TIMSS und Gender. Erste Ergebnisse. Christina Wallner-Paschon & Silvia Bergmüller

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1 TIMSS und Gender Erste Ergebnisse Christina Wallner-Paschon & Silvia Bergmüller

2 1. Allgemeine Informationen zu TIMSS Silvia Bergmüller TIMSS, die Trends in International Mathematics and Science Study, ist eine von der IEA (International Association for the Evaluation of Educational Achievement) initiierte internationale Studie, die die Mathematik- und Naturwissenschaftskompetenz von Schülerinnen und Schülern der vierten und achten Schulstufe im 4-Jahres-Abstand testet. Insgesamt nahmen Viertklässler/innen aus 37 Ländern an TIMSS 2007 teil. Österreich beteiligte sich damit nach 1995 zum zweiten Mal an TIMSS. Gemeinsam mit der Lesestudie PIRLS (Progress in International Reading Literacy Study) bildet TIMSS das Herzstück der zyklisch ablaufenden IEA-Studien. TIMSS erfasst die Mathematik- und Naturwissenschaftskompetenz. Dabei werden in jedem Kompetenzbereich drei inhaltliche sowie drei kognitive Subdomänen unterschieden. Die inhaltlichen Bereiche von Mathematik sind: (1) Zahlen, (2) Geometrische Formen und Maße sowie (3) Darstellen von Daten. Bei den Naturwissenschaften wird zwischen (1) Biologie, (2) Physik und (3) Erdkunde unterschieden. Die kognitiven Bereiche sind für beide Kompetenzbereiche ident und bestehen aus (1) Wissen, (2) Anwenden und (3) Begründen. Die Messung dieser Kompetenzen erfolgt mit einem Papier- Bleistift-Test. Dieser enthält eine Reihe kurzer Mathematik- und Naturwissenschaftsaufgaben. Bei der Lösung der Aufgaben müssen die Schüler/innen ihre Antwort entweder selbst formulieren (Aufgaben mit offenem Antwortformat) oder aus vier vorgegebenen Antwortalternativen eine auswählen (Multiple-Choice-Aufgaben). In jedem Land werden 14 verschiedene Testhefte eingesetzt, deren Aufgaben insgesamt einer Testdauer von 8 Stunden und 30 Minuten entsprechen. Jede Schülerin/jeder Schüler bearbeitet in einem Testheft allerdings nur einen Teil der insgesamt zur Verfügung stehenden Aufgaben. Für die Bearbeitung des Testhefts stehen den Kindern 72 Minuten zur Verfügung, wobei nach 36 Minuten eine Pause gemacht wird. Nach dem Test werden die Schüler/innen gebeten, einen Fragebogen auszufüllen. Dieser enthält Fragen zum schulischen Kontext des Lernens von Mathematik und Naturwissenschaft, aber auch zum familiären Hintergrund. Das Ausfüllen dieses Fragebogens nimmt etwa eine halbe Stunde Zeit in Anspruch. Die TIMSS-Stichprobe Ziel von TIMSS ist die Erhebung repräsentativer Vergleichsdaten für Schüler/innen der vierten Schulstufe. Das Stichproben-Design umfasst zwei Schritte: (1) Zufallsauswahl unter jenen Schulen, die Schüler/innen der vierten Schulstufe haben. (2) Zufallsauswahl von Klassen innerhalb der ausgewählten Schulen. Insgesamt wurden in Österreich 196 Schulen und 325 Klassen für die Teilnahme an TIMSS gezogen. Die Rücklaufquoten liegen sowohl auf Schulebene (99 %) als auch auf Klassenebene (99 %) und Schülerebene (97,5 %) beachtlich hoch und übertreffen die international definierten Standards deutlich. Österreich verfügt damit über eine hoch repräsentative Stichprobe.

3 2. Mathematikkompetenz Christina Wallner-Paschon 2.1 Mathematikkompetenz im Überblick Österreichs Schüler/innen erzielen auf der Mathematik- Gesamtskala einen Mittelwert von 505 Punkten. Damit nimmt Österreich Rang 17 unter den 36 Teilnehmerländern ein. Die Mathematikleistung der österreichischen Kinder unterscheidet sich nicht signifikant von den Kindern aus jenen Ländern, die in Abbildung 1 blau hinterlegt sind. Dabei handelt es sich mit Ausnahme von Armenien und Schweden ausschließlich um Nachbarländer Österreichs (Ungarn, Italien, Slowenien, Slowakische Republik). Deutschland schneidet als einziges teilnehmendes Nachbarland besser ab als Österreich, die Tschechische Republik schlechter. Im internationalen Vergleich rangiert Österreich insgesamt im Mittelfeld. Dabei ist jedoch zu beachten, dass die sozialen und wirtschaftlichen Voraussetzungen der Länder stark divergieren, von hoch industrialisierten Staaten bis zu Entwicklungsländern. Richtet sich der Fokus ausschließlich auf EU-Länder, also Länder mit ähnlichen wirtschaftlichen, politischen und sozialen Rahmenbedingungen, ist das österreichische Ergebnis weniger positiv. Berücksichtigt man nur die Teilnehmerländer aus der EU, liegt Österreich auf Rang 9 (von 14). Der österreichische Mittelwert (505 Punkte) liegt signifikant unter dem EU-Mittelwert von 514 Punkten. Die Schüler/innen in England, Lettland, den Niederlanden, Litauen, Deutschland und Dänemark schneiden signifikant besser ab als die österreichischen. Nur in zwei der 14 teilnehmenden EU-Mitgliedsländer (Schottland und Tschechische Republik) weisen 9-/10-Jährige eine signifikant schlechtere Mathematikkompetenz auf als in Österreich. 2.2 Mathematikkompetenz bei Mädchen und Buben Betrachtet man die Mathematikleistung der Buben und Mädchen (siehe rechte Spalte in Abbildung 2), ist international kein einheitliches Bild erkennbar. Bei knapp der Hälfte aller Teilnehmerländer (16 von 36) ist zwischen Buben und Mädchen kein statistisch nachweisbarer Unterschied zu beobachten. In einem Drittel aller Teilnehmerländer vorwiegend EU-Länder erreichen die Buben eine signifikant höhere Mathematik-Gesamtleistung. Andererseits gibt es acht Länder darunter ist kein EU-Land in denen die Mädchen signifikant höhere Mathematikleistungen erzielen. Beträchtliche Unterschiede zeigen sich hier in den drei arabischen Ländern Kuwait (37 Punkte), Katar (22 Punkte) und im Jemen (22 Punkte). 1 In keinem teilnehmenden EU-Land ist somit ein signifikanter Vorsprung der Mädchen zu beobachten. Im EU-Schnitt liegen die Buben mit sechs Punkten vor den Mädchen. Der Vorsprung der Buben in Österreich ist kein speziell österreichisches Phänomen, sondern lässt sich auch in Nachbarstaaten wie Deutschland, Slowenien oder Italien feststellen. Die größten Leistungsdifferenzen zwischen Mädchen und Buben sind im EU-Vergleich jedoch in Österreich (14) und Italien (15) zu beobachten, wobei die Größe dieser Unterschiede nur in Österreich auch praktisch von Bedeutung ist. Wie in der Abbildung ersichtlich, gibt es auch einige EU-Länder, in denen keine signifikanten geschlechtsspezifischen Unterschiede beobachtet werden können. Eine detailliertere Betrachtung bietet die Analyse der Mathematikkompetenz nach den drei Teilbereichen Zahlen, geometrische Formen und Maße sowie Darstellen von Daten, die für Buben und Mädchen getrennt in Abbildung 2 dargestellt sind. Inhaltliche Teilbereiche Zahlen Der Teilbereich Zahlen umfasst neben der sicheren Ausführung verschiedener Rechenoperationen unter anderem auch das Erkennen von Zusammenhängen zwischen ganzen Zahlen. Dieser Teilbereich nimmt im TIMSS-Test die Hälfte der Testzeit ein und spielt damit eine große Rolle. Schüler/ innen der 4. Schulstufe sollten Zahlen und Rechenoperationen zum Lösen von Problemen verwenden können. Dazu gehört, verschiedene Formen zu kennen, und zu wissen, wie Werte dargestellt werden können, z. B. Dezimalzahlen und Brüche. Sie sollten Zusammenhänge zwischen Maßeinheiten kennen und zum Umrechnen verwenden können, Zahlenmuster identifizieren und Rechenoperationen mit ganzen Zahlen durchführen. Bei den Brüchen und Dezimalzahlen liegt der Fokus auf der Darstellung und darauf, den Wert der dargestellten Zahlen erkennen und vergleichen zu können. In einem Großteil der Teilnehmerländer erzielen die Buben signifikant bessere Ergebnisse als ihre weiblichen Alterskol- 1 Der Jemen ist in Abbildung 2 und 3 nicht dargestellt, da auf Grund einer zu geringen Lösungshäufigkeit von Aufgaben keine Geschlechterdifferenzen der Teilbereiche berichtet werden können. Auf der Mathematik-Gesamtskala liegen die Mädchen jedoch um 22 Punkte vor den Buben.

