第2章 第二章 文獻探討
第一節 國際教育成就評量委員會
一、IEA 的發展背景
國際教育成就評量委員會(International Association for the Evaluation Achievement)，簡稱 IEA，是由歐、美學者在 1959 年推 動成立的。早在 1950 年代中期時，當代歐美學者會不定期在國際教 科文組織(UNESCO)中舉行會議來討論各國教育相關議題，但是由於當 時的比較教育是屬於較偏重於描述性研究的性質，歐美學者們認為十 分有需要對各國家的教育系統的共有問題進行量化的比較研究，先是 在 1958 年時，進行了一個調查十二個國家的十三歲群學生數學、閱 讀等五項學業研究調查計畫，再經 1960、1961 年的多次會議，在 1961 年將原來的｢國際教育成就評量計畫｣正式改名為｢國際教育成就評鑑 協會｣，但是此時它還是屬於 UNESCO 之下，一直到 1967 年才在比利 時登記為法人機構。
二、IEA 的研究目的
它是一個獨立的國際合作研究機構，主要是進行關於學校的國際
合作研究，同時也會接受 IEA 會員委託執行的特定研究案，至今舉辦 過許多大規模的跨國研究，主要以教育上的主要議題為中心，利用大 範圍的教育成就比較研究來深入了解教育政策執行的成效。IEA 的研 究提供很大量的資料，可以對參加測驗國家的教育過程做很詳細的了 解，以及藉由這些研究來分析探討不同國家教育政策或特定主題，來 了解各國對自己國家教育體制、各國教育特色與文化差異有進一步的 了解，此外還可以參加週期性的國際評量，來評估國家長時間的改革 或政策成效結果，這種循環式連續性的研究可以讓各國去測量自己在 數學、科學和閱讀能力上的教育成就，以及監控教育政策執行的成果 並且定義當代新的議題，來作為努力改革的目標(戴曉霞，1995；
IEA,2003)。
IEA 的研究著重於教育系統，其中包含學生的教育成就與態度，
以了解更多增加學生學習效能的因素及增進教學效能的方法
(IEA,2003)。IEA 的主要目的是深入了解教育政策執行的成效，其中 又可以分為教育生產力與教學效能研究兩部分來探討：
1.教育生產力
教育生產力主要涵蓋三個部分：(1)教育輸入，包含的觀察向度 為環境、教師與學生。(2)教育過程，包含的觀察向度為教師的行為
與學生學習成就。(3)教育輸出，包含的觀察向度為學生學習成就測 驗的表現、受測學生學習態度的問卷結果以及多變量分析得到的結果 (戴曉霞，1995)。
教育生產力的研究為 IEA 的研究目的有三個主要原因：(1)蘇俄 在 1957 年搶先發射人造衛星的事件，激起國際對學校教育的檢討；
(2)在歐洲各國方面，中等教育日漸普及，以及漸漸龐大的教育開支 使教育效能的評鑑受到重視；(3)第二次世界大戰之後，第三世界的 國家極欲脫離貧窮，而現代化的理論給了他們向工業先進借鏡的理論 基礎，人力資本論更肯定了教育對經濟成長的貢獻(戴曉霞，1995)。
2.教學效能研究
教學效能的研究主要涵蓋兩個部分：(1)教師特質，包含的觀察 向度為教學、管理與評量等。(2)教學情境，包含的觀察向度為學生、
學生家庭與學校環境。
在 IEA 的各個研究中，只有｢教室環境研究｣是偏重於個別教育情 境中教學過程與師生間的互動分析。而著重於教室環境與內部的研究 原因是：(1)教與學有相當程度的關係；(2)教學活動在 1970 年代之 後便開始蓬勃發展；(3)教室情境與教學歷程在世界各國的相似程度
與這些研究的可推論性都受到質疑，所以對於各國關於教室環境的比 較研究有一定的必要與價值在(戴曉霞，1995)。
三、IEA 的組織結構
IEA 是一個非營利性的國際科學法人組織，比利時提供 IEA 法人 機構的身分，其對於捐款與募款享有免稅的優惠，所獲得的資金也同 意作為運作法人機構的經費。IEA 的執行秘書處是由委員會裡面的會 員來組成，設在荷蘭的阿姆斯特丹，負責的工作為規劃合作研究案、
財務的管理與人員的雇用，而在進行研究時則會依需求分別與其它各 單位合作，其中包含：加拿大國家統計局(Statistics Canada)、德 國資料處理中心(Data Processing Center，簡稱 DPC)、美國教育測 驗服務局(Educational Testing Service，簡稱 ETS)、美國波士頓 學院國際研究中心(International Study Center,Boston College，
簡稱 ISC)、英國國家教育研究基金會(the National Foundation for Educational Research)以及其他國際合作中心等研究機構來合作進 行各種研究計畫。
IEA 目前由 58 個成員組成，而其中大部分都是獨立國家的身份，
