第貳章 文獻探討
本章將說明本研究所使用的理論基礎與文獻探討，第一節將介紹
TIMSS 的背景與架構，第二節介紹我國學生在兩次測驗的整體表現 與趨勢，第三節介紹認知領域與學生成就之關聯，第四節介紹影響學 生學習的因素，並呈現利用 TIMSS 資料所做的前人研究結論，第五 節則說明前人文獻探討對本研究之啟發。
第一節 國際數學與科學教育成就趨勢調查簡介 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 Science 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）所主導的大型跨國際地調查研究。IEA 成立 於 1959 年，是隸屬於國際教科文組織（UNESCO）之下，一個登記 於比利時的非營利法人組織，目前（2006 年 5 月）共有 59 個會員國。
IEA 的執行秘書處設於阿姆斯特丹，負責財務與人事管理，其他的合 作單位還包括加拿大統計局、設於德國的 IEA 資料處理中心、美國 的教育測驗服務局、美國波士頓學院國際研究中心、英國國家教育研 究基金會等。
1959 年 IEA 成立之初，即舉辦了第一次國際數學教育成就調查
（First International Mathematics Study, 簡稱 FIMS），1966 年則進行 了第一次國際科學教育成就調查（First International Science Study, 簡 稱 FISS），1980 進行第二次國際性的數學和科學學習成就調查
（Second International Mathematics Study，簡稱 SIMS 以及 Second
International Science Study，簡稱 SISS）。
我國曾於 1987 年 5 月經 IEA 同意，由國立臺灣師範大學科學教 育中心負責執行，引用 SISS 的研究工具在我國進行測驗，以瞭解我 國學生在國際上的水準，但是因為我國的測驗是在國際調查結束後舉 辦，故結果並未被列入國際之比較。1992 年我國申請加入 IEA 會員 國，但並未參與 IEA 在 1995 年所推動的第三次國際數學與科學教育 成就測驗（Third International Mathematics and Science Study，亦稱 TIMSS 1995）。
TIMSS 1995 共有 45 個國家參與，是當時所有執行過的國際教育 研究中範圍最為廣泛的，當時的調查對象為 9 歲群（包含三年級與四 年級學生）、13 歲群（包含七年級與八年級學生），以及高中最後一 年的學生，共五個年級參與，重點是比較各國學生的數學和科學成 就，及探討其影響因素（Beaton et al., 1996）。
IEA 在 1999 辦理「第三次國際數學與科學教育成就測驗後續調
查」（Third International Mathematics and Science Study Repeat），稱為
TIMSS-Repeat 或 TIMSS-R，亦稱 TIMSS 1999，共有 38 個國家參與，
目的是調查當年在 TIMSS 1995 時四年級的 9 歲群學生，經過四年之 後，升上八年級成為 13 歲群時的學習成就，以瞭解其縱貫的趨勢。
IEA 在此次調查中，加入了前一次調查使用過但未公開的測驗題，這 些測驗題可用以分析並比較兩次測驗之間的變化，稱為趨勢題（Trend
items）。而我國為了瞭解國內學生的數學與科學成就，並與國際其他 國家比較，從 TIMSS 1999 起正式參與 TIMSS 調查。
TIMSS 2003 共有 51 個國家參與，調查對象為 9 歲群（四年級）
與 13 歲群（八年級）。從 TIMSS 2003 開始，正式更名為國際數學與 科學教育成就趨勢調查（Trends in International Mathematics and
Science Study），將持續進行各國的趨勢調查，瞭解其各國在教育上 的趨勢發展，目前各國已經在各自進行 TIMSS 2007 的前置作業。
二、 TIMSS 問卷、評量工具、資料處理
TIMSS 的研究架構中，發展出不同的問卷工具，藉由這些問卷來 瞭解各國規劃的課程、執行的課程與達到的課程（Martin, et al., 2000a、2004a）。TIMSS 所使用的工具共有以下幾種：