4 TIMSS und Gender Erste Ergebnisse 4 Mathematikkompetenz niedrig hoch HKG SGP TWN JPN KAZ RUS GBR (E) LET NLD LIT USA DEU DNK AUS HUN ITA AUT SWE SLO ARM SVK GBR (S) Mittelwert NZL CZE NOR UKR } Konfidenzintervall (+/ SE) Ländermittelwert (473) signifikant über dem österreichischen Mittel kein sign. Unterschied signifikant unter dem österreichischen Mittel GEO IRN DZA COL MAR SLV TUN KWT QAT YEM Teilnehmerländer absteigend nach dem Mittelwert auf der Mathematik-Gesamtskala gereiht HKG 607 NLD* 535 HUN* 510 GBR (S)* 494 COL 355 SGP 599 LIT 530 ITA* 507 NZL* 492 MAR 341 TWN 576 USA* 529 AUT* 505 CZE* 486 SLV 330 JPN* 568 DEU* 525 SWE* 503 NOR* 473 TUN 327 KAZ 549 DNK* 523 SLO 502 UKR 469 KWT 316 RUS 544 AUS* 516 ARM 500 GEO 438 QAT 296 GBR (E)* 541 SVK* 496 IRN 402 YEM 224 LET 537 DZA teilnehmende EU-Länder fett hervorgehoben *Land ist OECD-Mitglied Abbildung 1: Mathematikmittelwerte der Teilnehmerländer (TIMSS 2007) leginnen. Signifikante Vorteile zu Gunsten der Mädchen finden sich nur in den drei leistungsmäßig schwächsten Ländern Tunesien, Kuwait und Katar. Im EU-Durchschnitt erzielen die Buben 11 Punkte mehr als die Mädchen. Österreich rangiert mit 18 Punkten Unterschied zu Gunsten der Buben über dem EU-Durchschnittswert und weist auch im internationalen Vergleich einen der größten geschlechterspezifischen Leistungsunterschiede auf nur in Kolumbien liegen die Buben noch deutlicher vor den Mädchen. Praktisch gleichauf mit Österreich befinden sich Italien und Deutschland mit 17 und 16 Punkten Differenz. Geometrische Formen und Maße Aufgaben zum Bereich Geometrische Formen und Maße betreffen die Eigenschaften von geometrischen Figuren (z. B. die Länge der Seiten, die Größe der Winkel, Fläche und Volumen). Von Schülerinnen und Schülern der 4. Schul- stufe wird erwartet, dass sie sich verschiedene geometrische Figuren vorstellen und sie beschreiben und zeichnen können. Sie sollten etwa in der Lage sein, Formen zusammenzusetzen und zu zerlegen, und Symmetrien zu erkennen. Zu diesem Teilbereich gehört auch, Hilfsmittel (wie ein Lineal) verwenden zu können, um z. B. Längen, Flächen oder Volumina zu bestimmen. Mit Ausnahme von Kolumbien und Italien zeigen sich hier signifikante Unterschiede ausschließlich zu Gunsten der Mädchen. Besonders große Leistungsvorsprünge der Mädchen (> 20 Punkte) sind in Kuwait und Katar zu beobachten. Im EU-Schnitt sind keine Geschlechterdifferenzen festzustellen, und es zeigen sich auch nur in folgenden drei EU-Ländern deutliche Unterschiede: Bessere Leistungen der Mädchen sind für Litauen (8 Punkte) und England (10 Punkte) festzustellen. Ein Vorsprung zu Gunsten der Buben zeigt sich in Italien (8 Punkte). In Österreich sind keine signifikanten Geschlechterunterschiede zu beobachten.

5 TIMSS und Gender Erste Ergebnisse 5 Darstellen von Daten Das Darstellen von Daten umfasst das Lesen von Datendarstellungen (v. a. Diagramme) und Interpretieren sowie Verstehen, wie man Daten organisieren und darstellen kann. Die Schüler/innen sollten die Merkmale von Daten vergleichen und Schlussfolgerungen aus Diagrammen ziehen können. Auf der 4. Schulstufe wird außerdem erwartet, dass Schüler/innen sich an der Planung von einfachen Datenerhebungen beteiligen können, oder aber auch mit Daten arbeiten können, die von anderen gesammelt worden sind. Analog zum Teilbereich Geometrische Formen und Maße lassen sich auch hier bei mehr als einem Drittel aller teilnehmenden Länder (15 von 36) signifikante Leistungsvorteile der Mädchen beobachten. Für die EU-Teilnehmerländer ist durchschnittlich kein Geschlechterunterschied feststellbar. Lettland ist das einzige EU-Land, in dem die Mädchen deutlich vor den Buben liegen. Signifikante Leistungsvor- Zahlen Geometrische Formen Darstellen von Daten Differenz * Mädchen besser Buben besser Mädchen besser Buben besser Mädchen besser Buben besser Mathematik Gesamtskala 8 HKG 1 HKG SGP 7 SGP TWN 5 TWN JPN 10 JPN KAZ 11 KAZ RUS 7 RUS GBR (E) 10 GBR (E) LET 3 LET NLD 5 NLD LIT 8 LIT USA 1 USA DEU 3 DEU DNK 6 DNK AUS 1 AUS HUN 1 HUN ITA 8 ITA AUT 4 AUT SWE 2 SWE SLO 3 SLO ARM 11 ARM SVK 3 SVK GBR (S) 2 GBR (S) NZL 4 NZL CZE 2 CZE NOR 3 NOR UKR 0 UKR GEO 5 GEO IRN 16 IRN DAZ 10 DAZ COL 15 COL MAR 0 MAR SLV 6 SLV TUN 16 TUN KWT 38 KWT QAT 26 QAT Geschlechterdifferenzen: sign. (p <.05) n. s. *Diff. = Buben Mädchen Teilnehmerländer absteigend nach dem Mittelwert auf der Mathematik-Gesamtskala gereiht Abbildung 2: Geschlechterdifferenzen in den mathematischen Inhaltsbereichen (TIMSS 2007)

