PISA Ergebnisse aus Oberösterreich. Herausgegeben von Simone Breit, Silvia Salchegger und Birgit Suchań

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1 PISA 201 Ergebnisse aus Oberösterreich Herausgegeben von Simone Breit, Silvia Salchegger und Birgit Suchań

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3 Breit, S., Salchegger, S. & Suchań, B. (Hrsg.) PISA 201 Ergebnisse aus Oberösterreich

4 Bundesinstitut für Bildungsforschung, Innovation & Entwicklung des österreichischen Schulwesens Alpenstraße 121 / 020 Salzburg PISA 201. Ergebnisse aus Oberösterreich. Breit, S., Salchegger, S. & Suchań, B. (Hrsg.). Salzburg: 2017 Einbandgestaltung und Layout: Die Fliegenden Fische, Salzburg & Hannes Kaschnig-Löbel, Bundesinstitut BIFIE Satz: Hannes Kaschnig-Löbel Lektorat: Martin Schreiner

5 Inhalt Vorbemerkungen 7 1 PISA 201 eine Einführung in die Studie Ziele von PISA Die getesteten Kompetenzbereiche 8 1. Testablauf Teilnehmerländer Die erweiterte Stichprobe in Oberösterreich Hinweise zur Interpretation der Ergebnisse von PISA 1 2 Kompetenzen der Schüler/innen in Naturwissenschaft Leistungen der oberösterreichischen Schüler/innen in Naturwissenschaft im internationalen Vergleich Naturwissenschaft: Verteilung der Schüler/innen auf die Kompetenzstufen 1 2. Leistungen in den unterschiedlichen naturwissenschaftlichen Bereichen Naturwissenschaft: Unterschiede zwischen Mädchen und Burschen Kompetenzen der Schüler/innen in Lesen.1 Leistungen der oberösterreichischen Schüler/innen in Lesen im internationalen Vergleich.2 Lesen: Verteilung der Schüler/innen auf die Kompetenzstufen. Lesen: Unterschiede zwischen Mädchen und Burschen 0 4 Kompetenzen der Schüler/innen in Mathematik Leistungen der oberösterreichischen Schüler/innen in Mathematik im internationalen Vergleich Mathematik: Verteilung der Schüler/innen auf die Kompetenzstufen 4. Mathematik: Unterschiede zwischen Mädchen und Burschen Naturwissenschaftskompetenz im Kontext individueller und familiärer Faktoren.1 Motivation und Selbstwahrnehmung der 1-/1-Jährigen 8.2 Familiärer Hintergrund und Leistung 41. Jugendliche mit Migrationshintergrund 4.4 Bildungsverläufe 4 Zusammenfassung 49 Bibliografie 2 Anhang

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7 Vorbemerkungen Österreich beteiligte sich 201 zum sechsten Mal in Folge an der internationalen Schülerleistungsstudie PISA (Programme for International Student Assessment), die im Jahr 2000 von der OECD initiiert wurde. Im Rahmen der Durchführung von PISA 201 in Österreich wurde das BIFIE vom Land Oberösterreich beauftragt, die Größe der Stichprobe in Oberösterreich so zu erweitern, dass eine Auswertung der Leistungen der ober österreichischen Schüler/innen im Vergleich zu Österreich insgesamt sowie zu allen anderen PISA-Teilnehmerländern möglich war. In Absprache mit den internationalen Vertragspartnern der OECD wurde ein geeignetes Stichprobendesign festgelegt. Während bei früheren PISA-Erhebungen in Oberösterreich rund 800 Schüler/innen aus etwa Schulen getestet wurden, nahmen an PISA 201 in Oberösterreich insgesamt 74 Schüler/innen aus 88 Schulen teil. Mehrkosten, die durch die größere Stichprobe im Bundesland Oberösterreich entstanden sind, wurden vom Auftraggeber getragen. Die ersten Ergebnisse zu PISA 201 wurden im Dezember 201 von der OECD veröffentlicht (OECD 201a, b, c). Parallel dazu hat das BIFIE zwei Berichte publiziert, die auf die österreichische Perspektive von PISA 201 fokussieren: Der nationale Ergebnisbericht (Suchań & Breit, 201a) umfasst die Ergebnisse Österreichs in Naturwissenschaft, Lesen und Mathematik im internationalen Kontext. Der technische Bericht (Suchań & Breit, 201b) dokumentiert sämtliche Prozesse und Abläufe im Zusammenhang mit der Durchführung von PISA 201 in Österreich und beschreibt die Stichprobe sowie Rücklaufdaten. Der vorliegende Bericht dient primär als Bericht an den Auftraggeber, er soll darüber hinaus die PISA-Ergebnisse der oberösterreichischen Schüler/innen auch der interessierten Öffentlichkeit zur Verfügung stellen. Die Analysen basieren in Absprache mit dem Auftraggeber auf jenen des nationalen Ergebnisberichts zu PISA 201. Da eine derartige Sonderauswertung für Oberösterreich zum ersten Mal durchgeführt wurde, beinhaltet dieser Ergebnisbericht allerdings keine Trendanalysen. Kapitel 1 führt kompakt in die Studie PISA 201 ein und dokumentiert die erweiterte Stichprobe für Oberösterreich. Kapitel 2, und 4 stellen die Kompetenzen der Schüler/innen in Naturwissenschaft, Lesen und Mathematik in den Mittelpunkt des Interesses und fokussieren dabei auf das mittlere Leistungsniveau, die Verteilung der Jugendlichen auf die Kompetenzstufen sowie auf Unterschiede zwischen Mädchen und Burschen. Kapitel beleuchtet die Naturwissenschaftskompetenz im Kontext individueller und familiärer Faktoren. Abschließend werden in Kapitel die Ergebnisse für Oberösterreich zusammengefasst.

