網路妥善度和應用ICT對PISA素養表現影響之多變量階層線性模式探討

全文

(1)國立臺中教育大學教育學系博士論文. 指導教授：. 楊銀興. 博士. 林原宏. 博士. 網路妥善度和應用 ICT 對 PISA 素養表現影響之多變量階層線性模式探討. 研究生：陳敏彥撰. 中華民國 102 年 6 月.

(2) 謝誌花開又花落，潮來又潮往，人間數十寒暑，物換星移，事過境遷，總是感慨時光匆匆，而當初一起努力的好夥伴和對我殷殷教誨的師長，如今已漸漸離我遠去，並在記憶中逐漸消退，我要抓住這個機會向他們表達我的謝意和敬意。首先，要感謝的是林原宏老師，他是我的碩士和博士指導教授，可以說沒有他，我就不可能完成博士學業的，對他的感激與感恩是長長久久、綿延不斷的。再來是要感謝博士共同指導教授楊銀興老師，對我在博士班修業的課程和論文方向，有諸多的指導和教誨，讓我受益良多。另外還要感謝論文口試委員江志正老師、黃財尉老師和陳玉樹老師，讓我的博士論文更臻於完備。另外，也要感謝修習博士班課程的所有授課老師和陪我一同修課、一同打拼的同學們，博士的路上因為有您，我才不致失去方向，因為有您，我才不致寂寞孤單，感謝您們。再來要感謝學校的曾金美校長、志宏主任和全體行政同仁，感謝您們在我修習博士學位的過程中，不斷給予我鼓勵，並分擔我的行政工作，讓我能撥出時間完成學位。最後要感謝我的家人，尤其是我的雙親，謝謝您們對我的殷殷期盼，讓我能保持打拼的精神，持續奮鬥下去。也要謝謝我的內人，謝謝妳在我的身後全力支持，照顧好家庭，讓我無後顧之憂，全心全意達成目標。要感謝的人太多，但感謝之詞太窮，僅此致上我最大的謝意，感恩！. i.

(3) 中文摘要本研究是以 PISA2003、2006 和 2009 的評量結果為研究主題，並藉由國家階層之網路妥善度(networked readiness index, NRI)、學生階層之資訊和通訊科技使用時間(use time of ICT)來顯示對學生數學素養、閱讀素養和科學素養之影響情形。本研究試著以多變量階層線性模式(hierarchical multivariate linear model, HMLM)，同時探討學生個體和國家階層之解釋變項影響學生數學素養、閱讀素養和科學素養的情形。茲將本研究發現結果臚列於下：一、除了 PISA2003 的科學素養分布最廣外，PISA2006 和 2009 的閱讀素養分布最廣，也就是說各國之間的平均閱讀素養，高平均得分國家和低平均得分國家的差距較大。另外，無論是 PISA2003、2006 或 2009，數學素養和科學素養的關係最密切，也就是說這兩者之間正相關程度最高。二、除了 PISA2003 的學生 ICT 使用時間並未能顯著影響數學素養、閱讀素養和科學素養的評量結果外，PISA2006 和 2009 的學生 ICT 使用時間顯著「負向」影響數學素養、閱讀素養和科學素養的評量結果。三、除了 PISA2003 的國家網路妥善度並未能顯著影響數學素養、閱讀素養和科學素養的評量結果外，PISA2006 和 2009 的國家網路妥善度顯著「正向」影響數學素養、閱讀素養和科學素養的評量結果。四、除了 PISA2003 的國家網路妥善度能顯著「正向」調節學生 ICT 使用時間對數學素養、閱讀素養和科學素養的影響外，PISA2006 和 2009 的國家網路妥善度均顯著「負向」調節學生 ICT 使用時間對數學素養、閱讀素養和科學素養的影響。. 關鍵字：國際學生評量計畫、網路妥善度、資訊和通訊科技使用時間、多變量階層線性模式、學生素養. ii.

(4) A Study on Literacy of PISA with NRI and ICT Application by Using the Hierarchical Multivariate Linear Model. Abstract This study used the results of PISA2003, 2006 and 2009 as main research subject and used networked readiness index (NRI) as explain variable of national level and used time of ICT as explain variable of student level to analyze their affection to the literacy of mathematic, reading and science under hierarchical multivariate linear model (HMLM). The results of this study was showed below: 1. Except science literacy of PISA2003 was the widest distribution, reading literacy of PISA2006 and 2009 were the widest distribution. It showed that high average score nation and low average score nation of reading literacy were obiviously different. Futhermore, no matter PISA2003, 2006 or 2009, mathematic literacy and science literacy had highly correlation. 2. Except student’s used time of ICT couldn’t significantly affect the literacy of mathematic, reading and science in PISA2003, student’s used time of ICT could significantly “negative” affect the literacy of mathematic, reading and science in PISA2006 and PISA2009. 3. Except nation’s networked readiness index couldn’t significantly affect the literacy of mathematic, reading and science in PISA2003, nation’s networked readiness index could significantly “positive” affect the literacy of mathematic, reading and science in PISA2006 and PISA2009. 4. Except nation’s networked readiness index could significantly “positive” conditioning the affection of student’s used time of ICT to the literacy of mathematic, reading and science in PISA2003, nation’s networked readiness index could significantly “negative” conditioning the affection of student’s used time of ICT to the literacy of mathematic, reading and science in PISA2006 and PISA2009. Keyword: PISA, NRI, used time of ICT, HMLM, literacy of student.. iii.

(5) iv.

(6) 目次第一章. 緒論 ....................................................................................................... 1. 第一節研究動機 ............................................................................................ 1 第二節研究目的 ............................................................................................ 4 第三節研究問題 ............................................................................................ 4 第四節名詞解釋 ............................................................................................ 5 第五節研究工具、範圍及限制 .................................................................... 7 第二章文獻探討 ............................................................................................... 9 第一節 PISA 的內涵....................................................................................... 9 第二節資訊和通訊科技的意義以及相關研究 .......................................... 30 第三節網路妥善度的意義以及相關研究 .................................................. 36 第三章研究方法 ............................................................................................. 43 第一節研究架構 .......................................................................................... 43 第二節研究對象 .......................................................................................... 44 第三節研究變項 .......................................................................................... 47 第四節研究流程 .......................................................................................... 53 第五節研究分析模式 .................................................................................. 54 第四章. 研究結果與討論 ................................................................................. 67. 第一節學生數學、閱讀和科學素養之間的關係分析 .............................. 67 第二節學生 ICT 使用時間影響學生數學、閱讀和科學素養之分析 ..... 74. v.

(7) 第三節國家網路妥善度影響學生數學、閱讀和科學素養之分析 .......... 80 第四節國家網路妥善度調節學生 ICT 使用時間影響學生數學、閱讀和科學素養之分析.......................................................................... 86 第五章結論與建議 ......................................................................................... 95 第一節結論 .................................................................................................. 95 第二節建議 .................................................................................................. 98 參考文獻 ........................................................................................................... 101 附錄 ................................................................................................................... 105 附錄一多變量階層線性模式資料前置處理流程 .................................... 105 附錄二 PISA2003 之 ICT 問卷 .................................................................. 107 附錄三 PISA2006 之 ICT 問卷 .................................................................. 109 附錄四 PISA2009 之 ICT 問卷 .................................................................. 111. vi.

(8) 表次表 2-1 世界各區域網路使用人數及網路妥善度之統計 ................................ 38 表 3-1 PISA2003 納入研究的國家及其學生人數統計................................... 44 表 3-2 PISA2006 納入研究的國家及其學生人數統計................................... 45 表 3-3 PISA2009 納入研究的國家及其學生人數統計................................... 46 表 3-4 PISA2003 國家和學生階層各項指標的平均值................................... 48 表 3-5 PISA2006 國家和學生階層各項指標的平均值................................... 49 表 3-6 PISA2009 國家和學生階層各項指標的平均值................................... 51 表 3-7 二階層之 HLM 常見次模式.................................................................. 57 表 4-1 PISA2003 於次模式一之多變量階層線性模式分析摘要................... 69 表 4-2 PISA2006 於次模式一之多變量階層線性模式分析摘要 .................. 71 表 4-3 PISA2009 於次模式一之多變量階層線性模式分析摘要 .................. 73 表 4-4 PISA2003 於次模式二之多變量階層線性模式分析摘要................... 76 表 4-5 PISA2006 於次模式二之多變量階層線性模式分析摘要 .................. 78 表 4-6 PISA2009 於次模式二之多變量階層線性模式分析摘要 .................. 79 表 4-7 PISA2003 於次模式三之多變量階層線性模式分析摘要................... 82 表 4-8 PISA2006 於次模式三之多變量階層線性模式分析摘要 .................. 84 表 4-9 PISA2009 於次模式三之多變量階層線性模式分析摘要 .................. 85 vii.

