PISA Internationaler Vergleich von Schülerleistungen. Problemlösen, Mathematik und Lesen im elektronischen Zeitalter

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1 PISA 12 Internationaler Vergleich von Schülerleistungen Problemlösen, Mathematik und Lesen im elektronischen Zeitalter Herausgegeben von Claudia Schreiner, Silvia Salchegger & Birgit Suchań

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3 Schreiner, C., Salchegger, S. & Suchań, B. (Hrsg.) PISA 12 Internationaler Vergleich von Schülerleistungen Problemlösen, Mathematik und Lesen im elektronischen Zeitalter

4 Bundesinstitut für Bildungsforschung, Innovation & Entwicklung des österreichischen Schulwesens Alpenstraße 121 / 50 Salzburg Direktoren: MMag. Christian Wiesner & Mag. Martin Netzer, MBA PISA 12. Internationaler Vergleich von Schülerleistungen. Problemlösen, Mathematik und Lesen im elektronischen Zeitalter. Schreiner, C., Salchegger, S. & Suchań, B. (Hrsg.) (14). Salzburg. Einbandgestaltung und Layout: Die Fliegenden Fische, Salzburg & Andreas Kamenik, BIFIE I Zentrales Management & Services Satz: Hannes Kaschnig, BIFIE I Zentrales Management & Services

5 Inhalt 5 1 Einleitung 12 2 Problemlösekompetenz im elektronischen Zeitalter Ergebnisse des computerbasierten Problemlösens im Ländervergleich Computerbasiertes Problemlösen: Verteilung der Schüler/innen auf die Kompetenzstufen Computerbasiertes Problemlösen im Geschlechtervergleich 18 3 Mathematikkompetenz im elektronischen Zeitalter Ergebnisse des computerbasierten Mathematiktests im Ländervergleich 3.2 Computerbasierter Mathematiktest: Verteilung der Schüler/innen auf die Kompetenzstufen 3.3 Ergebnisse des computer- und papierbasierten Mathematiktests im Geschlechtervergleich 4 Lesekompetenz im elektronischen Zeitalter 4.1 Lesen elektronischer Medien im Ländervergleich 4.2 Lesen elektronischer Medien: Verteilung der Schüler/innen auf die Kompetenzstufen Lesen elektronischer und gedruckter Medien im Geschlechtervergleich 30 Bibliografie

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7 5 1 Einleitung Ursula Schwantner Der vorliegende Bericht beschreibt erste Ergebnisse der computerbasierten Erhebungen, die im Rahmen von PISA 12 durchgeführt wurden. Getestet wurden die Fähigkeiten der Jugendlichen in Problemlösen, Mathematik und Lesen elektronischer Medien. Einleitend wird ein Überblick über die Ziele, Inhalte und Rahmenbedingungen des Computertests gegeben. Eine detaillierte Beschreibung der computerbasierten Erhebung und der getesteten Bereiche findet sich im nationalen technischen Bericht zu PISA 12 (Schwantner & Schreiner, 13b). Wichtige Hintergrundinformationen zur PISA-Studie im Überblick bietet die Broschüre PISA 12. Die Studie im Überblick (Schwantner & Schreiner, 13a; beide verfügbar unter: www. bifie.at/pisa). Ziele der computerbasierten Erhebungen bei PISA 12 Hauptziel von PISA, dem Programme for International Student Assessment der OECD (Organisation for Economic Co-operation and Development), ist es, die Effektivität von Schulsystemen festzustellen und zu vergleichen. Dazu werden die Kompetenzen von Schülerinnen und Schülern im Alter von 15/16 Jahren (in diesem Alter befinden sich die Schüler/innen in den meisten Ländern am Ende der Pflichtschulzeit) in den drei Bereichen Lesen, Mathematik und Naturwissenschaft sowie zentrale Hintergrundmerkmale, die mit den Kompetenzen in Zusammenhang stehen, in regelmäßigen Abständen von drei Jahren erhoben, ausgewertet und international verglichen. Dies ermöglicht es, Stärken und Schwächen der Schulsysteme zu identifizieren, auf deren Grundlage Verbesserungen geplant werden können. Inhaltlich stehen bei PISA die Fragen im Mittelpunkt, inwieweit die Jugendlichen über grundlegende Kompetenzen in Lesen, Mathematik und Naturwissenschaft verfügen, und inwieweit sie damit für lebenslanges Lernen und die Herausforderungen der Wissensgesellschaft gerüstet sind. Neben den drei Basiskompetenzbereichen werden dabei auch fächerübergreifende Kompetenzen sowie neue, vielfältige Lerngelegenheiten, die sich durch digitale Medien und Geräte eröffnen, als wichtig erachtet. Jeder PISA-Durchgang wird daher durch einen innovativen Bereich ergänzt, an dem sich die Länder beteiligen können. Bei PISA 03 und 12 wurden die Testbereiche um die fächerübergreifende Problemlösekompetenz erweitert, wobei diese 03 mittels Testheften und 12 am Computer erfasst wurde. Zudem wurden bei PISA 12 Mathematikaufgaben am Computer gestellt und die Option Lesen elektronischer Medien aus PISA 09 fortgeführt. Insgesamt bildet die computerbasierte Erhebung von Problemlösen, Mathematik und Lesen im Rahmen von PISA 12 die internationale Option Computer-based Assessment of Literacy (CBAL). Im Folgenden werden die Problemlösekompetenz sowie die Besonderheiten der computerbasierten Erhebung der Mathematikkompetenz und dem Lesen elektronischer Medien kurz beschrieben. Eine detaillierte Darstellung einschließlich Beispielaufgaben findet sich bei OECD (13a) sowie im nationalen technischen Bericht (Schwantner & Schreiner, 13b) und kurz gefasst in der österreichischen Studienbeschreibung (Schwantner & Schreiner, 13a). Problemlösekompetenz Problemlösekompetenz ist ein wichtiges Bildungsziel in vielen Ländern. Sie wird benötigt, um ein Problem zu lösen, das in einem unbekannten oder ungewohnten Kontext auftritt und für das es keine sofort sichtbare oder routinemäßige Lösung gibt. Sie umfasst die Bereitschaft, sich mit neuen Gegebenheiten auseinanderzusetzen, und ist Voraussetzung dafür, sich an veränderte Bedingungen anzupassen und auf neue Herausforderungen flexibel reagieren zu können. All dies sind Fähigkeiten, die auch in der modernen Arbeitswelt benötigt und als wichtig angesehen werden (OECD, 14a). Schule und Unterricht leisten einen wichtigen Beitrag zur Erreichung dieses Bildungsziels. Progressive Unterrichtsmethoden wie problembasiertes Lernen, forschungsbasiertes und entdeckendes Lernen sowie projektbezogenes Arbeiten ermöglichen den Schülerinnen und Schülern, ihr Wissen in neuen Situationen anzuwenden, und unterstützen ein tieferes Verständnis des dabei Gelernten. Selbstreguliertes Lernen baut darauf auf, dass Schüler/innen Lern- und Problemlösestrategien kennen und wissen, wann und wie diese eingesetzt werden können (OECD, 14a). Grundlegende kognitive Prozesse des Problemlösens und inwieweit diese von den Jugendlichen gesteuert werden können, stehen im Mittelpunkt der Erhebung der Problemlösekompetenz bei PISA 12. Problemlösekompetenz wird dabei folgendermaßen definiert: Problemlösekompetenz ist die Kapazität eines Individuums, kognitive Prozesse zu nutzen, um Probleme, bei denen die Lö-

