Senator für Bildung und Wissenschaft 5. Dezember 2004 Dr. Bethge; Kirchhoff, Mahlmann

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1 PISA 2003 Kurzzusammenfassung der Ergebnisse 1. Grundlegendes PISA informiert über Stärken und Schwächen der Bildungssysteme der beteiligten Länder. Insgesamt haben 41 Staaten (davon 30 OECD-Staaten) teilgenommen. International wurden ca Schülerinnen und Schüler getestet. Deutschland hat mit 216 Schulen und 4660 Schülerinnen und Schüler teilgenommen. Es hat ein Bremer Gymnasium und eine Abteilung Hauptschule teilgenommen. PISA untersucht, wie gut die jungen Menschen auf Herausforderungen der Wissensgesellschaft vorbereitet sind. Die erste PISA-Erhebung fand im Jahr 2000 statt, die zweite im Mai Die nächste Erhebung folgt im Mai PISA untersucht die Kompetenzen von fünfzehnjährigen Schülerinnen und Schülern in den Bereichen Mathematik, Lesen und Naturwissenschaften. PISA 2000 stand die Lesekompetenz im Zentrum, in PISA 2003 ist es die Mathematik. Zusätzlich wird die Problemlöse-Fähigkeit als übergreifende Kompetenz untersucht. Erhebungen zu Lernstrategien, Lernmotivation und zur Vertrautheit mit dem Computerergänzen diesen Bereich. PISA fragt die Schülerinnen und Schüler auch über ihre Wahrnehmung von Schule und Unterricht sowie über Merkmale der familiären Umgebung, um ausreichende Kontextvariablen zu gewinnen. Schulleitungen werden zu Unterschieden zwischen Schulen, Ressourcen, lernförderliches Schulklima) einbezogen. 2. Mathematische Kompetenz Die Messung der mathematischen Kompetenz ist Schwerpunktbereich in PISA Alle am Test beteiligten Schülerinnen und Schüler haben Aufgaben zur Mathematik bearbeiten müssen. In den weiteren Bereichen (Nebenschwerpunkte: Lesen, Naturwissenschaften, Problemlösen) haben jeweils knapp die Hälfte der Schülerinnen und Schüler entsprechende Aufgaben zur Bearbeitung erhalten. Inhaltsbereiche des Mathematik-Tests Quantität 2003 Arithmetik Verständnis von Größen,, Proportionen Veränderung und Beziehung 2000 und 2003 Algebra Relationen und Funktionen und ihre graphische Darstellungen, Wachstum Raum und Form 2000 und 2003 Geometrie, geometrische Formen und Raumerfassung Unsicherheit 2003 Stochastik und Datenanalyse Die Erhebung PISA 2003 im Gebiet der Mathematik ist sehr viel umfangreicher als die in 2000, neue Inhaltsbereiche sind hinzugekommen. Die Ausweitung hat eine neue Normierung der Mathematikleistungen notwendig gemacht (Mittelwert 500, Standardabweichung 100). Die als Vergleichswerte aus 2000 herangezogen Daten sind an die neue Normierung angepasst worden. Ergebnisse Der Mittelwert für Deutschland liegt im internationalen Durchschnittsbereich (503), Staaten wie u.a. Österreich und Norwegen liegen ebenfalls in diesem Bereich. Staaten wie u.a. die Schweiz (527), Belgien (529), Niederlande (538) und Finnland (544) haben deutlich höhere Mittelwerte, die Differenz entspricht einem Kompetenzvorsprung von 1/2 bis einem ganzen Schuljahr. 1

