TIMSS 2011 : mathematische und naturwissenschaftliche Kompetenzen von Grundschulkindern in Deutschland im internationalen Vergleich

Im Jahr 2011 beteiligte sich Deutschland zum zweiten Mal mit der vierten Jahrgangsstufe an der Trends in International Mathematics and Science Study (TIMSS). In TIMSS werden im internationalen Vergleich Fachleistungen in Mathematik und Naturwissenschaften am Ende der vierten und achten Jahrgangsstufe sowie am Ende der Sekundarstufe II (TIMSS Advanced) untersucht. Dabei werden curriculare Vorgaben und andere zentrale Rahmenbedingungen schulischer Lernumgebungen berücksichtigt. An der Grundschuluntersuchung von TIMSS 2011 waren - neben Deutschland - weltweit 58 Staaten und Regionen beteiligt. In diesem Band werden die Ergebnisse der Grundschuluntersuchung von TIMSS 2011 für die deutsche Bildungsdiskussion erschlossen. Die Darstellung der Ergebnisse des internationalen Vergleichs erfolgt dabei vor dem Hintergrund zentraler Themen, die den Bildungsdiskurs in Deutschland in den letzten Jahren besonders geprägt haben. Ein besonderes Augenmerk liegt auf den Veränderungen, die in den letzten vier Jahren in Deutschland stattgefunden haben. Die mathematischen und naturwissenschaftlichen Kompetenzen der Grundschulkinder werden nach zentralen Merkmalen wie soziale Herkunft, Migrationsstatus und Geschlecht analysiert. In den Blick genommen werden darüber hinaus zentrale Lehr- und Lernbedingungen. Da für TIMSS 2011 und IGLU 2011 eine gemeinsame Schülerstichprobe realisiert wurde, werden in diesem Band anhand der Betrachtung von domänenübergreifenden Leistungsprofilen erste Ergebnisse zu den Zusammenhängen der drei erfassten Kompetenzbereiche Lesen, Mathematik und Naturwissenschaften vorgestellt. Die berichteten Ergebnisse ermöglichen einen differenzierten Blick auf Stärken und Schwächen der jeweiligen Primarbereiche der teilnehmenden Bildungssysteme. Dies erlaubt bildungspolitische und curricular-didaktische Folgerungen und Perspektiven. Der vorliegende Bericht wendet sich an ein breites Publikum, das an bildungspolitischen, pädagogischen und fachdidaktischen Fragestellungen interessiert ist. TIMSS 2011 1 Inhalt 6 Vorwort 12 Kapitel I - TIMSS 2011: Wichtige Ergebnisse im Überblick 14 Mathematische Kompetenzen im internationalen Vergleich 15 Naturwissenschaftliche Kompetenzen im internationalen Vergleich 18 Merkmale der Lehr- und Lernbedingungen im Primarbereich 21 Geschlechtsspezifische Unterschiede in mathematischen und naturwissenschaftlichen Kompetenzen 22 Soziale Disparitäten der Schülerleistungen in Mathematik und Naturwissenschaften 23 Mathematische und naturwissenschaftliche Kompetenzen von Schülerinnen und Schülern mit Migrationshintergrund 24 Leistungsprofile von Viertklässlerinnen und Viertklässlern in Deutschland 25 Literatur 27 Kapitel II - Ziele, Anlage und Durchführung der Trends in International Mathematics and Science Study (TIMSS 2011) 28 1 Zielsetzung 28 2 TIMSS 2011 - ein kooperatives Unternehmen 31 3 Zur Teilnahme der Bundesrepublik Deutschland an international-vergleichenden Schulleistungsuntersuchungen in den Domänen Mathematik und Naturwissenschaften am Ende der vierten Jahrgangsstufe 33 4 Anlage und Durchführung von TIMSS 2011 34 5 Entwicklung und Charakteristika der Instrumente 49 6 Erhebung 54 7 Stichprobe und Beteiligungsquoten in Deutschland 57 8 Aufbereitung und Analyse der Daten 57 9 Skalierung der Leistungstests 58 10 Gewichtung und Schätzung von Stichproben- und Messfehlern 60 11 Zur Darstellung und Interpretation der Ergebnisse 61 Literatur 67 Kapitel III - Mathematische Kompetenzen im internationalen Vergleich: Testkonzeption und Ergebnisse 70 1 Einleitung 70 2 Mathematische Grundbildung in Deutschland 76 3 TIMSS-Rahmenkonzeption zur Erfassung mathematischer Kompetenzen 79 4 Der