以認知診斷模式分析臺灣、香港、新加坡學生在PIRLS 2011的閱讀表現

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(1)國立臺中教育大學教育資訊與測驗統計研究所碩士論文. 指導教授：施淑娟. 博士. 以認知診斷模式分析臺灣、香港、新加坡學生在 PIRLS 2011 的閱讀表現. 研究生：劉又銘. 中. 華. 民. 國. 一. ○. 四. 撰. 年. 六. 月.

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(3) 謝辭到了要寫謝辭的時候，也代表距離人生最後的學生生涯已經進入倒數階段，能順利完成論文，最要感謝的就是指導教授施淑娟教授，老師的循循善誘、諄諄教誨及耐心指點，讓我獲益良多，僅此致上最高的謝意，師恩難忘。此外，也感謝李政軒教授及吳慧珉教授兩位口試委員在口試及論文上的指點、建議及審查，使論文得以更臻完整。在研究過程中，感謝爸爸、媽媽和兩個弟弟們支持，讓我能無後顧之憂的完成學業，也感謝岱樺時常提供我心靈上的支持，當心靈能量枯竭時，總總能再次站起，繼續向前。除了家人之外，也要感謝施 LAB 的承楙、秀華、淑玲及為泓，大研夥伴的宇文、琇涵、志勇、佩均、又維，以及偉如、Kyno、玟捷、國瑋、威逸、淑娟及嘉郁。能跟來自四面八方的同學們在教育樓 5 樓裡一起上課、寫論文、交換不同領域的想法，在知識的殿堂裡一同學習，實為人生難得的際遇。最後，僅以此文獻給我的家人們以及關心我的親朋好友們，感謝大家在我最後的學生生涯中給予我的關懷與支持，謝謝。. 劉又銘中華民國一○四年六月.

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(5) 摘要本研究之目的在於評估認知診斷模型中與 PIRLS2011 閱讀理解測驗資料較為適配的模型，並運用此模型去診斷學生在 PIRLS 2011 閱讀理解測驗所測量的認知屬性上的表現情形。透過診斷結果比較我國、香港及新加坡四年級學生在各屬性的精熟情形與屬性組型的分布情形，以及背景變項對於閱讀表現的影響。研究主要發現如下：一、診斷八個屬性的HO-DINA模式是最適配於PIRLS 2011題本13的三國（地區）學生作答反應的認知診斷模型。二、在題本13中，香港在閱讀認知屬性A1、A3、A5、A6、A7、A8的精熟人數比例最多，新加坡在屬性A2及A4的精熟人數比例最多。三、在故事體和說明文的組別中的三國（地區）學生組型分布，所有屬性皆精熟的組型（1111）在各國（地區）皆有最高的比例，所有屬性皆未精熟的組型（0000）皆位居第二。此外在閱讀理解測驗的30題試題中，三國（地區）學生精熟各試題所需所有屬性的學生比例在54.51%到79.09%之間。四、學生背景變項對閱讀認知屬性影響之分析｢所在地區｣對8個閱讀認知屬性表現上皆有顯著差異，香港學生在閱讀認知屬性A1、A3、A5、A6、A7、A8表現較佳，新加坡學生在閱讀認知屬性A2、 A4表現較佳；「性別」對8個閱讀認知屬性表現上皆有顯著差異，女生在8個閱讀認知屬性上表現皆較佳；｢閱讀行為｣、｢閱讀興趣｣、｢閱讀自信｣及｢閱讀動機｣在8個閱讀認知屬性表現上皆有顯著差異，高閱讀行為、高閱讀興趣、高閱讀自信及高閱讀動機的學生對8個閱讀認知屬性表現上皆較佳。五、背景變項對閱讀理解能力表現影響之分析「性別」、｢閱讀行為｣、｢閱讀興趣｣、｢閱讀自信｣及｢閱讀動機｣在閱讀理解能力表現皆有顯著差異，女性在閱讀理解能力表現上優於男性；高閱讀行為、. I.

(6) 高閱讀興趣、高閱讀自信及高閱讀動機的學生在閱讀理解能力表現上優於中能力及低能力的學生；｢所在地區｣層面則無顯著差異。關鍵詞：PIRLS2011、認知診斷模型、HO-DINA. II.

(7) Abstract This study focuses on finding the cognitive diagnostic model which is fitted with the data of the PIRLS 2011 reading comprehension, and used the model to diagnosis the performance of the comprehension attributes.Comparing the mastery and patterns of cognitive attributes among students of the forth grade in Taiwan, Hong Kong and Singapore. Finally, analyzing which background variable influence the reading performance.The major findings are as follows： 1. HO-DINA model which diagnosis eight attributes is the most fitted with the data of the PIRLS 2011 Test Booklet Thirteen. 2. In the data of Test Booklet Thirteen, Hong Kong students outperform in attributes including A1, A3, A5, A6, A7 and A8，Singapore students outperform in attributes including A2 and A3. 3. In “Literary Experience” and “Acquire and Use Information”, The pattern which masters all attributes (1111) takes most large proportion in all pattern, and the pattern which masters none (0000) hold the second large proportion in all pattern,the result is the same in Taiwan, Hong Kong and Singapore. Besides, in Test Booklet Thirteen, students who master all attributes account for 54.51% to 79.09. 4. The results indicate there are sign the reading comprehension attributes in different place of residence, students in Hong Kong outperform in attributes including A1, A3, A5, A6, A7 and A8，and students in Singapore outperform in attributes including A2 and A3; The results indicate there are sign the reading comprehension attributes in different gender, in all attributes，female had better performance; The results indicate there are sign the reading comprehension attributes in different “Student Reading Behavior” ,”Student Like Reading” ,”Student Motivated to Read”. III.

(8) and “Student Confident in Reading”, the students who had high score in “Student Reading Behavior”,”Student Like Reading”,”Student Motivated to Read” and “Student Confident in Reading” had better performance. 5. The results indicate there are sign the reading comprehension ability in different”gender” , “Student Reading Behavior”, ”Student Like Reading”, ”Student Motivated to Read” and “Student Confident in Reading”, female had better reading comprehension ability than male; In “Student Reading Behavior”, ”Student Like Reading”, ”Student Motivated to Read” and “Student Confident in Reading”, the students who had high score in “Student Reading Behavior”, ”Student Like Reading” ,”Student Motivated to Read” and “Student Confident in Reading” had better performance in reading comprehension ability than middle ability students and low ability students; as to the place of residence is not significant difference.. Keywords: PIRLS 2011, cognitive diagnostic model, HO-DINA. IV.

(9) 目錄摘要 ............................................................................................................................... Ⅰ Abstract ........................................................................................................................ Ⅲ 目錄 ............................................................................................................................... Ⅴ 表目錄 ........................................................................................................................... Ⅶ 圖目錄 ........................................................................................................................... Ⅸ 第一章緒論 ................................................................................................................. 1 第一節研究動機 .................................................................................................. 1 第二節研究目的與動機 ...................................................................................... 3 第三節名詞釋義 .................................................................................................. 4 第四節研究範圍與限制 ...................................................................................... 5 第二章文獻探討 ......................................................................................................... 7 第一節閱讀素養與閱讀理解的意涵 .................................................................. 7 第二節閱讀素養與閱讀理解之相關影響因素 ................................................ 11 第三節與閱讀能力有關之測驗評量 ................................................................ 15 第四節認知診斷模式 ........................................................................................ 22 第三章研究設計與實施 ........................................................................................... 27 第一節研究架構 ................................................................................................ 27 第二節研究對象 ................................................................................................ 30 第三節研究工具 ................................................................................................ 32 第四節認知診斷模式建構與評估 .................................................................... 35 第五節資料分析 ................................................................................................ 42 第四章研究結果 ....................................................................................................... 43 第一節比較認知診斷模式用於資料上的適配性............................................ 43 第二節分析與比較 PIRLS 2011 閱讀理解測驗中臺灣、香港、新加坡之認知診斷分析結果 ........................................................................................................ 45 第三節分析與比較臺灣、香港、新加坡作答 PIRLS 2011 閱讀試題時所需具備之認知屬性的屬性組型分布情形 .................................................................... 47 第四節評估個人背景變項對臺灣學生閱讀表現之影響................................ 54 第五章結論與建議 ................................................................................................... 75 第一節結論 ........................................................................................................ 75. V.

(10) 第二節. 建議........................................................................................................ 78. 參考文獻 ....................................................................................................................... 80 中文部分................................................................................................................ 80 西文部分................................................................................................................ 83. VI.

