國中地球科學實作評量研發與初探-以地層與化石為例

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(1)國立臺灣師範大學地球科學研究所碩士論文. 國中地球科學實作評量研發與初探以地層與化石為例. 研究生：徐意雯指導教授：張俊彥博士. 中華民國九十七年六月十六日. I.

(2) 摘要本研究旨在研發以地球科學「地層與化石」為主題的「過程技能題本」，用以了解國三學生地球科學「地層與化石」實作評量之成就，與其在「地層與化石」知識概念上的表現，及第一次基本學力測驗自然科成績三者之相關，並初步探討學生在科學過程技能方面的表現與家庭環境及個人態度之關係。研究結果期能提供教師未來發展實作評量模式之參考。研究工具「過程技能題本」包含：「施測指導說明」、「過程技能題本（含基本概念測驗和實作題）」、「非選擇題評分標準」和「非選擇題評分表」等四部分（「基本概念測驗」KR20 = .65，「實作題」之評分者信度約為.66）。本研究以國中三年級之在學學生為研究母群，以分層叢集取樣方式在臺灣省本島北、中、南三區隨機選取兩所國民中學，每校隨機抽出一班國三學生，共有六個班級進行施測。施測樣本人數為 202 人，與基測成績及「個人態度問卷題本」（劉嘉茹，2002）資料合併後，有效樣本為 168 人(男生 67 人，女生 101 人)。本研究所使用量的統計方法主要有描述性統計（Descriptive statistics）、皮爾遜積差相關（Pearson product-moment correlation）、變異數分析（One-way analysis of variance）、多元迴歸之逐步分析法（Stepwise multiple regression）以及列聯相關分析（Contingency）。研究結果可分為下列四方面：（一）學生在「過程技能題本」的整體表現上，在「基本概念測驗」成績的平均分數較「實作題」成績高，且「基本概念測驗」成績有滿分出現。「過程技能題本」中各項能力間之相關係數介於.058~.643 之間。各項能力間大多達中度以上正相關且具中度以上的效果量。（二）「基本概念測驗成績」之量尺分數與「實作題成績」之量尺分數對「第一次基本學力測驗自然科成績」皆有顯著的預測力，且對「第一次基本學力測驗自然科成績」預測力的貢獻依序為：「『基本概念測驗成績』之量尺分數及『實作題成績』之量尺分數」（R2＝.345）、「『基本概念測驗成績』之量尺分數」（R2＝.306）以及「『實作題成績』之量尺分數」（R2 ＝.186）。（三）學生背景資料中，「基本概念測驗成績」之量尺分數、「實作題成績」之量尺分數以及「過程技能題本」總分之量尺分數在「區域」上有顯著差異存在，且「南部」學生的表現較不如「北部」學生和「中部」學生。而「實作題 I.

(3) 成績」之量尺分數以及「過程技能題本」總分之量尺分數在「性別」上有顯著差異存在，且女生的成績皆優於男生。另外，家長教育程度越高的學生在「第一次基本學力測驗自然科成績」的表現越好；而喜歡「理科」的學生在「第一次基本學力測驗自然科成績」上表現優於喜歡「文科」的學生。（四）在「實作題表達方式」的呈現，168 個有效樣本中，只有 6 人以「表格式」呈現答案，154 人以「條列式」呈現答案，而有 8 人是以「其他」方式呈現。此外，本研究參考 TIMSS 之評量模式研擬出一套標準化的「評分標準」，可供未來進行相關試題研發者之參考。實作評量與我國平常使用之評量模式差異很大，尤其現今教師的教學和學生的學習多數針對入學考試，因此答題時常忽略答題說明，又不習慣解題過程均須運用其所學過的概念及技能來觀察、測量、操作器材，並記錄或解釋所得的數據，正好可透過實作評量來彌補入學考試之不足，以改進教學法及提升學生的基本能力，所以值得推廣。關鍵字：地球科學、實作評量、過程技能. II.

(4) 目次謝誌. I. 摘要. II. 目次. IV. 附錄目次. V. 表次. VI. 圖次. VIII. 第一章緒論. 1 1. 第一節研究背景與動機. 3. 第二節研究目的. 4. 第三節待答問題. 5. 第四節研究的重要性. 5. 第五節名詞釋義第二章文獻探討. 8 8. 第一節實作評量的定義第二節實作評量與其他評量的比較. 9 13. 第三節實作評量的應用第四節大規模實作評量的設計與實施第五節我國大規模實作評量的實施情形第三章研究方法. 15 18 19 19. 第一節研究對象. 23. 第二節研究設計. 23. 第三節研究流程. III.

(5) 29. 第四節研究工具. 45. 第五節資料分析第四章研究結果與討論. 50. 第一節學生在「過程技能題本」中各項能力之相關第二節「過程技能題本」中各項成績與「第一次基本學力測驗自然科成績」之迴歸分析第三節學生個人背景資料對其「過程技能題本」中各項成績和第一次基本學力測驗自然科成績之影響第四節學生個人背景資料與學生各項成績表現對其「實作題表達方式」之相關性第五章結論與建議. 50 56 62 90 95 95. 第一節研究發現與討論. 97. 第二節研究限制. 98. 第三節建議與展望參考文獻. 100. 附錄目次附錄一過程技能題本施測指導說明. 104. 附錄二過程技能題本. 106. 附錄三過程技能題本評分標準. 112. 附錄四過程技能題本非選擇題評分表. 126. 附錄五個人態度問卷題本. 128. 附錄六過程技能題本專家審查版. 134. 附錄七基本統計考驗分析（一）. 148. 附錄八基本統計考驗分析（二）. 150. IV.

(6) 表次表 2-1. Stiggins（1987）各種類型評量方式的比較. 11. 表 2-2. 陳文典（民 87）各種評量方式及其特殊作用. 12. 表 2-3. 陳文典（民 85）實作、文字描述與判斷之間的差異. 13. 表 2-4. 實作評量於實施過程之注意事項. 17. 表 3-1. 受測學生之區域分布與第一次基測自然科平均分數之關係. 19. 表 3-2. 受測學生之家長教育程度與家庭收入. 20. 表 3-3. 受測學生最喜歡的學科. 21. 表 3-4. 受測學生之第一次基本學力測驗各科成績. 21. 表3-5. 受測學生喜歡的上課方式. 22. 表3-6. 自我學習科學的習慣. 22. 表3-7. 父母親鼓勵參與科學活動. 23. 表 3-8. 試驗性研究之「基本概念測驗」試題鑑別率與困難度. 25. 表4-1. 「過程技能題本」測驗之平均分數. 51. 表4-2. 「過程技能題本」中各項能力之平均分數. 51. 表4-3. 「第一次基本學力測驗自然科成績」平均分數. 52. 表4-4. 「過程技能題本」中各項能力之相關分析. 52. 表 4-5. 「過程技能題本」中量尺分數轉換之分組. 57. 表4-6. 「過程技能題本」測驗之量尺分數. 57. 表4-7. 「基本概念IRT」、「實作題IRT」與「第一次基本學力測驗自然科成績」之相關. 表 4-8. 表 4-9. 60. 「基本概念 IRT」、「實作題 IRT」與「第一次基本學力測驗自然科成績」之迴歸分析. 61. 「基本概念 IRT」 One-way ANOVA 分析結果及效果量. 64. 表 4-10 「基本概念 IRT」在「區域」上之差異分析 V. 65.

(7) 表 4-11 「基本概念 IRT」在「區域」上做 Games-Howell method 事後比較. 65. 表 4-12 「實作題 IRT」 One-way ANOVA 分析結果及效果量. 70. 表 4-13 「實作題 IRT」在「區域」上做 Tukey-Kramer 法事後比較. 71. 表 4-14 「實作題 IRT」在「性別」上之差異分析. 72. 表4-15 「實作題IRT」在「有固定閱讀自然科學讀物的習慣」上之差異分析. 74. 表4-16 「實作題IRT」在「父母親鼓勵參與科學活動」上之差異分析. 75. 表 4-17 「總分 IRT」 One-way ANOVA 分析結果及效果量. 77. 表4-18 「總分IRT」在「區域」上之差異分析. 78. 表 4-19 「總分 IRT」在「區域」上做 Games-Howell method 事後比較. 78. 表 4-20 「總分 IRT」在「性別」上之差異分析. 79. 表4-21 「總分IRT」在「有固定閱讀自然科學讀物的習慣」上之差異分析. 81. 表 4-22 「總分 IRT」在「父母親鼓勵參與科學活動」上之差異分析. 82. 表 4-23 「第一次基本學力測驗自然科成績」One-way ANOVA 分析結果及效果量表 4-24. 84. 「第一次基本學力測驗自然科成績」在「區域」上做 Tukey-Kramer 法事後比較. 85. 表 4-25 「第一次基本學力測驗自然科成績」在「家長最高教育程度」上做 Tukey-Kramer 法事後比較. 86. 表 4-26 學生個人背景資料與「傳達 C」之相關. 90. 表 4-27 「傳達 C」與「區域」之交叉表. 91. VI.