但是也是有一些為一個國家中的行政單位。如果想要成為 IEA 成員的 國家或是行政單位必須要有很強的研究背景，而且必須要和國家政策
的制定者有相當緊密的聯繫。作為 IEA 的成員，必須負責的工作有以 下三點：1.在國內執行 IEA 的研究計畫。2.對全國性的研究計畫招募 基金以及與國際間作協調的工作。3.對國內的政府機關、政策的制訂 者、教育家、研究人員以及學校和教師等作 IEA 研究成果的宣傳 (IEA,2003)。
四、IEA 歷年來的研究
IEA 成立到現在一共作過二十多項國際研究，早在 1959 到 1967 年 IEA 成立之初，舉辦了第一次國際數學教育成就調查(First International Mathematics Study，簡稱 FIMS)，這一次的研究共 有十二個國家，大約五千所學校參與這次的測驗。在這次 FIMS 的研 究科目中就只有數學領域的評量，還尚未列入科學領域的研究。而第 一次加入科學領域的評量是在 1970 到 1971 年 IEA 執行的六個大型調 查計畫，又稱為六科研究(The Six Subject Study)，這一次研究的 測驗項目共包含了科學、閱讀理解、文學、英文為外語、法文為外語 以及公民教育六科(Walker,1976)。這次的研究爲教育提供了三方面 的實驗證據：1.說明了社會經濟、教學因素、學校、國家之間、學生 之間成就差異的關係，對不同開發程度國家的多樣量化分析可以增加 我們對學校資源、教學法和社會經濟結構之間交互影響的了解。由這 次 IEA 的研究結果發現非學術上的因素對於學生、學校與國家之間有
相當關聯的影響；2.工業國家常年以來都對學校的組織結構有著困擾 在，而藉由 IEA 的研究結果給制定政策者關於教育體制衍生的偏差訊 息，使得學校組織結構的問題獲得答案；3.IEA 的調查設計包含了變 數與統計的分析，並且藉此確認和評估主要的影響因素，這對於解釋 成就差異上有很大的幫助(Husen,1975)。
IEA 於 1980 到 1982 年進行第二次國際性的數學學習成就調查 (Second International Mathematics Study，簡稱 SIMS)，只有數 學領域的評量，而在 1983 到 1984 年舉行了第二次國際性科學學習成 就調查(Second International Science Study，簡稱 SISS)。在 1990 年時 IEA 決定以四年為週期來進行數學與科學聯合測驗來觀察了解 各國學生數學與科學成就表現的成長情形(Wagemaker,2001)。
在 1995 年時，IEA 舉行了第三次國際數學與科學成就研究(Third International Mathematics and Science Study，簡稱 TIMSS 或是 TIMSS 1995)，是 IEA 一系列研究的延續，從 1989 年開始規劃到 1999 年完成，參加的國家高達 41 個。這次研究主要是在比較各國學生數 學與科學成就及其影響的因素。因為數學與科學有相當程度的關聯，
而且世界上許多國家對學生的數學與科學能力有很大的興趣，所以這 次 IEA 便將數學與科學研究合在一起進行，而且為了擴展之前的研究 結果以及獲得有脈落且能解釋的資訊，額外增加了對課程以及課程實
施的相關調查研究，另外也加入了實作評量。研究對象主要分為三個 主要母群體：九歲的學生為母群一(population 1)；十三歲的學生為 母群二(population 2)；中等教育最後一年的學生為母群三
(population 3)。此外 TIMSS 還收集學習的社會和文化情境脈落的資 訊來幫助解釋與比較研究的結果，其中許多資訊都與各國教育系統間 的差異有關(Martin,1996；Gonzalez&Smith,1997)。這次研究的主要 重點工作有三個：1.對數學與科學課程作深度的分析；2.依據教師的 自我報告資料來對教學實施的情形做研究；3.對學生的課程精熟情形 以及學習態度作評量，特別的是，在這個測驗中各國可以自己決定他 們所希望強調的目標，但是對大部分參加的國家來說，最感興趣的是 希望測驗的結果可以反映出該國的科學素養(Robitaille,1993)。
TIMSS-REPEAT(簡稱 TIMSS-R)又稱 TIMSS 1999 是 IEA 繼 TIMSS 1995 之後國際數學與科學成就的後續調查，以便能追蹤 1995 年九歲 群(population 1)學生成長至十三歲的成就，以及比較兩次測驗中八 年級學生的成就與背景，來研究數學與科學成就趨勢以及學校、家庭 背景對學習影響的趨勢。這次的研究計畫包含台灣共有三十八個國家 或是地區加入，而且我國在這次的成就表現相當亮眼，科學總平均成 績排名第一、數學總平均成績排名第三、物理第二、化學第一、生命 科學第一、地球科學第三、環境與資源議題第二、科學探究與科學本 質第四(洪志明，2000)。