(11) 表目錄表 2-1 PISA 歷年學科週期表 ...................................................................................... 17 表 2-2 PIRLS 2011 閱讀理解測驗題本組成表 ........................................................... 20 表 2-3 PIRLS 2011 評量架構圖 ................................................................................... 20 表 3-1 PIRLS 2011 閱讀理解測驗題本十與預設內容的比較 ................................... 31 表 3-2 PIRLS 2011 閱讀理解測驗題本十三與預設內容的比較 ............................... 31 表 3-3 各國(地區)作答題本十三的學生人數及學生的能力值平均 ......................... 32 表 3-4 四屬性認知屬性內容描述及對應試題編號 .................................................... 36 表 3-5 七屬性認知屬性內容描述及對應試題編號 ................................................... 37 表 3-6 八屬性認知屬性內容描述及對應試題編號 ................................................... 37 表 3-7 4 種屬性的 Q 矩陣設計表 ................................................................................ 39 表 3-8 7 種屬性的 Q 矩陣設計表 ................................................................................ 40 表 3-9 8 種屬性的 Q 矩陣設計表 ................................................................................ 41 表 4-1 題本十三 BIC 值比較表 .................................................................................. 44 表 4-2 各國（地區）學生在題本十三各內容屬性的精熟人數比例....................... 46 表 4-3 認知屬性分組與排序一覽表 ........................................................................... 48 表 4-4 「故事體」的屬性組型分布 ........................................................................... 49 表 4-5 「說明文」的屬性組型分布 ........................................................................... 50 表 4-6 三國（地區）精熟各試題解題所需所有屬性的學生比例與臺灣比例之排名 ....................................................................................................................................... 52 表 4-7 三國（地區）學生之閱讀認知屬性交叉表 ................................................... 55 表 4-8 不同性別學生之閱讀認知屬性交叉表 ........................................................... 56 表 4-9 學生閱讀行為之閱讀認知屬性交叉表 ........................................................... 58 表 4-10 學生閱讀興趣之閱讀認知屬性交叉表 ......................................................... 60 表 4-11 學生閱讀自信之閱讀認知屬性交叉表 ......................................................... 62 表 4-12 學生閱讀動機之閱讀認知屬性交叉表 ......................................................... 64 表 4-13 「國家（地區)」描述性統計量 ................................................................... 65 表 4-14 「國家（地區）」變異數同質性檢定 ........................................................... 65 表 4-15 「國家（地區）」均等平均數的 Robust 檢定 ............................................. 66 表 4-16 「性別」描述性統計量 ................................................................................. 67 表 4-17 「性別」變異數同質性檢定 ......................................................................... 67 表 4-18 「性別」均等平均數的 Robust 檢定 ........................................................... 68 表 4-19 「閱讀行為」描述性統計量 ......................................................................... 68 表 4-20 「閱讀行為」變異數同質性檢定 ................................................................. 68. VII.

(12) 表 4-21 表 4-22 表 4-23 表 4-24 表 4-25 表 4-26 表 4-27 表 4-28 表 4-29 表 4-30. 「閱讀行為」均等平均數的 Robust 檢定 ................................................... 69 「閱讀興趣」描述性統計量......................................................................... 69 「閱讀興趣」變異數同質性檢定 ................................................................ 70 「閱讀興趣」均等平均數的 Robust 檢定 ................................................... 70 「閱讀自信」描述性統計量......................................................................... 71 「閱讀自信」變異數同質性檢定 ................................................................ 71 「閱讀自信」均等平均數的 Robust 檢定 ................................................... 72 「閱讀動機」描述性統計量......................................................................... 72 「閱讀動機」變異數同質性檢定 ................................................................ 73 「閱讀動機」均等平均數的 Robust 檢定 ................................................... 73. VIII.

(13) 圖目錄圖 3-1 圖 3-2 圖 3-3 圖 4-1 圖 4-2 圖 4-3. 研究架構圖 ....................................................................................................... 28 研究流程圖 ....................................................................................................... 29 學生問卷題目 R5 ............................................................................................. 33 各國（地區）學生在題本十三各內容屬性的精熟人數比例長條圖........... 46 三國（地區）精熟故事體各試題解題所需所有屬性的學生比例............... 53 三國（地區）精熟說明文各試題解題所需所有屬性的學生比例............... 53. IX.

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(15) 第一章. 緒論. 本研究以 PIRLS 2011 閱讀理解測驗的題目與亞洲地區臺灣、香港、新加坡三國學生作答反應為研究領域，以認知診斷模式對測驗做診斷分析，藉以獲取學生的屬性精熟情形、屬性組型分布情形以及背景變項對於閱讀認知屬性與閱讀理解能力的影響。本論文依序分成五章：第一章為緒論、第二章為文獻探討、第三章為研究方法、第四章為研究結果、第五章為結論與建議。本章將本研究之研究動機、研究目的與問題、名詞釋義及研究範圍與限制分為四節，並加以說明。. 第一節研究動機閱讀，是一項現代人不可或缺的能力。每天起床舉目所及的，就是許許多多的文字、符號充斥在你我生活周邊，除了出現在我們熟知的書本之中，網路、公車路牌、報表、地圖、說明書…...等，都承載了許多的文字、符號或圖像，等待需要的讀者去閱讀理解。讀取文字、符號雖然簡單，但是去理解、思考文字或符號的意義，並轉化成需要的資訊是需要耗費腦力及時間的，而從讀取、理解、思考甚至到反思，這一連串的閱讀歷程所需要用到的能力，就是｢閱讀素養｣。 PIRLS與PISA為國際上兩項針對學生的閱讀素養所進行的大型教育評比，其目的皆為了解學生閱讀素養的狀態，而為了瞭解學生的閱讀素養，PIRLS設計了閱讀理解測驗以及其他背景問卷，PISA則設計閱讀素養評量。PIRLS使用的測驗理論為單向度試題反應理論（unidimensionality item response theory, UIRT），PISA 所使用的測驗理論則為多向度試題反應理論（multidimensional item response theory,. MIRT），然而不管是單向度或是多向度的IRT模式，都僅能比較各國或各. 地區的學生的能力高低，卻無法提供學生在每個試題上所應具備的認知屬性精熟與否、強項及弱點等資訊給教學現場的教師以改善教學策略，故本研究擬以認知. 1.

(16) 診斷模式分析PIRLS2011的學生資料，除了使用臺灣學生的資料，也使用PIRLS 2011參與國家中與臺灣同屬華人文化的香港及新加坡兩地的學生資料，比較臺灣與文化較相近的另外兩國（地區）在閱讀理解能力、屬性精熟情形及屬性組型的差異。近年來認知診斷模式（cognitive diagnostic model, CDM）發展快速，因應技能或認知屬性對結果的影響不同，產生了許多假設，所以衍生出了許多的模式，像Junker 及 Sijtsma (2001)提出DINA（deterministic input, noisy “and” gate）模式， de la Torre 及 Douglas (2004)提出的HO-DINA模式（higher-order DINA model)， Templin 及 Henson (2006)提出的DINO模式（deterministic input, noisy “or” gate model）以及de la Torre(2011)提出G-DINA模型（generalized DINA）……等。除了以認知診斷模式為基礎發展測驗外，也有許多學者將認知診斷模式套用於大型測驗上，以求得到更多關於學生在解題時所需具備的技能與題目的屬性等資訊 (Gorin & Embretson, 2006； de la Torre, 2006; Roussos, Templin, & Henson, 2007; Chen, Gorin, Thompson, & Tatsuoka, 2008; Lee, Park, & Taylan, 2011)，但應用於 PISA和PIRLS的研究在國內、外都較少見。此外，為了解學生在閱讀理解能力表現及屬性精熟的差異，是由哪些關鍵因素所影響，本研究另針對PIRLS所設計之學生問卷（student questionnaire）、閱讀學習調查（即家庭問卷，home questionnaire）、國語文教學調查（即教師問卷， teacher questionnaire）、學校問卷（school questionnaire）、國家/地區內信度（PIRLS 2011 within-country scoring reliability data files）、師生連結資料（PIRLS 2011 student – teacher linkage files），去找尋影響閱讀理解能力的因素為何，根據先前文獻，影響閱讀素養的因素大致包含讀者本身、家庭、教師、學校……等（侯世昌，2002；李敦仁、余民寧，2005；陳亦奇、劉子銘，2008；van den Broek & Kremer, 2000），在眾多影響閱讀理解的因素裡，本研究選擇讀者本身做為背景變項，原因在於PIRLS所設計的學生問卷對於學生的閱讀興趣、動機、自信、行為皆有所. 2.

(17) 關注，適合將其作為背景變項以分析，以學生問卷的問題R1為例，該題題目為「平常有上學的日子，你每天大概花多少時間在課後閱讀？」，其被歸類於「校外的閱讀」，學生則依照自身的狀況回答。研究者除了可以依照問卷中既有的分類將題目區分為不同的能力外，也可嘗試自行將問卷中的題目分類，以滿足自身研究所需，本研究擬使用PIRLS所使用的分類方式將題目分類。. 第二節研究目的與問題壹、研究目的本研究之目的在於評估認知診斷模式中與 PIRLS2011 閱讀理解測驗資料較為適配的模型，並運用此模型診斷臺灣、香港及新加坡四年級學生在 PIRLS 2011 閱讀理解測驗所測量的認知屬性上的表現情形，以及探討學生背景變項對於精熟情形的影響。. 貳、研究問題依據上述研究目的，本研究提出以下研究問題：一、在 DINA、DINO、G-DINA、HO-DINA 中，何者為使用於 PIRLS 2011 閱讀理解測驗之最適配模型？二、針對 PIRLS 2011 閱讀理解測驗所測量的認知屬性，臺灣、香港與新加坡四年級學生在各屬性的精熟情形為何？臺灣與其他兩國（地區）的差異情形為何？三、針對 PIRLS 2011 閱讀理解測驗所測量的認知屬性，臺灣、香港與新加坡四年級學生的屬性組型分布為何？臺灣與其他兩國（地區）的差異情形為何？四、個人背景變項對於學生閱讀理解表現的影響為何？. 3.