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9 PISA 201. Ergebnisse aus Oberösterreich 7 1 PISA 201 eine Einführung in die aktuelle Studie 1.1 Ziele von PISA Das Programme for International Student Assessment (PISA) wurde 201 zum sechsten Mal erfolgreich durchgeführt. Seitdem die OECD (Organisation für wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung) im Jahr 2000 die PISA-Studie ins Leben gerufen hat, bearbeiten weltweit alle drei Jahre 1-/1-jährige Schüler/innen ein umfangreiches Erhebungsprogramm, das aus Tests und Fragebögen besteht. So entstehen durch die Schülerleistungsstudie PISA regelmäßig Daten über Wissen und Fähigkeiten der Jugendlichen am Ende der Pflichtschulzeit sowie über die Effektivität der Bildungssysteme in den OECD- und teilnehmenden Partnerländern. PISA erfasst die Kompetenzen von 1-/1-jährigen Schülerinnen und Schülern in Lesen, Mathematik und Naturwissenschaft im Abstand von drei Jahren. Zu jedem Erhebungszeitpunkt wird einer dieser drei Bereiche schwerpunktmäßig erfasst. Mit PISA 201 wurde der zweite PISA-Zyklus vollständig abgeschlossen und jeder Kompetenz bereich bildete zweimal den jeweiligen inhaltlichen Schwerpunkt: 2000 und 2009 Lesen, 200 und 2012 Mathematik sowie 200 und 201 Naturwissenschaft. Hauptziel von PISA ist es festzustellen, inwieweit das Schulsystem eines Landes die Schüler/innen bis zum Ende ihrer Schulpflicht 1 auf die Herausforderungen für das Leben nach der Schule vorbereitet und die notwendigen Voraussetzungen für ein lebenslanges Lernen schafft. PISA soll beispielsweise Antworten auf folgende Fragen liefern: Verfügen die Jugendlichen über ausreichende naturwissenschaftliche Kenntnisse, um in einer durch Wissenschaft und Technik im Wandel begriffenen Welt handeln und entscheiden zu können? Können die Schüler/innen Texte sinnerfassend lesen? Sind sie in der Lage, ihre in der Schule erworbenen mathematischen Fähigkeiten in alltäglichen Situationen umzusetzen und anzuwenden? Auch wenn Lesen, Mathematik und Naturwissenschaft nur ein Teil der Fächer sind, die in der Schule gelehrt werden, sind Kompetenzen in diesen drei Bereichen eine wesent liche Voraussetzung für den individuellen Erfolg in beruflichen, gesellschaftlichen, sozialen und privaten Kontexten. Die PISA- Daten und die daraus abgeleiteten Indikatoren zur Effektivität, Gerechtigkeit und Wirksamkeit von Schulsystemen dienen den politischen Entscheidungsträgerinnen und -trägern eines Landes, Stärken und Schwächen des jeweiligen Systems im internationalen Vergleich zu erkennen und zu analysieren. Da der Kompetenzerwerb von verschiedensten Rahmenbedingungen abhängig ist bzw. beeinflusst wird, werden bei PISA neben den Schülerleistungen auch Kontextmerkmale auf Schüler- und Schulebene erhoben, die mit der Leistung in Zusammenhang stehen. Dazu zählen unter anderem familiäre und individuelle Faktoren wie Bildung und Beruf der Eltern, Migrationshintergrund oder Lern- und Leistungsmotivation. Aufgrund der regelmäßigen Durchführung von PISA im Abstand von drei Jahren können die Entwicklungen der Kompetenzen und deren Zusammenhänge mit den Rahmenbedingungen über die Zeit analysiert werden. PISA liefert somit insgesamt drei Indikatorenbündel, die für Bildungssteuerung hilfreich sind, da sie die Qualität und Effektivität der Bildungssysteme in den teilnehmenden Ländern beschreiben: 1. Die Kompetenzen der Schüler/innen in den Bereichen Lesen, Mathematik und Naturwissenschaft bilden die Basis- oder Leistungsindikatoren. Der direkte Vergleich mit den Leistungen anderer Teilnehmerländer ermöglicht die Identifizierung von Stärken und Schwächen in den einzelnen Bildungssystemen. 2. Die mittels Fragebögen für Schüler/innen und Schulleiter/innen erhobenen Kontextindikatoren geben Einsicht in Zusammenhänge zwischen demografischen, sozioökonomischen oder allgemeinpädagogischen Faktoren und der Leistung.. Die regelmäßige standardisierte Erfassung der Kompetenzen und Kontextmerkmale ermöglicht einen Vergleich der Ergebnisse über die Zeit und somit die Bil dung von Trendindikatoren. Dadurch kann die Dynamik der Entwicklung erfasst werden. Zugleich können Konsequenzen zwischenzeitlich eingeleiteter Maßnahmen im Sys tem sichtbar gemacht werden. 1.2 Die getesteten Kompetenzbereiche PISA 201 erfasste Grundkompetenzen von 1-/1-jährigen Schülerinnen und Schülern in Lesen, Mathematik und Naturwissenschaft sowie kollaborativem Problemlösen 2, wobei bei PISA 201 die Naturwissenschaftskompetenz schwerpunktmäßig erhoben wurde. Überprüft werden bei 1 Im Großteil der OECD-Länder endet die Schulpflicht im Alter von 1 bzw. 1 Jahren. 2 Kollaboratives Problemlösen war bei PISA 201 eine vierte (innovative) Testdomäne. Da das Framework und die Ergebnisse dieses Kompetenzbereichs allerdings erst im Laufe des Jahres 2017 von der OECD freigegeben und veröffentlicht werden, geht die vorliegende Publikation nicht darauf ein.

10 8 1 PISA 201 eine Einführung in die Studie PISA Kenntnisse und Fähigkeiten, welche als Basis für lebenslanges Lernen gelten oder für die aktive Teilnahme am gesellschaftlichen Leben und der Arbeitswelt notwendig sind. Daher ist auch die Erhebung von fächerübergreifenden Fähigkeiten (wie z. B. dem Problemlösen) integraler Bestandteil von PISA. Anhand der PISA-Aufgaben wird ganz allgemein untersucht, wie gut Jugendliche in der Lage sind, aufgrund von nachhaltig vernetztem Wissen mit unterschiedlichen alltagsbezogenen Situationen und Problemen eines bestimmten Kompetenzbereichs umzugehen. Konkrete Lehrplaninhalte treten dabei in den Hintergrund. Da PISA weltweit durchgeführt wird, liegt bei der Erstellung der Testaufgaben so wie in allen Phasen der Studie besonderes Augenmerk auf der Gewährleistung der Vergleichbarkeit. Um die bestmögliche Datenqualität gewährleisten zu können, werden daher sowohl auf internationaler als auch auf nationaler Ebene umfassende Maßnahmen zur Qualitätssicherung getroffen. Dazu gehört u. a. der Einsatz internationaler Expertengruppen (Subject Matter Expert Groups) bei der Entwicklung der Testaufgaben und der Hintergrundfragebögen. Die Übersetzung der Testaufgaben und Fragebögen in die jeweilige Landessprache erfolgt ebenso unter hohen Qualitätsbestimmungen und -kontrollen (vgl. Suchań & Breit, 201a, S. ). 1. Testablauf Die Testsitzungen sind in hohem Maße standardisiert und müssen an allen beteiligten Schulen und in allen teilnehmenden Ländern ident ablaufen, um die Vergleichbarkeit der Ergebnisse zu gewährleisten. Abbildung 1..1 zeigt den Ablauf des Tests an den Schulen. Ablauf einer computerbasierten Testsitzung bei PISA 201 Begrüßung und Einleitung durch Testleiter/in PISA-Test: 2 x 0 min (mit min Pause) PISA-Test 1 min Pause PISA-Schülerfragebogen: 4 min PISA-Fragebogen Abbildung 1..1: Ablauf einer PISA-Testsitzung (PISA 201) Nach einer kurzen, standardisierten Begrüßung und Einleitung durch die Testleiterin/den Testleiter bearbeiten die Schüler/innen die PISA-Testaufgaben am Computer. Dazu haben sie zweimal 0 Minuten Zeit (mit einer -minütigen Pause nach der ersten Hälfte). Nach einer weiteren Pause von 1 Minuten füllen die Jugendlichen den Schülerfragebogen aus. Dafür sind ca. 4 Minuten vorgesehen. Die Tests bestehen aus einer Mischung von Multiple-Choice- Aufgaben, bei denen die Schüler/innen unter mehreren Antwortmöglichkeiten eine oder mehrere auswählen müssen und aus Aufgaben mit offenem Antwortformat, bei denen die Jugendlichen eigene Antworten ausarbeiten müssen. Teilweise handelt es sich dabei auch um interaktive Aufgaben, wenn es etwa um die Simulation von Experimenten geht. Sämtliche Testaufgaben von PISA sind in Form von Units aufgebaut. Jede Unit umfasst einen oder mehrere Stimuli (z. B. Texte, Bilder, Diagramme etc.) und bildet einen thematischen Rahmen für die Testaufgaben, die sich auf diese Stimuli beziehen. Innerhalb der Kompetenzbereiche werden die Units zu Clustern (Aufgabenblöcken) mit einer Bearbeitungszeit von jeweils 0 Minuten zusammengefasst. Bei PISA 201 wurden insgesamt 0 Cluster (davon zwölf aus Naturwissenschaft sowie jeweils sechs aus Lesen, Mathematik und kollaborativem Problemlösen) zu verschiedenen Testformen kombiniert. Eine Testform setzt sich jeweils aus vier Clustern (à 0 Minuten Bearbeitungszeit) zusammen, wobei in jeder Testform je zwei Naturwissenschaftscluster vorkommen. Die restlichen beiden Cluster beinhalten Aufgaben aus entweder einem oder aus zwei weiteren Testbereichen. Im Rahmen des Schülerfragebogens werden unter anderem folgende Informationen abgefragt: Demografische Daten: z. B. Geschlecht; Familiärer Hintergrund: z. B. Beruf und Schulbildung der Eltern, Migrationshintergrund; Ansichten über Naturwissenschaft: z. B. Informiertheit über bestimmte Umweltthemen, Interesse an und Auseinandersetzung mit naturwissenschaftlichen Themen, Selbsteinschätzung hinsichtlich der selbstständigen Lösung von naturwissenschaftlichen Fragestellungen. Darüber hinaus werden auch die Schulleiter/innen gebeten, einen elektronischen Fragebogen zu beantworten. Dieser erfasst unter anderem Informationen über die Schule, den Lehrkörper, Maßnahmen zur Qualitätssicherung und -entwicklung, Leistungsdifferenzierung im Unterricht, Ressourcen und Ausstattung der Schule. 1.4 Teilnehmerländer An PISA 201 beteiligten sich insgesamt 72 Länder (siehe Abbildung 1.4.1), darunter alle OECD-Mitgliedsstaaten sowie 7 Partnerländer. Darüber hinaus bestand für einzelne Bundesländer und Provinzen die Möglichkeit, ihre Stichprobe zu erweitern und international vergleichbare Daten zu gewinnen. Im Jahr 201 hat Oberösterreich von dieser Möglichkeit Gebrauch gemacht. Zuvor bei PISA 2009 waren es Tirol (BIFIE Salzburg, 2011a) und Vorarlberg (BIFIE Salzburg, 2011b).

