國立臺東大學教育學系 教學科技碩士班
碩士論文
指導教授：李偉俊 博士
台灣地區國中生學習動機、學習策略
、科學態度對學校認同程度與科學成就 的結構方程模式驗證之分析研究
— 以 TIMSS2007 為例
研 究 生： 林柏妤 撰
中 華 民 國 一 ○ ○ 年 六 月
國立臺東大學教育學系 教學科技碩士班
碩士論文
台灣地區國中生學習動機、學習策略
、科學態度對學校認同程度與科學成就 的結構方程模式驗證之分析研究
— 以 TIMSS2007 為例
研 究 生：林柏妤 撰
指導教授：李偉俊 博士
中 華 民 國 一 ○ ○ 年 六 月
謝辭
在論文撰寫期間，由衷謝謝辛苦指導我的李偉俊老師，感謝李老師總是不厭 其煩、耐著性子地回答我的疑問，協助我釐清許多的迷思概念，給予我莫大的教 導與啟發。再者，亦十分感謝撥冗參與我口試的委員古智雄老師以及林自奮老 師，對學生疏漏處之細心指正，使得本論文更臻完善，在此謹深致謝忱。此外，
還要謝謝蔡東鐘老師特地抽空給予統計上的指導，為我解決許多疑惑，讓論文能 夠寫得更好。
另外，感謝一路陪伴著我，提供精神上莫大支持的朋友，當我論文遭遇瓶頸 心情鬱悶，芝熒、瓊瑤、斯云，總是默默聽我訴苦。也感謝碩班的同學們，當我 統計跑不出來時，忍受我的鬼吼鬼叫。
最後，感謝我的阿嬤、阿公、爸爸、媽媽、弟弟、妹妹、大舅、阿姨、伯伯 們的關心與鼓勵。道不盡的萬分感謝，謝謝大家的關愛與教誨，就因為有你們在 身旁，才能無牽掛地繼續向前邁進，謝謝。
林柏妤 謹誌於
國立台東大學教學科技碩士班 中華民國一百年六月
台灣地區國中生學習動機、學習策略、
科學態度對學校認同程度與科學成就的 結構方程模式驗證之分析研究---以
TIMSS 2007 為例
作者：林柏妤
國立臺東大學教育學系 教學科技碩士班
摘要
本研究取自國立台灣師範大學科學教育中心「TIMSS 2007」，釋 出之數據進行次級資料分析(secondary data analysis)，以學習動機、學 習策略與科學態度為外衍變項，並利用結構方程模式探討影響國中生 在學校認同及科學成就之相關變項的關係，再者，使本研究建立的模 型具有模型之穩定性證據，因此，將 TIMSS2007 八年級學生有效樣 本 3742 人，隨機分派為建模樣本與驗證樣本兩群，再進行最終模型 的交叉驗證工作。
本研究經結構方程式檢驗理論模式與觀察資料的適配度，研究結 果如下：
一、
學習動機、學習策略、對科學態度與學校認同及科學成就的理論 模式與觀察資料大致適配。
二、
所建立之理論最終模式有良好的交叉驗證效度。
三、
學習動機會影響學生對學校認同，同時學習策略透過學習動機而 影響學生對學校認同，學習動機在學生對科學態度中既是自變項 又是中介變項。
最後，本研究根據研究結果，提出在教育實務與未來研究上的建 議。
關鍵词：TIMSS 2007、學習動機、科學態度、學習策略、學校認同、科學成 就。
The Analysis Study of Taiwan as Example in junior high school students’ Learning Motivation, Learning Strategies,
and Attitude toward recognition of school and science achievement by Structural Equation Modeling confirmatory
analysis : The Case of TIMSS 2007
Po-Yu Lin
Abstract
This study uses the secondary analysis of data retrireved from Science Education Center, National Taiwan Normal University TIMSS 2007 database. We employ Learning Motivation, Attitude toward Science and Learning Strategies as exogenous variables. We also leverage the Structural Equation Model (SEM) to explore influential school recognition, science achievement, as well as the relationships between the exogenous variables. We chose 3742 students of eight grades in TIMSS 2007 as the valid dataset, which can be studied into two groups on a random basis, calibration sample and validation sample. Finally, we verified the resulting model on this dataset using cross-validation.
The fitness of the proposed model and observable date were evaluated according to the Structural Equation Model (SEM). The researcher has reached the following conclusions:
1.
The theoretical model, as well as the learning motivation, learning strategies, attitude toward science, school recognition and science achievement, fit the observable data quite well.2.
The resulting theoretical model shows good validity in terms of cross validation.3.
The learning motivation influences school identification of students, and learning strategies affect students' motivation to learn through the school recognition.Thus, learning motivation in students' attitudes toward science is both an independent variable and an intervening variable.
Finally, according to the above findings, we proposed suggestions to educational applications and future study.
Keyword ：
TIMSS 2007, Learning Motivation, Attitude Toward Science, Learning Strategies, School Recognition, Science Achievement目 次
第一章 緒論...1
第一節 研究背景與動機 ...1
第二節 研究目的與研究問題 ...5
第三節 名詞釋義 ...7
第四節 研究範圍與限制 ...10
第二章 文獻探討 ...11
第一節 TIMSS 的沿革與發展和相關研究 ...11
第二節 科學態度的意義與相關研究 ...21
第三節 學習動機理論與相關研究 ...31
第四節 學習策略的意義與相關研究 ...42
第五節 學校認同的意義與相關研究 ...47
第三章 研究設計與實施 ...51
第一節 研究架構與操作型定義 ...51
第二節 研究對象與研究資料 ...55
第三節 研究流程與研究方法 ...57
第四節 研究工具 ...62
第五節 資料處理與統計方法 ...66
