11/12/04 @titech

1.はじめに科学的推論能力テストと大学入試センター試験の比較分析• 科学的推論能力テスト– Science Reasoning Test、SR-Test– 受験者の問題解決特性を把握する試験• 提示された資料をもとに読み解いて問題解決を行うタイプの試験<====> 従来の学科目試験• 大学1年生を対象とした測定実験

林 篤裕(独立行政法人 大学入試センター 研究開発部)– SR-Testの実施結果– 従来型の理科科目成績との比較分析

e-mail: hayashi@rd.dnc.ac.jp
122.「科学的推論能力テスト」とは試験問題の特徴• AAP : ACT Assessment Program– 非営利法人 ACT,Inc. が提供• 自然科学分野の論理思考に関する能力• 受験者の問題解決特性を把握する試験• 自然科学に必要な判断能力、分析能力、評価能力、論理性、問題解決能力を測る• 個々の Passage (大問)Ａ.科学的な情報を提示する資料部分 : 3種類
Ｂ.資料に続く幾つかの多肢選択式の設問群(American College Testing, Inc.)– 教科カリキュラムに基づくテスト• 英語 : 70問(45分)• 数学 : 60問(60分)• 読解 : 40問(35分)• 科学的推論能力テスト : 40問(35分)– 多肢選択型設問• ACTの許諾を得て実験に利用
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資料の提示形式• 3種類① データによる表示 : Data Representation– グラフや表② 研究の要約 : Research Summaries‒ 実験デザインや実験データ③ 相反する観点 : Conflicting Viewpoints‒ いくつかの仮説や視点

資料の提示形式① データによる表示 : Data Representation‒ グラフや表② 研究の要約 : Research Summaries– 実験デザインや実験データ③ 相反する観点 : Conflicting Viewpoints‒ いくつかの仮説や視点

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資料の提示形式① データによる表示 : Data Representation‒ グラフや表② 研究の要約 : Research Summaries‒ 実験デザインや実験データ③ 相反する観点 : Conflicting Viewpoints– いくつかの仮説や視点

3. 実験方法

SR-Testの設問• SR-Testの一つの版を利用• 522名の大学 1年生、45分間で解答• 7つの Passage (総設問数 40)– 科学的思考を用いて辿り着くこと– 提供された情報をもとに関連する概念を発見・把握し、理解– 提示された情報と各自で引き出した結論– 明らかになった仮説– 批判的に吟味する必要性も• 割り付け– 次ページの属性に注意しながら– なるべく均等になるように– 事実を知っているかということよりも、提示された情報から科学的論理思考を行う能力があるかどうかを測る
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実験実施時の各種属性• 冊子 : オリジナルは英語– 「英語/日本語冊子(ej冊子)」: 後半 3つを和訳– 「日本語/英語冊子(je冊子)」: 前半 3つを和訳– Passage 4 はどちらの冊子でも英語のまま• 提示順– 「Passage 1から7の順で提示する冊子」– 「この逆順で提示する冊子」• 被験者– 「文系」– 「理系」

表1. 各 Passage の取り扱っている題材
大問番号 設問数
取り扱われている題材
関係するトピック
Passage 15 元素の同位体
物理、化学
生物
Passage 26 光合成による CO2 の収支
Passage 35 原生動物の分類
生物
Passage 47 重力の測定方法の検討
物理、地学
Passage 56 放射性元素の半減期による年代測定 物理
Passage 66 ビタミン C の含有量測定
化学Passage 75 振り子の運動
物理131490• 正答数分布 : 平均正答数を中心にほぼ対象

80– 各属性ごとの正答率 : 表2, 3 及び図 1, 270
正答率(%)

50

正答数ごとの頻度306050301020010510152025303540

全体4020

文系
理系
ej冊子
je冊子

0正答数

合計

平均:25.1

P1P2

P3P4P5P6P7

図2. 各属性ごとの正答率(2)100(1)文系学生には不利

90• 対理系学生で 2設問分程度正答数が少ない• 取り扱っているテーマが理科の科目?