(8) 表 4-28 「傳達 C」與「最喜歡的上課方式」之交叉表. 92. 表 4-29 學生各項成績與「傳達 C」之相關. 93. 表 5-1. 97. 不同背景學生在各項成績上達顯著差異者. 圖次圖 2-1. 陳文典（民 84）實作評量設計流程. 16. 圖 3-1. 研究流程圖. 28. 圖 4-1. 標準化殘差次數分配表（基本概念 IRT 及實作題 IRT VS 基測自然）. 圖 4-2. 58. 標準化殘差常態機率分配 P-P 圖（基本概念 IRT 及實作題 IRT VS 基測自然）. 59. VII.

(9) 第一章緒論本研究旨在研發以地球科學「地層與化石」為主題的「過程技能題本」，用以了解國三學生地球科學「地層與化石」實作評量之成就，與其在「地層與化石」知識概念上的表現，及第一次基本學力測驗自然科成績三者之相關，並初步探討學生在科學過程技能方面的表現與家庭環境及個人態度之關係。本章節將對研究背景與動機、研究目的、待答問題、研究範圍以及研究的重要性逐一說明，並解釋本研究所提及之相關重要名詞。. 第一節研究背景與動機過去十年來，教育改革聲浪在國內如火如荼展開的同時，傳統的紙筆測驗已不能滿足教師用來評斷學生的學習成就。 Howard Gardner 的多元智能論（Gardner,1983,1993,1999）認為智能即解決問題的能力，希望教育工作者能破除「單元智力觀」的迷思，以更寬廣的角度來詮釋智力的定義，而非仰賴以紙筆為主的標準化測驗，做為測驗及鑑定學生智力的唯一工具。長久以來評量的方式以傳統標準化命題為主，而其中測驗內容多為反應低層次的概念知識(如重覆背誦、辨認概念等)為主，對於有關高層次的知識和技能(如推理、解釋、連結、應用、創造等)的評量，則付之一闕（邱美虹，2000）。此外，長期仰賴某一種特定評量方式，容易因局限性而產生弊端（陳文典，1994）。教育部頒定之國民中小學九年一貫課程綱要之基本理念為「教育之目的以培養人民健全人格、民主素養、法治觀念、人文涵養、強健體魄及思考、判斷與創造能力，使其成為具有國家意識與國際視野之現代國民」（教育部，2003）。而在其「自然與生活科技學習領域」之「分段能力指標」中亦提及關於「科學與科技素養」之內涵為「自然與生活科技學習領域所培養之國民科學與科技素養，依其屬性和層次來分項，分成科學探究過程之心智運作能力的增進(以下簡稱「過程技能」)，科學概念與技術的培養訓練(以下簡稱「科學與技術認知」)，對科學本質之認識(以下簡稱「科學本質」)，了解科技如何創生與發展的過程(以下簡稱「科技的發展」)，處事求真求實、感受科學之美與威力及喜愛探究等之科 1.

(10) 學精神與態度(以下簡稱「科學態度」)，資訊統整、對事物能夠做推論與批判、解決問題等整合性的科學思維能力(以下簡稱「思考智能」)，應用科學探究方法、科學知識以處理問題的能力(以下簡稱「科學應用」)，以及如何運用個人與團體合作的創意來製作科技的產品(以下簡稱「設計與製作」)等八項來陳述。」由此可知國民教育之意涵在於培養多元智能的全人，而非因長期接受紙筆測驗檢測學習程度而窄化學習模式的學生。因此，以自然與生活科技領域而言，不僅評量方式要多樣性，評量的內容也應包括科學方法運用能力、科學態度、科學知識等多種教學目標（陳文典，1994）。評量主要的目的在於了解學生的學習狀況，以做為改進教學及促進學習的參考。「培養獨立思考與解決問題的能力」亦是國民中小學九年一貫課程綱要課程目標之一（教育部，2003）。歐滄和（2002）認為實作評量重視學生問題解決的過程與結果，強調實作與統整能力。甘漢銧、陳文典（2005）則把「科學過程技能」擴大（或從寬解釋）為「問題解決能力」。將「科學過程技能」廣泛地想成是人們在處理問題、解決問題時的心智活動過程（the procedure for solving the problem），而「科學過程技能」之評量最常用的，而且也最能發揮學習成效的方法即「臨場觀察」，其次則是「由實驗報告中去評量」。且若將「科學過程技能」加以解析，可獲得各項「技能」。針對各項「技能」設計相應的題目來加以評測（陳文典，1992）。例如「能了解控制變因的技術，作系統的觀測」、「經驗與通則的應用（內插法預測）」、「能機變的採用適當的單位及等效的工具來做度量並會作估計（層次上是了解測量的真義）」、「能由分類表、列表、圖表、或文章相關敘述中，讀取所要的資料」等（甘漢銧、陳文典，2005）。由文獻中可以了解實作評量為檢視學生科學過程技能評量模式之一，而實作評量用於大量施測亦是可加以探討的課題，但相關之實徵研究仍不多，尤其在地球科學學科情境脈絡（context）下的相關研究更是鳳毛麟爪，因此本研究希望進一步了解學生在實作評量與個人相關背景資料之相關（如家庭背景、喜歡的學科、喜歡的上課方式、自我學習科學的習慣、父母與學生本身對科學的態度等）。期待藉由本研究幫助我們更了解實作評量之相關因素，以補科學教育在此方面研. 2.

(11) 究之不足。並藉此提供科學教師未來發展實作評量和培養學生問題解決能力之參考。. 第二節研究目的本研究的目的主要利用國科會與教育部合作目標導向計畫─國民中小學九年一貫課程中國中階段自然科學學習評量系統之研究 (1/2)(89-2515-S-003-012-X3)((2000-2001)與國民中小學九年一貫課程中國中階段自然科學學習評量系統之研究(2/2)(90-2511-S-003-101-X3)(2001-2002) 中發展「過程技能題本－地球科學化石篇—偶才素化石啦！」（張俊彥、徐意雯， 2002）與「個人態度問卷題本」（劉嘉茹，2002）等兩樣工具之結果，來探討目前國中三年級學生實作題成就與基本概念測驗成就之關係。此外，學生之個人背景資料包含家庭背景、喜歡的學科、喜歡的上課方式、自我學習科學的習慣、父母與學生本身對科學的態度等對其實作評量成就的影響亦在本研究之探討範圍。另外，比較受測學生第一次基本學力測驗自然科成績與實作評量成就、基本概念測驗成就之關係，期望藉研究結果提供教師發展實作評量模式之參考。本研究的具體目標如下：一、開發以地球科學為學科背景之「過程技能題本」（包含基本概念與實作題兩部分），並以國際數學與科學教育成就趨勢調查（Trends in International Mathematics and Science Study，以下簡稱 TIMSS）閱卷模式發展「過程技能題本」之評分標準。二、使用「個人態度問卷題本」（劉嘉茹，2002）了解學生之背景與個人態度。三、探究學生在「過程技能題本」之基本概念測驗成績與實作題成績和第一次基本學力測驗自然科成績之相關性。四、探究學生個人背景對「過程技能題本」中各項成績及第一次基本學力測驗自然科成績之影響。五、探究學生個人背景、「過程技能題本」中各項成績和第一次基本學力測驗自然科成績對實作題表達能力之影響。 3.

(12) 第三節待答問題根據研究目的，本研究第一階段的待答問題主要在「學生在基本概念測驗成績與實作題成績和第一次基本學力測驗自然科成績之間的相關性」，故本階段之待答問題為：一、分析並探討學生在「過程技能題本」中各項能力間是否有相關？（以原始分數分析）二、「過程技能題本」中各項成績與第一次基本學力測驗自然科成績之相關性為何？（以量尺分數分析）第二階段的研究目的在探討「學生個人背景資料對其『過程技能題本』中各項成績和第一次基本學力測驗自然科成績之影響」，因此第二階段的待答問題如下：（以量尺分數分析）一、個人背景資料不同的學生在基本概念測驗成績的表現是否有所不同？二、個人背景資料不同的學生在實作題成績的表現是否有所不同？三、個人背景資料不同的學生在過程技能題本總成績的表現是否有所不同？四、個人背景資料不同的學生在第一次基本學力測驗自然科成績的表現是否有所不同？第三階段的研究目的在探討「學生個人背景資料、『過程技能題本』中各項成績和第一次基本學力測驗自然科成績對其實作題表達方式之影響」，因此第三階段的待答問題如下：一、實作題表達方式與學生個人背景是否有相關性？二、實作題表達方式與「過程技能題本」中各項成績和第一次基本學力測驗自然科成績之表現是否有相關性？. 4.

(13) 第四節研究的重要性本研究計畫之重要性可分為下列幾點：一、實作評量的設計通常以日常生活中遭遇的情境來激發探討之主題，由受測者察覺問題後再展開一系列解決問題的活動。因此通常完成一個主題需要耗費一段較長的時間，可能是一天，也可能是好幾週。國內結合地球科學學科內容之實作評量，仍屬少見，而發展實作評量工具更是鮮少，本研究以期待做一初步探討，了解其發展的可能性，以彌補紙筆測驗之不足。二、本研究亦期待利用本次研究過程，將實作評量之「評分標準」模式標準化，以提供地球科學研究者以及學科教師在發展實作評量之「評分標準」上之參考，更期方便學科教師運用在教學現場。三、發展並運用實作評量模式以符應國民中小學九年一貫課程綱要「自然與生活科技學習領域」之「分段能力指標」中提及「科學與科技素養」內涵，以期對國民教育貢獻棉薄之力。. 第五節名詞釋義茲將本研究所涉及的構成性定義（constitutive definitions）與操作性定義（operational definitions）分別說明如下：. 一、國中三年級學生：以臺灣區學制而言，即九年一貫國民教育第九年學程的在學學生，年齡約 14-16 歲。本研究採樣學生遍及臺灣地區北、中、南三區各兩所學校。. 二、實作評量：實作評量（performance assessment ）又稱真實性評量（authentic assessment），指根據學生實際完成一項特定任務或工作表現所作的評量。以觀察和專業判斷來評量學生學習成就的評量方式都可以稱為實作評量（Stiggins, 1987）。其型式非常的多元化，例如建構反應題、書面報告、. 5.

