第壹章 緒論
本章共有六節，第一節敘述本研究之背景與動機，第二節說明研 究目的，第三節列出本研究欲探究之問題，第四節將本研究中特殊名 詞加以界定與解釋，第五節說明本研究之重要性，第六節則說明本研 究的研究範圍與限制。
第一節 研究背景與研究動機
國際教育成就調查委員會（The International Association for the
Evaluation of Educational Achievement, 簡稱 IEA）自 1990 年開始推動
「 第 三 次 國 際 數 學 與 科 學 教 育 成 就 測 驗 」（ Third International
Mathematics and Science Study），共有 45 個國家參加，於 1994~1995 年間正式進行調查，調查對象包含五個年級（Beaton et al., 1996），是 研究範圍非常廣的一項國際教育研究。當時我國並未參與。
IEA 又在 1999 年辦理「第三次國際數學與科學教育成就測驗後 續調查」，稱為 TIMSS-Repeat 或 TIMSS-R，亦稱 TIMSS 1999，調查 對象為八年級、相當我國國二的學生。為了瞭解我國學生的數學與科 學成就，並與國際其他國家比較，我國決定參與 TIMSS 1999，在行 政院國家科學委員會的支持下，由國立臺灣師範大學科學教育中心承 辦我國的調查工作（洪志明，2000）。結果發現我國八年級學生在
TIMSS 1999 的表現十分亮眼，科學成績總平均在 38 國中排名第一，
在生命科學領域中的表現亦排名第一（Martin et al., 2000b）。
繼 TIMSS 1995 與 TIMSS 1999 之後，IEA 又繼續在 2003 年辦理 國際數學與科學教育成就趨勢調查 2003（Trends in International
Mathematics and Science Study, 2003），簡稱為 TIMSS 2003，調查對 象為各國的四年級與八年級學生。從 TIMSS 2003 的英文完整名稱中 可看出，「趨勢」(Trends)是 TIMSS 研究之方向，探討各國學生學習 成就的趨勢是整個研究活動的重心（曹博盛，2005）。我國在國科會 和教育部共同資助下正式參與 TIMSS 2003 調查（林碧珍等，2005）。
結果我國八年級學生在 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，在生命科學的領域上，排名亦落居第二，僅次於新加坡（Martin
et al., 2004b）。
若以正確答題率來看，在 TIMSS 2003 時，我國八年級學生在科 學上的答題正確率從 67%下降至 66%，不過未達顯著差異。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，我國的進步幅度實顯不足（邱美虹，2005）。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。
吳琪玉（2005）曾提到，在 2004 年 10 月 9 日國科會公布了 TIMSS
2003 結果之後，有許多報導指出我國國二學生不喜愛數學與自然科 學的比例分別增加了 16%和 20%，顯示學生對數理科的興趣明顯大 幅滑落。是否是興趣滑落導致我國學生表現有退步之勢？抑或其他的 因素所導致的？
會影響學生成就的因素很多，TIMSS 亦收集了學生問卷、教師 問卷、學校問卷等資料，其中蘊含相當多的資訊可供分析，但，Wang、
Haertel 和 Walberg（1997）曾提出，直接作用在學生身上的因素，會 比間接作用的因素影響來的大，文中提出的 28 個因素中，「認知過程」
列為第三重要、「家庭環境與父母資源」列為第四、「情感與動機」列 為第七，這些都是與學生本身切身相關的。
故，本研究意欲聚焦在探討我國學生科學成就、不同認知領域、
以及學生特質上的趨勢變化，而並未涉及到教師問卷與學校問卷的分 析。希望針對學生問卷的部分問題進行深入探討之後，能對我國教育 提出建言，尤其是未來 TIMSS 2007 的受測學生將是九年一貫教育下 所教出的學生，本研究的結果更可與後人研究做比較。