第四章 研究結果與討論 ...71
第一節 初始模式之基本統計分析 ...71
第二節 初始模式參數估計及適配度檢定 ...76
第三節 最終模式參數估計及適配度檢定 ...80
第四節 綜合討論 ...97
第五章 結論與建議 ...101
第一節 結論 ...101
第二節 建議 ...103
參考文獻 ...105
壹、 中文部分...105
貳、 外文部分...115
附錄...117
附錄一 國際數學與科學教育成就趨勢調查２００７...117
表 次
表 2-1WEINER成敗歸因理論的三向度分析...35
表 3-1 各變項操作型定義...54
表 3-2 受試者分配表...55
表 3-3 學習動機的探索性因素分析摘要表...62
表 3-4 教師教學的探索性因素分析摘要表...63
表 3-5 自主性學習的探索性因素分析摘要表...64
表 3-6 情意的科學態度的探索性因素分析摘要表...64
表 3-7 學校認同的探索性因素分析摘要表...65
表 4-1 測量模式之相關矩陣...73
表 4-2 觀察變項之平均數、標準差、偏態與峰度摘要表...75
表 4-3 最終模型之標準化估計值、標準誤與顯著性考驗摘要表...84
表 4-4 整體模式適配度檢定摘要表...90
表 4-5 最終模式之個別信度指標、潛在變項組合信度及變異數平均解釋摘要..92
表 4-6 嚴格複製策略之交叉驗證效度評鑑指標...96
表 4-7 建模樣本之因素間標準化效果量...99
圖 次
圖 2-1TIMSS 的問卷架構...14
圖 2-2TIMSS 的概念架構...17
圖 2-3ROSENBERG與HOVLAND的態度概念圖...21
圖 2-4 學生科學態度形成架構模式...25
圖 2-5 個人、行為和環境的交互作用...36
圖 2-6 自我效能的訊息來源...37
圖 2-7 鄧畢二氏教學研究模式...43
圖 3-1 研究架構...52
圖 3-2 研究流程圖...57
圖 3-3 本研究之初始模型...69
圖 4-1 初始模式之標準化參數估計...77
圖 4-2 最終模型之標準化參數估計...81
圖 4-3 交叉驗證最終模型之標準化參數估計...95
第一章 緒論
本章共分四節，第一節為研究背景與動機，第二節為研究目的與研究問題，
第三節名詞釋義，第四節為研究範圍與限制。
第一節 研究背景與動機
升學考試的壓力，學生在學校的學習表現，會反應出在學校的適應情形，依 據「國民中小學九年一貫課程綱要自然與生活科技學習領域」中提到基本課程目 標「以培養探索科學興趣與熱忱，並養成主動學習的習慣」，並將科學素養中「處 事求真求實、感受科學之美與喜歡探究等科學精神與態度」融入教學活動中，以 期望學習者能學會如何去進行探究活動，也就是學會觀察、詢問、規劃、實驗、
歸納、研判之技巧，並培養批判、創造之能力（教育部，2008）。李宗祐（2008）
認為許多國家的學生在小學階段是不用考試，但台灣的學生從小就一直考，此現 象形成特有的考試文化。台灣學生考九十分，家長會問：「你其他的十分在哪裡 呢？」導致學生即使考九十分，還是覺得自己的分數不夠理想，容易造成學習態 度低、自信心不足的情況。西方學生考九十分，家長說：「考得太好了」。這是 東、西方文化差異上的不同，有可能也是台灣的「密集考試」與「升學考試」有 關，學生追求高成就，不得已而應付考試，反而提不起學習動機與興趣。天下雜 誌於2010 年調查顯示，國、高中生對科學對學習興趣的比例約佔 67.4%，這結 果顯示，自信心是興趣的基礎，興趣能夠激發主動學習的原動力。美國前教育部 Terrell H. Bell 曾說過：「有件事和教育有關教師需要記住三件事，第一件是動 機，第二件還是動機，第三件仍是動機」，在教育領域中，學習動機為學習不可 或缺的條件，可見學習動機是非常重要的（陳彥廷，2008）。
「國際數學與科學教育成就趨勢調查」（Trends in International Mathematics and Science Study）顯示，台灣、新加坡、日本、韓國與香港等亞洲國家，數學 和科學都是名列世界前茅，奇特的是學生在「正向態度」與「自信心」成績，一
直是「高成就，低興趣，低信心」的傾向，有趣的是許多國家的學習「正向態度」
排名在前面，其學習成就表現不理想。學習者若是增加學習時間會增強學生的學 習成就，學習成就增加進而會影響學生學習的自信，學習時間增加的情況下，是 否能增加或減少對科學的學習態度與興趣。若是為了考試而學習，只會造成學生 很會考試，在對於科學學習興趣方面是非常低落的，此時的學習的過程中，學習 者沒有興趣、沒有信心，會導致學習遇到困難時而挫折，進而產生習得無助感與 自卑心（李宗祐，2008；林嘉琪，2008）。誠如 Zimmerman 所言：「學習非被 動發生在學生身上，而是由學生自己主動學習得來的。」（陳志恆、林清文，2008）
所以，林淑惠、黃韞臻（2009）亦強調每個學生的學習需求不同時，學生在學習 過程中若達到滿意，會有持續參與的熱誠和積極的學習態度，而且在學習的過程 中也會產生興趣。
林曉雲、黃以敬（2008）認為，亞洲國家的國中生很勤奮且考試多，學校安 排一星期五堂數學課，學生對數學題型非常熟練，只要看到題目就會解題，筆試 解題能力超強，在國際調查中有亮麗的表現，但美國只有三堂課。這些調查報告 顯示台灣學生在數學與科學成就表現良好，卻沒有學習的興趣與動力，是什麼原 因造成他們在學習上沒有興趣，而缺乏自信呢？是課堂中的學習活動或是學習環 境讓學生失去了興趣？亦或是家長總希望小孩不要輸在起跑點上，給小孩造成無 形的心理壓力？以下歸納本研究動機作為研究調查的方向：
莊筱玉、莊荏惠、傅敏芳（2009）認為教育歷程中最重要的核心是教學，教 師在教學現場中，運用有效的教學行動策略，來調整教學內容，學生在學習過程 中，清楚了解教師所傳授的知識以及在學習過程中所引起的動機，才是有意義的 學習。在19世紀末、20世紀初，教師的知識就是權威，學生學習完全是被動式的 接受，學生好比是空的盒子一樣等待著接收新的知識（宋佩芳，2003）。教學，
不在是以填鴨的方式灌輸知識，而是如何引發學生主動學習。什麼是教呢？教必 須要產生學，教學能引發學生自主學習，若是只會教，學生卻學不會，那等於是 白教。當教師的教法一成不變，上課方式不活潑生動，學生缺乏學習意願，是老 師所面臨的教學困境，學生只是為了考試而學習，沒有學習的動力，學習終究會 變成機械性的活動，而導致學生學習成就低落。因此，學習動機會產生學習的意
向，學習策略是提供學習意向的方法，只要學習者具有學習動機，能夠維持學習 活動的持續性，若學生採取不同取向的學習方式，對於自我學習的動機、學習策 略、對科學態度、學校認同及科學成就產生何種差異性？此為研究者想探究的研 究動機之一。
科學教育最重要的是培養科學態度，而不是科學知識的灌輸。鄭雪芳、鄭湧 涇（2003）提到學生對科學、科學教育和科學學習經驗，隨著年紀的增長而呈現 下降的趨勢。各個國家安排課程時，都會強調是從學生有興趣的科學活動著手，
讓每一個學生能夠發展科學概念、訓練科學過程和培養科學態度（魏明通，
1997）。Dewey 主張「做中學」，認為學生在學習過程中，能夠激發學習動機，
進而發展出學習的興趣，也會培養學生解決與處理問題的能力（林萬義，2000）。
吳坤璋、黃台珠、吳裕益（2005）提到中小學學生有良好的動機，進而會產生正 向學習態度，學生將學到的科學知識、技能，運用於日常生活中，教師因學生學 習程度、能力和興趣，而調整課程內容，讓每個學生都可以由生活經驗出發，透 過做中學，而有成功的學習經驗，藉此提升學生對科學的態度。學習過程中，學 生會使用不同方式來維持學習動機，此種調整機制運作是否因學習動機的不同而 有差異呢？Bandura 認為自我效能核心價值，學生自我效能高會全心投入，且獲 得高成就，也就是自我行為表現良好的自我評估，與行為投入（behavioral engagement）、認知投入（cognitive engagement）與動機投入（motivational engagement）有關，高自我效能的學生會願意努力工作、投入更多堅持、更願意 尋求適當的幫忙、運用認知學習策略與自我控制策略、有更高的動機投入，以及 更正向的情緒適應。當學生朝著心目中所設定的目標前進時，一心只想勝過他 人，對高成就學生而言，是促使自己進步動力的來源，反之，對低成就學生來說，