緊接著 TIMSS 1999，IEA 在 2003 年進行了國際數學與科學教育 成就趨勢調查 2003(Trends in Mathematics and Science Study 2003，簡稱 TIMSS 2003)。IEA 認為趨勢研究對各國教育長期監控扮 演很重要的腳色，所以未來規劃會持續進行趨勢調查。其相關細節將 於本章第二節介紹與探討。
第二節 國際數學與科學教育成就趨 勢調查 2003
一、簡介
國際數學與科學教育成就趨勢調查 2003(TIMSS 2003)是 IEA 自 1995 年以來第三次主辦以四年為週期的連續性調查學生的數學和科 學成就，研究的目的為提供各國長期追蹤學生數學和科學的成就表現 趨勢，以提升學生數學和科學的學習成效。TIMSS 2003 以 13 歲群(即 八年級學生)以及 9 歲群(即四年級學生)為調查對象，我國國科會與 教育部體認到未來我國國民在國際上競爭力的重要性，希望持續了解 我國學生的學習成就與家庭背景、學習環境等影響因素的相關性，並 且了解我國學生的學習特色與優缺點，進而與其他國家進行觀摩比 較，以提供改進我國中小學數學及科學教育政策與課程的參考，並積
極參與國際間科學教育的交流與合作，所以委託國立台灣師範大學科 學教育中心進行 TIMSS 2003 調查研究(張秋男，2004)。
TIMSS 2003自2000年九月就開始發展研究調查相關工具，一共有 49個國家參加這次的調查研究，48個國家參加13歲群調查，26個國家 參加9歲群調查。我國在2001年元月開始加入TIMSS 2003的國際調查 工作，其中包括提供命題架構的意見、數學與科學試題的命題、試測 的資料收集、參加專家問卷會議、實測的資料收集、參加國際成果指 標會議與國際資料分析會議等各項工作。我國在2002年4月18日舉行 了一次試測，國中共有25間學校，31個班級，1110位學生來參加測驗，
國小一共有25間學校，50個班級，1601位學生來參加測驗。後來在2003 年5月19日到6月6日舉行實測，我國國中和國小各抽出150間學校參加 TIMSS 2003測驗，每間學校再抽出一個班級，一共有5379位國中二年 級學生與4661位國小四年級學生接受測驗(張秋男，2004)。
二、TIMSS 2003 受測對象與抽樣設計
(一)受測對象
在三次的 TIMSS 測驗中，為了可以進行趨勢分析，受測學生的界 定相同，但是其中 TIMSS 1995 受測對象主要分為三個母群體：九歲 的學生為母群一(population 1)；十三歲的學生為母群二
(population 2)；中等教育最後一年的學生為母群三(population 3) (Martin & Kelly,1995)。
而由於 TIMSS 1999 主要目的是調查了解在 TIMSS 1995 受測的國 小四年級學生生上國中二年級之後的數學與科學成就表現的趨勢，所 以此年測驗對象只有母群二(Population 2)的學生，而且母群二 (Population 2)和 TIMSS 1995 的定義有些不同，定義為「兩個包含 最多十三歲學生的相鄰兩個年級中，較高的那個年級」，TIMSS 1999 只取較高的年級而非兩個年級都取(Martin,Gregory, &
Stemler,1999)。
TIMSS 2003 接受測驗的學生有兩群，母群一 (Population 1)定 義為「兩個包含最多九歲學生的相鄰兩個年級中，較高的那個年級」， 在我國與其他多數國家中是國小四年級學生；與母群二(Population 2)定義為「兩個包含最多十三歲學生的相鄰兩個年級中，較高的那個 年級」在我國與大部分國家是八年級學生(Martin,Mullis, &
Chrostowski,2003)。
(二)抽樣設計
TIMSS 2003 受測對象的抽樣設計延續 TIMSS 1999 的三階分層群
集抽樣設計(Three-stage Stratified Cluster Sample Design)，將 抽樣單位分成三個階段(Martin,Mullis, & Chrostowski,2003)：
第一階層：
抽樣單位為學校，由各國自己決定要用外顯(Explicit)或內隱 (Implicit)的分層變數，再用機率等比例
(Probabilities-proportional-to-size，簡稱 PPS)系統抽樣方式來 抽取學校來接受測驗。這種系統抽樣方式的優點為操作方便，而且容 易監控執行時過程是否恰當；如果被抽到的學校沒辦法參加測驗，將 會改由候補的學校來接受測驗，因此在抽取受測學校時，大部分受測 學校的第一與第二順位的候補學校也會同時抽取出來。