(14) 作文、演說、操作、實驗、資料蒐集、作品展示等，都是實作評量的例子，案卷評量也是實作評量的一種型式。本研究主要以「地層與化石」為主題之選擇題與開放性問答題，來探討學生之科學過程技能能力。. 三、科學過程技能：「科學過程技能」是從事「科學性探究」的「執行能力」。而任何一項「能力」其實都會和其他各項智能之間有或多或少的相互依存或包容的成份。（參考陳文典教授”科學過程技能”）在九年一貫課程「自然與生活科技課程綱要」中界定國民中小學各學習階段之科學過程技能包括「觀察」、「比較與分類」、「組織與關連」、「歸納與推斷」及「傳達」（教育部，2003）。. 四、個人態度問卷題本：由國立高雄師範大學劉嘉茹教授發展之「個人態度問卷題本」，內容包含學生家庭背景、喜歡的學科、喜歡的上課方式、自我學習科學的習慣、父母與學生本身對科學的態度等題目，皆為單選題，共 78 題。. 五、地層與化石：依據教育部頒定「國民中小學九年一貫課程綱要」「自然與生活科技學習領域」之「分段能力指標」次主題 320 地層與化石，內容如下：次主題 320 地層與化石化石與地層 4a.知道化石紀錄了曾經在地球上生存過的動植物以及當時的環境狀況。 4b.體認層狀的沉積岩，可用來了解地球表面活動的歷史。 4c.知道化石可用來幫助地層的對比。 4d.認識化石形成的過程和化石紀錄中生物的消長情形。. 六、基本概念：「過程技能題本」中針對「次主題 320 地層與化石」為主題所設計之探討知識背景的題目，第 1 至 14 題為單選題，第 15 題為填充題。. 6.

(15) 七、實作題：「過程技能題本」中針對「次主題 320 地層與化石」為主題所設計之實作評量題目，本研究以「分辨化石」做為實作評量之主題。. 八、第一次基本學力測驗自然科成績：為受測學生參加該年第一次基本學力測驗之自然科成績。基本學力測驗之成績只分成國文、英文、數學、社會及自然等五科成績，無法再從中將地球科學成績獨立使用，因此以自然科成績做為探討依據。. 九、表達能力：「過程技能題本」中針對「次主題 320 地層與化石」為主題所設計之實作評量題目，受測學生依據題目指示而呈現答案的方式，即「傳達 C」。本研究依據學生呈現答案的方式，將表達能力界定為「表格式」、「條列式」及「其他」等三種。. 十、IRT 量尺分數：本研究使用項目反應理論(item response theory, IRT)將「基本概念測驗成績」、「實作題成績」與「過程技能題本」總分分別轉換為具有等距特性的 IRT 量尺分數。使用 IRT 量尺分數不僅可以獲得等距的量尺的優點，符合變異數分析及回歸分析等統計分法的量尺要求，還能獲得受試者更為精確的能力估計值，有利研究結果的準確度。本研究將使用 Winsteps 軟體將上述觀察分數進行單向度 Rasch 模式 IRT 量尺分數的轉換工作。. 7.

(16) 第二章. 文獻探討. 第一節實作評量的定義實作評量（performance assessment）為美國近二十年來逐漸受到重視的一種評量方式，主要用在了解學生「能做什麼」。Wiggins（1993）認為「實作」意指執行或經歷（process）一個工作（task），並完成工作；而 Garcia & Pearson （1994）則強調，「實作」是在不同時間和情境下，選取學生工作樣本來作為評量的對象。所以「實作」可用以評定學生在工作項目（task）中的實際行為表現，而要求學生所表現的行為應與重要的教學目標相符，同時它必須要在真實的情境下實施，因此它可算是一種真實評量（authentic assessment）。 Dunbar 等（1991）將實作評量視為「以超越傳統評量方式，為了解學生熟練度而蒐集資料的一種評量方式」。Ruiz-Primo 等（1993）更強調「實作評量的結果不僅反應出學生解答的正確性，同時也顯現出學生得到答案的過程」。陳英豪、吳裕益（1992）則指出「所謂實作測驗乃是模擬一些標準情境（亦即在自然情境下之實作）之測驗，其模擬之程度高於一般紙筆測驗所代表者。…實作測驗通常著重在「過程」、「作品」，或此二者之結合。」從教育評量的歷史來看，實作評量並不是一種新的評量方法。早在客觀式紙筆測驗之前，教師判斷（teacher judgment）就支配了教育評量（Stiggins， 1991）。實作評量以往集中在評量一些基本能力，像是讀、寫、算等技巧。另外，在科學、思考過程的領域裡也經常使用（Willson，1991）。其他像是「考駕照時的筆試之於傳統性測驗，而路試之於實作評量。另外如應用幾何原理製作模型，利用相當器材做科學實驗與報告，對某社會問題做研究報告，以及進行社區調查報告等，都是實作評量的方式。」（彭森明，1996）。實作評量具有下列幾點特徵（Herman, Aschbacher, & Winters, 1990）：要求學生執行或製作一些需要高層思考或問題解決技能的事或物；評量的作業（tasks）是具有意義性、挑戰性且與教學活動相結合；評量的作業能與真實生活產生關聯；歷程（process）和作品（product）通常是評量的重點；表現的規 8.

(17) 準（criteria）和標準（standards）─也就是評量的重要層面與給分標準，要事先確定。「實作評量方式也著重高層次能力如思考、分析、組合、判斷，以及表達能力的啟發，以及思考過程和邏輯推演的程序考量。」（彭森明，1996）。陳文典（2000）認為實作評量是「設計題目使受測者面對問題，經由科學性的探討，記述下執行的過程和結果」，從受測者所留下的紀錄和其當下的行為表現，來了解其解決問題的能力。而在教育部從 82 年起與美國馬里蘭州教育廳共同合作進行的 MSPAP（The Maryland School Performance Assessment Program）之國際研究中，亦發現 MSPAP 的評量工具均為實作（操作）測驗，其解題的過程均需要運用其所學過的概念及技能，以觀察、測量、操作器材並記錄或解釋所得的數據，以評量學生在學習整體性的學習結果（outcomes）（李虎雄、黃長司， 1995）。綜合上述可知，實作評量之目的在評估學生是否能將所學轉化成行動力，強調的是學生處理問題的過程能力（簡茂發等，1995；陳文典，1998）。而實作評量的模式可以是提示性書寫的作業，亦可以是自然事件，但都需要經過過事先的設計和評估，尤其是要讓學生能運用所學的概念和技能來對問題做統整性的思考與提出解決策略及方式。在題目的選擇上亦必須注意是否具有代表性（桂怡芬等，1998；曲慧娟，2005；Stiggins,1987）。另外，關於評分的標準與過程則應該在測驗之前即擬定評分計畫，並進行評分員訓練，評分程序應納入「觀察」「詰問」的規準（Stiggins,1987；Wiggins,1993）。. 第二節實作評量與其他評量的比較依據彭森明（1996）對實作評量所做的探討，他認為實作評量與傳統式測驗有很明顯的差別：一、它要求學生「自做」答案，而不是「選擇」答案，所以對某一問題正確的答案可能不只一種；二、評量不單看成果（答案或成品），而且也考量過程（如數學演算程序及對問題的推理引證等），所以能瞭解學生造成錯誤的原因以及學生對某 9.

(18) 一問題考量的層面、思路過程，以及邏輯方式；三、評量內容，往往不只限於單一學科知識（如代數方程式），而是同時考量多項知識或技能，如容積測量、比率換算、應用某些物理或化學原理，以及報告實作等能力，在同一測驗中同時評量；四、評量問題的取材長與實際生活問題有關，以促進學生能運用所學所知去解決與真實生活有關的問題，真正能學以致用；五、評量時間有彈性，有些評量，像傳統式測驗一樣，要求在一定時間內完成（如作文及解答程式），但有些評量，時間由學生自訂支配，如在一學期之內完成報告。而 Stiggins（1987）針對實作評量與其他評量模式在評量目的、作業情形、評分、該模式之主要優點、錯誤評估的可能因素、對學生學習的影響與成功的關鍵等因素做一具體的比較，如下表所示：. 10.