(9) 表 4-10 PISA2003 於完整模式之多變量階層線性模式分析摘要................. 88 表 4-11 PISA2006 於完整模式之多變量階層線性模式分析摘要................. 90 表 4-12 PISA2009 於完整模式之多變量階層線性模式分析摘要 ................ 92. viii.

(10) 圖次圖 2-1 網路妥善度的架構 ................................................................................ 37 圖 2-2 亞洲主要國家網路妥善度之比較 ........................................................ 39 圖 2-3 歷年台灣上網人數與網路妥善度成長之趨勢 .................................... 40 圖 3-1 研究架構................................................................................................. 43 圖 3-2 研究流程................................................................................................. 53. ix.

(11) x.

(12) 第一章緒論《易經．繫辭下傳》曰：「夫乾，天下之至健也，德行恆易以知險。夫坤，天下之至順也，德行恆簡以知阻」。乾卦代表天，是宇宙萬物運行的道理，例如太陽東升西落、季節冬去春來等變化。坤卦代表地，是順從一切道理的運作，例如農夫依時耕作、人民順從天意等。雖然乾坤兩卦看似簡易，但是背後所蘊藏的道理，卻是一點也不簡易的。在乾卦一切簡易的表象下，也潛藏著危險，而在坤卦一切順從的背後，也潛藏著困阻，吾人不得不慎之。在教育現場上，老師就像天，而學生就像地，天影響著地，地也順從著天。然而，就像易經所說的，看似簡易的道理，背後卻一點也不簡易。學生的學習看似直接受到老師教學的直接影響，其實，卻受到種種的因素影響。若分成內外部來看，可分成學生內部心理因素和外在環境因素的影響，內部心理因素諸如：學習動機、自我效能、焦慮等等，外在環境因素諸如：學習環境、學習時數等等。若分成上下層來看，班級因素影響學生，學校因素影響班級，國家因素影響學校，所以上層因素影響著下層表現。. 第一節研究動機從本體論(ontology)的角度來看，「探究事物的本然狀態」是本體論的核心 (Knight, 1998)，那麼探究教育的本然狀態就是教育研究在本體論上的符應。另從知識論(epistemology)的角度來看，「真理是什麼？」和「如何去認知？」是知識論的本質，那麼追尋教育的真理就是教育研究的目的。再從價值論(axiology)的角度來看，「什麼是價值？」和「什麼是善的？」是價值論的內容，那麼尋求教育的價值就是教育研究的產物。綜上觀之，要探討影響學生學習的種種因素，殊屬不易，除了要從本體論、知識論和價值論為基礎來切入教育研究方法外，但若能採取適合資料架構的研究 1.

(13) 分析方法，並將誤差來源控制良好的話，那麼將可以較有結構式地探討影響學生學習的種種因素。因此，既然要以結構性地呈現學生學習面貌，那麼以最具結構性的國際大型學生評量資料來做為分析之用，是較能達到這樣的目的。從 2000 年起開始實施的 PISA 國際評量計畫(The Programme for International Student Assessment ，簡稱 PISA) 是由經濟合作暨發展組織 (Organisation for Economic Co-operation and Development，簡稱 OECD)所籌畫的國際大型評量計畫。 PISA 評量是以十五歲的學生為主，分別評量他們在閱讀、數學、科學領域的素養成就，目的是在於了解這些學生是否已經具備有良好基本學科素養的公民(林煥祥、劉聖忠、林素微、李暉，2008)，而十五歲是大部分國家義務教育結束的年紀，所以也可以用來檢測各國義務教育實施的成果。PISA 測驗從 2000 年起每隔 3 年施測一次，每次都有其主要施測領域，2000 年以閱讀為主，2003 年以數學為主， 2006 年以科學為主，2009 年則又輪回以閱讀為主，但仍有其他二項領域的資料可供作分析。每次 PISA 評量實施後均會釋出資料供做研究之用，近年來也已經成為每個參加評量的國家，將之作為教育政策實施成效之參考指標。本研究是以 PISA 為資料來源，因為 PISA 評量的資料本身具有巢狀(套)式設計(nested design)，即學生與國家均有階層性配對，故非常適合以階層式的方法來做分析，因為用一般的線性迴歸模式分析巢套式設計的資料，會產生違反假設誤差呈常態的問題(溫福星，2006)，所以，本研究使用階層線性模式(hierarchical linear model, HLM)來做為研究方法，就可以將不同階層的解釋變項之關係、影響程度和影響方向完整地呈現出來，並且不會違反假設誤差呈常態的問題，林原宏、黃耀加(2006)的研究指出利用階層線性模式可以適切地解釋學生和國家變項結構關係，本研究期以國家階層解釋變項對於學生階層解釋變項與依變項的影響，來顯示學生和國家階層解釋變項影響學生學科素養的重要性。近年來 PISA 有關的階層式研究，較多著重於國家解釋變項對學生數學素養的影響，但對於學生閱讀素養和科學素養的相關研究是較少的，所以本研究試著 2.

(14) 以多變量階層線性模式(hierarchical multivariate linear model, HMLM)，同時探討影響學生數學素養、閱讀素養和科學素養的學生個體和國家階層之解釋變項，這樣可以避免第一類型錯誤機率累積的問題，也可以加以驗證某一解釋變項對所有效標變項的解釋效果是否不為 0，或是在不同的次模式中，某些解釋變項的解釋效果是否相等(陳正昌、程炳林、陳新豐、劉子鍵，2009)。另外，多變量階層線性模式還可以透過變異數及共變數矩陣來探討依變項之間的關係( Raudenbush & Bryk, 2002)。近年來，隨著每次 PISA 評量對於數學素養、閱讀素養和科學素養的國家排名公布，世界上的主要國家均非常重視其結果，並藉由此來做國家教育政策的調整和改革方向，甚至當成教育政策實施和改革成效之檢測方式之一。而台灣教育當局也逐漸地開始重視其評量的結果，往往會針對排名較落後的素養類別，進行教育政策的調整和較多經費的揖注 (吳書銘，2008)。另外，也有地方政府打算將教育大會考改成類似 PISA 的測驗題型，故 PISA 相關議題之研究，均能獲得各界相當的矚目。在知識經濟時代，「科技」的重要性是無與倫比的，而透過「科技」的運用，會有助於生產力的提升。另外，在教育發展過程中，不管是行政與教學革新，都會結合「科技」的力量，增進教師教學與學生學習效果，因此，資訊和通訊科技的使用就變成一個在教育階段非常重要的研究議題。然而，與資訊和通訊科技的使用息息相關的就是網際網路，根據調查，越是科技發達的國家，則其網路的妥善度就越完善(謝中琮，2011)。那麼，網路的妥善度也就變成伴隨資訊和通訊科技的另一個重要研究議題。而本研究就是以 PISA 的評量結果為研究主題，並藉由國家階層之網路妥善度(networked readiness index, NRI)、學生階層之資訊和通訊科技使用時間(use time of ICT)來顯示對學生數學素養、閱讀素養和科學素養之影響情形，目前國內外文獻尚未有結合這些相關變項之實證研究，故值得加以深入地探討。 3.

(15) 第二節研究目的本研究旨在探討國家階層之網路妥善度(networked readiness index, NRI)、學生階層之資訊和通訊科技使用時間(use time of ICT)對學生數學素養、閱讀素養和科學素養之影響，基於此，本研究目的如下所列：一、探討數學素養、閱讀素養和科學素養之間的關係。二、探討學生ICT使用時間影響學生數學素養、閱讀素養和科學素養的情形。三、探討國家網路妥善度影響學生數學素養、閱讀素養和科學素養的情形。四、探討國家網路妥善度調節學生ICT使用時間影響學生數學素養、閱讀素養和科學素養的情形。. 第三節研究問題依據本研究目的，茲將研究問題敘述如下：一、數學素養、閱讀素養和科學素養之間的關係為何？二、學生ICT使用時間是否會影響學生數學素養、閱讀素養和科學素養？：學生ICT使用時間會影響學生數學素養：學生ICT使用時間會影響學生閱讀素養：學生ICT使用時間會影響學生科學素養三、國家網路妥善度是否會影響學生數學素養、閱讀素養和科學素養？：國家網路妥善度會影響學生數學素養：國家網路妥善度會影響學生閱讀素養：國家網路妥善度會影響學生科學素養四、國家網路妥善度是否會調節學生ICT使用時間對學生數學素養、閱讀素養和科學素養的影響？：國家網路妥善度會調節學生ICT使用時間對學生數學素養的影響：國家網路妥善度會調節學生ICT使用時間對學生閱讀素養的影響 4.