第二階層：
抽樣單位為受測學校內的班級，這個階段是採取亂數隨機抽樣，
一般是在每一個抽出的受測學校再抽出一個班級，不過也有例外，有 些國家會因一個班級學生人數太少而需要抽出兩個班級以上的學生 來接受測驗，也就是兩班合成一班的虛擬班級來接受測驗。
第三階層：
抽樣單位為受測班級內的學生，在一般的情況下被抽到的受測班 級內所有學生都要接受測驗，但是如果受測班級內的學生人數過多，
則必須再從該班進行一次亂數隨機抽樣來抽出適當的人數接受測 驗，所以第三階段的抽樣不是每個國家都需要進行(Martin,Mullis,
& Chrostowski,2003)。
所以依照以上三階分層群集抽樣設計，加拿大國家統計局
(Statistics Canada)依據我國的學校資料以機率等比例系統抽樣方 法來抽出 150 所學校，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，抽出的班級全班學生扣除特殊情況學生 如缺席、轉學、學習遲緩、身體功能缺陷與母語有困難者等學生，其 餘即為我國 TIMSS 2003 接受測驗的學生，我國的抽樣過程只用了第 一階層與第二階層抽樣來完成受測學生的抽樣，而沒有進行第三階層 的抽樣(Martin,Mullis, & Chrostowski,2003)。
三、TIMSS 2003 試題分配與施測
因為待測的試題太多，如果每個學生要完成全部試題所花的時間 將會遠遠超過可以使用的時間，所以 TIMSS 2003 使用「矩陣抽樣技 術(Matrix Sampling Techniques)」來將所有的試題分成十二本題本 (Martin,Mullis, & Chrostowski,2003)。
矩陣抽樣技術是指把所有的試題分成 28 個部分，其中數學領域
為 M1 到 M14，科學領域分成 S1 到 S14。在科學的 14 個部分中，S1 到 S6 是 TIMSS 1995 或 TIMSS 1999 曾經使用過的測驗試題，S7 到 S14 為 TIMSS 2003 新發展出的試題來取代前兩次測驗後有公開的試題。
這 28 個部分用矩陣抽樣技術來分散於十二本題本中，每本題本中有 6 群試題，而且每本題本內同時包含數學與科學部分的試題，六本內 各有 4 群數學 2 群科學試題，其餘六本內各有 2 群數學與 4 群科學試 題(Martin,Mullis, & Chrostowski,2003)。
特別的是每次 TIMSS 測驗後都會保留部分的試題來當趨勢題，以 方便下次測驗時可以用來觀察學生的成就表現趨勢情形，而其他的試 題可釋出的則會出版公告，四年後的新測驗中會用新的試題來取代 之。所以我們可以藉由觀察這些趨勢題來觀察受測學生從 TIMSS 1995 到最新 TIMSS 2003 這幾年來的教育成就趨勢。
在施測時，每個學生拿到的題本可能都不大相同，因為 TIMSS 設 計使用測驗題本輪測設計(Rotated Test Booklet Design)來循環的 發給學生接受測試，所以每個題本的填答比率幾乎相同。另外因為每 個參加測驗國家學生都設計為 4500 人以上，使每個試題都有足夠且 具代表性的學生樣本。測驗過程方面，每一個學生只需要完成其中一 本題本，測驗時間方面，國小四年級學生有 72 分鐘完成測驗，國中 二年級學生有 90 分鐘可完成測驗，而且測驗後至少要有留 30 分鐘的
時間讓學生填寫學生問卷(Martin,Mullis, & Chrostowski,2003)。
四、TIMSS 2003 評量架構
因為每個國家的課程規劃都不太相同，TIMSS 為了確保施測的內 容是重要的課程內容，且能讓各國將測驗結果拿來檢驗學生的學習成 就以及比較不同國家的教育環境，所以在發展試題時 TIMSS 建立了一 個評量架構來作為各國課程規劃分析比較的基礎以及設計學生成就 測驗與討論教學活動時的指引(Robitaille,1993)。IEA 決定 TIMSS 2003 的評量架構與測驗的內容領域時考慮到以下各點
(Martin,Mullis, & Chrostowski,2003)：
1. 測驗的內容應包含至少 70%參加國家的課程。
2. 測驗的內容領域應從 TIMSS 1995 與 TIMSS 1999 施測時的內容 領域中修改。
3. 測驗的內容應是未來數學與科學教育發展的重要內容。
4. 評量的架構與測驗的內容應能適用於評量學生。
5. 評量的架構與測驗的內容應能適用於大規模的國際評量。
6. 測驗的內容可以同時包含在內容領域與認知領域裡。
