的表現，整體在歷屆排名表現較其他科優異，從 TIMSS 1999 到 TIMSS 2011 都是國際排名第一名，在 TIMSS 2007 更是 16.

(31) 顯著高於第二名的新加坡 13 分，不過到 TIMSS 2011 卻落後新加坡 5 分，排名第二(Martin et al.,2000b、2004b、2008、2012)。. 三、我國相同世代學生跨年度的科學學習成就表現 TIMSS 調查除了可以提供各國檢視不同年度四年級與八年級學生的數學與科學表現，更可以檢視同一世代在經過四年升上八年級後的改變。雖然四年級和八年級學生的量尺平均皆為 500，但八年級的 500 所代表的能力是高過四年級的 500，不過，兩者能力的實際差距不可得知，但可確定在每一次調查此能力差距都是固定的(李哲迪，2013)。其中我國自 TIMSS 2003 起有四年級學生參與調查，因此在我國共有兩個可以進行縱向趨勢探討的相同世代，TIMSS 2003 的四年級學生和 TIMSS 2007 的八年級學生，而另一個相同的世代為 TIMSS 2007 的四年級學生和 TIMSS 2011 的八年級學生。. 17.

(32) 四年級年度 2003 2007 2011. 八年級. 平均量尺分數(標準誤) 551(1.7) 557(2.0). 552(2.2). 平均量尺分數(標準誤). 年度. 571(3.5). 2003. 561(3.7). 2007. 564(2.3). 2011. 圖 2-2-1 我國相同世代學生跨年度的科學學習成就表現。. 從 TIMSS 2003 和 TIMSS 2007 的國際科學結果報告書中所公布的資料(如圖 2-2-1)，我國參與 TIMSS 2003 的四年級學生的科學成績顯著的高於 TIMSS 量尺平均 51 分(標準差為 1.7)，而 TIMSS 2007 的八年級學生的科學成績顯著的高於 TIMSS 量尺平均 61 分(標準差為 3.7)，調查結果顯示，此一世代的學生經過了四年的學習後，科學成就有增加的情形，但另外值得注意的是學生科學成就的標準差卻是增加的，顯示出我國學生經過這一階段的學習後，學生科學成就的分散程度有增加的情形。另外，TIMSS 2007 的四年級學生在科學成就表現是顯著高於 TIMSS 量尺平均 57 分，而 TIMSS 2011 八年級學生則是高於 TIMSS 量尺平均 64 分，結果顯示此四年的學習經驗同樣有助於提升我國學生的科學成就，但是在標準差的比較上，同樣是有增加的趨勢，這可能與升上高年級後自然科學教材難度增加有所關連。. 18.

(33) 不論從平均量尺分數或是排名來看，相較於其他國家的進步情形，我國八年級學生部分學科的表現似乎有退步之現象，因此本研究希望深入探討有哪些因素可能影響學生的學習成就。. 19.

(34) 第三節. 影響學生學習成就的因素. Centra 和 Potter（1980）提出許多影響學生學習成就的因素，其中包含學校或學區的條件、校內的情形、教師本身的特質、教師的教學表現、學生本身的特質、以及學生所展現的行為，這些因素都間接或直接影響學生的學習成果，其間的相互關係模式如圖 2-3-1 所示。. 教師特質. 學生特質. Teacher characteristics. Student characteristics. 教學表現學生行為. 學生學習成果. School or school. Teaching performance. Student. Student learning. district conditions. (Behavior). behavior. outcomes. 學校或學區條件. 註：直線的箭頭表示因果關係。弧線的箭頭表示有相關性，但非. 校內情形. 因果關係. Within school condition. 圖 2-3-1 影響學生學習成就的因素之關係模式圖(Centra & Potter，1980). 20.