是一種無形的競爭壓力（何仕仁、黃台珠、吳裕益，2007）。所以，劉素倫、林 清文（2007）研究顯示，自我效能對學生的學習成就、學習態度與成功期望有正 面的影響效果。此外一本多綱，會帶給學生考試無形的壓力，學習者會失去自信 心，導致學習者自信心不足，教師應當多鼓勵少責備，讓學生樂於學習和探索。
所以，學習者對科學的態度與學習成就有相互影響的關係。由此可知，學生對科
學產生學習動機、興趣，是激發學習者持續學習的原動力。此為研究者想探究的 研究動機之二。
學校是為了達成教育目標而結合而成的有機體，藉由組織成員，如校長、教 師、學生、家長等運用組織的社會結構、職位權責、策略及環境的交互作用來達 成教育目標（戴國瑜，2003）。學習成效與師生互動頻率和學習氣氛有關，學校 教育活動能夠建立在「關懷、平等、安全、尊重、友善」的基礎上，塑造一個溫 馨和諧的校園環境，讓學生免於恐懼，如此之下使學生能夠進行快樂而有效的學 習（林海清，2006）。Vygotsky 提出認知發展論，認為學校教育環境是提升學 生學習表現方面所扮演的重要角色之一，在學校教育環境，學生對學業的學習動 機有可能成長與削弱，需要透過學校教育環境的協助，學生的學習動機才會進入
「可能發展區」，而獲得最佳的發展表現（劉政宏，2003）。所以，教室環境是 學生學習科學、建構知識的場所，是學生最能直接感受到的學習環境。近年來，
學者們已揭露，學生對學習環境之感受是受學生科學成果的主要因素及重要預測 之一（莊雪芳、鄭湧涇，2003）。此為研究者想探究的研究動機之三。
本研究基於上述研究背景與動機，嘗試以TIMSS 2007 國際性科學成就測驗 與學生問卷調查結果為研究資料，以台灣國中八年級學生為研究對象並運用結構 方程模式，學習動機、學習策略、對科學態度與學校認同程度及科學成就的等變 項建構出理論模式，利用結構方程模式的統計技術加以分析比較與驗證，以探討 影響科學成就的變項關係。
第二節 研究目的與研究問題
台灣的國中學生在國際科學競賽中表現非常亮眼，不論是數學或科學，都是 高居全球前三名。但是，對於數學、物理、化學等科學相關學科，卻一直是「高 成就，低興趣，低信心」的傾向，其可能的影響因素為何？是值得深入研究的。
壹、研究目的
本研究擬從TIMSS 2007 的臺灣資料調查結果中，瞭解影響學生學校認同及 科學成就之變項與其關係。分述研究目的如下：
一、檢證國中八年級學生影響學校認同及科學成就理論模式與觀察資料的適配 情形。
二、瞭解國中八年級學生的學習動機、學習策略、對科學態度與學校認同及科學 成就的影響情形。
三、瞭解國中八年級學生在學習動機、學習策略與對科學態度之間的關係。
貳、研究問題
依據本研究之研究目的，茲將所要進行分析探討的問題，具體描述如下：
一、影響國中八年級學生對學校認同及科學成就之理論模式的適配度考驗結果 如何？
（一）對影響學校認同及科學成就理論模式的基本適配度指標，如誤差變 異、因素負荷量等考驗結果如何？
（二）對影響學校認同及科學成就理論模式的整體適配度指標，如適配度 指數、調整後適配度指數等考驗結果如何？
（三）對影響學校認同及科學成就理論模式的內在適配度指標，如潛在變項 成分信度和平均變異抽取等考驗結果如何？
二、國中八年級學生對學校認同及科學成就理論模式潛在變項間的效果如何？
（一）國中八年級學生各潛在自變項對學校認同及科學成就理論模式潛在變 項間的直接效果如何？
（二）國中八年級學生各潛在自變項對學校認同及科學成就理論模式潛在變 項間的間接效果如何？
（三）國中八年級學生各潛在自變項對學校認同及科學成就理論模式潛在變 項間的全體效果如何？
三、國中八年級學生對學習動機、學習策略與對科學態度彼此之間相互的關係為 何？
第三節 名詞釋義
本研究以「台灣地區國中學生學習動機、學習策略與科學態度及學校認同程 度對科學成就的結構方程模式驗證之分析研究—以TIMSS 2007 為例」為題進行 研究，茲將研究中所涉及之主要名詞涵義，作詮釋與界定，包括：TIMSS、對科 學態度、學習動機、學習策略、學校認同、科學成就等。依序如下：
壹、TIMSS
TIMSS 是國際教育學習成就評量委會（International Association for the Evaluation for Educational Achievement, IEA）的計畫案之一，從 1993 年開始推動
「第三次國際數學與科學成就與研究」每四年舉行一次，2007 年是 TIMSS 第四 次舉行施測，全球超名四十二萬名的學生參加。TIMSS 調查研究目的是長期追 蹤各國學生數學與科學學習趨勢，並了解各國學生數學與科學學習成就差異情 況，而且就各國教育制度、家庭背景、學習環境、文化習性、教師等因素差異，
進行國際性的比較分析。
本研究中所指之TIMSS 2007，係指國際教育學習成就評量委員會於 2007 年 所主導規劃的國際數學與科學成就趨勢調查。
貳、科學態度
Gardner（1975）把科學態度區分為二個不同的層次， 即「科學的態度」
（Scientific Attitude）與「對科學的態度」（Attitude Toward Science）。
本研究是根據「對科學的態度」屬於情意領域，指的是希望多上一些自然科 學的意願、喜歡學自然科學的程度，本研究是依據學生問卷第十一大題中七個子 題反應而取得題目：「我在自然科學方面表現不錯」、「我希望在學校多上一些 自然科學課」、「我喜歡自然科學」、「相對於許多班上其他的同學，我覺得自 然科學比較難」、「自然科學無趣」、「自然科學不是我擅長的科目之一」、「我 喜歡自然科學」。用李克特式四點量表計分方式，由1 到 4 分，分別為同意到很
不同意。即為學生個人對科學態度的得分，分數愈高，表示學生喜歡多上自然課，
則反之。
參、學習動機
本研究中所指的學習動機是學生對於自己學習自然科時，在學習工作任務上 能否完成的能力評估。依據學生問卷第十二大題中四個子題的反應而取得題目：
「我認為自然科學對我的日常生活有幫助」、「我需要用自然科學去學習其他學 科」、「我需要學好自然科學以進入我心目中理想的學校」、「我需要自然科學 學好才能得到我想要的職業」。用李克特式四點量表計分方式，由1 到 4 分，分 別為同意到很不同意。即為學生個人對學習動機的得分。得分愈高，則表示學生 對學習自然科學的動機，則反之。
肆、學習策略
自主學習是一種有意識且主動進行學習的行為，有助於個體自我建構並領略 求知的意義。本研究所謂之自主學習強調學生主動的、自主性的、自我掌控等學 習歷程。用李克特式四點量表的計方分式，由1 到 4 分，分別為每節或幾分每節 課、約一半的課、有些課、從來沒有。得分愈高，則表示學生使用學習策略次數 愈頻繁，則反之。
伍、學校認同
學校認同是學校相關人員（教師、學生與家長）對學校所有事務，藉學習或 內化的過程，使得內在的發展與學校願景一致性的心理歷程，進而對學校有歸屬 感或認同的程度。
本研究將學校認同定為學生對學校情感上的歸屬程度，及贊同、肯定的程 度，依據TIMSS 2007 學生問卷第十五題中三個子題的回答反應作為學習環境的 操作型定義，題目是：「我喜歡待在學校」、「我認為學校裡的學生試著盡力做 好」、「我認為學校的老師都希望學生能盡力做好」。由此可知，對學校認同感
是因人而異。用李克特式四點量表計分方式，由1 到 4 分，分別為同意到很不同 意。得分愈高，則表示學生對學校非常認同，則反之。
陸、科學成就
TIMSS 2007 將每個學生自然科學測驗成績經過標準化的過程，產生五個近 似值分數，本研究的科學成就針對受測學生五個近似值分數（Plausible Values, 簡稱PV 值），重複進行五次相同的分析，再依據五次分析得到各組路徑係數與 標準誤，然後計算出合併後之係數與標準差。
第四節 研究範圍與限制
壹、研究範圍
一、本研究以TIMSS 2007 學習動機、學習策略、對科學態度、學校認同以及科 學成就等因素變項之臺灣資料為主，運用TIMSS 2007 學生問卷調查結果、
科學學習成就測驗結果進行次級資料內容分析。
二、本研究以參與TIMSS 2007 科學學習測驗的臺灣國中八年級學生。
