一、前言

　　自1994年，已历经五年的学科能力测验，自然考科一直是希望能测出高中生在自然学科方面的基本知能。今年的试题，似乎也相当生活化，可以测出高中生自然学科的基本知能。自然考科是文、理组的学生都要考，因此背诵、记忆的试题比例降低。1998学年度（本年度）的学科能力测验自然考科的全均标为66.48分，级分为5.46，分数与1997学年度接近（表一），1998学年度的标准差为22.26，而成绩的分布情形较1997学年度理想（表二）。

表一 四年来自然考科成绩统计

　　本年度的级分分布以5级人数最多（占23%），大部分的考生都在4级分以上（表二），而8级分以上的合计，共有13%，可见本年度的题目不难，且级分的分布也不错。

表二 1998学年度自然考科各级分人数百分比分布

　　就学科内容方面来看，各科大部分的课程内容均考到，但由于题数有限，未出题的单元在化学有“电池、电解、电镀”；地球科学有“地震”、“海洋”；生物有“人类与自然界的平衡”；物理有“自然的探究与科学本质”、“物质与环境”、“自然与人类”、“原子与原子核”等。

　　另一方面，在各科课程内容考得较多的部分，在化学是“食衣住行的化学”；地球科学是“矿物与岩石”；生物是“动物的协调与运动”；物理是“运动与力”、“光与热”。以下与各科比较具有特色的试题（题号同原试卷上的），配合统计资料：答对率（P）与鉴别度（D），加以分析说明。至于在本篇所采用的P值与D值的定义如下：

　　答对率或称“P值”，是指答对该题的考生在全体考生中所占的百分比。为了说明方便，另有总成绩在前百分之三十三的“高分组（high score group）答对率（Ph值）”，与总成绩后百分之三十三的“低分组（low score group）答对率（Pl值）”。

　　鉴别度指的是试题区分考生优劣功用，有时也称“鉴别指数（Discrimination lndex）或简称“D值”。鉴别度是从高分组的答对率减去低分组的答对率所得之差，即D=Ph-Pl。D值高则试题区分考生的功用强，反之则功用弱。

　　如果要进一步区分试题的鉴别作用，也可将全体考生由高而低平均分成五种能力等级a、b、c、d、e，而将其答对率以Pa、Pb、cP、Pd、Pe等表示，这样就可以获得试题在各种能力等级考生之间的鉴别：第一级考生（总成绩在前百分之二十）与第二级考先生（总成绩在前百分之二十一～四十）之鉴别度D1等于Pa减Pb；第二级与第三级（总成绩在前百分之四十一～六十）的鉴别度D2等于Pb减Pc，依次类推。

　　二、试题特色分析

　　化学科

　　5.图1是按元素特性而区分的周期表，许多的类金属元素因性质介于金属与非金属之间，故可作为半导体电子材料，这些元素在周期表中都分布在何处？

　　（A）乙丙区域之间 （B）丙丁区域之间 （C）丁戊区域之间
　　（D）戊己区域之间 （E）乙丁区域之间

　　答案（C） P=48% D=0.43

图1

　　说明：

　　该题以台湾最近相当热门的行业——半导体为材料作切入，再加入元素周期表的整体概念，不以个别元素材料为考题，而且，在选答之区分上，考生必须要有能力判别丙丁区域之间及丁戊区域之间的不同。此外，该题也可进一步测验考生是否了解类金属的导电性常因含微量的杂质而剧增，此一性质的利用已成为半导体工业的基础。对于以周期表为题干的题目，常见于考题上，可以说明这是学习基础理化相当重要的一个观念。