(16) ：國家網路妥善度會調節學生ICT使用時間對學生科學素養的影響. 第四節名詞解釋依據本研究相關重要專有名詞進行解釋和概述如下：一、國際學生評量計畫國際學生評量計畫(PISA)指的是由經濟合作暨發展組織(OECD)所籌畫的國際大型評量計畫。PISA測驗從2000年起每隔3年施測一次，每次都有其主要施測領域，2000年以閱讀為主，2003年以數學為主，2006年以科學為主，2009年則又輪回以閱讀為主。二、閱讀素養閱讀素養(reading literacy) 為理解、運用、省思及投入文本，以達成個人目標，發展個人知識和潛能，並有效參與社會。包括一組廣泛的認知能力，從基本解碼，到字彙、文法語言和文章結構與特色的知識，再到關於世界的知識。它同時也包含後設認知能力：處理文本時，能察覺並使用各式各樣適當策略的能力 (OECD, 2010)。在本研究中得分越高，代表素養越高，得分越低，則代表素養越低。三、數學素養數學素養(mathematical literacy) 為個體能夠辨認和了解數學在世界上所扮演的角色，能夠進行有根據的評斷，並且針對生活中的需求來運用或者投入數學活動，以成為一個積極的、關懷的以及反思的國民。包括學生提出、解決及解釋牽涉到數量、空間、機率或是其他數學概念的問題情境時，能夠形成、應用及詮釋數學，這樣的活動包含了數學性的推理與數學概念、程序、事實及工具的運用來描述、解釋和預測現象(OECD, 2010)。在本研究中得分越高，代表素養越高，得分越低，則代表素養越低。四、科學素養. 5.

(17) 科學素養(scientific literacy) 為能運用科學知識辨識科學議題、獲得新知、解釋科學現象，並形成證據導向的結論；能理解科學特徵是一種人頪知識和探索的型態；能覺察科學與科技形塑周遭物質、知識及文化的環境；且成為一個具有意願投入科學相關議題、具有科學概念，以及具反思性的公民。包括學生是否能運用科學知識來辨識科學問題、是否能解釋科學現象，以及是否能針對科學相關的議題形成證據導向的結論，並強調學生解決問題的能力和傳達複雜科學概念的溝通能力(OECD, 2010)。在本研究中得分越高，代表素養越高，得分越低，則代表素養越低。五、資訊和通訊科技使用時間為本研究的學生階層變項，本研究是將PISA的ICT問卷中有關ICT使用時間問卷的結果做加總，而成為單一變數，並稱之為資訊和通訊科技使用時間，代表的是學生使用ICT的時間長短。ICT使用時間得分越高，代表使用時間越長，得分越低，則代表使用時間越短。六、網路妥善度網路妥善度(NRI)為本研究的國家階層變項，NRI為世界經濟論壇(world economy forum, WEF)所建立的指標，為測量一個國家資訊和通訊科技(ICT)的發展情形的指標，也是一種國家的競爭力指標。NRI將ICT分別從三個面向評比：環境(environment)、妥善度(readiness)與應用度(usage)。「環境」指的是國家提供發展和使用ICT的整體情況，又由市場、政治法規與基礎設施分項指標組成。「妥善度」指的是使用者運用ICT的潛力，而使用者指的是個人、企業與政府。「應用度」指的是使用者運用ICT的程度，而使用者指的也是個人、企業與政府 (Schwab, Porter & Cornelius, 2004)，在本研究中得分越高，代表NRI越高，得分越低，則代表NRI越低。而NRI的計算方式為： NRI. 環境組成指數. 妥善度組成指數. 6. 應用度組成指數.

(18) (Soumitra, Bruno & Fiona, 2004). 第五節研究工具、範圍及限制一、研究工具本研究使用HLM7.0版軟體進行多變量階層線性模式分析，同時將PISA之學生數學素養、閱讀素養和科學素養當成依變項，並探討國家階層之網路妥善度及學生階層之資訊和通訊科技使用時間來顯示對依變項之影響情形。二、研究範圍本研究是以PISA2003、2006和2009的評量結果和WEF所公布的NRI資料為主要研究範圍，研究對象以十五歲的學生為主，分別分析他們在閱讀、數學、科學領域的素養成就和ICT的使用時間。三、研究限制影響學生學科素養的因素相當多，本研究僅將學生ICT使用時間和國家網路妥善度納入研究架構中，在控制其他相關變項的情形下，所做出的分析和解釋，因此，在推論上仍有其限制。. 7.

(19) 8.

(20) 第二章文獻探討本研究針對主要研究議題進行文獻探討，包括 PISA 的內涵、資訊和通訊科技的意義以及相關研究、網路妥善度的意義以及相關研究、階層線性模式及其應用和多變量階層線性模式及其應用等五個部分來進行相關探討。. 第一節 PISA 的內涵本研究以 PISA2003、2006 和 2009 的評量結果為主要研究資料來源，茲將 PISA 的背景沿革、架構與內涵、素養評量工具等進行探討如下：. 壹、PISA 的背景沿革對每一個國家來說，無論是家長、學生、教師、政府和廣大國民，即所有利益相關者，都需要知道他們的教育體系的狀況是如何，尤其是幫助學生準備面對現實生活的情況。因此，許多國家都相當注重監視學生的學習狀況，進而發展許多對國家內部的評量方式，但是，國際間的比較評估可以擴展和提供豐富的國家現狀資訊，並提供一個更大的範圍和觀點來解釋國家的表現。另外，也可以顯示在教育方法上，什麼是可能做到的與其在教育成果上的表現，還有在教育機會均等的努力，也可以通過建立與取得可衡量的政策目標設定，進而幫助建立改革的策略。還可以幫助國家了解自身的相對優勢和弱點，並監測其改革進展。 PISA 是「國際學生成就評量方案」 (Programme for International Student Assessment) 的簡稱，是由 OECD(Organisation for Economic Cooperation and Development )所策劃的一項國際性評量，其主要目的在評估學生是否具有投身社會所需的知識及技能，以及他們的終身學習能力(OECD, 2000)。PISA 的評估需要一個廣泛的方法來測量知識、技能和態度，反映了當前在課程的變化，而且這是超出了以學校為基礎的方法，特別是在日常使用中的知識。它是基於一個終身學習的動態模型，新的知識和技能表現在整個不斷取得成功適應這個不斷變化的世 9.

(21) 界所必需的。PISA 的重點是放在 15 歲的學生身上，主要在他們面對未來需要的基礎上來評估他們知道什麼以及可以做什麼，這是反映出學生的能力、繼續學習和學以致用的程度，同時評估他們的選擇和決策。因此，PISA 同時評估學生的知識，還考察了他們的反思能力，並運用自己的知識和經驗來解決現實生活中的問題。 PISA 是在閱讀、數學和科學等特定的領域下，收集並提出數據來呈現學生、學校和國家的現況。它也結合了對學生的家庭背景資料的評估，尤其是他們的學習環境及其與電腦的熟悉的方法。 PISA 的特色在於切合公共政策議題，重視素養與終身學習。參與國家希望透過 PISA 來瞭解學校教育是否足以使學生面對成人世界的各種挑戰，學校教育是否在某個領域較為有效，以及學校教育是否讓學生有足夠能力脫離原本不佳的生長背景等公共政策議題；PISA 也特別重視學生在測驗、說明及解題時，應用知識技能來有效的分析、理解和溝通之素養(OECD, 2004b)；因為學校不能教會學生所需的一切，學生不應只學知識和技能，更該對為什麼學習與如何學習有所覺察，所以 PISA 評量學生在閱讀、數學、科學素養上的表現，並且也要求學生的學習動機、信念與策略，以作為終身學習的競爭力(OECD, 2007)。學校課程一般著重學生對學科知識的掌握，但 PISA 的研究將超出學生有否掌握學科知識這一層面，評估學生對自我學習經驗的反省能力，以及是否能夠把所學的知識與未來生活連繫(張鈿富，2001)。第一次的 PISA 評估在 2000 舉行，此後，每三年舉行一次。評估主要分為三個領域：閱讀素養、數學素養及科學素養，三者組成一個評估循環核心。而在每一個評核週期裡，三分之二時間會用來對其中一個領域進行深入評估，例如，2000 年 PISA 以閱讀素養為主要評估領域， 2003 年則是以數學素養為主要評估領域，而 2006 年是以科學素養為主要評估領域，2009 年則又輪回以閱讀素養為主要評估領域。每一次的結果報告，均能為參與國揭露以下的訊息； 10.