6 TIMSS und Gender Erste Ergebnisse 6 sprünge der Buben gegenüber den Mädchen zeigen sich in Italien, Österreich und Deutschland. Diese Unterschiede sind in Österreich und Deutschland mit 10 bzw. 9 Punkten praktisch ident. Eine größere Differenz von 13 Punkten gibt es nur in Italien. Zusammenfassend kann festgehalten werden, dass sich international bezüglich der Mathematik-Gesamtleistung kein einheitliches Bild ergibt. Vor allem in den leistungsmäßig schwächeren Ländern ist ein deutlicher Leistungsvorsprung der Mädchen feststellbar. Auf EU-Ebene sind meist keine praktisch relevanten Geschlechterunterschiede zu beobachten. International kann der Teilbereich Zahlen eindeutig als männliche Domäne gesehen werden, da mit Ausnahme von drei arabischen Ländern Unterschiede ausschließlich zu Gunsten der Buben bestehen. Bei den beiden Teilbereichen Geometrische Formen und Darstellen von Daten schneiden die Mädchen in den meisten Ländern etwas besser ab. Signifikante Unterschiede zu Gunsten der Buben sind lediglich in zwei bzw. drei Teilnehmerländern zu beobachten. In Österreich ist die Mathematik-Gesamtleistung durch signifikante und auch inhaltlich bedeutende Vorteile der Buben gekennzeichnet. Gleiches gilt für den Teilbereich Zahlen. Bei der Darstellung von Daten sind die österreichischen Buben ebenfalls signifikant vor den Mädchen, wobei hier die Größe der Differenz von 10 Punkten praktisch keine Bedeutung hat. Beim Umgang mit geometrischen Formen zeigen sich in Österreich keine (signifikanten) Geschlechterdifferenzen. Kognitive Teilbereiche Neben der Einteilung in mathematische Inhaltsbereiche können die bei TIMSS verwendeten Mathematikaufgaben auch durch jene kognitiven Prozesse charakterisiert werden, die zur Lösung notwendig sind. In den nun folgenden Ausführungen richtet sich der Blick auf die Teilbereiche Wissen, Anwenden und Begründen. Abbildung 3 zeigt daher die Geschlechterdifferenzen für diese drei kognitiven Subdomänen. Wissen Kennzeichnend für diesen Teilbereich sind die Fakten, Prozeduren, Vorgangsweisen und Konzepte, die notwendig sind, um mathematisches Basiswissen für das Lösen von Problemen verwenden zu können. Die Sprache der Mathematik (für 10-jährige Kinder natürlich auf einfachem Niveau) und wesentliche mathematische Fakten und Eigenschaften bilden die Grundlage für mathematisches Denken. Die Kenntnis von Konzepten befähigt die Schüler/innen, einzelne Fakten miteinander in Verbindung zu bringen. Die TIMSS-Aufgaben zum mathematischen Wissen verlangen unter anderem, mathematische Objekte, Figuren, Zahlen und Ausdrücke zu begreifen, ihre Eigenschaften zu kennen und sie auf Basis dieser zu gruppieren. Die Schüler/innen müssen die Grundrechnungsarten sicher beherrschen, Diagrammen und Tabellen Informationen entnehmen und Messinstrumente verwenden können. Dies gelingt bei mehr als einem Drittel der teilnehmenden Länder (16 von 36) den Buben besser als den Mädchen. Die größten Unterschiede zu Gunsten der Buben sind mit 23 Punkten in Kolumbien zu beobachten. In fünf Ländern darunter ist kein EU- Land zeigen sich Unterschiede zu Gunsten der Mädchen. Betrachtet man die EU-Länder, bestehen in 10 Staaten unter ihnen ist auch Österreich signifikante Unterschiede zu Gunsten der Buben. Praktisch bedeutsame Differenzen für die Buben zeigen sich auf EU-Ebene jedoch neben Österreich (16 Punkte) nur in Deutschland (10 Punkte). Beide Länder liegen somit über dem EU-Schnitt von 7 Punkten Differenz zu Gunsten der Buben. Anwenden Das Anwenden dieses Wissens in Routinesituationen stellt bereits höhere Anforderungen an die Schüler/innen. Aufgaben zum Bereich Anwenden verlangen von den Schülerinnen und Schülern, ihr mathematisches Wissen zu verwenden, um Probleme zu lösen. Beim Anwenden stehen (im Gegensatz zum Begründen) Routineaufgaben im Mittelpunkt und die Fragestellungen ähneln solchen, die im Unterricht oft bei Übungen verwendet werden. Bei den TIMSS-Aufgaben zum Anwenden müssen die Schüler/innen zum Lösen einer Routineaufgabe die geeignete Methode oder Strategie auswählen, mathematische Informationen z. B. in einer Tabelle darstellen oder mathematische Modelle, wie eine Gleichung oder ein Diagramm, entwickeln. Außerdem müssen sie mathematische Anweisungen befolgen können, etwa auf Basis von Vorgaben eine Figur zeichnen. Sie müssen ihr mathematisches Wissen problemlösend einsetzen, und zwar in Situationen, die ihnen normalerweise aus dem Unterricht gut bekannt sind. Betrachtet man alle Teilnehmerländer, zeigt sich bei einem Viertel ein signifikanter Vorsprung der Buben, der jedoch in keinem Land eine Größenordnung erreicht, die praktisch relevant ist. Die größten Unterschiede zu Gunsten der Buben findet man in Italien (14 Punkte), Kolumbien (12 Punkte) und Deutschland (11 Punkte). In fünf Staaten zeigen sich höhere Mittelwerte bei den Mädchen, wobei diese vor allem in Kuwait und Katar besonders hoch ausfallen. Berücksichtigt man nur die EU-Teilnehmerländer, bestehen in sechs Staaten signifikante, jedoch praktisch unbedeutende Unterschiede zu Gunsten der Buben darunter ist auch Österreich (8 Punkte). Im EU-Schnitt zeigt sich ein Leistungsvorsprung der Buben von sechs Punkten. Begründen Der dritte Bereich verlangt das Anwenden von mathematischem Wissen in komplexen Situationen und stellt somit die höchsten Anforderungen an die Grundschulkinder. Das Begründen geht über die Lösung von Routineaufgaben hinaus und umfasst Aufgaben in für Schüler/innen weniger vertrauten Situationen und mit komplexeren Kontexten sowie solche, die mehrere Lösungsschritte erfordern. Es ist damit jener Teilbereich, der die höchsten kognitiven Anforderungen an die Schüler/innen stellt. Bei TIMSS-Aufgaben zum Begründen müssen die Schüler/innen die Situation analysieren und zum Beispiel eine

