Transcript PISA情境化評量(李暉)

101年度高中高職圖書館閱讀指導工作坊
國際學生能力評量計畫
PISA 2006
報告者：李 暉
國立東華大學 課程系
2012/09/25
1
What is PISA?

PIZZA?
101年度高
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
當然不是！
2
OECD PISA

OECD
• Organisation for Economic
Cooperation and Development
（經濟合作發展組織）
101年度高
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
PISA
• The Programme for International
Student Assessment
（國際學生能力評估計畫 ）
3
What is the OECD?


101年度高
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工作坊

具有 30 個會員國，旨在推動民主和市
場經濟的國際組織
提供資料的比較、分析和展望
以便政府能夠：
- 比較政策經驗
- 對一般問題尋求解答
- 識別好的政策
- 調整政策

別稱「富國俱樂部」
4
廣布全球的國際組織
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OECD Member Countries
5
共同參與工作的全球各國
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Economies with which the OECD has working
relationships
6
OECD 的工作方式
收集資料
分
析
討
101年度高
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論
決 策
執
行
專家檢劾、多重監控
7
What PISA Is

101年度高
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

國際學生能力評量計畫 (PISA)係由參
與國家所共同發展，針對十五歲的在
學學生進行的一項國際性標準化評量
PISA 在 2000 年首度實施時有 43 個
國家參與，2003 年第二度實施時
有 41國參與，2006 年最後有 57 個國
家參加， 2009 年有 65 個地區參加
每個家參與的學生人數介於 4,500 到
10,000 人
8
Assessment Cycle


101年度高
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每三年舉辦一次
每次皆以年度為名，迄今已舉辦過
PISA 2000, PISA 2003, PISA 2006和
PISA 2009 四次。目前正在進行中的是
PISA 2012。而PISA 2015已確定仍由林
煥祥教授擔任國家計畫經理(NPM)
9
Assessment Cycle

101年度高
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每一次的 PISA 都包含閱讀、數學和科
學素養等領域。

PISA 2000 的施測重點為閱讀能力，

PISA 2003 強調數學能力與解決問題，

PISA 2006 著重於科學素養

PISA 2009 重新輪回於閱讀能力

PISA 2012 強調數學能力

PISA 2015 回歸以科學素養為主
10
What PISA Assesses

101年度高
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

PISA 評估學生在義務教育上所獲取
的知識和技能中，有多少在本質上可
以讓他們充分的參與社會。
在歷次測驗中，都包含了閱讀、數學
和科學素養三個部份，範圍不僅限於
教科書的內容，還包括了成人日常生
活所需的重要知識和技能。
在 PISA 2003 測驗中，多加了一項問
題解決能力 (problem solving) 的評估
。
11
What PISA Assesses

數學素養(Mathematical Literacy )

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

認識與瞭解數學在所處世界中所扮演
的角色。
能應用數學做有根據的評斷，以適應
個體的生活需要，使成為一個建設性
的，關懷的和具有反省能力的公民。
在各種情況下辨認和明確陳述數學問
題(或將數學問題化為算式)之能力。
12
What PISA Assesses

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閱讀素養(Reading Literacy )
• 個體為了達成其目的，或發展個人知
識與潛能，以參與社會活動而對寫作
文本理解、應用與反省之能力。
• 除此之外尚有解讀、字面的理解，閱
讀素養包括閱讀、解釋與反思，以及
利用閱讀去實現生活中目標的能力。
• PISA 的重點在於利用閱讀去學習而非
去學習閱讀，因此所要評量學生的不
是最基本的閱讀技能。
13
What PISA 2006 Assesses

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科學素養(Scientific Literacy)
•使用科學知識的能力
•能辨認關於自然世界的問題
•基於證據作出結論以利決策
•通過人類活動做出改變
14
What PISA Assesses

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問題解決(Problem Solving )能力
• 解決問題是個體使用認知過程面對和
解決解決實際且跨學科的能力，其解
決方式不是顯而易見的，而其範圍亦
不僅限於數學、科學或閱讀等單一領
域。
15
The Consortium of PISA

ACER (Australia)
• Australian Council for Educational Research
• ACER leads the PISA Consortium and ACER
will manage the communication between the
Consortium and country contacts.
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
ETS (USA)
• Educational Testing Services

NIER (Japan)
• National Institute for Education Policy Research
of Japan


WESTAT (USA)
Cito (The Netherlands)
16
The PISA consortium
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17
PISA 2006 in Taiwan

主持人(National Project Manager)
• 林煥祥 國立花蓮教育大學
• 林福來 國科會科教處處長(前)
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
共同主持人
• 周進洋 國立高雄師範大學
• 劉聖忠 國立花蓮教育大學
• 李 暉 國立花蓮教育大學
18
NPM Meeting in Mildura, Australia
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19
NPM Meeting in Mildura, Australia
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NPM Meeting in Mildura, Australia
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NPM Meeting in Mildura, Australia
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24
施測時間

2005 Field Trail
• 2005/03/15 ~ 2005/04/15
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
2006 Main Study
• 2006/04/15 ~ 2006/05/15
25
保密約定
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試題及問卷嚴禁有下列行為發生：
1. 作為 PISA 測試以外的施測(考試)題目。
2. 作為上課的教材。
3. 當作學生的習題。
4. 當作學生課外補充材料。
5. 流至各級學校或補習班當作教材、考試題
目。
6. 私下給學生（含校內、校外）測驗。
7. 作為個人著作之補充材料。
8. 據為個人著作財產而出版或發行。
26
Procedure of PISA 2006 in Taiwan


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

取樣
舉辦施測人員講習會
分四區舉辦學校主任講習會
施測
• 分四區同步進行紙筆測驗

閱卷(coding)及資料鍵入
27
Sampling
28
Sampling (Main Study)

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為確保施測品質，取樣須遵守下列六項
關鍵程序：
• 依定義確認學生母群。
• 依符合資格之學生，列出學校（或機構）
名單。
• 自名單中抽取學校樣本。
• 自學校樣本中找出合格的學生母群。
• 自每一抽中學校中再抽出所需之學生樣本
• 保留取樣過程之文件，並據以計算取樣和
調查操作之有效性。
29
取樣要求


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


提供全國十五歲在學學生名單及出生
年月日
提供所有學校名單、類型及所在地區
所有偏遠小校皆應考慮在內
說明排除被選取學校之學生數及理由
至少 150 校，4500 學生
30
Sampling (2005 Field Trail)

母群
• 十五歲在學學生(1989/01/01 ~ 1989/12/31)

101年度高
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分層叢集取樣
• 分北市、高市及北、中、南、東共六區依
母群比例
• 分普通高中、職業學校依母群比例
• 預計共取 40 校，40 人／校
• 實際取樣 1,566 人，到考率為 97.9%
31
Sampling (Main Study)

母群
• 十五歲在學學生(1990/01/01 ~ 1990/12/31)
• 共334,391人(教育部統計處)

101年度高
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分層叢集取樣(KeyQuest are used)
• 分北市、高市及北、中、南、東共六區
依母群比例
• 按學制(高中、高職、五專、國中、…)依
母群比例
• 預計共取 236 校，40 人／校
• 實際取樣 8,815 人(女4,193，男4,622)，
到考率為 93.4%
32
Item
33
試題


101年度高
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



分為 13 個題本(booklet)
每個題本有 4 個題組(cluster)
每個題組(cluster)含 3-4 個大題
共 48 個大題(每個題目含數個小題)，
某些大題尚包括 2-3 個科學態度問題
小題題型包括選擇題與問答題
http://pisa-sq.acer.edu.au/
34
Test Booklet Design PISA 2006 MS
Booklet
101年度高
中高職圖書
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工作坊
Cluster
1
S1
S2
S4
S7
2
S2
S3
M3
R1
3
S3
S4
M4
M1
4
S4
M3
S5
M2
5
S5
S6
S7
S3
6
S6
R2
R1
S4
7
S7
R1
M2
M4
8
M1
M2
S2
S6
9
M2
S1
S3
R2
10
M3
M4
S6
S1
11
M4
S5
R2
S2
12
R1
M1
S1
S5
13
R2
S7
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M3
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Booklet
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Cluster
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Cluster
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Cluster
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S5
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R1
R2
S2
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S4
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R1
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M4
S5
M1
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M1
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M4
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S1
S2
S5
M3
38
Cluster
101年度高
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Unit number Item number
Total item
number
S1
5
22
S2
5
19
S3
5
20
S4
5
20
S5
6
19
S6
5
19
S7
6
21
M1
6
12
M2
8
12
M3
9
12
M4
8
12
R1
4
13
R2
4
15
28
Total
75
216
216
140
48
39
試題本的輪換

13 個題本，在學生中輪替作答
• 例如：第一位學生作答題本 12， 則第二
位學生將作答題本 13，第三位學生作答題
本 1，第四位學生作答題本 2，餘類推。
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
每校大約有 40 位學生受測
• 每一題本在任一校約有 3 (40/13) 本被作答