(19) 表 2-1. Stiggins（1987）各種類型評量方式的比較客觀評量. 目的. 口頭評量. 實作評量. 最有效和可信的評估思考技巧精在講述的評估知轉化知識和理解知識取樣. 典型題型. 論文評量熟知識的結構. 選擇、是非、填寫作. 識. 成為行動的能力. 開放式問答. 提示性書寫或自. 充、連連看. 然事件架構成實作的題型. 學生反應. 閱讀、評估、選組織、創作. 口頭回答. 擇評分. 計算對的答案. 計畫、建構、形成原創反應. 判斷理解. 決定答案正確性. 檢核屬性、及時性反應、評定等級、熟練度、證明或描述出行為表現和作品. 主要優點. 效能 - 在時間內可測量複雜的認加入評估和教學提供實作技術的可允許大量題目. 知產出. 活動. 豐富證據. 錯誤評估寫作項目不足、貧乏的寫作形貧乏的問題、學不足夠的作業的可能因多回憶性題目、式、寫作技巧和生缺少反應的意數、太少的取內容取樣代表性之是混淆、不易願、太少問題. 素. 的問題. 樣、模糊的標準、不佳的評分. 計分. 過程、不理想的測驗情境對學習的強調記憶性的回強調思考和書寫教學中有刺激加強調有用的技術影響. 想；如果有適當技巧的發展. 入，提供教學上和知識，應使用. 的建構的話，可. 有效的立即回饋. 相關的問題情境中. 以鼓勵思考技巧. 成功的關清楚的測驗藍圖仔細準備的寫作清晰的問題、問仔細準備的活鍵. 或符合教育的特題型、示範性答題對每個學生的動、清楚的預期殊性，題目書寫案、閱讀和評分代表性、學生反反應、小心思考的技巧、書寫題的時間. 應所需的適當時的評分方式、評. 目的時間. 間. 分的時間. 本表由曲慧娟（2005，p14）轉譯自 Stiggins（1987）：Design and development of performance assessments.p35. 陳文典（1998）亦曾針對各種評量方式和其特殊作用做一整理，如下表：. 11.

(20) 表 2-2. 陳文典（1998）各種評量方式及其特殊作用評量方式. 特殊作用. 【實地觀察】現察活動實況【簡單口頭問答】現場、事後【面談】針對某主題做結構性的深談【報告】針對某主題做簡報【操作評量】儀器使用、標本辨識【專題報告】針對一主題，報告中包括動機、問題闡述、策略、執行、結果、提出解釋、發現新問題等. ◎可看出進行的實況 ◎避免由觀察引起的異常表現 ◎可針對重點發問，且可對行為的動機做進一步的瞭解 ◎針對某主題，經一系列問答得到某人相關的資訊 ◎瞭解撰寫者對整個事件的掌握情形 ◎適用於確定的目標而非語言文字所能區別的項目 ◎瞭解撰寫者規畫、執行、研究等各方的能力. 【卷宗】（註：portfolio assessment） ◎可評量出對問題的認識程度，對變因針對某主題，蒐集相關資料作展示的重要性認識、能做有層次有組織的表現【進階式評量】 ◎可對解決問題的動機、理由做詳細的利用電腦，做滋生式的測驗，便於瞭解瞭解推理的過程【實作評量】 ◎可評測學生概念認知的程度與處理以解決一個小問題為題，一邊處理問題問題的過程能力一邊記錄本表摘錄自陳文典（1998）：實作評量在學力測驗之應用。而在科學過程技能之實作評量部分，陳文典（1996）則以「測量物體重量」為例，用表格說明實作、文字描述與判斷（選擇、是非題型）之間的差異，如下表所示：. 12.

(21) 表 2-3. 陳文典（1996）實作、文字描述與判斷之間的差異實境：實驗室或家居生活中，沒有「秤」在身邊，但周圍有很多東西及主角（某物體）。. 簡化實境：安排有「物體」、「秤」，除去其他不相干物體，使情境單純。. 簡化情境、文字敘述：利用文字指示題意和解決的策略，情境也已單純化。. 實作. ．要能由實境中粹取出相關的物體工具，並想出有效的策略。例如：利用一已知重量的物體來和此物體比較。可能用槓桿方式測驗出了重量來。而解決了此問題。. ．自動拿秤來稱物體重，並且知道歸零及誤差估計等實作技能。. ．依文字描述的指示，拿秤來稱物重。並且知道歸零及誤差估計等實作技能。. 文字描述. ．描述將如何如何去操作，可以得到結果（策略可能有多種），但不實作。. ．描述將如何用這個秤去量此物體（只有一個現成的策略），但不實作。. 題目作答方式. ．依文字描述的意思，說明將怎樣去量它。無法知道他是否能自動的去注意到歸零及誤差估計。判斷．由幾種策略去挑選．以現成的策略，敘．同左（但可能從來（選擇、是出可行的辦法來。述數種稱重量時可沒看過秤的樣子！）非題型）能錯誤、正確動作，來當項目，供選擇。本表摘錄自陳文典（1996）由以上例子可知，藉由模擬實驗的紙筆測驗中「文字描述」與「判斷（選擇、是非題型）」的答題方式，是無法了解學生在「實作」上的操作能力程度的。. 第三節實作評量的應用實作評量的應用主要可以兩個方面來說明：一是做為學習評量和教學改進之依據；一是做為拔擢人才、鑑定學生能力的指標（曲慧娟，2005）。. 13.

(22) 一、學習評量和教學改進：過去傳統的紙筆測驗為教學與學習帶來一些反效果，例如大部分的教學時間被用來準備標準化測驗；由於考試領導教學，使得學生和教師為了追求成績上的表現而只流於片段的學習；讓課程建立在呆板的知識上；利用不斷地練習來精進答題技巧以及降低學習知識的技巧等（Parkes,2003）。也因此近年來，美國教育走入一個表現低落的危機，學生在大型測驗如 SAT（Scholastic Assessment Test）、 NAEP（National Assessment of Education Progress）及國際性競賽上的表現逐年衰退，而開始有馬里蘭州學校實作評量（MSPAP）、新標準方案（New Standards Projects）等以實作評量為主的教育改革方案的出現。這樣的教育改革主要的意義在於，實作評量藉由改善評量的內容與方式，讓評量的內容與課程的架構緊緊相扣，不但能引導正確的教學方向，亦能引到學生改變學習方式，進而改善教學品質並提高學習成效。因此實作評量開始被廣泛的應用在各領域教學中，並做為評估學校教學績效與了解學生成就水準的策略，如 TIMSS。誠如 Spalding（2000）所說「實作所代表的意義，不再是讓學生睡好覺，準備好 2B 鉛筆、仔細畫記，取代的是在教與學上持續的、有益的改變」。二、拔擢人才、鑑定學生能力的指標：過去傳統的智能觀點大多注重學術性的成就表現，所以界定的智能大都集中在學術性向的範疇內（張蓓莉主編，1999）。但近年來對於智能觀點的看法有較大的改變，除了 Gardner 所提出的多元智能論（Gardner,1983,1993,1999）之外，美國耶魯大學 Sternberg（1985）亦提出環境型（實用型）智力、經驗型智力和組合型智力的三元智力論。他認為人的智力是一體三面的功能：環境型（實用型）智力即個人與外界環境接觸的能力，包括對目前環境的適應力；選擇與自己習慣最接近的環境，最能發展適應的影響；改造目前環境以配合自己技能、興趣與價值觀等。該智力主要代表個人與生存的社會之間的相對關係，說明個人在外在現實環境中出現甚麼行為，在那裡表現適當行為的能力。經驗型智能是指個人面對新情境或陌生環境下，如何應用究經驗或新之事與. 14.

(23) 新經驗結合，且能習慣化或自動化表現適當行為。該智力主要代表個人內在經驗與外界環境的交互作用關係，說明個人在何時表現出才智行為。組合型智力即個人智力行為的結構部分，相當於傳統的智力內容，但是組合包括了後設成分、作業成分、習得知識成分等。該智力主要試測量個人內在知識結構，探討個人是如何產生分析和思考能力。藉由以上不論是多元智能或是三元智力之闡述可知，測量人類之智能表現，多元化評量以蔚為一股潮流。不過呂金燮（1999）在其研究中對實作評量用於評鑑和教學上提出其見解，實作評量解題後的表現結果較適合做為鑑定的依據，而認知複雜度的層次可做為教學設計的參考。. 第四節大規模實作評量的設計與實施綜括各學者之研究，即使實作評量具有多功能的評量效果，若要用在大規模的測驗上，其可行性仍為一般設計大型測驗者所疑慮（李虎雄，1995）。但是若能經過審慎的規劃和設計，雖然所花費的測驗及評分時間都較一般紙筆測驗（選擇題型）要多三至四倍，但其評測的功能或是對教學的引導作用卻遠超過一般的紙筆測驗（陳文典，1998）。以下是陳文典（1995，1998）對實作評量設計流程的詮釋，由此可知整個設計流程是需要花一些工夫去準備的。. 15.

(24) 圖 2-1. 陳文典（1995，1998）實作評量設計流程. 實作評量的實施必須考慮的問題很多，以下以表格來探討實作評量於實施過程的前、中、後需注意的事項：. 16.