(一) 課程問卷：由各國國家研究協調人填寫。
(二) 學生問卷：由該年度所有受測學生填寫。
(三) 教師問卷：由該年度受測班級的科學教師與數學教師填 寫。
(四) 學校問卷：由該年度受測學校的校長或教務主任填寫。
(五) 學生成就測驗：在各國進行謹慎的抽樣，抽取具有代表性 的樣本來施測。學生成就測驗是由各國專家共同發展的試 題，考題內容的主題需包含在 70%以上參與國的課程中。
在以上研究工具中，課程問卷用以調查各國「規劃的課程」，包 括入學年齡、有無統一課程標準、各國各年級數學和科學授課時數百 分比、課程主題強調的程度等。學生問卷、教師問卷與學校問卷用以 檢視「執行的課程」，而學生問卷中還另外包含了有關學生態度、經 驗、信念、期望、家庭背景與資源、父母學歷等資訊；教師問卷中亦 調查了有關教師的個人變項，例如學歷、年齡、性別、任教科目等。
另，利用學生成就測驗來檢視該國「達到的課程」。
TIMSS 在發展成就測驗時，是由美國波士頓學院國際研究中心負 責組織調查工具開發審查小組，根據測驗架構、各國課程涵蓋情形、
各國試測結果等，來決定最後實測的試題（羅佩華，2004）。在 TIMSS 的測驗題目中，約有三分之二的試題會在該年度公開，其餘約三分之 一的試題保留，留待下一次測驗重複施測，成為趨勢題。已公開的試
題會選取難度、格式、內容均相當的替代試題（New Replacement
Items）來代替（Martin, et al, 2004a）。科學部分又可分為生命科學、
物理、化學、地球科學、環境等科學領域；TIMSS 2003 的研究架構 中又將科學題目分為三個認知領域，分別是事實性知識、概念性理 解、推理與分析，其定義詳見本章第三節。
答題型態則包含選擇題與非選擇題，非選擇題在 TIMSS 1999 的 研究架構中稱為自由反應試題（free-response items），而在 TIMSS 2003 的研究架構中稱為建構反應試題（constructed-response items）。
TIMSS 十分重視題目的信度與效度，這部分將在本研究第三章
「研究工具」的部分加以討論。
在 TIMSS 的問卷與評量測驗中，雖然每一位學生均被要求填答 學生問卷，但卻不是每位學生都需要填答所有測驗試題。TIMSS 的 測驗題目分為多個題本，例如 TIMSS 1999 分為 8 本、TIMSS 2003 分為 12 本，每個學生僅需接受一個題本的試題。例如在我國 TIMSS
2003 的 5379 名學生中，僅有 900 人被要求填答到趨勢題 S012026。
因為不是所有學生均回答到每一試題，故在總分的計算上，
TIMSS 是利用試題反應理論（Item Response Theory，簡稱 IRT），使 用「三參數對數型試題反應模式」，去推估每個學生的學習成就。三
個參數分別為鑑別度、難度與猜測度參數（余民寧，1992）。
最後 TIMSS 所公布的資料中，每位 學生在每個領域表現上都會 有五個似真值（Plausible value）用來估計該學生的真實成就。本研究 是利用這五個似真值求取平均，用以代表此一學生在該領域的學習成 就。
三、 TIMSS 抽樣設計
TIMSS 欲分析 9 歲群與 13 歲群，但並非全部學生均施測，而是 利用三階分層群集抽樣設計（Martin, et al., 2000a、2004a）抽選能代 表各國的樣本，抽樣過程相當謹慎，以確保測驗結果的代表性與可推 論性。
第一階段抽樣單位為學校，將各國學校名單與各國選取的分層變 數（例如地理位置、學校大小等），一併送至加拿大統計局，抽選出 受測學校與候補學校。
第二階段抽樣單位為班級，各國依照加拿大統計局所提供的受測 學校名單，進行班級的抽樣，某些國家若班級人數太少，會由兩班組 成一個班級的樣本；某些國家並非所有課程都是同一個班級一起上 課，此時就以數學課時的班級為定義。
第三階段抽樣單位為班級內的學生，僅有少數國家受測班級人數
過多，才需要進行此階段的抽樣，我國則進行到第二階段即抽樣完畢
（羅佩華，2000），在 TIMSS 2003 時，僅有葉門一個國家進行到第 三階段抽樣（Martin et al., 2004a）。