(35) 學校或學區的條件包含學校的規模，財政資源、薪資、師生比、行政教師的比率，學校的設備，學校位置的分布等因素。另一個跟學校方面有關的變項為校內的情形，例如：行政組織內部的行政教師比率與權限，教學組織內的教學團隊與風氣，學生同儕間的影響，班級的規模和校內的環境與氛圍等。在教師方面的影響因素包含教師個人的特質，像是教師的經歷，與能力傾向、專業與教學知識的具備，教師個人的價值觀和態度，以及對自己的期望，甚至是教師的社會階層等因素都有可能進而影響教師的教學表現。當年 Centra 和 Potter 僅針對學校與教師方面的變項進行深入探討，但在文中也提到學生方面的變項也是影響學生學習成果的重要因素，例如學生的社會階層與種族，和其父母的影響，自身的性向和先備知識，價值觀和態度，對自己的期望以及學生的認知和學習風格等更是直接影響學生行為與學習成果的因素。在 Wang、Haertel 和 Walberg(1997)統整了 11000 個統計結果後也發現，與學生切身相關的學生特質因素對於學生學習成就的影響也相當大。因此，本研究希望針對 Centra 和 Potter 架構中的學生變項做進一步的探討。以下將分別探討學生家庭背景與學生個人因素兩面向對於學生學習成就的影響。. 21.

(36) 一、家庭背景對於學生學習成就的影響 Coleman(1968)提出相較於獲得不同資源導致學校間學生學習成就不同，在相同學校內，由於學生家庭背景不同所造成學習成就差異的影響會更大。並指出影響學生學習成就或在校表現的家庭背景因素包含家中的社經地位、家庭的教育背景以及對學生教育的影響力，像是父母的教育程度以及對小孩在學校表現以及未來升學的期望等。Coleman(1988) 更將可能影響學生在學表現的家庭背景因素分成三個面向：財務資本 (financial capital)、人力資本(human capital)、社會資本(social capital)。財務資本，指的是家中的財富或收入，父母可以透過這些財力提供增加學習成就的物質資源，例如：在家中營造一個學習的空間。家中財務資本的測量指標可以透過家庭收入多寡作為依據，有時藉由家中的學習環境，例如：專用的書桌、電腦、書籍以及其他物質資源等作為參考的指標。人力資本在家庭中的重要指標如父母的教育程度，當父母的教育程度較高時，較有可能為子女營造一個適合學習的環境，促進子女在學業上的發展。陳建州和劉正(2001)比較國小六年級學生與其一年級時國語文成績發現，父母的教育程度對於學生學業成就有顯著的影響，此外當家長的職業為低階勞工時，對其子女的學業成就有不利的影響。而且經過這六年的教育後，學生家長的教育程度與職業階級所造成的學業成就差距並未改善，反而增加其影響的作用力。且家庭的職業社經地位對於學生 22.

(37) 在「能力表現」、「達成目標」、「努力堅持」三方面的自我效能感也顯示有顯著的正向影響效果(黃建皓，2012)。而第三個面向的社會資本，家庭內的社會資本包含家中父母與子女間的互動，家長對於子女的期望，與教育關注程度等層面。當親子間的互動關係越緊密，越有助於提升子女的教育成就 (Coleman,1988)。過去國內許多實證研究都指出，家庭背景可能與學生學習成就相關的因素包含：父母教育程度、全家收入、家庭文化資本、家庭社會資本、家庭財務資本、家長職業類別、家長對子女的教育態度、家中子女的教育設施等(林俊瑩、黃毅志，2008；黃富順，1973；陳江水，2003；簡茂發，1984)，甚至指出家庭層級因素對於學生學習成就的影響力還高過學校層級的因素(林俊瑩、吳裕益，2007)。在天下雜誌教育特刊(許芳菊， 2013)的調查結果也發現，現今家長帶給學生的壓力遠大過於老師。然而也有研究指出，家庭教育環境雖然對於學生學習態度有正面積極的影響，但是在學生學業成就上的直接影響有限，而且家庭社經地位對於學生的學業成就可能帶來間接的負面影響(戴源甫，2008)。此外，何偉雲(2001)初步探討「學童是否能聽懂老師上課內容」、「學童的學習態度」、「學童學習的興趣」、「家長的態度」四項因素對於國小學童自然科學習成就的影響發現，「家長的態度」相對於其他三個因素是最不具影響力的。而其中「學童的學習態度」、「學童學習的興趣」影響的重要性 23.