11 PISA 201. Ergebnisse aus Oberösterreich 9 In der vorliegenden Publikation wird Oberösterreich vorrangig mit jenen 8 teilnehmenden OECD- sowie EU- Ländern verglichen, in denen PISA 201 wie in Österreich (inklusive Oberösterreich) computerbasiert administriert wurde. Einige Analysen in Kapitel dieses Berichts be- schränken sich auf Oberösterreich und 1 ausgewählte Vergleichsländer. Diese bestehen aus den zehn reichsten EU- Ländern (BIP je Einwohner, kaufkraftbereinigt aus 201; Quelle: WKÖ ), ergänzt durch die restlichen an PISA teilnehmenden Nachbarländer Österreichs. OECD-Länder PISA 201 Australien (AUS) Großbritannien (GBR) Luxemburg (LUX) Schweiz (CHE) Belgien (BEL) Irland (IRL) Mexiko (MEX) Slowakische Republik (SVK) Chile (CHL) Island (ISL) Neuseeland (NZL) Slowenien (SVN) Dänemark (DNK) Israel (ISR) Niederlande (NLD) Spanien (ESP) Deutschland (DEU) Italien (ITA) Norwegen (NOR) Tschechien (CZE) Estland (EST) Japan (JPN) Österreich (AUT) Türkei (TUR) Finnland (FIN) Kanada (CAN) Polen (POL) Ungarn (HUN) Frankreich (FRA) Korea (KOR) Portugal (PRT) Vereinigte Staaten von Amerika (USA) Griechenland (GRC) Lettland (LVA) Schweden (SWE) OECD-Partnerländer PISA 201 Albanien (ALB) Indonesien (IDN) Malaysia (MYS) Thailand (THA) Algerien (DZA) Argentinien (ARG) Jordanien (JOR) Kasachstan (KAZ) Malta (MLT) Mazedonien (MKD) Trinidad und Tobago (TTO) Tunesien (TUN) Brasilien (BRA) Katar (QAT) Moldawien (MWI) Uruguay (URY) Bulgarien (BGR) Kolumbien (COL) Montenegro (MNE) Vereinigte Arabische Emirate (ARE) Chin. Provinzen** (BSJG) Kosovo (XXK) Peru (PER) Vietnam (VNM) Costa Rica (CRI) Kroatien (HRV) Rumänien (ROU) Zypern*** (CYP) Dominikanische Republik (DOM) Georgien (GEO) Libanon (LBN) Litauen (LTU) Russische Föderation (RUS) Singapur (SGP) Hongkong* (HKG) Macau* (MAC) Taiwan (TWN) EU-Länder fett hervorgehoben. * Sonderverwaltungszone Chinas: wird bei der Berichterstattung von der OECD wie ein eigenes Land behandelt. ** Provinzen Chinas (Peking, Schanghai, Jiangsu, Guangdong): werden bei der Berichterstattung von der OECD wie ein eigenes Land behandelt. *** Die Daten Zyperns sind nicht öffentlich verfügbar und können daher auch nicht in den vorliegenden Bericht einbezogen werden. Abbildung 1.4.1: Teilnehmerländer von PISA (Zugriff am )

12 10 1 PISA 201 eine Einführung in die Studie 1. Die erweiterte Stichprobe in Oberösterreich Die einheitliche Definition der Zielpopulation sowie die Festlegung bestimmter Regeln für die Größe und Zusammensetzung der Stichprobe sind zentrale Voraussetzungen für die Vergleichbarkeit der PISA-Daten. Die Grundgesamtheit bei PISA wird altersbasiert definiert und umfasst nur die beschulte Population der definierten Altersgruppe. Die PISA-Population besteht aus allen Schülerinnen und Schülern, die zum Testzeitpunkt zwischen 1 Jahre drei Monate und 1 Jahre zwei Monate alt sind und die mindestens die 7. Schulstufe besuchen. In Österreich wurde das Testfenster bei PISA 201 auf den Zeitraum von. Oktober bis 4. Dezember 201 festgesetzt und somit lautete die Populationsdefinition für die PISA-Erhebung 201 für Österreich präzise: Zielpopulation von PISA 201 sind Schülerinnen und Schüler ab der 7. Schulstufe, die zwischen 1. August 99 und 1. Juli 2000 geboren wurden. Das Land Oberösterreich hat im Rahmen von PISA 201 beim BIFIE eine Länderauswertung in Auftrag gegeben, um die Ergebnisse des Bundeslands im internationalen Vergleich verorten zu können. Dazu war eine Erweiterung der Stichprobe für Oberösterreich notwendig. In Kooperation mit den internationalen Vertragspartnern wurde ein entsprechendes Stichprobendesign entwickelt und die Größe der Stichprobe bestimmt (für Details zur Stichprobe und zum Stichprobendesign siehe Pareiss, 201a, 201b). Daraus resultierend wurden in Oberösterreich 40 zusätzliche Schulen getestet, womit in Oberösterreich insgesamt 88 Schulen an PISA 201 teilnahmen (vgl. Tabelle 1..1). In der Tabelle fällt auf, dass alle sonstigen Statutschulen in der Stichprobe (12 Schulen) nicht am Test teilnahmen. Dies erklärt sich wie folgt: Pro Sparte wurde mindestens eine Schule ausge- wählt und sollten zumindest Testschüler/innen erreicht werden. Laut Schulstatistik des Schuljahrs 201/14 waren aus allen zwölf oberösterreichischen sonstigen Statutschulen insgesamt nur fünf Schüler/innen des Zielalters zu erwarten. Dadurch gelangten alle zwölf Schulen in die Stichprobe. Tatsächlich nahm jedoch keine dieser zwölf Schulen am PISA-Haupttest 201 teil, weil es entweder keine dem PISA-Zielalter entsprechende Schüler/innen gab, alle PISArelevanten Schüler/innen aufgrund einer Beeinträchtigung von der Testung ausgeschlossen wurden 4, die Schule zwischenzeitlich geschlossen wurde oder die testbaren Schüler/ innen vor dem Testtermin die Schule verlassen hatten. Um repräsentative Aussagen über die Leistungen der 1-/1- jährigen oberösterreichischen Schüler/innen treffen zu können, ist es wichtig, dass die Stichprobe vor allem bezüglich der Verteilung auf die unterschiedlichen Schulsparten der Schülerpopulation entspricht. Dies wurde sichergestellt, indem die Schulsparten als Strata im Stichprobendesign berücksichtigt wurden. Die Daten zur ober österreichischen Schulstichprobe sind aus diesem Grund in Tabelle 1..1 nach Schulsparten differenziert angeführt. Innerhalb der einzelnen Strata wurden die Schulen nach Schultyp, Mädchenanteil und Schulgröße implizit stratifiziert (d. h. sortiert), damit auch diese Kriterien bei der Stichprobenziehung entsprechend berücksichtigt werden. Details zum Stichprobendesign sind im nationalen technischen Bericht zu PISA 201 beschrieben (Pareiss, 201b). Innerhalb der ausgewählten Schulen wurden in einem nächsten Schritt maximal Schülerinnen und Schüler gezogen, die zwischen 1. August 99 und 1. Juli 2000 geboren worden waren und zumindest die siebte Schulstufe besuchten. Wie aus Tabelle 1..2 hervorgeht, nahmen an PISA 201 insgesamt 74 Schüler/innen aus Oberösterreich teil. Schulsparte Schulen in der Stichprobe Schulen mit PISA-Zielschülerinnen/ PISA-Zielschülern Teilnehmende Schulen Anzahl Prozent Pflichtschulen ,0 % Polytechnische Schulen ,0 % Allgemeinbildende höhere Schulen ,0 % Schulen mit Statut Waldorfschulen ,0 % Schulen mit Statut Sonstige ,0 % Berufsschulen ,0 % Berufsbildende mittlere Schulen ,0 % Berufsbildende höhere Schulen 100,0 % GESAMT ,7 % Tabelle 1..1: Die PISA-Stichprobe Oberösterreichs auf Schulebene (PISA 201) 4 Siehe Tabelle 1.. für Details zu Ausschlüssen auf Schülerebene.