(22) 一、提供各國學生教育體質的基準概況。二、由背景變項中窺探，當次所調查的社會經濟和教育變項等的解釋力。三、進行趨勢探究，藉由持續性的規劃本質，顯示調查結果的趨勢及結果與學生層級和學校層級背景變數的關連性。綜上觀之，PISA 的重點目標是提供一個穩定的參考點用以監控教育系統的革新。從報告的分析數據中，可以瞭解到本國各科素養相對的優勢與劣勢，也為教育改進提供參考指標，給予下個世代新方向和多重思維。. 貳、PISA 的架構與內涵 PISA 每三年施測一次，每次均以閱讀素養、數學素養和科學素養的其中一種素養評量為主軸，其他兩種素養評量則為次要評量領域。茲將 PISA 的架構和內涵分述如下：一、PISA 閱讀素養 (一) PISA 閱讀素養的定義「素養」一詞指稱的是用以獲得和溝通訊息的一種工具，這與 PISA 所欲表達的「閱讀素養」概念相近：在許多情況下與為了各種目的，主動的、有目的和功能性的應用閱讀。閱讀素養包括一組廣泛的認知能力，從基本解碼，到字彙、文法語言和文章結構與特色的知識，再到關於世界的知識。它同時也包含後設認知能力：處理文本時，能察覺並使用各式各樣適當策略的能力。 PISA 將閱讀素養定義為：. 理解、運用、省思及投入文本，以達成個人目標，發展個人知識和潛能，並有效參與社會。(OECD, 2010). 11.

(23) 茲將閱讀素養的定義再精確描述如下： 1. 理解、運用、省思定義中「理解、運用、省思」連結了閱讀與認知的重要元素。所謂「理解」指稱的是讀者從文本建構意義，包括大範圍和小範圍、字面的和隱含的意義。它可以是基礎的作業，如理解語詞的意義，或可以複雜如理解長篇論說文或記敘文的相關主題。所謂「運用」意指此種閱讀是為了應用文本的訊息和想法到目前的作業或目標，或強化或改變信念。大部分閱讀屬於此類。在某些情境中，此種文本的運用僅需少量的理解，透過一些結構的基本認知來獲知字詞的意義(例如：許多功能性選單)。其他則需要使用句法和較複雜結構的理解，方能摘錄出訊息。然而，在所有情境中，讀書都是以固定的模式來處理文本。所謂「省思」文本，讀者會將讀到的內容與其想法和經驗連結，他們可能使用文本而對其生活的事物有新觀點，或他們會利用外在的參照架構對文本做出判斷。在接觸文本的過程中，讀者不斷地對文本做出這些判斷，他們必須評估文本是否適合手邊的作業，決定文本能否提供所需的資訊，他們必須判斷內容的真實性和可靠性，他們需能說明文本中見到的任何偏見。再者，某些文本既是一項技能的作品也是獲取訊息的工具，讀者一定得對文本的品質做出判斷。 2. 投入定義中「投入」一詞意味著閱讀動機。多數人僅在有作業需求時才閱讀，其他人會為了樂趣和一般興趣而閱讀，有些人只在教師、雇主或政府機關指示下閱讀，當然也有人是自行選擇閱讀。換言之，人們投入閱讀的程度不同，閱讀在其生活中所扮演的角色也不同。閱讀投入係由一組情感與行為特徵構成，包括閱讀興趣、閱讀樂趣、閱讀控制、閱讀的社會參與、閱讀多樣性與閱讀頻率等。 3.文本書面文本由各種形式的文本構成，包括連續與非連續文本，及多樣化的文本類型，諸如記敘文、說明文和互動式文本。書面文本一詞亦可指稱由各種媒介， 12.

(24) 例如手寫、印刷和數位化所構成的文本。傳統的讀本多是採紙本印刷的材料，然而現今，讀者需要擷取與使用以螢幕呈現文本，或者是在電腦、PDA、ATM 或手機。數位文本開啟的閱讀構念，涵蓋額外的文本類型和內容，例如像是新穎形式與內容結合而成的互動式文本，諸如部落格的評論交流或電子郵件回應串連的交流；多元文本，或是同時呈現於單一螢幕或以超文本連結；可展開的文本，如使用者選擇可將摘要連結至更詳細的資訊。儘管人們可以找到類似的紙本文本範例，但在紙本形式是很少見的。PISA 的閱讀定義同時涵蓋紙本文本範例，但無論是何種媒介，閱讀的基本能力都在把圖像式的語文意義化。 4. 達成個人目標為「達成個人目標」，個體必須設法解決個人的一些需求，從基本生存到個人滿足、到專業與生涯發展、到社會參與。這些需求或僅是找尋購物方法，或進行官方繁複的滿足協商時，相關書面規則的釐清，在滿足這些需求時，閱讀會變得愈來愈必要。此外，满足個人社交、娛樂與休閒、發展個人社群及工作的需求也是重要的。 5. 發展個人潛能閱讀也是「發展個人潛能」的必要條件，這在學校情境與學校後教育相當顯而易見，以終身學習的觀點來看，許多成人在其生命中，會投入某種學習，多數為自我學習和非正式學習。通常這類學習需要使用某些文本，且當個人想改善其生活，無論工作時或工作外，也都需要對紙本和數位文本有所理解、使用和投入。 6. 參與社會「參與社會」使焦點放在主動積極的角色，即個人使用文本作為投入其社會環境、學習並對其社群生活做出主動貢獻的方法。對多數人而言，閱讀是參與勞動市場的必要條件。據此而言，PISA 也是意識到閱讀素養的社會層面，將它視為個體間互動的一部分。 (二)PISA 閱讀素養評量架構 13.

(25) PISA 評量素養的架構指導評量的發展，以閱讀素養而言，PISA 閱讀素養評量建基於三個主要特徵：文本(texts)、歷程(aspects)和情境(situations)。分析與描述閱讀領域，這些特徵是相當有用的方法，雖說文本和試題的分類不是絶對的，但閱讀元素無法各自獨立存在。 PISA 評量的測驗發展者有系統的運用這些要素，建構出組成測驗的試題。某些元素亦作為建構量尺和分量尺，及後續報告的基礎，而其他元素則在確保能充分地涵蓋閱讀素養。 1. 文本首先是文本這項特徵，其所涵蓋的閱讀素材可進一步分為數個次類別：媒介、環境、文本形式和文本類型。文本媒介如紙本和數位是 PISA 重要的次類別，PISA 結果報告時也以此為基礎提供二個不同的閱讀量尺。PISA 依文本形式(format)提供二個類別的分測驗：連續(continuous)和非連續(non-continuos)，前者常見的文本結構是句子和段落，後者為其他形式，諸如列表、圖解、圖形和表格。其他兩種文本分類旨在確保能充分涵蓋閱讀素養的定義。環境類別只應用於數位文本，不在本報告的討論之列。最後，文本類型的分類乃是許多國家和一些國際閱讀架構文本類別的基礎，分為記敘文、說明文、論說文等等。PISA 使用這些文本類型，旨在確保閱讀素養評量會包含不同修辭目的的閱讀文本。 2. 歷程第二個主要特徵是歷程，定義的是影響讀者如何投入文本的認知方式。精熟的閱讀者為了擷取與檢索文本的訊息，他們能從字詞、句子和較大的段落進行解釋，並統整文本內和跨多個文本的訊息。精熟的閱讀者為了能更了解和延伸其個人經驗，進而評鑑文本的關聯性、有用性和品質，他們省思文本。這些方式雖都是精熟閱讀所不可或缺的，然跨學校、系統與國家的閱讀課程和教學所強調的重點不同。PISA 使用擷取與檢索、統整與解釋、省思與評鑑三個歷程作為閱讀結果報告的基礎，以調查各參與國和感興趣的個體在每個歷程的素養水準。 14.

(26) 3. 情境建立 PISA 閱讀架構的第三個特徵為情境，即產生文本的廣泛脈絡。相較於前二個特徵：文本與歷程，這個特徵的重要性相對較弱，故未以此為基礎形成報告的量尺。然而，閱讀架構情境的細節確保涵蓋閱讀素養的定義，因此，適合的情境與伴隨的字彚和語言結構亦納入評量試題。二、PISA 數學素養 (一) PISA 數學素養的定義 PISA 定義數學素養為：. 個體能夠辨認和了解數學在世界上所扮演的角色，能夠進行有根據的評斷，並且針對生活中的需求來運用或者投入數學活動，以成為一個積極的、關懷的以及反思的國民。(OECD, 2010). 其運用了數學素養的概念，來描述學生提出、解決及解釋牽涉到數量、空間、機率或是其他數學概念的問題情境時，能夠形成、應用及詮釋數學，這樣的活動包含了數學性的推理與數學概念、程序、事實及工具的運用來描述、解釋和預測現象。數學素養有助於個體深入理解數學扮演的角色，進而從事積極、反思的理性判斷和決策。透過 PISA Assessment Framework：Key Competencies in Reading，Mathematics and Science(OECD, 2010)，OECD 國家建立了用來比較 PISA 參與國之間數學表現的指導方針。由於 PISA2003 以數學為主軸，而 PISA2006 和 PISA2009 則分別以科學和閱讀為主軸，因此，PISA2009 數學的部分以 PISA2003 的調查為基準， PISA2003 的平均分數設定為 500 分，以此分數為參照點，進行 PISA2009 數學表現比較，未來此類的比較中，此參照點將會持續使用。PISA2003 與 PISA2009 的差異在於 PISA2009 在數學領域的測驗時間比 PISA2003 還要短，以數學為主軸的 15.