7 TIMSS und Gender Erste Ergebnisse 7 Wissen Anwenden Begründen Mädchen besser Buben besser Mädchen besser Buben besser Mädchen besser Buben besser HKG 5 HKG 1 7 SGP 3 SGP 6 2 TWN 2 TWN 4 0 JPN 2 JPN 2 7 KAZ 7 KAZ 7 4 RUS 6 RUS 11 1 GBR (E) 0 GBR (E) 1 0 LET 3 LET 1 9 NLD 10 NLD 6 0 LIT 0 LIT 4 6 USA 8 USA 1 10 DEU 11 DEU 6 7 DNK 7 DNK 5 10 AUS 6 AUS 2 3 HUN 4 HUN 4 15 ITA 14 ITA AUT 8 AUT 10 5 SWE 8 SWE 4 7 SLO 8 SLO 0 10 ARM 10 ARM 6 6 SVK 5 SVK 3 9 GBR (S) 7 GBR (S) 6 3 NZL 0 NZL 0 8 CZE 4 CZE 7 10 NOR 7 NOR 2 1 UKR 0 UKR 2 3 GEO 6 GEO 1 11 IRN 16 IRN 18 5 DAZ 6 DAZ 6 23 COL 12 COL 18 5 MAR 3 MAR 13 SLV 3 SLV TUN 18 TUN KWT 41 KWT 20 QAT 27 QAT Geschlechterdifferenzen: sign. (p <.05) n. s. Teilnehmerländer absteigend nach dem Mittelwert auf der Mathematik-Gesamtskala gereiht Abbildung 3: Geschlechterdifferenzen in den kognitiven Teilbereichen Wissen, Anwenden und Begründen in Mathematik (TIMSS 2007) geometrische Figur zerlegen, um die Problemlösung zu erleichtern. Sie sollen Ergebnisse verallgemeinern und auf andere Bereiche anwenden. Sie müssen zur Problemlösung verschiedene Prozeduren oder mathematische Ideen verbinden, mathematische Ergebnisse verwenden, um die Richtigkeit von Aussagen zu bestätigen oder zu widerlegen, sowie Probleme lösen, die in mathematischen oder alltäglichen Kontexten angesiedelt sind, mit denen sie nicht gut vertraut sind. Allerdings ist für diesen Teilbereich zu beachten, dass es unter allen teilnehmenden Ländern zwar durchaus signi- fikante, aber keinerlei praktisch relevante Unterschiede gibt. Verglichen mit den beiden anderen Teilbereichen zeigt sich beim Begründen ein sehr uneinheitliches Bild. Einerseits reduziert sich der Anteil jener Länder, in denen die Buben eine signifikant bessere Leistung erbringen, auf nur mehr fünf Staaten. Unter ihnen befinden sich neben Kolumbien und El Salvador auch die europäischen Länder Deutschland, Italien und Österreich. Andererseits gibt es mit dem Iran, Russland und Singapur drei Staaten, in denen die Mädchen signifikant bessere Leistungen erbringen. Für die

8 TIMSS und Gender Erste Ergebnisse 8 EU-Teilnehmerländer zeigt sich im Durchschnitt ein signifikanter Leistungsvorsprung der Buben von lediglich vier Punkten. In Österreich beträgt die Differenz 10 Punkte. Zusammenfassend kann festgehalten werden, dass die kognitiven Teilbereiche Wissen und Anwenden in vielen Ländern von den Buben besser beherrscht werden zumindest gibt es international betrachtet nur wenige Länder, in denen die Mädchen besser abschneiden. Bei jenem Teilbereich mit den höchsten kognitiven Anforderungen (Begründen) lässt sich kein eindeutiges Muster erkennen. Hier gibt es sowohl Länder mit besseren Leistungen der Mädchen als auch der Buben. Im EU-Durchschnitt zeigen sich in allen drei Teilbereichen signifikante, aber praktisch nicht relevante Differenzen zu Gunsten der Buben. Auch in Österreich bestehen in allen drei Bereichen signifikante Leistungsvorteile bei den Buben, wobei die größte Differenz bei der Subskala Wissen zu beobachten ist.

9 3. Naturwissenschaftskompetenz Christina Wallner-Paschon 3.1 Naturwissenschaftskompetenzen im Überblick Österreichs Schüler/innen erzielen auf der Naturwissenschafts-Gesamtskala einen Mittelwert von 526 Punkten. Damit nimmt Österreich Rang 15 unter den 36 Teilnehmerländern ein. Die Naturwissenschaftsleistung der österreichischen Kinder unterscheidet sich nicht signifikant von den Kindern aus jenen sechs Ländern, die in Abbildung 4 blau hinterlegt sind (Kasachstan, Deutschland, Australien, Slowakische Republik, Schweden und die Niederlande). Wirft man einen genaueren Blick auf die sechs teilnehmenden Nachbarländer Österreichs, wird deutlich, dass zwei Länder (Ungarn und Naturwissenschaftskompetenz niedrig hoch SGP TWN HKG JPN RUS LET GBR (E) USA HUN ITA KAZ DEU AUS SVK AUT SWE NLD SLO DNK CZE Mittelwert LIT NZL GBR (S) ARM NOR UKR } Konfidenzintervall (+/ SE) IRN GEO COL Ländermittelwert (477) SLV DAZ KWT sign. über dem österr. Mittel kein sign. Unterschied signifikant unter dem österreichischen Mittel TUN MAR QAT YEM Teilnehmerländer absteigend nach dem Mittelwert auf der Naturwissenschafts-Gesamtskala gereiht SGP 587 KAZ 533 SLO 518 GEO 418 TWN 557 DEU* 528 DNK* 517 COL 400 HKG 554 AUS* 527 CZE* 515 SLV 390 JPN* 548 SVK* 526 LIT 514 DZA 354 RUS 546 AUT* 526 NZL* 504 KWT 348 LET 542 SWE* 525 GBR (S)* 500 TUN 318 GBR (E)* 542 NLD* 523 ARM 484 MAR 297 USA* 539 NOR* 477 QAT 294 HUN* 536 UKR 474 YEM 197 ITA* 535 IRN teilnehmende EU-Länder fett hervorgehoben *Land ist OECD-Mitglied Abbildung 4: Naturwissenschaftsmittelwerte der Teilnehmerländer (TIMSS 2007)