(38) 為第二、第三，可見學生個人的因素對於學習成就的影響力也是一項需要深入探討的因素。. 二、學生個人因素對於學生學習成就的影響過去有許多研究致力於探討學生個人因素對於學習成就的影響，像是劉靜宜(2003)指出高中學生的學習動機對於學業成就具有顯著的直接效果。謝亞恆(2008)提出學生的學習態度、學生對自己的教育期望對於國中學生的學業成就成長量具有顯著的影響。其中學生的學習態度與學業成就之間的正向關係，更是在多個研究中看到相似的結果(吳坤璋、黃台珠、吳裕益，2005；林淑真，2002；林俊瑩、黃毅志，2008)。 Wigfield 與 Eccles(2000)整合過去有關學習動機的觀點，提出成就動機之預期價值論(expectancy-value theory of achievement motivation)，其認為學習動機包含能力信念(ability beliefs)、成功預期(expectancies for success) 和作業價值(task values)三個部分。其中能力信念為兒童自己對於學科表現的知覺。成功預期是指兒童認為自己未來在特定學科的表現是如何。作業價值指的是兒童對於特定學科的實用性、重要性、和價值性(興趣、喜愛程度)。而劉政宏、張景媛、許鼎延和張瓊文(2005)以 Pintrich 的動機成分理論為基礎，將學習動機成分區分為「價值」、「預期」、「情感」三個成分。其將「價值成分」定義為學習者對課業學習之重要性與 24.

(39) 效用性認知。而「預期成分」為學習者對課業學習能否成功的預期，且不涉及能力信念、自我效能信念和控智信念等概念。最後「情感成分」則是學習者對課業學習工作之正、負向情感反應，以學習者是喜歡或討厭從事課業學習，對於課業學習會產生快樂、愉快等正向情緒或是痛苦、煩躁等負向情緒作為其情感反應。且在其研究結果中可以看到，價值、預期和情感等學習動機對於國小學生的學習行為皆具有影響力，其中更以情感的學習動機影響力較高，從結果可知當學生對於課業學習擁有越高的價值、預期或情感習動機時，其所表現的學習行為越正向。此外在科學教育有關態度方面的探討，大致分為學生的「科學態度 (scientiﬁc attitudes)」以及學生「對於科學的態度(attitudes toward science)」，其中學生對於科學的態度是指學生對於科學事物所形成的感覺、意見和信念等，這些想法可能會影響到學生對於科學的看法或行為(鄭湧涇、楊坤原，1998)。過去對於學生對科學的態度與學生的科學成就之間相關性的探討獲得相當高的關注，例如：Simpson 和 Oliver(1990)在十年的縱貫性研究中發現，高中理工組學生對於科學的態度與其科學成就之間具有高度相關。莊雪芳和鄭湧涇(2002)的研究結果也顯示，我國國一學生對於生物學的態度與其生物能力、科學態度、科學過程技能以及邏輯推理能力之間具有顯著正相關。然而 Osborne, Simon 和 Collins(2003)回顧了過去幾十年的研究結果 25.

(40) 後發現，學生對於科學的態度與科學學習成就之間的相關性仍然未獲得一致性的結果。雖然，對於科學抱有高度興趣不一定是讓學生在科學上獲得高成就的必要條件，但卻是讓學生專注於科學的額外推力(Oliver & Simpson,1988)。此外，個人本身的自我效能(self-efficacy)，也就是一個人對於自己獲得成功所具有的信心，也會影響其行為表現。當對於自我效能或成功的預期越高，所願意付出的努力就會越多、越持久。而這種對於自身能力的預期，往往從個人親身經驗所獲得，成功的經驗可以增加自我效能感，而反覆失敗則會降低這種預期(廖克玲，1982)。因此對於學生的學習而言，自我效能如同學生對於自我學習能力的信心，學生可以從過去學習經驗獲得對自我學習能力的預期，當學生學習上的自我效能感較高的話，即使面臨重大的障礙，也能持續努力的加以克服。. 26.