我國 2006 年共 236 校參與
• 實際受測人數為8815人
• 平均每一題本被作答之數量約為 678
(8815/13) 本
40
科
學
評
量
架
構
101年度高
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工作坊
情境 (context)
與生活相關的科
學與科技
需要具備
能力和態度被左右於
能力 (competencies)
․形成科學的議題
․以科學解釋現象
․使用科學的證據
a) 知識 (knowledge)
能夠瞭解
․科學內容的知識
․關於科學的知識
b) 態度 (Attitudes)
對於科學議題的回應（興趣
、科學探究的支持、責任）
41
科
學
的
情
境
向
度
個人的
(個人, 家庭, 類團體)
健康維持、意外
健康 、營養學
社會的
（社群）
全球的
（世界生活）
疾病的控制、疾病傳染 流行疫情、疫情的
、食物選擇、社群健康 擴散
物料與能源的個人 人口數量的維持、生活 創新與維持、自然
自然
使用
品質、安全、糧食的產 系統、人口生育、
資源
出與分佈、能源供給
物種平衡
對環境友善的態度 人口分佈、垃圾控制、 生物多樣性、永續
生態、污染控制、
環境 、使用與控制資源 環境衝擊、在地天氣
101年度高
土壤的產出與流失
中高職圖書
自然與人為因素、 劇變（地震、極端氣候 氣候改變、現代戰
館閱讀指導
建築判斷
）、緩慢的進化（海岸 爭的影響
工作坊
災害
線侵蝕、陸地沈降）、
冒險的測試
科學解釋與自然現 新物料、儀器革新、基 物種的滅絕、太空
科學
象的興趣、科學興 因改革、運輸
探索、宇宙的起源
與科
趣、運動與休閒、
與結構
技的
音樂與個人化科技
探索
42
科
學
能
力
素
養
向
度
101年度高
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工作坊
形成科學的議題(identify scientific issues)
 透過科學化研究辨識可能的議題
 在科學訊息當中發現研究的關鍵
 在科學研究當中辨識主要特徵
科學地解釋現象(explain phenomena scientifically)
 在主題情境當中應用科學知識
 科學地描述或解釋現象並且預測改變
 給予恰當的描述、解釋與預測。
使用科學的證據(use scientific evidence)
 佐以科學證據建立與延伸出結論
 發現在結論背後的假設、證據與論述。
 將科學應用於社會與科技的發展
43
科
學
態
度
素
養
向
度
101年度高
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工作坊
支持科學的探究 (support for scientific enquiry)
 能瞭解同時考量數個科學面向與論述的重要。
 使用事實資訊以及合理的解釋
 導出結論需具備邏輯與嚴謹過程
對科學學習有信心(self-belief as science learner)
 有效率的處理科學任務
 在解決科學問題當中克服困難
 展現強的科學能力
對科學有興趣(interest in science)
對於科學與科學相關議題擁有好奇心
使用多樣的資源與方法展露出汲取課外科學知識與技術的意志
展露持續對科學資訊擷取的興趣，含未來有意從事科學相關的
職業
自覺對環境與資源有責任(responsibility towards resources and
environments)
 擁有環境維護的個人責任意識
 能認知環境總貌乃來自於個人的行動
 擁有意志採取行動來維護自然資源
44
涵蓋之能力―科學(任務或過程)


101年度高
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工作坊

形成科學的議題 (identify scientific
issues)
以科學解釋現象 (explain phenomena
scientifically)
使用科學的證據 (use scientific
evidence)
45
科學素養的評分

101年度高
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
基於IRT（item response theory）設計理念
的安排使得每一個題目可以根據難度（
difficulty）的計算賦每一個題目一個特定
的得分。
一旦每一個題目可以被賦予一個特定的得
分後，我們就可以根據一個學生在題本中
的表現去評估他的得分，而這個得分就可
以被用來反映所謂學生的能力（estimated
ability）或科學表現。
46
科學素養的評分

101年度高
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

PISA 2006設定OECD所有國家的平均
表現（mean score）為500分，標準差
（standard deviation）為100分，以作
為學生得分的詮釋基準點。
大約三分之二的OECD國家的學生之
得分介於400-600之間。
500分基準點的方式適用於科學素養
不同向度的不同項目上。
47
科學素養的評分

101年度高
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工作坊
科學素養層級（proficiency levels）是PISA
2006用來表示學生得分數所代表的層級概
念，在這個層級概念中PISA 2006可以詳細
的描述學生可以表現什麼（見圖 1）。
層級
一
二
三
四
五
六
最低分
334.9
409.5
484.1
558.7
633.3
707.9
學生達
成％（
94.8% 80.0% 56.7% 29.3%
OECD
平均）
9.0%
1.3%
48
題組(unit)的形成

101年度高
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工作坊



根據上述科學評量理論架構中的四個向度
（情境－能力－知識－態度），在國際專
家團隊（international expert panel）的指導
下建構的。
以題組（unit）的方式呈現。
先讓學生熟悉某個情境開始，再根據這個
情境發展數個題目
每一小題都會評量學生不同的能力
(competencies)以及學生對於科學內容知識
(KOS)或關於科學的知識(KAS)的了解。
49
題目的型式


101年度高
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


是非題組（全對才計分）
單一選擇題（multiple choice item）
簡答題
開放式問答題
態度量表（李克特氏四等第量表）
50
科學例題─防曬品
101年度高
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科學例題─防曬品 (題組)
101年度高
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咪咪和狄恩想知道哪種防曬產品提供他們皮
膚最佳的保護。防曬產品的防曬係數（SPF）顯
示每種產品吸收陽光的紫外線輻射成分的有效程
度。相較於低防曬係數的防曬品，高防曬係數的
防曬品保護皮膚的時間更長。
咪咪想出一個方法去比較一些不同的防曬產
品。她和狄恩收集了下列東西：
兩張不吸收陽光的透明塑膠薄片；
一張對光線敏感的紙；
礦物油(M)和含有氧化鋅(ZnO)的乳霜；以及
四種不同的防曬品，它們被稱為 S1、S2 、S3
和 S4。
52
科學例題─防曬品 (題組)
101年度高
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工作坊
咪咪和狄恩將礦物油包含在內是因為它能讓
大部分的陽光穿透，而氧化鋅則是因為它幾乎可
以完全阻擋陽光。
狄恩將每種物質滴一滴在一張塑膠薄片上所
標示的圓圈內，然後將第二張塑膠片覆蓋在上面
。他將一本大書放在兩張薄片之上並且往下壓。
M
S1
S2
ZnO
S3
S4
53
科學例題─防曬品 (題組)
咪咪接著將塑膠片放在一張對光線敏感的紙上
面。對光線敏感的紙的顏色由深灰色轉變為白色（
或非常淺灰色），依它暴露在陽光下多久而定。最
後，狄恩將這些薄片放在陽光充足的地方。
101年度高
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塑膠片
對光線敏感
的紙
54
科學例題─防曬品(問題2)

101年度高
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在比較防曬品的效能時，下列哪一個
是礦物油和氧化鋅作用的科學性描述
？
• 礦物油和氧化鋅都是被試驗的因素。
• 礦物油是被試驗的因素，而氧化鋅是對
照物質。
• 礦物油是對照物質，而氧化鋅是被試驗
的因素。
• 礦物油和氧化鋅都是對照物質。
55
科學例題─防曬品(評分標準)

滿分
• 代號 1：D 礦物油和氧化鋅都是對照物
質。
101年度高
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
零分
• 代號 0：其他答案
• 代號 9：沒有作答
56
試題分析


101年度高
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




試題類型：選擇題
科學能力：形成科學議題之能力
知識類別：科學探究 (科學本質)
應用範圍：健康
背
景：個人
試題難易度：588分(層級四)
答對率(OECD 國家)：40.5%
57
試題說明

101年度高
中高職圖書
館閱讀指導
工作坊

本問題要求學生對「科學探究」的本質要有
一般性的瞭解，以及能認出特別是在兩種極
端受測效果的物質對照下，防曬品的效果是
如何被測量的。這是關於紫外線輻射防護的
應用，而背景是個人關注的。
除了可以從實驗的描述中找出有何改變和被
測量的變項之外，學生必須能確定被用以定
量受測變項的方法才能獲得滿分。本問題屬
於層級四。
58
科學例題─防曬品(問題3)

101年度高
中高職圖書
館閱讀指導
工作坊
下列哪一個問題是咪咪和狄恩嘗試
回答的？
A. 與其他的防曬品比較，每種防曬品的
保護如何？
B. 防曬品如何保護你的皮膚免受紫外線
輻射傷害？
C. 有沒有任何防曬品提供比礦物油更少
的保護？
D. 有沒有任何防曬品提供比氧化鋅更多
的保護？
59
科學例題─防曬品(評分標準)

101年度高
中高職圖書
館閱讀指導
工作坊
滿分
• 代號 1：A . 與其他的防曬品比較，每種
防曬品的保護如何？
(D 礦物油和氧化鋅都是對照物質。)