10 TIMSS und Gender Erste Ergebnisse 10 Italien) statistisch signifikant besser abschneiden als Österreich, zwei weitere Länder (Deutschland und die Slowakische Republik) etwa gleichauf mit Österreich liegen und wiederum zwei Länder (Slowenien und die Tschechische Republik) signifikant schlechter abschneiden als Österreich. Berücksichtigt man nur die Teilnehmerländer aus der EU, liegt Österreich auf Rang 7 (von 14). Der österreichische Mittelwert (526) ist beinahe ident mit dem Mittelwert der EU-Länder (525). Die Schüler/innen in Lettland, England, Ungarn und Italien schneiden signifikant besser ab als die österreichischen. In fünf der 14 teilnehmenden EU-Mitgliedsländer (Schottland, Litauen, Tschechische Republik, Dänemark und Slowenien) weisen 9-/10-Jährige eine signifikant schlechtere Naturwissenschaftskompetenz auf als in Österreich. Insgesamt haben die österreichischen Schüler/ innen im Vergleich zu anderen Ländern in den Naturwissenschaften etwas besser abgeschnitten als in Mathematik. Dennoch liegen neben den ausgezeichneten ostasiatischen Ländern auch Länder der EU (Lettland, England, Ungarn, Italien) deutlich vor Österreich. Deutschland, das einzige teilnehmende Land mit derselben Testsprache wie Österreich (d. h. nicht nur inhaltlich, sondern auch sprachlich identen Aufgaben) schneidet in Naturwissenschaft etwa gleich gut ab wie Österreich, während es in Mathematik signifikant vor Österreich liegt. 3.2 Naturwissenschaftskompetenzen bei Mädchen und Buben Betrachtet man die Naturwissenschafts-Gesamtleistung (siehe rechte Spalte in Abbildung 5) ist international kein einheitliches Gesamtbild erkennbar. Bei knapp zwei Drittel aller Teilnehmerländer (22 von 36) kann zwischen den Leistungen von Buben und Mädchen kein statistisch nachweisbarer Unterschied festgestellt werden. In 6 Teilnehmerländern darunter sind keine EU-Länder erzielen die Mädchen höhere durchschnittliche Leistungen in Naturwissenschaft, wobei vor allem die drei arabischen Länder Katar (26 Punkte), Tunesien (31 Punkte) und Kuwait (64 Punkte) durch einen großen Leistungsvorsprung der Mädchen auffallen. 2 In acht Teilnehmerländern darunter sechs EU-Länder schneiden hingegen die Buben signifikant besser in Naturwissenschaft ab. Dabei handelt es sich um Unterschiede von 7 Punkten in der Tschechischen Republik bis hin zu maximal 15 Punkten in Kolumbien und Deutschland. In Österreich ist ein signifikanter Vorsprung der Buben von durchschnittlich 13 Punkten zu beobachten. In keinem teilnehmenden EU-Land findet sich somit ein signifikanter Vorteil zu Gunsten der Mädchen. Gleichzeitig ist der durchschnittliche Leistungsvorsprung der Buben EU-weit mit vier Punkten zwar signifikant, aber praktisch ohne Bedeutung. Weitere Erkenntnisse zu den naturwissenschaftlichen Kompetenzen der Buben und Mädchen erge- ben sich bei der Betrachtung der inhaltlichen Teilbereiche, die ebenfalls in Abbildung 5 dargestellt sind. Naturwissenschaftliche Inhaltsbereiche Die Subskala Biologie Der Teilbereich Biologie umfasst bei TIMSS Charakteristika und Stoffwechselprozesse von Lebewesen, deren Interaktionen mit der Umwelt sowie deren Lebenszyklen. Als wichtig erachtet wird auch Wissen zu Ökosystemen und Gesundheit. Von Schülerinnen und Schülern wird erwartet, dass sie etwa den Unterschied zwischen Lebewesen und unbelebten Dingen nennen können. Auch der Zusammenhang zwischen Mensch, Pflanzen, Tieren und Umwelt sowie Umweltschutz und -zerstörung sind zentrale Themen. Beispielhaft für das Gebiet Gesundheit sollen Schüler/innen wissen, wie die Übertragung von Infektionskrankheiten verhindert werden kann. Ein signifikanter Leistungsvorsprung der Mädchen ist in insgesamt 10 Teilnehmerländern zu beobachten, wobei die Unterschiede von 5 Punkten in Slowenien bis hin zu 65 Punkten in Kuwait reichen. EU-Länder mit signifikanten Geschlechterunterschieden zu Gunsten der Mädchen sind Slowenien, Schweden und England sowie Lettland als einziges EU-Land mit einem Vorsprung der Mädchen von über 10 Punkten. In fünf Teilnehmerländern darunter auch Österreich erzielen Buben signifikant bessere Ergebnisse. Die Unterschiede reichen von 4 Punkten in Deutschland bis hin zu max. 17 Punkten in Kolumbien als einzigem Nicht-EU-Land in dieser Gruppe. In Österreich sind es durchschnittlich 7 Punkte zu Gunsten der Buben, die in praktischer Hinsicht aber nicht von Bedeutung sind. Im EU-Schnitt zeigen sich in diesem Inhaltsbereich keine Geschlechterdifferenzen. Die Subskala Physik Die Subskala Physik behandelt bei TIMSS Grundgedanken zu Materie und Energieformen. Dazu zählen die Eigenschaften und Veränderungen von Stoffen, Temperatur, Licht sowie Schall. Die Auseinandersetzung mit Elektrizität und Magnetismus sowie mit Kräften und Bewegung sind weitere wichtige Teilaspekte. Für den Teilbereich Physik sollen Schüler/innen verstehen, wie z. B. Wasser von einem Aggregatzustand in einen anderen umgewandelt werden kann. Weiters wird etwa ein intuitives Verständnis für Magnetismus erwartet. Auch das Wissen über gängige Energiequellen wird getestet. Ein statistisch signifikanter Leistungsvorteil der Mädchen im Teilbereich Physik zeigt sich in sechs Teilnehmerländern darunter sind keine EU-Länder. Die Unterschiede reichen von 13 Punkten in Armenien bis hin zu 67 Punkten in Kuwait. In vier Teilnehmerländern, die alle EU- Mitglieder sind, erbringen die Buben signifikant bessere 2 Der Jemen ist in Abbildung 5 und 6 nicht dargestellt, da auf Grund einer zu geringen Lösungshäufigkeit von Aufgaben keine Geschlechterdifferenzen der Teilbereiche berichtet werden können. Auf der Naturwissenschafts-Gesamtskala liegen die Mädchen jedoch um 21 Punkte vor den Buben.

11 TIMSS und Gender Erste Ergebnisse 11 Testleistungen in Physik. Hier reichen die Geschlechterdifferenzen von neun Punkten in Italien bis hin zu 13 Punkten in Deutschland. In Österreich liegen die Buben mit durchschnittlich 11 Punkten vor den Mädchen. Im Schnitt aller teilnehmenden EU-Länder schneiden die Buben mit rund vier Punkten besser ab, wobei diese geringe Differenz keine praktisch relevante Größe darstellt. Die Subskala Erdkunde Die Erde, deren Aufbau und ihre Stellung im Sonnensystem stehen im Mittelpunkt der Subskala Erdkunde, die außerdem physikalische Eigenschaften und Rohstoffe sowie Prozesse, Zyklen und die Erdgeschichte mit umfasst. Für diesen Teilbereich werden Fragen zur Nutzung und Bewahrung von Ressourcen, im Besonderen zu Wasser und Boden, genauso gestellt wie zur Entstehung von Wetter, z. B. Wolkenbildung, oder zu Fossilien. Ein weiteres bedeutendes Thema von Erdkunde ist die Beziehung Erde-Sonne-Mond, der Wechsel von Tag und Nacht, der Unterschied zwischen Sonne und Mond und deren Einfluss auf die Erde. In diesem Inhaltsbereich ist das einheitlichste Bild in Bezug auf die Geschlechterdifferenzen feststellbar. In knapp der Hälfte der Teilnehmerländer (16 von 36) sind die Buben signifikant besser als die Mädchen. Dabei variieren die Unterschiede von fünf Punkten in den USA und in Hongkong Biologie Physik Erdkunde Differenz * Mädchen besser Buben besser Mädchen besser Buben besser Mädchen besser Buben besser Naturwiss Gesamtskala 2 SGP 4 SGP 7 0 TWN 1 TWN HKG 2 HKG JPN 1 JPN RUS 4 RUS LET 4 LET GBR (E) 3 GBR (E) USA 4 USA HUN 4 HUN ITA 9 ITA KAZ 3 KAZ DEU 13 DEU AUS 5 AUS SVK 7 SVK AUT 11 AUT SWE 1 SWE NLD 7 NLD SLO SLO 6 0 DNK 5 DNK CZE 5 CZE LIT 2 LIT NZL 3 NZL GBR (S) 3 GBR (S) ARM 13 ARM NOR 1 NOR UKR 2 UKR IRN 16 IRN GEO 16 GEO COL 9 COL SLV 9 SLV DAZ 15 DAZ KWT 67 KWT TUN 40 TUN MAR 12 MAR QAT 32 QAT Geschlechterdifferenzen: sign. (p <.05) n. s. *Diff. = Buben Mädchen Teilnehmerländer absteigend nach dem Mittelwert auf der Naturwissenschafts-Gesamtskala gereiht Abbildung 5: Geschlechterdifferenzen in den naturwissenschaftlichen Inhaltsbereichen (TIMSS 2007)