三、本研究僅分析TIMSS 2007 學生問卷調查中第十一大題、第十二大題、第十 三大題和第十五大題，與美國波士頓學院所公佈的TIMSS 2007 國中八年級 學生科學測驗成就結果（問卷題目可參閱附錄一）。
貳、研究限制
一、 本研究分析對象為參與測驗我國八年級學生，其結果不宜推論至我國八年級 學生之外的學生。
二、 本研究結果僅適合推論臺灣，不宜推論於其他國家的測驗結果。
三、 本研究依據TIMSS 2007 的科學測驗成績及受測學生之背景問卷回答整體表 現進行分析，但是受限於題目的設計，因此，研究結果不宜推論至單一個案 進行研究。
四、 本研究結果僅適合推論科學學習成就，不宜推論至科學測驗以外之學科測驗 結果。
第二章 文獻探討
本章節將本研究相關之文獻分為「TIMSS 的沿革與發展和相關研究」、「科 學態度的意義與相關研究」、「學習動機的意義與相關研究」、「學習策略的意 義與相關研究」、「學校認同的意義與相關研究」等五個部分加以說明之。
第一節 TIMSS 的沿革與發展和相關研究
壹、TIMSS 的沿革與發展
1950年代中期，由歐美學者共同進行推動獨立國際合作研究中心，在「國家 教育研究基金會」召集下，開始執行跨國比較的教育研究，不定期舉行國際教科 文組織（UNESCO），討論各國教育相關議題。當時偏重在描述性的研究，由Foshay 和Bloom於1958年進行一項調查十二國家十三歲學生，在數學、科學、閱讀、資 訊、文學等五項學科成就研究計畫，研究結果引起各國的關注與興趣，於是奠定 跨國研究的可行性，國際教育成就調查委員會（IEA）成立於1959年，經過1960、
1961年進行多次會議之後，「國際教育成就評量計畫」於1961年改名為「國際教 育成就調查委員會」，但隸屬於UNESCO教育研究所之下，直到1967年才在比利 時登記為法人機構（林碧珍、蔡文煥，2003；陳年豐，2005）。
我國曾於1987年5月經由IEA總部同意，引用第二次國際數學與科學教育成 就調查工具，由國立臺灣師範大學科學教育中心負責進行測驗（但不是正式參 加），以便於了解我國國小、國中與高中學生數學及科學成就，在國際上的地位
（陳年豐，2005；國立台灣師範大學科學教育中心，2007）。IEA在2003年舉辦 的調查研究改名為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 2003），針對TIMSS所辦理的第三次 測驗研究，研究對象包括國小四年級學生和國中八年級（國中二年級），舉行數
學與科學的學習成就測驗，這是我國國小四年級學生首次參與IEA所舉辦的國際 數學與科學教育成就趨勢調查（吳秀連，2006）。
TIME 2003是由IEA主導的調查研究，IEA研究有個中心目標是測量學生在學 校學科上的成就（陳年豐，2005）。IEA成立的主要目的有五點 （引自黃尚文，
2009）：
(一) 提供國際性基準點來協助決策者鑑定其教育系統的利與弊。
(二) 提供高品質的資料讓決策者更加瞭解影響教學主要的學校本位和非學 校本位的因素。
(三) 提供高品質資料可充當鑑定關注和行動領域、準備和評鑑教育改革的資 源。
(四) 改善與發展教育系統的能力，以便能從事於教育監督與國家政策的改 善。
(五) 在教育評鑑方面，使研究者做出貢獻在國際共同體發展方面。
IEA的研究架構包含三個階段：（1）發展對世界各國家有效的工具，以測 量學生學科領域的能力；（2）測量各國家教師體系的輸入，包括教師教法和教 材；（3）測量各國家教育體系的輸出，以學生的學習成就和態度為主要目的，
進行輸入變項與輸出變項之間的相關性研究（陳年豐，2005）。學生學習成就趨 勢之調查研究，此結果有利於我國義務教育階段，可提供老師在日後課程規劃方 面之參考用。
一、TIMSS 2007 的介紹
「國際數學與科學教育趨勢研究 2007」（Trends in International Mathematics and Science Study 2007, 簡稱 TIMSS 2007），是 TIMSS 週期性研究的第四次研 究調查，有59 個國家參加，其中 50 個國家學生是由 13 歲學童參加調查。我國 國小四年級及國中八年級學生亦參加此次的調查，TIMSS 是國際教育學習成就 評量委員會的計畫案之一，研究有三個重要因素：（1）分析數學和科學課程；
（2）依據教師報告資料來研究教學實施的情況；（3）測驗學生對課程的精熟度 及學生的學習態度。TIMSS 主要目的是了解各國家長期追蹤學生數學和科學成 就的趨勢，針對課程、教學、學習環境、家庭背景、以及教師等影響因素之相關 調查資料，然後分析各國學生學習成就和其國家文化背景、教育環境、教師因素、
學習資源等（林碧珍、蔡文煥，2003；國立師範大學科教中心，2007）
二、問卷設計
TIMSS 問卷設計源自於美國國家的科學委員會（National Science
Foundation）和國家教育統計中心（The U.S. National Center for Education Statistics, 簡稱NCES）補助（The Survey of Mathematics and Science Opportunities, 簡稱 SMSO）計畫，希望能建構學生的教育經驗模式及幫助 TIMSS 發展出調查工具，
用來研究學生、教師及學校特性，說明造成不同國家的學生數學和科學成就差異 的原因。此外，針對學校、教室、學生和教育制度四個教育層次而分別發展出問 卷。所以，把過去成果作為是研究的理論依據，從模式著手再建立問卷相關的概 念架構，且經由不同國家進行試測與訪談中所蒐集到的資料，不斷修改原來設計 的問卷架構，得到圖2-1 的問卷概念架構。TIMSS 研究核心問題是由（1）期望 學生學習什麼的；（2）誰負責教學活動；（3）如何組織教學活動；（4）學生 學到什麼所架構而成的（引自羅珮華，2004）。
圖 2-1TIMSS 的問卷架構
資料來源：羅珮華 ( 2004 )。從「第三次國際科學與數學教育成就研究後續調查
（TIMSS 1999）」結果探討國中學生學習成就與學生特質的關係：七個國家之 比較（未出版之博士論文）（頁28）。國立臺灣師範大學，台北市。
TIMSS 的研究藉由課程、學校、教師準備度、教室活動和特質、學生等五 個面向來探討，經由不同層級的教育系統來收集大量資料，以測量學生數學與科
學學習成就上的趨勢變化（Erberber, Arora& Preuschoff, 2008）。TISS 2007 背景 問卷，是沿襲TIMSS 2003 的背景問卷編修完成的，背景問卷是由 TIMSS & PIRLS 國際研究中心、各國國家研究聯絡人、IEA 資料處理中心和問卷題目複查委員會 共同合作參與編製，超過一年的時間不斷修正草擬的工具，經由問卷試測與檢視 試測資料，並修正試測工具，最後是完成正式的資料蒐集。過程非常嚴謹，是為 了求得到最大的信度和效度。主要是以TIMSS 2007 的背景架構為基礎，分成四 種背景問卷—課程問卷、學校問卷、教師問卷以及學生問卷，分述如下（吳慈紋，
2007；游慈雲，2009；劉寶富，2009；譚克平，2009 ；Olson, Martin,& Mullis, 2008）： 一、 課程問卷：各國的國際研究連絡人（National Research Coordinator, NRC）負
責填答，是由課程學者專家和教學者共同商討完成的問卷。
二、 學生問卷：由參與TIMSS 受測學生來填寫，詢問學生有關家庭與學校生活 狀況，包括在教室學習的感受、學習數學科學的想法及態度、家庭作業與校 外活動、使用電腦的情形、家庭教育支援等，填答問卷需要30 分鐘。
三、 教師問卷：由參與TIMSS 受測學生的數學與科學教師填寫，分小四數學科 學、八年級數學、八年級科學三種版本，內容包含教師背景、教學信念、教 學態度、對教學的準備、教學方法、教學時間、教學資源、教學活動與電腦 融入教學之情形、學校與家庭的聯繫，詢問與其他教師合作的看法與教師本 身的教育、培訓與專業發展、能引起學生學習動機之策略等。
四、 學校問卷：由參與TIMSS 受測學校的校長填寫，詢問有關教師聘任、學校 目標、學校特色、校長的角色、家長參與、課程與教學安排與學校學習氣氛、