(18) 第三節名詞釋義為能更清楚瞭解本研究之用語，將本研究所使用的相關特定名詞解釋定義如下：. 壹、臺灣與亞洲兩國（地區）四年級學生本研究的臺灣與亞洲兩國（地區)四年級學生係指臺灣、香港及新加坡等同為華人文化之國家（地區）的四年級學生。作答題本為十三本題本中的第十三本。. 貳、閱讀表現本研究之閱讀表現為認知屬性的表現以及整體的閱讀理解能力的部分，認知屬性的表現分為精熟及未精熟兩種情形，閱讀理解能力則指由受試者在PIRLS的作答反應組型所估計出的能力值。. 參、DINA Junker & Sijtsma(2001)提出了DINA模型，其假設當受測者完全具備解該試題應有的認知屬性時，應可正確回答該試題，倘若缺少任何一個認知屬性時，則會答錯。受測者答對的機率會受到粗心(slip)及猜測(guess)兩項參數的影響。. 肆、DINO DINO模式由Templin與Henson(2006)所提出，當受試者具備任一個以上需要的認知屬性，應可正確回答該試題，當缺少全部需要的認知屬性時，則會答錯。受測者答對的機率亦受到粗心及猜測兩項參數的影響。. 伍、G-DINA DINA模式將完全不會任何概念和缺乏部分概念的受試者的答對機率視為相同，與現實狀況較有差距，故de la Torre提出G-DINA模型，也就是DINA的一般化模型，DINA模式為G-DINA模式中的一種特定情形。G-DINA模式會依照不同的認知狀態去計算答對機率，當受試者的認知狀態不同，則可能有不同的答對機. 4.

(19) 率。. 陸、higher-order deterministic input noisy and gate model(HO-DINA) de la Torre 與 Douglas 將 DINA 模型延伸，DINA 模型原本只具有粗心(slip) 及猜測(guessing)兩項參數，而 HO-DINA 則是在認知屬性  i 加上高階層潛在特質  i 的架構，使得估計時可以減少認知屬性組合的數量，同時也能達到參數精準的. 估計。本研究中將潛在特質  i 定義為閱讀理解能力，並根據不同的文體及閱讀歷程組合出閱讀理解能力的幾項重要認知屬性，並組成不同的 Q 矩陣。. 第四節研究範圍與限制一、本研究自參與 PIRLS 2011 四年級閱讀理解測驗中的國家與地區中，選取主要使用華語的成員進行閱讀理解能力之認知診斷分析，包括臺灣、新加坡以及香港等亞洲三國（地區）。因此本研究結果僅可推論於前述三國（地區）之四年級學生。二、本研究僅以 PIRLS 2011 四年級閱讀理解測驗題本十三之試題進行分析，並以作答題本十三之三國（地區）學生為研究樣本。因此研究結果與使用 PIRLS 2011 四年級閱讀理解測驗全部題本的三國（地區）的參與施測學生分析所得之研究結果可能有所差異。此外，也可能與三國（地區）的全體學生調查所得到的結果有所差異。三、本研究以 PIRLS 2011 閱讀理解測驗試題所需之認知屬性進行認知診斷，所有屬性均針對閱讀理解能力，因此研究結果不宜推論到閱讀以外的領域。. 5.

(20) 6.

(21) 第二章文獻探討本研究旨在找出認知診斷模式中的較為適配的模型，並運用該模型去診斷學生作答PIRLS 2011閱讀理解測驗時所需具備的認知屬性。找出認知屬性後比較臺灣、香港及新加坡四年級學生在各屬性的精熟情形與屬性組型的分布情形，以及背景變項對於精熟情形的影響。因此本章將整理討論閱讀能力之文獻及相關影響因素、與閱讀相關的評量及認知診斷模式的相關文獻，以做為本研究的參考資料。以下分為四節進行探討。. 第一節閱讀素養與閱讀理解的意涵二十一世紀是一個資訊爆炸的時代，而要將海量的資訊儲存、擷取並做有效運用，最基本的方式就是透過｢閱讀｣去理解資訊，並將其轉化成自身的知識、技能或認知，閱讀除了是現在這個終身學習的時代的必備技能外，更是判斷國家競爭力強盛與否的重要指標之一。學生透過閱讀去學習各學科的知識，而閱讀素養的強弱，會影響到其在學習上的成效，善於閱讀者，能輕易的在學習時引用自身平時累積之背景知識去舉一反三，對於相近的事物能夠觸類旁通，在學習上能達到事半功倍的功效。而目前國際間兩項與閱讀有關的大型測驗：PISA及PIRLS將學生的閱讀能力定義為｢閱讀素養｣，以下將對PISA和PIRLS所定義的閱讀素養做介紹。一、PISA 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、並有效參與社會的知能(OECD，2013)，此一定義自PISA2009 沿用至PISA2012。根據PISA的定義，閱讀素養並不只關注於文字、詞彙及語句的理解，還涉及了因應各種目的去理解、應用及省思文章內的訊息。讀者不是只單純的接受訊息，而是要主動的對文章做省思、批判，瞭解作者背後寫作的動機、. 7.

(22) 用意為何(OECD, 2009)。 PISA閱讀素養評量藉由學生的閱讀歷程去檢視學生的閱讀理解能力以及批判思考能力，閱讀歷程為提取資訊(retrieving information)、形成概括了解(forming a broad general understanding)、發展解釋(developing an interpretation)、反思和評鑑文本內容(reflecting on and evaluating the content of a text)、反思和評鑑文本形式 (reflecting on and evaluating the form of a text)五項。各歷程說明如下：（一）提取訊息此歷程涉及的多為句子層次，作答學生依照問題找出適合的訊息、與文章完全一致的用字或與文章有相同意義的訊息，並能依照此訊息找出作答所需的新訊息。需就問題找出適合的訊息，或是與文章完全一致的用字或是與文章同義的訊息，並能使用此訊息找出所需的新訊息。學生依據問題中的線索（人、事、時、地、物......等）找出訊息，從問題中的元素再尋找與字面或字義相符合的訊息。此一歷程中較困難的部分為找出同義的訊息，過程中會涉及分類技巧，或區分二件相似的訊息。（二）形成概括了解形成概括了解意指正確解讀閱讀內容，作答學生需從整體或以廣泛的觀點來考量文章，可藉由辨識主要標題、訊息或確認文章的目的來證明學生最初的理解，例如要求學生選擇文章的標題或是替文章命題；描述一個故事的主要角色、場景或環境；此一歷程目的為觀察學生是否能區分文章主旨和次要細節，或者是否能認出句子或標題中主題的摘要。（三）發展解釋發展解釋要求讀者將其最初印象延展，對其所閱讀的文章內容發展出更明確和完整的理解；此一歷程評量方是包括比較和對照訊息、獲致結論以及指出與列舉支持性證據。. 8.

(23) （四）反思和評鑑文本內容此歷程為讀者將所閱讀的內容與自己的先備知識、個人想法和過往經驗相連結，經過判斷與省思，就文章內容能提出自己的見解，並捍衛自己的觀點，此一歷程評量方式包括提供文本以外的證據或論證、評估特定訊息或證據的相關性或以普世道德倫理的標準做出比較。（五）反思和評鑑文本形式此歷程要求學生能超然於文本之外，客觀考量、評鑑文章的品質和適當性，評量方式包括依特定的目的或目標判斷文本形式、文本類型或文章的結構安排，如文章結構的知識、風格和語體等。 PISA將上述五項閱讀歷程加以整合成三項，分別是提取與檢索(access and retrieve) 、統整與解釋 (integrate and interpret) ，以及反思與評鑑 (reflect and evaluate)(OECD, 2009)。. 二、PIRLS 柯華葳、詹益綾、張建妤與游婷雅（2009）整理了PIRLS的閱讀素養，其定義為： 1. 能夠理解並運用書寫語言的能力。 2. 能夠從各式各樣的文章中建構出意義。 3. 能從閱讀中學習。 4. 參與學校及生活中閱讀社群的活動。 5. 由閱讀獲得樂趣。由上述定義我們可以發現，PIRLS檢視閱讀素養的方式是透過閱讀理解測驗以及問卷。閱讀理解測驗藉由透過故事體和說明文檢視學生的閱讀理解歷程：「直接理解歷程」及「詮釋理解歷程」，而直接理解歷程是直接提取(focus on and retrieve. 9.

