數學通識

數學成績有社經差異

中央大學文院學士班每學期舉辦兩場「跨域講座」,這學期的一個主題是「性別」。我先講完一個主題:

臺灣國中小學生的數學成績沒有性別差異
然後藉此機會再次鄭重提起:
臺灣的數學教育存在嚴重的不均,
但原因不在於性別差異,
而可能是家庭社經地位導致的學習機會不平等。

教數據分析的時候,我們總是跟學生說:比較數據時,不可以只看平均值,還要注意標準差。所謂「標準差」是指數據以「平均值」為中心,向兩側擴散的情形。「標準差」越大,表示散佈得越廣,簡單來說就是越「不均」。一個「不均」的社會,容易導致不公平,而不平則鳴,所以社會傾向於容易動盪。古代的教訓:「不患寡而患不均」或許並不符合現代人的價值觀,但是自古以來累積的經驗,在在顯示社會的「不均」不是好現象。

就數學教育而言,若是評量成績的「標準差」很大,表示整體的國民教育並不成功。我們或許造就一批高成就者,這些學生將來或許容易躋身社會菁英,但是同時也有許多未達基本素養的學生進入社會,將來面臨緊要議題的時候,我們這個民主的社會需要多數人達成有智慧的共識,而「不均」的數學教育成果,可能在那時候傷害這個社會,降低整體的決策品質與行動效率。更有甚者,如果高成就的學生多數來自社經地位本來就較高的家庭,而低成就學生多數來自本來就較為弱勢的家庭,則數學教育相當於幫助了階級複製,則「不均」的情況不但容易持續,也更容易擴大,變得「更不均」;於是,我們的社會將會「更不穩」。

以上就是我們關心數學成績的標準差,期望「標準差不要太大」的原因。

那麼,臺灣學生的數學成績「差異」大嗎?這種事情只有比較上的意義 — 就好像你問我的身材高不高?這種問題只有比較上的意義。所以,本文要從國際比較來探究這個問題。簡單說,結論是:

根據 PISA 國際評量針對 15 足歲學生(就讀國三或高一)所做的評量,臺灣學生的數學成績「標準差」很大;而且不是普通大,而可以說是世界第一大。也就是說,我們的數學成績分布是世界上最不均的。
【本文所寫「世界」是指參加 PISA 評量的各國,約有六十國或地區,詳情不表。】

我認為這是臺灣並不想要的「世界第一」。

PISA 從西元 2000 年開始舉辦,臺灣在 2006 年首次加入;那一年的抽樣方法並未達到國際標準,故當年的各種數據僅供參考,不必過度信賴。而後 2009、2012、2015、2018、2022 都參與評量,前面粗體字的年份表示「數學素養」是當年的主要評量目標,所以那些年的數學相關數據最完整且最值得信賴。其他年份的評量主題是「閱讀素養」或「科學素養」,但每一次都有小規模的「數學素養」評量。2022 年的評量是從 2021 年延宕所致,延宕的原因是全球性的 COVID 災難。

臺灣 15 歲學生在 PISA 評量中的數學成績「標準差」如下。

PISA 三年一測,今 (2025) 年已經施測,評量主題是「科學素養」。結果與報告,應該會在 2026 年公佈。

根據以上數據,我們應該可以「八九不離十」地確定這個概念:臺灣 15 歲學生在 PISA 表現的成績分布,是世界上最不均的。

我們有可能探討如此「不均」的原因嗎?有的。這種研究需要大型的跨領域團隊,像筆者這種數學背景的課程研究者,沒有做此研究的本領。但是我可以從 PISA 報告找一些線索。PISA 評量不止蒐集學生的「學習成效」— 就是我們說的「成績」— 同時也蒐集許多相關資料;厚厚一本 PISA 報告不是只有各國學生的平均成績和名次排序而已,還有很多可供各國作為教育政策參考的統計資料,例如前文列舉的「標準差」和「性別差異」。