(27) PISA2003 的測驗工具包含了 210 分鐘的測驗時間，入選的題目被安排到七個試題群組之中，每一個試題群組有 30 分鐘的測驗時間，試題群組則是以螺旋循環方式的測驗設計(rotated test design)來編排至題本之中。而 PISA2006 以科學為主軸的測試中，數學的測試時間較短，但測驗群組允許數學可以類似的循環方式來進行編排。同樣的安排也應用到 PISA2009 之中，PISA2009 的數學測驗時間只占 90 分鐘。PISA2003 的試題分配及涵蓋面較廣，因此可以針對數學素養進行知識和技能的深度分析，而 PISA2009 的主軸是閱讀，數學部分主要眼於整體表現的更新。 (二) PISA 數學素養評量架構 PISA 嘗試清楚界定並發展 15 歲學生的數學素養評量工具。因應這樣的目的，學生數學知識和技能是根據三個面向來進行測量：(1)問題相關的數學內容；(2) 運用數學和所觀察到的現象進行連結，並進而解題的歷程；(3)作為問題設計題材來源的情境和脈絡。因此，有三個成分是需要被重視的：(1)問題的脈絡與情境； (2)與問題解決相關的數學內容；(3)連結真實與數學世界，以及數學解題的必要能力。情境和脈絡是數學素養的一個重要層面。在各類的情境中使用及做數學，這意味著數學處理、數學方法的選擇及表徵通常會與問題呈現的情境有關。情境是作業內容中學生所接觸到的世界，試題的脈絡是在情境中被特定化，它包含問題形成中的所有細節要素。對 PISA 而言，最接近的情境為學生的個人生活；接著是學校生活、工作及休閒；然後是日常生活中會碰到的社區及社會；最後是科學和數學情境。個人部分的情境則是直接和學生個人日常活動有關；教育或職業部分的情境則和學生在校生活或者工作場合有關；公眾情境則和當地或廣泛的社群有關，需要學生觀察周遭環境的某些層面或環節。科學情境則較為抽象，可能包含技術的過程、理論情境或者明確數學問題的理解。針對數學內容的部分，由於 OECD/PISA 的目的是評量學生解決真實問題 16.

(28) 的能力，所以 PISA 定義評量內涵的策略是以現象學的取向來描述數學的概念、結構或想法。雖然所涵蓋的內容可能同時出現在其數學評量或國際數學課程，但此取向確保評量的焦點和領域的定義是一致的。針對數學素養的定義而言，數學概念最重要的考量是要源於數學課程的內容。OECD/PISA 使用的內容概念如下：數量、空間與形狀、改變與關係、不確定性。最後，針對數學歷程部分，由於 PISA 檢驗學生在各種情境中提出、形成，以及解決和解釋數學問題時能否有效地分析、推理，以及溝通數學概念的能力。這樣的問題解決需要學生運用學校教學及牛活經驗所習得的技能和能力的展現。在 PISA 中，學生運用來解決真實生活問題的基本歷程稱之為數學化 (mathematisation)。 PISA 指出數學化的五個步驟：(1)開始於一個真實情境中的問題；(2)依懅重要的數學概念找出相關的數學，並且重新組織問題；(3)透過假設、一般化和形式化將現實世界的問題轉化成可以忠實呈現情境的數學問題；(4)解決數學問題；(5) 根據真實情境來對數學解法產生意義化，包含找出解法的限制。針對數學化，PISA 提出學生在此種歷程中需運用到數種不同的能力：思考及推理，論證，溝通，建模，擬題及解題，表徵，以及運用符號、形式化及科技的語言及運算，使用輔助工具。PISA 的數學問題通常會以上述的一種或多種能力來進行認知活動，可以統整成三個能力群組(competency clusters)，稱為： 1. 複製群組(reproduction cluster) 此能力群組基上是有關習知識的複製，包含標準化評量及教室評量中最常見的數學歷程、知識和技巧，如數學知識與一般問題表徵的知識、等價數學式的辨識、數學主題與數學性質的熟稔程度、例行程序的解決能力、含符號與公式的標準數學式的處理能力、計算求解。 2. 連結群組(connection cluster) 連結群組的能力是建立在複製能力群組之上，在此問題解決不是例行的，但 17.

(29) 仍然包含了熟悉和半熟悉的情境。此類群組的試題通常需要從不同數學概念 (overarching ideas)，或者從不同的數學課程主題，或者連結不同的問題表徵進行某種統整、連結及習得教材的初步延伸。 3. 反思群組(reflection cluster) 反思能力群組包含學生對於問題解決必要的歷程及運用的反思性，這些反思性能力和學生計畫解題策略及在問題情境中實施這些策略有關，相對於連結群，反思群組的情境包含較多元素、更接近「原始狀態」或者非熟悉狀態的考量。以複製能力群組而言，該作業的試題都相當雷同，基本上需要實作知識的複製。而以連結能力群組而言，問題不是簡單的例行性問題，包含了某種程度的相似性及情境延伸，但在相似性之外有小幅度的進展。而反思能力群組的作業需求包含了學生的某些洞察及反思，通常需要學生針對他們的結困進行解釋或者證明。三、PISA 科學素養 (一) PISA 科學素養的定義「理解科學與科技」不只是年輕學子因應現代社會生活必備的能力，同時也是他們未來參與生活相關之科學與科技政策決定時，所需的科學能力。為了測量學生是否具備此種理解能力，PISA 並不局限於測量學生科學概念的精熟程度，而是著重測量學生解決問題的能力和傳達複雜科學概念的溝通能力，同時考量全球化經濟的趨勢，以及科技產業對人力素養的要求。因此，PISA 強調評量學生是否能運用科學知識來辨識科學問題、是否能解釋科學現象，以及是否能針對科學相關的議題形成證據導向的結論。 PISA 定義一個具有科學素養的個體如下：. 能運用科學知識辨識科學議題、獲得新知、解釋科學現象，並形成證據導向的結論；能理解科學特徵是一種人頪知識和探索的型態；能覺察科學與科技形塑 18.

(30) 周遭物質、知識及文化的環境；且成為一個具有意願投入科學相關議題、具有科學概念，以及具反思性的公民。(OECD, 2010) PISA2006 的調查主軸是科學，有 103 題科學題目。而此調查中 OECD 國家的科學平均為 500 分，此分數是 PISA2009 科學表現比較及未來比較的規準。然而，不同於 PISA2006 的科學調查，PISA2009 的調查主軸是閱讀，科學的測驗時間只占 90 分鐘，比 PISA2006 科學的測驗時間短，且測驗題目較少。PISA2006 的試題分配及涵蓋較廣，因此可以針對科學素養進行知識和技能的深度分析，而 PISA2009 的科學部分僅能著眼於整體表現。 (二)PISA 科學素養評量架構 PISA2009 調查沿用 PISA2006 科學素養的評量架構。為評量 15 歲學生的科學素養，PISA2006 提出了四個相互關聯的向度，並據此發展評量試題：與生活相關的情境、學生必須具備的能力、相關的科學知識和學生的態度。 1. 情境為評量學生是否能適應未來的生活，PISA 的科學試題可分為個人(個人、家庭與同儕團體)、社會(社群)和全球(世界生活)三種生活情境。PISA 問題所選用的情境與學生未來所要適應的成人世界息息相關，而成人世界經常遇到健康、環境、災害等科學與科技相關的情境之探索。 2. 科學能力 PISA 的科學試題注重學生在三種科學能力的表現，分別是辨識科學議題 (identity scientific issues)、解釋科學現象(explain phenomena scientifically)及運用科學證據(use scientific evidence)等三個項目。 3. 科學的知識包含了科學內容知識(knowledge of science) 與科學本質(knowledge about science)。科學知識是關於自然世界與科技旳知識，可分為物理、化學、生物、地. 19.