12 TIMSS und Gender Erste Ergebnisse 12 bis hin zu maximal 23 Punkten in Deutschland. Die österreichischen Buben liegen im Schnitt 16 Punkte vor den Mädchen, was auch in praktischer Hinsicht eine relevante Größe darstellt. In fünf Ländern darunter sind keine EU-Länder erzielen die Mädchen signifikant bessere Leistungen. Diese reichen von 12 Punkten in Georgien bis hin zu 59 Punkten in Kuwait. Im EU-Schnitt liegen in diesem Inhaltsbereich die Buben um 10 Punkte vor den Mädchen, was auf EU-Ebene die bisher größte Differenz darstellt. In Bezug auf die Naturwissenschaftskompetenz der 9-/10-Jährigen lässt sich zusammenfassend sagen, dass sich international kein geschlechtsspezifisches Gesamtbild abzeichnet. Dies gilt sowohl für die Naturwissenschafts-Gesamtleistung als auch für die drei inhaltlichen Teilbereiche. In manchen Ländern schneiden die Mädchen deutlich besser ab, in anderen Ländern die Buben und zwar unabhängig von den inhaltlichen Bereichen. Im EU-Schnitt lassen sich weder in der naturwissenschaftlichen Gesamtleistung noch in den inhaltlichen Teilbereichen praktisch relevante Geschlechterdifferenzen beobachten. Für Österreich gilt, dass die größten Geschlechterdifferenzen zu Gunsten der Buben in Erdkunde mit 16 Punkten bestehen; gefolgt von Physik mit 11 Punkten Leistungsdifferenz. Der geringste Unterschied ist in Biologie mit 7 Punkten zu beobachten. Damit bewegen sich nur in Erdkunde die Unterschiede zwischen österreichischen Buben und Mädchen in einer Größenordnung, die auch praktisch von Bedeutung ist. Kognitive Teilbereiche in Naturwissenschaft Die naturwissenschaftliche Gesamtleistung kann neben den inhaltlichen Teilbereichen Biologie, Physik und Erdwissenschaften auch nach den kognitiven Anforderungen beim Lösen der Naturwissenschaftsaufgaben analysiert werden. Wie bereits in vorhergehenden besprochen, zeichnet sich international weder für die Naturwissenschafts-Gesamtleistung noch für die drei inhaltlichen Subbereiche ein einheitliches Bild ab. Etwas deutlichere Unterschiede und vor allem ein auf internationaler Ebene einheitlicheres Gesamtbild zeigen sich bei der Analyse nach den kognitiven Bereichen in Naturwissenschaft. In Abbildung 6 sind hierzu die Geschlechterdifferenzen dargestellt. Die Subskala Wissen Dieser Teilbereich, der die Basis für naturwissenschaftliche Leistungen darstellt, ist gleichzeitig auch die Grundlage für die beiden anderen kognitiven Teilbereiche. Die Subskala Wissen bildet die Basis für Leistungen in Naturwissenschaft. Dazu zählen die Kenntnis von Fakten, Zusammenhängen und Konzepten naturwissenschaftlicher Prozesse. Schüler/innen sollen neben dem korrekten Verwenden von Fachbegriffen sowie dem Gebrauch wissenschaftlicher Sprache auch den Aufbau und die Funktion von Lebewesen sowie die physikalischen Eigenschaften von Stoffen beschreiben können. Die passende Wahl von Beispielen, die allgemeine Konzepte illustrieren sollen, ergänzt den Teilbereich Wissen. Außerdem sollen 9-/10-Jährige die richtigen Instrumente und Vorgehensweisen kennen. Die kognitiven Fähigkeiten, die hier gefordert sind, stehen in der Grundschule im Vordergrund und bilden die Grundlage für die anderen Subskalen. In fünf Teilnehmerländern kann ein Leistungsvorteil der Mädchen beobachtet werden, wobei die Unterschiede von 16 Punkten in Georgien bis zu 66 Punkten in Kuwait reichen. EU-Länder sind in dieser Gruppe jedoch nicht zu finden. In zehn Teilnehmerländern darunter auch Österreich schneiden die Buben signifikant besser ab. Die Unterschiede reichen von 10 Punkten in den Niederlanden bis hin zu 18 Punkten in El Salvador. Im EU-Schnitt liegen die Buben mit rund sieben Punkten vor den Mädchen, was jedoch keine praktisch relevante Größe darstellt. Österreichs Buben rangieren mit einem Leistungsvorteil von 13 Punkten über diesem Schnitt. Ähnliche Geschlechterdifferenzen sind in unseren Nachbarstaaten Italien (12 Punkte), Deutschland (16 Punkte) und der Tschechischen Republik (13 Punkte) zu beobachten. Die Subskala Anwenden Das Anwenden des Wissens in bekannten Situationen stellt bereits komplexere kognitive Anforderungen an Schüler/ innen. Die geforderten kognitiven Fähigkeiten für die Subskala Anwenden zeigen sich im Gebrauch von vorhandenem Wissen in bekannten Situationen und beim Lösen von Routineaufgaben. Schüler/innen sollen durch diese Prozesse Eigenschaften erkennen und voneinander abgrenzen, um so Organismen oder Materialien klassifizieren zu können. Außerdem weist die Verwendung bekannter Modelle auf ein Verständnis für naturwissenschaftliche Konzepte hin. Durch die Kenntnis von physikalischen und biologischen Zusammenhängen wird die Voraussetzung geschaffen, neue Beobachtungen in Beziehung zu dem bereits vorhandenen Vorwissen zu setzen. Das Interpretieren eines Texts in einem wissenschaftlichen Kontext zählt ebenso wie das Verstehen einer Tabelle bzw. einer Abbildung zum Bereich Anwenden. Diese Fertigkeiten lassen es zu, konkrete Lösungen auf Grund der Verwendung von naturwissenschaftlichen Prinzipien in bekannten Situationen und Erklärungen in diesem Zusammenhang zu finden. Signifikante Leistungsvorteile der Mädchen in diesem Teilbereich zeigen sich, wie bereits beim Bereich Wissen, in vier Teilnehmerländern, die keine EU-Länder sind. Die Unterschiede reichen von 15 Punkten in Armenien bis zu 58 Punkten in Kuwait. In mehr als einem Drittel der Teilnehmerländer erbringen die Buben signifikant bessere Testleistungen. Hier reichen die Geschlechterdifferenzen von sieben Punkten in Hongkong bis hin zu 20 Punkten in Kolumbien. Berücksichtigt man nur die teilnehmenden EU-Länder, liegen die Buben um sieben Punkte vor den Mädchen was aber praktisch keine relevante Größe darstellt. In Österreich schneiden die Buben im Durchschnitt um 16 Punkte besser ab. Gemeinsam mit Deutschland (17 Punkte zu Gunsten der Buben) sind dies die einzigen EU-Länder, in denen die Geschlechterdifferenzen so groß sind, dass man auch von praktisch bedeutenden Unterschieden sprechen kann.