(24) explicitly stated information)和直接推論(make straightforward inferences)的統稱；詮釋理解歷程則是詮釋整合(interpret and integrate ideas and information)和比較評估 (examine and evaluate content, language, and textual elements)的統稱。分別解釋四種閱讀理解歷程的內容（柯華葳等，2009）：（一）直接提取找出文章中明確寫出的訊息，例如： 1.與特定目標有關的訊息 2.特定的想法、論點 3.字詞或句子的定義 4.故事的場景，例如時間、地點 5.找出文章中明確陳述的主題句或主要觀點（二）直接推論需要連結段落內或段落間的訊息，推斷出訊息間的關係（文中沒有明確描述的關係），其中包括： 1.推論出某事件所導致的另一事件 2.在一串的論點或一段文字之後，歸納出重點 3.找出代名詞與主詞的關係 4.描述人物間的關係（三）詮釋整合讀者需要運用自己的知識去理解與建構文章中的細節及更完整的意思，包括： 1.歸納全文訊息或主題 2.詮釋文中人物可能的特質、行為與做法 3.比較及對照文章訊息 4.推測故事中的語氣或氣氛 5.詮釋文中訊息在真實世界中的應用. 10.

(25) （四）比較評估讀者需批判性考量文章中的訊息，包括： 1.評估文章所描述事件確實發生的可能性 2.描述作者如何安排讓人出乎意料的結局 3.評斷文章的完整性或闡明、澄清文中的訊息 4.找出作者論述的立場除了藉由閱讀理解測驗去瞭解學生所具備閱讀素養中的「能夠理解並運用書寫語言的能力」及「能夠從各式各樣的文章中建構出意義」之外，我們尚需要藉由背景問卷去獲得學生在「能從閱讀中學習」、「參與學校及生活中閱讀社群的活動」、「由閱讀獲得樂趣」的表現情形為何，方能得知學生整體的閱讀素養表現如何。雖然在PISA和PIRLS中皆具有「閱讀素養」一詞，但其所代表的意義卻有所差異。PISA的閱讀素養著重於學生的閱讀理解能力與批判思考能力，而PIRLS的閱讀素養則是除了學生的閱讀理解能力之外，也關切學生在情意方面的表現，本研究所關注的是PIRLS閱讀素養中學生所具備的閱讀理解能力。. 第二節閱讀素養與閱讀理解之相關影響因素 van den Broek & Kremer(2000)認為影響閱讀理解的因素有三個：讀者、文章與閱讀情境。研究者查閱文獻，整理影響讀者閱讀素養的因素有下面幾項：一、讀者 (一)讀者個人影響讀者本身閱讀能力的因素眾多， van den Broek & Kremer(2000)認為認字技能、對句法的掌握、推論能力、對文章主題所具備的先備知識或先備經驗、工作記憶能力、後設認知能力、閱讀動機、其他情意因素，都會對於一名讀者在閱. 11.

(26) 讀時，會有所影響，將前述因素略做分類，認字技能、對文章主題所具備的先備知識或先備經驗、閱讀動機、其他情意因素較屬於閱讀前會影響的因素，而對句法的掌握、推論能力、工作記憶能力、後設認知能力則是在讀者的閱讀歷程中有所影響。談麗梅（2002）指出閱讀上的技巧指導，對於讀者來說，也是一種影響的因素，有技巧的閱讀可以讓讀者在閱讀時能較有效率的找出重要的字句、重點，而不是浪費時間在無意義的部分。性別的不同也會對於閱讀能力造成影響，在臺灣 PISA國家研究中心（2014）的｢臺灣PISA 2012精簡報告｣中，參與的國家中女性在閱讀素養上的表現均優於男性，且差距約高達一個學年的進步量，，柯華葳、詹益綾、丘嘉慧（2013）在｢PIRLS 2011報告臺灣四年級學生閱讀素養｣中也有相似的發現，觀察各受測國家的閱讀素養，絕大部分國家的女性閱讀素養遠勝於男性閱讀素養，僅有少數幾國無顯著差異，再者，PIRLS和PISA所針對的族群年齡不同，卻有著相似的情況，顯見女性是較擅長於閱讀這項能力。最後，學生的自我教育期待，也就是面對學習、閱讀的態度這項因素，對於閱讀的影響在相當多的研究中被提及（陳雅玲，2001；李美芳，2008；葉麗珠，2006；蕭家純、董旭英、饒夢霞，2009），顯見一個讀書破萬卷的閱讀者，除了其閱讀能力之外，能夠樂於閱讀，享受閱讀是相當重要的。 (二)讀者的家庭家庭的教育資源多寡，對於學生的學習影響甚大，而教育資源的豐厚與否，通常會與下面幾項因素有關：財務資本、人力資本、社會資本。財務資本，也就是我們一般所指的父母親的財富及收入，家庭社經地位越高，代表其能提供的經濟資本也更多。除了在經濟較無虞的情況下，學生能無後顧之憂的專注於學校課業上的學習，或是能參與各種社團、課後補習班以增強自己更多的知識學能，重視孩子閱讀的家長，也有足夠的財力去購置各類書籍，佈置舒適的環境讓孩子樂於閱讀（陳雅玲，2001；李敦仁、余民寧，2005；李敦仁，2007 ；Coleman, 1988； Centra & Potter, 1980； Singh、Ozturk, 2000）。. 12.

(27) 人力資本，也就是父母親的教育程度（李濟國，2001；陳雅玲，2001；Coleman, 1988），當父母親的教育程度高時，除了本身有能力去指導自己子女的課業外，根據比馬龍效應，父母親的教育期望也是會潛移默化，影響學生對於自身的期望。陳雅玲（2001）認為 Coleman 所提出的社會資本可以再被區分為家庭內社會資本及家庭外社會資本兩類，家庭內社會資本是指存在於父母與子女之間的互動，家庭外社會資本是指父母與所住區域間存在的人際網絡，而個人的社會資本會受到財務資本與人力資本的影響。此外，在許多研究中指出父母對子女的教育期望會影響子女的學習成就（張芳全，2006；黃淑惠，2005；蕭惠蘭，2003；侯世昌，2002），黃淑惠（2005）整理過去文獻，將父母的教育期望分為幾項：子女在校表現（學業、品德、人際… 等）、子女未來發展期望（學歷、工作、成就），而父母表現其教育期望行為的方式不外乎是指導功課或學業、親子間的互動、關注在校表現及參與孩子的活動。陳雅玲(2001)則認為母語也是影響閱讀能力的一項因素。 (三)讀者所就讀的學校學校內部主要會影響學習的因素有二，一為授業解惑的教師，一為學生學習的場域，如教室、操場…等。學校因素會影響學生的閱讀理解能力，學校因素包括了學校環境和資源、課室環境和結構及閱讀材料（柯華葳等，2009）。學校環境和資源，從大至區域內的圖書館，小至教室內的圖書角、書櫃，都是學生能夠使用的資源；教室的環境、結構經營的好壞，以及閱讀材料的挑選，可以看出一個導師對於閱讀的重視，當整個教室環境是對喜歡閱讀的學生友善的，學生自然而然會愛上閱讀。除了學校的硬體設備外，也有部分研究者認為學生對學校的感受、對於學校是否適應以及學校所處的地理位置（城鄉位置）對於閱讀素養會有所影響（陳雅玲，2001；陳亦奇、劉子銘，2008；文教新潮編輯部，2001；OECD, 2013)。 (四)讀者就讀學校的教師教學. 13.

(28) 柯華葳等（2009）整理了PIRLS中與教師教學有關的教學因素，包括了教師培訓和預備、指導策略和活動、教學材料和科技。教師培訓和預備是指教師受過的閱讀教學相關專業培訓、進修；指導策略和活動是教師對於學生在閱讀活動上教學的策略及安排的活動；教學材料和科技則是教師在課堂上運用的各種科技、媒材，使得教學更有趣、更有效率。二、文章除了與讀者切身相關的眾多因素之外，文章本身也是一個會影響閱讀理解的因素，van den Broek 和 Kremer(2000)認為在學生閱讀的文章中，作者在文章中用字遣詞的難度、文章內容字句的連貫性及文體本身的結構，都是會對於學生在閱讀理解的過程當中產生影響，當學生對於字彙、語句或是文法修辭不熟悉，也就是先備知識不充裕時，在閱讀文章的過程時會備感困頓，讀者對於文章的理解會被限制；而作者在撰寫文章時內容的字句是否連貫，會影響到通篇文章的流暢性，不僅讀者在閱讀上費時耗力，成效也可能事倍功半；最後，文體本身的結構對於讀者在閱讀理解上會有所影響，以PIRLS和PISA為例，裡面的考題除了一般我們常見的文章形式外，也有如地圖、圖表解讀、任務……等，給予學生不同類型的問題去解決，藉以觀察學生的閱讀素養（柯華葳、詹益綾、丘嘉慧，2013；臺灣PISA國家研究中心，2014）。過去文獻認為讀者因素及文章對學生的閱讀素養有所影響，本部分僅針對與讀者本身相關之背景變項做為背景變項，對認知屬性及閱讀素養診斷、分析，期望從中找出對於認知屬性及閱讀素養有所影響的因素。此外，閱讀素養除包含了閱讀理解的能力外，也包含了對閱讀的動機、對閱讀的興趣……等，本研究將僅關注其中的閱讀理解能力，分析讀者的背景變項是否會對其閱讀理解能力有所影響。. 14.