我們已經知道臺灣學生的數學成績沒有性別差異(另一篇短文),所以成績的極度不均,不是性別造成的。另外,PISA 數據也顯示臺灣的就學率非常高,移民多樣性非常低,所以也不是失學或新移民造成的。性別差異、失學、移民,是某些國家的問題,但不是臺灣的問題。

PISA 幫助我們察覺一個重要指標:學生之家庭社經地位「可解釋」其 PISA 數學評量成績之變異的比例(百分比):

Percentage of variation in performance expolained by the PISA index of economic, social and cultural status.
PISA 稱「社經地位」為 ESCS,詳細說是「經濟、社會與文化地位」:
ESCS: Economic, Social and Cultural Status.
這項指標(百分比)若是高,意思是只要知道學生的家庭社經地位,就能差不多估計他/她的 PISA 數學成績。以下我們簡稱這項指標為「社經指標」。

以數學為評量主題的 2012 年,PISA 報告詳細報導了各國數學成績的「社經指標」。那年的世界平均指標約為 14%,臺灣約為 18%:臺灣學生的 PISA 成績變異,有大約 18% 可以被家庭社經地位解釋。這樣的百分比雖然並非數一數二的高,但也相當高,如下圖。在第二象限(左上區塊)可以找到臺灣 (Chinese Taipei)。此圖的縱坐標表示數學平均成績,臺灣大約是 552 分,看得出來大約是世界第三高。此圖的橫坐標就是「社經指標」,越靠左的百分比越大,但是此指標的意涵是越小越好,所以 PISA 的散佈圖故意把橫坐標的 0 設在右邊,以符合越右邊越「正/好」的讀圖習慣。圖中的鉛直線代表「社經指標」的世界平均,而水平線代表數學成績的世界平均。臺灣落在第二象限,意思是「成績為正,社經為負」。

PISA 2012 Equity Plot

根據上圖,臺灣的社經指標雖然不是最糟糕的(最靠左);例如一般人心目中自由平等的國家:法國,其實比臺灣的社經指標更糟 — 家庭社經地位更高度介入數學學習成效 — 但是臺灣的指標已經屬於「負」方,相對來說新加坡、香港、澳門、韓國、日本都在「正」方。

在 2015 年以科學素養為評量主題的 PISA 報告中,對於科學評量成績也有同樣的報導:臺灣學生的科學評量成績有較大(大於世界平均)的「社經指標」。

PISA 2022 再度以數學為評量主題,這年的報告沒有製作如上的散佈圖。根據官方報告(如下)第 326 頁提供的數據,我們的社經指標有好轉:從 18% 降低到 15.7%,幾乎等於當年的世界平均 15.5%。但是,臺灣學生數學成績在相鄰兩級社經地位之間的成績差距,高達 49 分(世界平均差距為 39 分),而頂、末四分之一社經地位家庭的學生成績差距,則高達 119 分(世界平均差距為 93 分)。

PISA 2022 報告第 141 頁恰好把臺港澳十級社經地位學生之平均數學成績畫在一起,如下圖。很容易看出來:臺灣各社經地位家庭的學生數學成績差距比香港、澳門嚴重得多。

PISA 2022 Plot

從 PISA 提供的數據和圖,希望讀者可以獲得如是概念:
臺灣 15 歲學生的數學素養高度不均;
而如此的不均,受到家庭社經地位的高度影響。

我們還能繼續追問「為什麼」嗎?為什麼臺灣的家庭社經地位如此強烈地介入數學學習成效?筆者大膽提議的原因是:

因為全國必須遵守數學課程綱要。
而且升學考試所需的能力遠高於課程綱要所定的目標。
課綱規定的數學學習內容變少了,也變淺了,但是升學考試的難度並沒有跟隨調整,而升學競爭的激烈程度也沒有下降。也就是說,學校裡 — 特別是公立學校裡 — 的教學內容變少了,但是升學的門檻仍然很高。於是有機會在正常上學時間習得的數學,與升學考試所需的數學,當中的差距變大了。誰來填補中間的差距?當然是家庭。家庭能夠用來填補中間差距的資源,當然正比於家庭的社經地位。

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Created: Dec 15, 2025
Last Revised: 12/19
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