摘要
本研究利用TIMSS 2003之資料，探討科學學習成就前六名之新加坡、台灣、日本、香港、英格蘭及美國等國之國小四年級學生在事實性知識、概念性理解及推理與分析等不同認知領域表現之差異情形，並利用t考驗及變異數分析來探討學生性別、科學興趣、科學自信、科學學習策略及科學教師性別、專業背景及教學策略對不同認知領域表現之影響。
本研究之主要發現如下：
一、我國國小四年級學生科學學習成就雖名列前茅，但推理與分析表現仍不理想。
二、各國國小四年級學生科學學習成就在不同認知領域之表現（p ＜ .05)
（一）科學學習成就事實性知識之答對率以台灣和新加坡表現最好，香港較差。
（二）概念性理解之答對率以台灣和新加坡最好。
（三）推理與分析之答對率以日本表現最好，香港和美國較差。
三、學生變項部分：各國學生性別、家中藏書量、家中是否有電腦、科學興趣、科學自信及學習策略之使用等變項，在p ＜.05下，與事實性知識及概念性理解之表現呈正相關，除科學自信則與推理與分析之表現呈正相關外，其他變項與推理與分析表現之相關較小。
四、教師變項部分：各國科學教師性別、是否具有科學專長及教學策略之使用等變項，在p ＜.05下，與事實性知識及概念性理解之表現呈正相關，與推理與分析表現之相關較小。
五、就台灣而言，學生家中藏書量、家中是否有電腦、能自己設計科學實驗或研究、能看老師做示範實驗、能自己做科學實驗、能做觀察並紀錄及科學教師具有科學專長等變項與學生事實性知識、概念性理解及推理與分析等各不同認知領域之表現成正相關。

Abstract
Based on the data released in TIMSS 2003, this thesis delves into the performance in the science achievement test among the fourth grade students in Singapore, Taiwan, Japan, Hong Kong, England and the United States. Three science cognitive domains, which are the factual knowledge, the conceptual understanding and the reasoning and analysis, are examined accordingly. The t-test and the analysis of variance is adopted to study the impacts of the students’ gender, interests, confidence in science, learning strategy plus the teacher’s gender, professional background and teaching strategy on each of the science cognitive domains.
The findings of this study are as follows:
1.The fourth grade students here in Taiwan come out top in the science achievement test, but they don’t do well in reasoning and analysis.
2.The different performance in the science achievement test among the fourth graders from these areas in the cognitive domains are:
(1)The fourth graders in Taiwan and Singapore get higher rate of accuracy in factual knowledge whereas those in Hong Kong do a poor job.
(2)Taiwan and Singaporean students score the best in conceptual understanding.
(3)Those in Japan do a brilliant job in reasoning and analysis. Their counterparts in Hong Kong and the United States score lower.
3.Regarding the variants of the students, their gender, book collections, computer accessibility at home, interests and learning strategy in science affects their performance in factual knowledge and conceptual understanding. Its influence is less impressive in reasoning and analysis. Confidence in science in science affects the performance in factual knowledge, conceptual understanding and reasoning and analysis.
4.Regarding the variants of the teachers, their gender, professional background and teaching strategy has much impact on students’ factual knowledge and conceptual understanding rather than the reasoning and analysis.
5.For the fourth grade students in Taiwan alone, their book collections, computer accessibility at home, ability to design, study, observe and carry out scientific experiments and their teacher’s professional background does in fact influence their performance in all of the three science cognitive domains.