(41) 第四節. 探討 TIMSS 相關文獻中影響學習成就的因素. 在 TIMSS 2011 的國際科學成就調查結果(Martin et al.,2012)中顯示，家庭資源與學生科學成就之間呈現高度正相關，包含父母的最高學歷，家中藏書量，以及對於學生學習的支持程度。其他可能影響學習成就的因素包含學生族群的社經背景、學校資源的多寡、校園安全與學術發展、教師培育與工作滿意度。而且家庭和學校與學生「自我效能感」發展有著密切關係，這樣的主觀知覺雖然不代表學生所具有的能力，但卻是讓學生在面對挑戰時，具有積極面對已達成目標的信念，以創造更多的成功學習機會。家庭的社經地位，父母的教育期望、教育程度、財富和收入、與子女間的互動情形、與社區的人際關係網絡，家庭的生活風格和消費情形都可能會影響學生的成就抱負或學習成效(黃建皓，2012)。其中多年來 TIMSS 持續性調查與家庭背景相關的項目包含家中藏書與家中資源和父母的教育程度。蕭巧婷(2009)在比較 TIMSS 2007 國小四年級前六名和後五名的國家後發現，前六名國家中家庭藏書量超過 100 本的學生幾乎都佔其國家的二至三成，且前六名國家學生在家庭藏書量與科學成就表現之知識、應用、推理三個不同科學認知領域的相關性高於後五名國家，其中正相關性最大的國家是台灣。此外也發現，學生家中設備越多其在三個不同領域的科學成就表現就越好；這樣的發現在過去許多文獻中(張芳全，2009； 27.

(42) 邱美虹，2005；陳新豐、劉鳳如、謝婉琳，2005；羅珮華，2003)都曾指出，且在數學學習成就上也可以看到相似的結果(李雯雅，2009；李君柔、王美娟，2013；陳永昌，2011)。另外，在過去 TIMSS 調查結果中影響數學或是科學學習成就因素的相關探討文獻中發現，父母的教育程度與學生學習成就之間也表現出正相關性(李雯雅，2009；李君柔、王美娟， 2013；陳新豐等人，2005；陳永昌，2011)。張芳全(2009)指出，當父母的教育程度越高，家中的文化資本也就越豐富，而文化資本會正向影響學生學習興趣與科學成就。除了父母的教育程度可能會影響學生的學習成就外，學生對於自己的最高學歷期望也是一個重要的因素。邱美虹(2005)分析參與 TIMSS 2003 的亞洲國家/地區中，表現較優異的國家/地區(台灣、香港、日本、韓國、新加坡)其國中二年級學生的父母教育程度與學生自我教育期望之關係，結果發現五個國家/地區的學生對自己的教育期望與科學平均成就表現具有正相關性。除了日本以外，學生對於自己的學業期望的企圖心甚高，而且不論家長的教育程度為何，想要達到大學畢業以上的學生高達 70%以上。在陳立琇(2005)探討 TIMSS 1999 和 2003 我國學生特質的趨勢變化中可以看到，我國八年級學生對於「自己最高學歷期望」有增加的趨勢，而且相較於其他學生特質(如：家中藏書、家中資源、父母最高學歷、對於學習科學之信心、對於科學的評價)而言，此項學生特質是 28.

(43) 對科學或生命科學成績最相關且最具預測力的學生特質。另外，在 TIMSS 持續性的探討下也發現，學生對於科學的正向態度與其科學成就也具有高度正相關，且態度和成就之間的關係是互相影響的。由 TIMSS 2011 研究結果發現，在國際上四年級超過半數的學生對於科學具有喜歡的態度，然而八年級學生對於科學的正向態度卻較低，其中特別是科學領域分科教學的國家，只有少數的學生對於科學具有正向態度，顯示出學生升上國中後對於科學科目的喜好與興趣有下降的趨勢(Martin et al.,2012)。在我國 TIMSS 2003 的八年級學生之科學自信心與價值觀的調查結果(陳政帆，2006)也發現，雖然科學成就高的學生對於學習科學之自信心高於低成就的學生，且對於科學的價值觀也較正向，但是無論高成就或是低成就的學生對於未來選擇與科學相關的職業意願都較低，且高成就的學生也不太認同「必須把理化學好以得到想要的工作」，雖然學生的作答情形可能受到當年度問卷翻譯時是以理化科作為問卷題目的影響，但是這樣的現象仍然值得做進一步深入的探討。如果在國際間比較，雖然我國學生科學成就表現優異，不過學生對於學習科學的信心卻相當不足，在 TIMSS 的調查下，四次調查以來我國高信心學生的百分比總是在國際排行倒數六名以內，而且中階信心水準的學生比率在 TIMSS 2007 之後都低於國際學生百分比平均值，低信心的學生比率更是高於我國其他信心水準的比率(Martin et al.,2000b、2004b、2008、 29.

