大考中心研究員／林家民 吳國良 夏蕙蘭 翁群評 陳懷如撰
107學測自然考科依據103學年度實施之「修正『普通高級中學課程綱要』數學、物理、化學、生物、基礎地球科學學科綱要」（簡稱「99課綱微調」）命題。整卷試題兼備知識與應用，有層次地評量考生的閱讀、分析與統整歸納的能力，引導其發揮本身具備的學科知識。
檢視試題內容，今年自然考科較往年重視「試題融入情境」的命題方式，試題取材更顯多元。試題融入情境為素養導向命題的重點方向，也是自然考科的測驗目標之一：「學生能夠將所學過的原則、方法、概念、原理、定律和理論，運用到新奇的、特殊的或具體的情境中。」其實，素養導向命題在往年試題不曾忽略，但未來會更顯重要，此一趨勢亦呼應十二年國教課綱以「核心素養」為教學主軸的精神。
自然考科總題數為68題，第壹部分各學科10題共計40題，每題皆計分；第貳部分各學科7題共計28題，答對24題即得滿分48分。整卷題型有單選題、多選題與綜合題，另第貳部分的試題又可細分為學科知識題與科學推理題。其中，屬跨科命題的綜合題（37-40為組題）是探討核能發展與發生事故後的相關影響，測驗考生應用不同學科知識的綜合能力。各學科題號如表1所示，以下就各學科試題進行分科介紹與說明。
【物理】
今年的自然考科物理部分有以下幾項特性：
一、試題貼近時事，重視知識的應用
本分試卷出現的物理時事多是2017年發生的事件。第28題切合了2017年9月發生的「太陽閃焰」現象。第57-59的題組內容是關於重力波的實驗觀測，三位物理學家因此重大貢獻獲頒了2017年的諾貝爾物理學獎。此題組為第二部分的科學推理題，考生需閱讀題目後，從題幹中擷取出作答訊息，並且活用課程內容所學知識，方能順利作答。第60題則是關於2017年8月順利升空的臺灣首枚自主研製衛星「福衛五號」，考生能夠藉由解題感受到課程所學習的克卜勒行星運動定律與日常生活中可得知的新聞事件息息相關。貼近時事的題目有助於考察考生是否能夠整合運用知識與技能以處理真實世界或學術探究的問題。
二、試題貼近生活，重視情境和整合運用能力
第55-56題的題組以使用智慧手機測量加速度為主題，測驗考生對於彈簧與牛頓運動定律的理解。第56題的正確作答需用到題幹中的重要訊息，並且對於「失重」現象有清楚的觀念。第57-59題的題組為學術探究情境，其中第57題中，答題者必須對題目情境進行廣泛理解，並且利用對於波動的先備知識進行發展解釋，方能作答。第58和59題，答題者則需從題目的情境陳述中擷取作答所需訊息。本題組的三個小題皆有很高的鑑別度。第14題為水波槽實驗的情境，能夠測驗考生的探究能力。第29-30的題組則是一個觀察電流磁效應和電磁感應現象的模擬實驗情境，考生須由圖示的實驗器材擺設，思考與應用電磁相關現象的知識。第60題中所使用的數據雖然不是完全符合真實的「福衛五號」軌道，但是為了簡化計算以符合高中物理的程度，可視為是接近真實情境的「準真實情境」，這也是情境入題的一種方式。
三、綜合題強調跨領域
跨領域的試題能夠考察考生是否能夠融會貫通，善用不同領域或學科所學來處理一個主題中的相關問題。今年綜合題的主題為核能，題目涵蓋了物理、化學、生物、地科，從核能發電到核能安全，以至於對於某些生物的影響，物理部分的第39題為核融合的主題，利用核融合發電雖然為尖端的研發工程，但考生藉由高中所學物理知識，對於其可能的發生機制也可見一斑。
四、試卷測驗內容分布平均
表2為物理試題的雙向細目表，由表2可看出測驗內容幾乎涵蓋了各主要主題。第一部分的緒論雖然表面上缺少對應的試題，但緒論內容，例如「物理量的單位」，則是其他試題作答的基礎。表2並且顯示出大部分的試題測驗層次集中在理解與應用，而知識層次的題目只有一題。今年物理科的考題因為情境化題目比例的升高，使得整體來說測驗層次也因此升高，也許是今年難度增加的原因之一。整體而言，雖然物理部分只有17題，試卷測驗內容分布平均，符合自然考科規劃的試卷架構。