第二節 我國學生在 TIMSS 1999 與 2003 的 科學成就表現與趨勢
本研究欲進行我國八年級學生在 TIMSS 1999 到 TIMSS 2003 之 間所呈現出的科學成就趨勢變化。故，以下分別呈現 TIMSS 1999 與
TIMSS 2003 的科學部分測驗結果，並且呈現 TIMSS 所公布報告中已 探討的趨勢差異。
一、 我國在 TIMSS 1999 之測驗結果
我國八年級學生在 TIMSS 1999 的表現十分亮眼，科學成績總平 均在 38 個國家中排名第一，量尺分數為 569 分，遠高於國際平均的
488 分，不過和新加坡、匈牙利、荷蘭間並無顯著差異。
表 2-2-1 列出 TIMSS 1999 科學成就前十名的國家，並表示出各 國之間的比較情形（Martin et al., 2000b）。從表中可以看出，TIMSS 1999 中，科學成就的前十名國家彼此之間差異並不大，有許多並無 顯著差異。
表 2-2-1 TIMSS 1999 科學成就前十名國家及其比較
比較 國家 國家
臺灣 新加坡 匈牙利 日本 韓國 荷蘭 澳洲 捷克 英國 芬蘭
臺灣
569(4.4) ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ 新加坡
568(8.0) ▲
匈牙利
552(3.7) ▲
日本
550(2.2) ▽ ▲
韓國
549(2.6) ▽ 荷蘭
545(6.9) 澳洲
540(4.4) ▽ 捷克
539(4.2) ▽ 英國
538(4.8) ▽ 芬蘭
535(3.5) ▽ ▽ ▽ ▽
註：國家下方數值為該國之量尺分數，括弧內為標準誤（SE 值）。
▲表示科學平均成就顯著高於所比較的國家
▽表示科學平均成就顯著低於所比較的國家
若分科來看，我國學生在生命科學、化學上均排名第一，物理、
環境與資源議題排名第二、地球科學排名第三、科學探究與科學本質 排名第四（Martin et al., 2000b）。換言之，無論哪一個分科，我國在 38 個參加國中排名均在前五名。
二、 我國在 TIMSS 2003 之測驗結果
表 2-2-2 TIMSS 2003 科學成就前十名國家及其比較 比較
國家 國家
新加坡 臺灣 韓國 香港 愛沙尼亞 日本 英國 匈牙利 荷蘭 美國
新加坡
578(4.3) ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ 臺灣
571(3.5) ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ 韓國
558(1.6) ▽ ▽ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ 香港
556(3.0) ▽ ▽ ▲ ▲ ▲ ▲ 愛沙尼亞
552(2.5) ▽ ▽ ▽ ▲ ▲ ▲ 日本
552(1.7) ▽ ▽ ▽ ▲ ▲ ▲ 英國
544(4.1) ▽ ▽ ▽ ▽ ▲ 匈牙利
543(2.8) ▽ ▽ ▽ ▽ ▽ ▽ ▲ 荷蘭
536(3.1) ▽ ▽ ▽ ▽ ▽ ▽ 美國
527(3.1) ▽ ▽ ▽ ▽ ▽ ▽ ▽ ▽
註：國家下方數值為該國之量尺分數，括弧內為標準誤（SE 值）。
▲表示科學平均成就顯著高於所比較的國家
▽表示科學平均成就顯著低於所比較的國家
我國八年級學生在 TIMSS 2003 的表現依舊名列前茅，在 51 個參 加國中，科學成績雖落居第二，但是和第一名的新加坡無顯著差異，
若分科來看，生命科學排名落居第二、化學仍排名第一、環境科學排 名第二、物理排名降至第三、地球科學排名降至第四（Martin et al.,
2004b）。
表 2-2-2 列出 TIMSS 2003 科學成就前十名的國家，並表示出各 國之間的比較情形（Martin et al., 2004b）。與 TIMSS 1999 不甚相同的 是，TIMSS 2003 中科學成就的前十名國家彼此之間差異頗大，幾乎 都有顯著差異。這可能是兩年參加國不同，從而影響量尺分數的建 立，且參加人數也不同，導致在 TIMSS 2003 顯現出較明顯的差異。
三、 我國在兩年測驗間所顯示之趨勢變化
若以國際排名來看，我國於 TIMSS 2003 時，科學成就排名從第 一名滑落至第二名，次於新加坡，但無顯著差異。