(44) 2012)。在多個高科學成就的亞洲國家中，都有看到學生對於學習科學學習之信心偏低的情形，這也許是與文化因素相關。除了調查學生對於學習科學之信心外，自 TIMSS 2003 開始在學生問卷的架構中加入學生對於科學之評價的問題。結果顯示，我國對於科學的高評價學生的百分比都在倒數三名以內，在 TIMSS 2011 僅高於日本。而且我國對於科學低評價的學生人數百分比在 TIMSS 2011 甚至超過一半 (Martin et al.,2004b、2008、2012)，可見學生對於科學的評價是偏向負向的情形。因此，本研究希望針對 TIMSS 背景問卷的學生問卷中有進行調查且與 Centra 和 Potter(1980)研究相呼應的因素深入探討，並參考陳立琇(2005) 針對 TIMSS 1999 與 TIMSS 2003 在學生特質趨勢探討的研究架構，進一步分析我國在 TIMSS 四次調查間我國的學生特質與科學學習成就的趨勢變化。其中包含的學生特質共有六項：家中藏書、家中資源、父母的最高學歷、學生最高學歷期望、學生對於學習科學之信心，以及學生對於科學之評價。. 30.

(45) 第三章研究方法本章分為四個小節以說明本研究之研究方法。第一節說明研究流程與架構，第二節介紹研究對象，第三節選定研究工具，第四節介紹研究的分析方法。. 第一節. 研究流程與架構. 本研究欲瞭解從 TIMSS 1999 到 TIMSS 2011，我國八年級學生在科學學習成就與學生特質變項相關性的趨勢為何，研究流程包含確立研究主題、文獻探討、確認研究對象及工具、擬定研究計畫、TIMSS 1999 至 TIMSS 2011 八年級學生資料蒐集、自然科學領域教師訪談、整理研究工具、資料分析、結果與討論、論文撰寫。整體的研究流程如圖 3-1-1 所示，研究架構如圖 3-1-2 所示。依據研究目的，探討的自變項為六個學生特質，包含：「家中藏書」、「家中資源」、「父母最高學歷」、「學生最高學歷期望」、「學生對於學習科學之信心」、「學生對於科學之評價」。依變項為科學整體成績和生命科學成績。使用 TIMSS 官方所公布的資料去分析在各次調查中此六項學生特質與科學整體成績、生命科學成績的相關性，並探討此六項學生特質變項在 TIMSS 1999、TIMSS 2003、TIMSS 2007、TIMSS 2011 此四次調查中的趨勢變化。 31.

(46) 確立研究主題. 文獻蒐集. 文確認研究對象及工具. 擬定研究計畫. 獻 TIMSS 1999 至 TIMSS 2011 我國八年級學生資料蒐集. 自然科學領域教師訪談. 探整理研究工具. 資料分析. 討結果與討論. 論文撰寫圖 3-1-1. 研究流程. 32.

(47) 學生六大特質. 一、家中藏書. 二、家中資源. 三、父母最高學歷. TIMSS 1999. 四、學生最高學歷期望. 五、學生對於學習科學之信心. 六、學生對於科學之評價. 科學整體成績生命科學成績. 圖 3-1-2. 研究架構. 33. TIMSS 2003 TIMSS 2007 TIMSS 2011.

(48) 第二節. 研究對象. 一、 TIMSS 受測學生本研究對象為參與 TIMSS 1999、TIMSS 2003、TIMSS 2007 與 TIMSS 2011 實測的 13 歲群學生，也就是 TIMSS 的學生群體 2 (population 2)，相當於我國八年級的學生。各國受測學生是採用二階段分層叢集抽樣設計所選取出來。第一階段先針對學校進行分層取樣，參與測驗的學校是由加拿大國家統計局 (Canadian Statistics Center，簡稱 CSC)依照我國提供的全國公私立國民中學編碼進行分層取樣，抽出 150 所學校。第二階段再從抽樣各校中抽取 1 至 2 個班級作為樣本。第二階段的班級取樣則是以叢集取樣(cluster sampling)，針對被抽中的學校進行班級抽樣，以隨機方式抽出受測班級，原則上每間學校抽取一班，如果班級人數過少，則在同一間學校內抽取兩班，或是合併類似背景學校的抽樣班級成為一個虛擬班級(任宗浩等，2011)，如果班級內學生數過多，再以亂數隨機抽樣適當人數(羅珮華，2007)。我國參與 TIMSS 實測的八年級學生有效樣本人數在 TIMSS 1999 為 5772 人，TIMSS 2003 為 5379 人，TIMSS 2007 為 4046 人，而 TIMSS 2011 為 5042 人。在分析高低分群差異時，取「科學整體成績」的前三分之一和後三 34.