擁有軟硬體資源等資料。
三、課程概念
TIMSS 2007 的課程概念是 IEA 在第二次國際數學研究所發展的架構，是以 課程為主要的中心組織概念，廣泛的考量學生如何獲得學習機會以及影響這些學 習機會的因素，並且邀請專家學者共同修訂完成的。重點是提供一個經由許多課 程縮減出來的課程架構，讓各國家用此課程來檢驗自己的課程，將課程因素，加
以探討於教育情境中會影響學生學習表現的因素。TIMSS 2007 的課程模式主要 分成三個部分，如圖2-2（吳慈紋，2007；游慈雲，2009；劉寶富，2009；譚克 平，2009）：
(一) 意圖的課程（Intended Curriculum）：是由國家和教育主管單位所規劃 以滿足國家社會需求的課程內容，受到教育系統的背景與國家社會的影 響，這目標通常會反映在社會文化、理想、期望、價值觀與社會資源；
在規劃課程時，會受限於學校組織的形式、教學分配、財力與師資等各 方面因素之影響。規劃的課程包含教科書、課程指引、考試內容、以及 教育政策等。
(二) 實施的課程（Implemented Curriculum）：指老師在教室中實際教學主 題的過程。老師根據課程規劃加以詮釋，於課堂中呈現。老師所呈現的 課程可能常被他自己所受的教育與經驗所影響，此外在學校的性質、組 織架構、教室環境、社區資源、教師之間交互作用、家長參與和師生之 間的互動都會影響授課的內容。
(三) 完成的課程（Attained Curriculum）：指學生實際所學習到的課程內容，
也就是學生所學的認知、情意、技能方面的成果。影響學習成就，來自 於能力、態度、興趣等，因此在探討學生成就因素時，對學生特質、家 庭背景、社會背景要一併考量。
每個參與的國家課程規劃不同，以至於TIMSS在發展試題時，需先建立評量 架構，作為各國課程規劃分析比較的基礎，並討論教學活動的指引與設計學生成 就測驗，TIMSS 2007 將主要科學評量架構分為科學內容領域與科學認知領域，
科學內容領域會因四年級與八年級所學習課程內容的性質與困難度不同而有所 差異，而科學認知領域而言，四年級與八年級學習科學概念與知識的認知過程則 是相同的。科學評量架構分成二個部分（劉寶富，2009）：
圖 2-2 TIMSS 的概念架構
資料來源：陳新豐（2005）。「從 TIMSS 談影響學生科學學習的因素」。
研習資訊，2，40。
(一) 科學內容領域 （Science Content Domains）：TIMSS 2007的課程內容延 用TIMSS 2003之架構，予以加大規模更新與整合，主要的內容領域：
四年級包含生命科學、物質科學和地球科學；八年級包含生物、化學、
物理和地球科學。
(二) 科學認知領域（Science Cognitive Domains）：科學認知領域是學生在 接受TIMSS 2007 內容評量時可能達到的認知層次，分為三個層次：知 識、應用、推論。知識是學生對概念、事實和程序的理解；應用是強 調學生在問題解決情境下的過程，如何運用他所知的知識與概念理解 的能力；推論是指學生對於超出一般問題解答的範圍，及面臨不熟悉、
複雜的問題情境時，使用知識解決問題的能力。
四、抽樣設計
TIMSS 抽樣的過程和結果取決於調查結果之正確性，TIMSS 分析重點著重 於學生的學習和影響學習之教學特性，而探討對象包含學生、班級、學校等，都 是抽樣的單位。TIMSS 2007 的抽樣模式沿續 TIMSS 2003 的方法，目的能讓抽 樣結果兼顧各國之間的差異，使樣本具有代表性，採用三階分層群集抽樣設計
（Three-stage Stratified Cluster Sample Design），將抽來單位分成三個階段（吳 慈紋，2007；羅珮華，2007；劉寶富，2009）：
(一) 第一階抽樣單位是學校，依據國際排除受測規定，將特殊學校列於排除 受測名單中。主要由各國自行決定採用外顯（Explicit）或內隱 （Implicit）的分 層變數後，由加拿大統計局根據各國的分層變數，再利用機率比例（Probabilities Proportional to Size, 簡稱 PPS）系統抽樣方法來進行抽取受測學校。如抽到的學 校無法進行施測，須由侯補學校接受施測，因此，抽取施測學校，同時也是將施 測學校的第一順位和第二順位侯補學校名單抽取的。
(二) 第二階段抽樣單位是施測學校內的班級，每個國家依據加拿大統計局所 抽出的學校名單利用WinW3S 軟體進行隨機抽樣。有些特殊的狀況是，如果施 測學校中班級的人數過少，就需要一次抽出兩個班級學生組成「虛擬班級」來受 測。在TIMSS 2007 參加的國家中，除新加坡外，大多數的國家抽樣過程皆進行 至班級抽樣階段。
(三) 第三階段抽樣單位是施測班級內學生的抽樣。基本上大多數的國家和施 測學校，只進行到第二階段所抽樣出來的班級全班都需進行施測，若是班級人數 過多，就必須再從班級學生中進行隨機抽樣，由部分班級的學生進行施測即可。
在參與TIMSS 2007 的國家中，僅有新加坡進行本階段的學生抽樣。
由此可知，TIMSS 2007 依照三階分層群集抽樣設計，由加拿大國家統計局
（Statistics Canada）依據我國所提供學校資料，運用機率等比例系統抽樣方法抽 取出國中八年級學生，共150 所學校進行施測，再由國立台灣師範大學科學教育
中心，從各所學校以亂數隨機抽出一個班級，該班的全班學生扣除特殊情況學 生，如缺席、轉學、學習遲緩、身體功能困難等學生，其餘即為TIMSS 2007 的 施測學生。
貳、 TIMSS 相關研究
TIMSS 調查研究，主要是想了解學生的學習成就表現之情形，本節將運用 TIMSS 相關文獻進行探討，摘要國內對 TIMSS 國際調查測驗影響學生學習成就 所提出觀點，分成國中生與國小整理如下：
在國中部分，張殷榮（2001）在探討影響我國學生在 TIMSS 1999 科學學習 成就因素中發現性別、學生個人、家庭、教師等四項因素對學生學業成就具有影 響。
林碧珍、蔡文煥（2003）研究結果發現，臺灣數學成就表現優於國際平均表 現，但是研究發現只有41％的學生對學習數學有信心，反低於國際平均百分比55
％；此結果顯示，高數學成就表現，不一定會帶來數學的學習興趣或建立數學的 自信心。相反地，研究結果也發現，數學學習越有自信的學生，其數學成就表現 越好。
邱美虹（2005）研究TIMSS 2003臺灣科學成就及其相關因素之探討，根據 分析結果顯示，影響學生學習成就的另一個因素是學習者當對自己的自我期許。
學校教育除重視教授科學內容外，應重視學生情意方面的培養，需先從培養內在 動機著手。
楊柏軒（2008）探討影響學生數學學習成就的因素-以 TIMSS 2003 為例，發 現學生的成就動機越強，數學成就愈高；學生對於數學的自信心愈強，其自我效 能愈高，數學成就也相對高；學生覺得學數學是有用處，具有學習價值，其數學 成就愈高。
張芳全（2009）研究，家長教育程度與科學成就之關係：文化資本、補習時 間與學習興趣為中介的分析。研究結果顯示，家長教育程度、文化資本、補習時 間、科學興趣與科學學業成就之關係在結構方程式模型獲得支持，而且家長教育 程度對文化資本、補習時間、學習興趣、學生科學興趣有正向的影響。研究中也 發現到學生對科學興趣是在學習自然科學，他們會認為自然科學不錯、希望在校 多上一些自然課以及與學生認為與自然有關的事物都學得快，此時學生科學成就 比較好。所以，學習者會發自內心主動學習，培養學生對科學學習的興趣，因而 會影響到學生的科學成就。
在國小部分，陳麗妃（2006）探討學生背景對四年級學生的科學興趣、自信、
科學成就各具影響力，發現台灣男學生科學興趣、自信、科學成就都優於女生；
國內出生的科學成就優於國外出生者；使用調查語言頻率越高者的科學自信、科 學成就優於使用頻率低者。
吳文瑜（2008）研究 TIMSS 2003 的結果分析四年級學生課堂、課後學習、
數學興趣、自信與數學成就之關係：以七國為例。研究結果發現教師教學策略、
數學興趣、自信對學習成就有影響力，但是課後學習對數學學習成就不具影響 力；對於國際比較，東方國家數學興趣高於西方國家，但是數學自信顯著低於西 方國家，而且數學成就顯著優於西方國家，也就是說，學生的學習成就的主要影 響因素來自於課堂上的學習，而課堂上的學習因素包括了教師的教學策略、學生 的興趣與自信等。