除此之外，若以我國學生在兩次測驗的科學成績分佈情形來看，
可發現在 1999 時我國學生成績的分佈全距比較大，換言之好壞差異
較大，而 TIMSS 2003 的分佈則有向內集中之趨勢。究竟是那些方面 有進步或退步的現象？本研究中，將學生的科學成就分為不同的認知 領域、並將學生區分為高分群與低分群來探討其趨勢形成的可能原 因。
我國參與 TIMSS 調查，需耗費相當的人力、物力與財力，而
TIMSS 所公布的資料不僅取樣嚴謹、研究工具也具有高度的信度與 效度，實在值得國內對這些資料作更深入的分析與探討。希望藉由本 研究，能夠對我國科學教育的現況更為瞭解，並對未來的科學教育與 我國如何進行 TIMSS 2007 研究，提供具體的建議及方向。
第二節 研究目的
本研究利用 TIMSS 1999 與 TIMSS 2003 的資料，分析我國八年 級學生在科學學習成就與學生特質變項上，呈現何種趨勢。並將
TIMSS 趨勢題分為三個認知領域，深入探討。最後利用迴歸建立在 我國具有預測力的模式，找出對我國學生科學成就較為重要的學生特 質變項為何。
第三節 研究問題
基於前述之研究目的，本研究欲探討的問題如下：
一、 我國 TIMSS 1999 與 TIMSS 2003 的八年級受測學生，在生命科 學趨勢題的整體表現，呈現何種趨勢？
二、 我國 TIMSS 1999 與 TIMSS 2003 的八年級受測學生，在生命科 學趨勢題的不同認知領域上，是否呈現不同的趨勢變化？
三、 我國 TIMSS 1999 與 TIMSS 2003 的八年級受測學生，在生命科 學 17 題趨勢題中，每一題的答題正確率是否有差異？
四、 我國 TIMSS 1999 與 TIMSS 2003 的八年級受測學生，在學生特 質上是否有其趨勢變化？
五、 在學生特質中，何者是與科學成就相關性最高的因子？
六、 在學生特質中，何者是對科學成就最具預測力的因子？
第四節 名詞解釋
本研究中所使用之名詞如下：
一、 TIMSS（國際數學與科學教育成就趨勢調查）
TIMSS 為 Trends in International Mathematics and Science Study 之簡稱，譯為國際數學與科學教育成就趨勢調查。
二、 八年級學生
本研究之研究對象，為我國參與 TIMSS 1999 與 TIMSS
2003 實測(main survey)的 13 歲群學生，在 TIMSS 研究架構中 又稱為 population 2（population1 則為 9 歲群學生）。所謂 13 歲 群學生，為測驗當時包含最多 13 歲群的在學學生的年級，在我 國以及多數國家，等同於國中二年級、或稱八年級的學生。
在 TIMSS 1999 我國受測學生的平均年齡為 14.2 歲，國際 平均為 14.4 歲（Martin et al., 2000b）。
在 TIMSS 2003 我國受測學生的平均年齡為 14.2 歲，國際 平均為 14.5 歲（Martin et al., 2004b）。
三、 學生特質
本研究所定義之「學生特質」，依據 TIMSS 所設計的問卷 內容，僅限於：(1)家中藏書、(2)家中是否有計算機、電腦、書 桌、字典、(3)父母最高學歷、(4)自己最高學歷期望、(5)學生對 學習科學的信心（students' self-confidence in learning science,
SCS）、(6)學生對科學的評價（students' valuing science, SVS）
等六項。
四、 科學成就
本研究所定義之「科學成就」，係由 TIMSS 所公布的科學 測驗結果計算而得，包含「科學整體成績」與「生命科學成績」。
由於 TIMSS 中，並非每一個學生都回答到所有題目，故 TIMSS 1999 與 TIMSS 2003 是 利 用 試 題 反 應 理 論 （ Item Response Theory，IRT）在每一科目計算出五個似真值（plausible value），以代表受測學生的成績。本研究利用五個科學成績似 真值加以平均，得到「科學整體成績」；五個生命科學成績似真 值加以平均，得到「生命科學成績」。