若以趨勢題的正確答題率來看，在 TIMSS 2003 時，我國八年級 學生在科學趨勢題的正確答題率從 67%下降至 66%（Martin et al.,
2004b），不過未達顯著差異。分科來看，在生命科學、化學、物理、
地球科學與環境科學上均無顯著的進步或退步，但除環境科學外，正 確答題率均於 2003 時下降，但國際各科平均卻是 2003 正確答題率高 於 1999，故，我國的分科成就與國際相比似有下滑之趨勢（邱美虹，
2005）。
若以量尺分數來看，在 TIMSS 2003 時，我國八年級學生的科學 平均量尺分數進步了兩分，但無顯著差異（Martin et al., 2004b），但 相較於第一名的新加坡進步 10 分、第三名的韓國進步 10 分、第四名 的香港進步 27 分，我國的進步幅度明顯較少。
故，無論由排名、正確答題率、或是量尺分數來看，我國似乎有 退步之狀況。在其他國家分數上升之際，正如逆水行舟、不進則退，
這是我國需要注意之警訊。
除了進退步的趨勢之外，在 TIMSS 2003 所公布的 International
Science Report（Martin et al., 2004b）中，可看出我國八年級科學表現 在量尺分數上無顯著進退步，而分散程度則下降，如圖 2-2-1 所示。
由圖中可以看出，TIMSS 1999 時，我國學生的科學成績分佈較為分 散，分佈全距比頗大，亦即學生成績分佈較為兩極化，雖有成績較好 的一群、但成績較低落的人數也不少。與 TIMSS 1999 相比，TIMSS
2003 的成績分散程度下降，分佈全距比較小，換言之，「知識貧富不 均」的狀況減輕了。
2003 的全距比縮減的現象，亦出現在新加坡、韓國、匈牙利、
荷蘭、美國等國家，可見這可能是試題差異所造成的結果。但，若以 兩次測驗均有的「趨勢題」來分析，便可去除試題的影響，深入瞭解 我國學生是否真的有「成績分散程度下降」的狀況。
圖 2-2-1 a TIMSS 八年級科學成就分佈趨勢，摘自 Martin et al., (2004b)、邱美虹譯(2005)。我國名列第二。
圖 2-2-1 b TIMSS 八年級科學成就分佈趨勢，摘自 Martin et al., (2004b)、邱美虹譯(2005)。我國名列第二。
圖 2-2-1 c TIMSS 八年級科學成就分佈趨勢，摘自 Martin et al., (2004b)、邱美虹譯(2005)。我國名列第二。
除了以上科學成就的測驗之外，TIMSS 的調查亦包含了學生問 卷、教師問卷與學校問卷。在學生問卷中有一題代表學生對科學評價 高低的重要指標：「我喜歡學自然科學（理化）」，TIMSS 2003 的科學 報告中，曾進行此一趨勢分析，結果如圖 2-2-2 所示。結果發現我國 回答「很同意」的人數，從 18%降至 16%，雖無顯著差異，但不同 於國際平均的上升趨勢（國際平均由 32%上升至 44%）。而回答「有
點同意」的人，從 53%大幅下降至 34%，且達顯著差異；回答「不 同意」的人，從 29%大幅上升至 49%，且達顯著差異。可見我國學 生對於科學的興趣有明顯滑落的趨勢，值得注重。
圖 2-2-2「我喜歡學習自然科學（理化）」答題的趨勢變化
此外，TIMSS 2003 科學報告中所分析的趨勢變化，還包括：我 國的「科學教學的學校資源獲得度（Availability of school resources for
science instruction, 簡稱 ASRSI）」於 2003 有上升之趨勢，而「學生 出席率」亦於 2003 時提高（Martin et al., 2004b）。不過本研究欲將焦 點集中在學生特質的部分，不欲涉及教師問卷與學校問卷的題項分 析，故以上兩者暫與本研究無關。
第三節 認知領域與學生成就
所謂認知領域（cognitive domain），是指預期教學之後在學生認 知行為上可能發生的改變（張春興，1996），在教學前先預設學生應 發展的認知領域，教學與評量也就有所依據。
芝加哥大學教授 Bloom, B.S.(1956)年曾出版專書<<Taxonomy of educational objectives: The Classification of educational goals.