13 PISA 201. Ergebnisse aus Oberösterreich 11 Die Tabelle zeigt neben der Verteilung dieser Schüler/innen auf die Schulsparten auch die Anzahl der Schüler/innen, die in den einzelnen Schulsparten nicht an PISA teilnehmen konnten. Tabelle 1.. gibt für diese insgesamt 108 Schüler/innen ( + 8) die Gründe an, warum sie nicht an PISA teilnehmen konnten bzw. von der Teilnahme ausgeschlossen werden mussten. In Tabelle 1.. sind die entsprechenden Zahlen und Prozentwerte zum Vergleich auch für die gesamte PISA-Stichprobe in Österreich angeführt. Insgesamt umfasst die realisierte Stichprobe in Oberösterreich damit 74 Schüler/innen aus 88 Schulen und in Gesamtösterreich 7007 Schüler/innen aus 29 Schulen. DATENSCHUTZ Alle bei PISA erhobenen Daten unterliegen den Bestimmungen des Datenschutzes. Es werden nur indirekt personenbezogene Schülerdaten erhoben und verarbeitet, d. h., es werden zu keinem Zeitpunkt Namen von Schülerinnen und Schülern an das BIFIE übermittelt. Alle Schuldaten werden nach der Erhebung in den Analysefiles anonymisiert. Im PISA-Datensatz können weder einzelne Schulen noch einzelne Schüler/innen identifiziert werden. erreichbar und geboren zwischen und ausgeschlossen Schüler/innen nicht in Frage kommend zu testen getestet (Anzahl) getestet (Prozent) Pflichtschulen ,0 % Polytechnische Schulen ,4 % Allgemeinbildende höhere Schulen , % Schulen mit Statut Waldorfschulen ,0 % Schulen mit Statut Sonstige Berufsschulen , % Berufsbildende mittlere Schulen ,4 % Berufsbildende höhere Schulen , % GESAMT ,4 % Tabelle 1..2: Die PISA-Stichprobe Oberösterreichs auf Schülerebene (PISA 201) Gesamtösterreich Oberösterreich Schüler/innen in der Stichprobe von PISA Falsches Alter/falsche Schulstufe 1 7 Überzählige Platzhalter für Berufsschüler/innen 97 4 Berufsschüler/innen im Testfenster nicht erreichbar 9 11 Schüler/innen des Zielalters ab Schulstufe 7 im Testfenster erreichbar 7 100,0 % 8 100,0 % Ausschlüsse aufgrund... körperlicher Beeinträchtigung 8 0,1 % 4 0,2 % geistiger Beeinträchtigung 1 0,2 % 9 0,4 % unzureichender Deutschkenntnisse 1 0,8 % 9 0,4 % Ausschlüsse gesamt 8 1,1 % 0,9 % Ineligible (nicht in Frage kommend), weil... an andere Schule gewechselt 0, % 8 0, % nicht mehr an der Schule 181 2,4 % 2 2, % Berufsschüler/innen, die in einen Lehrgang außerhalb des Testfensters gewechselt haben 42 0, % 1 0, % Ineligible gesamt 9,4 % 8, % Schüler/innen zu testen Am Testtag gefehlt 02 8 Getestete Schüler/innen Tabelle 1..: PISA-Stichprobe und Ausschlüsse auf Schülerebene in Oberösterreich und Gesamtösterreich (PISA 201)