(31) 球與太空科學，以及科技等領域。科學本質(knowledge about science)則包含了兩個類別：科學探究(scientific enquiry)和科學解釋(scientific explanations)。 4. 態度包含了對科學的興趣、科學探究的支持以及對自然資源與環境的責任。然而，不同於 PISA2006 的科學調查，PISA2009 的科學調查中，没有包含學生對科學態度的問題。另一方面，PISA2009 雖然也包含了科學素養三個分項能力試題(辨識科學議題、解釋科學現象及運用科學證據)，但由於題數較少， PISA2009 並没有提供科學素養分量表的分數。. 叁、PISA 的素養評量工具一、PISA 的閱讀素養評量工具 PISA 閱讀素養調查的內容包含閱讀相關的資訊蒐集，個人的部分包含讀者的興趣、自發性、社會互動及閱讀學習的時間和經驗。閱讀的教育背景脈絡則包含支持閱讀動機與閱讀能力的教育實務。PISA 閱讀評量兼顧閱讀的廣度和深度，分為三個層面。首先是情境，也就是涉及閱讀行為的各種情境脈絡與目的，包含個人、教育、職業和公共事務等情境。其次是文本(text)，也就是閱讀素材的類型，包含連續與非連續文本(如圖表或廣告)。最後是認知面向，也就是讀者針對文本所進行的認知運作，包含擷取與檢索、統整與解釋、省思與評鑑等三個類別。以 PISA 2009 閱讀素養的樣本試題舉例如下：樣本試題一遠距辦公未來的方式想像一下，「遠距辦公」(註 1) 是件多麼美好的事，在電信的高速公路上班，你所有的工作都是在電腦上或是藉著電話完成！你不再需要讓你的身軀擠塞在擁擠的公車或火車上，也不必浪費好幾個小時在上班的往返路途上。你可. 20.

(32) 以在任何你想工作的地方工作—想想，所有的工作機會也將因此而開啟！怡君即將形成的災難縮短通勤的時數和減少通勤的體力耗損，很明顯的是一個好主意。但是，這樣的目標應該藉由改善大眾運輸，或確保工作地點是在居家附近來達成。遠距辦公應是改善生活方式的某種構想，但只會導致人們變得越來越專注於自身。難道我們還要更進一步惡化我們的社會歸屬感嗎？志明註 1：「遠距辦公」是傑克．尼爾斯在 1970 年代初期所創造出來的專有名詞，用來描述勞工在遠離中央辦公室的電腦上工作(例如在家裡)並藉著電話線將資料和文件傳送到中央辦公室的情形。依據以上的〈遠距辦公〉回答下列問題。. 「未來的方式」和「即將形成的災難」之間有什麼關係？ A 它們使用不同的論點達到相同的一般結論。 B 它們以相同的文體書寫，但針對的是完全不同的議題。 C 它們表達相同的一般看法，但是形成不同的結論。 D 它們表達在相同的議題上的對立看法。 ................................................................................................................................. 遠距辦公問題 1 計分滿分代號 1：D.它們在相同的議題上表達對立的看法。. 試題說明：遠距辦公單元的作業提供兩篇對於遠距辦公意見對比鮮明的短文。將遠距. 21.

(33) 辦公定義為「在遠離中央辦公室的電腦上工作」。與 PISA 測驗發展者原先所繳交文本唯一不同的地方在於註解，假設大部分十五歲學生不熟悉「遠距辦公」一詞。註解的用意在於避免學生拆解此複合語詞的意義，舉例來說，以英語為施測語言的學生可能藉由合併「電視」(tele)和「通勤」(commute)兩字來推論這個語詞的意義。反之，非以英語施測的國家使用的是英語專有名詞或音譯，可能就無法為意義提供相同線索。這兩篇短文的目的在說服讀者一個觀點，屬於「議論文」。文章目的在討論一個與工作生活有關的議題，故此文本歸類於工作情境。兩篇短文皆為連續文本，但由於他們是獨立產生，因應評量目的而並列在一起，故文本形式歸類為多重文本。這個問題需要學生辨識兩篇短文間的關係。要正確回答這一題，學生首先需對每篇短文形成廣泛的理解，再確認他們之間的關係，亦即，針對同一主題表達對比鮮明的觀點。影響此問題難度的因素在於需要的解釋層次是確認每篇文本表達的立場。第一篇短文作者的立場在文章開頭即清楚表明(『想像一下，「遠距辦公」是件多麼美好的事…』)，並於貫徹全文強化此立場。相比之下，第二篇短文沒有直接陳述作者的立場，而是撰寫一系列作者反對的論述，因此理解第二作者的立場需要比理解第一作者的立場更高層次的解釋。一旦能解釋各個作者的立場後，辨識對比的立場就相當簡單了。表現最差的學生選擇 B，這些學生無法辨識相同主題的兩篇短文。選擇 A 和 C 的學生能辨識相同主題的兩篇短文，但無法確認他們表達對比的觀點。在水準 3，OECD 國家剛好有過半的學生答對此題。二、PISA 的數學素養評量工具 PISA 數學素養的評量包括常用的運算、數學思考與分析能力，主要測量學生應用機率、空間及圖形、數量推理等數學概念進行解題與溝通的能力，同時也. 22.

(34) 涵蓋其他比較深入的內容，如代數及幾何等。每個國家的國民都會碰到許多有關數量、空間、機率或者其他數學概念的相關課題。例如，媒體(報紙、雜誌、電視、以及網際網路)、氣象、經濟、醫藥和運動都充滿統計圖表資訊。重要的是每一個人都必須解讀公車或火車時刻表、處理金錢交易、決定賣場中的最佳購物盤算等等。PISA 數學素養即評量 15 歲學生運用數學知識與理解來完成這些課題的能力。以 PISA 2009 數學素養的樣本試題舉例如下：樣本試題三測驗分數下圖是兩組學生參加科學測驗的結果，這兩組學生分別稱為 A 組和 B 組。 A 組的平均分數是 62.0 分，B 組的平均分數是 64.5 分。當學生得分為 50 分或以上時他們便通過這個測驗。. 由上圖，老師認為 B 組學生比 A 組學生的表現較佳。但 A 組學生不同意老師的看法。他們試著說服老師 B 組並不一定比較好。依據上圖，寫出一個 A 組學生可能使用的數學論點。 ................................................................................................................................. 測驗分數問題 1 計分. 23.

(35) 滿分代號 1︰列出一個恰當的論點。恰當的論點須提及合格人數、極端值造成的影響或最高分的學生人數。 . A 組學生的合格人數較 B 組多。. . 如果你忽略 A 組成績最差的學生，A 組學生比 B 組學生做得較好。. . A 組取得 80 分或以上的學生人數較 B 組多。. 零分代號 0︰其它答案，包括沒有列出數學上的原因，或列出錯誤的數學原因、或只簡述成績的差別，但卻沒有恰當的論點指出 B 組的學生不一定做得較好。 . 在科學的表現上，A 組的學生通常比 B 組的學生好。這次測驗的結果只是巧合。. . 因為 B 組學生最高分和最低分的差異較 A 組學生小。. . A 組學生在 80-89 分的範圍及 50-59 分的範圍取得較好的成績。. . A 組的四分位差較 B 組大。. 試題說明：這個開放式建構試題是設定在教育脈絡的情境上，它的難度分數為 620 分。此題的教育脈絡是學生都熟悉的「比較測驗分數」。在這個試題中針對兩組學生(A 和 B)進行科學測驗的施測。結果以兩種不同的方式來呈現給學生：以隱含了某些資料的文字和呈現每一區間兩組資料的統計圖，此題在於找出支持 A 組的確優於 B 組的論證，來反駁認為 B 組表現比較好(基於 B 組的整體平均數比較高)的教師說法。此題的內容領域為不確定性。此數學領域所必須的知識是重要的，如資料及圖表的表徵在日常經驗的媒介及其他層面都扮演了. 24.

(36) 重要的角色。在此學生必須選擇三個論點，第一個是 A 組的大多數學生均通過測驗，第二個是 A 組的極端值會扭曲了實際的效果，最後則是 A 組有較多學生 80 分以上。能夠成功解題的學生必須能夠在某種程度的結構化以及部份明顯的數學表徵情境中應用統計知識，他們也需要針對特定資訊進行詮釋及分析的推理和洞察，同時，他們必須溝通其推理和論證。因此，這個試題可以清楚的代表難度水準 5 的特徵。三、PISA 的科學素養評量工具 PISA 的科學評量強調學生在三個層面的能力：辨識科學議題(identify scientific issues)、解釋科學現象(explain phenomena scientifically)以及運用科學證據能力(use scientific evidence)，這三個層面充分反映現代社會工作對人力素質的要求。以 PISA 2009 科學素養的樣本試題舉例如下：樣本試題四溫室閱讀文章並回答問題。溫室：事實還是幻想？生物需要能量才能生存，而維持地球生命的能量是來自太陽。由於太陽非常熾熱，因此將能量輻射到太空中。只有一小部分的能量會到達地球。地球表面的大氣層，就像包裹著我們的星球表面的毯子一樣，保護著地球，使她不會像真空的世界那樣，有極端的溫差變化。大部分來自太陽的輻射能量，會透過大氣層進入地球。地球吸收了部分能量，其他則由地球表面反射回去。部分反射回去的能量，會被大氣層吸收。由於這個效應，地球表面的平均溫度比沒有大氣層時的溫度為高。大氣層的作用就像溫室一樣，因此有了「溫室效應」一詞。溫室效應在二十世紀越來越顯著。 25.

(37) 事實證明，地球大氣層的平均溫度不斷上升。報章雜誌常說，二氧化碳排放量增加，是二十世紀氣溫上升的主要原因。. 小德有興趣研究地球大氣層的平均溫度和地球上二氧化碳排放量之間的關係。他在圖書館找到下面兩幅曲線圖。. 26.