零分
• 代號 0：其他答案
• 代號 9：沒有作答
60
試題分析


101年度高
中高職圖書
館閱讀指導
工作坊





試題類型：選擇題
科學能力：形成科學議題之能力
知識類別：科學探究 (科學本質)
應用範圍：健康
背
景：個人
試題難易度：499分(層級三)
答對率(OECD 國家)：58.3%
61
試題說明

101年度高
中高職圖書
館閱讀指導
工作坊

本問題要求學生正確地找出這項實驗所嘗試
要回答的問題，亦即學生需要從題目的實驗
敘述中找出受測變項。此問題最初所關切的
是有關科學的方法學，以及以往所稱的「科
學探究」。這是關於紫外線輻射防護的應用
，而背景是個人關注的。
由於問題要求學生認出有何改變以及受測變
項，故屬於層級三。
62
科學例題─防曬品(問題4)

101年度高
中高職圖書
館閱讀指導
工作坊
為什麼第二張塑膠薄片被往下壓？
A.
B.
C.
D.
避免油滴變乾。
將油滴盡可能地向外擴展。
將油滴保留在標示的圓圈內。
使得油滴的厚度一樣。
63
科學例題─防曬品(評分標準)

滿分
• 代號 1：D. 使得油滴的厚度一樣。

101年度高
中高職圖書
館閱讀指導
工作坊
零分
• 代號 0：其他答案
• 代號 9：沒有作答
64
試題分析


101年度高
中高職圖書
館閱讀指導
工作坊





試題類型：選擇題
科學能力：形成科學議題之能力
知識類別：科學探究 (科學本質)
應用範圍：健康
背
景：個人
試題難易度：574分(層級四)
答對率(OECD 國家)：43.0%
65
試題說明

101年度高
中高職圖書
館閱讀指導
工作坊

本問題所關注的是在「科學探究」中，如何
使用技巧來控制變項。學生必須瞭解描述技
術的目的是確保防曬品相同的厚度。因為探
究的方法學是“科學探究”問題的焦點。這
是關於紫外線輻射防護的應用，而背景是個
人關注的。
正確的答案是學生要能察覺防曬品的厚度會
影響結果，而且需要在實驗的設計中說明。
因此，本題具有層級四的特性。
66
科學例題─防曬品(問題5)
對光線敏感的紙是深灰色，當它暴露在一些陽
光下時會褪色成較淺的灰色，而當暴露在大量
陽光下時會變成白色。這些圖示中哪一個顯示
出可能會出現的圖案？請解釋為什麼你選擇它
101年度高
中高職圖書
館閱讀指導
工作坊
C
A
M
S1
S2
M
ZnO
S3
S4
ZnO
S3
S4
B
S1
S2
D
M
S1
S2
M
S1
S2
ZnO
S3
S4
ZnO
S3
S4
67
科學例題─防曬品(評分標準)

101年度高
中高職圖書
館閱讀指導
工作坊
滿分
代號 2：
A。解釋ZnO 的圓點維持深灰色（因為它阻擋
了陽光）和M的圓點變為白色（因為礦物油吸
收極少陽光 ）。
[無需 ( 雖然是充分的 ) 包含括號內的附加解釋
。]
• A。ZnO 已經阻擋了陽光，而M 讓陽光通過了。
• 我選A因為礦物油應該是最淺色，而氧化鋅最深色
68
科學例題─防曬品(評分標準)

101年度高
中高職圖書
館閱讀指導
工作坊
部份分數
代號 1：
A。對 ZnO 圓點或 M 圓點其中一個解釋正確
，但是沒有同時給予兩者正確解釋，也沒有對
另一圓點給予錯誤的解釋。
• A。礦物油提供最低的UVL防護。因此塗抹其他物
質的紙張不會是白色。
• A。氧化鋅幾乎吸收了全部的輻射線，而圖示顯示
如此。
69
科學例題─防曬品(評分標準)

零分
代號 0：其他答案
101年度高
中高職圖書
館閱讀指導
工作坊
• A。因為ZnO阻擋光而M吸收它。
• B。ZnO 阻擋陽光而且礦物油讓它通過。
代號 9：沒有作答
70
試題分析



101年度高
中高職圖書
館閱讀指導
工作坊




試題類型：開放式問答
科學能力：使用科學證據之能力
知識類別：解釋科學 (科學本質)
應用範圍：健康
背
景：個人
試題難易度：滿分629分
部份得分616分(層級四)
答對率(OECD 國家)：43.0%
71
試題說明

101年度高
中高職圖書
館閱讀指導
工作坊

本題是「使用科學證據」能力中層級四的一個例子。在題目
中給了學生一項實驗結果，要求學生指出結果為何者，並解
釋他們的結論。本問題要求學生展現對所予圖形的理解，然
後做出正確的選擇。正確的答案要求題目所給的證據必須吻
合圖形中的灰影。學生為了形成結論，必須整合三項證據：
(1) 礦物油能讓大部分的陽光穿透，而氧化鋅則可以阻擋大
部份陽光；(2) 對光線敏感的紙暴露在陽光下；以及 (3) 只有
一個圖形吻合所有規範。因為所要求的結論必須與可得到的
證據間，有邏輯上的一致性，因此本題被劃歸為「科學的解
釋」類別，這是關於紫外線輻射防護的應用，而背景是個人
關注的。
學生必須整合幾個證據，並有效地解釋它的邏輯一致性，以
形成正確的結論，故此問題屬於層級四。在層級四尚有滿分
與部份得分的區別。這可以由選擇正確圖形所需之技能來加
以解釋。滿分的回答被認為是比部份得分更具有完整的解釋
。題組（units）溫室與防曬品某些能力上對層級三而言是個
很好的例子。
72
科學例題─運動
101年度高
中高職圖書
館閱讀指導
工作坊
73
科學例題─運動 (題組)
定期但適度的運動對我們的健康有益。
101年度高
中高職圖書
館閱讀指導
工作坊
74
科學例題─運動(問題1)
問題 1：運動
定期運動有什麼好處？請就各項陳述，圈出「是
」或「否」。
101年度高
中高職圖書
館閱讀指導
工作坊
這是定期運動的一項好處嗎？
是或否？
運動幫助預防心臟和循環的疾病。
是/否
運動引導健康的飲食。
是/否
運動幫助避免變得過重。
是/否
75
科學例題─運動(評分標準)
滿分
代號1：全部三個答案皆正確：答案依次
序為「是、否、是」
101年度高
中高職圖書
館閱讀指導
工作坊
零分
代號0：其他答案
代號9：沒有回答
76
試題分析


101年度高
中高職圖書
館閱讀指導
工作坊





試題類型：是非題組
科學能力：科學地解釋現象之能力
知識類別：生命科學 (科學內容知識)
應用範圍：健康
背
景：個人
試題難易度：545分(層級三)
答對率(OECD 國家)：56.6%
77
試題說明

101年度高
中高職圖書
館閱讀指導
工作坊
這是一個複雜的選擇題，學生必須就所列之
三個小題選擇 「是」或 「否」。能夠正確的
回答全部（三個）問題（依序為：是、否、
是）才能得分。學生必須具有某些運動知識
會較具優勢，因此問題被列為解釋科學現象
的能力。問題對15歲的學生有高度的關聯因
為這關係到他們自己的個人健康。這個問題
在545分呈現困難層級，這要高於平均的困難
度，故被列入層級3的較高部份。在此層級中
，學生能夠選擇事實與知識去解釋現象，也
可以從不同的學科中解釋與利用科學概念，
而且可以直接應用它。
78
科學例題─運動(問題3)
問題 3：運動
當肌肉被運動時發生了什麽事情？請就各項陳
述，圈出「是」或「否」。
101年度高
中高職圖書
館閱讀指導
工作坊
當肌肉被運動時這情況會發生嗎？
是或否？
肌肉獲得增加的血液流動。
是/否
脂肪在肌肉中形成。
是/否
79
科學例題─運動(評分標準)
滿分
代號1：答案皆正確：答案依次序為「是
、否」
101年度高
中高職圖書
館閱讀指導
工作坊
零分
代號0：其他答案
代號9：沒有回答
80
試題分析


101年度高
中高職圖書
館閱讀指導
工作坊





試題類型：是非題組
科學能力：解釋科學現象能力
知識類別：生命科學 (科學內容知識)
應用範圍：健康
背
景：個人
試題難易度：386分 (層級一)
答對率(OECD 國家)：82.4%
81
試題說明