　　11.甲、乙、丙三种衣料做纤维检验，得结果如下：

表一

　　下列哪一项是检验甲、乙、丙衣料纤维最适合的结论？

　　（A）甲为棉；乙为丝；丙为耐纶
　　（B）甲为丝；乙为棉；丙为耐纶
　　（C）甲为耐纶；乙为丝；丙为棉
　　（D）甲为棉；乙为耐纶；丙为丝

　　答案（B） P=48% D=0.35

　　说明：

　　该题以简单的化学方法来检验三种不同的衣料，让学生对这些衣料纤维有基本的认识。这些方法，有时也会在报章杂志上作介绍，学生如果留意一下，并不难作答。这是化学与生活结合的一个相当好的实例，让学生知道化学不单只是僵硬的知识。此外，该题还想让学生区分天然纤维及人工纤维的差异，天然纤维进而分为植物纤维——棉，是由醣类（碳水化合物）所组成；动物纤维的差异，天然纤维进而分为植物纤维——棉；是由糖类（碳水化合物）所组成；动物纤维——丝，是由蛋白质组成；棉织物着火时无臭味，丝织物遇热则纤维会卷曲变形，而且燃烧时会放出微微氨臭。人工纤维则是由单体聚合而成，有较强的抗化学药剂腐蚀力；故该题测验考生综合及分析能力。

　　13.下列a—f为测定无机盐的莫耳溶解热所需的步骤：

　　a.加此盐于盛水的烧杯，搅拌使其完全溶解
　　b.计算莫耳溶解热
　　c.决定温度的变化
　　d.测量水的温度
　　e.记录溶液的温度
　　f.称盐的重量，计算其莫耳数

　　下列哪一项是正确的实验顺序？

　　（A）f，d，a，e，c，b 　　（B）d，e，f，a，c，b
　　（C）b，f，a，d，e，c 　　（D）f，a，d，e，c，b
　　（E）a，d，e，c，f，b

　　答案（A） P=56% D=0.51

　　说明：

　　该题是以选择题方式来考化学实验进行步骤。在无法进行实际上实验操作的考试，这种纸上的实验是一个补救化学教学的方法。以化学是一门实验学科而言，这类题目的另一个目的是检察学生是否真正上了化学实验课，要学生不要放弃实验。如果学生没有做过类似的实验，也可以用分析的方式了解莫溶解热的测量步骤，这对于观察一般自然现象所需的基本能力也有类似之处。例如，如果要测量A因子对B环境的影响，则进行的方式为观察加入A因子前后，B环境的改变，然后再计算出单位，A因子对B的影响，这种能力也应是高中生要具备的基本分析能力。这题的答对率及鉴别度都不错，是相当好的题目。

　　地球科学

　　24-25题为题组

　　经由红外线的观测，最近用赫伯太空望远镜发现在银河中心有一颗可能是我钔银河中最亮的星称手枪星。此星的光度（L），是太阳光度的一千万（1×）倍，天文学家估计手枪星的质量可能达到200个太阳质量。

　　24.在太空中的赫伯望远镜，其镜面直径只有2.4公尺，为什么能够比地面上镜面直径（例如10公尺）较大的光学望远镜，率先发现这颗手枪星呢？

　　（A）在太空中观测，可以避免大气扰动与光散射所造成的干扰
　　（B）只有在太空中，才可以做红外线的观测
　　（C）在地球北半球地面上的望远镜，观测不到银河中心
　　（D）在太空中的望远镜，距离银河中心比较近

　　答案（A） P=88% D=0.20

图2

　　图（2）a，第24颗高、低分组选项分析；图（2）b，第24题各等级答对率曲线

　　25.大伟、晓明、建国、小慧都知道太阳的寿命大约是100亿年（1×年），下面是四人各对手枪星大约寿命的看法。

　　大伟：因为手枪星的质量是太阳的200倍，所以寿命也应是太阳的200倍。
　　晓明：因为手枪星的质量是太阳的200倍，所以寿命约是太阳的200分之一。
　　建国：恒星的寿命与质量无关，所以手枪星的寿命和太阳相近，大约也是100亿年。
　　小慧：恒星的质量愈大，其寿命愈短，所以手枪星的寿命远短于太阳，约在三百年以下。

　　到底是谁的看法比较合理？

　　（A）大伟 （B）晓明 （C）建国 （D）小慧

　　答案D P=42% D=0.24

　　图3（a)，第25题高、低分组选项分析；图3（b），第25题各等级答对率曲线。

　　说明：

图3

　　该题组以1997年10月，全国各大报与媒体播报赫伯太空望远镜的最新发现，配合课本中有关望远镜与电磁波的课程内容，并加上银河中心之相对位置的观念，组合成一题相当好的关于天文的课题组。