13 TIMSS und Gender Erste Ergebnisse 13 Die Subskala Begründen Beim dritten Teilbereich geht es um das über Routinesituationen hinausgehende Anwenden von Wissen. Dies repräsentiert den anspruchsvollsten kognitiven Teilbereich. Die Subskala Begründen baut auf dem Teilbereich Anwenden auf, allerdings in einem komplexeren Umfeld. Begründen beruht auf der Bildung von eigenen Hypothesen und auf Vorhersagen möglicher Auswirkungen bei Veränderung biologischer bzw. physikalischer Bedingungen. Schüler/innen sollen diese Aussagen mit adäquaten Methoden überprüfen können. Ein Fokus der Subdomäne Begründen liegt auch im Verständnis von Ursache und Wirkung, im Ziehen und Verallgemeinern von Schlussfolgerungen sowie in der Anwendung dieser auf neue Situationen. Auf Basis von naturwissenschaftlichen Ergebnissen sollen die Vor- und Nachteile menschlichen Handelns unter Berücksichtigung wissenschaftlicher und sozialer Faktoren bewertet werden. Im Anschluss daran als höchste kognitive Ebene können Beweise und naturwissenschaftliches Verständnis zum Treffen von Entscheidungen genutzt werden. Signifikante Leistungsvorteile zeigen sich mit nur zwei Ausnahmen zu Gunsten der Mädchen. Im EU-Schnitt beträgt die Differenz 6 Punkte zu Gunsten der Mädchen, was prak- Wissen Anwenden Begründen Mädchen besser Buben besser Mädchen besser Buben besser Mädchen besser Buben besser SGP 8 SGP 14 4 TWN 11 TWN 14 5 HKG 7 HKG 6 3 JPN 3 JPN 7 1 RUS 3 RUS 11 4 LET 3 LET 18 1 GBR (E) 2 GBR (E) 7 5 USA 5 USA 3 6 HUN 8 HUN ITA 14 ITA 5 3 KAZ 3 KAZ 1 16 DEU 17 DEU 2 12 AUS 4 AUS 8 13 SVK 10 SVK 5 13 AUT 16 AUT 1 SWE 1 SWE 9 10 NLD 13 NLD 1 2 SLO 1 SLO 5 7 DNK 10 DNK 5 13 CZE 11 CZE 13 LIT 1 LIT 13 3 NZL 5 NZL 17 5 GBR (S) 2 GBR (S) 9 18 ARM 15 ARM 13 5 NOR 8 NOR 10 4 UKR UKR 9 9 IRN 9 IRN GEO 1 GEO COL 20 COL 8 18 SLV 18 SLV 1 8 DAZ 8 DAZ KWT 58 KWT TUN 29 TUN MAR 9 MAR QAT 21 QAT 32 Geschlechterdifferenzen: sign. (p <.05) n. s. Teilnehmerländer absteigend nach dem Mittelwert auf der Naturwissenschafts-Gesamtskala gereiht Abbildung 6: Geschlechterdifferenzen in den kognitiven Subbereichen Wissen, Anwenden und Begründen (TIMSS 2007)

14 TIMSS und Gender Erste Ergebnisse 14 tisch nicht relevant ist. Dennoch sind bei einem Großteil der Teilnehmerländer (19 von 35) signifikante Vorteile seitens der Mädchen zu beobachten. Dabei reichen die Unterschiede von 7 Punkten in England bis hin zu maximal 74 Punkten in Kuwait. In Österreich und Deutschland unterscheiden sich Buben und Mädchen in diesem Teilbereich nicht voneinander. Lettland ist das einzige EU-Land mit einem nicht nur signifikanten, sondern auch praktisch relevanten Leistungsvorsprung der Mädchen von 18 Punkten. In nur zwei der Teilnehmerländer sind signifikante Unterschiede zu Gunsten der Buben festzustellen, wobei die Differenzen mit 5 Punkten in Italien und 8 Punkten in Kolumbien minimal und ohne praktische Bedeutung sind. In Bezug auf die drei kognitiven Anforderungen, die beim Lösen von Aufgaben in Naturwissenschaft bestehen, lässt sich für die 9-/10-Jährigen folgendes Bild skizzieren: International sind bei den Teilbereichen Wissen und Anwenden häufiger Leistungsvorteile der Buben zu beobachten. Beim dritten Teilbereich Begründen sind es jedoch eindeutig die Mädchen, die besser abschneiden. Auch für die EU- Teilnehmerländer lässt sich dieses Bild bestätigen, wobei im EU-Schnitt die Geschlechterunterschiede in allen drei Teilbereichen mit 6 7 Punkten gering sind und inhaltlich kaum Bedeutung haben. Für Österreichs Schüler/innen gilt, dass die größten und auch praktisch relevanten Geschlechterdifferenzen beim Anwenden von Wissen in Routinesituationen bestehen. Hier schneiden die Buben mit durchschnittlich 16 Punkten deutlich besser ab. Die nächstgrößten Unterschiede finden sich beim Teilbereich Wissen hier liegen ebenfalls die Buben mit 13 Punkten vor den Mädchen. Beim dritten Teilbereich (Begründen) können für Österreich keine Geschlechterunterschiede festgestellt werden. Ein ähnliches Bild für die drei kognitiven Teilbereiche findet sich bei den Schüler/ innen in Deutschland.

15 4. Kontextfaktoren und Leistung Christina Wallner-Paschon 4.1 Gruppen der leistungsstarken und -schwachen Schüler/innen in Naturwissenschaften und Mathematik Mit Hilfe der Kompetenzstufen kann die Leistung der Schüler/innen inhaltlich beschrieben werden. Die besten Schüler/innen befinden sich in der höchsten Kompetenzstufe (Level 4). Sie sind in der Lage, relativ komplexe Fragestel- lungen zu bewältigen, und können daher als leistungsstarke Schüler/innen bezeichnet werden. Jene Schüler/innen, die die schwächsten Leistungen gezeigt haben, befinden sich in der niedrigsten Kompetenzstufe (Level 1) bzw. darunter (unter Level 1). Sie besitzen maximal Basiskenntnisse im jeweiligen Kompetenzbereich. Eine getrennte Analyse nach den Geschlechtern zeigt für Österreich deutliche Unterschiede: Sowohl in Mathematik als auch in Naturwissen- 2 % 8 % 5 % 9 % 13 % 29 % 16 % 15 % 20 % 17 % 10 % 3 % Österreich teilnehmende EU-Länder Hongkong Abb. 7 A: Überschneidung zwischen leistungsstarken und leistungsschwachen Schülerinnen und Schülern in Mathematik und Naturwissenschaft (TIMSS 2007) Österreich teilnehmende EU-Länder Hongkong Level Mädchen Mädchen Buben Buben Level 4 Level 1 oder darunter Mädchen Buben Mädchen Buben Level 1 oder darunter % % % % Werte unter 4 % nicht eingetragen Abb. 7 B: Überschneidung zwischen leistungsstarken und leistungsschwachen Schülerinnen und Schülern nach Geschlecht (TIMSS 2007) Level 4 in beiden Kompetenzbereichen Level 4 in einem Kompetenzbereich nie in Level 4 Level 1 oder darunter in beiden Kompetenzbereichen Level 1 oder darunter in einem Kompetenzbereich nie in Level 1 oder darunter