2 Gebiet PISA 2000 PISA 2003 Quantität (Arithmetik) 514 Veränderung und Beziehung (statistisch signifikant) (Algebra) Raum und Form (Geometrie) Unsicherheit (Stochastik) 493 Die Befunde entsprechen der Bedeutung der Teilgebiete im Deutschen Mathematikunterricht, es gibt jedoch auffällige Unterschiede zu den Leistungsfähigkeiten in den einzelnen Sachgebieten in TIMSS II. Die Ergebnisse in Stochastik lagen oberhalb des nationalen Mittelwertes und die in Algebra unterhalb (jeweils statistisch Bedeutsam). Die Bedeutung der Geometrie scheint sich in den letzten Jahren im Mathematikunterricht verstärkt zu haben, neben der Verschiebung der Gewichtung in Vergleich zu TIMSS sind auch bei VERA die Ergebnisse in Geometrie über dem Durchschnitt (für Bremen). Die Risikogruppe (Kompetenzstufe I und unterhalb Kompetenzstufe I) umfasst in Deutschland 21,6%, das entspricht etwa dem OECD-Mittelwert. Der entsprechende Wert ist in anderen Westeuropäischen Staaten deutlich niedriger. Die höchste Kompetenzstufe erreichen in Deutschland 4,1%, das entspricht ebenfalls etwa dem OECD-Mittelwert (4,0%). Ein Vergleich der Größe der Risikogruppe mit PISA 2000 ist mit den vorliegenden Daten nicht möglich, die Zuordnung zu Kompetenzstufen ist geändert worden (6 statt 5 Kompetenzstufen). Auf die Schulform bezogen, ergibt sich für die Risikogruppeein Anteil: Hauptschule 50% Integrierte Gesamtschule 25% Realschule 14% Der Vergleich der PISA-Ergebnisse von 2003 mit denen von 2000 in den beiden Inhaltsbereichen der Mathematik zeigt: Der Kompetenzzuwachs ist im Gymnasium am höchsten (51 Punkte) und dort auf die Abnahme der Anzahl der leistungsschwächeren Schülerinnen und Schüler zurückzuführen. Dies gilt entsprechend für die Realschulen und integrierten Gesamtschulen, allerdings nicht so ausgeprägt (19 bzw. 22 Punkte). Da die Abnahme der Gruppe der leistungsschwachen Schülerinnen und Schüler im Wesentlichen für den Anstieg des Mittelwertes verantwortlich ist, har die Schulartbezogene Standardabweichung deutlich abgenommen. Die Schulartenvergleiche sind statistisch nicht sehr belastbar (insbesondere bei Gesamtschulen), die Anzahl der Probanden ist gering. Konfidenzintervalle sind in der vorliegenden Zusammenfassung der Ergebnisse des Schulartenvergleichs nicht vorgegeben. Die Ergebnisse der mathematischen Kompetenz der deutschen Schülerinnen und Schüler sind für 2003 (signifikant) besser, Deutschland liegt im OECD Durchschnitt und nicht unterhalb dieses Wertes wie Inwieweit die bereits nach TIMSS (1997) ergriffenen Maßnahmen hier bereits erste Ergebnisse zeigen, lässt sich zuverlässig auf der Grundlage der Daten nicht beantworten. 3. Lesekompetenz Der Bereich der Lesekompetenz ist für PISA 2000 das Schwerpunktgebiet, in 2003 wurde eine Teilmenge der Aufgaben aus 2000 herangezogen. Der Bezugspunkt für die Ergebnisse aus 2003 ist die Normierung aus PISA Der OECD-Mittelwert für 2003 liegt bei 494 Punkten (6 Punkte weniger als 2000). Dies liegt an der veränderten Zusammensetzung der Teilnehmerstaaten sowie an der Kompetenzabnahme in einigen Staaten. Deutschland liegt mit dem Wert von 491 Punkten im Durchschnitt der OECD-Länder (unterscheidet sich statistisch nicht vom Mittelwert). Länder wie Finnland wie z.b. Finnland und Kanada haben einen Vorsprung von 1/2 bis 1/3 Standardabweichung. Dieser Abstand entspricht etwa dem Kompetenzzuwachs von einem Schuljahr. 2