(29) 第三節與閱讀能力有關之測驗評量近年來，跨國的大型教育測驗相當興盛，在國際間形成一股趨勢，而各測驗測量的能力面向眾多，例如數學、理科、閱讀、公民、師資培育……等，都是各國際大型組織有興趣去瞭解的能力。而目前主要在國際間舉行大型教育測驗的組織有兩個，分別是國際教育評鑑協會 (The International Association for the Evaluation of Educational Achievement, IEA) 以及經濟合作暨發展組織 (Organization for Economic Co-operation and Development, OECD)。 IEA 的面向較為多元，舉凡 1995 年起針對各國四年級以及八年級學生的數學能力與科學能力的「國際數學與科學成就趨勢調查」 (Trends in International Mathematics and Science Study, TIMSS)、2001 年起針對各國四年級學生閱讀素養的｢促進國際閱讀素養研究｣（Progress in International Reading Literacy Study, PIRLS）、針對八年級學生公民教育的「ICCS 2009 國際公民教育與素養調查計畫」（International Civic and Citizenship Education Study, ICCS 2009）。及針對師資培育的｢中小學數學教師培育跨國研究｣（Teacher Education and Development Study in Mathematics, TEDS-M），都是 IEA 致力研究的領域。就時間上來看，針對公民教育的「公民教育研究」（Civic Education Study, CIVED），也就是 ICCS 2009 的前身年代最早，分別在 1971 和 1994 年各舉辦過一次，TIMSS 和 PIRS 分別在 1999 以及 2001 開始舉辦，每四年舉辦一次，針對師資培育的 TEDS-M 則最晚， 2005-2008 年間才開始進行調查和資料蒐集。 OECD 所舉行的測驗雖只有「國際學生能力評量計劃」(The Programme for International Student Assessment, PISA)，但與 IEA 麾下的測驗較為不同的是，PISA 所關注的主要能力每年都有所改變，2000 年的首次 PISA 主要關注的是閱讀，2003 年所關注的是數學，而 2006 年所關注的是科學，三年循環一次主要關注的學科領域，而近年來由於問題解決的能力興起，在 2003 和 2012 時則多了問題解決，. 15.

(30) 2015 加入合作問題解決。除了國際間的大型測驗，也有部分國家為了瞭解國內學生的能力，舉辦大型測驗，較著名的就是美國的｢全美教育進展評量｣ (National Assessment of Educational Progress, NAEP)，NAEP 是由美國國會授權美國教育科學院( Institute of Education Sciences, IES)所做的評量方案，目的在於瞭解美國學生在數學、科學、文學、閱讀、寫作、社會、公民、美國歷史、地理、音樂、電腦教育等十一項學科的能力。而臺灣的國家教育研究院目前也有針對測量臺灣學科能力的測驗：「臺灣學生學習成就評量資料庫」 (Taiwan Assessment of Student Achievement, TASA )，主要是研究臺灣學生在國語、英語、數學、自然、社會五個考科的表現情形，每個受測學生測驗兩科。雖然NAEP和臺灣的TASA等測驗對於閱讀或文學等能力亦有所關注，但本研究主要聚焦於與閱讀相關之測驗，故底下將分別介紹較關注閱讀素養的PISA和 PIRLS。. 壹、PISA的閱讀素養評量國際學生能力評量計劃(The Programme for International Student Assessment, PISA) 為經濟合作暨發展組織 (Organization for Economic Co-operation and Development, OECD)所主導、開發之國際標準化評量工具。PISA 於 2000 年首次施測時有 43 個國家（地區）參與，時至今日，參與的國家有增多的趨勢，2003、 2006 及 2009 年時則分別有 41、56 及 68 個國家（地區）參與，最近一次於 2012 年施測時，則是 65 個國家（地區），顯見各國對於教育發展具有相當程度的重視，從 PISA 的結果分析中，除了可以看出學生的在閱讀、數學及科學的學習狀況外，也可對於國內教育政策的成效進行檢視，使政府得以對教育政策做檢討、修正。 PISA 的主要目的在於檢驗十五歲青少年是否具備能運用於現實生活中的知識與技能，也就是｢素養｣。檢驗方式為評估十五歲青少年的閱讀、數學及科學能. 16.

(31) 力，近年來也加入了問題解決能力(Problem Solving)。PISA 每三年舉行一次，且每次的重點項目不同，呈現週期性的更迭，以 PISA 2012 為例，當年度的測驗主軸為數學，閱讀與科學為輔，表 2-1 為 PISA 歷年學科週期表。除學生作答反應的收集外，也會對學生收集相關的背景資料以做為分析的變項，如學生本身是否投入、家庭社經地位、學校教育資源……等。. 表 2-1 PISA 歷年學科週期表 2000 閱讀數學. 2003. 2006. . 2009. 2012. 2015.  . 科學.  . . 註：當年度主要測驗科目以｢｣標記. PISA 主軸科目有閱讀、數學、科學三項，因本研究欲討論之目標為｢閱讀能力｣，故數學與科學略過不提。PISA 2009 的測驗主軸是｢閱讀｣，其將閱讀定義為「理解、應用及反思文本的能力，以達到個人目的，發展個人的知識與潛能，並有效參與社會。」(OECD, 2009)。閱讀素養的評量層面有文本類型(text)、任務情境(situation)、及閱讀歷程(aspect)三個不同的面向。文本類型的範圍，主要是「連續」和「非連續」兩種形式。連續文本通常是由句子組織而成的段落，包括敘事文、說明文、記述文、論述文、操作指南…… 等，其中以說明文為最大宗；非連續文本主要是透過圖表和圖形(chart and graph)、表格(table)、表單(form)、地圖(map)、……等方式引發讀者的反應。任務情境意指文本建構的情境脈絡和使用目的，包括個人用途為主的小說、書信、傳記和散. 17.

(32) 文，公共用途的官方文件或聲明，職業用途的手冊或報告，教育用途的教科書和學習手冊等四類型。而閱讀歷程則為瞭解讀者對文本是否具備全盤的理解，歷程包含有提取資訊、形成概括了解、發展解釋、反思和評鑑文本內容、反思和評鑑文本形式五項。我國對於 PISA 閱讀領域的研究相當豐富，除了從閱讀測驗的結果去探討我國學生的閱讀狀況（鄒慧英、黃秀霜、陳昌明，2011；簡馨瑩，2011；鄭百宏、陳建憲、白舜文，2013；施宜煌，2013）外，PISA 所提及的閱讀歷程也被用來發想教學策略（謝惠雯、何淑蘋，2014；楊曉菁、孫劍秋，2014；孫劍秋、林孟君， 2013；黃慶豐， 2013），可見 PISA 對於我國的閱讀教學有著相當的影響力。. 貳、PIRLS的閱讀素養評量促進國際閱讀素養研究 (Progress in International Reading Literacy Study, PIRLS)為國際教育評鑑協會(The International Association for the Evaluation of Educational Achievement, IEA)為了瞭解各國學生的閱讀能力及影響閱讀能力的因素所開發之國際標準化評量工具。其評量週期為每五年施測一次，2001 年首次施測時有 36 個國家（地區）參與，2006 年時有 45 個國家（地區）參與，最近一次於 2011 年施測時，則是 49 個國家（地區），參與的國家（地區）日益增加，顯示越來越多國家對國際評比結果產生興趣。從 PIRLS 的結果分析中，除了可以觀察各國學生的閱讀素養，也可使各國教育單位檢視國內教育政策的成效，並可參考結果對教育政策進行修正、改進。 PIRLS 的調查對象為聯合國教科文組織(United Nations Educational Scientific and Cultural Organization, UNESCO)所發展的國際教育標準分類 (International Standard Classification of Education, ISCED)當中的第一級，除去某些較早入學的國家（地區），參與 PIRLS 的學生平均年齡至少為 9.5 歲。而本研究是以臺灣、. 18.

(33) 香港及新加坡的四年級學生為對象。 PIRLS 2011 的抽樣方式採兩階段的方式，第一階段利用等比機率抽樣方式（probabilities proportional to size）選取受試學校，第二階段自第一階段裡選取的學校內，隨機抽樣四年級的班級。臺灣共有 150 所學校，4293 位學生和家長，及 150 位參與測驗學校的校長及參與測驗班級的國語教師參與 PIRLS 2011，參與的學生和家長數比 PIRLS 2006 的 4589 人略少了一些；香港參與的學校共有 152 所，學生有 3875 位；新加坡參與的學校有 176 所，學生共有 6367 名，不管是參與學校數或是人數，都是三地最多。 PIRLS 的主要目的在於以瞭解四年級學生在閱讀上的表現、對閱讀的態度、習慣以及相關的環境因素，去檢驗其閱讀素養。其學生的閱讀表現是透過觀察學生對於不同文體的作答反應以及不同的閱讀歷程的表現，經由學生在閱讀理解測驗中的作答，我們可以得知學生的閱讀表現，表現好的學生代表他們在故事體及說明文中能夠閱讀、理解及詮釋相對複雜的資訊。在正式施測時，會將五篇故事體(Literary Experience)及五篇說明文(Acquire and Use Information)兩兩組合成為十三本題本，十篇文章共有 135 題，總分 174 分，因為測驗時間有限，故學生僅需作答其中一本題本，題本內的文體包含一篇故事體及一篇說明文，題本組成內容見表 2-2，而每位學生只須完成其中一份題本即可。此外，由 PIRLS 2011 評量架構可知，從文本類型來看，有 53％的題目屬於故事體，其目的在於評量學生的文學賞析能力，而另外 47％的題目為說明文，其目的在評量獲得與使用資訊的能力，另外看到閱讀歷程，直接提取佔了 24％，直接推論佔了 34%，詮釋整合佔 28％，而比較評估則佔 13％，評量架構見表 2-3。. 19.

