期中成就評量答題分析對物理教學的啟示
簡麗賢
臺北市立第一女子高級中學 lishianchien@gmail.com期中成就評量的教育意義
學校舉行期中成就評量的意義除了能在成績單顯示分數與必要的排名外，相信評量最主 要的教育意義在於讓學生了解自己的學習成效，掌握學習的重點，並且提供教師了解學生學 習的盲點，改進教學策略和方式，提升教學效能，最後能讓學生突破學習困境，找回學習的 信心和樂趣。 基於闡揚教育宗旨，教師的命題不能不慎，以學校的期中評量而言，必須衡量學生的程 度，在既定的命題範圍內命題，掌握難易度和鑑別度，同時也能呼應素養命題導向，評量學 生的閱讀理解和科學推理能力等。 為能了解試題的品質是否能診斷學生學習的成效和盲點，提供教師掌握學生學習的困 境，試題分析的數據是必要的資料，這些數據分析和訪談學生的紀錄是教師改進教學策略和 精進教學的重要依據，筆者認為高中物理教師應能重視命題的醞釀過程和試題分析與訪談， 才能因才施教，幫助學生學習與成長。透過成就評量找出學生學習的盲點
依據筆者的教學經驗，找出學生學習物理科的盲點，最好的方法有二，其一是透過紙筆 的評量，包含選擇題和非選擇題形式的命題；其二是師生問答，亦即口試，從學生的思考和 表達中，可以了解學生吸收及消化學習單元主題的情況。 從選擇題的高分群、低分群的答對率及試題鑑別度數據，可以了解學生對於該題命題主 題的學習狀況，並且也能知道該題是否能鑑別出學生學習成效的差異，或者鑑別出學生的程 度。這樣的數據可以讓命題教師了解此命題發揮何種檢視意義，可為下一次的教學提供哪些 改進。 從非選擇題的答題情況，可以了解學生是否能掌握題意，是否經過閱讀後理解命題的重 點，是否誤會題意，是否看錯題目，是否不懂物理專有名詞，是否清楚重要定律的使用時機， 是否清楚物理量的單位等。此外，還能了解學生的文字表達能力。 如果能舉行口試，那麼口試的師生互動過程，更能進一步了解學生是否清楚重要定律學 10.6212/CPE.201812_19(2).0006說的來龍去脈，了解學生是否能用物理定律解釋日常生活現象，也能幫助學生找到學習的盲 點和迷思。
試題分析幫助教師診斷學生學習問題
筆者長期關注大學學測和指考的試題分析數據，了解每一年考生的物理科答題情況和試 題難易度、鑑別度等。基於了解學生學習物理科的成效，亦關注校內期中期末成就評量的試 題分析數據，俾能改進教學方式和提升教學效能。 本文擬就筆者所命題，以服務學校北一女中 107 學年第一學期第一次期中成就評量高三 選修物理試題為例，分析討論學生的學習問題。囿於篇幅，僅就幾道選擇題和非選擇題的分 析，提供高中物理教師參考。 北一女中 107 學年第一學期第一次期中成就評量高三選修物理試題 單一選擇題 1-4 為題組 國際度量衡大會考量科學的實驗結果應具有一貫性和可複製性，故制定一標準的 參考單位，作為全球科學工作者採用的依據，國際單位制（簡稱 SI 制）因此應運而 生。 目前國際單位制(SI)有七個基本物理量，例如質量、時間和溫度；由基本量組合 而成的物理量稱為「導出(物理)量」，例如動量、動能、電荷(量)等皆是導出量。然而， 今(2018)年 11 月預定在巴黎舉行的第 26 屆國際度量衡大會(CGPM)，將正式採用重新 定義後的國際單位制基本單位，並預定在 2019 年 5 月 20 日世界度量日正式施行。為 追求長期穩定的標準，重新定義 SI 是以基本常數取代過去的物品，例如質量是以普 朗克常數、電流是以電子電量、溫度是以波茲曼常數重新定義。 