Die internationale Schülerleistungsstudie TIMMS

TIMSS steht für Trends in International Mathematics and Science Study
TIMSS erfasst seit 1995 alle vier Jahre die Mathematik- und Naturwissenschaftskompetenz auf der 4. und 8. Schulstufe, zuletzt 2019 und ist ein Forschungsprojekt der unabhängigen Forschergemeinschaft IEA (International Association for the Evaluation of Educational Achievement).

Die Erhebung in Österreich findet allerdings nur auf der 4. Schulstufe statt. Außerdem nahm Österreich nicht jedes Mal teil:
Teilnahmen: 1995, 2007 und 2011, sowie 2019
Die Tests werden an den Schulen von speziell dafür geschulten Personen (externen Testleiterinnen und Testleitern) durchgeführt.

In Österreich wurden jeweils rund 5000 Schüler/innen der 4. Schulstufe aus ca. 160 zufällig ausgewählten Schulen getestet. Dazu wurden an jeder dieser Schulen maximal zwei Klassen per Zufallsprinzip ermittelt, deren Schüler/innen die TIMSS-Testhefte und Fragebögen bearbeiten sollen.
2019 erfolgte mit eTIMSS die Einführung einer computerbasierten Testumgebung, dh die Leistungsmessung wurde elektronisch administriert.
Die Stichprobe in Österreich umfasste in diesem Jahr 255 Schulen mit zumindest einer Klasse pro Schule – insgesamt diesmal ca. 7000, davon führten
ca. 5.000 Schüler/innen den Test am Computer durch und
ca. 2.000 wie in früheren Studien in papierbasierter Form.
Dies deshalb um herauszufinden, ob die unterschiedlichen Erhebungsmethoden Unterschiede bei den Ergebnissen bewirken. (Moduseffekt)

Testdauer:
Für die Beantwortung der Aufgaben aus den Bereichen Mathematik und Naturwissenschaft standen den Schülerinnen und Schülern 72 Minuten zur Verfügung.

Danach erhielten sie einen Schülerfragebogen über den familiären Hintergrund, persönliche Vorlieben und Schulleistungen. Daraus wurden dann die Einflüsse von Geschlecht, Beruf bzw. Schulabschlüsse der Eltern, Migrationshintergrund, etc. auf das Abschneiden beim Test untersucht und Zusammenhänge hergestellt.
Die gesamte Testdurchführung (inkl. Pausen) dauerte etwa 2,5 Stunden.

(Aus-)Wirkung von eTIMMS:
Die Computeradministration eignet sich besonders gut für interaktive Aufgaben, die eine tiefere Auseinandersetzung mit den Inhalten sowie die Aktivierung höherer kognitiver Fähigkeiten ermöglichen.

Darüber hinaus werden die Problemlösewege der Schüler/innen digital erfasst. Diese Daten könnten in weiterer Folge zu einem besseren Verständnis beitragen, wie Kinder dieser Altersstufe an mathematische oder naturwissenschaftliche Probleme herangehen. ( https://www.iqs.gv.at/timss-2019 )

Moduseffekt: Unterschied in den Ergebnissen zwischen den Administrationsformen:
bei Naturwissenschaften keine, bei Mathematik in Teilbereichen.

Was wurde getestet- was wurde unterrichtet?

Die Organisation der Kompetenzbereiche Mathematik sowie Naturwissenschaft für die 4. Schulstufe umfasst zwei Dimensionen:

eine inhaltliche Dimension, also Sachgebiete und

eine kognitive Dimension. Hier sind Kompetenzen umfasst, von denen angenommen wird, dass sie die Schüler/innen benötigen, um Aufgaben zu lösen.

MATHEMATIK:      

NATURWISSENSCHAFT:

Die Lehrpläne decken grundsätzlich die abgefragten Themen bei TIMSS ab.

Doch dem leider über viele Jahre gehuldigten Vorgehen „Mut zur Lücke“ geschuldet ist nun der Umstand, dass - wie zahlreiche Lehrpersonen einbekennen - für den Bereich Naturwissenschaften nicht alle Themenfelder, die im Lehrplan enthalten sind, auch tatsächlich im Unterricht angesprochen werden.

„Vor allem in Physik und Erdkunde werden über 50 % der Schülerinnen und Schüler von Lehrpersonen unterrichtet, die angeben, die Themenbereiche noch nicht unterrichtet oder gerade erst eingeführt zu haben – das sind die beiden Inhaltsbereiche mit den größten Verlusten in den TIMSS-Leistungen seit 2011.“ (aus Presseunterlage des BMBWF)

Und erstmalig seit Beginn der Erhebung kann in den Naturwissenschaften in Österreich kein Geschlechterunterschied festgestellt werden. Ob das auf diesem „niederem Niveau“ nun als erfreulich gesehen werden kann, ist fraglich.

Freigegebene Beispielaufgaben, den österreichische Bericht und die internationale Studie finden Sie

auf der Website des Instituts des Bundes für Qualitätssicherung im österreichischen Schulwesen (IQS): www.iqs.gv.at/timss-2019 

Mathematikkompetenz     Ergebnisse

Die österreichischen Schülerinnen und Schüler erzielen in Mathematik mit 539 Punkten ihre beste Leistung aller bisherigen Erhebungen und liegen im EU-Vergleich auf dem sechsten Platz (geteilter Rangplatz 5 bis 7). Österreichs Schülerinnen und Schüler können sich seit der letzten Teilnahme 2011 um 31 Punkte verbessern.
Die Gruppe der Schülerinnen und Schüler mit den niedrigsten Kompetenzen verkleinert sich von 5 % auf nur noch 2 %. Umgekehrt schaffen es 9 % der Schülerinnen und Schüler die höchste Kompetenzstufe zu erreichen. Im Jahr 2011 waren es nur 2 %.