參考文獻
一、中文部份
王文科（1983）。認知發展理論與教育。台北：五南。
王文科（1989）。認知發展理論與教育—皮亞傑理論的應用。台北：五南。
白玉玲（2002）。幼兒類比推理能力之研究~年齡,經驗,關係量的影響。臺北市立師範學院國民教育研究所碩士論文。
李田英（1989）。學習成就之性別差異。台北師院學報，1，119-130。
李濟國（2001）。影響高中學生物理學習成就因素之探討。科學教育月刊，240，21-30。
沈青嵩、洪志明（1999）。參加「第三次國際數學與科學教育成就研究後續調查」第三次國家聯絡人工作協調會報告。科學教育月刊，218，70-72。
何意中 （1988）。國小三、四、五年級學生比例推理之研究。花蓮師院學報，2，387-433。
杜聲鋒（1988）。皮亞傑及其思想。台北：遠流。
吳永吉(1884)。國中學生科學態度成就評量及其影響因子之分析研究。國立臺灣師範大學物理研究所碩士論文。
吳琪玉（2005）。探討我國八年級學生在TIMSS 1999與TIMSS 2003數學與科學之表現。國立臺灣師範大學科學教育研究所碩士論文。
林美珍（1996）。兒童認知發展。台北：心理。
林碧珍、蔡文煥（2003）。我國國小四年級學生在國際教育成就2003試測的數學成就表現。科學教育，258 ，2-20。
林寶貴、吳純純、林美秀(1995)。台灣區兒童普通推理能力及其相關因素之研究。特殊教育研究學刊，11，1-18。
林軍治(1985)。場地獨立/依賴、城鄉背景、性別及社經地位與國中生幾何推理能力關係之研究。花蓮師院學報，16，2-16。
洪麗晴（1996）。原住民與非原住民國小學童推理表現與其策略使用之差異研究。國立新竹師範學院初等教育學系碩士論文。
洪志明（2001）。我國國中二年級學生課餘學習時間與學習成就之關係。科學教育月刊，235，14-20。
洪佳慧（2002）。由教科書內容與性別面向分析我國國二學生在第三次國際數學與科學教育成就研究後續調查（TIMSS-R）的學習表現-生命科學以及環境與資源議題部分。國立臺灣師範大學科學教育研究所碩士論文。
侯怡如(2003)。由考試文化的角度分析我國學生在Timss 1999答題表現－生命科學部分。國立臺灣師範大學科學教育研究所碩士論文。
莊嘉坤(民86)。學童對自然科的態度與科學學習。國教天地，121，26-34。
曹銘宗（1994）。台灣學生數學好嗎？。聯合報83年1月3日。
張春興(1997) 。教育心理學：三化取向的理論與實踐。台北：東華。
張春興、林清山（1984）。教育心理學。台北:東華。
張殷榮（2001）。我國國中學生在國際測驗調查中科學學習成就影響因素之探討。科學教育月刊，244，5-10。
張俊紳(1995)。教室內影響學習的動力因素。國教之聲，29（1），26-38。
張秋男、邱美虹、李田英、楊文金、譚克平、曹博盛、林碧珍、蔡文煥、張美玉、張俊彥、張子超、陳林涌、方泰山、洪志明、洪有情、張永達、張殷榮、羅珮華（2004）。「國際數學與科學成就趨勢調查2003—第三年報告」。國立台灣師範大學科教中心。
黃湘武、劉謹輔、陳忠志、杜鴻模、陸業堯、江新合(1995)。國中學生質量守恆、重量守恆、外體積觀念以及比例推理能力之抽樣調查與研究。中等教育，36(1)，44-65。
黃幸美（1994）。兒童的類比推理思考與發展。國立政治大學教育與心理研究，17，477-506。
楊龍立(1992)。科學教育中性別差異的解釋。教育研究所集刊，34，115-141。
楊榮祥(1992)。科學教育世界第一?:由國際數理教育評鑑結果說起。中等教育，43（2），8-21。
陳李綢（1992）。認知發展與輔導。台北：心理出版社。
陳滿（2003）。國小五年級學童數學推理能力之研究~以BBS為工具。臺中師範學院數學教育學系在職進修教學碩士論文。
陳淑敏（2001）。幼稚園建構教學：理論與實務。台北：心理。
陳亦媛（2003）。兒童歸納推理能力探究--影響兒童證據與假設協調能力的可能原因與解決之道。國立臺灣大學心理學研究所碩士論文。
陳麗妃（2006）。TIMSS 2003國小四年級學生背景、家庭環境、科學興趣、自信與科學成就關係之比較分析：以七國為例。國立新竹教育大學課程與教學碩士論文。
陳政帆（2006）：我國八年級學生在TIMSS 2003中之科學自信心、價值觀及課堂活動分析。國立臺灣師範大學化學研究所碩士論文。
陳昭儀、楊慧君(2001)。傑出理化科學家進行科學研究歷程之探討。資優教育研究，1（1），111-128。
彭聃齡、張必隱（2000）。認知心理學。台北：東華。
鄭麗玉（1993）。認知心理學。台北：五南。
鄧竹景（2006）。從TIMSS 2003資料分析不同成就國家國小四年級受測學校科學教師之特質—以九國為例。國立新竹教育大學課程與教學碩士論文。
劉佳蓉（2002）。我國國二學生在TIMSS-1999中之理化學習成就分析。國立臺灣師範大學化學研究所碩士論文。
戴曉霞（1995）。IEA研究及其方法論之探討。國立台灣師範大學教育研究所博士論文。
簡素真（1992）。兒童條件式推理之研究。國立中正大學心理學系研究所碩士論文。
簡真真（1982）。國小資優實驗班學生創造力及問題解決能力發展之研究。國立高雄師範學院教育研究所碩士論文。
顏秀玫（2004）。我國小學四年級學生在「國際數學與科學教育成就趨勢調查（TIMSS 2003）」中科學低分題之分析。國立臺灣師範大學科學教育研究所碩士論文。
羅珮華（2003）。從TIMSS 1999探討國二學生的學習成就與學習時間及國家經濟能力之關係。科學教育月刊, 256, 3-11。
羅珮華（2004）。從「第三次國際科學與數學教育成就研究後續調查（TIMSS 1999）」結果探討國中學生學習成就與學生特質的關係：七個國家之比較。國立臺灣師範大學科學教育研究所博士論文。
二、英文部分
Brown,A.L & Kane,M,J.（1988）.Preschool child can learn to：learning to learn and from example.Cognitive Psychology,20,493-523.