101年度高
中高職圖書
館閱讀指導
工作坊

在這個問題中，得分的學生要能夠正確地想
起關於肌肉運作和體內脂肪生成的知識。亦
即學生必須具有科學事實的知識，包括活動
肌肉可以增加血液流動，以及當肌肉被運動
時不會生成脂肪。學生要能夠接受選擇題中
的第一個解釋（選擇「是」），而拒絕第二
個解釋（選擇「否」）。
這兩個包含在問題中的事實解釋並無關聯。
無論回答「是」或「否」都代表一種關於肌
肉運動效果被廣為流傳的知識。因此，本題
具有層級1特性，運動、衣服、大峽谷（圖
2.29, 2.26和2.27）等題組都是層級1的問題，
位於「解釋科學現象」能力量尺的最底部。
82
科學例題─運動(問題5)
問題 5：運動
為什麼當你在做運動時比起當你的身體在休
息時，你必須更用力呼吸？
101年度高
中高職圖書
館閱讀指導
工作坊
83
科學例題─運動(評分標準)
滿分
101年度高
中高職圖書
館閱讀指導
工作坊
代號 11：為了清除增加的二氧化碳濃度，並且
提供更多的氧給你的身體。
(不可用「空氣」代替「二氧化碳」或「氧」)
 當你運動身體時，你的身體需要更多氧，並
且產生更多二氧化碳。呼吸就是做這件事。
 呼吸加快可以讓更多的氧進入血液，並且移
除更多二氧化碳。
84
科學例題─運動(評分標準)
滿分
101年度高
中高職圖書
館閱讀指導
工作坊
代號 12：清除身體中增加的二氧化碳濃度；
或者供給身體更多的氧，但只答了二者中的其
中一個。（不可用「空氣」代替「二氧化碳」
或「氧」)
 因為我們必須除去積聚起來的二氧化碳。
 因為肌肉需要氧。[這暗示當你運動時（使用
肌肉），身體需要更多的氧]
 因為運動會消耗氧。
 你更用力呼吸是是因為你把更多的氧帶進你
的肺部。（表達不佳，但學生知道這樣做是
增加氧的供給。）
85
科學例題─運動(評分標準)
滿分 (接續)
101年度高
中高職圖書
館閱讀指導
工作坊
 因為你消耗了許多能量，所以你的身體需吸
入二、三倍或更多的空氣。它同時也需要清
除你身體裡的二氧化碳。
（第二句可獲代號12，這暗示比平時更多的二
氧化碳需要由身體排出；第一句雖然不構成相
互矛盾，但是若只答這句只能獲代號01。）
86
科學例題─運動(評分標準)
零分
101年度高
中高職圖書
館閱讀指導
工作坊
代號01：其他答案
 為了給你的肺部更多空氣。
 因為肌肉消耗更多能量。(不夠具體)
 因為你的心跳加快。
 你的身體需要氧。(沒有提及需要更多的氧)
代號99：沒有作答
87
試題分析


101年度高
中高職圖書
館閱讀指導
工作坊





試題類型：開放式問答
科學能力：科學地解釋現象之能力
知識類別：生命科學 (科學內容知識)
應用範圍：健康
背
景：個人
試題難易度：583分 (層級四)
答對率(OECD 國家)：45.2%
88
試題說明

101年度高
中高職圖書
館閱讀指導
工作坊

關於本題學生必須解釋呼吸變得更沉重（更
深或更急促）為何與增加運動有關。要得到
分數必須能夠解釋運動時比未運動時，肌肉
需要更多的氧氣 且／或 必須清除更多的二氧
化碳。因為學生為了明確的解釋問題必須召
回知識，因此本題屬於「科學知識」的範疇
。關於人體生理學的相關知識相當適合應用
在「健康」上，雖然只是個人的情境。
為了要敘述增加運動會使發生在肺部的氣體
交換增加，學生需要獲取身體系統的知識。
為了產生對現象的解釋，一些特殊知識會被
用到，因此本問題屬於層級四。
89
科學例題─溫室
101年度高
中高職圖書
館閱讀指導
工作坊
90
科學例題─溫室 (題目)
101年度高
中高職圖書
館閱讀指導
工作坊
閱讀文章並回答下列問題。
溫室效應：事實還是想像？
生物需要能量才能生存。維持地球上生命
的能量來自於太陽，由於太陽是如此熾熱，因
此將能量輻射到太空中。這些能量只有一小部
分會到達地球。
地球的大氣層就像包裹著我們星球表面的
保護毯一樣，避免存在於真空世界裡的溫度差
異。
大部分來自太陽的輻射能量穿過地球的大
氣層。地球吸收部分這些能量，而部分則從地
球表面反射回去。
91
科學例題─溫室 (題目)
101年度高
中高職圖書
館閱讀指導
工作坊
部分這些反射的能量會被大氣層吸收。
正由於如此，地球表面以上的平均溫度
比如果沒有大氣層時來得高。地球大氣層有
著和溫室一樣的效應，因此有了溫室效應一
詞。
據說溫室效應在二十世紀變得越來越顯
著。
事實上，地球大氣層的平均溫度已經增
加。報章雜誌經常聲稱，二氧化碳排放的增
加是二十世紀溫度上升的主要原因。
92
科學例題─溫室 (題目)
101年度高
中高職圖書
館閱讀指導
工作坊
一位名叫小德
的學生對於地
球大氣層的平
均溫度和地球
上二氧化碳排
放之間的可能
關係感到興趣
。
他在圖書館找
到右邊兩幅曲
線圖。
20
二氧化碳排
放

(每年以十
億噸計)
10
1860 1870 1880 1890 1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990

年份
15.4
地球大氣層
的

平均溫度
(C)
15.0
14.6
1860 1870 1880 1890 1900 1910 1920 1930 1940 19501960 1970 1980 1990

年份
93
科學例題─溫室 (問題)
101年度高
中高職圖書
館閱讀指導
工作坊
小德從這兩幅曲線圖得出結論，確信地球大
氣層的平均溫度的增加是由於二氧化碳排放
的增加。
曲線圖中有什麼資料支持小德的結論？
94
科學例題─溫室(評分標準)
滿分
101年度高
中高職圖書
館閱讀指導
工作坊
代號 11：提及（平均）溫度與二氧化碳排放
兩者均增加。
 當排放增加，溫度增加。
 兩幅曲線圖都在上升。
 因為在1910年兩幅曲線圖都開始上升。
 隨著CO 排放，溫度便會上升。
2
 在兩幅曲線圖上的資訊線一起上升。
 所有東西都在增加。
 CO 排放越多，溫度越高。
2
95
科學例題─溫室(評分標準)
滿分 (接續)
101年度高
中高職圖書
館閱讀指導
工作坊
代號 12：提及（一般而言）溫度與二氧化碳
排放有正相關。
（註：這個代號旨在反映學生是否懂得運用
以下的專有術語，例如：「正相關」、「相似
曲線」或「成正比例」— 雖然，嚴格來說，
下列例子並不完全正確，但它反映了學生對題
目有足夠的了解，所以可以給予分數。）
 CO 的數量與地球的平均溫度是成正比。
2
 曲線形狀相似，表示兩者之間有關係。
96
科學例題─溫室(評分標準)
零分
101年度高
中高職圖書
館閱讀指導
工作坊
代號 01： 提及（平均）溫度或二氧化碳排放
其中一項有增加。
 溫度已上升。
 CO2 正在增加。
 它顯示了溫度的急劇轉變。
代號 02： 提及溫度與二氧化碳，但沒有清楚
表明兩者有什麼關係。
 二氧化碳排放（曲線圖一）對地球上升的溫
度（曲線圖二）有所影響。
 二氧化碳是導致地球溫度增加的主因。
97
科學例題─溫室(評分標準)
零分 (接續)
101年度高
中高職圖書
館閱讀指導
工作坊
其他答案。
 二氧化碳排放比地球平均溫度大幅度地上升
。（註：這個答案不正確，因為這表示CO2排
放與溫度上升到什麼程度，而非指出「兩者皆
增加」的正確答案）
 多年來CO2 的上升是由於地球大氣層的溫度
上升。
 曲線圖所顯示的向上趨勢。
 有上升。
代號 99： 沒有作答。
98
試題分析


101年度高
中高職圖書
館閱讀指導
工作坊





試題類型：開放式問答
科學能力：使用科學證據之能力
知識類別：解釋科學 (科學本質)
應用範圍：”環境”
背
景：全球
試題難易度：529分 (層級三)
答對率(OECD 國家)：54%
99
試題說明

101年度高
中高職圖書
館閱讀指導
工作坊

對於「使用科學證據」能力，題組（unit）溫室對層
級三而言是個很好的例子。在這個小題中，學生必須
解釋圖形中所呈現的證據，並能推論結合圖形支持平
均溫度與二氧化碳排放同時增加的結論。學生被要求
從兩個相同時間尺度的圖形做比較以找出證據，去判
斷「地球大氣溫度與二氧化碳排放量是有關係的」這
個結論是否具有效度。學生必須首先要從數行閱讀文
本中看出一些端倪，得分與否須視能否看出兩個圖形
都隨時間攀升，或是二者之間存在正相關，並以此支
持結論。這個環境議題的作用是依情境界定的也是全
球性的。所要求學生的技能是解釋所題供的圖形資料
，因此本問題是屬於「科學的解釋」範疇。
學生在此層級三的題目中得分，要能夠在兩個圖形中
找出簡單的模式，並以此支持結論。
100
科學例題─溫室 (問題4)
101年度高
中高職圖書
館閱讀指導
工作坊
另一名學生小妮卻不同意小德的結論。她比
較兩幅曲線圖，指出曲線圖中有些部分並不
支持他的結論。
請從曲線圖中的某一部份舉出一個不支持小
德結論的例子。請解釋你的答案。
101
科學例題─溫室(評分標準)
滿分
代號 2：能夠指出兩幅曲線圖中，有哪一部分
的曲線不是同時上升或下降，並作出解釋。
(約)在1900-1910這段時期，CO2增加，但溫度則
下降。
 1980-1983這段期間， CO2下降而溫度則上升。
 溫度在1800年代的變化不大，但第一幅曲線圖則
持續上揚。
 在1950-1980這段期間，溫度沒有增加，而CO2
有增加。
 從1940年至1975年，溫度大致維持一樣，但二氧
化碳排放顯示急遽上升。
 1940年的溫度比1920年的高出許多，但它們有類
似的二氧化碳排放。