Die besten mathematischen Ergebnisse der teilnehmenden EU-Länder erzielt, ähnlich wie 2015, Nordirland (566 Punkte), gefolgt von England und Irland. Im weltweiten Vergleich erzielt Singapur mit 625 Punkten die besten Mathematik-Leistungen.

Buben zeigen in Österreich höhere Mathematikleistungen. Von 10 leistungsstarken Schülerinnen und Schülern sind 6 Buben und 4 Mädchen. In 17 von 24 EU-Ländern zeigen Buben bessere Leistungen als Mädchen.
Erste Analyse: Die Leistungen in Mathematik verbessern sich trotz einer strukturellen Entwicklung (Zuwanderung). Einer der Gründe liegt bei der Einführung der Bildungsstandards. Sie führten zu einer klaren Zielorientierung. Was am Ende der Volksschulzeit beherrscht werden muss, steht nun im Mittelpunkt des Unterrichts. Das führt zu besseren Ergebnissen bei TIMSS.

Naturwissenschaftskompetenz      Ergebnisse

In Naturwissenschaft erreichen Österreichs Schülerinnen und Schüler 522 Punkte und befinden sich damit im europäischen Mittelfeld. Österreich befindet sich EU-weit auf dem 12. Platz (geteilter Rangplatz 9 bis 17). Gegenüber 2011 ist eine leichte Verschlechterung festzustellen (minus 9 Punkte).
Österreich weist in Naturwissenschaft einen Anteil von 7 % leistungsstarker Schüler auf, 6 % gehören zur schwächsten Gruppe. Beide Werte sind mit dem EU-Schnitt vergleichbar.
Naturwissenschaft setzt sich aus den Teilbereichen Biologie, Physik und Erdkunde zusammen. In Österreich bleibt im Vergleich zu TIMSS 2011 nur Biologie praktisch unverändert. Verluste zeigen sich in den Bereichen Physik und Erdkunde.

Die besten Ergebnisse der teilnehmenden EU-Länder in Naturwissenschaft erzielt wie bereits 2015 Finnland mit 555 Punkten. Mit 13 Punkten Abstand folgt eine Gruppe mit Lettland, Litauen, Schweden und England, die zusammen auf geteilten Rangplätzen zwischen 2 und 5 liegen.
Die weltweiten Spitzenergebnisse in Naturwissenschaften fallen ähnlich wie 2015 aus. Singapur (595 Punkte) teilt sich die ersten Rangplätze mit der Republik Korea. Dahinter folgen die Russische Föderation (567) und Japan (562).

* aus: Presseunterlage des BMBWF vom 8. Dezember 2020

Was die Studie noch zeigt:

Wie eingangs erwähnt, erhielten die Schülerinnen und Schüler nach der Beantwortung der Aufgaben aus den Bereichen Mathematik und Naturwissenschaft auch einen Schülerfragebogen.
Ebenfalls gab es Fragebögen für Klassenlehrerinnen und Klassenlehrer, für Schulleitungen, und Eltern der teilnehmenden Kinder. Dadurch ergab sich ein breites Spektrum an Hintergrundinformation über den Unterricht, die Lehrkräfte, die Schulen sowie die außerschulische Lebenswelt der Schülerinnen und Schüler. Unterschiede in den Ergebnissen (Punktezahl) wurden (pseudonymisiert, dh. nicht auf eine bestimmte Person rückführbar) mit diesen Hintergrundinformationen in Zusammenhang verknüpft und bestimmende Faktoren für die Leistungen herausgearbeitet:

Familiäre Faktoren *

Migrationshintergrund
In 19 der teilnehmenden EU-Länder übersteigt der Anteil an Schülerinnen und Schülern mit Migrationshintergrund 5 %. Österreich weist mit 28 % den höchsten Anteil auf.
Insgesamt zeigen in etwa drei Viertel dieser Länder, dass Schülerinnen und Schüler ohne Migrationshintergrund ein höheres Kompetenzniveau als solche mit Migrationshintergrund erreichen.
In Mathematik beträgt in Österreich die absolute Differenz 34 Punkte. In den Naturwissenschaften sind es 66 Punkte.

Bildungsabschluss der Eltern
Die Leistungen in den Naturwissenschaften sind stärker vom Bildungshintergrund der Eltern abhängig als in Mathematik.
In den Naturwissenschaften beträgt der Unterschied zwischen Kindern von Eltern mit hohem und mit niedrigem Abschluss 110 Punkte.
In Mathematik ist der Unterschied deutlich geringer, er beträgt nur 78 Punkte.

Berufsstatus der Eltern
Ebenso zeigen alle Kinder, deren Eltern über einen hohen Berufsstatus verfügen, höhere Leistungen in Mathematik und Naturwissenschaft als Kinder von Eltern mit niedrigerem Status.
In Mathematik der Unterschied zwischen den Gruppen mit höchstem bzw. niedrigstem Berufsstatus der Eltern 52 Punkte. Damit liegt Österreich im EU-Vergleich im Mittelfeld.
In Naturwissenschaft erzielen die Kinder von Eltern mit dem höchsten Berufsstatus 75 Punkte mehr als jene von Eltern mit geringem

Erste Analyse:

Der Erwerb von Mathematik-Kompetenzen findet eher an der Schule statt.

Beim Erwerb von Kenntnissen in den Naturwissenschaften werden Kinder im Volksschulalter stark vom Elternhaus unterstützt. (siehe: Was wurde getestet, was wurde unterrichtet?)
*siehe: Presseunterlage des BMBWF vom 8. Dezember 2020 und https://www.iqs.gv.at/timss-2019