(25) 表 2-4. 實作評量於實施過程之注意事項. 實施過程實施前. 注意事項 1.確定評量的目的. 2.設計題目. 3.設計評分計畫. 說明 ◎教師或研究者必須清楚評量的目的或設定使用的目的，以確定學生在此評量中應學會哪些知識或技能 ◎考慮題目需用到的知識，題目的內容、難度、結構度等是否能讓學生適度展現欲測驗的能力 ◎在此亦要先把時間、經費、設備等考慮進去，運用器材要簡單易取為主 ◎紀錄表、評分表的設計 ◎制訂評分標準、評分型式（整體性或分析性計分）、檢核表 ◎編寫施測指導手冊與評分指導手冊並訓練評分者. 實施中. ◎依據指導手冊操作 ◎透過觀察或對學生發問，記錄學生能力展現的過程 2.時間、經費、設備的 ◎在設計題目時即要考慮進去限制 ◎實施中，會隨活動內容的進行而必須掌握時間、經費及設備上的限制等問題. 實施後. ◎須先將樣本中各種作答類型加以統整分析，訂出評分標準 ◎在實際評分過程中，除了原先的評分標準外，也應讓評分者之間有討論的空間 2.評量結果分析 ◎評量結果對教師、學生、父母或其他相關的人能提供的參考價值 3.實作評量的整體評 ◎檢討實施中發生的缺失並做為未來改進的參鑑考，亦有可提供借鏡的優點。 4.表現標準的設定與 ◎實作評量的結果如何解釋？解釋 ◎是否設有標準用以支持結果推論與解釋所需要的證據？ ◎當受試者符合某依標準時，這個標準夠不夠清楚的說明該受試者所具有的能力為何，包括具體的例證，並清楚界定受試者應有的知識與技能，而這個標準是不是被大家所接受。. 1.觀察紀錄. 1.評分的溝通. 盧雪梅，1998；張敏雪，1998；陳文典，1998；呂金燮，2000；鄒慧英，1997；Stiggins,1987； Popham,1995. 17.

(26) 第五節我國大規模實作評量的實施情形目前國內使用大規模實作評量的例子並不普及，多數用於選拔優秀或特殊學生上，如國中小及高中學術性向資優班（實驗班）學生甄選、高中數學及自然學科能力競賽、國際數理奧林匹亞競賽參賽學生選拔等，但用於一般學生定期評量的機會較少。實施過程的繁雜與事後評分的過程複雜且時間冗長，皆是教師不願意在平常教學現場嘗試的原因。. 18.

(27) 第三章. 研究方法. 本章共分成五節，分別對研究對象、研究設計、研究流程、研究工具及資料分析等五個部份做說明，茲分別敘述如下。. 第一節研究對象本研究基於經費上的考量，僅以臺灣省本島（不包含金、馬、澎湖離島地區）國中三年級之在學學生為研究母群。且不考慮學校數量及取樣比例，以分層叢集取樣方式在臺灣省北、中、南三區隨機取樣兩所國民中學，每校隨機抽出一班國三學生，共有六個班級進行施測。施測樣本人數為 202 人，與基測成績及「個人態度問卷題本」（劉嘉茹，2002）資料合併後，有效樣本為 168 人(男生 67 人，女生 101 人)。. 一、受測學生之區域分布與第一次基測自然科平均分數之關係本研究受測學生之區域分布與當年該批學生第一次基本學力測驗成績之平均分數如表 3-1 所示，北、中、南三區受試學生人數分別為 47 人、65 人、56 人，其中北區女生數較多是因為抽測班級中有一班為女生班。而在第一次基測自然科平均分數上的表現，北區（36.15 分）較中區（35.06 分）高，中區又較南區（30.86 分）高。此結果亦將與本研究結果做一比較。表 3-1 區域北中南總計. 受測學生之區域分布與第一次基測自然科平均分數之關係男生女生總計（人）（人）（人） 7 31 29 67. 40 34 27 101. 47 65 56 168. 百分比（％）. 第一次基測自然科平均分數（分）. 標準差. 28.0 38.7 33.3 100.0. 36.15 35.06 30.86 33.96. 11.85 11.07 12.11 11.79. 二、學生之家庭背景本次受試學生之「個人態度問卷」經描述性統計分析結果發現（見表 3-2），學生家長教育程度以高中/高職居多（63.1％），大專以上僅佔 14.9％。就家庭 19.

(28) 收入而言，分為 10 萬元以上的「高收入」、5~9 萬元的「中收入」與 5 萬元以下的「低收入」，多數家庭收入屬「中收入」（46.4％），「高收入」的家庭僅佔 19.1％，而全家收入在 5 萬元以下的「低收入」佔了 34.5％。表 3-2. 受測學生之家長教育程度與家庭收入家長教育程度. 大專以上高中/高職國中以下總計. 25人 106人 37人 168人. 家庭收入（14.9％）（63.1％）（22.0％）（100.0％）. 高收入中收入低收入總計. 32人 78人 58人 168人. （19.1％）（46.4％）（34.5％）（100.0％）. 三、學生喜歡的學科以整體看來（見表 3-3），受試學生最喜歡的三個學科依序為社會（23.8％）、英文（21.4％）、國文（18.5％），自然（17.3％）是最不受歡迎的學科。若將男女生分開來看，女生最喜歡的學科依序為國文（24.7％）、英文（23.8％）、社會（20.8％）、自然（15.8％）、數學（14.9％），而男生最喜歡的學科依序為社會（28.4％）、數學（23.8％）、自然（20.9％）、英文（17.9％）、國文（9.0 ％）。再將學生以「最喜歡的科目」分為喜歡「國文」、「英文」、「社會」的「文組」，以及喜歡「數學」和「自然」的「理組」來看，喜歡「文組」的總人數（63.7 ％）較喜歡「理組」的總人數（36.3％）多許多。而以性別來看分，喜歡「文組」的男生（55.2％）多於喜歡「理組」的男生（44.8％），在女生方面亦是喜歡「文組」（67.2％）多於喜歡「理組」（29.8％）。. 20.

(29) 表 3-3. 受測學生最喜歡的學科. 最喜歡的學科. 男生（％）. 女生（％）. （9.0％）（17.9％）（23.8％）（20.9％）（28.4％）（100％）. 25人 24人 16人 15人 21人 101人. （24.7％）（23.8％）（15.8％）（14.9％）（20.8％）（100％）. 總計（％）. 國文英文數學自然社會總計. 6人 12人 16人 14人 19人 67人. 31人 36人 32人 29人 40人 168人. （18.5％）（21.4％）（19.0％）（17.3％）（23.8％）（100％）. 文科理科總計. 37人（55.2％） 70人（67.2％） 107人（63.7％） 30人（44.8％） 31人（29.8％） 61人（36.3％） 67人（100.0％） 101人（100.0％） 168人（100.0％）. 從基測成績來看（見表3-4），女生的成績由高到低依序為國文（35.78分）、英文（35.04分）、社會（34.51分）、自然（34.45分）、數學（34.07分），其順序與最喜歡的學科雷同；男生的成績由高到低依序為數學（33.96分）、自然（33.84分）、社會（33.84分）、國文（33.10分）、英文（32.76分），最喜歡的社會科成績相對並沒有一樣優秀，其他喜歡的學科和成績的排序大致符合。表 3-4. 受測學生之第一次基本學力測驗各科成績. 基測各科平均（分）. 男生. 標準差. 女生. 標準差. 國文英文數學自然社會. 33.10 32.76 33.96 33.84 33.84. 13.14 15.46 12.81 12.26 11.38. 35.78 35.04 34.07 34.45 34.51. 11.74 13.63 11.53 11.53 11.27. 四、學生喜歡的上課方式從本次統計（表3-5）發現，有51.2％的學生喜歡戶外教學活動的上課方式，其次是實驗操作（25.6％），接下來是課堂聽講（10.7％）和分組討論（10.1 ％），名列最後的上課方式是上台報告（2.4％），可見臺灣的學生還是比較喜歡在私底下講話，不喜歡在大庭廣眾發表自己的想法。若將男女生分開來看，女生最喜歡的上課方式依序為戶外教學活動（51.5％）、實驗操作（23.8％）、課堂聽講（13.8％）、分組討論（8.9％）、上台報告（2.0％），而男生最喜歡的 21.

(30) 上課方式依序為戶外教學活動（50.7％）、實驗操作（28.4％）、分組討論（11.9 ％）、課堂聽講（6.0％）、上台報告（3.0％）。表3-5. 受測學生喜歡的上課方式. 最喜歡的上課方式課堂聽講分組討論上台報告實驗操作戶外教學活動總計. 男生（％） 4人 8人 2人 19人 34人 67人. （6.0％）（11.9％）（3.0％）（28.4％）（50.7％）（100％）. 女生（人） 14人 9人 2人 24人 52人 101人. 總計（％）. （13.8％）（8.9％）（2.0％）（23.8％）（51.5％）（100％）. 18人 17人 4人 43人 86人 168人. （10.7％）（10.1％）（2.4％）（25.6％）（51.2％）（100.0％）. 五、自我學習科學的習慣由本統計資料（表3-6）可知，臺灣地區有自我學習科學習慣的國三學生比例並不高，針對「有固定閱讀自然科學讀物的習慣」的部份，沒有該習慣的受測學生佔75.6％；而「會上網尋找自然科學方面的資訊」的部份，有78.0％的受測學生是不會做這個動作的，當然也要考慮這些受測學生的家庭是否有可以上網的設備？不過在本次研究中沒有將這個部分考慮進來，因此無法得知相關訊息。表3-6. 自我學習科學的習慣. 有固定閱讀自然科學讀物的習慣沒有每週0-2小時每週2-4小時每週4-6小時總計. 127人 24人 10人 7人 168人. （75.6％）（14.3％）（6.0％）（4.2％）（100.0％）. 會上網尋找自然科學方面的資訊不會每週0-2小時每週2-4小時每週4-6小時總計. 131人 25人 9人 3人 168人. （78.0％）（14.9％）（5.4％）（1.8％）（100.0％）. 六、父母與學生本身對科學的態度在「父母親鼓勵參與科學活動」方面（表3-7），有6.0％的是「父母親皆會」，而「父母親皆不會」的尚佔了36.9％的比例；而「在學校滿意自己在科學類上的表現」方面，將原本「極同意」和「同意」兩個選項合併為「同意」，將原本「極不同意」和「不同意」兩個選項合併為「不同意」之後再做統計，回答「同意」的有30.4％，「未確定」的有16.1％，「不同意」的佔多數，達53.6％，可見臺 22.