【化學】
107學測自然考科的化學部分共計17題，其題號如表1所示，分別是第1-8題、第36-37題、以及第41-47題。本中心因應108新課綱，未來素養導向命題的重點方向，分別是：情境入題、測驗整合運用能力以及涵蓋跨學科/跨領域主題。雖然，108課綱於111年才會施測，但目前學測已有部分試題反應這些面向。此外，知識是素養的根本，以學科知識為基礎的基本題，也會是考試的重點，以下就今年試題的幾項特色，進行說明：
一、大部分試題著重基本概念的測試
今年學測自然考科是第二年依據99課綱微調的內容命題，化學部分的測驗範圍，包括基礎化學（一）與基礎化學（二）。自然考科的試題分為兩部分，第壹部分的測驗範圍以基礎化學（一）為主，第貳部分的測驗範圍則是偏重基礎化學（二）。屬於基本知識的代表性試題，包括：第6題化學式的種類、第7題化學實驗安全、第8題化學反應係數平衡、第36題化學反應熱、第37題核能反應、第44題沉澱反應、第45題生物體中的重要有機化合物、第46題溫室效應氣體，第47題石油的煉製等，這些幾乎都是基礎化學（一）、（二）的重要概念，可以測出考生對這些重要概念的精熟度。以第6題化學式的種類而言，是比較二乙醚與1-丁醇兩者相同或相異之處，這是測試基本的學科知識，考生若能熟悉課程的內容，對此類基本概念試題，就可以回答。這類基本概念測試相關試題，可評量考生對課程內容的熟悉程度。
二、部分的試題注重概念與推理的結合
除了基本概念題外，部分試題會將知識與推理能力結合，包括：第1題元素週期表、第4題化學計量、第41~43題有機化合物鍵結、飽和度與應用等，都是以概念結合推理的方式入題。第4題的甲醇燃料電池，是科學推理的實例之一，題幹說明乙醇燃料電池與甲醇燃料電池都會產生相同的產物，以特殊的例子推及至通例的原則，是科學歸納法的應用，而以燃料電池作為情境設計，對科學推理進行測試，是素養導向設計的一環，可以評量學生科學推理的整合應用能力。另外，值得一提的是第41~43題，只提示碳原子可以鍵結4個氫，對於氮及氧則未給予提示，考生必須對於氮、氧鍵結規則有相當的熟悉度，才能掌握氮可以鍵結3個氫，氧可以鍵結2個氫的隱含資訊，再依據每多一個單鍵少2個氫的原則，推算結構中的含氫飽和度來解答42題，第43題則涉及碳、氮、氧間以最大鍵結數，形成合理的有機結構以進行判斷。此題組較少於坊間參考書籍見到，屬於創新題型。這種結合推理與創新的題型，應對學生具有較大的挑戰。
三、科學解釋與科學探究入題
科學解釋是指利用科學方法解釋現象、數據或證據等，此次的第2題元素的性質與第5題導電度的測量，是科學解釋的示例之一。其中，第2題將元素的性質以古文呈現，引述《周易參同契》中一段敘述，生動描述汞（水銀）的易流動、易揮發等特徵性質，並藉由「將欲制之 黃芽為根」的文字敘述，具體地說明可以利用汞與硫反應生成硫化汞，得到穩定的化合物，此題是利用科學方法來解釋有趣的日常現象。另外，第5題藉由酸鹼中和反應過程中，離子濃度與溶液導電度呈正相關性，讓考生由選項中找出正確的變化趨勢，測驗考生能否解讀數據代表的科學現象。此外，化學是一門實驗的科學，實驗課程在99課綱微調的設計中也是重點之一。本次測驗的實驗探究相關考題，包括第3題與第7題。第3題的實驗題，測驗的重點有實驗裝置、化學反應熱以及溶解度，屬於整合性的概念測試。第7題則是屬於實驗操作安全規範或相關意外發生時的處理方式。教師在課堂中若能多強調實驗重點和相關概念，學生在作答這類試題時，應較能掌握題意，獲得高分
四、跨學科或跨領域的主題
此次與跨學科或跨領域主題相關的試題，有第37-40題，是利用核能相關的主題，結合物理、化學、生物與地科四科的命題；第10題與13題，雖屬生物學科內容相關試題，但也結合了部分化學科的概念，如：清潔劑、原子序，亦屬跨學科的相關試題。此類試題，是希望學生由不同學科的觀點，來看同一現象或問題，讓學生對問題解決，具有綜觀的思維。