(34) 表 2-2 PIRLS 2011 閱讀理解測驗題本組成表. 題本. 第一部分. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13. L1 L2 L3 L4 I1 I2 I3 I4 L1 I2 L3 I4 L5. 第二部分 L2 L3 L4 I1 I2 I3 I4 L1 I1 L2 I3 L4 I5. 表 2-3 PIRLS 2011 評量架構圖 PIRLS 評量項目文本類型故事體說明文總和閱讀理解歷程. 選擇題. 建構反應題. 40 34 74. 32 29 61. 72 63 135. 53% 47% 100%. 直接提取直接推論詮釋整合比較評估總和題數比例. 21 33 10 10 74 55%. 12 13 28 8 61 45%. 33 46 38 18 135 100%. 25% 34% 28% 13% 100%. 20. 總和. 題數比例.

(35) 藉由學生回答題本中的問題，我們可以瞭解學生在閱讀歷程中的表現，閱讀歷程主要分為直接理解歷程及詮釋理解歷程，直接理解歷程又可以被分為直接理解與直接提取，詮釋理解歷程被分為詮釋整合與比較評估。閱讀理解測驗內有選擇題及建構反應題兩種題型，選擇題皆為1分，選項皆為4個；建構反應題的分數則依其題目深淺或答案含括範圍而有所不同，分別有1分、2分及3分的設計，分數可讓作答學生知道該題答案應該需要有怎樣的回答。評分人員對建構反應題評分時，並非依照評分人員對學生回答的喜好去給分，而是根據PIRLS所給定之標準，依照學生的理解程度去給分。另外，對閱讀的態度、習慣及相關的環境因素則透過背景問卷去瞭解，背景問卷包含了學生問卷、教師問卷、學校問卷及課程問卷(IEA, 2009)，從學生問卷、教師問卷、學校問卷及課程問卷的內容回饋，可以從各個變項中分析影響學生閱讀素養的因素，並做為未來教材內容與教師教學改革路線的修正。國內目前對於PIRLS的研究，多為與閱讀教學（張毓仁、柯華葳、邱皓政、歐宗霖、溫福星， 2011；林美英， 2010 ）及閱讀表現（孟瑛如、陳虹君， 2012；林吟霞、葉韋伶， 2009；張郁雯， 2006）有關，此外 PIRLS 2011工作團隊的柯華葳教授也探討了閱讀理解與數學成就表現的關係（張建妤、柯華葳， 2012）。國際間與閱讀較為相關的兩項大型教育評比：PISA和PIRLS，是檢視各國學生在閱讀素養表現的兩項重要指標，本研究選用PIRLS資料庫中的學生成就資料進行分析，此外，為瞭解學生的背景因素對於閱讀表現的影響，也使用學生的背景資料做為背景變項。. 21.

(36) 第四節認知診斷模式本研究問題之一為找出適配用於 PIRLS 2011學生作答反應資料的認知診斷模式，以下將對Q矩陣及預計使用的認知診斷模式做介紹，包含DINA、DINO、 G-DINA以及HO-DINA。. 壹、認知診斷模式認知診斷模式(cognitive diagnostic models, CDMs)近年來受到許多研究者使用，與傳統的測驗理論不同的是，古典測驗理論(Classical Test Theory, CTT)和試題反應理論(Item Response Theory, IRT)之目的是去估算出受試者在某潛在變項的位置，藉以比較受試者間的高低（涂金堂，2003），但當我們的測驗目標不是比較受試者間的能力高低，而是關切受試者在學習的過程中有哪些屬性尚未精熟時，探討學生潛在結構與作答關係的認知診斷模式就可派上用場（甘媛源、余嘉元，2009）。認知診斷模式透過屬性概念，去了解受試者對屬性是否精熟、認知的過程為何和解決問題的策略為何（涂金堂，2003；de la Torre, 2011），對於補救教學或是想要瞭解學生的作答過程、策略的教師、研究人員等人，可以從認知診斷模式的結果獲得不少資訊。. 貳、Q矩陣上述幾個認知診斷模式皆需要使用Q矩陣為基礎，進而診斷學生的作答反應。 Q 矩陣大小為 J  K ， J 為試題數， K 為認知屬性數，其中 Q jk 代表要解 j 試題，是否需具備認知屬性 K ，定義如下：  1 第 j 題需要第 k 個屬性 Q jk    0 其他. 其中j=1,2,3……J k=1,2,3……K. 22.

(37) 下面以一個 4  3 的矩陣為例： 1  1 Q  0  1. 0 1 0 1. 0  0  1  1. 從這個Q矩陣中我們可以知道，第一題需要第一個認知屬性，第二題需要第一及第二個認知屬性，第三題需要第三個認知屬性，第四題則是三個認知屬性都需要。. 參、DINA模式(deterministic input, noisy ”and” gate model) 許多認知診斷模式的起源，都是來自 DINA 模式，其假設當受測者完全具備解該試題應有的認知屬性時，應可正確回答該試題，倘若缺少任何一個認知屬性時，則會答錯，此種模式屬於非補償性(non-compensatory)模式。而受測者答對的機率會受到粗心(slip)及猜測(guess)兩項參數的影響，粗心即為受試者具備需要的條件卻不小心答錯試題。而猜測則是受試者不完全具備需要的條件卻答對試題，定義如下：. . . . . s j  p Y ij  0  ij  1. g. j.  p Y ij  1  ij  0. DINA 模式下受試者 i 答對試題 j 的試題反應函數定義如下公式： P (Y ij  1  i   1  s j .  ij. g. 1  ij j.  P j  i . (2-1) 其模式除了粗心和猜測的假設外，也提出一個假設： 1  s j.  g. j. (Henson,. Templin & Willse, 2009)，也就是DINA模式假定精熟試題j之屬性的受試者，其答對機率會大於不精熟試題j之屬性的受試者。. 23.

(38) 肆、DINO模式(Deterministic Inputs, Noisy “or” Gate Model) DINO模式由Templin和Henson提出，其假設為當受測者具有任一個以上解該試題應有的認知屬性，應可正確回答該試題，倘若不具備任何試題所需的認知屬性，則不會答對該試題，此種模式屬於補償性(compensatory)模式。與DINA模式一樣的是會受到粗心及猜測兩項參數所影響，其公式如下： P  ij  1 ij   1  s j  ij g j. 1  ij. . (2-2). k.  ij  1   1   ik . q jk. k 1. 其中，  ij ：第 i 個受試者在第 j 題的反應組型  ij ：受試者 i 是否具備答對第 j 題所需任意一個需要的概念，  ij  1 代表受. 試者 i 至少具備一個以上試題 j 所需的認知屬性，而  ij  0 則代表受試者 i 不具備任何試題 j 所需的認知屬性。. 伍、G-DINA模式(Generalized DINA) de la Torre(2008)提出G-DINA模式，其為DINA的一般化模式，公式如下： k. P ( lj )   *. j0. . * j. . k jk.  ljk . k 1. . jkk '. . ：  k ，  k ' 彼此交互的影響 *. j 12 ... k j. * j 1. . ：對  k 的主要影響. jk. k. k '  k k 1. 其中，  j 0 ：第 j 題試題的截距 . * j. ：  1 ,…,  k 的交互影響 * j. 24. k jkk '.  ljk  ljk ' ...  . *. j 12 . .k .j. * j.  k 1. lk. (2-3).

(39) 當只有  j 0 與  j12 ... k 不為0時， jk 和  jkk ' 為0時，也就是交互影響為0時，此時就 * j. 變成DINA模式，所以DINA模式是G-DINA模式的特例。. 陸、HO-DINA模式(higher-order DINA model) de la Torre 和 Douglas (2004)將DINA模型延伸，將屬性的機率分布加入IRT 模式，提出HO-DINA模型，公式如下： P  i  i  . k. . k 1. P  ik  i  . k.  exp  a k  i  b k.   1  exp a k 1. . .     bk  k i. (2-4). 其中，  i ：第i個受試者在高階層的潛在能力  i ：第i個受試者所具備的認知屬性，完全具備為1，缺少一個以上的認知. 屬性為0。公式類似於2PL的IRT模型，主要的差異是資料矩陣被設定為受試者的認知屬性  ik 、認知屬性的鑑別度  k 以及難度 b k 這三項的模組， b k 越高表示越難精熟。本研究的  i 為閱讀能力， i 為認知屬性，本研究依據不同的文體及閱讀歷程，組成不同的認知屬性。上述四種認知診斷模式：DINA、DINO、G-DINA及HO-DINA皆有其不同的假設，本研究擬使用4種認知診斷模式以及3種不同的屬性設計，組合出共12種不同的競爭模式，並運用指標去比較，從12種模式中找出何種模式與學生作答資料較為適配，並使用該模式診斷學生作答資料。. 25.