Handbook 1:cognitive domain. >>，將認知部分的教學目標加以分類。
Bloom 是將學生行為的改變分為認知、情意、技能三大類，用以代表 教學的三類教學目標（張春興，1996）。事實上，Bloom 後來也將情 意與技能目標加以分類描述，但是最廣為人知也對教育影響最大的，
仍是認知部分的教學目標分類。
Bloom 將認知領域的教學目標，按照認知程度的簡繁，分為六個
層次。表 2-3-1 即整理自張春興於 1996 所出版之「教育心理學」中，
對 Bloom 認知類目標分類之敘述。
表 2-3-1 Bloom 認知領域中的行為目標分類（整理自張春興，1996）
分類 定義
1.知識 屬於知識的層次，是指在教學之後學生憑記憶能夠記得學過 的一些事實性的知識。
2.理解 理解是指學生在學習後對教材意涵的認知，能夠懂得教師的 口頭講解及教材文字所表達的意義。
3.應用 應用是指學生能將學得的抽象知識，實際應用於特殊的或具 體的情境之中。抽象知識所代表者，可能是一般概念，也可 能是原則或程序，也可能是一般性的方法。如果學生能將學 到的概念、原則、方法加以變化運用，用於其他情境中以解 決問題，那就代表他已經學到對知識的應用。
4.分析 分析是對某種用以溝通的訊息，加以分析解釋，從而使人更 能理解其意涵，並進一步說明該訊息的組織原則及傳達效果。
5.綜合 綜合是指學生能將學習到的零碎知識綜合起來，構成自己的 完整知識體系。
6.評價 評價是指學生能在學習後對其所學到的知識與方法，依據個 人的觀點給予價值判斷。
而在 TIMSS 2003 的研究架構中，設計科學測驗題目時，利用嚴 謹的專家效度與內容效度，將這些題目做適當的認知領域分類。
TIMSS 將題目分為三個認知階層，分別為「事實性知識」、「概念性 理解」及「推理與分析」，其定義如表 2-3-2(Martin et al., 2004a)。
從表 2-3-1 與表 2-3-2 中可發現，TIMSS 中的「事實性知識」其 定義範圍可對應到 Bloom 的「知識」；「概念性理解」可對應到「理 解」；而「推理與分析」則可對應到「應用」、「分析」、「綜合」、「評 鑑」。
有關學生在認知上的能力與科學成就之相關性，Piburn(1993)曾 分析了十年的文獻，利用量化的數據建立多變項的迴歸，他提出認知 能力、科學推理和先備知識都對科學成就有所影響。
而 Mario(1996)則是利用 NAEP 的題目，找 16 個八年級學生來進 行放聲思考與即刻晤談，建議可以利用此方法增加效度、並深入探討 認知過程、後設認知等。Mario(1996)提出，造成回答困難的原因，除 了缺乏學習機會，其他主要的原因就在缺乏事實性知識、概念性理 解、以及對原理原則的知識，而動機以及考試焦慮的影響也是顯著造 成回答困難的原因。
表 2-3-2 TIMSS 2003 研究架構中三個認知領域之定義。（譯自 Martin et al., 2004a, p.34）
TIMSS 2003 將題目分為三個認知領域(cognitive domains)：
分類 定義
事實性知識 (Factual Knowledge)
學生的知識是基於相關的科學事實、訊息、工具以及過 程。這些題目可能需要學生去回憶或是辨認有關科學事實 與概念的正確敘述；說明知識／使用正確科學名詞；描述 科學的過程、特性、特徵、結構、功能和關聯性；說明有 關使用科學工具或過程的知識。
概念性理解 (Conceptual Understanding)
學生要能說明與「解釋自然世界」有關的、或是連結具體 概念到抽象、一般性概念之間的關聯性。這些題目可能需 要學生去提供例子闡述一般性概念；比較或分類某些物 體、物質或生物；運用圖表或模式；將「潛在的概念」與
「外顯的、或指定的特性與行為」做連結；使用文章、表 格或圖片所提供的訊息；直接應用概念去找出問題的解決 方法；提供解釋。
推理與分析 (Reasoning and Analysis)
這包含了問題解決以及推理的過程，牽涉到科學上較為複 雜的任務。這些題目可能需要學生去分析／詮釋問題；整 合／綜合數個因子、或是橫跨數學和科學的相關概念；假 設／預測；設計探究實驗和過程；分析／詮釋資料；獲得 結論；歸納；評價：提出解釋或問題的解決方法。
綜合以上所述，以及本章第四節的探討中可發現，許多對於影響 學生學習成就因素的研究，都會列舉到學生的認知過程與認知發展，
可見分屬不同認知領域的題目，學生作答的情形也會不同。