整體而言，此次化學試題的特色，除了著重基本概念的測試外、部分試題也反應了素養導向的命題設計，包括：概念與推理能力的結合，科學解釋與科學探究的設計與應用、以及跨學科或跨領域的主題等。整份試題中規中矩，不但符合高中的教學，也提供選才所需的鑑別度，足見命題者的用心與巧思，可作為未來命題的參考。
【生物】
107年學測自然考科的生物部分試題共有17題，第壹部分10題，第貳部分7題，符合99課綱微調分配，單選、多選及綜合題型之考題題號如表3所示。
一、總體試題分析：
從課綱主題分類來分析今年的生物試題配置 (如表2)，六個主題均有試題分布，除了第五單元 (演化與生物的多樣性) 的題數較少外，其他五個主題都包含3道試題。綜合題40題為科學新知閱讀題，故不歸類在表4中。
由得分率與鑑別度來分析今年生物試題，得分率以20%為一個間距，統計各區得分率的試題個數，除了80-100%的得分率沒有試題外，其他區域均有試題分布，並呈現近常態分布，顯示整卷試題非常平衡，難易度適中。再依鑑別度來分析試題表現，以試題整體鑑別度來說，82%的試題擁有0.2標準以上的鑑別度，還有6題屬於0.5以上高鑑別度試題，2題屬於中高鑑別度試題(5>鑑別度≧4)，整份試卷容易區分高低分組考生。分析試卷3題0.2以下鑑別度較低的試題：第51題得分率與鑑別度都低，此題測驗考生達爾文的物種起源與生命樹的概念，但因為各選項均有很高的誘答力，使考生答案平均分布各選項。第27題測驗考生對腦部各構造的名稱及負責功能的熟稔度，也因為各選項誘答力高，是屬於偏難的基本知識考題。第53題屬於跨學科知識題，雖然鑑別度稍低，但清楚反映考生在整合不同學科基本知識的能力，亦可以做為之後高中老師在教學舉例上的參考。
二、試題特色分析：
由試題特色來分析今年學測生物科試題，大致可以區分成知識題、情境素材題、探討活動題及跨學科知識題四大類，相對題號及題數呈現於表5。為了提升綜合整理與核心素養之評量層次，其中有5題屬於情境素材入題、3題探討活動與探究實作題及1題跨學科知識題。
本份試卷含有3道探討活動相關內容的試題：第24題結合花的基本構造及有性生殖知識，需要具備花部構造區辨的能力；第25題在比較血液抹片中各血球細胞的特性；第48題觀察洋蔥根尖細胞分裂的現象。科學教育與”實驗探究的精神”是不可分割的，培養正確的探究實作觀念與流程，是從事科學研究重要的第一步。
情境素材入題是為了測驗考生是否能將所學知識，應用於解決生活或學術探究時所遇到的問題，由題型設計方式，可達到不同的評量效果。例如第10題 (常溫下鹼性廚房清潔劑之最佳化效能試題)，利用圖表與生活例子結合，進一步考查學生閱讀非連續文本的能力，考生閱讀圖表後，必須擷取圖表及題幹所提供的訊息，再解決情境設計中的問題，也使解答貼近真實情境的意涵。第12題關於植物開花與光照時間的題目，直接以表格提供一組數據，學生除了要從題目陳述的情境中擷取資料之外，還需要進一步對訊息進行分析推論，才能獲得答案，測驗學生轉換表格資料與判斷實驗結果之能力，這項能力的具備也是大學科學教育重要的一環。第49題紅綠色盲的遺傳疾病題，學生需要結合遺傳學基本知識及題目給予的資訊，再經過邏輯思考及簡單計算得到答案，評量層次包含「科學理解」、「科學推論」與「科學分析」，屬於較高層次的素養題。第52題 (根據不同年齡男女人口變化，找出族群變化的關係) 在評量學生是否能快速清楚判讀圖表以及連結不同圖表間的意義，這項能力在大學教科書及科學文章閱讀上相當重要，此題的測驗目的在反映此一學習銜接需求。
綜合分析今年學測自然考科生物部分的試題，題目多元且合理的分布在各章節，除了基本知識的測驗外，還有各種情境入題測驗學生不同能力，亦強調生活應用。此外，試卷也特別強調探討活動的重要，自動且認真投入課程及實驗的學生，本份試卷應可得到不錯的成績。