(31) 灣地區的學生對自己在科學上的表現極度沒自信。此結果與「國際數學與科學教育成就趨勢調查 2003」中文報告中所提「我國學生在數學與科學的表現，就國際比較來看是優良的…，但在國中二年級數學與科學成就趨勢而言不見進步，學生學習的興趣與信心指標偏低」之結果相符。表3-7. 父母親鼓勵參與科學活動父母親鼓勵參與科學活動. 父母親皆會只有父親會只有母親會父母親皆不會總計. 92人 4人 10人 62人 168人. （54.8％）（2.4％）（6.0％）（36.9％）（100.0％）. 在學校滿意自己在科學類上的表現同意未確定不同意總計. 51人（30.4％） 27人（16.1％） 90人（53.6％） 168人（100.0％）. 第二節研究設計本研究的目的主要在開發以地球科學「地層與化石」為學科背景的實作評量工具，並佐以該批受測學生之第一次基本學力測驗自然科成績以及個人態度問卷（附錄五）之結果，來探討國中三年級學生之過程技能表現與家庭環境、個人態度及基本學力測驗之關係。. 第三節研究流程一、準備預試階段準備預試階段主要包括「形成研究問題」、「文獻探討及確定主題」、「發展研究工具、進行預試及修正研究工具」等三項工作。（一）形成研究問題研究者和外子二人皆為地球科學教師，於課堂上常嘗試運用各種不同的教學活動方式以引起學生學習動機，以及使用不同於紙筆測驗的評量方式來了解學生的學習狀況。本研究源自於國立臺灣師範大學科學教育研究所邱美虹博士主持之國科會與教育部合作目標導向計畫─國民中小學九年一貫課程中國中階段自然科學學習評量系統之研究(1/2)(89-2515-S-003-012-X3)((2000-2001)與國民中 23.

(32) 小學九年一貫課程中國中階段自然科學學習評量系統之研究 (2/2)(90-2511-S-003-101-X3)(2001-2002)，由張俊彥博士擔任該計畫共同主持人並進行子計畫「過程技能題本」之研發與探討，研究者躬逢其時共同參與「過程技能題本」之研發與施測過程。（二）文獻探討及確定主題在此步驟中，研究者多方蒐集國內外相關實作評量之前人研究與文獻，並進一步確定以自然與生活科技領域中屬於統整學科的地球科學為科學背景脈絡，開發地球科學之「過程技能題本」。開發期間，嘗試以研究者及外子原本已在使用之「神祕寶盒」、「變幻莫測的天氣現象」、「我才素化石啦！」及「發現之旅」等四份活動單加以探討、改良，並按照課程進度在任教班級使用並評估大量施測之可能性。由於地球科學的範疇過於廣大，若要將相關主題集中在同一題本中，恐有讓學生無法針對單一主題深入探討之隱憂，且基於施測時間與經費考量，最後鎖定以「地層與化石」為主題的活動單「我才素化石啦！」（目的在引導國三學生分辨化石）做為本次研究工具，並將活動單依據文獻加以修改，並加入針對「地層與化石」設計之基本概念測驗題目，以了解學生之背景知識。另外，為了解學生之家庭背景，依據張俊彥、蔡宛芸（2000）「對地球科學態度問卷（ATESI）」中個人背景資料內容做修改，形成第一版「過程技能題本」。但後來為了總體計畫施測之方便，於實施全國抽測時改用國立高雄師範大學劉嘉茹博士研發之「個人態度問卷題本」中之資料做為研究依據，而將「基本概念測驗」與「實作題」獨立出來，形成第二版「過程技能題本」。（三）發展研究工具、進行預試及修正研究工具在研究工具發展過程中，除研究者與指導教授共同討論與修訂之外，於 2001 年 6 月商請台北市某國中 9 個班級，對 243 位（其中有效樣本 242 位）國中三年級學生進行「基本概念測驗」之試驗性研究（pilot studies），並於 2002 年 2 月商請兩位地球科學相關專長教授與兩位現職國高中地球科學教師，進行專家內容效度審查，藉此修正題目與訂定評分標準。試驗性研究（pilot studies）研究結果顯示（見表 3-8），「基本概念測驗」之 24.

(33) 鑑別率介於.106~.483 之間，困難度介於.679~.947 之間（不含題 15），KR20 = .376 (n = 242)。表 3-8. 試驗性研究之「基本概念測驗」試題鑑別率與困難度. 題組. 題組一. 題號高分群得分率 PH 低分群得分率 PL 鑑別率 PH-PL 困難度. 題7. 題8. 題9. 0.891 0.613 0.278 0.770. 0.825 0.491 0.334 0.679. 0.971 0.821 0.150 0.905. 題組. 題組二. 題號. 題 10. 題 11. 題 12. 題 13. 題 14. 高分群得分率 PH 低分群得分率 PL 鑑別率 PH-PL 困難度. 0.978 0.745 0.233 0.877. 0.964 0.481 0.483 0.753. 0.942 0.500 0.442 0.749. 0.898 0.509 0.389 0.728. 0.927 0.500 0.427 0.741. 題組. 題組三（不含題 18 填充題）. 題號. 題 15. 題 16. 題 17. 高分群得分率 PH 低分群得分率 PL 鑑別率 PH-PL 困難度. 0.109 0.057 0.052 0.086. 0.993 0.887 0.106 0.947. 0.993 0.877 0.116 0.942. 經「基本概念測驗」之試驗性研究（pilot studies）與專家審查後，將「基本概念測驗」題目做下列敘述之修改：題組一修改部分敘述並增加一題選擇題，題數由 3 題增加為 4 題；題組二修改題 11 與題 12 並增加一題選擇題，題數由 5 題增加為 6 題；題組三修改部分敘述並增加一題選擇題，題數由 4 題增加為 5 題，總題數（含填充題 1 題）由 12 題增加為 15 題。. 二、正式施測階段本研究之正式施測階段主要工作為「選定研究對象」、「進行評量測驗及資料分析」等兩項。（一）選定研究對象 25.

(34) 由於本研究乃國科會與教育部合作目標導向計畫─國民中小學九年一貫課程中國中階段自然科學學習評量系統之研究 (1/2)(89-2515-S-003-012-X3)((2000-2001)與國民中小學九年一貫課程中國中階段自然科學學習評量系統之研究(2/2)(90-2511-S-003-101-X3)(2001-2002) 之子計畫，所有施測行程與其他子計畫之進度同步進行。由於本研究屬於全國性之大型研究，因此期望能在全省北、中、南、東各區甚至外島皆進行施測工作，以取得較全面性之資料。但由於實作題的部分須由研究者及相關人員參與監考的工作，考量經費及人力的關係，僅以本研究之共同主持人所在地作為研究基地，以分層叢集取樣方式從全省北、中、南三區隨機兩所國中，每校隨機挑選一個班級，共六個班級，進行第二版「過程技能題本」施測。（二）進行評量測驗及資料分析正式進行施測前，由於無法事先進行試前會議，為了讓監試老師能馬上進入狀況，研究者另設計「過程技能監試教師須知【地球科學化石篇—偶才素化石啦！】施測指導說明」，請監試教師於施測前事先閱讀，以減少錯誤步驟發生之機會。正式施測流程分為兩個階段進行，第一階段發給第二版「過程技能題本」、電腦答案卡及標本盒，作答之前，請受測者先將標本盒上的編號填在第 4 頁的「二、實作題. 我拿第. 號標本盒」中，以方便日後的閱卷。再請受測者進. 行基本概念測驗作答，時間約 10 至 15 分鐘（並請監視教師於第 15 分鐘進行提醒）。第二階段進行實作題作答，作答時間約 25 分鐘。本題本作答時間為 40 分鐘，含監視教師發題本、標本盒以及講解的時間，得以在一節課（45 分鐘）內完成。正式施測時間，依據各校所提出之時間內完成並寄回國立臺灣師範大學科學教育研究所，約耗時 4 週，之後即進行有效樣本整理與資料分析。. 三、結果分析階段本階段主要完成「資料分析」與「撰寫研究結果」兩項工作，由於研究者. 26.