(38) 小德從曲線圖得出結論，認為地球大氣層平均溫度的上升，顯然是由二氧化碳排放增加而引起的。曲線圖中有甚麼資料支持小德的結論？ ................................................................................................................................. 溫室問題 3 計分滿分代號 11：指出(平均)溫度與二氧化碳排放量均上升。 . 當排放量增加，溫度增加。. . 兩條曲線都在上升。. . 從兩幅圖所見，自 1910 年開始，溫度與二氧化碳的排放量均開始上升。. . 當. . 兩幅圖均顯示了上升的趨勢。. . 所有東西(溫度、二氧化碳)都在上升。. . 增加排放時，溫度便會上升。. 排放量越高，溫度越高。. 代號 12：指出一般而言，氣溫與二氧化碳的排放量有正相關。註：這個代號旨在反映學生是否懂得運用以下的專有術語，例如：「正相關」、「形狀相似」及「成正比例」— 雖然，嚴格來說，下列例子並不完全正確，但它反映了學生對題目有足夠的了解，所以可以給予分數。  . 的含量與地球的平均溫度成正比。線形形狀相似，表示兩者之間有關係。. 零分代號 01：指出(平均)溫度或二氧化碳排放量其中一項有上升。  . 溫度上升。增加。. 27.

(39) . 它顯示了溫度的急劇轉變。. 代號 02：指出氣溫與二氧化碳之間有關係，但沒有清楚表明兩者有什麼關係。 . 二氧化碳的排放量(圖一)與地球溫度(圖二)的上升有關。. . 二氧化碳是導致地球氣溫上升的主因。. 或其他答案。  . 增加是由於地球大氣層的溫度上升。二氧化碳的排放量大幅增加，其上升幅度比地球平均溫度的上升幅度為大。[註：這個答案不正確，因為「兩者皆增加」並不是題目所要求的答案。正確答案必須指出. . 的排放量與氣溫的增加幅度。]. 增加是由於地球大氣層的溫度上升。. . 圖表所顯示的上升趨勢。. . 有上升趨勢。. 試題說明：這題是評量學生「運用科學證據」的能力。本題要求學生針對某一結論，評估圖表所呈現的訊息，以提出支持此一結論的證據。其目的是要評量學生是否具備「針對某一結論，運用證據，提出贊成或反對理由」的能力。本題屬水準 3 的題目，通過此一水準的學生，其科學能力，需要具備「評估數據、形成簡單模式，並以簡單模式推導結論」。以本題為例，學生需要從兩個相同時間尺度的圖形中，找出一個簡單模式：「大氣溫度與二氧化碳排放量均上升」，並以此一模式當作支持結論的理由。本題的知識類別為「科學解釋」，水準 3 的學生在「科學解釋」，需要到達「根據事實，發展簡短的論述，並且運用該論述推導結論」。就本題而言，學. 28.

(40) 生得分與否，端視學生能否就所提供的圖形資料，發展出「當排放量增加，溫度增加」的簡單論述。本題的生活情境為全球環境，生活場景發生在「全球」，而應用領域則為「環境」。PISA 試題的生活情境並不限定在學校生活，而以個人、社區、全球等生活情境當作場景。另以健康、自然資源、環境等，作為應用科學知識或科學能力的領域。值得吾人注意的是，PISA 並非評量生活情境本身，而是評量生活情境所呈現的科學知識，或是與生活情境相關的科學能力。. 肆、PISA 的相關研究張瓊元(2003)利用 PISA2000 的數據分析各國閱讀能力與國家競爭力的關連關係，並探討閱讀能力對於國家競爭力的預測能力，發現閱讀能力與國家競爭力呈現正相關，閱讀能力愈高的國家，國家競爭力愈高。Bussière and Gluszynski (2004)的研究發現家庭社經背景會正向影響學生在數學、閱讀和科學素養的表現。 Kotte, Lietz, and Lopez (2005)利用 HLM 來進行 PISA2000 資料庫的分析，以了解德國與西班牙兩個國家中學校階層與學生階層之間的關連。黃耀加(2006)的研究指出 NRI 可以解釋各國學生的數學觀點對其數學能力之影響，NRI 越低，則各國學生數學觀點影響數學能力的程度越高。張嘉玳(2006)的研究指出 NRI 越高，該國的平均數學能力越好。 Lin 等人(2007)在 PISA2003 的研究中發現 NRI 能有效解釋學生的數學認知。黃馨瑩、林原宏(2009)針對 PISA2006 的研究指出網路普及率對數學成績有 52.3% 的解釋力，同時，網路普及率越好的國家，數學能力也表現較佳，其結果顯示網路普及率和數學成績有高相關，故各個國家重視網路設備和資訊科技，是有其道理與重要性。張文良(2011)在 PISA 資料庫所提供 2006 年與 2009 年的資料中發. 29.

(41) 現，學校整體社經背景與學生學科成就表現的關係強。吳炎冠(2012)的研究指出，就曾使用過電腦學生和未曾使用過的學生而言，曾使用過電腦者之數學素養能力表現上較優。運用 ICT 能力愈強，其數學素養表現也相對較佳，而在校使用 ICT 愈頻繁，反易降低數學素養表現。. 第二節資訊和通訊科技的意義以及相關研究壹、定義「資訊和通訊科技」係泛指一連串複雜且多元的產品、設備及服務，它們被用以生產資訊、分流(distribute)資訊、處理(process)資訊並轉換(transform)資訊。根據經建會對國外文獻的歸納整理，由資訊通訊科技所帶動的相關產業可以分為二類，其一是 ICT 生產產業，包括製造業的電腦、光纖、半導體、通訊設備、無線電與電視設備,儀器等，以及服務業的電信服務業、電腦服務等；其二是 ICT 使用產業，包括製造業的服飾、印刷出版、機械、電動機械、鐘錶儀器、船舶、航空、鐵路及其他雜項製造業等，以及服務業的批發業、零售業、銀行業、保險業、證券業、機械租賃業、研究發展服務業、專門服務業等。(辛炳隆、劉念琪、胡愈寧，2009). 貳、相關研究吳清山(2003)指出，知識經濟要讓「知識」展現其功效，必須運用現代的科技，方可收到事半功倍之效。因此，在一個知識經濟時代，運用資訊通訊科技 (information, communication and technology, ICT)網路系統，加速知識創新和技術革新，提升經濟競爭力，乃成為重要的手段之一。所以資訊通訊科技可以說是知識經濟的催化劑，強化知識儲存、累積、傳播、更新和生產能力，大大提高了知識資本的質與量。因此，在整個知識經濟發展過程中，有效運用資訊通訊科技是重要的手段。從世界各國經濟發展而言，一國能夠普及運用資訊通訊科技，則將提升該國數位化和資訊化程度，進而提高該國總體經濟能力，美國就是最好的例 30.

(42) 子，各國致力於發展資訊通訊科技能力，其原因在於此。所以，「科技」在國家發展居於關鍵性地位。賴景昌、林國仕(2004)的研究指出，美國資訊通訊科技(ICT)產業可說是知識經濟發展的核心，ICT 產業在一九九○年對全美國內生產毛額(GDP)的貢獻是 5.8 ％，發展到一九九八年躍升為 7.8％。ICT 產業在一九九○年的投資成長率是 33 ％，一九九八年高達 58％。ICT 產業在一九九八年提供了五百一十六萬個工作機會，比起一九九○年增加了一百一十五萬個。ICT 產業員工在一九九八年平均年薪為五萬八千美元，較當年全體產業平均年薪高出 85％。一九九八年全球五十大 ICT 廠商，有 36 家是美國廠商，其中第一名是美國國際商業機器(IBM)公司，年營業額高達八百一十六億美金。因此，不管從知識傳播、累積或美國實際經濟發展現況，都說明資訊與通訊科技產業是知識經濟發展的基礎，是發展知識經濟必須要做的工作，也是各國在知識發展方案中的重點工作。王如哲(2002)則認為正在興起中的全球資訊社會，已創建了新的「知識媒介 (knowledgemediators)」，這包括資訊與通訊科技(ICT)提供了正式教育體系的補充性服務功能。然而，有許多教師依然是科技文盲，而且在很多資訊與通訊科技領域之中，教師可能有很多可向學生學習之處，甚過於是去教他們。因此未來必須強化學校教育人員的資訊與通訊科技之應用能力。透過教育和訓練，來培養教師本身和學生的資訊與通訊科技能力相當重要。陳惠邦(2006)的研究是從學習者的角度來看，ICT 教育應以培養生涯規劃與終身學習、運用科技與資訊、主動探索與研究、獨立思考解決問題等基本能力為目標。如從「運用科技與資訊」能力的檢核比較容易，我們可以從：資訊科技概念的認知、資訊科技的使用、資料的處理與分析、網際網路的認識與應用等進行教學與評量，但主動探索與研究、獨立思考解決問題等基本能力其實是比較重要，但卻因不易教學與評量而常被忽略，這種 ICT 教育的侷限性也是我們常看到各校呈現 ICT 教育成果時所顯示的缺點。 31.