(49) 分之一的學生分別歸為高分群和低分群。. 二、訪談教師有鑑於在教學現場的教師較了解目前學生對於升學的看法與學生學習情形，因此除了提出學生資料分析的量化結果外，研究者更進一步訪談三位自然科領域資深教師，以獲得更加詳細與豐富的質性研究資料。由於本研究的學生群體為參加 TIMSS 實測的八年級學生，在我國此階段的學生已接受七年級的生物課程，與八年級的理化課程，因此選擇 2 位生物科與 1 位理化科國中資深教師作為訪談對象，其中一位生物科教師更具有多年的導師經驗，可以進一步提供詳盡的學生在升學意願方面的資訊，而另一位生物科教師同時具有生物科和理化科的教學經驗。晤談以半結構式訪談，並全程錄音，晤談大綱詳見附錄。下表 3-2-1 為三位受訪老師的詳細基本資料：. 表 3-2-1 受訪教師基本資料性別. 任教科目. 教學年資. 導師經驗(年). Teacher 1. 男. 生物、理化. 11. 5. Teacher 2 Teacher 3. 女男. 生物理化. 19 17. 13 1. 35.

(50) 第三節. 研究工具. 本研究工具為 TIMSS 1999、TIMSS 2003、TIMSS 2007 與 TIMSS 2011 的國中二年級學生「科學成就測驗成績」與「學生問卷」和問卷答題結果。其中科學成就測驗成績與學生問卷答題結果可在 TIMSS 暨 PIRLS 官方網站(TIMSS & PIRLS International Study Center)上下載，而我國所使用的學生問卷可在國立臺灣師範大學科學教育中心的網站上下載。針對「國中二年級學生問卷」之題目，依據本研究欲探討其和科學學習成就之間的相關性，與分析學生特質變項之趨勢變化，找出四次調查中問卷均相同且有探討價值的題目來作為趨勢探討，必要時將選項做合併處理。本研究分析的學生特質變項為以下六部分：「家中藏書」、「家中資源」、「父母最高學歷」、「學生最高學歷期望」、「學生對於學習科學之信心」、「學生對於科學之評價」，以下敘述所採用之問卷題目，說明該答案的編碼方式。而包含兩個以上題目的變項再利用 SPSS 22 進行內部一致性 (Cronbach α)信度考驗，並報導其 α 係數。. 一、. 家中藏書. 本題在 TIMSS 1999、TIMSS 2003、TIMSS 2007、TIMSS 2011 的答 36.