14 12 1 PISA 201 eine Einführung in die Studie 1. Hinweise zur Interpretation der Ergebnisse von PISA Da bei PISA, wie bei Large-Scale-Assessments üblich, nicht alle Schüler/innen des Zieljahrgangs eines Landes getestet werden, sondern eine Stichprobe, muss bei der Interpretation der Daten Folgendes beachtet werden: Die aus den Daten resultierenden statistischen Kennzahlen (z. B. Mittelwerte) sind Punktschätzungen der tatsächlichen Populationswerte. Sie sind aufgrund der Testung einer Stichprobe mit einem gewissen statistischen Messfehler dem Standardfehler (SE) behaftet. Dieser wird unter anderem dafür verwendet, einen Wertebereich (Konfidenzintervall) zu berechnen, innerhalb dessen sich der tatsächliche Populationsmittelwert mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit befindet. Für die vorliegende Publikation wurde diese Wahrscheinlichkeit mit 9 % (d. h.: p <.0) festgelegt. Das heißt, die Werte der Population liegen mit 9-prozentiger Wahrscheinlichkeit innerhalb der berichteten Konfidenzintervalle. Der Standardfehler (statistischer Messfehler) spielt auch bei statistischen Tests eine Rolle, etwa wenn man die Ergebnisse zweier Gruppen miteinander vergleicht (z. B. Mädchen und Burschen). Alle Signifikanzprüfungen in dieser Publikation erfolgen zweiseitig auf dem -%-Niveau. Darüber hinaus wird darauf hingewiesen, dass es sich bei den angegebenen Kennwerten (Mittelwerte, Standardfehler, Prozentangaben etc.) um gerundete Werte handelt. Die Werte (inkl. jener in Tabellen und Abbildungen) werden zuerst unter Berücksichtigung entsprechender Nachkommastellen berechnet und dann kaufmännisch gerundet. Es kann daher vorkommen, dass beispielsweise die Summe von gerundeten Prozent- angaben nicht exakt 100 ergibt oder Summen und Differenzen von Werten geringfügig inkonsistent erscheinen. Der PISA-Population gehören nur beschulte Jugendliche an (vgl. Abschnitt 1.). Das hat zur Folge, dass 1-/1- Jährige, die ihre Schulpflicht zum Testzeitpunkt bereits beendet haben und keine weiterführende Schule mehr besuchen ( Out-of-School-Population ), nicht erfasst werden. Die bei PISA gefundenen Ergebnisse beziehen sich daher ausschließlich auf die beschulte Population der 1-/1-Jährigen und dürfen nicht auf die gesamte Population der 1-/1-Jährigen generalisiert werden. Sämtliche Analysen erfolgen auf Basis gewichteter Daten. Damit tragen die Schülerinnen und Schüler der unterschiedlichen Schulsparten entsprechend ihrem Anteil in der Schülerpopulation zum Ergebnis bei (vgl. Pareiss, 201a). Speziell bei der Interpretation der PISA-201-Ergebnisse von Oberösterreich gilt zu beachten, dass die Größe der Stichprobe für das Bundesland Oberösterreich mit der Zielsetzung festgelegt wurde, Aussagen über die Leistungen der oberösterreichischen Schüler/innen (insgesamt) zu ermöglichen. Einige in diesem Bericht dargestellten Ergebnisse von Subgruppen (v. a. in Kapitel ) sind mit der zur Verfügung stehenden Stichprobengröße von 74 Schülerinnen und Schülern vorsichtig zu interpretieren und jeweils mit entsprechend großen statistischen Schwankungsbreiten (Konfidenzintervallen) versehen. Auf Wunsch des Auftraggebers wurden diese Ergebnisse von Subgruppen (nach Migrationshintergrund, Bildungsabschluss der Eltern...) in den Ergebnisbericht aufgenommen, wobei das BIFIE darauf hinweist, dass hier bei der Interpretation der Ergebnisse jeweils die oben angeführten statistischen Unsicherheiten berücksichtigt werden müssen. Das Konfidenzintervall errechnet sich damit aus dem Wert der Punktschätzung (z. B. Mittelwert) ±1,9 x SE.

15 PISA 201. Ergebnisse aus Oberösterreich 1 2 Kompetenzen der Schüler/innen in Naturwissenschaft 2.1 Leistungen der oberösterreichischen Schüler/innen in Naturwissenschaft im internationalen Vergleich Naturwissenschaftliche Themen begleiten die globalisierte Gesellschaft und rücken durch den (natur-)wissenschaftlichen und technologischen Fortschritt immer mehr in den Vordergrund. Durch den Erwerb von naturwissenschaftlichen Kompetenzen in der Schule werden Jugendliche darauf vorbereitet, in alltäglichen Situationen entsprechend entscheiden und handeln zu können. Dem PISA-Framework zufolge sollten Jugendliche nicht nur in der Lage sein, Technologien und Erkenntnisse in ihrem Alltag anwenden zu können, sondern sie sollten darüber hinaus ein tieferes Verständnis für naturwissenschaftliche Prozesse aufweisen, das sie dazu befähigt, diese kritisch zu reflektieren (vgl. Suchań & Breit, 201a, S. 14 f.). Die Naturwissenschaftskompetenz wird nach PISA 200 zum zweiten Mal schwerpunktmäßig erfasst. Abbildung zeigt die Mittelwerte für Oberösterreich und die 8 OECD- und/oder EU-Länder in absteigender Reihenfolge. Die Mittelwerte sind als dunkelblaue Linien eingetragen, die Konfidenzintervalle (blaue Balken bzw. grüne Balken für Oberösterreich) geben den Wertebereich wieder, in dem der Naturwissenschaftsmittelwert der Schüler/innen eines Landes mit 9%iger Wahrscheinlichkeit liegt. Partnerländer aus der EU sind in etwas hellerem Blau dargestellt. Der Naturwissenschaftsmittelwert aller OECD-Länder wird als rote Linie abgebildet und beträgt bei PISA Punkte. In Tabelle sind ergänzend die Mittelwerte und Standardabweichungen Oberösterreichs sowie aller Teilnehmerländer in absteigender Reihenfolge aufgelistet. In der Abbildung und Tabelle sind ausschließlich Länder enthalten, die computerbasiert getestet haben. Naturwissenschaftsmittelwerte im internationalen Vergleich Oberösterreichs Jugendliche erreichen bei PISA 201 in Naturwissenschaft einen Mittelwert von 0 Punkten. Damit liegen sie signifikant über dem Österreich-Mittelwert von 49 Punkten und auch signifikant über dem OECD- Mittelwert von 49 Punkten. Alle Länder, deren Mittelwerte sich nicht vom oberösterreichischen Ergebnis unterscheiden, sind in Abbildung und Tabelle hellblau hinterlegt (Australien bis USA). Alle Länder links des blau hinterlegten Bereichs in Abbildung schneiden signifikant besser ab als Oberösterreich. Die Länder rechts des blauen Bereichs erzielen schlechtere Naturwissenschaftsmittelwerte als Oberösterreich. Es zeigt sich, dass in nur sieben der 8 OECD-/ EU-Länder Jugendliche signifikant höhere Naturwissenschaftsleistungen erbringen als in Oberösterreich, während sich die Mittelwerte von zwölf OECD-/EU-Ländern nicht signifikant vom oberösterreichischen unterscheiden. Es fällt auf, dass Irland mit ebenfalls 0 Punkten auf der Naturwissenschaftsskala exakt denselben Mittelwert aufweist wie Oberösterreich. Die restlichen Länder, darunter auch Gesamtösterreich, liegen signifikant unter dem Oberösterreich-Mittelwert. Die Streuung der Naturwissenschaftsleistungen Die Streuung gibt Aufschluss darüber, wie homogen die Schülerleistungen innerhalb einzelner Länder (oder Bundesländer) sind. Als Maß für die Streuung wird hier die Standardabweichung verwendet. Rund um den Mittelwert befinden sich im Abstand von je einer Standardabweichung die Leistungen von zwei Drittel der Schüler/innen. In Tabelle ist die jeweilige Standardabweichung in Ergänzung zum Landesmittelwert in Klammern angeführt. Ein niedriger Wert bedeutet, dass die Leistungen der Jugendlichen in diesem Land relativ einheitlich sind, eine hohe Standardabweichung zeigt eine größere Leistungsstreuung an. Ziel eines Landes sollte es sein, einen möglichst hohen Mittelwert in Verbindung mit einer homogenen Verteilung zu erreichen. Oberösterreich weist mit 97 Punkten eine exakt gleich große Leistungsstreuung in Naturwissenschaft wie Gesamt österreich auf. Das bedeutet in Kombination mit einem Mittelwert von 0 Punkten, dass im Bereich zwischen 40 und 00 Punkten die Leistungen von zwei Drittel aller oberösterreichischen Schüler/innen liegen. Die Naturwissenschaftsleistungen streuen in Oberösterreich etwas stärker als im OECD-Schnitt (mit einer Standardabweichung von 94 Punkten). 2.2 Naturwissenschaft: Verteilung der Schüler/innen auf die Kompetenzstufen Die Naturwissenschafts-Kompetenzstufen ermöglichen die Beschreibung der Leistungsverteilung und ergänzen damit die Darstellung des mittleren Leistungsniveaus eines Landes. Anfänglich wurden bei PISA 200 sechs Kompetenzstufen für Naturwissenschaft festgelegt. Im Zuge der zweiten schwerpunktmäßigen Erhebung bei PISA 201 wurde eine siebte Kompetenzstufe hinzugefügt, um im unteren Leis-