由上述可知，TIMSS 是屬於一項趨勢調查，探討各國在 TIMSS 調查國中學 生的學生課堂、課後學習、數學興趣、自信、科學態度、家長教育程度與學業成 就之關係，研究中發現，若學習越有自信的學生，成就動機越強，其自我效能愈 高，學生越覺得學習是有用的，且學習價值成就愈高學業成就也愈高。
第二節 科學態度的意義與相關研究
壹、科學態度的定義與重要性
態度一詞廣泛出現在社會學、心裡學及行銷學的文獻中，許多的學者曾經對
「態度」提出解釋，早期社會學者Kerlinger 認為態度是人格的統合部分，態度 是持久信念的結構，是使個體傾向對態度對象選擇的舉動（劉德明，1999）。社 會心理學家Allport 提及態度是對象和情境在神經肌肉系統，佈置好的反應，就 像是參加運動會比賽時，槍聲未響前的預備狀態（林生傳，2002）。
J.H.Mann 與 Wrightsman 研究發現態度在認知、情意、意向之間的相互關係 程度不完全相同，但是Rosenberg 和 Hovland（1960）提出三部份模型，指出態 度是由認知（Cognitive Component）、情感（Affective Component）、以及行為 意圖（Conative Component）三部分所構成如下圖 2-3 所示。認知的成分指對態 度對象持有的信念（Belief）組合體；情感的成份指個人對態度對象情感的感覺；
行為意圖指個人對態度對象有所行動的表現時，表露出的行為（李美枝，2002；
蘇懿生、黃台珠，1998）。
圖 2-3 Rosenberg 與 Hovland 的態度概念圖
資料來源：李美枝（2002）。社會心理學--理論研究與應用（頁 327）。台北市：
文笙。
蘇懿生、黃台珠（1999）發現國內外文獻中，「態度」常常以多種樣貌出現，
常見有Science-Related Attitudes、Science Attitudes、Scientific Attitude、Attitudes Toward Science。國內 Scientific Attitudes 常被稱為科學態度，很容易與 Science Attitudes 連想在一起造成名詞的混淆。所幸國外文獻很少出現 Science Attitudes，
已被Science-Related Attitudes 取代。
「態度」是學生學習科學的原動力。陳英豪等人（1990）將態度定義為：「個 人對於特定主題的傾向、感覺、評價、認定與行為之總合。所具備的特性有：（1）
態度的產生是經由人、事、物組合而成的；（2）態度是可以學習的；（3）態度 傾向引導其他外顯行為；（4）態度是持續性、習慣性的；（5）態度內涵有思想 層面的認知、情緒反應層面的情感及行為趨向層面的行為（王美芬、熊召弟，
2005）。蔡易輯（2008）亦強調，態度重要的原因是：（1）積極的態度會積極 注意科學物、主題和人；（2）態度並非與生俱來的，而是在過程之中學習；（3）
態度是經驗的動態結果。
Bloom 將教學目標分為三大領域：（1）認知領域（Cognitive Domain）：
包含建立、重新喚起（Recall）與重新認知（Recognition）新知識，及發展與智 力相關的能力和技巧；（2）情意領域（Affective Domain）：包含興趣、態度和 價值，及發展欣賞能力和適當的調整情緒；（3）技能領域（Psychomotor Domain）：
包含操作能力與動作技巧。Bloom 提到的情意領域，包含了學生所持的興趣
（Interests）、態度（Attitudes）、價值（Values），強調學生個人情感、感覺的 情意屬性，可視為學生個人特徵的部份之一。自從Bloom 等人在 1964 年將情意 領域列入教學目標後，學生的態度漸漸受到重視，而且Gagne’也將態度列入他 的五大學習結果中（蘇懿生、黃台珠，1998）。
許多學者分析不同的研究，Aiken 分析相關文獻後，將科學相關態度分為三 類（引自莊雪芳、鄭湧涇，2002）：
(一) 對科學的態度（Attitudes Toward Science）：指一般科學或特定科學的 態度或感受。
(二) 對科學家的態度（Attitudes Toward Scientists）：指對科學家或科學家 所從事活動的態度。
(三) 科學的態度（Scientific Attitudes）：與科學方法有關的知識或態度，如 好奇心、客觀、不要妄下斷語等。
Gardner 在科學教育領域中，與科學有關的態度分為兩大類（引自蘇懿生、
黃台珠，1999）：
一、科學的態度 （Scientific Attitudes）
何謂科學的態度？科學的態度內涵包含什麼？各個學者有不同的主張，以下 列舉數位學者及課程標準內容，便可以了解其所認為科學的態度所包含成分。科 學的態度是指研究一個人問題解決、評估意見、下定決心等方式（林世娟、何小 曼，2002；蘇懿生、黃台珠，1999）。
陳英豪（1991）等人認為是運用科學方法探究科學知識、並且有意願運用在 日常生活行為中。而且，科學研究者，兼具認知與情意性質的態度，態度屬情意 範圍，但科學態度皆涉及認知行為及研究者的心智狀態和思考的習性，更是深層 的信念左右著研究者的行動。
潘正安（1986）認為科學態度會指導性影響個人對科學相關事物、情境反應。
雖然不同情境下科學態度表現方式不相，但科學上所要求的科學態度可分為三 類：（1）對資料知識的態度；（2）評量資料知識的態度；（3）一些對科學特 殊信念。魏明通（1997）將科學態度分為二類：（1）對自然界及周遭科學環境 的基本態度，例如：愛、嗜好等態度；（2）在科學學習、科學實驗時，應具備 的科學態度。學者Carin分析文獻後發現大部分的科學教育工作者都是同意學生 需要學生科學的態度至少包含好奇心、堅持證據、保特懷疑態度、接受模稜兩可 及對失敗採取正向的態度。（楊龍立，2000；劉嘉茹、侯依伶、邱美虹，2009）。
所以，科學教育的目標，是科學概念、科學態度、科學方法，達成三個向度的素 養。
科學態度探討的範圍，分述如下（林世娟、何小曼，2002）：
(一) 彈性：學生是否常有新奇想法。
(二) 客觀性：實驗結果，可接受別人批評，並有實事求是行為。
(三) 因果關係：將相關的科學知識統整為較完善的理論，並且能探討之間 的關係。
(四) 好奇心：對新的觀念不會馬上拒絕學習，對各種實驗結果感到有趣。
(五) 批判精神：有「大膽假設，小心求證」的精神。
森川所設想的科學態度 （魏明通，2002）：
(一) 對自然現象有興趣與關心。
(二) 對自然現象發生產生疑問，會設法解決問題。
(三) 運用邏輯思考，比較、分析相關關係及綜合性問題。
(四) 會接受他人給予的意見及想法。
(五) 試著構想更好的想法。
(六) 有效傳達，嘗試正確的表現方法。
吳岱變等人將科學態度分為八大項（魏明通，2002）：
(一) 自發態度：對自然事物具有疑惑會留意觀察，能夠分配更多的時間在 科學的學習，會主動嘗試實驗。
(二) 積極態度：在學習的過程中會發揮自主性，對實驗問題，有研究的意 願。
(三) 繼續性：探究學習課業，思考問題並設法解決問題。
(四) 適用性：學習與實際問題做相關問題比較，從實際問題中找出學習的問 題。
(五) 率直的態度：以客觀的心態仔細觀察，如有疑問時，會不求勝解的尋找 答案。
(六) 安全性：檢討使用器材的適用性，其功能和性質。
(七) 正確性：排除誤差的來源，檢討各項變因及所求的精密度。
(八) 客觀態度：有疑惑時，以邏輯的方法及批判性的態度，運用實驗來解決。
莊嘉坤（1997）提出自然科學的態度是一種潛在心理變項，從外顯行為是無 法察覺出來，若學生對自然科學沒興趣，就談不上是學習科學，教師要達到有效 的教學，須先瞭解學生對自然科學的態度與心理深層的想法。雖然培養學生對科 學的興趣是非常重要，但是要如何讓學生對科學具有持續性的興趣，才能夠 引導學習者正向的科學態度與對科學的態度。Haladyna 和 Shaughnessy（1982）
在量化綜合分析研究中，提出相關變項影響學生對科學的態度理論架構模式，說 明影響學生「科學的態度」因素如圖2-4 所示。
圖 2-4 學生科學態度形成架構模式