8 6 Einleitung sungsmethode nicht sofort erkennbar ist, zu verstehen und zu lösen. Sie beinhaltet die Bereitschaft, sich mit solchen Situationen auseinanderzusetzen, um sich als konstruktive/r und reflektierende/r Bürger/in einzubringen. (OECD, 13a, S. 1; Übersetzung: BIFIE) Die Problemlöseaufgaben von PISA 12 sind in plausiblen, realen Szenarien angesiedelt, wobei der Kontext oder das Ziel einer Problemstellung den Jugendlichen mehr oder weniger bekannt sein kann. Die Problemstellungen selbst sind neuartig und die Lösungswege nicht offensichtlich oder routinemäßig. Es wurde darauf geachtet, dass die Problemstellungen ohne das Heranziehen von fachspezifischem Wissen gelöst werden können. Ein besonderer Vorteil der computerbasierten Erhebung ist, dass die Schüler/innen mithilfe interaktiver Aufgaben direkt mit der Problemstellung interagieren können (OECD, 14a). Bei der Aufgabe MP3-Player müssen die Jugendlichen zum Beispiel einen MP3-Player bedienen, um herauszufinden, nach welchen Regeln dieser funktioniert, ohne dass sie die Bedienungsanleitung kennen (s. Schwantner & Schreiner, 13b; OECD, 14a). Bei der Aufgabe Fahrkarten müssen die Jugendlichen einen fiktiven Fahrkartenautomaten benutzen und dabei ein bestimmtes Ticket kaufen oder herausfinden, welches das günstigste Ticket ist, mit dem man an einem Tag vier Fahrten quer durch die Stadt machen kann (OECD, 14a). Computerbasierte Erhebung der Mathematikkompetenz Mathematikkompetenz bildet den Schwerpunkt bei PISA 12. Im Zentrum steht die Anwendung und Nutzung des mathematischen Wissens in einer Vielzahl von unterschiedlichen Kontexten. Mathematikkompetenz ist die Fähigkeit einer Person, Mathematik in einer Vielzahl von Kontexten zu formulieren, anzuwenden und zu interpretieren. Dazu gehören mathematisches Schlussfolgern sowie die Anwendung mathematischer Konzepte, Verfahren, Fakten und Werkzeuge, um Phänomene zu beschreiben, zu erklären und vorherzusagen. Mathematikkompetenz hilft jedem/jeder Einzelnen, die Rolle zu erkennen, die Mathematik in der Welt spielt, sowie fundierte Urteile abzugeben und gut begründete Entscheidungen zu treffen, wie sie von konstruktiven, engagierten und reflektierenden Bürgerinnen und Bürgern benötigt werden. (OECD, 13a, S. 25; Übersetzung: BIFIE) Da die Nutzung von Computern in vielen Bereichen des täglichen Lebens, am Arbeitsplatz oder in der Wissenschaft allgegenwärtig ist und Computer eine Reihe an Werkzeugen ( Tools ) für Berechnungen, Repräsentationen, Visualisierungen, Modifizierungen sowie das Erforschen von und Experimentieren mit mathematischen Objekten, Phänomenen und Prozessen bieten, wurde entschieden, Mathematikkompetenz bei PISA 12 zusätzlich zum Papiertest computerbasiert zu erfassen. Mathematikkompetenz im 21. Jahrhundert beinhaltet auch die Verwendung des Computers und den Umgang mit elektronischen Werkzeugen (OECD, 13a, S. 43f). Lesen elektronischer Medien Lesekompetenz ist eine Grundvoraussetzung für lebenslanges Lernen. Sie wird bei PISA folgendermaßen definiert: Lesefähigkeit bedeutet, geschriebene Texte zu verstehen, zu nutzen, über sie zu reflektieren und sich mit ihnen auseinanderzusetzen, um eigene Ziele zu erreichen, das eigene Wissen und Potenzial weiterzuentwickeln und am gesellschaftlichen Leben teilzunehmen. (OECD, 13a, S. 61; Übersetzung: BIFIE) Lesekompetenz geht damit über Lesen können im rein technischen Sinn hinaus. Es geht darum, den Inhalt eines Textes zu verstehen, seine Bedeutung zu interpretieren und zu reflektieren und sich mithilfe des Lesens im Sinne des lebenslangen Lernens weiterzuentwickeln. Als Lesemedien sind dabei nicht nur gedruckte Texte relevant, sondern auch elektronische Medien, die von der Leserschaft verschiedenartige Leseaktivitäten erfordern. So geht es nicht nur um das Lesen elektronisch aufbereiteter Texte wie Bücher, Artikel oder Nachrichten, sondern auch um alltägliche Vorgänge wie das Suchen spezifischer Informationen im Internet, das Ausfüllen von Online-Formularen, die Teilnahme in sozialen Netzwerken oder die Nutzung von . Unterschiede zwischen dem Lesen gedruckter und elektronischer Medien Elektronisch aufbereitete Texte erfordern spezifische Lesefertigkeiten. Während Prozesse auf niedriger Stufe wie das Identifizieren von Wörtern, Phrasen oder Sätzen, das mentale Abbilden eines Textes oder das Herstellen lokaler und globaler Zusammenhänge beim Lesen gedruckter und elektronischer Medien sehr ähnlich sind, treten Unterschiede in Bezug auf Makro-Aspekte des Lesens auf, wie etwa beim Zugreifen auf spezifische Texte, beim Vergleichen oder In- Beziehung-Setzen von Informationen über Texte hinweg oder bei der Beurteilung der Qualität und Glaubwürdigkeit von Texten. Elektronische Texte präsentieren Informationen häufig fragmentarisch. Es gibt die Möglichkeit, sowohl innerhalb einer Seite als auch zwischen verschiedenen Seiten zu navigieren (z. B. mittels Bildlaufleiste, Menüs oder Tabs). Darüber hinaus können unterschiedliche Seiten durch Hyperlinks verknüpft und vernetzte Strukturen aufgebaut werden. Navigation und Orientierung innerhalb solcher nichtlinearer Strukturen erfordern vom Leser/von der Leserin die Fähigkeiten, übergeordnete Strukturen mental abzubilden und mit Navigationstools und Hyperlinks umgehen zu können. Zudem sind elektronische Texte dynamisch und können jederzeit verändert oder aktualisiert werden. Mitteilungsbasierte Texte (z. B. s, Blogs, Chatrooms oder Internet-Foren) ermöglichen es der Leserschaft zudem,