3 Die Risikogruppe (Kompetenzstufe I und darunter) ist größer als im internationalen Mittelwert (22,3% gegen international 19,1%). Die Steigerung des Ergebnisses im Bereich der Lesekompetenz liegt bei 7 Punkten, es ist statistisch nicht signifikant. Auch bei einer Aufschlüsselung nach Schularten ist für keine Schulart eine signifikante Veränderung festzustellen. 4. Naturwissenschaftliche Kompetenz Die Konzeption der Erfassung naturwissenschaftlicher Kompetenzen hat sich nicht geändert. Naturwissenschaftliche Grundbildung wird verstanden als Anwendung naturwissenschaftliches Wissen, naturwissenschaftliche Fragestellungen erkennen und aus Belegen Schlussfolgerungen ziehen. Der internationale Test unterteilt im Gegensatz zur nationalen Ergänzung nicht in die 3 naturwissenschaftlichen Fächer. Der internationale Durchschnitt liegt wie 2000 bei 500 Punkten (Standardabweichung 100). Mit einem Wert von 502 liegt Deutschland im internationalen Durchschnitt (zwischen Schweden und Slowakische Republik). Die Werte streuen in Deutschland sehr stark (Standardabweichung 111). Das untere Viertel der Leistungsverteilung ist im internationalen Vergleich auffällig niedrig. Fast ein Viertel der Schülerinnen und Schüler gehört in dieser Domäne zur Risikogruppe. Deutschland hat gegenüber 2000 den Mittelwert um 15 Punke (signifikanter Unterschied) gesteigert. Dieser Zuwachs ist im mittleren und höheren Leistungsbereich erfolgt. Bei dem Vergleich der Ergebnisse der Schularten (2000 gegen 2003) wird dieser Effekt sichtbar, Hauptschulen und Realschulen verbessern sich bei den leistungsstärkeren Schülern, die Werte für Leistungsschwächere bleiben auf dem Stand von Auf Grund der geringen Befragungszahlen sind diese Werte aber nur vorsichtig zu vergleichen. Deutsche Schülerinnen und Schüler haben bei Aufgaben Schwierigkeiten, die mentale Modelle erfordern und bei deren Lösungen analytische Schlussfolgerungen notwendig sind sowie mit Formeln umgegangen werden muss. Da die Kompetenzzuwächse in Deutschland vorwiegend im mittleren und oberen Leistungsbereich erzielt wurden, vergrößert sich die Leistungsstreuung und der Anteil von Jugendlichen mit einer problematisch schwachen naturwissenschaftlichen Kompetenz bleibt unverändert. 5. Problemlösen Als neuer Bereich wurden in PISA 2003 Aufgaben zum Problemlösen eingesetzt. Problemlösen steht bei PISA 2003 im Zentrum der Untersuchung fächerübergreifender Kompetenzen. PISA testet hier die Fähigkeit, kognitive Prozesse zu nutzen, um reale, fächerübergreifende Problemstellungen zu lösen, bei denen der Lösungsweg nicht unmittelbar erkennbar ist. Deutschland liegt in dieser Domäne mit 513 Punkten oberhalb des OECD-Mittelwertes (500, SD=100) Die im Bereich des Problemlösens gestellten Anforderungen überschneiden sich mit den Kompetenzbereichen Lesen, Mathematik und Naturwissenschaften. Besonders hoch ist der Zusammenhang mit dem Kompetenzbereich Mathematik. Deutschland erreicht in der Mathematik nur einen Kompetenzwert im Durchschnitt der OECD und zählt damit zu einer kleinen Gruppe von Staaten, in denen die Problemlösekompetenz höher ausgeprägt ist als die mathematische Kompetenz. Demgegenüber findet man Staaten wie die Niederlande, die in der mathematischen Kompetenz um 13 Punkte besser abschneiden als im Problemlösen. Diese Befunde weisen darauf hin, dass das kognitive Potential der Jugendlichen in den verschiedenen Staaten auf unterschiedliche Weise in mathematische (und auch naturwissenschaftliche) Kompetenz umgesetzt wird. Vergleicht man das Kompetenzniveau Problemlösen in Deutschland mit dem Niveau in der Mathematik und in den Naturwissenschaften, dann bleiben die Schülerinnen und Schüler dort hinter ihren kognitiven Möglichkeiten zurück, die bei den analytischen Problemlöseaufgaben erkennbar werden. Das kognitive Potential in stärker fachbezogenes Wissen und Verständnis umzusetzen, dürfte damit eine wichtige Herausforderung für die Schulen in Deutschland sein. 3