TIMSS-Test zur Erfassung der mathematischen Kompetenzen 83 5 Ergebnisse 94 6 Zusammenfassung 118 Literatur 121 Kapitel IV - Naturwissenschaftliche Kompetenzen im internationalen Vergleich: Testkonzeption und Ergebnisse 124 1 Einleitung 124 2 Naturwissenschaftliche Grundbildung in Deutschland 127 3 TIMSS-Rahmenkonzeption zur Erfassung naturwissenschaftlicher Kompetenzen 129 4 Der TIMSS-Test zur Erfassung naturwissenschaftlicher Kompetenzen 133 5 Ergebnisse 143 6 Zusammenfassung 166 Literatur 168 Kapitel V - Merkmale der Lehr- und Lernbedingungen im Primarbereich 172 1 Einleitung 172 2 Bildungspolitische Merkmale und äußere schulische Rahmenbedingungen 174 3 Schulinterne Merkmale 179 4 Unterrichtsmerkmale 184 5 Klassenmerkmale 189 6 Personelle Merkmale: Lehrkräfte und Schulleitungen 194 7 Zusammenfassung 199 Literatur 201 Kapitel VI - Geschlechtsspezifische Unterschiede in mathematischen und naturwissenschaftlichen Kompetenzen 204 1 Einleitung 204 2 Bisherige Forschungsergebnisse 204 3 Erklärungsansätze zu Geschlechterdisparitäten im fachspezifischen Kompetenzerwerb 206 4 Ergebnisse zu geschlechtsspezifischen Leistungsunterschieden in Mathematik 209 5 Ergebnisse zu geschlechtsspezifischen Leistungsunterschieden in den Naturwissenschaften 215 6 Ergebnisse zu geschlechtsspezifischen Unterschieden in Einstellungen und Selbstkonzept 221 7 Geschlechtsspezifische Leistungsunterschiede nach Kontrolle weiterer Variablen 225 8 Zusammenfassung 227 Literatur 229 Kapitel VII - Soziale Disparitäten der Schülerleistungen in Mathematik und Naturwissenschaften 232 1 Einleitung 232 2 Einkommensarmut 235 3 Der Zusammenhang zwischen sozialer Herkunft und Leistungen in Mathematik und Naturwissenschaften im internationalen Vergleich 236 4 Der Zusammenhang zwischen sozialer Herkunft und Mathematik- beziehungsweise Naturwissenschaftskompetenz in Deutschland 241 5 Zusammenfassung 245 Literatur 245 Kapitel VIII - Mathematische und naturwissenschaftliche Kompetenzen von Schülerinnen und Schülern mit Migrationshintergrund 248 1 Einführung 248 2 Mathematische und naturwissenschaftliche Kompetenzen der Schülerinnen und Schüler nach familiärem Sprachgebrauch im internationalen Vergleich 250 3 Deskriptive Befunde zur Lage von Schülerinnen und Schülern mit Migrationshintergrund in Deutschland 257 4 Kompetenzunterschiede in Deutschland 259 5 Zusammenhänge zwischen soziokulturellen Bedingungen und Kompetenzen 263 6 Schlussfolgerungen 266 Literatur 267 Kapitel IX - Leistungsprofile von Viertklässlerinnen und Viertklässlern in Deutschland 270 1 Einleitung 270 2 Domänenübergreifende Betrachtung der Verteilung auf die Kompetenzstufen 272 3 Multidimensionale Item-Response-Modellierung und latente Profilanalyse 277 4 Beschreibung der Leistungstypen 285 5 Zusammenfassung und Diskussion 294 Literatur 300 Anhang A 304 Anhang B - Beschreibung der internationalen Benchmarks für das Mathematik-Kompetenzmodell in TIMSS 2011 307 Benchmark 1 für die Gesamtskala Mathematik (Kompetenzstufe II - ab 400 Punkten) 307 Benchmark 2 für die Gesamtskala Mathematik (Kompetenzstufe III - ab 475 Punkten) 308 Benchmark 3 für die Gesamtskala Mathematik (Kompetenzstufe IV - ab 550 Punkten) 309 Benchmark 4 für die Gesamtskala Mathematik (Kompetenzstufe V - ab 625 Punkten) 310 Anhang C - Beschreibung der internationalen Benchmarks für das Naturwissenschafts-Kompetenzmodell in TIMSS 2011 311 Benchmark 1 für die Gesamtskala Naturwissenschaften (Kompetenzstufe II - ab 400 Punkten) 311 Benchmark 2 für die Gesamtskala Naturwissenschaften (Kompetenzstufe III - ab 475 Punkten) 312 Benchmark 3 für die Gesamtskala Naturwissenschaften (Kompetenzstufe IV - ab 550 Punkten) 313 Benchmark 4 für die Gesamtskala Naturwissenschaften (Kompetenzstufe V - ab 625 Punkten) 315 Abbildungsverzeichnis 317 Tabellenverzeichnis 321