9 PISA 12: Problemlösen, Mathematik und Lesen im elektronischen Zeitalter 7 Einfluss auf den Text zu nehmen. Leser/innen müssen somit meist selbst herausfinden, wer einen Text zu welchem Zweck verfasst und veröffentlicht hat und wie vertrauenswürdig bzw. verlässlich die Informationen sind (OECD, 11, S. 36 f.). Lesekompetenz bei elektronischen Medien beinhaltet demnach auch die Fähigkeiten, auf bestimmte Texte zuzugreifen, diese zu verstehen und aufeinander zu beziehen und hinsichtlich ihrer Glaubwürdigkeit und Gültigkeit zu bewerten (Schwantner & Schreiner, 11, S. 6f). Vorteile computerbasierter Testaufgaben Computerbasierte Testaufgaben bieten gegenüber gedruckten Testaufgaben den Vorteil neuer Gestaltungsmöglichkeiten von einem farblich und grafisch ansprechenden Erscheinungsbild über Animationen und Simulationen bis hin zur direkten Interaktion der Schüler/innen mit einer Problemstellung. So können z. B. dreidimensionale Objekte rotiert oder Prozesse unter verschiedenen Vorgaben von den Schülerinnen und Schülern selbst ausgeführt werden. Diese Gestaltungsmöglichkeiten können dazu beitragen, dass Sachverhalte anschaulicher erklärt und somit besser verstanden werden. Zudem können am Computer neue Antwortformate (z. B. drag and drop ) eingesetzt und verschiedene Lösungswege, Lösungsversuche und Herangehensweisen der Schüler/innen an eine Problemstellung aufgezeichnet werden. Letzteres spielt vor allem bei der Erfassung von authentischem Problemlöseverhalten eine wichtige Rolle. Bei PISA 12 wurde z. B. bei bestimmten Problemlöseaufgaben die Reihenfolge von Aktivitäten, die die Schüler/innen zur Lösung durchführten, aufgezeichnet. Bei der Bewertung konnte mithilfe dieser Logfiles bestimmt werden, ob die Schüler/innen alle zur Lösung notwendigen Schritte in der richtigen Reihenfolge ausgeführt hatten oder ob die Lösung durch reines Raten zustande gekommen war (OECD, 14a). Eine Herausforderung computerbasierter Tests ist es, die benötigten Kenntnisse für die Nutzung des Computers und der zur Verfügung gestellten Tools von den inhaltlichen Anforderungen der jeweiligen Aufgabe zu unterscheiden und den Einfluss der Vertrautheit der Schüler/innen mit Informations- und Kommunikationstechnologien (ICT) auf die Testleistungen zu minimieren. Die PISA-Aufgaben sind daher so konzipiert, dass die zur Navigation im Test benötigten ICT-Kompetenzen der Schüler/innen auf grundlegende Fähigkeiten wie die Benutzung einer Tastatur, einer Maus oder eines Touchpads, das Anklicken eines Radio-Buttons, die Verwendung von Drag-and-Drop-Menüs, Scrolling und das Verwenden von Hyperlinks beschränkt werden. Zudem bearbeiten alle Schüler/innen zu Beginn des Tests eine Übungseinheit, in der alle im Test vorkommenden Antwortformate erklärt und ausprobiert werden können (OECD, 14a). PISA-AUFGABENBEISPIELE Beispielaufgaben des Computertests für Problemlösen, Mathematik und Lesen elektronischer Medien können (in der österreichischen/deutschen Fassung sowie in der englischen Originalfassung) unter folgenden Links eingesehen bzw. selbst bearbeitet werden: Über die Webseite der OECD pisa oder direkt über Die Zugangsdaten für die Beispielaufgaben sind: Name: public; Password: access Der PISA-12-Computertest Teilnehmerländer und Stichproben Von den insgesamt 65 PISA-12-Teilnehmerländern (34 OECD-Länder sowie 31 Partnerländer) beteiligten sich 44 Länder (28 OECD- und 16 Partnerländer) an der computerbasierten Erhebung der Problemlösekompetenz, die von der OECD als Kerndomäne einbezogen wurde. 32 Länder ( OECD- und 9 Partnerländer) nahmen darüber hinaus an der optionalen computerbasierten Erhebung der Mathematikund der Lesekompetenz teil. Abbildung 1 gibt einen Überblick über die jeweils teilnehmenden Länder und die in dieser Publikation verwendeten internationalen Länderkürzel. Vergleichsländer in diesem Bericht Die Ergebnisse des vorliegenden Berichts über erste Resultate der computerbasierten Erhebungen im Rahmen von PISA 12 werden in einem für Österreich relevanten Kontext dargestellt, wobei Österreich vorrangig mit den Mitgliedsstaaten der OECD und der Europäischen Union (sofern diese nicht auch OECD-Mitgliedsstaaten sind) verglichen wird. 1 Am Beginn jedes Kompetenzbereichs werden darüber hinaus jeweils die Mittelwerte aller beteiligten Länder angeführt. Stichproben Der PISA-Test wird in der Regel in jedem teilnehmenden Land mittels einer Stichprobe von mindestens Schülerinnen und Schülern des entsprechenden Alters (15/16 Jahre; Geburtsjahrgang 1996 bei PISA 12) an mindestens 150 Schulen durchgeführt. Dazu werden in einem ersten Schritt die Schulen per Zufallsprinzip bestimmt und dann je Schule maximal 35 Schüler/innen gezogen. Für den PISA- 12-Computertest wurde aus dieser Schülerstichprobe eine Teilstichprobe gezogen. Diese umfasste in Ländern, die nur Problemlösen testeten, maximal 14 Schüler/innen je Schule. 1 Eine Aufstellung der Ergebnisse aller 44 Länder, die an Problemlösen teilgenommen haben, findet sich in OECD (14a); eine Aufstellung der Ergebnisse aller 32 Länder, die sich an der computerbasierten Erhebung der Mathematik- und Lesekompetenz beteiligt haben, in OECD, 13b, Annex B3, S. 491ff.

10 8 Einleitung OECD-Teilnehmerländer computerbasierte Erhebung PISA 12 Australien (AUS) Frankreich (FRA) Korea (KOR) Slowakische Republik (SVK) Belgien (BEL) Großbritannien* (GBR) Niederlande* (NLD) Slowenien (SVN) Chile (CHL) Irland (IRL) Norwegen (NOR) Spanien (ESP) Dänemark (DNK) Israel (ISR) Österreich (AUT) Tschechische Republik* (CZE) Deutschland (DEU) Italien (ITA) Polen (POL) Türkei (TUR) Estland (EST) Japan (JPN) Portugal (PRT) Ungarn (HUN) Finnland* (FIN) Kanada (CAN) Schweden (SWE) Vereinigte Staaten von Amerika (USA) OECD-Partnerländer computerbasierte Erhebung PISA 12 Brasilien (BRA) Bulgarien* (BGR) Hongkong¹ (HKG) Kroatien* (HRV) Macau¹ (MAC) Malaysia* (MYS) Russische Föderation (RUS) Schanghai² (QCN) Serbien* (SRB) Taiwan (TWN) Uruguay* (URY) Vereinigte Arabische Emirate (ARE) Kolumbien (COL) Montenegro* (MNE) Singapur (SGP) Zypern*³ (CYP) * Teilnahme nur an der computerbasierten Erhebung der Problemlösekompetenz ¹ Sonderverwaltungszone Chinas, wird bei der Berichterstattung von der OECD wie ein eigenes Land behandelt. ² Provinz Chinas, wird bei der Berichterstattung von der OECD wie ein eigenes Land behandelt. ³ Die Informationen über Zypern in diesem Bericht beziehen sich auf das Gebiet, das unter Kontrolle der Regierung der Republik Zypern steht (OECD, 13b, S. 21). Abbildung 1: Teilnehmerländer der computerbasierten Erhebung der Problemlöse-, Mathematik- und Lesekompetenz (PISA 12) In Österreich und in allen anderen Ländern, die sowohl an Problemlösen als auch an der computerbasierten Erhebung von Mathematik und Lesen teilnahmen, umfasste die Substichprobe für den Computertest maximal 18 Schüler/innen pro Schule, da mehr Testaufgaben eingesetzt wurden. Insgesamt mussten bei dieser Variante mindestens Schüler/ innen für den Computertest ausgewählt werden. LESEHINWEIS Detaillierte Informationen zur Stichprobenziehung und zum Rücklauf bei PISA 12 in Österreich enthält der nationale technische Bericht zu PISA 12 (Schwantner & Schreiner, 13b; verfügbar unter DATENSCHUTZ Alle bei PISA erhobenen Daten unterliegen den Bestimmungen des Datenschutzes, welche eingehalten werden. Im PISA-Datensatz können weder einzelne Schulen noch einzelne Schüler/innen identifiziert und mit den Leistungsdaten in Verbindung gebracht werden. Bei der Auswertung werden Statistiken großer Gruppen erstellt (z. B. Lesemittelwert aller 15-/16-jährigen Schüler/innen in Österreich) individuelle Ergebnisse auf Schul- oder Schülerebene sind nicht Gegenstand von Analysen.