資料來源：蘇懿生、黃台珠（1999）。對科學的態度—一個有待研究的問題。
科學教育，215，7。
此架構將影響學生對科學的態度變項，分類成學生、教師、學習環境等三類。
此三個變項又可以再分為兩個部分：外在的與內在的，所謂外在部分是學生受到 教育過程中的影響，屬決定產的變項，如教學資源的運用；內在部分是指三類變 項中不受學生教育過程影響，如性別。其中教師特質與學習環境是可以經由教師
所控制的，學生特質改變是十分有限的；而環境因素最能預測學生「科學的態 度」。教師是可以改善教學環境，以利於提昇學生對於科學的態度（莊嘉坤，1997；
龍麟如，1997；蘇懿生、黃台珠，1999）。因此，我們會認為科學知識是受到科 學的態度影響，而科學的態度又受到態度的影響，引導學生提昇正向態度是非常 重要的一環。
二、對科學的態度 （Attitudes Toward Science）
在科教育領域中，經常使用「對科學的態度」這個名詞，但是每位學者對相 關的定義卻意見相當分歧，Gardner 為了解決定義分歧，將「對科學的態度」，
界定為興趣 （Interest）、滿意（Satisfaction）、樂趣（Enjoyment）等，對特定 的態度目標回答「喜歡」或「不喜歡」，也就是「學生對於科學的情緒性反應」
（Emotional Reaction），這一類的態度偏向情意，而且都有明確的態度目標（蘇 懿生、黃台珠，1998）。而王美芬、熊召弟（2005）認為對科學的態度一般是傾 向於多面向的定義，如對科學課程的態度、對科學本質的了解、學習科學課程的 滿意度、對科學家的態度、對科學老師及教材教法的態度。Schibeci 和 Riley 研 究發現，許多影響學生學習成就的因素，又進一步分析其因果關係；學生對教學 的態度影響學生對科學的態度，而態度也會影響到學習成就（蘇懿生、黃台珠，
1999）。
林世娟、何小曼（2002）認為對科學態度是沒有科學意涵在內，是個人和各 項科學的人、事、物、想法接觸和交互作用過程中，形成對科學有關的態度對象 的感覺、信念等是持久性的，會影響對科學的看法與行為。莊雪芳、鄭湧涇（2002）
強調學生對科學的態度是影響學生科學學習成就的變項之一，預測力相當顯著，
學生對科學的態度可以解學生科學學習成就的變異量，由學年開始是低於1%至 學年結束後提高5%。Oliver 和 Simpson 對科學的態度定義為科學喜歡的程度，
態度是表達出一個人對該學科的興趣喜好傾向（吳坤璋、黃台珠、吳裕益，2006）。
Klopfer 在 1971 年就科學教育情意領域分為六大項（引自蘇懿生、黃台珠，
1998，頁 4）：
(一) 表現出對科學及科學家喜好態度 （Manifestation of Favourable Attitudes Toward Science and Scientists）。
(二) 接受科學探索的態度（Acceptance of Scientific Inquiry as a Way of Thought）。
(三) 秉持的科學的態度（Adoption of Scientific Attitudes）。
(四) 享受學習科學的樂趣（Eenjoyment of Science Learning Experience）。
(五) 發展對科學及科學相關活動的興趣（Development of Interests In Science and Science-Related Activities）。
(六) 發展對於科學生涯的興趣（Development of Interest in Pursuing a Carrer In Science）。
由此可知，學生對於學習科學或接觸相關的科學活動，則會影響學生的學習 意願，學習態度形成後，不斷與學習環境因素產生交互作用，也會改變學習態度。
教師若是採用直接灌輸教學，學生最多也只能達到低層次的情意教學目標，可能 也成學生的學習成就低落。若從生活角度去切入科學的學習，利用解決問題的方 式，對學生提出疑問，協助學生尋找答案，在解決問題情境中學習科學知識和技 能，也可以培養學生科學的態度及對科學的態度。
貳、對科學態度的相關研究
研究者回顧探討對科學態度相關文獻，將研究對象大致區分為國中生及國小 生，分述如下：
在國中部分，鄭碧雲、林振霖、萬明美（1991），研究資賦優異學生，結果 發現 96%有正向的科學態度，學生喜歡科學的課程，會影響其學習科學學科動 機，動機越強，學習成效越好，愈能夠培養積極的科學態度，而產生連鎖性的學 習效果。
蘇懿生、黃台珠（1999）的研究發現實驗室教學正常化、氣氛、態度與學習 成就等變項，都有顯著的關係。因此，在自然科學教學過程中，實驗室教學活動 不可或缺，教師在實驗試裡教學，能有效掌控班級氣氛，並且能提高學生的學習 成效。
鄭湧涇、楊坤原（1998）探討學生對生物學的態度中發現，學生「對生物學 的態度」與生物科、數學科和學期成績三項學業成就之間，有達顯著，這結果顯 示對生物科持比較正向態度的學生，不但科學成績佳，而且數學科學業成績與學 期總成績亦佳。所以，教師適時採用活潑、生動的教學策略，以培養學生的學習 動機和興趣，積極正向之「對生物學的態度」，並且提昇生物科學學習成就。
莊雪芳、鄭湧涇（2002）研究學生對生物學的態度與相關變項之關係，結果 顯示國一學生所持對生物學的態度愈正向積極，其生物能力、科學態度、科學過 程技能和邏輯推理能力愈佳，因此，教師在教過程中能運用適宜的教學方法，提 高學生科學學習成就，並能培養學生正向積極的科學相關態度，進而促使學生日 後對科學學習學生興趣。
莊雪芳、鄭湧涇（2003）研究結果顯示，學生學習完生物科上冊，「對生物 學的態度」未變化，但是學習完國中生物科下冊，「對生物學的態度」變差，原 因是下冊課程內容有遺傳、演化等內容，對學習者而言，有學習困難，在學習過 程中易累積挫折感、不愉快的學習經驗及成就動機低落的因素，導致「對生物學 的態度」改變，而對生物科產生比較負面的學習學度。所以，教師在教學經營和
教學策略，能夠有效的提供學習者期望、喜歡的學習經驗，才能使學習者有正向 的對科學態度。
周俊豪（2007）則以國二理化科浮力為單元學習成效的影響因素，結果發現 受測學生對自然科學的態度與浮力學習成效呈現正向關係，浮力成績較高屬於高 分組在「對自然科學態度」量表得分，明顯高於浮力低分組，所以，浮力成績越 好的學生對自然科學的態度是正面的。
林嘉慶（2008）研究學生科學態度之調查中發現，不同性別、成就組別的學 生對科學的態度並沒有明顯差異，學習者的對科學的態度與學習成就有正相關，
教師進行實驗教學的次數越多，學生的科學態度沒有越好。
國小部分，林世娟、何小曼（2002）以學童「科學態度」及「對科學的態度」
之研究—以植物的生長教學活動為例，研究結果發現「植物的成長」教學活動可 以提升學生「對科學的態度」；「植物的生長」教學活動能提升女生的科學態度，
但是男生科學態度有明顯下滑的趨勢；合適的教學活動設計，可以提升學生對活 動的投入程度，而增加學生「科學態度」與「對科學的態度」。
吳坤璋、黃台珠、吳裕益（2005）影響中小學生科學學習成就的因素之比較 研究中發現，學生對科學的態度對學習成就有直接效果達.001 的顯著水準。也就 是說，對科學的態度愈積極正向，則學生的學習成就也愈佳。
喬莉莉、洪志誠（2005）以準實驗研究法取得資料，並以學童對天文史融入 教學意見調查表，藉以科學史融入自然科學教學之研究，研究結果發現，大部分 的學生對於科學史融入教學持正向態度，但是仍有10%的學生是持否定態度，這 類學生的共同特徵對科學沒有興趣。雖然能夠幫助大部分的學生對科學本質的了 解和提昇學生科學態度，對於科學沒有興趣的學生效果不是很好。
鐘培齊（2003）的研究發現，學生對科學的態度與自然科學業成就有顯著相 關，而且在學習環境、對科學的態度與自然科學成就呈現顯著正相關。
由上可知，不論研究對象為國中生或者是國小生，研究結果皆顯示對科學態 度的確與學生的學習成就有顯著的相關，學習動機之高低也會受到學習環境的不 同而有所影響的。因此，當學習者對科學的態度是正向時，會提昇科學成就。將