4 6. Vertrautheit mit dem Computer Ein Aspekt fächerübergreifender Kompetenz ist die Vertrautheit mit dem Computer (auch 2000 untersucht.) Nur 21 % der Schülerschaft berichten über einen regelmäßigen Einsatz im Unterricht (39 % OECD). Der Anteil ist zwar gegenüber PISA 2000 (16 Prozent) leicht gewachsen, fällt jedoch in Anbetracht zahlreicher Förderprogramme (z.b. Schulen ans Netz) weiterhin sehr gering aus. Der internationale Vergleich zeigt außerdem, dass die Schule nur eine Nebenrolle beim Erwerb computerbezogener Kenntnisse und Fertigkeiten spielt; Deutschland 10% OECD 21 %; Schweden 4 %, Korea 6%). Diese Jugendlichen schätzen ihre Computerkompetenz deutlich geringer ein als die Schülerinnen und Schüler, die ihre Kompetenz über Freunde oder durch Selbstlernen erworben haben. Anhand der Testergebnisse wurde der Anteil von Jugendlichen ermittelt, denen einfachste Grundkenntnisse fehlen und die somit nicht für ein Arbeiten mit dem Computer vorbereitet sind (Risikogruppen). Dieser Anteil ist bei den Jugendlichen besonders stark ausgeprägt, die ihre Kenntnisse in erster Linie in der Schule erworben haben bzw. auf die Schule als Lernort für Computerkompetenz angewiesen waren. 7. Schülermerkmale im Fach Mathematik PISA 2003 hat Schülermerkmale zu den Bereichen Selbstkonzept und Selbstwirksamkeit, Interesse und Motivation, Angst sowie Lernstrategien explizit auf das Schulfach Mathematik bezogen erhoben. (schwache Ausprägung des Selbstvertrauens; die Mathematikangst wird als verhältnismäßig gering angegeben). In Deutschland finden sich typische Geschlechterdifferenzen: So schätzen im Mittel Mädchen ihre Fähigkeiten und ihr Interesse als geringer und ihre Mathematikangst als deutlich höher ein. Nimmt man diesen Befund als Aussage über Bildungsergebnisse, die im Verlauf der Schulzeit entwickelt werden und Voraussetzungen für nachfolgende Bildungskarrieren darstellen, dann sollte hier eine geschlechterspezifische Unterstützung einsetzen. Bemerkenswerte Unterschiede gibt es zwischen den Schulformen: Die Durchschnittswerte für Freude und Interesse an Mathematik, aber auch für Leistungsmotivation und instrumentelle Motivation liegen für die Hauptschulen über denen der Gymnasien. Dieser Befund könnte auf unterschiedliche (schulformtypische) Antworttendenzen und Bewertungssysteme zurück geführt werden oder aber auf Unterschiede in den Unterrichts- und Rückmeldekulturen. 8. Kompetenzen von Jungen und Mädchen Die Mädchen übertreffen die Jungen in Lesekompetenz mit 42 Punkten (34 Punkte international). Im Bereich der mathematischen und naturwissenschaftlichen Kompetenz gibt es einen sehr viel kleineren durchschnittlichen Vorsprung der Jungen (11Punkte). Allerdings zeigt der internationale Vergleich, dass die Abstände sehr unterschiedlich oder gar gegenläufig ausfallen können: Interessante Vergleichsstaaten sind hier Finnland, die Niederlande, Australien, Schweden oder Island. Sie zeigen, dass die Schülerinnen und Schüler in diesen Bereichen durchaus ein vergleichbares Kompetenzniveau erreichen können. Aufschlussreich sind die