以質量而言，我們長年以保存在法國巴黎國際度量衡局的鉑銥原器定義 1 公斤， 但因考量灰塵、濕氣、油汙和熱漲冷縮的影響，2018 年秋季，此碩果僅存的標準原器 功成身退，由顯示微觀世界的普朗克常數重新定義公斤，以獲得更好的質量單位定 義。已知普朗克常數 h 的單位為 J･s，可寫成［h］ 依據上述內容，回答下列 1 至 4 題： 1.下列何者是目前國際單位制的基本物理量？ (A)電阻 (B)電壓 (C)電流 (D)重量 (E)能量 2.下列何者是導出物理量？ (A)熱容量 (B)長度 (C)電流 (D)質量 (E)溫度 3.下列何者是「電荷(量)」的 SI 單位？ (A) kg．m2⁄s (B) A．s (C) kg．m⁄s2 (D) A2．m⁄s (E) A⁄s 4.以普朗克常數重新定義公斤，下列表達形式何者正確？ (A) kg ［h］．m2 s (B) kg ［h］．ms (C) kg ［h］．ms2 (D) kg ［h］．s⁄m2 (E) kg ［h］⁄s2 就上題題組題而言，命題目標希望結合情境和短文，透過素養命題方向，評量學生是否 能就高三選修物理學習單元主題熱學和靜電學的專有物理名詞，結合高一基礎物理第一章的物理單位，以及閱讀短文的理解能力回答問題。命題的設計由簡單到困難，由試題分析資料 確實達到命題教師的設計方向。第 1 和 2 題屬於基本題，評量考生是否知道基礎的物理名詞 概念，透過短文擷取訊息，全校理組近 600 名學生答對率超過 95%；但第 3 題屬於先備知識 和理解題，評量學生是否知道電荷量與電流、時間的關係，是否還記得國中學過「每一秒通 過導線截面一庫侖電量稱為一安培」。本題答案為(B)，高分群答對率為 87%，低分群答對率 僅 31%，全體考生答對率 57.8%，鑑別度 0.56；第 4 題屬於閱讀理解題，答案為(D)，高分群 答對率則為 95%，低分群答對率僅 51%，全體考生答對率 76.4%，鑑別度 0.44。。 從試題分析資料得知，就高三理組學生而言，沒有經過特別再三提醒或演練，這樣的試 題可以得知「學思並重」的重要，也能讓至少一半的學生知道論語上所說：「日知其所無， 月無忘其所能，可謂好學也已矣！」複習先備知識是重要的學習歷程。 對於教師的教學，啟示是什麼？幫助班上大約一半的學生了解過去學過什麼，學生還記 得什麼概念和基本名詞定義，現在的專有名詞如何與過去學過的概念結合，溫故知新是重要 的學習方法。 或許，老師最好還是把學生當作沒學過這些已經學過的名詞定義，好好再引導一次，如 此才不會使班上約二分之一的學生產生學習的「障礙」或「縫隙」，形成日後學習物理的困 境。 單一選擇題 14-18 為題組 物理學以「電場」描述一帶正電荷的點電荷在空間中某處受到靜電力作用，亦 即在該位置上每單位正電荷所受的靜電力定義為該點的電場。因電場是較抽象的概 念，物理學家提出電力線概念，提供一種容易想像電場的方式。 物理學為描述一點電荷在空間中某一處的能量狀況，定義一帶正電點電荷在電 場中某點的電位能 U 與它的電量 q 的比值為該點的電位。因電位能是相對的物理 量，故電位也是相對的概念，通常取無窮遠處的電位為零。 由以上的靜電學概念，回答有關電場和電位的概念，並且討論一半徑為 10.0 cm 且 球 上 帶 電 量 為 +510-10 C 的 孤 立 金 屬 球 體 的 電 場 和 電 位 。 庫 侖 常 數 k 為 9109 N-m2/C2。 14.有關電場和電位的敘述，下列何者正確？ (A)電場為向量，電位為純量 (B) 電場為純量，電位為向量 (C)二者都是純量 (D)二者都是向量 (E)電場一定是向量，但電位視情況而為向量或純量 15.