101年度高
中高職圖書
館閱讀指導
工作坊
102
科學例題─溫室(評分標準)
部分分數
101年度高
中高職圖書
館閱讀指導
工作坊
代號 1：指出了正確的時期，但沒有給予解釋
 1930–1933
 1910年之前。
 指出一個特定年份（而不是時期），並提供
合理的解釋。
 在1980年，排放下降，溫度則仍然上升。
 舉出了不支持小德結論的例子，但卻寫錯了
時期。（註：這類型錯誤必須有證據支持—
例：在曲線圖中有一處清楚地描繪一個正確答
案，但在轉述資料到文字時出錯。）
103
科學例題─溫室(評分標準)
部分分數 (接續)
在1950年至1960年期間溫度下降，而二氧化
碳排放卻增加。
 提及兩條曲線的不同之處，但沒有指出任何
特定的時期。
 在某些地方溫度上升儘管排放下降。
 早先有很少的二氧化碳排放，但是卻有很高
的溫度。
 當曲線圖一有穩定的增加時，在曲線圖二卻
沒有增加，它維持不變。 (註：它「大體上
」維持不變。)

101年度高
中高職圖書
館閱讀指導
工作坊
104
科學例題─溫室(評分標準)
部分分數 (接續)
因為剛開始時溫度仍高，但二氧化碳則很低
 提及其中一幅曲線圖的不規則變化。
 大約在1910年時溫度已下降，然後開始上升
了一段時間。
 在第二幅曲線圖可以見到就在1910年之前，
地球大氣層的溫度下降。
 指出了兩幅曲線圖的不同之處，但未能清楚
解釋。
 在1940年代，熱度相當高，但二氧化碳卻非
常低。 （註：這個解釋雖然不清楚，但兩者
的不同之處有被清楚地點出來。）

101年度高
中高職圖書
館閱讀指導
工作坊
105
科學例題─溫室(評分標準)
零分
101年度高
中高職圖書
館閱讀指導
工作坊
代號 0：提及一條曲線的不規則變化，但沒有
明確地提及兩幅曲線圖。
 它上升一點，然後又下滑。
 它在1930年下滑。
 提及一段沒有清楚界定的時期或年份，但沒
有提供任何解釋。
 中間部分。
 1910年。

其他答案。
在1940年平均溫度增加，但CO2排放沒有
 在1910年左右，溫度已增加但排放沒有。
代號 9：沒有作答。

106
試題分析


101年度高
中高職圖書
館閱讀指導
工作坊





試題類型：開放式問答
科學能力：使用科學證據之能力
知識類別：解釋科學 (科學本質)
應用範圍：環境
背
景：全球
試題難易度：滿分659 (層級五)
部份計分 568 (層級四)
答對率(OECD 國家)：34.5%
107
試題說明

101年度高
中高職圖書
館閱讀指導
工作坊


本題是在題組「溫室」中關於「使用科學證據」的最
後一例，要求學生在圖形中找出無法支持結論的地方
。這個問題要求學生尋找兩個圖形中異於正相關一般
趨勢的特殊差異。學生必須指出圖形不是同時上升或
同時下降的部份，並以此做為結論的理由。這要比問
題3包含了更多的洞察與分析技能，而不僅僅是兩個
圖形間一般的關係的歸納，學生不但要指出存在差異
的地方，還要提出解釋才能得到滿分。
有效地比較兩組資料的細節，並就所予結論提出批判
，獲的滿分就位於科學素養量尺的層級五。如果學生
瞭解問題在問什麼，而且正確地指出兩個圖形的差異
，但是未能就此差異提出解釋，就只能得到部份分數
，並且被歸於科學素養量尺的層級四。
這個環境議題的作用是依情境界定的也是全球性的。
要求學生具有解釋所予圖形資料的技能，故屬於「科
學解釋」的範疇。
108
科學例題─溫室 (問題5)
101年度高
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工作坊
小德堅持自己的結論，即地球大氣層平均溫度
的上升，是由於二氧化碳排放的增加所引起的
。但是小妮則認為他的結論太草率。她說：「
在接受這個結論之前，你必須確定其他可能影
響溫室效應的因素維持不變。」
請寫出小妮所指的其中一個因素。
109
科學例題─溫室(評分標準)
滿分
101年度高
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工作坊
代號 11：寫出一個因素提及來自太陽的能量
或輻射。
 太陽發熱和地球可能改變位置。
 由地球反射回去的能量。
代號 12：寫出一個因素提及一種自然成分或
一種可能的污染源。
 空氣中的水蒸氣。
 雲。
 像火山爆發的事情。
110
科學例題─溫室(評分標準)
滿分 (接續)
大氣層的污染（氣體、燃料）。
 廢氣的數量。
 氟氯碳化物（CFC）。
 汽車數目。
 臭氧（為空氣的一個成分）。 （註：如學生
填上臭氧層受破壞，請用代號03。）

101年度高
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工作坊
零分
代號 01：提及影響二氧化碳濃度的原因。
 砍伐熱帶雨林。
111
科學例題─溫室(評分標準)
零分 (接續)
101年度高
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工作坊

砍伐熱帶雨林。

CO2 的排放量。

化石燃料。
代號 02：提及不夠具體的因素。

肥料。

噴霧器。

天氣情況如何。
112
科學例題─溫室(評分標準)
零分 (接續)
代號 03：其他錯誤因素或其他答案。
101年度高
中高職圖書
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工作坊

氧的數量。

氮。

臭氧層裡的洞也越來越大。
代號 99：沒有作答。
113
試題分析


101年度高
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工作坊





試題類型：開放式問答
科學能力：科學地解釋現象之能力
知識類別：地球科學 (科學內容知識)
應用範圍：環境
背
景：全球
試題難易度：709分 (層級六)
答對率(OECD 國家)：18.9%
114
試題說明

101年度高
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工作坊

題組（unit）「溫室」（圖2.33）的問題5是一個「層級
六」，以及「解釋科學現象」能力的實例。在此問題中
，學生必須分析結論以說明其它可影響溫室效應的因素
。這個問題包含了「形成科學議題」與「解釋科學現象
」兩種能力。學生需要瞭解測量變項、瞭解這些變項，
以及控制外在的改變因素是必要的。學生必須處理地球
系統的科學知識，以找出至少一個將被控制的因素。後
者的評鑑標準在於考慮重要的科學技能已被納入，因此
這個問題被分類為「解釋科學現象」的能力。這個環境
議題的作用是依情境界定的也是全球性的。
如同第一步驟，學生若要在這個問題得到分數，就必須
要能找出有何改變以及有哪些是考量過的變項，並對於
如何認出其它因素影響之探究方法要有足夠的瞭解。無
論如何，學生也需要瞭解脈絡中的情節並認出其主要成
分。要決定有什麼「其它」因素可能影響地球溫度與二
氧化碳排放入大氣的含量之間的關係，包含了許多抽象
的概念和它們之間的關係。本問題在「解釋科學現象」
的類別上，居於層級五和六之間。
115
科學例題─酸雨
101年度高
中高職圖書
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工作坊
116
科學例題─酸雨 (題組)
下圖是名為女像柱的雕像照片，2500年前建於雅
典衛城。這些雕像是用一種名為大理石的岩石建造的。
大理石是由碳酸鈣組成的。
在1980年，原始的雕像被遷移到衛城博物館內，
並由複製品取代。原始的雕像受到酸雨的侵蝕。
101年度高
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工作坊
117
科學例題─酸雨 (問題1)
101年度高
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工作坊
正常的雨水略帶酸性，因為它從空氣中吸收
了一些二氧化碳。酸雨比正常的雨水更酸，因
為它同時吸收了如硫氧化物和氮氧化物之類的
氣體。
空氣中硫氧化物和氮氧化物是從哪裡來的？
118
科學例題─酸雨(評分標準)
滿分
101年度高
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工作坊
代號 2：以下答案皆可：汽機車廢氣、工廠排
放、燃燒石油和煤等化石燃料、火山的氣體
或其它類似的東西。
燃燒煤和天然氣。
空氣中的氧化物是從工業和工廠的污染而來
的。
火山。
發電廠排放的廢氣。（「發電廠」一詞視為
包括了燃燒化石燃料的發電廠）
它們來自於燃燒含硫和氮的原料。
119
科學例題─酸雨(評分標準)
部分分數
101年度高
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工作坊
代號 1：學生的回答同時包含一個正確和一個
不正確的污染源。
化石燃料以及核能電廠。（核能電廠不是酸
雨的污染源。）
氧化物來自於臭氧層、大氣中、和衝向地球
的流星。燃燒化石燃料也算。
120
科學例題─酸雨(評分標準)
部分分數(接續)
101年度高
中高職圖書
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工作坊
學生的回答只提及「污染」，但是並沒有指
出一個造成酸雨的重要污染源。
污染。
普遍的環境，我們生活在內的大氣層－例如
污染。
氣化、污染、火、香煙。（「氣化」所代表
的意義不是很清楚，「火」的意思不夠明確
，香煙的煙霧不是造成酸雨的重要原因。）
例如來自核能電廠的污染。
121
科學例題─酸雨(評分標準)
零分
101年度高
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工作坊
代號0：其他答案，包括沒有提到「污染」同
時也沒有指出一種造成酸雨的重要原因。
它們從塑膠排放出來。
它們是空氣中的自然成分。
香煙。
煤和石油。（不夠明確－因為沒有提到「燃
燒」。）
核能電廠。
工業癈棄物。（不夠明確。）
代號9：沒有作答
122
試題分析