(51) 案選項幾乎一樣，編碼時將「0-10 本書」轉換為 1，「11-25 本書」轉換為 2，「26-100 本書」轉換為 3，「101-200 本書」轉換為 4，「超過 200 本書」轉換為 5。故此項數值越高代表家中藏書越多，如果有缺失填答的樣本就予以剔除，本題問卷題目整理後如下表 3-3-1 所示。. 表 3-3-1a 「家中藏書」在這四次調查問卷的整理問題 TIMSS1999 10. 你家裏大約有多少本藏書？(雜誌、報紙和你學校的書不列入計算) 學生問卷請從 A、B、C、D 或 E 中圈選一項第5頁沒有或很少(0-10 本書)………………………………..…………. A 第 10 題可以裝滿一層書廚(11-25 本書)………………………..………... B 可以裝滿一個書櫃(26-100 本書)………………………..……….. C. 可以裝滿兩個書櫃(101-200 本書)………………………..…….... D. 可以裝滿三個或以上的書櫃(超過 200 本書)……………..…….. E. TIMSS2003 學生問卷第5頁. 4. 你家大約有多少本書？(雜誌、報紙和學校的課本不算) 沒有或很少(0-10 本書)……………………………………….….. 1 ○. 第4題. 可以放滿一排(11-25 本書)……..…………………….………….. 2 ○. 可以放滿一個書架(26-100 本書)…………………..……………. 3 ○. 可以放滿兩個書架(101-200 本書)………………….…….……... 4 ○. 可以放滿三個或三個以上的書架(200 本書以上)….…............... 5 ○. TIMSS2007 學生問卷第5頁第4題. 只圈選一項. 4. 你家大約有多少本書？(雜誌、報紙和學校的課本不算) 只圈選一個. 沒有或很少(0-10 本書)…………………………………..………. 1 ○. 可以放滿一排(11-25 本書)……..………………………….…….. 2 ○. 可以放滿一個書架(26-100 本書)……………………..…………. 3 ○. 可以放滿兩個書架(101-200 本書)………………………….….... 4 ○. 可以放滿三個或三個以上的書架(200 本書以上)……................ 5 ○. 37.

(52) 表 3-3-1b 「家中藏書」在這四次調查問卷的整理(續) TIMSS2011 學生問卷第5頁第4題. 合併之後的問題與答案編碼. 有效樣本數. 4. 你家大約有多少本書？(雜誌、報紙和學校的課本不算) 請只塗滿 1 個圓圈. 沒有或很少(0-10 本書)……………………………..….……...….. ○. 可以放滿一排書架(11-25 本書)………………………..…….…... ○. 可以放滿一個書櫃(26-100 本書).……………………………..…. ○. 可以放滿兩個書櫃(101-200 本書.)……………….….............…... ○. 可以放滿三個或三個以上的書櫃(超過 200 本書)…………..….. ○. 家中藏書 0-10 本………………………….………. 11-25 本………………………………… 26-100 本…………………………...….... 1 2 3. 101-200…………………………………. 200 本書以上…………….……………... 4 5. TIMSS 1999：5757 人 TIMSS 2003：5370 人 TIMSS 2007：4033 人 TIMSS 2011：5039 人. 二、. 家中資源(電腦、書桌). 這個部分在問卷中總共有兩題在四次調查皆相同。編碼時將「是」或「有」轉換為 1，「否」或「沒有」轉換為 0，把每位學生在兩題的回答加總起來作為家中資源的資料。學生的數值若為 2，代表兩種資源均有；若為 1，代表只具有其中一項資源。數值越高代表學生所擁有的家中資源越多，如果有任何一題缺失填答的樣本就予以剔除，問卷整理如下表 3-3-2：. 38.

(53) 表 3-3-2 「家中資源」在這四次調查問卷的整理問題請就每題從 A 或 B 中圈選一項 TIMSS1999 11. 你家有下列這些東西嗎？學生問卷是否第 5 頁第 11 b)電腦…………………………………………………… A B 題 b)、c) c)你專用的書桌……………………………………….... A B 每小題圈選一項 TIMSS2003 5. 你家有下面這些東西嗎？學生問卷有沒有第 6 頁第 5 b)電腦(不包括任天堂和電視/電腦遊樂器) ….………... L M 題 b)、c) c)個人專用的書桌或桌子………………………………. L M. TIMSS2007 5. 你家有下面這些東西嗎？學生問卷. 每小題圈只圈選一個. 是. 否. 第 6 頁第 5. b)電腦(不包括任天堂和電視/電腦遊樂器)..………….. 1 ○. 2 ○. 題 b)、c). c)你個人專用的書桌或桌子…….…………………....... 1 ○. 2 ○. TIMSS2011 5. 你家有下面這些東西嗎？學生問卷. 每小題請只塗滿 1 個圓圈. 是. 否. 第 6 頁第 5 題 a)、b). a)電腦(不包括任天堂和電視/電腦遊樂器)..……..……. ○. ○. b)你個人專用的書桌或桌子….……………………….... ○. ○. 合併之後的問題與答案編碼. 當學生填「是」編為 1，填「否」編為 0，加總學生這兩題的答案。若家中兩種資源都有，編碼結果為 2。若家中兩種資源僅有一種，編碼結果為 1。. 有效樣本數. TIMSS 1999：5759 人 TIMSS 2003：5362 人 TIMSS 2007：4004 人 TIMSS 2011：5034 人. 內部一致性. TIMSS 1999：0.179. 信度考驗 α 係數. TIMSS 2003：0.228 TIMSS 2007：0.271 TIMSS 2011：0.151. 三、. 父母最高學歷. 「父母最高學歷」是指母親(或繼母、養母、女性監護人等)或父親(或繼父、養父、男性監護人等)兩位中學歷最高的一方其學歷為何。 39.

