從臺灣看世界：不同國家與性別的科學學習動機

112年09月09日

【本篇報導由科學教育研究所  林志鴻助理教授研究團隊提供】 　　在科學、技術、工程和數學（STEM）領域中，了解青少年的科學動機信念有助於了解學生的學習，還與未來專業發展與職涯選擇有關。本研究利用國際大規模評估（ILSM），比較臺灣、美國與澳大利亞三國的青少年科學動機信念是否不同。研究使用2019年的國際數學與科學成就趨勢調查（TIMSS）的資料進行分析，為進行跨群體的比較，需要先評估科學動機信念比較不同群體間的準確性，此即測量恆等性（Measurement invariance, MI）。使用多組群驗證性因素分析，確認恆等性足夠後，才可進一步比較群體差異。研究結果發現，在比較跨國青少年的科學動機信念時，TIMSS的恆等性達到尺度恆等性（Metric invariance）成立，因此不適合進行群體比較；相對的，男、女學生的科學動機信念的測量時具備值恆等性（Scalar invariance）成立，因此可以進一步比較不同性別間科學動機信念的差異。結果指出，三個國家女學生的科學動機信念明顯低於男學生，呈現相當一致的結果，但在實用價值動機上，美國男女學生間並無顯著差異。本研究強調，在比較群體心理特質前評估測量恆等性的重要，本研究結果能夠協助釐清對於當前使用TIMSS的數據比較跨國學生的科學動機信念的可靠性是否有效的疑慮，結果亦顯示TIMSS用於比較各國不同性別學生在科學學習動機上的差異是可信的。    　　你在學習科學和數學時會出現什麼樣的想法與感受呢？是害怕自己沒辦法掌握這些科目，還是優游自在的徜徉於各式各樣的理論與定律中呢？又是否曾經浮現過「我學這個未來有什麼用？」的想法？事實上，這些想法與感受確實會影響你學習科學與數學時的成效，以及未來發展專業還有職涯時的選擇。這些想法與感受被稱為「科學動機信念」，可進一步細分成自我概念（Self-concept）、內在價值（Intrinsic value）、以及實用價值（Utility of the subject）。「科學動機信念」以期望-價值理論（Expectancy-value theory, EVT）為基礎，描述人們對任務的期望，以及任務對自身的價值，會影響人們對任務投入的程度、遇到困難時是否願意堅持，以及最後的表現與成果。套用到科學動機中，即指你覺得自己能不能在學習科學和數學科目中有好的表現？還有學這些對你到底有沒有用處？ 　　本研究比較臺灣、澳洲以及美國這三國家的青少年與青少女們，他們的科學動機信念是否有差異。這三個國家在TIMSS測驗中分數明顯高於國際平均水平，例如臺灣國二生在2019年TIMSS評比，科學與數學表現排名全球第二，代表學生在科學與數學的成就表現優異。然而不同文化還有性別下，這群成就表現不錯的學生們科學動機信念會不會不一樣？但在進行分析和比較前，有一個非常重要的步驟，也就是要先確認這一把尺是否準確。例如在測量不同群體（如不同國家的青少年的心理反應）時，需要確保這把尺的單位相同，統計上稱為測量恆等性（MI）。如圖一中小小貓用魚測量線條的長度，而小小兔則用胡蘿蔔測量，即使他們量測的線條長度一樣，但卻有不同的回答。在確認MI是否成立前，研究者沒辦法得知臺灣、美國和澳洲的學生對於TIMSS量表的解讀是否相同，就跟圖一中的情況相似。   圖一：測量恆等性示意圖   　　分析後發現，測量不同性別的科學動機信念時，MI達到可以進行後續分析與比較的標準，但在測量不同國家科學動機信念時，MI並未達到標準，因此使用該數據對跨國比較進行的分析和解釋，可能會有偏誤。後續針對性別分析，發現女學生的科學動機信念的自我概念與內在價值皆低於男性，實用價值的分析在臺灣與澳洲也是同樣的情況，相對的美國青少年的實用價值則沒有顯著性別差別。 　　未來可以進一步研究學生的科學動機信念和其他教育成果、課程選擇，甚至是STEM領域職業選擇的相關性。另外，早期相關研究較少考慮MI，因此研究團隊從統計角度提出增加群體比較可靠性的方法，並建議進行跨群組心理特質比較前，能夠先評估MI，以提升比較的準確性。   原文出處： Liou, P. Y., & Lin, J. J. H.(2021).Comparisons of Science Motivational Beliefs of Adolescents in Taiwan, Australia, and the United States: Assessing the Measurement Invariance Across Countries and Genders. Frontiers in Psychology,12, [674902].https://doi.org/10.3389/fpsyg.2021.674902