(35) 因工作的關係，直至 2005 年 8 月才正式進入國立臺灣師範大學地球科學所就讀，所以本研究工作延宕 4 年才重新啟動。不過張俊彥教授已於 2002 年 12 月完成計畫結案報告，因此本研究結果部分資料即引用張俊彥教授之結案報告內容。依據初步分析北、中、南三區六所國中正式施測的研究結果，顯示三區學生的在第一次基測成績和「過程技能題本」的表現上有些許的差異，而在「個人態度問卷題本」的部分男生和女生的差異不大。正式研究所蒐集的資料，以 SPSS 13.0 版（Statistical Packege for the Social Science）統計方法進行量化分析。研究結果顯示第二版「過程技能題本」之信度，在基本概念測驗結果 KR20 = .65 (n = 168)，信度雖然不甚高，但 Hatcher 和 Stepanski(1994)認為社會科學中的評量工具之的信度值若達.55，即為可接受的水準。「實作題」之評分者信度約為.66（張俊彥，2002）。本研究工具之評分結果為配合研究中使用之「第一次基本學力測驗自然科成績」（量尺分數），而將原始分數再依屬性分組並請李仁豪博士轉換成單向度 IRT 量尺分數（假設每組題目只測會到一種能力），分組方式如下所示：（一）基本概念測驗：共 3 題，將題組一之 1～4 題分數總和視為一題，題組二之 5～10 題分數總和視為一題，題組三之 12～15 題視為一題。（二）實作題：共 2 題，「傳達 C (Communication)」視為一題，其他 5 小題分數總和視為一題。此階段期間與指導教授不斷討論，最後提出研究結論與建議，完成論文報告。本研究流程如下圖所示：. 27.

(36) 文獻探討. 編製過程技能題本. 形成研究動機. 專家審查討論. 蒐集相關文獻. 預試. 確定研究問題. 研究工具研發修改. 專家審查研究工具形成定稿. 測驗工具選定研究對象、確定施測時間及流程全省施測資料分析撰寫研究結果與完成論文圖 3-1. 研究流程圖. 28.

(37) 第四節研究工具本研究用於收集量化資料的工具有二：「過程技能題本」和「個人態度問卷題本」（劉嘉茹，2002）。以下針對研究者設計之「過程技能題本」詳細描述：本研究工具主要依據教育部「國民中小學九年一貫課程綱要」「次主題 320 地層與化石」之教學細目內容（以第四階段 7-9 年級為主），依實際研究需求進行設計，並請專家審查及參考前測之結果，將試題反覆討論並修正後才形成之「過程技能題本」。「過程技能題本」內容分為二部分：第一部份為「地層與化石」基本概念測驗，共有 14 題單選題（其中第 11 題由於答對率過低，故僅有 13 題列入統計與討論）和 1 題填充題，用以瞭解學生「知識 K（Knowledge）」的能力。第二部分則以「地層與化石」之內容設計一實作題，評分標準與評分模式模擬國際數學與科學教育成就趨勢調查(TIMSS)閱卷模式進行初閱和複閱，並加以記分。以下針對「基本概念測驗」、「實作題」以及「評分標準」詳細描述：. 一、「過程技能題本」設計內涵（一）所使用之教學細目如下： 210-4a 瞭解地貌改變的主要原因（如風化、侵蝕、搬運、堆積及一些地質活動） 230-3a 了解植物根、莖、葉、花、果實、種子的功能；並知道植物亦可由種子或根莖葉繁殖。同時能分辨有的植物會開花，有的不開花（如蕨類） 310-4c 認識地質史上消失的生物及瞭解生物演化的證據 320-4a 知道化石記錄了曾經在地球上生存過的動植物以及當時的環境狀況 320-4b 體認層狀的沉積岩可用來了解地球表面活動的歷史 320-4c 知道化石可以用來幫助地層的比對 29.

(38) 320-4d 認識化石形成的過程和化石紀錄中生物的消長（二）所使用之過程技能指標細目如下： 1-4-1-2 能依某一屬性（或規則性）去做有計劃的觀察 1-4-4-3 由資料的變化趨勢，看出其蘊含的意義及形成概念 1-4-4-4 能執行實驗，依結果去批判或了解概念、理論、模型的適用性 1-4-5-1 能選用適當的方式登錄及表達資料 1-4-5-2 由圖表、報告中解讀資料，了解資料具有的內涵性質 1-4-5-3 將研究的內容做有條理的、科學性的陳述 1-4-5-4 正確的運用科學名詞、符號及常用的表達方式 1-4-6-1 解讀圖表與解釋資料（註） 1-4-7-1 形成假設、控制變因與實驗（註） 2-4-1-1 由探究的活動，嫻熟科學探討的方法，並經由實做過程獲得科學知識和技能 2-4-3-2 知道地球的地貌改變與板塊構造學說；岩石圈、水圈、大氣圈、生物圈的變動及彼此如何相互影響註：1-4-6-1 及 1-4-7-1 兩大指標細目取自”部會合作計劃「國民中小學九年一貫課程中國中階段自然科學學習評量系統之研究」研究架構圖”中之 S2 過程技能第六、七項，為張俊彥教授及研究者討論後加入的建議新項。（三）雙向明細表. 30.

(39) 1.教學細目教學細目. 210-4a. 230-3a. 310-4c. 320-4a. 320-4b. ※. ※ ※ ※. 320-4c. 320-4d. 題號. 題組一 1. 2. 3. 4.. ※. 題組二 5. 6. 7.. ※ ※ ※. ※ ※ ※. 8. 9. 10. ※ ※ ※. ※ ※ ※. 題組三 11. 12. 13. 14. 15. 實作題. ※. ※ ※ ※. ※. ※ ※ ※ ※ ※. ※. ※. 31. ※.

(40) 2.能力指標指標細目題目. 題組一 1. 2. 3. 4. 題組二 5. 6. 7. 8. 9. 10 題組三 11. 12. 13. 14.. 1-4-1-2. 1-4-4-3. ※ ※ ※ ※ ※ ※ ※ ※ ※. 1-4-4-4. 1-4-5-1. 1-4-5-2. 1-4-5-3. ※. ※ ※ ※ ※ ※ ※. ※ ※ ※ ※ 32. 1-4-5-4. 1-4-6-1. 1-4-7-1. 2-4-1-1. 2-4-3-2.

(41) 15. 實作題. ※ ※. ※. ※. ※. 33. ※. ※. ※. ※. ※.

(42) 二、基本概念測驗「基本概念測驗」採電腦卡劃記方式作答，分為三個題組，共有 14 題單選題（其中第 11 題由於答對率過低，故僅有 13 題列入統計與討論）和 1 題填充題。「基本概念測驗」中的三個題組皆以一個圖表做為題目主軸，並設計一與「地層與化石」相關情境之問題，引導受測學生回答，以測驗學生的「1-4-4-3 由資料的變化趨勢，看出其蘊含的意義及形成概念」及「1-4-5-2 由圖表、報告中解讀資料，了解資料具有的內涵性質」等兩項能力指標。以下詳細介紹各題組之內涵與測驗目的：（一）題組一：以國立編譯館國民中學地球科學課本（2000，頁 118）第七章活動七附圖做為本題主軸所設計的題組，詳細情境如下：三年甲班同學今年寒假到青山縣綠水鄉進行地質調查，完成一張地質剖面圖，如下圖所示。圖中海洋貝類化石層，煤層及火山灰層的三個地層分別是 700 萬年前，500 萬年前和 200 萬年前所形成。試依據上述年代數據各地層中的化石種類，及岩層所代表的沉積環境，回答 1-4 題。. 題目內容主要希望學生能藉由「青山縣綠水鄉地質剖面圖」來找出圖中呈現之訊息：. 34.

(43) 題 1：由圖中可知，此處最年輕的岩層可能在多少年前便已形成？ (A)1000 萬年前 (B)700 萬年前 (C)500 萬年前 (D)200 萬年前解答. 指標及出題說明 320-4b 體認層狀的沉積岩可用來了解地球表面活動的歷史 1-4-4-3 由資料的變化趨勢，看出其蘊含的意義及形成概念. D. 希望學生由圖中左側的地質年代找到該地層的排列順序，而且具有「未受地殼變動等外力影響下之地層通常呈水平狀態且老地層在下、新地層在上」（以下稱「疊置定律」）的先備知識與能力。. 題 2：此處大概在何時曾有火山的噴發？ (A)1000 萬年前 (B)700 萬年前 (C)500 萬年前 (D)200 萬年前解答. 指標及出題說明 320-4b 體認層狀的沉積岩可用來了解地球表面活動的歷史. D. 希望學生從圖中各地層的成分來判斷當時可能發生的地質現象，須具有「火山活動」與「判斷地層年代排序」的先備知識與能力。. 題 3：此地區的沉積環境應該是如何變遷的？（A）由陸地環境漸變遷為海洋環境（B）由海洋環境漸變遷為陸地環境（C）一直是海洋環境（D）一直是陸地環境解答. B. 指標及出題說明 320-4b 體認層狀的沉積岩可用來了解地球表面活動的歷史 1-4-4-3 由資料的變化趨勢，看出其蘊含的意義及形成概念 1-4-5-2 由圖表、報告中解讀資料，了解資料具有的內涵性質希望學生能從該地層層序上的變化判斷該地層的沉積環境變化過程，須具有「疊置定律」、「海相沉積環境與陸相沉積環境」與「判斷地層年代排序」的先備知識與能力。. 題 4：有關青山縣綠水鄉地層之敘述何者正確？（A）五百萬年前的煤層主要是大量松樹死亡後所形成的（B）松樹為被子植物的種子（C）在二百萬至五百萬年前，此地曾出現大量的松樹林（D）自從出現松樹林後，海洋貝類完全消失 35.