(54) 由於這個部分的問卷題目在四次調查的選項不盡相同，故將部分選項合併以進行編碼轉換：1 是「代表小學肄業或沒有上過學」；2 是「國小畢業」；3 是「國小畢業至高中畢業之間的學歷」；4 是「五專二專畢業或是大學肄業」；5 是「二技或大學畢業、或更高學歷」。為了避免低估學生可以得到家庭教育資源，只要學生在任何一方填答「我不知道」，即將此樣本剔除。數值越高代表父母最高學歷越高。整理後如下表 3-3-3。. 表 3-3-3a 「父母最高學歷」在這四次調查問卷的整理問題 TIMSS1999 7. 你父母親的教育程度？分別就父親、母親的教育程度從 A、B、C、D、E、F、G、或 H 中圈選一項學生問卷第4頁第7題. 上過小學但沒有畢業…………………………... 小學畢業………………....................................... 上過中學，但沒有畢業………………………... 中學畢業……………………….………………... a)母親 A B C D. 中學畢業後接受過技職教育…………………... 上過大學，但沒有畢業………………………... 大學畢業………………………………………... 我不知道……………………………………….... E F G H. b)父親 A B C D E F G H. TIMSS2003 6. (A)你母親(或繼母、養母、女性監護人等)的最高學歷為何？只圈選一項學生問卷第7頁小學肄業或沒有上過學……………………………………….. L 第6題國小畢業……………………………………………………….... M 國中畢業………………………………………………………. N. 高中/職畢業………………………………………………….... O. 五專畢業……………………………………………………….. P. 二技畢業………………………………………………………. Q. 大學畢業………………………………………………………. R. 碩士以上學位…………………………………………………. S. 我不知道………………………………………………………. T. 40.

(55) 表 3-3-3b 「父母最高學歷」在這四次調查問卷的整理(續) TIMSS2003 學生問卷第7頁第6題. TIMSS2007 學生問卷第7頁第6題. 6. (B)你父親(或繼父、養父、男性監護人等)的最高學歷為何？只圈選一項. 小學肄業或沒有上過學……………………………………….. L. 國小畢業………………………………………………………. M. 國中畢業……………………………………………………….. N. 高中/職畢業……………...…………………………………….. O. 五專畢業……………………………………………………….. P. 二技畢業……………………………………………………….. Q. 大學畢業……………………………………………………….. R. 碩士以上學位……………………………………………...…... S. 我不知道……………………………………………………….. T. 6. (A)你的母親(或繼母、養母、女性監護人等)的最高學歷為何？只圈選一項. 小學肄業或沒有上過學………………………………………. 1 ○. 國小畢業………………………………………………………. 2 ○. 國中畢業………………………………………………………. 3 ○. 高中/職畢業………………………………………………….... 4 ○. 五專或二專畢業.……………………………….……………... 5 ○. 二技或四技畢業.…………………………………………….... 6 ○. 大學畢業………………………………………………………. 7 ○. 碩士以上學位…………………………………………………. 8 ○. 我不知道………………………………………………………. 9 ○. 6. (B)你的父親(或繼父、養父、男性監護人等)的最高學歷為何？只圈選一項. 小學肄業或沒有上過學……………………………………….. 1 ○. 國小畢業……………………………………………………….. 2 ○. 國中畢業……………………………………………………….. 3 ○. 高中/職畢業……………………………………………………. 4 ○. 五專或二專畢業.……………………………………….…….... 5 ○. 二技、四技畢業..…………………………………………….... 6 ○. 大學畢業……………………………………………………….. 7 ○. 碩士以上學位………………………………………………….. 8 ○. 我不知道……………………………………………………….. 9 ○. 41.