　　第24题测验学生是否了解在地面上也能进行红外线观测，且在北半球也能观测到银河中心；第25题测验恒星生命期长短与其质量大小的关系。此两题在出题的方向上截然不同，前都能测出学生对所学的了解程度，后者则必须看完不同的说法后，推敲彼此的不同与正确性，此类题目有利于地科教育，值得鼓励与推广。

　　第24题从高、低分组的选项分析而言，由图1可知高分组有95%选正确选项（A），低分组亦达76%，其他（B）、（C）、（D）选项低分组分别为8%、10%、6%选答比例不高。该题鉴别度为0.20，是区分中低分组考生不错之试题。由图2答对率曲线来看，该题前四组高中程度的考生较无鉴别力，但对低分组考生则有不差的鉴别力D4=0.21，属简单的题目。

　　第25题从高、低分组的选项分析而言，由图3（a）可知高分组有55%选正确选项（D），低分组则为30%，而选项（C）低分组考生选答率竟高达45%，诱答力相当高，可见观念不很清楚的考生为数不少。由图3（b）的答对率曲线，五组高低不同程度的考生其答对率分别是0.61、0.44、0.40、0.36、0.28，对高分组考生而言，其鉴别度较其他中低程度者为理想D1=0.17，因此该题主要是鉴别高程度的考生。第24、25题组成题组，将难度较低的试题置于前，鉴别高程度的试题置于后，此为相当合适的试题安排。

　　66.岩浆依SiO2含量、黏滞度、喷发型式与形成的火山外貌等加以分类（见表二）。现已知一岩浆的SiO2含量多，那么它的黏滞度（A或B，二选一），喷发型式（C或D，二选一）和火山外貌（E或F，二选一）如何？

表二

　　答案（ADF） P=36% D=0.08

　　说明：该题是一道理解、推理的题目，学生大致了解岩浆的黏滞度及火山爆发型式与火山外观的关系；且须兼具黏滞度与SiO2多寡的概念，方可作答。题干已给SiO2含量多的讯息，学生只要根据这一讯息，即可判断出黏滞度高，喷发型式为爆炸式与火山的外貌为锥状的形成。选项的格式以表列方式，简明易懂，此类题型答对率与鉴别度虽不高，但仍是一值得推广的题型。

　　生物科

　　68.复制羊桃莉（Dolly）出现之后，引发相当多的争论。复制羊在整个复制过程中，完全不需雄羊的精子。科学家将一只羊的乳腺细胞核移值到另一只羊的去核卵中，经特殊处理使卵分裂，最后产生出桃莉。

　　试问科学家产生桃莉的方法属于下列何种生殖方式？（A-B选一项）上述复制羊桃莉的生殖方式有何特点？（C-E选一项）

　　答案：（AD） P=46% D=0.39

　　说明：该题与现今世界上所发生的时事配合，一般人对此事件可能只知其一，而不知其二，藉着考题让学生能更了解复制羊所经过的研究步骤与结果，想必是此题命题的初衷。此外，该题也希望测验学生是否关心科学发展的脉动，虽然像复制羊这类研究目前可能还存在许多争议，无论未来科学家是否将此种技术应用在人类的身上，课堂上的教学还是应该提供多一点资讯给学生了解才好。题干上将整个桃莉复制的过程简要说明，再由说明要求学生根据基础生物的知识来作答，是一相当不错的科学应用题，而且答对率与鉴别度均不错。

　　37.图4为人体血液循环中某物质的含量变化情形，若横轴中之Ⅰ代表肺泡微血管，Ⅲ代表组织微血管，则此物质最可能是什么？

　　（A）尿素 （B）葡萄糖 （C）氧 （D）二氧化碳 （E）氮

　　答案：（D） P=54% D=0.53

　图4

　　说明：该题以图表示二氧化碳气体在血液中变化的情形，并以图测验学生对人体呼吸生理中气体运输机制概念的了解。学生若能了解人体肺部与组织间气体浓度变化的情形，就可知在肺泡微血管中，二氧化碳因扩散到肺泡中而浓度降低，而在组织血管中，二氧化碳自组织扩散进入血管，所以浓度渐增。试题无需学生死记，是相当活用的题目。生物试题较难脱离记忆，该题能跳脱此一框架，对未来生物科试题的命题将有另一种新义。该题鉴别度相当好且答对率也不错。