有關電力線的性質，下列敘述何者正確？ (A)馬克士威提出電力線概念 (B) 電力線從負電荷出發，終止於正電荷(C) 電 力線上每一點的切線方向代表該點電場的方向 (D) 空間中的電力線一定相交 (E) 空間中某一點附近的電力線密度與該點的電場強度成反比 16. 上述短文中，距離半徑 10.0 cm 帶電金屬球體的球心 6.0 cm 處，其電場量值為 多少 V/m？ (A)0 (B)5.0103 (C)1.5102 (D)5.010-1 (E)1.5 17.以無窮遠處的電位為零，在距離該帶電金屬球球心 6.0 cm 處的電位為多少 V？ (A)5000 (B)450 (C)150 (D)45 (E)0
上題為一題組，除了評量考生的閱讀理解能力和呼應素養命題外，也了解學生靜電學先 備知識。這裡特別指出第 17 題，答案為(D)。本題全體考生答對率 79.3%，高分群考生答對 率 96%，低分群考生答對率 48%，試題鑑別度 0.48。訪談幾位答錯題的學生，大抵表示對於 電場和電位的概念不是很清楚，知道老師教過這個名詞和定義，也知道某些特性，但對於如 何量化的概念有些模糊，因此對於球心、球表和球外的電場和電位究竟如何知道量化，需要 再次澄清。或許這是選擇題可以幫助診斷一些學習困境的好處，但若要真正了解學習的盲 點，口試和師生對談才能較徹底了解學生理解到什麼程度。 非選擇題第 1 題 當氣溫為 0℃時，在光滑水平石板地面上，一小雪球以 30 公尺/秒的速度，水平 撞擊靜止的冰球，碰撞後兩球黏在一起。碰撞前小雪球質量為 200 公克，冰球質量 為 300 公克，碰撞前後兩球的溫度皆為 0℃。已知冰和雪的熔化熱皆為 336 焦耳/公 克，回答下列問題： (1) 碰撞後的總動量為多少？ (2) 若此撞擊損失的動能全部轉變成冰和雪熔化所需的熱能，估算可使多少公克 的冰和雪熔化成 0℃的水？ 本題的命題設計目的在於了解學生是否能綜合高二力學學過的碰撞和高三再次學到的 熔化熱概念。這題對於學習成就較後段的學生，可以幫忙診斷物理量單位的概念，以及動量 和動能的區別。 參考解析： ⑴雪球與冰碰撞為完全非彈性碰撞，動量守恆概念，碰撞後的總動量等於 6.0 (kg-m/s) (5 分，此題未標明單位，扣 1 分) ⑵完全非彈性碰撞損失動能為
2 20.200 30
1
1
0.200 30
54 J
2
2
0.500
。(3 分) 冰與雪熔化成水的量 54 0.16 g
336 。(2 分) 閱卷時，從學生的答題書寫過程中，可以知道部分學生對於「總動能」和「總動量」的 概念並不是很清楚，尤其對於動量的單位也不是很有把握，因此出現數字正確，但單位並不 正確的情況。以第(1)題問「碰撞後的總動量」，部分考生的概念不清楚，因此算式寫的是總 動能，或許是「看錯題目」，也可能是「不清楚總動量和總動能的意義」。若是概念清楚的學 生，即可從動量守恆的概念寫出正確答案。 至於第(2)題，回答錯誤的考生，問題大抵在單位換算，前面損失的動能算對了，但最後 答案錯誤，問題出在單位，亦即對單位的換算是其中的學習盲點。 經過晤談後，了解學生答錯問題的真實情況，確實與書面作答呈現情況頗一致，有的是對於單位換算出問題，有的是對「碰撞後的總動量」概念不是很清楚，有的是計算錯誤，各 有不同的問題。 針對這樣的評量結果，對學生學習最有效的教學方法，除了個別講解澄清概念外，課堂 上再次澄清問題仍屬必要。如此才能幫助學習成就較後段的學生突破學習困境，避免發生中 斷學習的情況。這應是期中成就評量的最大意義。