101年度高
中高職圖書
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工作坊





試題類型：開放式問答
科學能力：科學地解釋現象之能力
知識類別：自然科學 (科學內容知識)
應用範圍：環境
背
景：社會
試題難易度：506分 (層級三)
答對率(OECD 國家)：57.7%
123
試題說明


101年度高
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工作坊

這個問題需要學生去解釋空氣中硫氧化物和氮氧化
物的來源，正確的答案需要學生對於汽車廢氣、工
廠排放廢棄物質、以及燃燒化石燃料等表現出在化
學上的瞭解。學生必須知道硫氧化物和氮氧化物是
大多數化石燃料的產物或是火山活動所產生的。
學生要得到分數必須展現出記得相關事實，並能解
釋來自空氣中所促成酸雨的是大氣的污染物。本題
屬於層級三，知道氧化物是由這些氣體的產物所形
成，所以屬於「自然科學」範籌，也因為酸雨是地
域性的危害，所以問題背景是社會的。
將氣體歸因於不明確的污染也是可接受的答案。分
析學生的回答顯示學生回答是否詳細在能力層級上
的差異很小。對於部分得分和回答被考慮置於層級
三，他們能簡單地陳述這是一個比較，雖然如果學
生說明酸(醋)是反應所必需的，答案將被考慮在層
級六。兩個答案都是關係到形成科學議題的能力。
酸雨也和科學地解釋現象的能力有關。
124
科學例題─酸雨 (問題2)
101年度高
中高職圖書
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工作坊
酸雨對大理石的作用可以被模擬，方法是將大
理石薄片放置在醋裡一整夜。醋和酸雨的酸度是差
不多的。當一片大理石薄片被放置在醋裡時，氣泡
便會產生。在實驗之前和之後可以測量乾燥大理石
薄片的質量。
一片大理石薄片被浸泡在醋裡一整夜之前的質
量是2.0克。隔天大理石薄片被取出並且使之乾燥。
乾燥後大理石薄片的質量將會是多少？
A. 少於2.0克
B. 精確的2.0克
C. 在2.0克至2.4克之間
D. 多於2.4克
125
科學例題─酸雨(評分標準)
滿分
代號 1：A少於2.0克
101年度高
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工作坊
零分
代號0：其他答案
代號9：沒有作答
126
試題分析


101年度高
中高職圖書
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工作坊





試題類型：選擇題
科學能力：使用科學證據之能力
知識類別：自然科學 (科學內容知識)
應用範圍：環境
背
景：個人
試題難易度：460分 (層級二)
答對率(OECD 國家)：66.7%
127
試題說明

101年度高
中高職圖書
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工作坊

對於使用科學證據的能力，問題2是一個層級
二的好例子。本問題要求學生利用所提供的
資訊去說明醋對大理石作用的結論，亦即酸
雨對大理石影響的簡單模式。題目提供了不
同的資訊讓學生據以描述結論，同時學生也
必須知道氣泡的成因，是酸和大理石起化學
反應的知識。因此，大理石薄片的重量會減
小。由於知道化學過程是獲致正確結論的必
要條件，因此本問題是屬於「自然科學」的
科學內容知識問題。此一應用雖然是關於酸
雨的危害，但實驗是關於個體的，因此題目
背景是個人的。
學生能夠正確回答層級二的問題，就能辨識
相關和明顯的線索，據以得到簡單的結論。
128
科學例題─酸雨 (問題3)
學生們做這項實驗時，也放置一些大理石薄
片在純（蒸餾）水裡一整夜。
請解釋學生們為什麼在他們的實驗中包含了
這個步驟。
101年度高
中高職圖書
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工作坊
129
科學例題─酸雨(評分標準)
滿分
101年度高
中高職圖書
館閱讀指導
工作坊
代號 2：為了和酸與大理石的測試做比較，並
且顯示酸（醋）對化學反應而言是必要的。
為了確定雨水必須有像酸雨般的酸性來導致
這個化學反應。
為了察看是否有其他原因造成大理石薄片上
的坑洞。
因為這麼做可以顯示大理石薄片不會跟任何
的液體產生化學反應，既然水是中性的。
130
科學例題─酸雨(評分標準)
部分分數
101年度高
中高職圖書
館閱讀指導
工作坊
代號 1：為了和酸與大理石的測試做比較，但
沒有進一步解釋酸（醋）對化學反應而言是必
要的。
為了和其它的試管做比較。
為了察看大理石薄片在純水中是否會改變。
學生們進行此步驟是為了顯示當下雨正常時對
大理石薄片有什麼影響。
因為蒸餾水不是酸性的。
當作一種對照。
為了察看正常水與酸性水（醋）會有什麼不同
。
131
科學例題─酸雨(評分標準)
零分
代號0：其他答案。
為了顯示蒸餾水並非酸性的 。
101年度高
中高職圖書
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工作坊
代號9：沒有作答
132
試題分析


101年度高
中高職圖書
館閱讀指導
工作坊





試題類型：開放式問答
科學能力：形成科學議題之能力
知識類別：自然科學 (科學內容知識)
應用範圍：環境
背
景：社會
試題難易度：滿分717 (層級六)
部分得分513分 (層級三)
答對率(OECD 國家)：35.6%
133
試題說明


101年度高
中高職圖書
館閱讀指導
工作坊


學生得到滿分就表示理解大理石在水中不會反應
，而醋是必要的反應物。將大理石薄片置於蒸餾
水中顯示瞭解科學實驗中的控制（對照組）。
學生得到部分分數顯示知道實驗牽涉比較，但是
並不表示他們知道實驗目的是顯示醋是必要的反
應物。
本問題要求學生展現關於實驗結構的知識，因此
它是屬於「科學的探究」類別。此一應用雖然是
關於酸雨的危害，但實驗是關於個體的，因此題
目背景是個人的。
學生得到層級六的分數表示不但能夠瞭解所使用
的實驗模式，而且能闡明用來控制的主要變項所
採用的方法。學生正確的回答在層級三（部分分
數）則表示他只能辨識這是比較，卻沒有領會比
較的目的。
134
情境式科學態度問題
問題 4：酸雨
對於下列的資料，你感興趣的程度有多少？
101年度高
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館閱讀指導
工作坊
請在每一行內只勾選一個方格。
高度
興趣
知道哪些人類活動對
a)
於酸雨最具影響
得知減少造成酸雨的
b)
氣體排放的科技
瞭解修復遭酸雨破壞
c)
的建築物的方法
中度
興趣
少量
興趣
沒有
興趣
□
□
□
□
□
□
□
□
□
□
□
□
135
情境式科學態度問題
問題5：酸雨
對於下列的陳述，你同意的程度有多少？
請在每一行內只勾選一個方格。
101年度高
中高職圖書
館閱讀指導
工作坊
非常
同意 反對
同意
古老遺跡的保存應該建
a) 立在破壞原因相關科學
證據的基礎上。
關於酸雨原因的陳述應
b) 該建立在科學研究的基
礎上。
非常
反對
□
□
□
□
□
□
□
□
136
情境式試題分析


101年度高
中高職圖書
館閱讀指導
工作坊




試題類型：是非題、選擇題、簡答題
、問答題。
科學能力：形成科學議題、科學地解
釋現象、使用科學證據。
知識類別：科學內容的知識 (KOS)、
關於科學的知識 (KAS)
應用範圍：健康、自然資源、環境、
災害、科學與科技的探索。
背 景：個人、社會、全球。
試題難易度：難、中、易。
137
測驗範圍―數學

101年度高
中高職圖書
館閱讀指導
工作坊

個體的能力是否可以辨別和理解數學
在世界上所扮演的角色，和做出有根
據的評斷；
為了成為一個有建設性、關心和有反
思能力的公民而能利用數學以符合個
體的生活需求。
138
數學素養(Mathematical Literacy )