16 14 2 Kompetenzen der Schüler/innen in Naturwissenschaft hoch 00 0 Naturwissenschaft: Oberösterreichs Mittelwert im Vergleich zu den OECD-/EU-Ländern Mittelwert } Konfidenzintervall (+/ 1.9 SE) OECD-Länder Partnerländer aus der EU Oberösterreich Naturwissenschaftskompetenz JPN EST FIN CAN KOR NZL SVN AUS GBR DEU NLD CHE OOE IRL BEL DNK POL PRT NOR USA AUT FRA SWE CZE ESP LVA LUX ITA HUN LTU HRV ISL OECD-Schnitt (49) ISR SVK GRC CHL BGR 400 TUR MEX niedrig 0 sign. besser als OOE kein signifikanter Unterschied zu OOE signifikant schlechter als OOE Oberösterreich und die 8 OECD-/EU-Länder absteigend nach dem Mittelwert in Naturwissenschaft gereiht. Abbildung 2.1.1: Naturwissenschaft: Mittelwerte und Konfidenzintervalle für Oberösterreich und die OECD-/EU-Länder (PISA 201) Naturwissenschaft: Mittelwerte und Standardabweichungen Oberösterreichs sowie aller Teilnehmerländer SGP (104) BSJG CHE 0 (100) AUT 49 (97) ITA 481 (91) CHL 447 (8) QAT 418 (99) JPN 8 (9) KOR 1 9 OOE 0 (97) FRA 49 (102) HUN 477 (9) BGR 44 (102) COL 41 (80) EST 4 (89) NZL IRL 0 (89) SWE 49 (102) LTU 47 (91) MYS 44 (7) MEX 41 (71) TWN 2 (100) SVN 1 9 BEL 02 (100) CZE 49 (9) HRV 47 (89) ARE 47 (99) MNE 411 (8) FIN 1 (9) AUS DNK 02 (90) ESP 49 (88) ISL 47 (91) URY 4 (87) BRA 401 (89) MAC 29 (81) GBR POL 01 (91) LVA 490 (82) ISR 47 (10) TUR 4 (79) PER 97 (77) CAN 28 (92) DEU PRT 01 (92) RUS 487 (82) SVK 41 (99) THA 421 (78) TUN 8 () HKG (81) NLD NOR 498 (9) LUX 48 (100) GRC 4 (92) CRI 420 (70) DOM 2 (72) USA 49 (99) Tabelle 2.1.1: Naturwissenschaft: Mittelwerte und Standardabweichungen aller PISA-Teilnehmerländer (PISA 201) tungsbereich genauer differenzieren zu können. Jede Aufgabe kann einer Kompetenzstufe zugeordnet werden. Level 1b ist die unterste Kompetenzstufe, auf der die einfachsten PISA-Aufgaben verortet werden, gefolgt von Level 1a, Level 2, Level und so weiter bis zu Level, der höchsten Kompetenzstufe. Schüler/innen auf Kompetenzstufe lösen die schwierigsten Naturwissenschaftsaufgaben und können ihre Kompetenz routinemäßig in realitätsnahen und komplexen Situationen anwenden. Sie sind zu kritischen Analysen sowie beweisgestützten Argumenten und Entscheidungen fähig. Schüler/innen auf Kompetenzstufe 1b lösen hingegen nur die einfachsten Naturwissenschaftsaufgaben. Sie wenden ihr Wissen nur eingeschränkt in sehr gut vertrauten Situationen an und geben nur offensichtliche Erklärungen. Können auch diese einfachsten Aufgaben nicht mit ausreichender Sicherheit gelöst werden, so liegen die Leistungen unter Kompetenzstufe 1b (vgl. Suchań & Breit, 201a, S. 29 f.). Abbildung zeigt die Verteilung der Schüler/innen auf die Kompetenzstufen (Länder absteigend sortiert nach den Mittelwerten in Naturwissenschaft). Schüler/innen, die eine der beiden höchsten Kompetenzstufen und erreichen,

17 PISA 201. Ergebnisse aus Oberösterreich 1 Naturwissenschaft: Verteilung auf die Kompetenzstufen % % JPN EST FIN CAN KOR NZL SVN AUS GBR DEU NLD CHE OOE IRL BEL DNK POL PRT NOR USA AUT FRA SWE OECD CZE ESP LVA LUX ITA HUN LTU HRV ISL ISR SVK GRC CHL BGR TUR MEX JPN EST FIN CAN KOR NZL SVN AUS GBR DEU NLD CHE OOE IRL BEL DNK POL PRT NOR USA AUT FRA SWE OECD CZE ESP LVA LUX ITA HUN LTU HRV ISL ISR SVK GRC CHL BGR TUR MEX % % Levels unter 1b 1b 1a 2 4 niedrige Kompetenz hohe Kompetenz Oberösterreich und die 8 OECD-/EU-Länder absteigend nach dem Mittelwert auf der Naturwissenschafts-Gesamtskala gereiht; OECD: durchschnittliche Anteile der OECD-Länder; Angaben in Prozent; Werte unter 2 % nicht eingetragen. Abbildung 2.2.1: Verteilung der Schüler/innen auf die Naturwissenschafts-Kompetenzstufen im internationalen Vergleich (PISA 201)