11 PISA 12: Problemlösen, Mathematik und Lesen im elektronischen Zeitalter 9 Aufbau und Ablauf des Tests Je nach Teilnahme auf nationaler Ebene wurden entweder in einem Land Aufgaben aus allen drei Bereichen (Problemlösen, computerbasierte Mathematik und Lesen elektronischer Medien) oder nur aus dem Bereich Problemlösen eingesetzt. Zu Beginn des Tests erhielten die Schüler/innen standardisierte Instruktionen durch den/die Testleiter/in und bearbeiteten eine ca. 15-minütige Übungseinheit, die den Aufbau und die Funktionsweise des Tests illustrierte. Der Test selbst dauerte 40 Minuten. Hinweise zur Interpretation der Ergebnisse Die PISA-Skalen und Kompetenzstufen Die bei PISA gemessenen Kompetenzen werden für jeden Testbereich auf einer kontinuierlichen Skala, der PISA-Skala, dargestellt. Sowohl jeder Testaufgabe (Aufgabenschwierigkeit) als auch der erreichten Punktzahl (Score) jedes Schülers/jeder Schülerin wird eine Position auf der Skala zugewiesen. Die Skala ist kontinuierlich mit aufsteigender Schwierigkeit. Eine gute Leistung geht demnach mit einem hohen Schülerscore einher und eine schlechte Leistung mit einem niedrigen Schülerscore. Für die Testaufgaben heißt das, dass schwierige Aufgaben einen hohen Skalenwert (Aufgabenschwierigkeit) und leichte Aufgaben einen niedrigen Skalenwert aufweisen. Die Skala für computerbasiertes Problemlösen wurde bei PISA 12 konstruiert, jene für Mathematik bei PISA 03 und jene für Lesen bei PISA 00. In jedem Kompetenzbereich wurde die Skala dabei so transformiert, dass sich zum jeweiligen Erhebungszeitpunkt, bei dem die Skala festgelegt wurde, über alle teilnehmenden OECD-Länder gerechnet jeweils ein Mittelwert von 500 Punkten und eine Standardabweichung von 100 Punkten ergaben. Dadurch weisen im OECD-Schnitt etwa 65 % der 15-/16-jährigen Schüler/innen einen Wert zwischen 400 und 600 Punkten auf. Um die Werte der Schüler/innen besser interpretieren zu können, werden die Skalen mithilfe statistischer Prozeduren in Kompetenzstufen unterteilt. Dazu wird die jeweilige kontinuierliche PISA-Skala (500, 100) an bestimmten (statistisch sinnvollen und inhaltlich interpretierbaren) Punkten geteilt. Entsprechend dem jeweils erreichten Punktwert in einem Bereich kann nun jeder Schüler/jede Schülerin einer Kompetenzstufe zugeordnet werden. Auch die Testaufgaben können der Skala auf Basis der Aufgabenschwierigkeit zugeteilt werden, wodurch die Kompetenzstufen anschaulich beschrieben werden können. Für Problemlösen wurden bei PISA 12 sechs Kompetenzstufen gebildet (1 6). Für die computerbasierte Erhebung der Mathematikkompetenz gelten dieselben sechs Kompetenzstufen (1 6) wie bei der papierbasierten Erhebung von Mathematik, da die Aufgaben auf derselben Skala verankert wurden. Für das Lesen elektronischer Medien wurden bei PISA 09 fünf Kompetenzstufen gebildet (1 5). In allen Bereichen ist Stufe 1 durch relativ leichte Testaufgaben charakterisiert und damit die niedrigste Kompetenzstufe. Die höchste Stufe 6 (bzw. 5 beim Lesen elektronischer Medien) beinhaltet schwierige Testaufgaben. Schüler/innen, die es nicht schaffen, die einfachsten Aufgaben eines Bereichs zu lösen, befinden sich jeweils unter Kompetenzstufe 1. Ihre Fähigkeit ist mit dem PISA-Test nicht exakt beschreibbar; es kann lediglich ausgesagt werden, dass sie nicht in der Lage sind, die bei PISA gemessenen grundlegendsten Fähigkeiten routinemäßig zu zeigen. Schüler/innen der Stufe 1 und darunter gelten aufgrund ihrer mangelnden Fähigkeiten als Risikoschüler/ innen. Schüler/innen auf den Kompetenzstufen 5 und 6 werden als PISA- Spitzenschüler/innen bezeichnet. LESEHINWEIS Eine detaillierte Beschreibung der Problemlösekompetenzstufen erfolgt im internationalen Bericht der OECD (OECD, 14a), erhältlich unter org/pisa. Eine detaillierte Beschreibung der Mathematikkompetenzstufen findet sich in der österreichischen Studienbeschreibungsbroschüre (Schwantner & Schreiner, 13a) und die Beschreibung der Kompetenzstufen zum Lesen elektronischer Medien in der nationalen Ergebnisbroschüre zum Lesen elektronischer Medien bei PISA 09 (Schwantner & Schreiner, 11). Beide stehen auf als Download zur Verfügung. Methodisch-statistische Hinweise Da bei PISA nicht alle 15-/16-jährigen Schüler/innen eines Landes sondern Stichproben (i. d. R bis Schüler/innen pro Land bzw. beim Computertest bis zu Schüler/innen) getestet werden, muss bei der Interpretation der Daten Folgendes beachtet werden: Die aus den Daten resultierenden statistischen Kennzahlen (wie etwa Mittelwerte) sind Punktschätzungen des tatsächlichen Populationswerts. Sie sind aufgrund der Testung einer Stichprobe mit einem gewissen statistischen Fehler, dem Standardfehler, behaftet. Dieser kann dazu verwendet werden, mittels eines Konfidenzintervalls einen Wertebereich anzugeben, innerhalb dessen sich der tatsächliche Populationswert mit einer bestimmten Sicherheit (hier 95 %, d. h. p <.05) befindet. Dieses Intervall muss bei der exakten statistischen Interpretation der Ergebnisse berücksichtigt werden. Die aufgrund des Standardfehlers berechneten Konfidenzintervalle für die Leistungsmittelwerte der Länder wirken sich auch auf die Bestimmung von Rangplätzen aus. Möchte man die Länder in einem Kompetenzbereich