101年度高
中高職圖書
館閱讀指導
工作坊

認識與瞭解數學在所處世界中所扮
演的角色。
能應用數學做有根據的評斷，以適
應個體的生活需要，使成為一個建
設性的，關懷的和具有反省能力的
公民。
在各種情況下辨認和明確陳述數學
問題(或將數學問題化為算式)之能
力。
139
數學知識領域

101年度高
中高職圖書
館閱讀指導
工作坊
相關數學領域和概念的群組
•
•
•
•
數量
空間與形體
改變與關聯
不確定性
140
涵蓋之能力―數學(組合能力與技巧)


101年度高
中高職圖書
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工作坊

複製 (簡單的數學運算)
連接 (結合想法去解決直接的問題)
反應 (較寬廣的數學思考)
141
數
學
領
域
成
分
101年度高
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工作坊
142
數
學
化
的
循
環
101年度高
中高職圖書
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工作坊
1. 開始於一個真實情境中的問題。
2. 依據重要的數學概念找出相關的數學，並且重
新組織問題。
3. 透過假設、一般及形式化，逐漸調整現實，透
過此一方式來浮現情境的數學特性，將現實世
界問題轉化成可以忠實呈現情境的數學問題。
4. 解決數學問題。
5. 根據真實情境來對數學解法產生意義化，包含
找出解法的限制。
143
數學例題─木匠
101年度高
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工作坊
144
數學例題─木匠
木匠想用32公尺的木條將花圃圍起來。他考慮將花
圃設計成以下的造型。
101年度高
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工作坊
145
數學例題─木匠
上面花圃的設計是否可以用長度32公尺的木
條來圍成，在下表中針對各個設計分別圈
出是或否。
101年度高
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工作坊
花圃的設計
是否能用長度32公尺的木條圍成
設計A
是 / 否
設計B
是 / 否
設計C
是 / 否
設計D
是 / 否
計分：滿分答案依序為是、否、是、是。
146
試題分析


101年度高
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工作坊

內容領域：空間和形狀
難
度：687 (層級六)
答對百分比：20.2%
147
試題說明
101年度高
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工作坊
這個複雜的選擇題是設定在教育脈絡的情境上，因為此
題是一種數學課堂上可見的典型半真實性問題，而非職
業環境下的真正問題。雖然不是PISA的典型試題，但
仍有少數的此類問題納進PISA的測驗之中。無論如何
，這個問題所需要的能力確實與數學素養有關，而且是
其中的一部份。這個試題的難度為687，屬於難度層級
六。而這個問題屬於空間與形狀的內容領域。學生須有
能力來辨識解決二維圖形A、C和D有相同周長的問題
。學生需要找出圖形的外圍是否可用32公尺的木條來圍
成。在三個設計圖案中，因為都具有長方形的形狀而相
當明顯。但第四個圖形是一個平行四邊形，需要多於32
公尺的木材。這需要運用到幾何的洞察力和論證技巧，
以及一些較高水準的技術性的幾何知識才能夠解決這個
問題。因此此題屬於難度層級六。
148
數學例題─測驗分數
101年度高
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工作坊
149
下圖是兩組學生參加科學測驗的結果，這兩組學生分
別為A 和B 兩組。A 組的平均分數是62.0 分，B 組的平均
分數是64.5分。學生通過這個測驗的標準是50分以上。
老師認為B 組學生比A 組學生的表現較佳。但A組學
生不 同意老師的看法。他們試著說服老師B 組並不一定
比較好。
利用下圖，寫出一個A 組學生可能使用的數學論點。
101年度高
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工作坊
150
試題分析


101年度高
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工作坊

內容領域：不確定性
難
度：620 (層級五)
答對百分比：32.7%
151
試題說明
101年度高
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這個開放式建構試題是設定在教育脈絡的情境上，它的難度
分數為620分。此題的教育脈絡是學生都熟悉的「比較測驗
分數」。在這個試題範例中針對兩組學生(A和B)進行科學測
驗的施測。結果以兩種不同的方式來呈現給學生：以隱含了
某些資料的文字和呈現每一區間兩組資料的統計圖，此題在
於找出支持A組的確優於B組的論證，來反駁認為B組表現比
較好(基於B組的整體平均數比較高)的教師說法。此題的內
容領域為不確定性。此數學領域所必須的知識是重要的，如
資料及圖表的表徵在日常經驗的媒介及其他層面都扮演了重
要的角色。在此學生必須選擇三個論點，第一個是A組的大
多數學生均通過測驗，第二個是A組的極端值會扭曲了實際
的效果，最後則是A組有較多學生80分以上。能夠成功解題
的學生必須能夠在某種層度的結構化以及部份明顯的數學表
徵情境中應用統計知識，他們也需要針對給定資訊進行詮釋
及分析的推理和洞察，同時，他們必須溝通其推理和論證。
因此，這個試題可以清楚的代表難度層級五的特徵。
152
數學例題─兌換匯率
101年度高
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153
數學例題─兌換匯率
101年度高
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來自新加坡的美林準備前往南非三個月當交
換學生。她需要將新加坡幣(SGD)兌換為南非
幣(ZAR)。
在這三個月間，匯率從每一元新加坡幣
可以換4.2元南非幣，變成換4.0元南非幣。
此時以這個匯率換回新加坡幣，對美林
而言有利嗎？請寫出你的理由來支持你的答
案。
計分：
滿分：答案是「是」，且要附有適當的解釋。
154
試題分析


101年度高
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工作坊

內容領域：數量
難
度：586 (層級四)
答對百分比：40.5%
155
試題說明
101年度高
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這個開放式建構反應的試題是屬於在公共的脈絡，難
度為586分。就數學內容來說，學生需要運用牽涉到數
運算的程序性知識：乘法以及除法，屬於數量的脈絡
。因此這個試題被歸為數量領域。解決這個題目所需
要的能力並不簡單：學生必須要能針對匯率換算的概
念以及特定情境裡的結果進行反思。雖然題目當中所
有必要的資訊都會很清楚地呈現，但此題所需要的數
學化是相當高階的：不僅要辨識出有些複雜的相關數
學概念，同時也須簡化成數學世界的問題，這對學生
而言是一個相當大的要求。解決此問題所需的能力包
含了彈性地運用推理及反思能力。解釋結果也需要某
種程度的溝通技能。結合了熟悉的脈絡、複雜的情境
、非例行性問題、以及對於推理、洞察、以及溝通的
需求，此問題屬於難度層級四。
156
數學例題─兌換匯率
101年度高
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工作坊
美林發現新加坡幣和南非幣的匯率為：
1 SGD = 4.2 ZAR
依此匯率，美林將3000元的新加坡幣兌
換為南非幣。
請問梅林可兌換成多少元的南非幣？
計分：
滿分：12600 ZAR(不需要寫單位)。
157
試題分析


101年度高
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
內容領域：數量
難
度：406 (層級一)
答對百分比：79.9%
158
試題說明
101年度高
中高職圖書
館閱讀指導
工作坊
這個簡短建構試題是設定在公共的脈絡之下，難度為
406分。使用匯率來進行換算的經驗對於所有學生而言
可能並不普遍，但這個概念仍可視為公民素養所應該
具備的技能及知識。這個試題的數學內容侷限在四個
基本運算之ㄧ：乘法。因此，此題歸屬於數量的內容
領域裡，更明確來說，屬於數的運算。就能力而言，
需要數學化的歷程非常有限：了解簡單的文本，並將
已知的資訊連結到必須的計算。所有必要的資訊都會
非常明確地呈現出來。因此，解決這個問題所需要的
能力可以說是例行性程序的表現以及標準算則的應用
。這個試題結合了熟稔的脈絡、清楚定義的問題、以
及例行性的程序，因此，這個試題屬於層級一。
159
數學例題─成長
101年度高
中高職圖書
館閱讀指導
工作坊
160
下圖顯示1998年荷蘭的年輕男性和女性的
平均身高：
101年度高
中高職圖書
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工作坊
根據這張圖，平均而言，哪一段時期的女
孩身高會比同年齡的男孩高？
161
試題分析


101年度高
中高職圖書
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工作坊

內容領域：改變與關係
難
度：525 (層級三)
答對百分比：54.8%
計分：
滿分：給予正確的時段(從11到13歲)，或是
直接指出女孩在11和12歲時比男孩高。
162
試題說明
101年度高
中高職圖書
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工作坊
這個試題著重於年齡及身高，屬於改變及關係的內容領域，
它的難度為420分(層及一)。學生被要求進行兩組數據特點的
比較、詮釋這些數據並且提出結論。要能成功解決這個問題
需要的能力涉及對於已知的數學物件之合理常見、標準的表
徵進行詮釋和解碼。學生需要具備有思考及推理能力來回答
這樣的問題：「這些圖表有哪些共通點？」，並且要有論證
及溝通能力來解釋在發現追求的答案時的這些重點所扮演的
角色。得到部分分數的能夠展現出他們的推理和／或洞察是
有相當的掌握，但他們卻無法寫出一個完整、周延的答案。
他們可能是回答11歲和／或12歲和／或是13歲，此種標示年
齡的方式只完成部分的答案，卻無法標示出從11歲到13歲的
連續性。這個試題可以清楚說明層級一和層級二的界線。此
題的滿分者可以達到層級三，難度為525分。得到滿分的學生
不僅可以展現出他們的推理和／或洞察能力有相當的掌握，
同時他們也可以寫出完整且周延的答案。成功解決這個問題
的學生能夠熟悉地使用統計圖表所呈現的資訊、提出結論以
及溝通他們的發現。
163
數學例題─樓梯
101年度高
中高職圖書
館閱讀指導
工作坊
164
數學例題─樓梯
下圖為一個有14層階梯的樓梯，這個樓梯
總高度為252公分：
101年度高
中高職圖書
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工作坊
14層階梯中，每層階梯的高度為何？
165
試題分析