在深入分析我國學生在生命科學部分的趨勢變化時，本研 究所分析範圍則僅限於 TIMSS 1999 與 TIMSS 2003 科學測驗 中重複出現的 17 題生命科學趨勢題。
五、 趨勢研究（Trend study）
本研究利用 TIMSS 1999 與 TIMSS 2003 的數據與資料，分 析我國八年級學生在不同時間點之間的趨勢變化，是為縱貫式 調查之趨勢研究。
六、 趨勢題（Trend items）
在 TIMSS 1999 測驗中使用，但保留未公開的試題，並在 TIMSS 2003 中再次施測，這些題目可用以連結並比較兩次測驗 的結果。
七、 非選擇題
本研究所指稱的非選擇題，在 TIMSS 1999 的架構中稱為 自由反應試題（free-response items）、在 TIMSS 2003 則稱為建 構反應試題（constructed-response items），需由學生自行填寫答 案，包含簡答、填充、做圖等題型。
八、 正確答題率
本研究中所指稱的正確答題率，表示該年度測驗中，答對 該題的人數佔該題受測總人數之百分比。
九、 學生對於學習科學的信心（SCS, students' self-confidence in
learning science）
本研究所定義的 SCS，是以 TIMSS 1999 與 TIMSS 2003 問 卷中重複的三題題目來分析。以下為這 3 題在 2003 年的敘 述，括弧內為 1999 年相對應的敘述：我的理化不錯（我在自然 科學科的表現通常很好）、我覺得理化比較難，其他同學卻覺得 比較容易（雖然我盡力了，可是自然科學對我而言還是比別人 難）、理化不是我擅長的科目之一（自然科學不是我擅長的科目 之一）。最後題目均經過適當的轉向，將結果轉向為「編碼分數 越高、表示越有信心」，以三題求取平均分數。
十、 學生對於科學的評價（SVS, students' valuing science）
本研究所定義的 SVS，是以 TIMSS 1999 與 TIMSS 2003 問卷中重複的五題題目來分析。以下為這 5 題在 2003 年的敘 述，括弧內為 1999 年相對應的敘述。我喜歡學理化（我喜歡學 習自然科學）、我認為學理化對我的日常生活有幫助（自然科學 對每個人的生活很重要）、我需要學好理化以進入我心目中理想 的學校（我需要在自然科學上表現良好，以能夠進入自己喜歡 的高中或大學）、我喜歡從事運用到理化的職業（我喜歡從事有 運用到自然科學的工作）、我需要把理化學好才能得到我想要的 職業（我需要在自然科學上表現良好，以能夠找到我想要的工 作）。最後題目均經過適當的轉向，將結果轉向為「編碼分數越 高、表示評價越正面」，以五題求取平均分數。
第五節 本研究的重要性
本研究分析我國八年級學生在 TIMSS 1999 與 TIMSS 2003 所調 查的科學成就與學生特質有無趨勢上的變化。
TIMSS 每四年調查一次，利用此一抽樣嚴謹的豐富資料庫，可 以藉趨勢分析來瞭解我國國內的教育現況，對我國教育提出建言，以 提昇教育品質。TIMSS 1999 與 2003 的受測學生在國中所研讀的教材
均為國編版課本，而下一次的 TIMSS 即將於 2007 年施測，屆時的受 測學生接受的教育則為九年一貫民間開放版本。本研究分析 TIMSS
1999 與 TIMSS 2003 間趨勢變化的結果，可與未來 TIMSS 2007 的結 果互相比對。
第六節 研究範圍與限制
一、 本研究之對象僅限於參與 TIMSS 1999 與 TIMSS 2003 實測的臺 灣八年級學生，不宜推論臺灣八年級學生以外的其他群體。
二、 本研究所定義之「科學成就」，僅限於分析 TIMSS 1999 與
TIMSS 2003 科學測驗中重複出現的 17 題生命科學趨勢題，總 成績計算則是利用 TIMSS 1999 與 TIMSS 2003 所公布的科學整 體成績與生命科學成績，不宜推論到其他科目。
三、 本研究所定義之「學生特質」，僅限於(1)家中藏書、(2)家中是 否有計算機、電腦、書桌、字典、(3)父母最高學歷、(4)自己最 高學歷期望、(5)學生對學習科學的信心（SCS）、(6)學生對科 學的評價（SVS）等六項，不宜推論到其他與學生相關的變項。