在這樣的前提下，數學與科學評量架構都各自有兩個主要面向
(Martin,Mullis, & Chrostowski,2003)：
1. 內容領域：指的是評量的內容，也就是學科主題，其中可以細分 成幾個次領域。數學可細分為五個次領域，分別為數與量、代數、
測量、幾何與資料分析；科學在八年級學生部份可細分為生命科 學、化學、物理、地球科學和環境科學。
2. 認知領域：指的是預期學生在接受評量內容時，可能達到的認知 層次，所以認知領域在 TIMSS 1999 稱為預期表現。數學的部分有 四類，分別為知道事實和程序、使用概念、解決特定問題以及推 理；科學的部分有三個次領域，分別為事實性知識、概念性知識 以及推理與分析。表 2-1 為 TIMSS 2003 八年級學生數學與科學試 題中，內容領域與認知領域的分佈情形。
表 2-1 TIMSS 2003 八年級學生試題中，內容領域與認知領域的分佈情形
數學 科學
數與量 30% 生命科學 30%
代數 25% 化學 15%
測量 15% 物理 25%
幾何 15% 地球科學 15%
內容領域
資料分析 15% 環境科學 15%
知道事實和程序 15% 事實性知識 30%
使用概念 20% 概念性知識 35%
解決特定問題 40% 推理與分析 35%
認知領域
推理 25%
五、TIMSS 2003 課程模式
TIMSS 2003 的調查架構延續 IEA 在第二次國際數學研究所發展 出的架構模型，以課程為主要中心組織概念，研究重點是想提供一個 由許多課程縮減出來的課程架構，再讓各國用這個課程來檢驗自己的 課程，並從課程因素來探討教育情境中會影響學生學習表現的因素，
此研究設計的課程包括三種由廣而窄的層次(Robitaille,1993)：
1. 規劃的課程(Intended Curriculum):規劃的課程指的是由國家或
統背景跟國家社會的影響，可以說明社會希望教育與學習的目標 是什麼，這些目標會反映出社會文化、理想、期望、價值觀與社 會資源；在規劃課程時也會受當時學校形式、教學分配、財力與 師資等各方面因素的限制。規劃的課程主要包含在教科書、課程 指引、考試內容、教育政策、規章以及官方聲明裡
(Robitaille,1993)。
2. 實施的課程(Implemented Curriculum):實施的課程指的是任課教 師實際在教室中教學的主題與教學的過程。實施的課程可能會受 到教育系統所規劃的課程影響，但是和規劃的課程不會完全相 同，實施的課程是老師在學校中進行的教學，所以會被老師自己 所受的教育、訓練和經驗所影響，另外學校的性質、教室環境、
組織架構、教師之間交互作用、社區資源、家長參與和師生之間 的互動都會影響執行的課程(Rosier&Keeves,1991；
Robitaille,1993)。
3. 達到的課程(Attained Curriculum):達到的課程指的是學生在學 校學習課程之後，在知識、情意與技能方面的學習成果。達到的 課程不只會受到規劃的課程與實施的課程所影響，更會受學生本 身背景與個人特質所影響，包含了學生過去的學習成果、能力、
態度、興趣與努力等(Robitaille,1993；Martin,et al.,2000b)。
TIMSS 2003 以數學與科學成就測驗來測量學生的學習成就，並 且為了取得教育背景相關資訊而依據三個層次的課程模式分別以問 卷的方式來收集相關資訊(Martin,et al.,2000b；Garden &
Smith,2000)：
1. 規劃的課程方面：IEA 要求各國的國家研究聯絡人
(National Research Coordinator，簡稱 NRC)與課程專家 回答一份課程問卷，以幫助了解各國數學與科學課程組織 以及課程內容。
2. 實施的課程方面：每個受測學校校長都要填寫一份與學校 組織、目標與資源相關的學校問卷。同時接受測驗班級的 數學與科學任課教師則必須完成一份教師問卷，其中問卷 包含了老師的教學準備、教學重點、教學經驗、教育程度 以及對數學或科學的態度等相關內容。
3. 達到的課程方面：學生除了接受數學與科學成就測驗，另 外還要完成一份關於學生本身的教室經驗、對數學與科學 的態度、家庭背景以及學校之外活動的學生問卷。
六、TIMSS 2003 我國學習成就表現
我國參加TIMSS 2003與國際同步揭曉結果，我國八年級和四年級
學生的科學總平均成績排名都是第二，八年級學生與國小四年級學生 的數學總平均成績排名都是第四，表現極為優異。