16 TIMSS und Gender Erste Ergebnisse 16 schaft befinden sich signifikant mehr Buben als Mädchen in der leistungsstarken Gruppe (grafisch nicht dargestellt). Das Verhältnis beträgt jeweils etwa 2:1 (Mathematik: 4 vs. 2 %; Naturwissenschaft: 11 vs. 6 %). Umgekehrt verhält es sich hingegen bei den besonders schwachen Schülerinnen und Schülern: Der Anteil der Mädchen in Level 1 und darunter ist signifikant größer als jener der Buben (Mathematik: 34 vs. 28 %; Naturwissenschaft: 27 vs. 22 %). Wie sehr sich die Gruppen der leistungsschwachen und leistungsstarken Schüler/innen in beiden Kompetenzbereichen überschneiden, ist in Abbildung 7 A dargestellt. Dabei werden die österreichischen Daten den Durchschnittswerten aller beteiligten EU-Länder sowie Hongkong (führendes Land bei Mathematik- und drittgereihtes Land bei Naturwissenschaftsleistungen) gegenübergestellt. Jede Figur in Abbildung 7 A repräsentiert ein Prozent der Schüler/innen. Die dunkelblauen Figuren geben an, wie viel Prozent der Schüler/innen in beiden Kompetenzbereichen der leistungsstarken Gruppe angehören. Der hellere Blauton kennzeichnet hingegen den Anteil der Schüler/innen, die nur in Mathematik oder nur in Naturwissenschaft zu den Besten zählen. Analog dazu repräsentiert der dunkelrote Farbton Überschneidungen in beiden Gruppen der leistungsschwachen Schüler/innen, hellrot ist jener Schüleranteil, der nur in einem Bereich maximal Level 1 zuzuordnen ist. Die übrigen (weißen) Figuren stehen für jene Schüler/innen, die weder in Mathematik noch in Naturwissenschaft zu den Besten oder Schwächsten zählen. Abbildung 7 B zeigt diese Überschneidungen getrennt nach dem Geschlecht. Überschneidungen zwischen den Gruppen leistungsstarker Schüler/innen Nur 2 % aller österreichischen Schüler/innen gehören in beiden Kompetenzbereichen der leistungsstarken Gruppe an (Abbildung 7 A). Weitere 8 % erreichen entweder bei den Mathematik- oder bei den Naturwissenschaftsaufgaben so viele Punkte, dass sie zu den leistungsstarken Schülerinnen und Schülern zählen. Umgekehrt bedeutet dies, dass 90 % der Schüler/innen mit ihren bei TIMSS erbrachten Leistungen in keiner Domäne die höchste Kompetenzstufe erreicht haben. Im EU-Vergleich liegt Österreich vor allem hinsichtlich der Zugehörigkeit zur leistungsstarken Gruppe in beiden Domänen zurück: Im EU-Schnitt erbringen 5 % der Schüler/innen in beiden bzw. 9 % in einem der Kompetenzbereiche Spitzenleistungen. Sowohl die österreichischen Leistungen als auch der EU-Schnitt liegen allerdings weit abgeschlagen hinter Hongkong: 42 % der Schüler/innen befinden sich hier zumindest in einer Domäne auf Kompetenzstufe 4 (13 % in beiden, 29 % in einer Domäne). Eine entsprechende Analyse getrennt nach den Geschlechtern (Abbildung 7 B) zeigt für Buben jeweils größere Anteile als für Mädchen: In Österreich gehören etwa doppelt so viele Buben wie Mädchen in beiden Kompetenzbereichen dem höchsten Level an (2,7 vs. 1,4 %). Einer leistungsstarken Gruppe können zumindest in einem Bereich 10 % der Buben und 6 % der Mädchen Level 4 zugerechnet werden. Im EU-Schnitt und in Hongkong zeigen sich ähnliche Er- gebnisse, wobei die Geschlechterunterschiede geringer ausfallen. Überschneidungen zwischen den Gruppen leistungsschwacher Schüler/innen Jede/r 5. Schüler/in in Österreich (20 %) hat sowohl bei den Mathematik- als auch bei den Naturwissenschaftsaufgaben so geringe Leistungen gezeigt, dass sie/er maximal Level 1 zugeordnet werden kann (Abbildung 7 A). Mit durchschnittlich 17 % ist der entsprechende Prozentsatz der EU-Schüler/innen signifikant niedriger. Der Anteil jener Schüler/innen, die nur in einer getesteten Domäne zu den Leistungsschwächsten zählen, ist mit dem EU-Schnitt vergleichbar und liegt bei 16 %. Während in Österreich und im EU-Schnitt in etwa ein Drittel zumindest in einem Kompetenzbereich der Gruppe leistungsschwacher Schüler/ innen angehören, trifft dies in Hongkong auf nur 13 % zu. Wie bei den leistungsstarken Schülerinnen und Schülern gibt es auch in der leistungsschwachen Gruppe Geschlechterdifferenzen zu Gunsten der Buben: In Österreich erreichen 22 % der Mädchen im Vergleich zu 17 % der Buben in Mathematik und Naturwissenschaft höchstens Level 1. Insgesamt befinden sich fast 40 % der Mädchen in zumindest einer getesteten Domäne in der Gruppe der Leistungsschwachen. Bei den Buben ist der Anteil mit rund einem Drittel etwas geringer. In etwa vergleichbar ist die Größe der Geschlechterdifferenz mit dem EU-Schnitt. In Hongkong zeigen sich tendenziell mehr Buben leistungsschwach als Mädchen. 4.2 Einstellungsbezogene Merkmale der Schüler/innen zu Mathematik und Naturwissenschaft Die Entwicklung einer positiven Einstellung gegenüber Mathematik und Naturwissenschaft ist neben dem Erwerb von Kompetenz ein wichtiges Ziel des Unterrichts. Sie ist deshalb in vielen Ländern sogar im Lehrplan als Ziel verankert. Bei TIMSS werden zwei Einstellungsmerkmale erhoben und im Folgenden für Österreich im EU-Vergleich geschlechtsspezifisch dargestellt und getrennt für Buben und Mädchen analysiert. Es handelt sich dabei um die Freude an Mathematik und Naturwissenschaft sowie um das Vertrauen der Schüler/innen in ihre mathematischen und naturwissenschaftlichen Fähigkeiten. Freude der Schüler/innen an Mathematik und Naturwissenschaft In Abbildung 8 A sind die Schüleranteile in den drei Kategorien (gering, mittel, hoch) zur Freude an Mathematik sowie an Naturwissenschaft für Österreich und den EU- Schnitt durch Balken dargestellt. Mehr als 62 % der österreichischen Viertklässler/innen berichten über viel Freude an Mathematik. Etwa jede/jeder fünfte österreichische

17 TIMSS und Gender Erste Ergebnisse 17 Schüler/in (über 20 %) verspürt jedoch wenig Freude daran. Damit ist in Österreich die Freude der Kinder etwas geringer als im EU-Schnitt. Klare Unterschiede zeigen sich im Geschlechtervergleich. Während sich im EU-Schnitt die Mädchen und Buben in ihrer Freude an Mathematik nicht unterscheiden, erleben österreichische Mädchen deutlich weniger Freude an diesem Gegenstand als Buben. Im rechten Teil der Abbildung 8 A sind für die drei Schülergruppen mit hoher, mittlerer und geringer Freude an Mathematik die jeweiligen Leistungsmittelwerte eingezeichnet. Dabei zeigt sich über alle Vergleichsgruppen hinweg, dass mehr Freude am Fach mit höherer Mathematikkompetenz einhergeht. Dieser Zusammenhang gilt in etwa gleichem Ausmaß für Naturwissenschaft. Im Vergleich zu Mathematik gibt es deutlich mehr Grundschüler/innen, die Freude an Naturwissenschaft haben. Dies gilt sowohl für Österreich als auch für den EU- Schnitt. Freude an Mathematik Leistungsmittelwerte EU-Schnitt Mädchen Buben Österreich Mädchen Buben % % Freude an Naturwissenschaft EU-Schnitt Mädchen Buben Österreich Mädchen Buben % % Abbildung 8 A: Freude an Mathematik und Naturwissenschaft im EU-Schnitt und für Österreich (TIMSS 2007) Selbstkonzept in Mathematik Leistungsmittelwerte EU-Schnitt Mädchen Buben Österreich Mädchen Buben % % Selbstkonzept in Naturwissenschaft EU-Schnitt Mädchen Buben Österreich Mädchen Buben % % gering mittel hoch Abbildung 8 B: Vertrauen in die eigenen Fähigkeiten in Mathematik und Naturwissenschaft im EU-Schnitt und für Österreich (TIMSS 2007)