　　物理科

　　44.某人将质量为2公斤的手提箱由地面等速提至高度为0.5公尺后，沿水平面缓慢行走10公尺。设行走时手提箱维持在离地0.5公尺的高度，则此人对手提箱总共作了多少焦耳的功？

　　（A）0 （B）1 （C）9.8 （D）196 （E）205.8

　　答案：（C） P=41% D=0.16

　　说明：该题考的是功的基本定义。物理所定义的功，需要有施力，位置的改变（位移）以及施力沿物体的位移方向需要有分量。这题在题干上设计了一些陷阱，发测试考生是否了解所谓施力需沿物体的位移方向；此外，考生需要知道的是1公斤重的力，相当于9.8牛顿的力及6牛顿·公尺相当于6焦耳的功，这些单位的换算。

　　46.在某场棒球对抗赛中，味全龙的投手黄平洋将球以每秒40公尺的水平速度投进本垒，被兄弟象的李居明以每秒60公尺的速度反向出击。假设棒球质量为0.15公斤，而球与球棒接触时间为0.02秒，问李居明在这段时间内平均出力多少？

　　（A）15.3牛顿 （B）76.5牛顿 （C）150.0牛顿 （D）375.0牛顿 （E）750.0牛顿

　　答案：（E） P=27% D=0.55

　图5

　　图5（a） 第46题高、低分组选项分析；

　　图5（b） 第46题各等级答对率曲线

　　说明：该题将牛顿第二运动定律F=m×a=m×(△v/△t），融入于职棒比赛中，使题目看起来比较活泼。此题是属于物理的基本概念，在选答上，因为△涉及相对速度的变化，部份老先生没有考虑这层观念，所以有29%的考生选择（C）的答案比正确选答（E）考生27%还要多。这题说明考生在相对速度上的要领可能是相当缺乏，或者是不明白所谓以“反向出击”的题干说明。

　　从高、低分组的选项分析而言，由图5（a)可知高分组有61%选正确选项（E），而低分组的选项则分布于（B）、（C）、（D），分别是31%、33%、23%，也许是用猜的，不过（B）、（C）选项对低分组的诱惑力相当高。该题的鉴别度是0.55，可以说是区分高分组与低分组不错的题目。此外，由图5（b）答对率曲线来看，五组高低程度不同老先生的答对率分别是74%、34%、13%、7%、5%，各组考生的鉴别度分别是D1=0.40、D2=0.21、D3=0.06及D4=0.02，故这题也能区分中高程度的考生。

　　三、结语

　　综观1998学年度学科能力测验自然考科试题有下列几项特色：

　　（一）物理、化学、生物、地球科学，各科均有相当生活化的试题，如：半导体、衣料检验、棒球投球等题目。

　　（二）在自然考科的测验目标中之“了解科学对人类文明的影响”由于出题不易，往年很难有此类试题，本年度则在生物科中出现有此一测验目标——复制羊桃莉之试题。

　　（三）在区分高、低程度考生方面，本年度地球科学第24与第25题在试题安排上作了相当理想的组合，亦即第24题简单，用以区分低分群考生，而第25题较难，但在区分高成就群的考生有其用意，值得命题与组卷参考。

　　（四）本年度题群题均为因果关系之试题，答案间彼此相关。此类题型的确能考出学生是否完全了解题意与测验方向，值得继续研发与推广。

　　（五）本年度生物科第39-41题即为阅读测验题型，前述文中虽未提及此题，然阅读测验的考法在自然考科中仍属少见，值得命题人员参考。

　　以上数点为本文之浅见，学科能力测验自然考科之试题几乎一直在努力朝生活化及科学应用的方向发展，五年来的试题，已可看出一线曙光，未来仍须不断朝此方向迈进，以期题目更能符合测验的需求，并且对于高中教育有良好的影响。

（摘自台湾《科学教育》月刊）