(40) 26.

(41) 第三章. 研究設計與實施. 本章節將研究設計與實施以五節說明，依序為研究架構、研究對象、研究工具、認知診斷模式建構與評估及資料分析。. 第一節研究架構本研究針對 PIRLS 2011 閱讀理解測驗題本十三之試題，首先依據相關文獻及專家學者對試題進行編碼，並形成一認知模型，使試題能與屬性連結，再製作認知診斷模式所需的Q矩陣，最後將受試者在題本十三的試題作答反應及Q矩陣輸入程式內，以得到各種認知診斷模式的參數估計值。根據上述結果，評估DINA、DINO、G-DINA及HO-DINA模式與測驗資料的適配度，找出最適配的認知診斷模式，再以此模式之診斷結果分析與比較臺灣、香港及新加坡的學生在各認知屬性的精熟情形，以及讀者個人因素對認知屬性表現的影響，本研究架構圖請見圖3-1。. 27.

(42) 圖3-1 研究架構圖. 為完成本研究之目的，首先研讀相關文獻藉以擬定研究主題，確定研究主題後再進行相關文獻蒐集做為理論基礎，從IEA所提供的PIRLS 2011資料庫中擷取資料與題本，並參考PIRLS 2011所訂定的評量架構與專家意見，訂定學生作答時所需之認知屬性以製作Q矩陣，將PIRLS 2011三國（地區）的學生作答反應及Q 矩陣以Ox程式進行認知診斷分析，最後根據結果提出結論與建議。研究流程如圖 3-2所示。. 28.

(43) 擬定研究主題並確立研究目的. 蒐集相關文獻. 擬定研究主題並確立研究目的. 自 PIRLS 2011 資料庫擷取閱讀理解測驗作答資料及學生問卷. 訂定 PIRLS 2011 題目屬性及 Q 矩陣. 評估適配之認知診斷模式. 依據結果進行相關的分析. 提出結論與建議. 撰寫研究報告. 圖3-2 研究流程圖. 29.

(44) 第二節研究對象 PIRLS 2011 的參與國家遍及五大洲，共有 49 個國家或地區參與，本研究所使用的樣本是臺灣、香港及新加坡的四年級學生資料，選擇香港及新加坡的原因為臺灣、香港及新加坡皆處於亞洲，且同為受到華人文化影響的國家，故選擇此三地的學生資料做為研究對象。 PIRLS 2011 所使用的題本共有 13 本，而其有釋出的文章有「飛吧！老鷹，飛吧！(Fly Eagle Fly)」、「敵人餡餅(Enemy Pie)」、「發現一日健行的樂趣(Day Hiking)」、「巨牙之謎(The Giant Tooth Mystery)」，前兩篇為故事體，編號分別為 L2 及 L5，後兩篇為說明文，編號分別為 I2 及 I5。「飛吧！老鷹，飛吧！」及「發現一日健行的樂趣」為題本 10 所使用之文章，「敵人餡餅」、「巨牙之謎」為題本 13 所使用之文章。研究者檢視兩題本的內容維度及認知維度的分布情況，並與 PIRLS 2011 預定的目標及十三本題本的題數比例比較，以避免題本內容分布與預設內容分布及題數比例相差太多，影響研究結果，兩題本與預設內容的比較見表 3-1、3-2。從表 3-1 和表 3-2 可觀察到，以題本十和題本十三與 PIRLS 2011 的預設比例以及實際 13 本題本的出題比例相比，題本十三與實際題本狀況較為相似，因此研究者選擇作答題本十三的學生做為研究樣本。題本十三的人數和可能分數 (plausible value, pv)的平均值見表 3-3。. 30.

(45) 表 3-1 PIRLS 2011 閱讀理解測驗題本十與預設內容的比較建構反應題. 題數總和. 題數比例. 預設目標. 施測總題數比例. 12 12 24 題數總和. 50% 50% 100% 題數比例. 50% 50% 100% 預設目標. 53% 47%. 選擇題. 5 5 10 建構反應題. 施測總題數比例. 6 6 1 1 14. 2 1 5 2 10. 8 7 6 3 24. 33% 29% 25% 13% 100%. 20% 30% 30% 20% 100%. 24% 34% 28% 13% 100%. PIRLS 評量項目選擇題閱讀目的故事體說明文總和. 閱讀理解歷程直接提取直接推論詮釋整合比較評估總和. 7 7 14. 表 3-2 PIRLS 2011 閱讀理解測驗題本十三與預設內容的比較建構反應題. 題數總和. 題數比例. 預設目標. 施測總題數比例. 16 14 30 題數總和. 53% 47% 100% 題數比例. 50% 50% 100% 預設目標. 53% 47%. 選擇題. 9 6 15 建構反應題. 施測總題數比例. 4 7 2 2 15. 3 4 6 2 15. 7 11 8 4 30. 23% 37% 27% 13% 100%. 20% 30% 30% 20% 100%. 24% 34% 28% 13% 100%. PIRLS 評量項目選擇題閱讀目的故事體說明文總和. 閱讀理解歷程直接提取直接推論詮釋整合比較評估總和. 7 8 15. 31.

(46) 表 3-3 各國(地區)作答題本十三的學生人數及學生的能力值平均國家(地區). 男生. 女生. 總人數. PV 值平均. 臺灣香港新加坡. 405 363 682. 459 426 667. 864 789 1349. 547.22 566.66 568.31. 第三節研究工具壹、PIRLS 2011國際資料庫每次 PIRLS 施測過後，除了提供該年度閱讀素養測驗的報告外，也會釋出該年度的國際資料庫，使對 PIRLS 有興趣的研究人員能夠下載、分析，PIRLS 提供 SAS 及 SPSS 兩種版本的資料檔，也附有使用指南（user guide），供想要分析的研究人員知悉變項的名稱、編碼、詳細內容……等相關訊息，方便研究人員從眾多資料中迅速找到需要的部分以分析。本研究採用 PIRLS 2011 所釋出之資料庫。資料庫內除了 PIRLS 的資料外，也有 prePIRLS 的資料，本研究僅使用 PIRLS 的部分，內容包含了 PIRLS2011 測驗後得到的學生成就資料(PIRLS 2011 student achievement data files)、經由學生問卷(student questionnaire)得到的學生背景資料(PIRLS 2011 student background data files)、經由閱讀學習調查(即家庭問卷)得到的家庭背景資料(PIRLS 2011 home background data files) 、經由國語文教學調查 ( 即教師問卷 ) 得到的 (teacher questionnaire)教師背景資料(PIRLS 2011 teacher background data files)、經由學校問卷得到的學校背景資料(PIRLS 2011 school background data files)、國家/地區內信度(PIRLS 2011 within-country scoring reliability data files)、師生連結資料(PIRLS 2011 student–teacher linkage files)，經蒐集文獻後，除了學生成就資料外，決定自前述資料中選取學生背景資料做為背景變項。. 32.

(47) 本研究之背景變項包含讀者個人因素及國家因素，國家因素為臺灣、香港及新加坡三個學生所在的地區。讀者個人因素包含了學生的性別及影響其閱讀素養的變項，資料來自學生問卷，分別為｢閱讀行為｣、｢閱讀興趣｣、｢閱讀自信｣、｢閱讀動機｣四項。下面以學生問卷中的 R5 做為範例說明題目計分方式，請見圖 3-3. 圖 3-3 學生問卷題目 R5. 由圖 3-3 可以發現，在 R5「想想你在學校與閱讀有關課堂中所做的事。請選擇你對下列每種說法的同意程度。」中，有 a-g 共 7 個小題，選擇非常同意的回. 33.

(48) 答為 1，有點同意為 2，有點不同意為 3，非常不同意為 4，而本研究將正向回答記為高分，因此會將部分題目轉向，轉向處理的題目包含 R2、R3、R4、R5、R6、 R7、R8 及 R9。本研究將與｢閱讀行為｣有關聯的題目，包含 R1、R4、R5、R6 的學生回答轉換成分數並加總，題目 R1 為「平常有上學的日子，你每天大概花多少時間在課後閱讀？」，題目 R4 為「你多常從你的學校圖書館或公共圖書館借書？」，題目 R5 為「想想你在學校與閱讀有關課堂中所做的事。請選擇你對下列每個說法的同意程度。」、題目 R6 為「在學校裡，這些事情多常發生？」。每個問題的最高得分為 3 分，最低得分為 0 分，R1、R4、R5 及 R6 內共有 11 個小題，總分為 33 分，其中 R1 及 R5 的第 4 題為反向題，須反向記分。區分高中低分組的方式參考 IEA(2012)在「PIRLS 2011 International Results in Reading」所使用的方式，在 11 個小題中，將至少選擇 6 項最高分及 5 項次高分，也就是得分 28 分以上的學生定為高閱讀行為組；低閱讀型為組則是 6 項最低分，5 項次低分，也就是 5 分以下的學生；其餘則是中閱讀行為組，得分在 6 分到 27 分之間。｢閱讀興趣｣的題目包含 R2 和 R7，題目 R2 為「在課後，你多常做以下的事情？」，題目 R7 為「你對閱讀有什麼看法？請選擇你對下列每個說法的同意程度。」，共有 9 個小題，總分為 27 分，其中 R7 的第 1、4 題為反向題，須反向記分。在 9 個小題中，將至少選擇 5 項最高分及 4 項次高分，也就是得分 23 分以上的學生定為高閱讀興趣組；低閱讀興趣組則是 5 項最低分，4 項次低分，也就是 4 分以下的學生；其餘則是中閱讀興趣組，得分在 5 分到 22 分之間。｢閱讀自信｣的題目包含 R8，題目 R8 為「你的閱讀能力有多好？請選擇你對下列每個說法的同意程度。」，共有 7 個小題，總分為 21 分，其中第 3、5、7 題為反向題，須反向記分。在 7 個小題中，將至少選擇 4 項最高分及 3 項次高分，也就是得分 18 分以上的學生定為高閱讀自信組；低閱讀自信則是 4 項最低分，3 項次低分，也就是 3 分以下的學生；其餘則是中閱讀自信組，得分在 4 分到 17. 34.