18 1 2 Kompetenzen der Schüler/innen in Naturwissenschaft werden zur Spitzengruppe zusammengefasst und sind in der Abbildung blau hervorgehoben. Alle Schüler/innen, deren Leistungen auf Kompetenzstufe 1a, 1b oder darunter einzustufen sind, werden zur Risikogruppe zusammengefasst, die in der Abbildung in Orangetönen dargestellt ist. Die Naturwissenschafts-Spitzengruppe Spitzenschüler/innen im Bereich Naturwissenschaft sind in der Lage, Aufgaben mit sehr hohen Anforderungen zu lösen. Schüler/innen auf Kompetenzstufe erkennen beispielsweise naturwissenschaftliche Fragestellungen in komplexen Situationen und wissen, wie sie diese mithilfe der Naturwissenschaft lösen können (Hypothesen bilden, Experimente durchführen, Ergebnisse auswerten). Jugendliche, die Kompetenzstufe erreichen, können zudem naturwissenschaftliche Problemstellungen lösen, die in ungewohnte Situationen eingebettet sind, und ihr Wissen verwenden, um Entscheidungen zu argumentieren. Natürlich verfügen die Spitzenschüler/innen auch über die Fähigkeiten aller niedrigeren Kompetenzstufen. Im OECD-Schnitt zählen 8 % der Schüler/innen zur Naturwissenschafts-Spitzengruppe (davon 1 % auf Stufe und 7 % auf Stufe ). Besonders große Spitzengruppen gibt es erwartungsgemäß in den Ländern, die auch hohe Mittelwerte erzielt haben. Die größte Spitzengruppe hat Japan (1 %), gefolgt von Finnland und Estland (je rund 14 %). Die kleinsten Spitzengruppen mit weniger als 2 % gibt es in Mexiko, in der Türkei und in Chile. Oberösterreichs Spitzengruppe umfasst 9 % der Schüler/ innen (8 % auf Stufe und 1 % auf Stufe ) und ist damit nicht wesentlich größer als die Spitzengruppe Gesamtösterreichs (8 %, davon 7 % auf Stufe und 1 % auf Stufe ) sowie der OECD-Länder im Durchschnitt (ebenfalls 8 %). Die Naturwissenschafts-Risikogruppe Schüler/innen, die in Naturwissenschaft maximal Kompetenz stufe 1a erreichen, zählen zur Risikogruppe. Diese Schüler/innen weisen ein sehr eingeschränktes naturwissenschaftliches Wissen auf, das sie nur in wenigen ihnen sehr gut vertrauten Situationen anwenden können. Im OECD-Schnitt gehören 21 % der Jugendlichen zur Risikogruppe in Naturwissenschaft. Am kleinsten sind die Naturwissenschafts-Risikogruppen in Estland (9 %) und Japan (10 %). Der Anteil der Risikoschüler/innen ist in Ober österreich mit % etwas kleiner als im OECD- Schnitt und in Gesamtösterreich (jeweils 21 %). So befinden sich in Ober österreich 0,2 % der Schüler/innen unter Level 1b,, % auf Level 1b und 1,2 % auf Level 1a. Insgesamt gilt sowohl für Oberösterreich als auch für Gesamtösterreich, dass die Risikogruppe mehr als doppelt so groß ist wie die Spitzengruppe. 2. Leistungen in den unterschiedlichen naturwissenschaftlichen Bereichen Bei PISA 201 lässt sich die Naturwissenschaftskompetenz von Schülerinnen und Schülern aus verschiedenen Blickwinkeln analysieren und darstellen. Zuerst widmen sich die Analysen den naturwissenschaftlichen Fähigkeiten, dann folgt ein Blick auf unterschiedliche Wissensarten und im Anschluss werden die Ergebnisse getrennt nach Inhalten beschrieben. Ergebnisse zu den naturwissenschaftlichen Fähigkeiten Naturwissenschaftskompetenz umfasst bei PISA drei Fähigkeiten: Phänomene naturwissenschaftlich erklären, naturwissenschaftliche Untersuchungen planen und evaluieren sowie Daten und Belege naturwissenschaftlich interpretieren. Abbildung 2..1 zeigt die Mittelwerte der OECD-/EU-Länder sowie Oberösterreichs für diese drei naturwissenschaftlichen Fähigkeiten. Als Referenz ist der OECD-Schnitt (49 Punkte) der Naturwissenschafts-Gesamtskala eingetragen, der auch dem OECD-Schnitt in den drei Fähigkeiten entspricht. Tabelle 2..1 ergänzt die Grafik durch die exakte Angabe der Mittelwerte. In beiden Darstellungen sind die Länder nach ihrem Mittelwert der Naturwissenschafts-Gesamtskala gereiht. Phänomene naturwissenschaftlich erklären Die Fähigkeit, Phänomene naturwissenschaftlich erklären zu können, verlangt von den Schülerinnen und Schülern, dass sie ihr Wissen in einer vorgegebenen Situation anwenden, indem sie Phänomene erklären oder beschreiben und Veränderungen vorhersagen. Dazu müssen sich Jugendliche an das betreffende Wissen erinnern und es mit dem interessierenden Phänomen in Bezug setzen. Solches Wissen kann auch genutzt werden, um vorläufige erklärende Annahmen zu formulieren. Personen mit dieser Fähigkeit sind in der Lage, auf wissenschaftliche Erklärungen zurückzugreifen (z. B., warum Antibiotika bei Viren nicht wirken oder warum Gase komprimierbar sind und Flüssigkeiten nicht) und diese Erklärungen für Vorhersagen zu nutzen. In Abbildung 2..1 ist diese Fähigkeit in Form von blauen Kreisen dargestellt. Die Leistungen der oberösterreichischen Schüler/ innen liegen bei Phänomene naturwissenschaftlich erklären mit einem Mittelwert von 08 Punkten nicht signifikant über dem Niveau Gesamtösterreichs (499 Punkte). Naturwissenschaftliche Untersuchungen planen und evaluieren Beim Fähigkeitsbereich Planen und Evaluieren von naturwissenschaftlichen Untersuchungen sollen Schüler/innen naturwissenschaftliche Fragestellungen beschreiben und von anderen Fragestellungen unterscheiden und kritisch

19 PISA 201. Ergebnisse aus Oberösterreich 17 Naturwissenschaftliche Fähigkeiten 00 hoch 0 Mittelwerte zu... Phänomene naturwissenschaftlich erklären Naturwissenschaftliche Untersuchungen planen und evaluieren Daten und Belege naturwissenschaftlich interpretieren Naturwissenschaftskompetenz OECD-Schnitt (49) 400 niedrig JPN EST FIN CAN KOR NZL SVN AUS GBR DEU NLD CHE OOE IRL BEL DNK POL PRT NOR USA AUT FRA SWE CZE OECD-Schnitt Naturwissenschafts-Gesamtskala ESP LVA LUX ITA HUN LTU HRV ISL ISR SVK GRC CHL BGR TUR MEX 0 Oberösterreich und die 8 OECD-/EU-Länder absteigend nach dem Mittelwert der Naturwissenschafts-Gesamtskala gereiht. Abbildung 2..1: Mittelwerte bei den naturwissenschaftlichen Fähigkeiten für Oberösterreich und die OECD-/EU-Länder (PISA 201) Mittelwerte Oberösterreichs und der 8 OECD-/EU-Länder bei den naturwissenschaftlichen Fähigkeiten JPN 9 41 NLD FRA HRV EST 7 CHE SWE ISL FIN OOE CZE ISR CAN 0 0 IRL ESP SVK KOR 10 1 BEL LVA GRC NZL DNK LUX CHL SVN POL ITA BGR AUS PRT HUN TUR GBR NOR LTU MEX DEU USA AUT Phänomene naturwissenschaftlich erklären Naturwissenschaftliche Untersuchungen planen und evaluieren Daten und Belege naturwissenschaftlich interpretieren Tabelle 2..1: Mittelwerte bei den naturwissenschaftlichen Fähigkeiten für Oberösterreich und die OECD-/EU-Länder (PISA 201)