Geschlechterdifferenzen im Problemlösen, die zwischen den Staaten zum Teil erheblich variieren und die auf die Geschlechterdifferenzen in Mathematik bezogen werden können. So erreichen die Schülerinnen in Deutschland im Problemlösen einen Mittelwert von 517 Punkten, in Mathematik jedoch nur 499 Punkte (gegenüber 511 und 508 Punkten bei den Schülern). Dieses könnte noch einmal darauf hinweisen, dass das Selbstkonzept und die Angst eine bedeutsame Rolle für den spezifischen Kompetenzerwerb darstellen. Betrachtet man die Verteilung auf die jeweils erste Kompetenzstufe (und den Bereich darunter), dann sind mit Ausnahme der Mathematik in allen Bereichen mehr Jungen als Mädchen in diesen Risikogruppen vertreten. Besonders gravierend ist der 4

5 Unterschied im Lesen: 28,0 Prozent der Schüler und 16,3 Prozent der Schülerinnen liegen hier im Risikobereich. 9. Soziale Herkunft (Soziale Kopplung) PISA zieht zahlreiche Aspekte familiärer Lebensverhältnisse in Betracht: die Familienstruktur, Bildungsabschlüsse und Erwerbstätigkeit der Eltern, kulturelle Besitztümer, und die berufliche Stellung der Eltern. (Index of Economic, Social and Cultural Status (ESCS)). a. Familiäre Lebensverhältnisse, Bildungsbeteiligung und Kompetenzerwerb Nur in zwei Fällen weichen die deutschen Befunde vom internationalen Durchschnitt ab: In Deutschland ergibt sich für die Mütter eine geringere Quote von Bildungsabschlüssen im tertiären Bereich und ein verminderter Anteil an in Vollzeit Erwerbstätigen. Die Fünfzehnjährigen unterschiedlicher ökonomischer, sozialer und kultureller Herkunft (ESCS) verteilen sich in Deutschland nicht gleichmäßig auf die Schulformen. In den Hauptschulen kommen 44,7% der Schülerinnen und Schüler aus dem untersten ESCS-Quartil. In den Gymnasien stammen 52,8% aus Elternhäusern, die dem oberen ESCS-Quartil angehören. Die Unterschiede in der sozioökonomischen und kulturellen Herkunft sind mit ausgeprägten Unterschieden in der mathematischen Kompetenz verknüpft. Schülerinnen und Schüler derselben Schulform besitzen je nach ihrem elterlichen Hintergrund einen Kompetenzvorsprung von bis zu zwei Schuljahren. Die Kompetenzniveaus unterscheiden sich zwischen den verschiedenen Schulformen deutlich stärker voneinander als die Kompetenzwerte von Schülerinnen und Schülern innerhalb einer Schulform. Welche Schulform eine Schülerin oder ein Schüler besucht, ist damit von großer Bedeutung dafür, welches Kompetenzniveau in Mathematik über die Schulzeit erreicht wird. Der Besuch der Schulform hängt jedoch wiederum vom ESCS ab. Kinder aus dem oberen Quartil haben eine fast 9mal so große Chance ein Gymnasium zu besuchen. Für Deutschland ist somit ein enger Zusammenhang zwischen sozialer Herkunft und mathematischer Kompetenz festzustellen. (Dieses wurde bereits als zentrales Ergebnis bei PISA 2000 dargestellt.) b. Soziokulturelle Herkunft: Migration PISA berücksichtigt bei der Erfassung des Migrationsstatus mehrere Aspekte: Sprache, die zu Hause gesprochen wird, das Geburtsland der Eltern und der Jugendlichen selbst. Deutschland hat laut PISA 20,6 Prozent Jugendliche mit Migrationsstatus. Die Leistungsdifferenzen zwischen Jugendlichen mit (432/454 Punkte) und ohne (527 Punkte) Migrationshintergrund sind in Deutschland sehr stark ausgeprägt; sie sind zu einem Teil auch auf Differenzen in der sozioökonomischen