(49) 分之間。｢閱讀動機｣的題目包含 R9，題目 R9 為「你會因為以下的理由閱讀嗎？請選擇你對下列每個說法的同意程度。」，共有 6 個小題，總分為 18 分。在 6 個小題中，將至少選擇 3 項最高分及 3 項次高分，也就是得分 15 分以上的學生定為高閱讀動機組；低閱讀動機組則是 3 項最低分，3 項次低分，也就是 3 分以下的學生；其餘則是中閱讀興趣組，得分在 4 分到 14 分之間。. 貳、Ox 軟體 Ox 是一個目標指向的統計系統，其核心是一個有效率的矩陣語言，矩陣可以直接表示及運算。這是一個相輔相成的綜合統計資料庫。它的特色式運算速度快、可延伸的資料庫及設計良好的語法與編輯器，使得程式很容易撰寫、維護及繪製圖形。本研究使用 de la Torre(2010)以 Ox 軟體撰寫之 DINA、DINO、G-DINA 及 HO-DINA 模型程式，配合 Q 矩陣設定，估計 PIRLS 2011 測驗資料之診斷結果。. 參、SPSS 統計套裝軟體 SPSS（Statistical Package for Social Science）是一套在社會科學領域研究資料時常被使用的統計套裝軟體，其操作介面為圖形介面的視窗環境，具備下拉式功能表及對話方塊，操作簡單易上手，不需會撰寫程式亦可進行分析。本研究使用 IBM SPSS Statistics 20，對以 Ox 程式所產出之認知診斷相關數值進行資料分析及統計檢定。. 第四節認知診斷模式建構與評估本研究應用認知診斷模式進行測驗資料分析，認知屬性的確定及 Q 矩陣的設計對於認知診斷模式是相當重要的。本節依據模式分析過程，依序說明。. 35.

(50) 壹、認知屬性與試題對應關係本研究之認知屬性編製是參考「PIRLS 2011 報告-臺灣四年級學生閱讀素養」，將文體及閱讀理解歷程以不同的組合設計認知屬性，本研究分別探討四種屬性、七種屬性及八種屬性三種情況，比較哪一種屬性設計與測驗資料較適配。四種屬性的設計為直接以學生的閱讀歷程做為分類，七種屬性與八種屬性則在閱讀歷程中加入文體，兩者的差別在於有無將「對文章中的訊息做批判性的考量」依照文體分開，七種屬性的設計是將「找出文章中明確寫出的訊息」、「將段落內或段落間的訊息連結，並對訊息間的關係做推論」、「運用讀者自身知識去理解與建構文章中的細節及更完整的意思」變成以故事體及說明文為情境，只有「對文章中的訊息做批判性的考量」沒有依照文體分類。表 3-4 為四種屬性的認知屬性內容及其對應試題編號。表 3-5 為七種屬性的認知屬性內容及其對應試題編號。表 3-6 則為八種屬性的認知屬性內容及其對應試題編號。. 表 3-4 四屬性認知屬性內容描述及對應試題編號. A1 A2 A3 A4. 認知屬性編號與內容. 試題編號. 找出文章中明確寫出的訊息將段落內或段落間的訊息連結，並對訊息間的關係做推論運用讀者自身知識去理解與建構文章中的細節及更完整的意思對文章中的訊息做批判性的考量. P3、P6、P7、G1、G3、G6、G11 P2、P5、P8、P9、P10、P11、G2、 G5、G7、G9、G14 P1、P12、P14、P15、G4、G8、G10、 G13 P4、P13、P16、G12. 註：P 為故事體，G 為說明文. 36.

(51) 表 3-5 七屬性認知屬性內容描述及對應試題編號認知屬性編號與內容 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7. 試題編號. 找出故事體文章中明確寫出的訊息將故事體文章段落內或段落間的訊息連結，並對訊息間的關係做推論運用讀者自身知識去理解與建構故事體文章中的細節及更完整的意思找出說明文文章中明確寫出的訊息將說明文文章段落內或段落間的訊息連結，並對訊息間的關係做推論運用讀者自身知識去理解與建構說明文文章中的細節及更完整的意思對文章中的訊息做批判性的考量. P3、P6、P7 P2、P5、P8、P9、P10、P11 P1、P12、P14、P15 G1、G3、G6、G11 G2、G5、G7、G9、G14 G4、G8、G10、G13 P4、P13、P16、G12. 表 3-6 八屬性認知屬性內容描述及對應試題編號認知屬性編號與內容 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8. 試題編號. 找出故事體文章中明確寫出的訊息將故事體文章段落內或段落間的訊息連結，並對訊息間的關係做推論運用讀者自身知識去理解與建構故事體文章中的細節及更完整的意思對故事體文章中的訊息做批判性的考量找出說明文文章中明確寫出的訊息將說明文文章段落內或段落間的訊息連結，並對訊息間的關係做推論運用讀者自身知識去理解與建構說明文文章中的細節及更完整的意思對說明文文章中的訊息做批判性的考量. 37. P3、P6、P7 P2、P5、P8、P9、P10、P11 P1、P12、P14、P15 P4、P13、P16 G1、G3、G6、G11 G2、G5、G7、G9、G14 G4、G8、G10、G13 G12.

(52) 貳、Q 矩陣設計 Q 矩陣的列為題目，行為屬性，本研究因有不同認知屬性的分類，故會有 3 種 Q 矩陣，在 Q 矩陣中，｢1｣代表此試題涉及該認知屬性內容，｢0｣代表此試題不涉及該認知屬性內容。本研究根據認知屬性與試題對應關係繪製 Q 矩陣，表 3-7 種屬性的 Q 矩陣，表 3-8 為 7 種屬性的 Q 矩陣，表 3-9 為 8 種屬性的 Q 矩陣。. 38.

(53) 表 3-7 4 種屬性的 Q 矩陣設計表題號 P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12 P13 P14 P15 P16 G1 G2 G3 G4 G5 G6 G7 G8 G9 G10 G11 G12 G13 G14 總計. 認知屬性編號 A1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 7. A2 0 1 0 0 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 1 11. A3 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 8. 39. A4 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 4. 總計 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1.

(54) 表 3-8 7 種屬性的 Q 矩陣設計表題號 P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12 P13 P14 P15 P16 G1 G2 G3 G4 G5 G6 G7 G8 G9 G10 G11 G12 G13 G14 總計. 認知屬性編號 A1. A2. A3. A4. A5. A6. A7. 總計. 0. 0. 1. 0. 0. 0. 0. 1. 0. 1. 0. 0. 0. 0. 0. 1. 1. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 1. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 1. 1. 0. 1. 0. 0. 0. 0. 0. 1. 1. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 1. 1. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 1. 0. 1. 0. 0. 0. 0. 0. 1. 0. 1. 0. 0. 0. 0. 0. 1. 0. 1. 0. 0. 0. 0. 0. 1. 0. 1. 0. 0. 0. 0. 0. 1. 0. 0. 1. 0. 0. 0. 0. 1. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 1. 1. 0. 0. 1. 0. 0. 0. 0. 1. 0. 0. 1. 0. 0. 0. 0. 1. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 1. 1. 0. 0. 0. 1. 0. 0. 0. 1. 0. 0. 0. 0. 1. 0. 0. 1. 0. 0. 0. 1. 0. 0. 0. 1. 0. 0. 0. 0. 0. 1. 0. 1. 0. 0. 0. 0. 1. 0. 0. 1. 0. 0. 0. 1. 0. 0. 0. 1. 0. 0. 0. 0. 1. 0. 0. 1. 0. 0. 0. 0. 0. 1. 0. 1. 0. 0. 0. 0. 1. 0. 0. 1. 0. 0. 0. 0. 0. 1. 0. 1. 0. 0. 0. 1. 0. 0. 0. 1. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 1. 1. 0. 0. 0. 0. 0. 1. 0. 1. 0. 0. 0. 0. 1. 0. 0. 1. 3. 6. 4. 4. 5. 4. 4. 40.