12 10 Einleitung nach ihren erreichten Mittelwerten reihen, muss berücksichtigt werden, dass sehr kleine Unterschiede in diesen Mittelwerten im Bereich von Zufallsschwankungen liegen. Daraus resultieren geteilte Rangplätze, z. B. liegt Österreich in Problemlösen mit 95%iger Wahrscheinlichkeit auf den geteilten Rängen 6 bis 17 von 28 OECD-Ländern. Die geteilten Rangplätze werden direkt aus Mittelwert und Standardfehler und nicht über den Umweg von paarweisen Mittelwertvergleichen ermittelt. Daher müssen die Angaben über die Rangplätze mit der Bestimmung von signifikanten Mittelwertunterschieden zu anderen Ländern nicht unbedingt identisch sein. Der statistische Messfehler spielt auch bei Vergleichen von zwei Mittelwerten eine Rolle, etwa wenn man die Ergebnisse zweier Gruppen von Schülerinnen und Schülern (z. B. aus zwei Ländern oder von Mädchen und Burschen) miteinander vergleicht. Da nicht die gesamte Population der 15- und 16-jährigen Schüler/innen getestet wird, kann es sein, dass Punktunterschiede zwischen zwei Gruppen in der Stichprobe (z. B. von zwei Ländern oder von Mädchen und Burschen) zufällig sind. Um feststellen zu können, ob sich die zugrunde liegenden Populationen mit einer hohen Wahrscheinlichkeit (bei PISA 95 %-Niveau) tatsächlich unterscheiden, wurden Signifikanzprüfungen durchgeführt. Der OECD-Durchschnitt zeigt bei PISA-Publikationen das Ergebnis eines (fiktiven) durchschnittlichen OECD- Landes an. Die Durchschnittswerte werden berechnet, indem zuerst für jedes teilnehmende OECD-Land 2 der Kennwert ermittelt und dann das arithmetische Mittel der Kennwerte eines jeden Landes berechnet wird (z. B. wird bei der Verteilung auf die Kompetenzstufen zuerst der Anteil der Schüler/innen auf der jeweiligen Kompetenzstufe für jedes teilnehmende OECD-Land ermittelt und dann das arithmetische Mittel aus allen Anteilen berechnet). Da bei PISA per Definition nur Schüler/innen (eines bestimmten Alters) getestet werden und nicht die gesamte Alterskohorte, repräsentiert PISA nur die beschulte Population. 15-/16-Jährige, die keine Schule mehr besuchen (Out-of-School-Population), werden nicht ge testet. Dies sollte beim Vergleich von Schulsystemen mit unterschiedlich hoher Out-of-School-Population berücksichtigt werden vor allem deshalb, weil jene 15-/16-Jährigen, die keine Schule mehr besuchen, leis tungsmäßig keine zufällige Gruppe sind und vermutlich eher geringe Kompetenzen aufweisen. Ihre Nichtberücksichtigung bedeutet daher meist eine Über schätzung des PISA-Mittelwerts bzw. eine Unterschätzung des Anteils an Jugendlichen mit sehr schwachen Leistungen. Österreich weist bei PISA 12 mit rund 5 % Out-of-School-Population bei den 15-/16-Jährigen im Vergleich zu den meisten anderen OECD-Ländern einen relativ großen Anteil auf (vgl. OECD 13b, Annex A2). LESEHINWEIS Alle Abbildungen und Tabellen in dieser Publikation beruhen auf den Daten der OECD, die den nationalen Zentren vor der Veröffentlichung zur Verfügung gestellt wurden. Für diese internationale Datenbasis zeichnet die OECD verantwortlich. Nach der Publikation der ersten Ergebnisse zum Problemlösen durch die OECD ist die Datenbasis der computerbasierten Zusatzerhebung unter zugänglich. Bei allen in dieser Publikation angegebenen Kennwerten (Mittelwerte, Standardfehler, Prozentangaben etc.) handelt es sich um gerundete Werte. Alle in Tabellen und Abbildungen enthaltenen Werte werden zuerst unter Berücksichtigung entsprechender Nachkommastellen berechnet und dann gerundet. Daher kann es vorkommen, dass die Summe der gerundeten Prozentangaben in Abbildungen nicht exakt 100 ergibt oder Summen von Werten inkonsistent erscheinen. Wenn im Text summierte Werte berichtet werden (z. B. Summe aus Kompetenzlevel 5 und 6), wurden die Einzelwerte mit Nachkommastellen addiert und im Anschluss gerundet. Diese können von einer Addition der gerundeten Werte in der Abbildung abweichen. 2 Bei papierbasiertem Lesen und papierbasierter Mathematik bezieht sich der OECD-Durchschnitt nur auf jene OECD-Länder, die gleichzeitig an der computerbasierten Erhebung teilgenommen haben.

13 11

14 2 Problemlösekompetenz im elektronischen Zeitalter 2.1 Ergebnisse des computerbasierten Problemlösens im Ländervergleich Ursula Schwantner hoch KOR JPN Computerbasiertes Problemlösen: Mittelwerte der OECD-/EU-Länder Mittelwert OECD-Länder Partnerländer aus der EU } Konfidenzintervall (+/ 1.96 SE) Problemlösekompetenz CAN AUS FIN GBR EST FRA NLD ITA CZE DEU USA BEL AUT NOR IRL DNK PRT SWE SVK POL ESP SVN OECD-Schnitt (500) HRV HUN TUR ISR CHL CYP 400 niedrig 350 signifikant besser als AUT kein signifikanter Unterschied zu AUT signifikant schlechter als AUT BGR 31 OECD-/EU-Länder absteigend nach dem Mittelwert der Skala Computerbasiertes Problemlösen gereiht Abbildung 2.1: Computerbasiertes Problemlösen: Mittelwerte und Konfidenzintervalle der teilnehmenden OECD- und/oder EU-Mitgliedsländer (PISA 12) Computerbasiertes Problemlösen: Mittelwerte und Standardabweichungen aller Teilnehmerländer SGP 562 (95) FIN 5 (93) BEL 508 (106) POL 481 (96) CYP 445 (99) KOR 561 (91) GBR 517 (97) AUT 506 (94) ESP 477 (104) BRA 428 (92) JPN 552 (85) EST 515 (88) NOR 503 (103) SVN 476 (97) MYS 4 (84) MAC 540 (79) FRA 511 (96) IRL 498 (93) SRB 473 (89) ARE 411 (106) HKG 540 (92) NLD 511 (99) DNK 497 (92) HRV 466 (92) MNE 407 (92) QCN 536 (90) ITA 510 (91) PRT 494 (88) HUN 459 (104) URY 403 (97) TWN 534 (91) CZE 509 (95) SWE 491 (96) TUR 454 (79) BGR 402 (107) CAN 5 (100) DEU 509 (99) RUS 489 (88) ISR 454 (1) COL 399 (92) AUS 5 (97) USA 508 (93) SVK 483 (98) CHL 448 (86) 44 Teilnehmerländer; eingetragen sind Mittelwert und Standardabweichung; hellblau hinterlegte Länder: kein signifi kanter Mittelwertsunterschied zu Österreich Tabelle 2.1: Computerbasiertes Tab. 2.1 B: Computerbasiertes Problemlösen: Problemlösen: Mittelwerte Mittelwerte und Standardabweichungen und Standardabweichungen aller Teilnehmerländer aller Teilnehmerländer (PISA (PISA 12) 12)