8070(2)日本語では平易な設問
正 答 率 (%)

頻度400

図1. 各属性ごとの正答率(1)100

4.SR-Testの解答結果• 日英で比較すると35ポイント前後• 最大で 50ポイント近い差がある(3) Passage 4は群による差がない• どの群でも正答率はほぼ 40%• 英語でしか出題されていない• 解答順序の条件はどの冊子でも同じ

60
5040

ej冊子・文系

30

ej冊子・理系

20

je冊子・文系

1017je冊子・理系0合計

P1P2P3P4P5P6P7

5.SR-Testと理科科目の比較(4)Passage の提示順
• 後で提示される Passage の方が成績が悪い• 解答の時間が不足することによる未着手• 実験全体では、提示順の影響は相殺• SR-Testは理科科目を題材• 被験者の理科科目の能力との関係は?

(5)文/理、ej/je冊子の組み合わせ• 被験者には、SR-Test以外に大学入試センター試験の一部科目も受験• 理科科目については、各自の入試受験時の理科科目の 1科目• 理科科目の受験時選択パターン毎のSR-Testの成績を算出、文系/理系で分類• 成績順 : 理系で je冊子、理系で ej冊子、
文系で je冊子、文系で ej冊子

(6)分散分析• 3因子: 文系/理系、ej冊子/je冊子、Passage 昇順/降順• 文系/理系因子のみ有意(F(1,515)=13.76, p＜0.01)

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図3. 理科受験科目ごとの正答率

図3. 理科受験科目ごとの正答率(生物関係)

90

90
80

正答率(%)

70605040706050P240P33030
全体 物理-文物理-理化学-文化学-理生物-文生物-理地学-文全体

物理-文 物理-理 化学-文 化学-理 生物-文 生物-理 地学-文

• 生物の一単元

図3. 理科受験科目ごとの正答率(物理関係)– Passage 2 : 光合成– Passage 3 : 原生動物の分類===> 生物選択者の成績が良い

9080• 物理や化学の一分野

70
正 答 率 (%)

80

正 答 率 (%)

合計
P1P2P3P4P5P6P7
英語– Passage 1 : 元素の同位体===> 物理や化学の選択者の成績が良い

6050• 生物を選択した学生について :40P130
全体物理-文 物理-理 化学-文 化学-理 生物-文 生物-理 地学-文

– 生物のセンター試験の成績と、Passage 2 の成績を比較 ===>

図24

SR-Test と理科科目試験の関係
生物受験者

物理受験者

76756P1P4– 生物のセンター試験の成績と、Passage 2 の成績を比較===> 有意な相関は認められない– 他の 3科目も同様

5SR-Test

4SR-Test• 生物を選択した学生 :834322

1
100P2P3-1-140

5060708090100

40

大学入試センター試験(生物IB)5060708090100

大学入試センター試験(物理IB) 25• 大学受験時の理科科目の選択とSR-Testの成績– 若干の関係があるようだ• 理科の選択科目を特定した場合– 両者には明確な関係が認められない• 英語の成績は各群で差異がない

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今回、判ったこと
現段階では、• 大学入試センターの理科科目選択パターン• SR-Testの成績===> 両者には関係がある– 各群が均等に割り付けられている• 理科の選択科目を特定した場合• 回帰モデル– SR-Testを「理科科目の成績」と「英語」で説明– 有意な関係が認られたのは「英語」だけ– テストの半分以上が英語で記述されている– 両者には明確な関係が認められない• 両者は自然科学分野に必要な能力の異なった側面を測定しているのではないか

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6.まとめ

今後の方策

• 従来型の理科科目試験• 問題解決能力を測る科学的推論能力テスト===> どの様な能力を測定しているかを比較• 大学1年生に対して調査• その解答行動を解析• Passage の解答順(取り掛かった順番)の解析• 別の観点からの指標が必要– 理科の問題解決能力、論理的思考能力– 自然科学分野の論理思考に関する能力– 追跡調査等• より良い実験デザイン– 理科科目試験については 1科目のみだった– 英語だけでなく、数学や国語を含めて• 従来型の理科科目成績との関係– 現在のところ、明確ではない• 今後の更なる調査が必要
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