Lage zurückzuführen. Ein international auffälliges Ergebnis ist jedoch, dass Jugendliche der ersten Generation (beide Elternteile sind im Ausland geboren, der oder die Jugendliche selbst ist in Deutschland geboren) ungünstigere Ergebnisse (432 Punkte) als zugewanderte Jugendliche (454 Punkte) erzielen, obwohl sie in Deutschland aufgewachsen sind und ihre gesamte Schulzeit in deutschen Schulen verbracht haben! (Eventuell besondere Bedeutung für Bremen! Aussiedler vs. Andere Migrantengruppen) 10. Schule und Unterricht Zentrale Befunde: Die 15Jährigen verteilen sich auf mehrere Jahrgangsstufen, international gesehen auf relativ niedrigen Klassenstufen. Relativ hohe Anteile von Wiederholern 5

6 Hohe Streuung der Kompetenzwerte zwischen den Schulen (verstärkte Fokussierung auf die Vergleichsarbeiten zwischen den Schulen und eine erweiterte Anstrengung im Umgang mit den Ergebnissen.) "Schulsysteme, die nach Leistung differenzieren, verstärken in gewisser Weise absichtlich die Kompetenzunterschiede zwischen Schulen. Der Varianzanteil zwischen den Schulen fällt umso größer aus, je früher die Differenzierung vorgenommen wird. Jedoch besteht kein Zusammenhang zwischen dem Differenzierungsgrad des Schulsystems bzw. dem Alter der Differenzierung und dem Kompetenzniveau. Trotz ähnlicher Gliederung der jeweiligen Schulsysteme in Bezug auf das Alter und die Anzahl der Schulformen werden in diesen Staaten sehr unterschiedliche Kompetenzwerte in Mathematik erzielt (z.b. Deutschland: 503 Punkte; Belgien: 529 Punkte; Niederlande: 538 Punkte)." (Seite 27) (Anm.: Diese Aussage ist schwer nachzuvollziehen! Der Text suggeriert etwas anderes!) Zukünftige Beeinträchtigung durch Lehrkräftemangel (Schulleitung) Disziplinprobleme bei Schülerinnen und Schüler (Schulleitung); Schüler nehmen gegenläufige Tendenzen wahr. Fehlendes Engagement der Lehrkräfte (Schulleitung) Fehlende Unterstützung der Lehrkräfte (Schülersicht); eher noch in Hauptschule 11. Von PISA 2000 zur PISA 2003 Es können nur Veränderungen beschrieben, aber keine Aussagen über Entwicklungstrends gemacht werden, da der Zeitraum zwischen Ergebnisveröffentlichung und neuer Testung zu knapp war. Es kann nicht davon ausgegangen werden, dass Veränderungen wirklich Effekte von Maßnahmen nach PISA 2000 sind. Deutschland lag bei PISA 2000 in allen Kompetenzfeldern unter dem internationalen Durchschnitt. Jetzt liegt es in den Basiskompetenzen im Mittelfeld, in der Problemlösekompetenz darüber. Signifikante Verbesserungen sind im Bereich der naturwissenschaftlichen Kompetenz und in dem mathematischen Bereich Veränderungen und Beziehungen zu beobachten. Kompetenzzuwächse sind eher in der Gruppe der leistungsstärkeren Schüler und Schülerinnen zu verzeichnen. (Gymnasium: Zuwächse in allen Kompetenzbereichen außer Lesen; Realschulen: Zuwächse im mathematischen Bereich Veränderung und Beziehungen und Naturwissenschaften; Integrierte Gesamtschule: Naturwissenschaften) Kopplung soziale Herkunft und Kompetenzniveau: Im Lesen haben Jugendliche aus dem untersten Bereich aufgeholt. Die Kopplung hat sich reduziert. In der mathematischen und naturwissenschaftlichen Kompetenz hat sie sich verstärkt! Zuwächse und Abnahmen anderer Länder: Zuwächse vor allem in Polen, Belgien und der Tschechischen Republik; Abnahmen vor allem in Mexiko, Japan, Österreich und Island. 6