【地球科學】
107學測自然考科的地球科學（簡稱地科）試題共計17題，題號如表6，以下就試題特色、題型設計、試題內容及整體分析逐一說明。
一、試題取材多元且情境化
今年學測地科試題取材多元，評量考生是否能將學科知識應用於生活與學術探究情境中。生活情境試題如：潮汐週期的延遲（第20題）、尼莎颱風的風向與氣壓變化（第22、23題）、車籠埔斷層的型態與地表錯移（第32題）、維蘇威火山爆發的性質（第33題）、測站氣象資料的推測（第35題）、全球環流對日本福島核電廠輻射污染的影響（第38題）、日全食時所見的日冕（第63題）、曆法與月球公轉關係（第64-65題）、利用震度與距離關係推論四人住家位置（第68題）；學術探究情境試題如：月球表面岩石的成因推論（第19題）、天然氣水合物礦床的生成深度（第66題）、地球分層岩性的密度大小（第67題）。
除試題取材多元且強調情境命題外，部分試題的設計較為新穎，例如第19題利用「月球表面岩石取樣」的天文情境，卻測驗考生相關的地質概念；第33題結合「維蘇威火山爆發歷史紀錄」，測驗考生火山與岩石特性，以及是否知道如何監測火山活動；第68題透過「震度感受與時間差關係」結合蔚為風潮的社群網站，測驗考生是否具備震度與距離關係的學科先備知識，進而能依震度分布特性來區分不同地震，這是屬於較高層次的探究分析能力。
整體而言，地科試題取材不拘泥既有學門，若有情境入題時，原則上會盡量符合真實生活情境或學術探究情境。無論情境入題程度的高低，考生都必須具備相關的學科知識，所以重視素養導向命題並未否定知識的重要性，因為知識是素養的基本，只是素養更強調知識要能被應用於解決生活與學術探究情境中的問題。
另從從課綱主題分析試題配置（表7），今年特別的地方在於涵蓋所有主題，若以地科四大傳統領域及環境領域來分析試題配置（表8），同樣分布平均。
二、題型著重知識的理解與應用
17題地科試題為單選9題，多選8題。另從自然科測驗目標區分的話，因不同層次間的能力互有關連，並非完全切割，故概略區分為知識層次2題、理解層次7題、應用層次6題、分析層次2題（表9）。
今年地科試題的另一個特色是有較多的圖表，例如第20、22、23、32、33、35、63、66題，需理解圖表內的資訊方能順利解答試題。除圖表試題外，另有強調閱讀文字後推理分析的題型，例如第64、65、68題，考生不僅要理解題幹中的資訊，更要進一步推理分析才能判讀答案。無論是著重圖表判讀或強調閱讀理解的試題，這類試題都以學科的先備知識為基礎，評量考生應用知識的能力，這是素養導向命題一再強調的重點。
三、試題難易適中具鑑別度
今年全體考生在地科試題的平均得分率為50.5%，與去年（106年）平均得分率49.5%相近，試題難度皆屬中等。進一步分析試題解答時所需的學科知識，發現這些知識概念重要而且不難理解，加上試題本身的線索多元，考生可以在圖表或題幹敘述中擷取作答訊息，所以作答不難。例如：第22-23題組的尼莎颱風，考生須具備颱風風向變化與氣壓分布的知識，全體考生得分率分別為58%、53%；第33題多選題的維蘇威火山爆發，考生須具備火成岩酸鹼性的知識，全體考生得分率為74%。另外，考生在與生活息息相關的環境議題試題上表現亮眼，例如第34題的都市化對氣候的影響，以及第62題的永續發展，全體考生得分率分別為72%、85%。
在鑑別度方面，地科有11題是中鑑別度以上，這些試題分布在不同的測驗目標，也包括情境入題的試題，例如第20題的潮汐週期、第22-23題組的尼莎颱風、第33題的維蘇威火山爆發及第63題的日冕等。
四、結論
今年試題較著重「試題融入情境」的素養導向命題方式，且具備「豐富題幹圖文線索，滿足不同層次學生」、「降低純粹背誦試題的比例」等特性。綜合來說，107地科試題為取材多元、概念分布平均、難度適中、具鑑別度且不為難考生的一份試卷。