測驗的結果我國八年級學生科學學習成就平均成績的國際排名 為第二名，但與第一名的新加坡沒有顯著的差異，這代表我國八年級 學生科學學習成就亦是最優等級的國家之一。而數學方面，八年級學 生數學學習成就平均成績在國際上國排名第四，與新加坡有顯著的差 異，但是和韓國以及香港沒有顯著的差異，也是列於國際數學表現優 異的國家之一。我國國小四年級學生科學學習成就平均成績在國際上 的排名為第二，跟第一名的新加坡有顯著的差異，而數學的平均成績 在國際排名為第四名，跟新加坡以及香港有顯著的差異，但是跟日本 並沒有顯著的差異，所以我國國小四年級學生科學與數學學習成就也 是列於國際表現優異的國家之一。
國中和國小數學與科學內容領域平均成績的國際排名分別如 下：八年級科學部份：生命科學第二名，化學第一名，物理第三名，
地球科學第四名，環境科學第二名；八年級數學部分：數第四名，代 數第三名，測量第四名，幾何與香港並列第二名，資料呈現與分析第 四名; 四年級科學部份：生命科學第三名，物質科學第三名，地球科 學第一名；四年級數學部分：數第三名，數型和關係第三名，測量第 四名，幾何第四名，資料呈現與分析第三名(張秋男，2004)。
在學生問卷調查中，我國八年級學生的學習理化自信指標(Index of Students'Self-Confidence in Learning Science，簡稱SCS），
僅28%學生達高自信指標；學習數學自信指標（Index of Students' Self-Confidence in Learning Mathematics，簡稱SCM），僅26%
學生達高自信指標，低於國際平均百分比。我國八年級學生的評價科 學的指標（Index of Students' Valuing Science，簡稱SVS），僅 26%學生達高評價指標；評價數學的指標（Index of Students' Valuing Science，簡稱SVM），僅26%學生達高評價指標，低於國際 平均百分比。
IEA 依得分將學生表現分為優、高級、中級、初級等四級，
在數學科方面，我國八年級學生列為優的有38%，僅次於新加坡的 44%，較總成績第二的韓國高出3%；但是在低分群方面，我國有3.4%
尚未到達初級標準，而新加坡及韓國分別僅0.8%及1.7%，顯示我國八 年級學生低分群的比例過高。在科學科方面，我國八年級學生列為優 的有26%，僅次於新加坡的33%；在低分群方面，我國有1.6%尚未到達 初級標準，而新加坡為4.2%，顯示我國八年級學生成績分布頗收斂。
這些成果顯示我國數學和科學教育一直有不錯的水準，這是大家 對科學教育關心與努力的結果(張秋男，2004)。
第三節 影響學生成就表現因素的相 關研究
近年來以教育的設計與方法觀點來設計有效的課程為強調學生 自我認知與動機的重要性，諸多研究結果指出學生的自信與學生的數 學以及科學學習成就表現呈明顯正相關。這表示學生的自信和其學習 成就成正相關這點應該被納入編輯教材時應當考慮的一點重要因素 (Daniel，2003)。我們可藉由使用不同國家參加TIMSS的測驗結果來 分析有關國家平均數學和科學自信與國家平均成績的關係，比較不同 國家的自信和性別以及年紀間的關係，過去有許多研究指出學生成績 與自信是成正相關的(Jesse，2004)。
香港、日本、韓國和新加坡是四個參加TIMSS的東方國家，但這 四國的學生在TIMSS的數學測驗卻都表現的相當傑出。學生背景資料 的問卷顯現出4個國家中有些共同點，其能用來解釋學生表現優異的 原因。唯一一個完全相同處是都為大班級且人口密度高，這一般不會 被視為高成就表現的原因。由TIMSS的態度問卷數據中也無法找到獨 特的相同點來解釋學生的高成就表現。問卷數據指出東方國家學生有 高成就表現也許是其他方面的關係造成的。特別的是，結果指出這4 個國家的學生對數學表現出負面的態度，包括作數學時缺乏自信等。
而這4個國家顯著的孔儒文化被討論並試著去解釋為何學生抱持負面
態度，但這文化觀無法確定能用來解釋學生的優越表現(Frederick，
2002)。
Daniel(2000)利用 TIMSS 的數據來研究學生自己對科學的信心 與成績的相關性，使用不同測量方法設計來試驗 Ireland 的 5881 位 學生幾種自我認知與成績的關係，並且指認出幾個自我認知明顯與成 績成相關性的：高學習成就表現的學生較同意自己喜歡學習科學、科 學是簡單的科目以及科學對日常生活有很大的幫助；較低學習成就表 現的學生認為學好科學需要自然科學的天份以及運氣。
所以我們知道學生對科學的態度對於學生的學習與成就表現都 有相當的影響，而與科學有關的態度有許多種，但在國內常被混為一 談。蘇懿生、黃台珠(1998)由社會心理學觀點分析態度的組成，並參 考國外的文獻將有關科學的態度區分為「科學的態度」、「對科學的態 度」兩大類，前者常是我們對學生的一種期盼，後者則經常是促成學 生去學習的重要契機，因此與學習成就的相關性較大。有關對科學的 態度的研究，研究方向大多向下求其與學習成就間的關係，或向上求 其影響因子。