15 PISA 12: Problemlösen, Mathematik und Lesen im elektronischen Zeitalter 13 Problemlösekompetenz ist dann gefordert, wenn ein unerwartetes oder unbekanntes Problem auftaucht, für das eine Lösung entwickelt werden muss. Wie gut es den Schulsystemen der einzelnen Länder gelingt, ihre Schüler/innen bis zum Ende der Pflichtschulzeit mit dieser Fähigkeit auszustatten, zeigt der internationale Vergleich der Mittelwerte. Besonders hohe Problemlösekompetenz zeigen Jugendliche in Korea und Japan. Österreichs Schüler/innen erzielen einen Mittelwert von 506 Punkten und liegen damit im Bereich des OECD-Schnitts. Problemlösekompetenz wird in der hoch technologisierten Welt des 21. Jahrhunderts, in der es notwendig ist, sich auf Veränderungen und neue Gegebenheiten rasch einzustellen und darauf zu reagieren, als wichtiges Bildungsziel angesehen. Im vorliegenden Abschnitt wird dargestellt, wie gut es in den einzelnen Ländern gelingt, die Schüler/innen zu befähigen, Lösungen für neuartige Problemstellungen zu entwickeln. Abbildung 2.1 zeigt die Mittelwerte und Konfidenzintervalle für die 31 OECD-/EU-Länder, die sich an der computerbasierten Erhebung von Problemlösen beteiligt haben. Der Mittelwert der 28 OECD-Länder beträgt 500 (mit einer Standardabweichung von 100) und ist als rote Linie eingetragen. Tabelle 2.1 enthält ergänzend dazu die Mittelwerte und Standardabweichungen (als Maß für die Leistungsstreuung) aller 44 Teilnehmerländer. In beiden Darstellungen sind die Teilnehmerländer absteigend nach dem Mittelwert in Problemlösen gereiht. Internationaler Vergleich Österreichs Schüler/innen liegen in Problemlösen mit 506 Punkten im Mittelfeld. In der Rangreihe der 28 OECD- Länder bedeutet das Platz 15, was statistisch den geteilten Rängen 6 bis 17 entspricht. Die höchste Problemlösekompetenz innerhalb der OECD- Länder weisen Schüler/innen in Korea (561) und Japan (552) auf. Dahinter folgen mit einem Abstand von mindestens Punkten Kanada (5), Australien und Finnland (je 5). Alle Länder von Korea bis Belgien liegen signifikant über dem OECD-Durchschnitt, darunter die drei Nachbarländer Deutschland, die Tschechische Republik und Italien. Eine im OECD-Raum durchschnittliche Problemlösekompetenz erbringen neben den 15-/16-Jährigen in Österreich auch jene in Norwegen, Irland, Dänemark und Portugal. Alle Länder ab einschließlich Schweden schneiden in Problemlösen unterdurchschnittlich ab. In zehn Ländern ist die Problemlösekompetenz der Schüler/ innen ähnlich ausgeprägt wie in Österreich, darunter befinden sich die drei Nachbarländer Italien, die Tschechische Republik und Deutschland. Schüler/innen in der Slowakischen Republik, Slowenien und Ungarn schneiden in Problemlösen signifikant schlechter ab als die Jugendlichen in Österreich. Die Streuung der computerbasierten Problemlöseleistungen Mittelwerte zeigen das durchschnittliche Leistungsniveau der Schüler/innen in einem Land. Die Streuung (in Form der Standardabweichung) gibt Aufschluss darüber, wie homogen oder heterogen die Leistungen innerhalb eines Landes sind (siehe dazu Tabelle 2.1, jeweils die Werte in Klammern). Eine geringe Standardabweichung bedeutet, dass die Leistungen der Jugendlichen in diesem Land relativ einheitlich sind, hingegen zeigt eine hohe Standardabweichung große Leistungsschwankungen. Ein Ziel eines Bildungssystems sollte es sein, ein hohes Leistungsniveau in Verbindung mit einer homogenen Verteilung zu erreichen. Länder, denen diese Kombination in Bezug auf die Problemlösekompetenz am besten gelingt, sind Macau (540, 79), Japan (552, 85) und Estland (515, 88). In allen anderen Ländern mit überdurchschnittlichen Leistungen in Problemlösen gibt es größere Streuungswerte (mindestens 90 Punkte), am größten sind sie in Belgien (106) und Kanada (100). Die homogensten Leistungen in Problemlösen gibt es neben Macau noch in der Türkei, allerdings auf einem unterdurchschnittlichen Leistungsniveau (454, 79). In Österreich beträgt die Standardabweichung in Problemlösen 94 Punkte, womit die Leistungen etwa gleich stark wie im OECD-Schnitt (96) streuen. In Kombination mit einem Mittelwert von 506 Punkten bedeutet das für Österreich, dass etwa zwei Drittel aller Schüler/innen in Problemlösen Werte zwischen 412 und 600 Punkten erbringen. Innerhalb aller 44 Teilnehmerländer (s. Tabelle 2.1) zeigt sich ein deutlicher Vorsprung der südostasiatischen Länder, die alle einen Mittelwert über 530 Punkte erzielen. In allen übrigen Partnerländern liegen die Problemlösemittelwerte unter dem OECD-Schnitt, wobei sich die Mehrheit der Länder am unteren Ende der Rangreihe hinter Zypern mit weniger als 430 Punkten einreiht.

16 14 Problemlösekompetenz im elektronischen Zeitalter 2.2 Computerbasiertes Problemlösen: Verteilung der Schüler/innen auf die Kompetenzstufen Ursula Schwantner Computerbasiertes Problemlösen: Verteilung auf die Kompetenzstufen % % KOR JPN CAN AUS FIN GBR EST FRA NLD ITA CZE DEU USA BEL AUT NOR OECD IRL DNK PRT SWE SVK POL ESP SVN HRV HUN TUR ISR CHL CYP BUL KOR JPN CAN AUS FIN GBR EST FRA NLD ITA CZE DEU USA BEL AUT NOR OECD IRL DNK PRT SWE SVK POL ESP SVN HRV HUN TUR ISR CHL CYP BUL % % unter Level 1 Level 1 Level 2 Level 3 Level 4 Level 5 Level 6 niedrige Kompetenz hohe Kompetenz 31 OECD-/EU-Länder absteigend nach dem Mittelwert der Skala Computerbasiertes Problemlösen gereiht; OECD: durchschnittliche Anteile der 28 OECD-Länder; Angaben in Prozent; Werte unter 2 % nicht eingetragen Abbildung 2.2: Verteilung der Schüler/innen auf die Kompetenzstufen im computerbasierten Problemlösen im internationalen Vergleich (PISA 12)