而在認知領域較高階層的「推理與分析」能力上，鄭湧涇（1982）
曾指出，推理能力的發展與科學概念的學習和形成有極為密切的關 係，且推理能力對生物科的學習成就有相當程度的預測力，可見推理 能力之重要性。邱美虹則曾（1994）指出，我國學童缺乏推理與實作 的能力。在 TIMSS 研究架構中，既已將科學測驗題目分為三個認知 領域，即可供各國進一步分析在各認知領域上，尤其是高階的推理能 力上，是否呈現趨勢變化，俾改進各國科學教育。
第四節 影響學生學習成就的因素
TIMSS 的研究，除了調查各國學生在科學與數學上的成就之外，
亦利用學生問卷、教師問卷與學校問卷收集相關資料，希望從這些資 料中瞭解各國背景之不同，並找出影響學生成就之因素，從而改善教 育品質。
有關「影響學生學習成就的因素」，前人文獻整理如下：
一、 Centra and Poter 所提出之模式
Centra and Potter（1980）提出影響學生學習成果的因素，共分為 以下六大項：學校與學區狀況、校內狀況、教師特質、教學表現、學 生特質、學生行為，他們提出一個模式來呈現這些變數之間的相互關 係，如圖 2-4-1。
（註：其中直線的箭頭表示因果關係，
曲線的箭頭表示相關、但非因果關係）
學校或教育措施 School or school district conditions
教師特質 Teacher characteristics
校內情形 Within school
conditions 教學表現
Teaching style
學生行為 Student behaviors
學生特質 Student characteristics
學生學習成果 Student learning
outcomes
圖 2-4-1 Centra and Poter（1980）所提出之模式。
其中 Centra and Potter 所列舉的學生特質，包括社經地位、種族、
父母影響、性向、先備知識、價值觀和態度、期望、認知、學習風格 等。當年 Centra and Potter 僅針對教師和學校深入分析，但他們認為
此模式可供後人研究，檢視其適切度。
二、 Germann 提出影響科學過程技能的因素
Germann(1994)研究 77 名學生，藉由路徑分析發現：學業能力、
生物知識、語言偏好、認知發展、家長教育程度、態度等學生變項，
均會影響科學過程技能。其中學業能力、生物知識、語言偏好這三者 有顯著的直接影響，而認知發展、家長教育程度、態度則是重要的調 節因素(mediated effects)。
雖然科學過程技能不能代表整體的科學成就，但是此研究所提出 的重要變項，亦和其他研究相仿。
三、 Wang、Haertel 和 Walberg 所提出影響學習成就的因素
Walberg（1980）曾提出一個可解釋標準化測驗學業成就的模式，
包括以下七個變項：學生能力、動機、年紀、教學的質、教學的量、
家庭環境與教室環境。Walberg（1984）後來又修正為九個因素的模 式，包含：能力、年紀、動機與態度、教學的質、教學的量、家庭課 程、課室氣氛、同儕與課外時間。前三個因素歸類為個人資質、中間 三個因素歸類為教學、最後三個因素則歸類為環境。
其後，Wang、Haertel 和 Walberg（1990）利用 mata-review，分 析了 179 篇文獻，將影響學習的因素整理為六大類，其中包含認知與 情意的層面。這六大類包含：1.各州和地區的特徵、2.校外背景、3.
學校層次、4.學生本身、5.課程設計、6.執行的課程、教室內的教學 與環境。
Wang、Haertel 和 Walberg（1997）最後統整了 11000 個統計結果，
重新整理出 28 個因素，歸為六大類：1.學生特質、2.教室教學與環境、
3.家庭、同儕、社群的脈絡、4.課程設計、5.學校組織、6.各州或地區 的特徵。一般而言，直接作用在學生身上的因素，例如教師在某單元 所花的時間、師生的互動等等，會比間接作用的因素，例如學校或是 各州所施行的政策，影響力要來的大。
Wang、Haertel 和 Walberg 將這 28 個因素依重要性排序，並藉由 結果的分析、研究整合以及專家的調查，列出各因素的影響程度得 分，如表 2-4-1。
此研究結論可看出，與學生切身相關的因素，例如學生特質等，
對學生成就的影響力較大。
表 2-4-1 28 個影響學生成就之因素（Wang, et al., 1997）
影響學生成就之因素 影響程
度得分 歸類