Brown,A.L,Kane,M,J.& Echol.C.H.（1986）.Young children`s mental models analogical transfer across problems with a common goal structure. Cognitive development,1,103-121.
Comber, L. C., Keeves, J. P.(1973). Science Achievement in Nineteen Countries. Almqvist and Wiksell, Stockholm, Sweden.
Husén,T.(1967). International Study of Achievement in Mathematics.Stockholm: Almqvist & Wiksell.
Husén, T. (1975). Foreword: in Walker (ed) The IEA six subject survey: an empirical study of education in twenty-one countries, 1976. Almqvist & Wiksel International.
IEA.（n.d.）. IEA Home. Retrieved May 5, 2005, from http://www.iea.nl/iea/hq/
IEA.（n.d.）. TIMSS 1999 participating countries. Retrieved May 5, 2005, from 　http://isc.bc.edu/timss1999i/participants.html
IEA.（n.d.）. Countries participating in TIMSS 2003. Retrieved May 5, 2005, from http://isc.bc.edu/timss2003i/countries.html
IEA.（n.d.）.TIMSS 2003 released items. Retrieved May 5, 2005, from http://isc.bc.edu/timss2003i/released.html
Lee, T.Y.（1991）.Predictors of elementary school students' science achievement. Proceedings of the National Science Council part D：Mathematics,science,and technology education,1（2）,42-49.
Leung(2002) Behind the High Achievement of East Asian Students.Educational Research and Evaluation 2002.
Martin, M.O., Mullis, I.V.S., Gonzalez, E.J., Gregory, K.D., Smith, T.A., Chrostowski, S.J., Garden, R.A., O'Connor, K. M. (2000). TIMSS 1999 International Science Report. Chestnut Hill, MA: Boston College.
Martin, M. O. and Kelly, D. L. (1996). Third International Mathematics and Science Study Technical Report, Volume I: Design and Development. Chestnut Hill, MA: Boston College.
Martin, M. O., & Gregory, K. D.(2001).Technical Standards for IEA’s Studies An Annotated Bibliography. Amsterdam, BT.
Martin, M. O., Mullis, I. V. S., Gonzalez, E. J., Gregory, K. D., Smith, T. A., Chrostowski, S. J., Garden, R. A., & O’Connor, K. M. (2004). TIMSS 2003 International Science Report: Findings From IEA’s Trends inInternational Mathematics andScience Study at the Fourth and Eighth Grades Chestnut Hill, MA: Boston College.
Martin, M. O., Gregory, K. D., & Stemler, S.E. (2004). TIMSS 2003 Technical Report: Findings From IEA’s Trends inInternational Mathematics andScience Study at the Fourth and Eighth Grades Chestnut Hill, MA: Boston College.
Mullis, I.V.S.,Martin, M.O.,Smith, T.A.,Garden, R.A.,Gregory, K.D., ＆Gonzalez, E.J. et al.（2001）. TIMSS assessment frameworks and specifications 2003.Chestnut Hill,MA：Boston College.
Markovits, H. & Dumas, C. & Malfait, N.(1995).Understanding transitivity of a spatial relationship: A developmental analysis.Joural of experimental child psychology.59.p.125-141.
Newman, R. S. (1984). Children’s achievement and self-evaluations in mathimatics: A longitudinal study.Journal of Education Psychology,76,857-873.
Overton, W. F. (1987).Form and content in the development of deductive reasoning.Developmental psychology.23.p.22-30.
Piaget, J.(1952). The origins of intelligence. New York:International University Press.
Robitaille, D.F.,McKnight, C.C.,Schmidt, W.H.,Britton, E.,Raizen, S.,& Nicol, C.（1993）. TIMSS monograph No. 1:Curriculum frameworks for mathematics and　science.Vancouver,BC：Pacific Educational Press.
Resnick, L. B. (1987). Education and Learning to think.National Academy Press.pp. 1-15,44-50.
Schibeci,R.A.(1984) . Images of Science and scientists and science education. Science Education,70(2),139-149.
Simplico, J. S. C. (2000). Teaching classroom educators how to be more effective and creative teachers. Education, 120(4), 675-680
Wang , Zhu(2003) An In-depth Analysis of Achievement Gaps Between Seventh and Eighth Grades in the TIMSS Database. School Science and Mathematics; Education Journalspg. 186.
Waller, W. (1932). The sociology of teaching. NY: John Wiley & Sons.
Webb, N. (1985). Student interactions and learning in small groups: A research summary. In R.E. Slavin, S. Sharon, S. Kagan, R. Hertz-Lazarowitz, C. Webb, & R.S. Schmuck (Eds.), Leaning to cooperate, cooperating to learn. NY: Plenum, 148-172.
Wilkins, J. L. M., (2004). Mathematics and Science Self-concept: An International Investigation. The Journal of Experimental Education, 72(4), 331-346.