17 PISA 12: Problemlösen, Mathematik und Lesen im elektronischen Zeitalter 15 Mithilfe der PISA-Kompetenzstufen ist es möglich, die Verteilung der Leistungen innerhalb der Länder zu beschreiben und festzustellen, wie viele Schüler/innen sehr hohe oder sehr niedrige Kompetenzen aufweisen. In Österreich erweist sich jede/r neunte Jugendliche (11 %) als sehr geschickt im Lösen neuartiger Probleme. Das sind gleich viele wie im Schnitt der teilnehmenden OECD-Länder. Auf der anderen Seite zählen 18 % der österreichischen Schüler/innen aufgrund ihrer mangelnden Problemlösekompetenz zur Risikogruppe, während es im OECD-Schnitt 21 % sind. Ein wichtiges Ziel von Bildungssystemen ist es, ein bestimmtes Bildungsminimum zu garantieren und gleichzeitig den Anteil sehr guter Schüler/innen zu maximieren (Bruneforth, Weber & Bacher, 12). Mithilfe der bei PISA definierten Kompetenzstufen kann festgestellt werden, wie viele 15-/16-Jährige Spitzenleistungen erbringen und wie viele Schüler/innen am Ende der Pflichtschulzeit das Bildungsminimum nicht erreichen. Für den Bereich Problemlösen wurden bei PISA 12 sechs Kompetenzstufen definiert. Stufe 1 ist die niedrigste Stufe, die mithilfe der Problemlöseaufgaben beschrieben werden kann, Stufe 6 die höchste. Schüler/innen, die eine der beiden höchsten Kompetenzstufen 5 und 6 erreichen, zählen zur Spitzengruppe. Jugendliche, die Kompetenzstufe 2 nicht erreichen, werden aufgrund ihrer mangelnden Problemlösekompetenz als Risikoschüler/innen bezeichnet. Abbildung 2.2 zeigt die Verteilung der Schüler/innen auf die Problemlöse-Kompetenzstufen. Die Spitzengruppe ist blau hervorgehoben, die Risikogruppe orange. Die Spitzengruppe beim computerbasierten Problemlösen Schüler/innen, die in Problemlösen zumindest Kompetenzstufe 5 erreichen, zählen zur Spitzengruppe. Sie sind in der Lage, Problemstellungen systematisch anhand der Struktur relevanter Informationen zu erkunden, einen mehrstufigen Lösungsplan zu entwickeln und dessen Fortschritt während der Ausführung zu beobachten und zu kontrollieren. Schüler/innen auf Stufe 6 können darüber hinaus von verschiedenen Problemstellungen vollständige, zusammenhängende mentale Modelle abbilden, anhand derer sie eine allgemeine Lösungsstrategie entwickeln. Sie sind im Problemlösen am effizientesten (OECD, 14a). Im OECD-Schnitt gehören 11 % der Schüler/innen (8,9 % auf Level 5 und 2,5 % auf Level 6) zur Problemlöse-Spitzengruppe. Auffallend ist, dass in allen OECD-Ländern die Anteile der Spitzenschüler/innen auf Stufe 5 deutlich größer sind als jene auf Stufe 6. In den beiden OECD-Ländern mit den höchsten Problemlöse-Mittelwerten, Korea (28 %) und Japan ( %), sind die Spitzengruppen am größten; mindestens jeder 5. Jugendliche in diesen Ländern kann komplexe, neuartige Problemstellungen lösen. Besonders wenige Spitzenschüler/innen gibt es mit je 2 % in der Türkei, in Chile und in Bulgarien. In Österreich ist der Anteil an der Problemlöse-Spitzengruppe mit 11 % gleich wie im OECD-Schnitt. Von den Nachbarländern weist auch Italien 11 % Spitzenschüler/ innen auf, in der Tschechischen Republik sind es 12 % und in Deutschland 13 %. Bedeutend kleiner sind die Spitzengruppen in der Slowakischen Republik (8 %), in Slowenien (7 %) und in Ungarn (6 %). Die Risikogruppe beim computerbasierten Problemlösen Schüler/innen unter Kompetenzstufe 2 werden aufgrund ihrer mangelnden Problemlösekompetenz als Risikoschüler/innen bezeichnet. Sie haben große Schwierigkeiten, neuartige Problemstellungen zu lösen. Jugendliche auf Kompetenzstufe 1 können einfache, überschaubare Probleme lösen, wenn ihnen die Situation vertraut ist, zur Lösung des Problems nur eine einfache Bedingung zu erfüllen ist sowie nur ein oder zwei Schritte auszuführen sind. Im Gegensatz zu Schüler/innen auf Stufe 2 fällt es ihnen schwerer, vorauszuplanen oder Teilziele zu setzen (OECD, 14a). Problemlösekompetenz zumindest auf Stufe 2 möglichst vielen Schülerinnen und Schülern zu vermitteln, gelingt von allen OECD-Ländern am besten in Korea und Japan. Hier ist die Risikogruppe mit je 7 % am kleinsten, wobei auch der Anteil an Jugendlichen unter Level 1 mit 2 % am geringsten ist. Danach steigen die Anteile an der Risikogruppe sprunghaft an, mit 14 % ist der Risikogruppenanteil in Finnland bereits doppelt so groß. Im OECD-Schnitt gehören 21 % der Jugendlichen zur Problemlöse-Risikogruppe. In allen Ländern ab Ungarn sind mehr als ein Drittel der Schüler/innen in der Risikogruppe. In Bulgarien (57 %) erreicht mehr als die Hälfte der Schüler/innen Problemlöse- Kompetenzstufe 2 nicht. In Österreich ist der Anteil an 15-/16-Jährigen an der Problemlöse-Risikogruppe mit 18 % etwas geringer als im OECD-Schnitt. Gleich hoch ist der Anteil in der Tschechischen Republik. In Deutschland beträgt er 19 % und in Italien ist er mit 16 % etwas geringer. In den verbleibenden drei Nachbarländern Slowakische Republik ( %), Slowenien (29 %) und Ungarn (35 %) ist der Anteil jener Schüler/innen, die das Bildungsminimum in Problemlösen nicht erreichen, deutlich größer als in Österreich.

18 16 Problemlösekompetenz im elektronischen Zeitalter 2.3 Computerbasiertes Problemlösen im Geschlechtervergleich Ursula Schwantner Unterschiede in den Leistungen von Mädchen und Burschen sind ein zentrales Thema der Chancengerechtigkeit von Schulsystemen. In knapp der Hälfte der OECD-Länder gelingt es, Mädchen und Burschen in Problemlösen im Schnitt ähnlich zu befähigen. Österreich zählt mit 12 Punkten Differenz zu jenen 13 Ländern, in denen Burschen im computerbasierten Problemlösen signifikant besser abschneiden. In 3 Ländern sind Mädchen die besseren Problemlöserinnen. Beim Anteil der Spitzengruppe nach Geschlecht zeigt sich, dass dieser unter den Burschen generell höher ist als unter den Mädchen. Computerbasiertes Problemlösen: Geschlechterunterschiede im Mittelwert und in der Spitzengruppe Mädchen besser Burschen besser KOR JPN CAN AUS FIN GBR EST FRA NLD ITA CZE DEU USA BEL AUT NOR IRL DNK PRT SWE SVK POL ESP SVN HRV HUN TUR ISR CHL Mittelwertsdifferenzen sign. (p <.05) n. s. OECD-Schnitt CYP 9 CYP BGR 17 BGR BGR 2/2 31 OECD-/EU-Länder absteigend nach dem Mittelwert der Skala Computerbasiertes Problemlösen gereiht; Werte unter 2 % nicht eingetragen Abbildung 2.3 A: Unterschiede zwischen Mädchen und Burschen im computerbasierten Problemlösen (PISA 12) Spitzengruppe (Anteile in Prozent) % % M/B KOR /31 JPN 17/ CAN 16/19 AUS 16/18 FIN Größe der Spitzengruppe 15/15 (Schüler/innen auf Level 5 GBR und darüber) 13/16 EST FRA Mädchen (M) Burschen (B) 10/13 10/14 NLD OECD-Schnitt Mädchen 12/15 ITA OECD-Schnitt Burschen 6/15 CZE 10/13 DEU 11/15 USA 10/13 BEL 12/17 AUT 9/13 NOR 13/14 IRL 8/11 DNK 7/10 PRT 5/9 SWE 8/9 SVK 5/11 POL 6/8 ESP 6/9 SVN 6/7 HRV 3/7 HUN 4/7 TUR 1/3 ISR 6/12 CHL 1/3 Abbildung 2.3 B: Die Größe der Spitzengruppe im computerbasierten Problemlösen bei Mädchen und Burschen (PISA 12) 3/4 2/2