課室經營 64.8 教室教學與環境
後設認知過程 63.0 學生特質
認知過程 61.3 學生特質
家庭環境與父母資源 58.4 家庭、同儕、社群的脈絡 師生的社會互動 56.7 教室教學與環境 社會及行為屬性 55.2 學生特質 動機和情感屬性 54.8 學生特質
同儕團體 53.9 家庭、同儕、社群的脈絡 教學的量（所花時間） 53.7 教室教學與環境
學校文化 53.3 學校組織
課室的氛圍 52.3 教室教學與環境
課室教學 52.1 教室教學與環境
課程設計 51.3 課程設計
師生在學術上的互動 50.9 教室教學與環境
課室評量 50.4 教室教學與環境
社群的影響（社經背景） 49.0 家庭、同儕、社群的脈絡
感覺動作技能 48.9 學生特質
教師或行政人員的決策 48.4 學校組織
課程與教學 47.7 課程設計
家長參與的政策 45.8 學校組織 課室內的規則與資源 45.7 教室教學與環境 學生的人口統計資料（社經背景） 44.8 學生特質
課外時間 44.3 家庭、同儕、社群的脈絡 進行教學人數（整班、小團體或是一對一） 42.8 課程設計
學校大小 41.4 學校組織
州級的政策 37.0 各州或地區的特徵
學校政策 36.5 學校組織
學區的大小 32.9 各州或地區的特徵
四、 利用 TIMSS 資料探究影響學生成就的相關因素
TIMSS 1995，TIMSS1999，以及 TIMSS 2003 都釋出相當多值得 分析的資料，不僅包含數學與科學的成就測驗結果，也包含學生問 卷、教師問卷與學校問卷等許多變項的調查資料，故國內外均有許多 研究是利用 TIMSS 資料庫，建立迴歸模式或是相關性等關聯，企圖 瞭解各國影響學生成就的相關因素。
在國外研究部分，Webster 和 Fisher（2000）曾比較鄉區和城市 學生，數學和科學的成就、資源、態度、社經地位、職業期望。結果 發現鄉區學生的成就顯著低落，但是原本認為鄉區資源較差、職業期 望和態度較低落，但結果並非如此，反而是鄉區孩子在期望與態度 上，都較城市孩子為優，平均所分到的資源也反而較城市多。
Webster and Fisher 利用線性結構方程（LISREL program）去建立 三階層線性模式（three-level multiple linear model），三階層分別為學 生、課室、學校，結果發現學生自身與課室的影響較大，尤其是學生 態度以及對職業的期望均對數學與科學成就有顯著而強的正相關，而 學校層次影響則較少。此部分結果可以與 Wang、Haertel 和 Walberg
（1997）所提出的，直接因素影響較大、間接因素影響較小相互呼應。
而 Hammouri（2004）的研究則是分析約旦學生的數學成就，並
利用線性結構方程（LISREL program），去分析變項之間的關係並建 立模式，結論指出「母親/同儕/自己對數學重要性的感知」、「對成功 歸因於努力」、「對教育程度的期望」、「對數學的信心和態度」，這些 變項都對數學成就有正面影響。
跨國比較上，Paik（2004）利用 TIMSS 1999 的資料，以 Walberg 於 1984 提出的模式為架構來分析韓國和美國在個人資質、教學、環 境三方面的變項有何差異；Wang（2004）則利用 TIMSS 2003 的資料 分析美國和香港在家庭背景上的 56 個變項有無差異，發現香港的優 勢因素多、美國的劣勢因素多；Papanastasiou（2002）分析香港、美 國、賽普勒斯三國在數學態度和數學教學變項上的差異，發現賽普勒 斯的學生態度較為正面，但是缺乏教學資源，而不同的國家由於背景 完全不同，故在做教育決策時須考慮到各國背景。
教科書方面，Törnroos（2005）曾分析芬蘭的三種版本教科書對 學生成就之影響，結果發現教科書中越著重的項目，成就表現就越 好，並建議把主題細分來做教科書項目的分析。
性別差異的部分雖有不少研究者關注，但是在各國結果均不同，
研究多是依照各國狀況、配合學生的態度、期望等個人變項去探討。
例如，新加坡八年級女生在數學上的成績優於男生，與日本、韓國、
香港均不同，原因在於其學習環境中無性別歧視，女性數學教師也比
男老師多（Cheng et al, 2001）。而挪威在 TIMSS 2003 的科學部分，
八年級男生顯著優於女生，但性別差異已經較前人研究有所減少
（Turmo, 2005）。
至於我國的前人研究部分，張殷榮(2001)曾分析我國國中學生在