101年度高
中高職圖書
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工作坊

內容領域：空間和形狀
難
度：421 (層級二)
答對百分比：78.3%
計分：
滿分：答案為18。
166
試題說明
這個簡短的開放式建構試題是著眼於木匠的日常生活脈絡中
，因此它被歸類為職業性脈絡的問題，難度為421分。學生
並不需要真的成為一位木匠才能瞭解這個問題的相關資訊
，明確的是，一個有教養的公民應有能力解釋並解決像這
類使用兩種不同表徵型態的問題：語言(包含數字)、以及圖
表表徵。但這個說明提供一個簡單但非必要的函數：學生
知道樓梯看起來像什麼。這個試題值得注意的是它包含有
101年度高
中高職圖書 多餘的資訊（總長度是400公分），有時候對學生而言容易
館閱讀指導 混淆，但這類的多餘訊息在真實世界問題解決中是常見的
工作坊
。樓梯問題歸屬於空間與形狀的內容領域，但是實際上的
解決程序卻是簡單的除法。所有需要的資訊，甚至多餘的
資訊，都呈現在一個已知的情境裡，而學生可以從單一來
源來擷取相關的資訊。而且，這個試題在本質上使用單一
的表徵方式，結合了基本算則的應用使得這個試題符合了
層級二的程度。
167
測驗範圍―閱讀

101年度高
中高職圖書
館閱讀指導
工作坊

個體為了達成其目的，或發展個人知
識與潛能，以參與社會活動而對寫作
文本理解、應用與反省之能力；
解讀文本、文本字面的理解。
168
閱讀素養(Reading Literacy )


101年度高
中高職圖書
館閱讀指導
工作坊
閱讀、解釋與反思，以及利用閱讀去
實現生活中目標的能力。
PISA 的重點在於利用閱讀去學習而
非去學習閱讀，因此所要評量學生的
不是最基本的閱讀技能。
169
閱讀知識領域

101年度高
中高職圖書
館閱讀指導
工作坊
閱讀素材的型式：
• 連續文本(Continuous texts) 包括不同種類
的散文，諸如：故事、說明、論證。
• 非連續文本(Non-continuous texts) 包括圖
片、表格與清單。
170
涵蓋之能力―閱讀(工作或過程)


101年度高
中高職圖書
館閱讀指導
工作坊

提取資訊的能力
解釋文本的能力
反應和評鑑文本的能力
171
閱
讀
評
量
要
項
101年度高
中高職圖書
館閱讀指導
工作坊
172
Results
173
科學素養能力平均表現
名
次
101年度高
中高職圖書
館閱讀指導
工作坊
1
2
香
港
3
加
拿
大
4
5
台
灣
愛
沙
尼
亞
6
日
本
7
紐
西
蘭
8
澳
洲
9
10
11
荷
蘭
列
支
敦
士
登
韓
國
國
家
芬
蘭
分
數
653 542 534 532 531 531 530 527 525 522 522
‧台灣與加拿大至列支敦士登之間無顯著差異
‧前20名皆顯著優於OECD平均表現
174
形成科學議題能力表現
名
次
101年度高
中高職圖書
館閱讀指導
工作坊
1
6
香
港
5
加
拿
大
17
12
台
灣
愛
沙
尼
亞
8
日
本
2
紐
西
蘭
3
澳
洲
4
7
9
荷
蘭
列
支
敦
士
登
韓
國
國
家
芬
蘭
分
數
555 528 532 509 516 522 536 535 533 522 519
‧台灣與前12名之間存在顯著差異
‧前19名皆顯著優於OECD平均表現
175
解釋科學現象能力表現
名
次
101年度高
中高職圖書
館閱讀指導
工作坊
1
2
香
港
5
加
拿
大
3
4
台
灣
愛
沙
尼
亞
7
日
本
9
紐
西
蘭
11
澳
洲
10
17
18
荷
蘭
列
支
敦
士
登
韓
國
國
家
芬
蘭
分
數
566 549 531 545 541 527 522 520 522 516 512
‧台灣顯著優於加拿大但低於芬蘭，與愛沙尼亞和
香港無顯著差異
‧前19名皆顯著優於OECD平均表現
176
使用科學證據能力表現
名
次
101年度高
中高職圖書
館閱讀指導
工作坊
1
3
香
港
4
加
拿
大
8
10
台
灣
愛
沙
尼
亞
2
日
本
6
紐
西
蘭
9
澳
洲
11
7
5
荷
蘭
列
支
敦
士
登
韓
國
國
家
芬
蘭
分
數
567 542 542 532 526 544 537 531 526 532 538
‧台灣顯著落後芬蘭、日本、香港、加拿大、韓國
，與 6~11 名無顯著差異
‧前19名皆顯著優於OECD平均表現
177
學生在科學素養水準分布上的百分率
低於層級一─分數低於334.81 分；層級一─分數介於334.81~409.45 分；層級二
─分數介於409.45~484.08分；層級三─分數介於484.08~558.72 分；層級四─分
數介於558.72~633.36 分；層級五─分數介於633.36~708.00 分；層級六─分數超
過708.00 分以上。
學生科學知識素養的表現
101年度高
中高職圖書
館閱讀指導
工作坊
179
學生科學表現與自我效能
101年度高
中高職圖書
館閱讀指導
工作坊
180
學生科學表現與預期30歲時從事科學工作之關係
101年度高
中高職圖書
館閱讀指導
工作坊
181
學生科學表現與對環境議題的覺知
101年度高
中高職圖書
館閱讀指導
工作坊
182
學生科學表現與社經背景影響
101年度高
中高職圖書
館閱讀指導
工作坊
183
台灣學生科學表現之性別差異


101年度高
中高職圖書
館閱讀指導
工作坊
整體而言，男(536)略優於女(529)但
無顯著差異
男優於女
• 能力：解釋科學現象
• 知識：地球科學、生命科學、理化

女略優於男
• 形成科學議題
184
數學素養能力平均表現
名
次
101年度高
中高職圖書
館閱讀指導
工作坊
1
2
芬
蘭
3
香
港
4
韓
國
5
荷
蘭
6
瑞
士
7
加
拿
大
8
9
10
11
澳
門
列
支
敦
士
登
日
本
紐
西
蘭
國
家
台
灣
分
數
549 548 547 547 531 530 527 525 525 523 522
‧台灣至韓國之間無顯著差異
‧前19名皆顯著優於OECD平均表現
185
學生在數學素養水準分布上的百分率
低於層級一─分數低於357.77 分；層級一─分數介於357.77~420.07 分；層級二─分
數介於420.07~482.38 分；層級三─分數介於482.38~544.68 分；層級四─分數介於
44.68~606.99 分；層級五─分數介於606.99~669.30 分；層級六─分數超過669.30 分
以上。
閱讀素養能力平均表現


101年度高
中高職圖書
館閱讀指導
工作坊
整體排名第16
素養水準顯著高於台灣的有11國
• 韓國、芬蘭、香港、加拿大、紐西蘭、
愛爾蘭、澳洲、列支敦士登、波蘭、瑞
典、荷蘭

素養水準相當於台灣的有12國
• 比利時、愛沙尼亞、瑞士、日本、台灣
、英國、德國、丹麥、斯洛伐尼亞、澳
門、奧地利、法國

素養水準顯著低於台灣的有33國
187
學生在閱讀素養水準分布上的百分率
名次
低於層
級一
層級一
層級二
層級三
層級四
層級五
韓國
1
1.6
4.3
12.5
27.2
32.7
21.7
芬蘭
2
0.8
4.0
15.5
31.2
31.8
16.7
香港
3
1.3
5.9
16.5
31.5
32.0
12.8
瑞典
10
5.0
10.3
21.9
28.9
23.3
10.6
日本
15
6.7
11.7
22.0
28.7
21.5
9.4
台灣
16
3.8
11.5
24.4
34.0
21.6
4.7
低於層級一─得分低於334.8 分；層級一─得分介於334.8~407.5 分；層級二─
得分介於407.5~480.2 分；層級三─得分介於480.2~552.9 分；層級四─得分
介於552.9~625.6 分；層級五─得分超過625.6 分以上。
數學與閱讀表現上之性別差異

101年度高
中高職圖書
館閱讀指導 
工作坊
數學表現上之性別差異
閱讀表現上之性別差異
189
謝謝聆聽
敬請指教
190