19 PISA 12: Problemlösen, Mathematik und Lesen im elektronischen Zeitalter 17 Problemlösekompetenz ist in der modernen Arbeitswelt eine wichtige Fähigkeit. Routinemäßige Arbeitsschritte wer den häufig von Maschinen und Computern ausgeführt, wodurch niederschwellige Arbeitsplätze ersetzt werden. Die Nachfrage verschiebt sich zugunsten hochqualifizierter Arbeitskräfte, die ihre Fähigkeiten in verschiedensten Situationen flexibel einsetzen können, sich eigenständig fortbilden und rasch auf Neuerungen einstellen (OECD, 14a). Wie sehr es den OECD-/EU-Ländern gelingt, Mädchen und Burschen gleichermaßen auf diese Anforderung vorzubereiten und zu effizientem Problemlösen zu befähigen, ist Thema dieses Abschnitts. Abbildung 2.3 A zeigt die Größe der Mittelwertunterschiede zwischen Mädchen und Burschen im computerbasierten Problemlösen für die 31 OECD-/EU-Länder. In Abbildung 2.3 B ist ergänzend dazu die Größe der Spitzengruppe in Problemlösen unter den Mädchen und Burschen dargestellt. Geschlechterunterschiede im Mittelwert In knapp der Hälfte der OECD-/EU-Länder zeigen Mädchen und Burschen im computerbasierten Problemlösen im Durchschnitt ähnliche Ergebnisse. In drei Ländern (Bulgarien, Zypern und Finnland) erreichen Mädchen höhere Mittelwerte als Burschen (dunkel eingefärbte Balken nach links bedeuten einen signifikanten Vorsprung der Mädchen, s. Abbildung 2.3 A). In 13 Ländern sowie im Schnitt der 28 teilnehmenden OECD-Länder schneiden Burschen in Problemlösen signifikant besser ab (dunkel eingefärbte Balken nach rechts bedeuten einen signifikanten Vorsprung der Burschen, s. Abbildung 2.3 A). Am größten sind die Geschlechterdifferenzen zugunsten der Burschen in der Slowakischen Republik ( Punkte), in Japan (19 Punkte) und in Italien (18 Punkte). Im OECD- Schnitt beträgt der Mittelwertunterschied 7 Punkte. Die Differenz zugunsten der Mädchen ist mit 17 Punkten in Bulgarien am größten. In Österreich ist die Geschlechterdifferenz mit 12 Punkten Vorsprung der Burschen fast doppelt so hoch wie im OECD-Schnitt und in Deutschland (beide 7 Punkte). In den verbleibenden teilnehmenden Nachbarländern Ungarn, Slowenien und in der Tschechischen Republik gibt es in Problemlösen keine statistisch relevanten Mittelwertunterschiede zwischen Mädchen und Burschen. Geschlechterunterschiede in der Spitzengruppe Die Problemlöse-Spitzengruppe in den Ländern ist von besonderem Interesse. In den meisten Ländern gehört die Mehrheit der Schüler/innen, die in Problemlösen zur Spitzengruppe zählen, auch in anderen Bereichen zur Spitzengruppe. Vor allem zwischen Problemlösen und Mathematik 1 ist der Zusammenhang sehr stark (OECD, 14a). Schüler/ innen, die sowohl in Problemlösen als auch in einem (oder mehreren) der Fachbereiche Höchstleistungen erbringen, sind in der Lage, ihre spezifischen Kenntnisse und Fähigkeiten flexibel anzuwenden und neuartige Problemstellungen geschickt zu lösen (OECD, 14a). Eine hohe Problemlösekompetenz ist demnach eine wichtige Zusatzqualifikation zur fachlichen Kompetenz und sollte im Sinne der Chancengerechtigkeit bei Mädchen und Burschen gleichermaßen vorhanden sein. Abbildung 2.3 B zeigt, wie viel Prozent der Mädchen und der Burschen in den teilnehmenden OECD-/EU-Ländern in Problemlösen zur Spitzengruppe zählen. In Korea, dem Land mit der größten Spitzengruppe (28 %, s. Abbildung 2.2) weisen fast jeder dritte Bursch (31 %) und fast jedes vierte Mädchen ( %) eine sehr hohe Problemlösekompetenz auf. In Japan, dem Land mit der zweitgrößten Problemlöse-Spitzengruppe ( %, s. Abbildung 2.2), gehören % der Burschen und 17 % der Mädchen zur Spitzengruppe. In beiden Ländern spiegeln sich die großen mittleren Geschlechterdifferenzen (s. Abbildung 2.3 A) in den Anteilen von Mädchen und Burschen an der Spitzengruppe wider (s. Abbbildung 2.3 B). Aber nicht nur in jenen Ländern mit einer deutlichen mittleren Geschlechterdifferenz ist der Anteil an 15-/16-Jährigen, die in Problemlösen Spitzenleistungen erbringen, unter den Burschen etwas größer als unter den Mädchen sondern auch in jenen Ländern, in denen die Mittelwertdifferenz nicht signifikant oder zugunsten der Mädchen ist. Die Differenz beträgt im Schnitt 3 Prozentpunkte; 10 % der Mädchen und 13 % der Burschen gehören im Schnitt der OECD-Länder zur Problemlöse-Spitzengruppe. In Österreich liegt die Differenz in den Geschlechteranteilen mit 4 Prozentpunkten geringfügig höher als im OECD-Schnitt. 9 % der Mädchen und 13 % der Burschen zählen in Österreich zur Problemlöse-Spitzengruppe. 1 Der Zusammenhang zwischen Problemlösekompetenz und Mathematikkompetenz (papierbasiert) beträgt r =.81 im OECD-Schnitt und r =.80 in Österreich; zwischen Problemlösekompetenz und Naturwissenschaftskompetenz: r =.78 im OECD-Schnitt und r =.77 in Österreich; zwischen Problemlösekompetenz und Lesekompetenz (papierbasiert): r =.75 im OECD-Schnitt und r =.76 in Österreich (OECD, 14a).

20 3 Mathematikkompetenz im elektronischen Zeitalter 3.1 Ergebnisse des computerbasierten Mathematiktests im Ländervergleich Bettina Toferer hoch 600 Computerbasierter Mathematiktest: Mittelwerte der OECD-Länder Mittelwert } Konfidenzintervall (+/ 1.96 SE) 550 Mathematikkompetenz KOR JPN CAN EST BEL DEU FRA AUS AUT ITA USA NOR SVK DNK IRL SWE OECD-Schnitt (497) POL PRT SVN ESP HUN ISR CHL 400 niedrig 350 signifikant besser als AUT kein signifikanter Unterschied zu AUT signifikant schlechter als AUT OECD-Länder absteigend nach dem Mittelwert der Skala Computerbasierter Mathematiktest gereiht Abbildung 3.1: Computerbasierter Mathematiktest: Mittelwerte und Konfidenzintervalle der teilnehmenden OECD-Mitgliedsländer (PISA 12) Computerbasierter Mathematiktest: Mittelwerte und Standardabweichung aller Teilnehmerländer SGP 566 (98) EST 516 (82) NOR 498 (87) SVN 487 (88) QCN 562 (94) BEL 512 (99) SVK 497 (86) ESP 475 (82) KOR 553 (90) DEU 509 (95) DNK 496 (86) HUN 470 (93) HKG 550 (87) FRA 508 (92) IRL 493 (81) ISR 447 (111) MAC 543 (83) AUS 508 (91) SWE 490 (86) ARE 434 (84) JPN 539 (88) AUT 507 (89) POL 489 (86) CHL 432 (81) TWN 537 (89) ITA 499 (83) PRT 489 (85) BRA 421 (84) CAN 5 (92) USA 498 (89) RUS 489 (80) COL 397 (73) 32 Teilnehmerländer; eingetragen sind Mittelwert und Standardabweichung; hellblau hinterlegte Länder: kein signifi kanter Mittelwertsunterschied zu Österreich Tabelle 3.1: Computerbasierter Mathematiktest: Mittelwerte und Standardabweichungen aller Teilnehmerländer (PISA 12)

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