TIMSS 1999 中影響科學學習成就之因素，將之分為四類：1.性別因 素 2.學生個人因素 3.家庭因素 4.教師因素，但並未提出何者影響較 大。
羅佩華(2004)則利用 TIMSS 1999 資料進行迴歸分析，提出影響 我國學生科學學習成就最重要的變項依序為：家中藏書、對自然科學 困難度的想法、對科學的應用信念、自己最高學歷期望、文化休閒頻 率、校外閱讀頻率、性別、在家講調查語言的頻率、自評在科學的表 現、休閒時間。吳琪玉（2004）亦提出「家中藏書」是與學生科學成 就相關性最高的一個變項。
在性別方面，我國在 TIMSS 2003 科學部分性別差異很小，TIMSS 1999 則是男生優於女生。邱美虹(2005)曾進行我國八年級學生在 TIMSS 2003 的科學成就及相關因素之探討，發現性別並非影響學生 科學成就表現的原因。而洪佳慧(2002)、侯怡如(2003)兩位分析 TIMSS 1999 八年級生命科學部分，亦提出男女生差異不顯著。顏秀玫(2004)
分析 TIMSS 2003 中的科學低分題，發現四年級學生男女生差異也不 顯著，可見在我國的科學成就上，性別差異並不大。
邱美虹（2005）亦從 TIMSS 2003 結果中，提出以下數點：學生 自我期許高者，學習成就表現較佳、家中學習環境資源較豐富者，學 習成就較佳、另外，學生做作業的時間與學習成就亦呈現正相關。
在教科書方面，洪佳慧(2002)提出生物教科書內容會造成學生學 習成就的差異、劉家容(2002)分析 TIMSS 1999 試測與實測，提出使 用新的理化教科書（並非九年一貫，當時仍為國編版）的學生學習成 就較好、顏秀玫(2004) 認為課程內容未涵蓋、語文能力不足、迷思 概念是造成低分題的主因。綜上所述，可見教科書的確會影響學生之 學習表現。但是我國的生命科學教科書，TIMSS 1999 的受測學生在 國一使用的生物課本是國立編譯版依據 83 年課程標準所編製、民國
86 年初版；而 TIMSS 2003 的受測學生在國一使用的是 89 年出版的 正式版再版二刷。這兩者都是依據 83 年課程標準所編輯，並無變更，
但待未來 TIMSS 2007 施測之後，建議比較使用舊教材國編版的學 生，與使用九年一貫民間教科書的學生其科學成就有無差異，可對我 國教科書編寫提出建言。
在認知領域的內容方面，吳琪玉（2004）曾分析 1999 與 2003 數 學和物理化學的試題，雖然他提出在兩年度中，『推理』題目答對率
都較低，但是那是理所當然的，推理屬於較高階層的認知能力，能答 對的學生自然較少，而且那也和各題的難易度有關，可能會受到各題 難度不一而影響結論。
第五節 文獻對於本研究的啟發
從文獻探討中可發現，TIMSS 的架構與組織十分完善，除了重視 試題的信度與效度之外，取樣與資料收集亦十分嚴謹，故能從中獲取 可信度高的資料，瞭解各國趨勢發展的狀況。而初步分析 TIMSS 2003 的資料可發現，我國在科學整體與分科上似有退步的趨勢，但整體的 分佈全距比卻縮小。究竟我國在何種試題上有所退步？認知領域中較 為高階的推理能力，在 TIMSS 2003 是否呈現趨勢的變化？學生好壞 差異縮小又代表什麼意義？這些都是本研究欲深入分析探討的議題。
由於文獻探討中發現，直接作用在學生身上的因素，其影響較間 接因素來得大，故本研究將聚焦在學生特質上，並利用學生問卷填答 結果進行分析，以建立在我國具有預測力的迴歸模式。
此處指稱之學生特質，是根據 Centra and Potter（1980）所列舉 的學生特質而來。Centra and Potter 所列舉的學生特質，包括社經地 位、種族、父母影響、性向、先備知識、價值觀和態度、期望、認知、
學習風格等等。在這些特質中，TIMSS 學生問卷中有進行調查且可
與其呼應的，包含：社經地位、父母影響、價值觀與態度、期望這幾 項。「社經地位」以及「父母影響」可用家中藏書、家中資源與父母 最高學歷來作代表分析，而「態度」方面，TIMSS 有調查學生對於 科學的評價與信心，「期望」方面，則利用對自己最高學歷期望來作 代表。而這些變項，在 Wang、Haertel 和 Walberg（1997）的研究中，
亦可對應到排名第四的「家庭環境與父母資源」與排名第七的「動機 和情感屬性」。而排名第三的「認知過程」，則利用 TIMSS 架構中所 分的三種認知領域，分別分析是否呈現趨勢差異。
綜上所述，這些文獻探討凝聚出本研究之理論背景，本研究的研 究方法及架構則見第三章。