張一誠(2002)利用 TIMSS-R 試測與施測結果中兩次測驗都有出 現的試題來分析研究國中新、舊版教科書對學生成就表現的影響。調
查結果發現國中教科書對於八年級學生的學習成就表現有影響，尤其 是以前沒有學過或者是不常接觸到的概念。
洪佳慧(2002)由第三次國際數學與科學教育研究後續調查
(TIMSS-R)中生命科學和環境與資源的重複試題來探討教科書與性別 對學生學習成就表現的影響。研究結果發現：1.學生學習成就表現會 受使用的教科書所影響，其中以教科書裡涵蓋概念數目的不同最容易 造成學生學習成就上的差異；2.男女學生在生命科學上的學習成就表 現差異並不顯著；3.大眾傳播媒體會影響學生的學習成就表現。並且 指出教科書與大眾傳播媒體都會影響學生的學習，所以建議教師應教 導學生如何連貫學習和引導學生去正確的運用媒體來學習，以及生命 科學教科書中可以再多加一些環境與資源議題的題材來使生物教科 書關於環保的議題更加完整。
顏秀玫(2004)使用「2003 年國際數學與科學教育成就趨勢調查 (TIMSS 2003)」之試測與實測的結果來探討我國國小四年級學生低分 題的影響因素。研究發現造成學生成就測驗低分的原因有：1.課程沒 有涵蓋的試題概念，在 44 題低分題中發現有 79.5%的試提概念是試 測與實測課程中沒有出現過的概念，如果課程沒有涵蓋試題的概念，
學生通常不知道如何去作答，所以課程沒有涵蓋試題的概念為造成低 分的原因之一。2.語言能力不足，由監考或訪談發現學生在閱讀及書
寫作答非選擇題時有困難，另外題意的理解與分析也說明了語文閱讀 能力以及書寫能力都會影響學生的學習成就表現。3.試題概念與文獻 上迷思概念相符合，學生可能回答出類似的迷思概念。
在教育的過程中有效的使用電腦被提出是教學方法之一。其中一 種教學設計模型被廣泛的討論-Gagne 的 9 種教學項目，以 9 個項目 來當骨架的使用電腦的優點已經被認為是有效的課程設計。近年來研 究發現日本的學生學習成就表現的比國際數學平均來要的優異。
Daniel(2002)研究日本是如何將電腦編入數學課程,探討 9 個項目是 如何編入課程，並且分析在課程中教室及電腦教室的背景因素以及學 習動機,結果發現在日本 9 個教育項目中有許多被併入這個特別的數 學課程。
羅珮華(2003)分析TIMSS 1999國際報告中各國經濟能力、每年上 課日數、每天平均在校時數、每天學習時間與學生的學習成就之間的 關係。結果發現國家經濟能力對學生數學與科學學習成就有正相關，
經濟能力較強國家學生平均成績較經濟能力較弱國家學生強，但其課 後讀書時數卻較少，因此學者在探討不同國家學生學習成就時，應該 考量國家之間的經濟能力與學生的學習時間。
侯怡如(2003)分析我國學生在 TIMSS 1999 生命科學的答題表現
與情形，並以比較性研究法來分析問卷部分回答情形，利用這些資料 進行層次分析，希望藉由研究結果看清楚我國科學教育的科學面貌，
並提供決策者、教育家、教育從業者在教育改革上有價值的參考資 料。其研究發現我國大部分成績好的學生同意在自然科學上表現良 好，以能夠找到想要的工作以及進入自己喜歡的高中或大學。另外，
平均 61.79%學生期望自己最高教育程度為「大學畢業」，在期望自己 教育度越高的驅使下，在 TIMSS 1999 生命科學公開試題有平均 76.55%
的答對率。在家中資源方面，家中藏書「超過 200 本」的我國學生在 TIMSS 1999 生命科學公開試題有平均 78.60%的答對率。
張謝玲(2004)引用國際第三次數學及科學教育後續調查
（TIMSS-R）的科學測驗試題和問卷設計的方式來研究宜蘭地區國中 二年級學生科學能力測驗以及相關背景資料的探討，使用描述性統計 及相關性（多元迴歸）分析去分析影響八年級學生科學成就的因素以 及影響之結果，背景因素的探討包括性別差異、學生期望及家庭教育 環境等。分析得到幾個結論：1.家庭環境因子中，只有「家中藏書」
與學生科學成就表現有顯著相關。2.學生個人因子中，與學生科學成 就測驗顯著性達 99%信心水準的因子有「期望自己的最高學歷」、「自 己認為學好自然、數學和語文是重要的看法」以及「肯定學好自然是 需要努力學習」；與學生科學成就測驗顯著性達 95%信心水準的因子 有「平時課後多研讀自然科學」、「自己認為有輕鬆休閒的時間是重
要的看法」以及「肯定學好自然是需要運氣」。
羅珮華(2004)以逐步回歸分析來研究台灣、新加坡、日本、韓國、
美國、義大利和智利等七個國家學生在 TIMSS 1999 學習成就與學生 特質的關係，發現七個國家學生一共有九個相同的特質，分別是 1.