(43) 王瑞壎(2002)研究有關數位科技(digital technology)中指出，在今日愈來愈扮演重要的角色。無可否認的，當我們仰賴資訊科技的今日，亦需面對所謂「數位斷層」所帶來的衝擊。「數位落差」(digital divide)意指數位科技可以協助社會解決長期存在的經濟和社會問題，但也同時帶來新的挑戰。被摒除於資訊與通訊科技能力和知識之外的人，變得較沒有能力來參與日趨仰賴科技的經濟與社會。影響所及，產生的數位落差。這種落差事實上是一系列互有牽連的各種「斷層」 (divides)之組合，此類差距也與整個國家的分離隔閡現象有關，或有能力運用新資訊與通訊科技機會者，以及沒有能力者之隔閡現象。換言之，ICT 的使用造成學習和工作機會上的新的不平等，擁有較多使用 ICT 機會者，在知識本位的社會中，則擁有較多的人力資源。隨著資訊與通訊科技的發達，知識工作者並非投入物理生產的輸出，而是利用電腦科技從事活動創造知識。知識工作者運用新科技，主要在改善製造和服務的勞動力。所以，具備科技方面的知識，遠較以勞力工作還來得重要。因此，對於「知識工作者」是否能具備資訊科技應用的能力，在相關基礎建設齊備後，為 ICT 是否能發揮成效之主因。大英教育通訊科技局 (British Educational Communications and Technology Agency, Betca) 在 2003 委託並針對英國的「資訊與通訊科技」教育應用情形，所做的專案調查「ICT 影響二」(ImpaCT2)，三個方向的研究報告已陸續全部出版完畢。研究結果發現，高度應用 ICT 的學校，其學生在全國測驗和 GCSE 測驗，成績都明顯高於低度使用 ICT 學校的學生。王如哲(2001)也認為資訊與通訊科技也是變遷的能力因子，新經濟學不是將資訊與通訊科技視為是變遷的驅動者，而是視之為釋放人員擁有的創造潛能與知識之工具。財富創造變成愈趨仰賴於使用資訊與通訊科技產品和服務來附加價值之能力。因此，教育改革的方向建議如下：一、促使國家發展成為「學習經濟」。二、厚植人力資本的投資策略。人力資本是正式的教育與訓練，以及職場中包含 32.

(44) 的在職學習。三、轉變正式的教育，使其變成較少是關於傳遞資訊，而是更聚焦於教人們如何學習。四、運用資訊與通訊科技，以利於進入全球知識體系，並支持校園的知識分享與管理。五、強化學校的組織學習，加速教育人員隱性知識之持續成長。在學校組織的層級，教育人的學習必須是賡續不斷的歷程。六、塑造研究者與實務人員的新角色與關係，來支持較佳的教育研究與發展。參考芬蘭在提升國家競爭力的成功經驗來看，芬蘭擁有普及的高水準教育，學生在早期階段即已接觸資訊與通訊科技 (ICT) ，運用電腦的能力(computer literacy)是國定課程的一部分。每一所學校和大學均擁有快速之資訊通路。為了順應專業人員之需求，在過去幾年間，芬蘭的大學和技術學校，已大幅擴充與電腦和資訊科技有關的進修課程。芬蘭培養出許多科學與科技的大學畢業生，大約為大學法律畢業生的 5 倍。為了進一步提升國家的競爭力，目前正在推動一項稱為「資訊社會的教育、訓練與研究：2000-2004 年的國家策略(Education, Training and Research in the Information Society: A National Strategy for 2000-2004)」。芬蘭人民已普遍具備應用資訊與通訊科技的知識與能力，現在已是全世界擁有最高的國民平均網際網路和行動電話之使用者。(王如哲，2002) 黃嘉勝(2004)的研究指出，資訊與通訊科技媒體在教育上的功能，可歸納如下：一、全感官的感受加強學習效果：多媒體適合各種不同個別的學習型態，不管視覺的、口語的、聽覺的、或者是操作的學習，都適合引用多媒體來教學。二、適合肯定學生個別的表現：依學生個別差異來決定其接受的課程---只要學生透過文字、影像和聲音等方式來傳達其意願，並且經由教師認可，學生便能在其學習過程中擁有更多的控制權，並能依自己的想法來學習。 33.

(45) 三、幫助學生建構學習的概念：學生可以實際去建構他們心中的學習內容，而且學生的整個學習流程，都會一五一十地記錄起來。而資訊科技媒體可以提供學生便於組織和解釋新來訊息的概念架構，使學生能迅速地將主要教材結合統整起來。四、激發學生學習的動機：以良好的教學方式組織與呈現教學媒體，並依心理學原理來設計教學媒體，則學生與教學媒體間即會不斷的產生互動作用，如此自會產生有效的教學與學習的成果。多媒體可以多重的方式來組合教學素材，學生能夠從多媒體製作的教材中獲得豐富的知識，甚至可讓學生主動去組合其喜好的主題，如此必可激發學生主動學習的動機。五、增進師生互動性並有益溝通：多媒體的使用開啟了學生與教師之間溝通的橋樑，學生不只可以用口語的方式，更可以用各種不同的溝通媒介來與教師溝通。當學生創造屬於他自己的學習環境，他可更加從容地學習，而且可以和其周圍的同學互相討論。六、多媒體相當有趣可引起學生注意力：多媒體教材整合各種媒體素材，提供學習者多采多姿的學習情境並以生動逼真的視聽效果來吸引學習者的學習動機。七、發揮個別化教學的功能：多媒體輔助教學具有個別化教育的特性，包括立即回饋、學習進度的自我控制等，讓學習者可依個別能力來調整學習進度。我國教育部自 90 學年度起全面實施九年一貫課程，其中特別將「運用科技與資訊」列為培養學生十大基本能力之內涵之一，這同時也將「資訊」列為六大議題之一，並建議「資訊」要積極融入七大領域之教學。依據九年一貫新課程之精神，各學習領域應使用資訊科技為輔助學習之工具，以擴展各領域的學習，並提升學生解決問題的能力。根據九年一貫課程的理念所述，在資訊化的社會中，培養每個國民具備運用資訊科技的基本知識與技能，已為世界各國教育發展的共同趨勢。傳統的讀、寫、 34.

(46) 算基本素養已不足以因應資訊社會的需求，具備資訊科技的能力儼然成為現代國民應具備的第四種基本素養。運用資訊科技工具可以迅速而廣泛的獲得資訊，提高個人的學習效能與工作效率，更能增進與他人合作及溝通，並有利於個人主動學習與終身學習習慣的養成。然而，資訊科技工具的運用也為人類社會帶來新的議題，例如不當使用造成個人的身心傷害，智慧財產權的歸屬與侵犯，以及利用資訊科技犯罪等。故而，培養學生有效的使用資訊科技工具，並瞭解資訊科技與人類社會相關的議題，應是學校資訊教育的中心主題。基於上述理念，九年一貫課程的設計首先著重在使學生瞭解資訊科技與生活的關係，認識電腦硬體及操作環境，學習基本應用軟體的操作，以及網際網路的使用。其次強調如何使用資訊科技工具有效的解決問題，並進一步養成學生運用邏輯思維的習慣。最後引入資訊科技與人類社會相關的議題，以養成學生使用資訊科技的良好態度與習慣。透過本課程的學習，學生不僅可以習得資訊科技的基本知識與技能，也可以將所習得的知識與技能運用於各學習領域的學習，提升整體的學習效益。為便於各學習領域進行資訊整合教學，宜將各領域所共同需要的基本資訊能力、素養及其學習時間，做一詳實的規劃，以使所有的學生均有機會習得基本資訊知識、技能與學習素養，以為各領域應用資訊的基礎。課程目標旨在培養學生資訊擷取、應用與分析、創造思考、問題解決、溝通合作的能力，以及終身學習的態度。藉由「資訊科技概念的認知」、「資訊科技的使用」、「資料的處理與分析」、「網際網路的認識與應用」、以及「資訊科技與人文素養的統整」等核心能力之規劃，在認知、情意、技能上培養學生達成以下之教育目標：（1）奠定學生使用資訊的知識與技能。（2）導引學生了解資訊與日常生活的關係。（3）增進學生利用各種資訊技能，進行資料的搜尋、處理、分析、展示與應用的能力。（4）培養學生以資訊知能做為擴展學習與溝通的習慣。（5）導引學生了解資訊倫理、電腦使用安全及資訊相關法律等相關議題。（6）培養學生正確 35.