20 18 2 Kompetenzen der Schüler/innen in Naturwissenschaft betrachten können. Es geht unter anderem darum, jene Belege zu erkennen oder herauszufinden, welche für eine naturwissenschaftliche Untersuchung relevant sind (z. B., was verglichen werden soll, welche Variablen verändert oder kontrolliert werden müssen oder was unternommen werden kann, um Daten zu erhalten). Außerdem ist es für die Auseinandersetzung mit naturwissenschaftlichen Themen wichtig, die Qualität der Daten und Ergebnisse zu hinterfragen und diese auch mit früheren Ergebnissen abzugleichen. In Abbildung 2..1 ist diese Fähigkeit in Form von orangefarbenen Rauten dargestellt. Die Leistungen der oberösterreichischen Schüler/innen liegen bei Planen und Evaluieren von naturwissenschaftlichen Untersuchungen mit einem Mittelwert von 49 Punkten nicht signifikant über dem Österreichschnitt (488 Punkte). Daten und Belege naturwissenschaftlich interpretieren Beim Fähigkeitsbereich Daten und Belege naturwissenschaftlich interpretieren sollen Schüler/innen die naturwissenschaftlichen Ergebnisse und Erkenntnisse interpretieren und Schlussfolgerungen formulieren können. Personen mit dieser Fähigkeit können klare, logische Verbindungen zwischen Belegen und Schlussfolgerungen herstellen und angemessene Erklärungen präsentieren und kommunizieren (z. B. durch eigene Formulierungen, Diagramme oder andere geeignete Darstellungsformen). In Abbildung 2..1 ist diese Fähigkeit in Form von roten Quadraten dargestellt. Die Leistungen der oberösterreichischen Schüler/innen liegen bei Daten und Belege naturwissenschaftlich interpretieren mit einem Mittelwert von 01 Punkten nicht signifikant über dem Österreichschnitt von 49 Punkten. Naturwissenschaftliche Fähigkeiten im Vergleich Den höchsten Mittelwert erreichen die oberösterreichischen Schüler/innen bei Phänomene naturwissenschaftlich erklären (08 Punkte), gefolgt von Daten und Belege naturwissenschaftlich interpretieren (01 Punkte). Die Fähigkeit Planen und Evaluieren naturwissenschaftlicher Untersuchungen scheint für sie am schwierigsten zu sein (49 Punkte). Ein ähnliches Profil jedoch auf einem acht bis neun Punkte niedrigeren Niveau lässt sich für Gesamtösterreich erkennen. Phänomene naturwissenschaftlich erklären ist damit eine relative Stärke sowohl der oberösterreichischen Jugendlichen als auch der österreichischen Jugendlichen insgesamt. Ergebnisse zu den Wissensarten Im Rahmen der Wissensarten wird untersucht, inwiefern die Jugendlichen über Kenntnisse verfügen, wie Naturwissenschaft funktioniert. Bei PISA werden drei Wissensarten unterschieden: deklaratives, prozedurales und epistemisches Wissen. Deklaratives Wissen umfasst Kenntnisse von Fakten, Konzepten, Ideen und Theorien. Dies kann zum Beispiel das Wissen darüber sein, wie Pflanzen Photosynthese betrei- ben oder Wissen über die teilchenförmige Natur der Materie. Prozedurales Wissen beinhaltet Praktiken und Konzepte, auf denen empirische Untersuchungen basieren, z. B., dass Messwiederholungen dazu dienen, Fehler zu minimieren und Unsicherheit zu reduzieren, die Kontrolle von Variablen und Standardverfahren zur Darstellung von Daten. Epistemisches Wissen umfasst das Verständnis über die Funktion von Fragen, Beobachtungen, Theorien, Hypothesen, Modelle und Argumente, die für Naturwissenschaft eine Rolle spielen, das Verständnis über die Vielzahl an Formen der naturwissenschaftlichen Forschung sowie das Verständnis über die Methode des Peer-Reviews, um zu Wissen zu kommen, dem man vertrauen kann. Abbildung 2..2 zeigt die Mittelwerte der OECD-/EU- Länder für das deklarative Wissen auf der einen Seite sowie das prozedurale und epistemische Wissen auf der anderen Seite. Als Referenz ist der OECD-Schnitt (49 Punkte) der Naturwissenschafts-Gesamtskala eingetragen, der dem OECD-Schnitt der beiden Wissensarten entspricht. Tabelle 2..2 ergänzt die Grafik durch die exakte Angabe der Mittelwerte. In beiden Darstellungen sind die Länder nach ihrem Mittelwert der Naturwissenschafts-Gesamtskala gereiht. Deklaratives Wissen Deklaratives Wissen beinhaltet Faktenwissen aus den Bereichen Physik, Chemie, Biologie und Erd- und Weltraumsysteme. In Abbildung 2..2 ist der Mittelwert für das deklarative Wissen in Form von blauen Kreisen dargestellt. Die Leistungen der oberösterreichischen Schüler/innen liegen beim deklarativen Wissen mit einem Mittelwert von 09 Punkten nicht signifikant über dem Österreichschnitt von 01 Punkten. Prozedurales/epistemisches Wissen Prozedurales Wissen und epistemisches Wissen werden in der Ergebnisdarstellung zusammengefasst. Beide Arten umfassen Wissen darüber, wie Naturwissenschaft funktioniert. In Abbildung 2..2 ist prozedurales/epistemisches Wissen in Form von orangefarbenen Quadraten dargestellt. Die Leistungen der oberösterreichischen Schüler/innen liegen mit einem Mittelwert von 498 Punkten nicht signifikant über dem Österreichschnitt von 490 Punkten. Die zwei Wissensarten im Vergleich Oberösterreichs Schüler/innen zeigen, wie auch jene Gesamtösterreichs, eine relative Stärke beim deklarativen Wissen (09 Punkte) im Vergleich zum prozeduralen/epistemischen Wissen (498 Punkte). In keinem der dargestellten Länder gibt es eine größere Punktdifferenz zwischen den beiden Wissensarten als in Österreich und Oberösterreich (jeweils 11 Punkte). Eine gleich große Punktdifferenz zwischen den

21 PISA 201. Ergebnisse aus Oberösterreich Naturwissenschaftliche Wissensarten 00 hoch 0 Mittelwerte zu... Deklarativem Wissen Prozeduralem/epistemischem Wissen OECD-Schnitt Naturwissenschafts-Gesamtskala Naturwissenschaftskompetenz JPN EST FIN CAN KOR NZL SVN AUS GBR DEU NLD CHE OOE IRL BEL DNK POL PRT NOR USA AUT FRA SWE CZE ESP LVA LUX ITA HUN OECD-Schnitt (49) LTU HRV ISL ISR SVK GRC CHL BGR 400 TUR MEX niedrig 0 Oberösterreich und die 8 OECD-/EU-Länder absteigend nach dem Mittelwert der Naturwissenschafts-Gesamtskala gereiht. Abbildung 2..2: Mittelwerte bei den Wissensarten für Oberösterreich und die OECD-/EU-Länder (PISA 201) Mittelwerte Oberösterreichs und der 8 OECD-/EU-Länder bei den Wissensarten JPN 9 8 NLD FRA HRV EST 4 CHE 0 0 SWE ISL FIN 4 28 OOE CZE ISR CAN IRL ESP SVK 4 48 KOR 1 BEL LVA GRC 4 44 NZL DNK LUX CHL SVN 1 12 POL ITA BGR AUS PRT HUN TUR 4 4 GBR NOR LTU MEX DEU USA AUT Deklaratives Wissen Prozedurales/epistemisches Wissen Tabelle 2..2: Mittelwerte bei den Wissensarten für Oberösterreich und die OECD-/EU-Länder (PISA 201)

22 20 2 Kompetenzen der Schüler/innen in Naturwissenschaft Naturwissenschaftliche Inhalte hoch 00 0 Mittelwerte zu... Physikalischen Systemen Lebenden (biologischen) Systemen Erd- und Weltraumsystemen OECD-Schnitt Naturwissenschafts-Gesamtskala Naturwissenschaftskompetenz JPN EST FIN CAN KOR NZL SVN AUS GBR DEU NLD CHE OOE IRL BEL DNK POL PRT NOR USA AUT FRA SWE CZE ESP LVA LUX ITA HUN LTU HRV ISL OECD-Schnitt (49) ISR SVK GRC CHL BGR 400 TUR MEX niedrig 0 Oberösterreich und die 8 OECD-/EU-Länder absteigend nach dem Mittelwert der Naturwissenschafts-Gesamtskala gereiht. Abbildung 2..: Mittelwerte bei den naturwissenschaftlichen Inhalten für Oberösterreich und die OECD-/EU-Länder (PISA 201) Mittelwerte Oberösterreichs und der 8 OECD-/EU-Länder bei den naturwissenschaftlichen Inhalten JPN NLD FRA HRV EST 2 9 CHE SWE ISL FIN 4 4 OOE CZE ISR CAN IRL ESP SVK KOR BEL LVA GRC NZL DNK LUX CHL SVN POL ITA BGR AUS PRT HUN TUR GBR NOR LTU MEX DEU USA AUT Physikalische Systeme Lebende (biologische) Systeme Erd- und Weltraumsysteme Tabelle 2..: Mittelwerte bei den naturwissenschaftlichen Inhalten für Oberösterreich und die OECD-/EU-Länder (PISA 201)