(44) 解答. 指標及出題說明. C. 230-3a 了解植物根、莖、葉、花、果實、種子的功能；並知道植物亦可由種子或根莖葉繁殖。同時能分辨有的植物會開花，有的不開花（如蕨類） 1-4-4-3 由資料的變化趨勢，看出其蘊含的意義及形成概念希望學生從圖中各地層的成分來判斷當時可能發生的地質現象與判斷該地層的沉積環境變化過程。（二）題組二：以國立編譯館高級中學基礎地球科學課本（1996，頁 70）第. 七章圖 7-23 做為本題主軸所設計的題組，詳細情境如下：下圖為一地質年代圖表，其中開始時間及期間等兩欄位之年代單位均為百萬年，例如＂2＂即 2 百萬年；生物界特徵欄位中之水滴形狀，長度代表該生物的出現和滅絕，而寬度則代表該生物的數量多寡，例如筆石類出現於寒武紀末期，興盛於奧陶紀初期，志留紀初期數量大量減少，並於泥盆紀末期完全消失。試根據該圖回答 5-10 題。. 人類. 象類大型爬蟲類. 菊石類. 鱗木. 貨幣蟲. 紡錘蟲. 甲冑魚三葉蟲. 筆石類. 題目內容主要希望學生能藉由「地質年代圖表」來找出圖中呈現之訊息： 36.

(45) 題 5：由圖表中可知，大型爬蟲類和菊石類均在何地質年代興盛與衰滅？ (A)前寒武紀 (B)古生代 (C)中生代 (D)新生代解答. 指標及出題說明. 320-4a 知道化石記錄了曾經在地球上生存過的動植物以及當時的環境狀況 320-4d 認識化石形成的過程和化石紀錄中生物的消長 1-4-4-3 由資料的變化趨勢，看出其蘊含的意義及形成概念 B 1-4-5-2 由圖表、報告中解讀資料，了解資料具有的內涵性質希望學生從圖中配合「地質年代」與「生物界特徵」來比對並判斷當時可能發生的現象與生物演化過程。該題只需依照題目敘述完成讀圖並回答問題。題 6：在地球歷史紀錄中，下列何種生物的生存年代跨越了中生代和新生代？ (A)菊石類 (B)筆石類 (C)貨幣蟲 (D)人類解答. 指標及出題說明. 320-4a 知道化石記錄了曾經在地球上生存過的動植物以及當時的環境狀況 320-4d 認識化石形成的過程和化石紀錄中生物的消長 1-4-4-3 由資料的變化趨勢，看出其蘊含的意義及形成概念 C 1-4-5-2 由圖表、報告中解讀資料，了解資料具有的內涵性質希望學生從圖中配合「地質年代」與「生物界特徵」來比對並判斷當時可能發生的現象與生物演化過程。該題只需依照題目敘述完成讀圖並回答問題。. 題 7：已知若某生物僅大量出現在某年代，則定義該生物為某年代的「指標化石」。試問本圖所列生物中，何種生物最適合作為石炭紀的指標化石？ (A)菊石類 (B)三葉蟲 (C)鱗木 (D)甲冑魚解答. 指標及出題說明. 320-4a 知道化石記錄了曾經在地球上生存過的動植物以及當時的環境狀況 320-4d 認識化石形成的過程和化石紀錄中生物的消長 1-4-4-3 由資料的變化趨勢，看出其蘊含的意義及形成概念 C 1-4-5-2 由圖表、報告中解讀資料，了解資料具有的內涵性質藉由名詞解釋讓學生了解「指標化石」的定義，並希望學生從圖中配合「地質年代」與「生物界特徵」來比對並判斷當時可能發生的現象與生物演化過程。該題只需依照題目敘述完成讀圖並回答問題。 37.

(46) 題 8：三葉蟲大約在多少年前便已完全滅絕？ (A)5 億 7 千萬年前 (B)2 億 2 千 5 百萬年前 (C) 5 千 5 百萬年前 (D)3 千 5 百萬年前解答. B. 指標及出題說明 320-4d 認識化石形成的過程和化石紀錄中生物的消長 1-4-4-3 由資料的變化趨勢，看出其蘊含的意義及形成概念 1-4-5-1 能選用適當的方式登錄及表達資料 1-4-5-2 由圖表、報告中解讀資料，了解資料具有的內涵性質希望學生從圖中配合「地質年代」與「生物界特徵」來比對並判斷當時可能發生的現象與生物演化過程。該題只需依照題目敘述完成讀圖並回答問題。. 題 9：鱗木在地球的歷史上大約存活了多少年？ (A)6 億 5 千萬年 (B) 3 億 4 千 5 百萬年 (C) 2 億 8 千萬年 (D) 6 千 5 百萬年解答. 指標及出題說明. 320-4a 知道化石記錄了曾經在地球上生存過的動植物以及當時的環境狀況 320-4d 認識化石形成的過程和化石紀錄中生物的消長 1-4-5-1 能選用適當的方式登錄及表達資料 D 1-4-5-2 由圖表、報告中解讀資料，了解資料具有的內涵性質希望學生從圖中配合「地質年代」與「生物界特徵」來比對並判斷當時可能發生的現象與生物演化過程，另須具備基本的數學加減概念。該題只需依照題目敘述完成讀圖並回答問題。. 題 10：由此地質年代表可知生命的演化的順序應該是（A）從動物演化到植物（B）從多細胞生物演化到單細胞生物（C）從無脊椎動物演化到脊椎動物（D）從大型動物演化到小型動物 38.

(47) 解答. 指標及出題說明. 121-4a 知道現行的生物分類系統 310-4c 認識地質史上消失的生物及瞭解生物演化的證據 320-4a 知道化石記錄了曾經在地球上生存過的動植物以及當時的環境狀況 320-4d 認識化石形成的過程和化石紀錄中生物的消長 C 1-4-4-3 由資料的變化趨勢，看出其蘊含的意義及形成概念 1-4-5-2 由圖表、報告中解讀資料，了解資料具有的內涵性質希望學生從圖中配合「地質年代」與「生物界特徵」來比對並判斷生物演化過程，須具備生物演化與生物種類之先備知識。該題只需依照題目敘述完成讀圖並回答問題。（三）題組三：以國立編譯館高級中學基礎地球科學課本（1996，頁 71）第七章圖 7-24 做為本題主軸所設計的題組，詳細情境如下：下圖為相隔 300 公里的甲、乙兩地地層柱示意圖，地層並無倒置（即老地層在下，新地層在上），兩地層柱中的化石群若有相同的化石表示應為同一層地層，請回答下列問題：. 甲6 乙6. 乙5 甲5 甲3. 甲4. 甲2. 乙4 乙3. 乙2. 甲1. 乙1. 題目內容主要希望學生能藉由「兩地地層柱示意圖」來找出圖中呈現之訊息：. 題 11：經過地層比對，由上圖可知甲、乙兩地最多應有幾層不同的地層存在？ (A)5 層 (B)6 層 (C)7 層 (D)8 層 39.

(48) 解答. 指標及出題說明. 320-4c 知道化石可以用來幫助地層的比對 1-4-4-3 由資料的變化趨勢，看出其蘊含的意義及形成概念 D （由於答對率過低，本題不列入統計與討論）希望學生由圖中甲乙兩地地層與化石種類之比對找到兩地地層的排列順序，與兩地相同及相異之地層。. 題 12：經過地層對比可知，甲、乙兩地的地層柱何者較完整？及其原因為何？ (A)甲地，因為此處可能經過地殼變動 (B)甲地，因為甲地各有一層比乙地更老和更新的地層 (C)乙地，因為乙地的地層有連續且呈水平 (D)乙地，因為乙地的化石種類較甲地多解答. 指標及出題說明. 320-4a 知道化石記錄了曾經在地球上生存過的動植物以及當時的環境狀況 320-4b 體認層狀的沉積岩可用來了解地球表面活動的歷史 320-4c 知道化石可以用來幫助地層的比對 C 1-4-4-3 由資料的變化趨勢，看出其蘊含的意義及形成概念希望學生由圖中甲乙兩地地層與化石種類之比對找到兩地地層的排列順序，與兩地相同及相異之地層。題 13：經過地層對比可知，甲、乙兩地的地層何者可能曾經受過地殼變動的影響？及其原因為何？ (A)甲地，因為甲地的地層不呈水平且化石數量較乙地少 (B)甲地，因為甲地的地層不連續且有傾斜的現象 (C)乙地，因為乙地的地層內的化石種類較甲地多 (D)乙地，因為乙地的地層雖是水平，可是各地層的顏色與甲地的地層相差甚多解答. B. 指標及出題說明 320-4c 知道化石可以用來幫助地層的比對 1-4-4-3 由資料的變化趨勢，看出其蘊含的意義及形成概念希望學生由圖中甲乙兩地地層與化石種類之比對找到兩地地層的排列順序，並從圖中不連續的地層推測當地發生之地質現象。 40.