「對科學的態度」列為探討的變項之一，藉由學生問卷第十一大題中的我在自然 科學方面表現不錯、我希望在學校多上一些自然科學課、相對於許多班上其他的 同學，我覺得自然科學比較難、我喜歡自然科學、自然科學不是我擅長的科目之 一、自然科學無趣、及我喜歡自然科學，此八題歸類為情意科學態度，作為測驗 科學態度高低的觀察變項，以探討不同程度科學態度的學生，其學業成就的表現。
第三節 學習動機理論與相關研究
壹、學習動機理論與重要性
動機（Motivation）源自拉丁文的動詞 Movere，有推動的意思。動機是指使 個體維持長久身心活動原動力，能引起個體活動，維持學習活動，並使該活動趨 向某一目標的內在心理歷程（葉重新，1999；張春興，1996）。換言之，動機是 個體產生行為，使行為持續不斷進行，趨向特定目標，而獲得滿足等行為因素。
學習動機（Motivation to Learn）是引起學生學習活動，維持學習活動，並導引該 學習活動趨向教師所設定目標的內在心理歷程（張春興，2002）。引起動機的原 因，又可分為內在動機與外在動機。內在動機指出自於活動本人就能使活動需求 得到滿足。外在動機是由外在因素引起（張進輔、馮維，2002）。此外，學習動 機除了直接影響學生學習行為、學習成就之外，可能間接影響學生求學生涯，如 自我期望、自我概念與信心水準，及影響教師教學的活動和品質（劉素倫、林清 文，2007）。Zimmerman 亦強調學習動機與學習成效息息相關，認為學習動機 可預測學習表現（蔡瑞敏，2006）。以下介紹與本研究相關的學習動機理論，包 括成就動機論、Rotter 的控制信念理論、成敗歸因理論、自我我效能論、期望—
價值理論及Pintrich 等人的動機理論。
一、成就動機論
最早提出成就動機論的是McCelland 與 Atkinson。成就動機指追求卓越成就 內在驅力。換句話說，是勇於接受挑戰與考驗，競爭過程中，超越他人與達成卓 越表現（葉重新，1999）。McClelland 主張成就需求也就是成就動機，因成就動 機是指每個人從事於覺得重要或有價值的工作，並且是力求完美的表現（黃煜 程、段曉林，2001）。吳欣怡、張景媛（2000）認為學生自我觀感會影響個人的 自信、能力、堅持力及是否會受接受挑戰與冒險，個人的成就成為衡量個人價值 觀的標的，而且在不同的階段，會有不用的衡量標準。因此，成就動機是決定於 個人成就差異的原因。
繼McClelland 之後，Atkinson 更一步的將成就動機觀念擴充，歸納出下列 五個理論要點（張春興、簡茂發，1969；張春興，2002；吳知賢，1990；陳宏漳，
2007）：
(一) 追求成功動機（Motive for Success, MS），是個人因期待成功後的滿足 感與驕傲；避免失敗動機（Motive to Avoid Failure, MAF），是預防失敗 而產生的羞愧與焦慮，又稱趨避衝突。個人最後行動表現，會受到此二 種較強者的支配與決定。
(二) 個人對人、事、物有追求成功的傾向，這傾向為個人成就動機，成就動 機的強弱，則視由成功的預期希望與成功的價則來決定。
(三) 理論中成就情境，需要技巧與能力才能完成。
(四) 成就動機的強弱與人格特質有關，若積極努力，則追求成功動機超過避 免失敗動機，會表現出奮發向上，是成就導向者（Achievement-Oriented）
；反之，若消極沮喪，則避免失敗的動機超過追求成功動機，會表現出 焦慮及遇事退縮的現象，則是成為失敗導向者（Failure-Oriented）。
(五) 在面對個人情境時，會依據以往自己處理類似問題的經驗來決定或者是 放棄。研究發現，成就導向者喜歡選擇中等的工作去挑戰，對太容易的 工作沒有興趣，反之失敗導向者，選擇非常容易及非常困難的工作。
Atkinson 認為有三個情境因素會影響成就動機：（1）追求成就動機強度；
（2）估計自己努力以後，成功機率有多大；（3）自己成功以後有何意義（葉重 新，1999）。因此，學習的成敗經驗，會影響其學生的學習動機，例如學生考試 前只花一點時間準備就能考取好成績，學生會提昇自我能力的評估；相對於已經 付出很多努力的學生考出來的成績總是不大理想，卻只能將考差歸咎於自我能力 不足，對學習者來說，會產生習得無助感，而且會造成自我價值的威脅，也是一 大傷害。
依照學習目的來分類，Deweck 認為成就動機包含二種目標（黃煜程、段曉 林，2001）：
(一) 學習目的：學生是想學到更多的知識，有強烈的學習動機。
(二) 表現目的：學生是以求得較高的分數、討父母及老師歡心及與他人競 爭一較高下，學生也隱藏強烈學習動機。
二、Rotter 控制信念論
提出控制信念的概念是六十年代社會心理學家Rotter。控制信念指個人在日 常生活對自己和環境的看法（張春興，2002）。劉坤桐（2009）認為在某種情況 中是否表現出某種行為，視學生在行為表現後預期增強的情況下增強作用價值多 少而定。
Rotter 將控制信念分為內在控制 （Internal Control）與外在控制（External Control）二種。內在控制指凡事操之在自己，將成功歸因於自己的努力，將失敗 歸因於個人的疏失。例如：考不好是因為自己不用功，此種人是自願承擔行為責 任的看法，個人的命運掌握在自己手上；相反的，外在控制是凡事操之在人，將 成功歸因於偶遇的幸運，失敗是由於受人阻擋。例如：考不好是因為老師命題難，
此種人是自己不願承擔行為責任的看法，個人的命運受外因控制的（張春興，
2002；張春興，2003）。劉坤桐（2009）也強調個人行為是否能繼續，取決於個 人是否相信所得到的增強是自身行為，不是決定於外在的因素。所以，控制信念 是後天習得的，會因個人心態、環境與及教育的影響而改變，當學習者沒有辦法 清楚界定出內在與外在控制信念，是因控制信念是連續性的變項，內控及外控是 控制重心程度上的不同，不是絕對二分的（彭月茵、程炳林、陸偉明，2005）。
三、歸因理論
最早提出歸因論的學者是社會心理學家Heider，Heider 提出歸因概念的主要 目的是想解釋個人行為發生的原因是什麼，有三項主要因素決定個人行為的產 生：（1）個人能否做此事；( 2 )個人願不願意做此事；( 3 )工作難度如何。Heider 將行為結果分為情境歸因（Situational Attribution）與性格歸因（Dispositional Attribution）二種，當行為結果不可控制的，是外在情境造成的，為情境因素的 行為。當行為發生解釋成當事人的性格因素，指個人因素的行為（吳知賢，1990；
張春興，2002）。由於受 Heider 歸因論的影響，美國心理學家 Weiner 產生成敗 歸因論的觀點，而提出的歸因論。
Weiner 提出的歸因論指了解個人如何解釋其成敗的原因及分析解釋結果如 何影響成就動機。Weiner 認為學習動機受類似事件的成敗經驗及對成敗經驗的
二個因素影響，後者對前者是解釋，那是決定學習動機的主要成因（李坤崇，
1990）。
Weiner 提出了以驗證三個假設為目的的三向度歸因論（張春興，2002）：
(一) 個人在某種情境下所表現的行為動機。
(二) 解釋自己行為時所做的歸因是複雜而多向度的。
(三) 個人行為動機的強弱，決定於以前行為結果所作的歸因解釋。
大多數學生成敗歸因的特徵，Weiner 將六類歸因分為下列三個向度（張春 興，2002）：
1.因素來源：歸因的理由源自於個人自身的內在因素，如能力、努力、
身心狀況為內在度；而運氣、工作難度為外在向度。
2.穩定性：個人知覺的歸因持續性和長久性。如能力是穩定因素，運氣 是不穩定因素。
3.能控制性：個人知覺歸因是否被個體控制。如努力是可控制，運氣是 不可控制。
基於以上三個假設，Weiner 發現一般人將自己行為結果之成功或失敗，歸 結成下列六個原因（張春興，2003）：
1.能力：評估自己能否勝任該項工作。
2.努力：檢討反省自己在工作過程中是否盡了最大努力。
3.工作難度：個人憑經驗來判斷該項工作的困難度。
4.運氣：自己自認工作是否與運氣好壞有關。
5.身心狀況：個人在工作過程中，身體與心理情況是否有影響工作成效。
6.其他：上述五項之外，其他相關人和事的影響因素。
綜合Weiner 成敗歸因理論中的六項成敗因素和三個向度，可由表 2-1 的內 容得知其關係。張春興（2002）認為成敗歸因理論，從學習者本位觀點顯示出學 習成敗的原因。