在上學前或放學後通常沒有花時間參加科學或數學的社團；2.家裡有 電算器；3.家裡有自己專用的書桌；4.家裡有字典；5.母親認為在學 校學好自然科學是重要的；6.認為在學校學好自然科學是重要的；7.
認為有休閒輕鬆的時間是重要的；8.認為要學好自然科學必需在家努 力多學習；9.當學年度在學校有上自然科學的課程。
在學生特質變數與科學成績的相關性分析中發現：1.科學成就表 現較好的學生喜歡學習自然科學以及喜歡從事有運用到科學的工 作、喜歡自然科學的程度比較高、認為自己在自然科學上表現的較 好、不厭煩自然科學、不覺得自然科學很困難、學好自然科學是為了 能找到想要的工作、使自己和父母高興以及進入自己喜歡的學校。2.
家中有電腦以及對自己最高學歷期望較高的學生科學成就明顯較 高。3.各國科學成績較高的學生不認為學好自然科學需要天份與運 氣。4.各國學生科學成就與自己和母親認為擅長運動以及有休閒輕鬆 的時間很重要的相關性很低。5.學生成績與打工時間以及文化休閒頻 率呈負相關。6.在家使用調查語言頻率較高以及家中藏書較多的學生
科學成績較高。7.各國科學成績較高學生在校外閱讀書籍、雜誌頻率 較高以及每天花較多時間作課後輔導、補習或研讀自然科學，並且認 為科學可以幫助人類去解決人為破壞、能源與污染等問題。8.各國男 學生科學成就都高於女學生科學成就，其相關係數介於.09 到.15 之 間。
吳琪玉(2005)以 TIMSS 1999 與 TIMSS 2003 我國八年級學生在數 學與科學上的測驗結果來分析學生的數學、物理與化學的學習成就，
以及學生特質變項與學生成就表現的相關性。其研究結果發現：1.
數學和物理、化學有顯著關係，且呈高度正相關。2.TIMSS 1999 與 TIMSS 2003 的整體測驗結果相同處為在科學方面都是學生在化學上 的表現都比物理來的好。3.學生在 TIMSS 1999 與 TIMSS 2003 的趨勢 題上答題表現沒有顯著差異。4.男女學生在答題表現上沒有顯著差 異。5.在數學上影響學生學習成就表現相關係數最高的是「自評在數 學的表現」，在科學方面則是「家中藏書」。6.我國在國際間的排名，
在數學方面從第三名下降到第四名，而在科學方面則是由第一名降到 第二名，可是與第一名之間並沒有達到統計上的顯著差異。
吳佳玲、張俊彥(2001)編制地球科學問題解決思考活動測驗工 具，並藉個人背景資料問卷探究目前高中學生家庭背景、性別、測驗 偏好等對其問題解決能力之影響。結果發現學生的父母親教育程度、
家庭月收入、最喜歡的學科對其在問題解決思考活動總分的表現上，
都會有顯著的影響。
我國八年級學生在TIMSS-R國際數學與科學學習成就表現優異，
張殷榮(2001)以相關性分析及描述性統計方式探討TIMSS-R我國受測 學生科學成績與其背景資料，以及影響我國國中生科學學習成就的因 素及其影響情形，包括性別、學生及家庭、科學教師等因素；比較我 國在TIMSS-R與SISS的科學測驗結果之差異；同時探討TIMSS-R我國受 測生在校成績與國際測驗成績的相關情形。研究結果發現在性別因素 方面，國內國中階段學生平均科學學習成就，女生略遜於男生；學生 個人因素方面，學生期望自己完成教育程度之高低明顯影響其科學學 習成就。科學成就表現較高的學生對自己最高教育期望較高、自然科 學是簡單科目、喜愛從事有運用到自然科學的工作以及自然科學對每 個人的生活很重要；家庭因素方面，父母之一大學畢業、藏書100本 以上及家中有三項以上相關教育工具的學生群科學學習成就表現較 高。近年來,關於性別差異問題所衍生的性別議題,在各科學領域中都 引起相當的注意。了解處於兩性之間的認知能力、認知風格的性別差 異。獲得建造女性科學學習環境的啟示，並進一步提供國內兩性平等 教育的參考，也都是很重要的議題(吳 心 楷 ， 1997)。
