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Naturwissenschaften in der PISA-Studie 2006. Die Kompetenz der deutschen Schüler im nationalen und internationalen Vergleich

Seminararbeit 2012 31 Seiten

Didaktik - Allgemeine Didaktik, Erziehungsziele, Methoden

Leseprobe

Inhalt

1 Einleitung

2 Die naturwissenschaftliche Kompetenz bei PISA 2006
2.1 Die naturwissenschaftliche Kompetenz im internationalen Vergleich
2.2 Die naturwissenschaftliche Kompetenz im innerdeutschen Vergleich
2.3 Interesse an den Naturwissenschaften
2.4 Naturwissenschaftlicher Unterricht

3 Fazit

4 Literaturverzeichnis

5 Anlagenverzeichnis

6 Anlagen

1 Einleitung

Täglich tun oder benutzen wir Dinge, die für uns selbstverständlich sind: Wir fahren mit dem Pkw oder nutzen den Nahverkehr, um unsere Verwandten zu besuchen, wir rufen mit unserem Smartphone unsere Freunde an, wir surfen mit dem Laptop im Internet, wir verfügen über Trinkwasser in unserer Wohnung und in öffentlichen Einrichtungen, wir stellen im Winter die Heizung an, wenn es kalt ist, unser Müll in der Tonne wird abgeholt, wir werden im Krankenhaus versorgt, wenn wir krank sind. Dies sind nur einige Beispiele unseres Alltags (für Deutschland gesprochen), die wir kaum bewusst wahrnehmen, da sie zu unserem Lebensstandard gehören. Die vorangegangenen Veranschaulichungen zeigen, wie sehr unser Leben durch Naturwissenschaft und Technik beeinflusst wird.

Unsere Gesellschaft und Wirtschaft sind auf das naturwissenschaftliche Verständnis der nachkommenden Generationen angewiesen. Die Wichtigkeit einer naturwissenschaftlichen Grundbildung spiegelt sich in den Fächern des deutschen Schulsystems wider. Schülerinnen und Schüler werden in den Fächern Physik, Chemie, Biologie, Geografie, Astronomie und Informatik unterrichtet.1 Bei PISA 2006 wurden neben Mathematik und Lesekompetenz erst- malig die Naturwissenschaften als Kernkompetenz geprüft. Die Aktualität der Naturwissen- schaften ist der Grund, weshalb diese in der vorliegenden Arbeit zentral sind.

Zu klären gilt, inwieweit die Studie Aussagen über die naturwissenschaftliche Kompetenz der deutschen Schülerinnen und Schüler mit Jugendlichen im innerdeutschen sowie nationalen Vergleich trifft. Ebenfalls ist zu hinterfragen, ob Zusammenhänge zwischen den Schülerleis- tungen, dem naturwissenschaftlichen Interesse und dem Unterricht bestehen. In Anlehnung an das Referat wird zunächst untersucht, wie die Schülerinnen und Schüler aus Deutschland im internationalen Vergleich in den Naturwissenschaften abgeschnitten haben. Außerdem findet ein Vergleich der Ergebnisse der einzelnen Bundesländer sowohl untereinander als auch international statt. Ferner werden das Interesse an den Naturwissen- schaften und der naturwissenschaftliche Unterricht Deutschlands genauer betrachtet sowie deren Auswirkung auf die Testergebnisse geprüft. Auf die genaue Erläuterung der Anlage der Studie wird aufgrund des Umfanges der Arbeit verzichtet und auf das Referat verwiesen. Besonderheiten der Untersuchung und eventuelle Beeinflussungen der Messergebnisse werden unterdessen aufgezeigt. In einem Fazit werden die Ausführungen kurz zusammen- gefasst und reflektiert. Welche Rückschlüsse sind für das deutsche Bildungssystem, insbe- sondere in Hinsicht auf den Lehrerberuf, zu ziehen?

Einschlägige Literatur zum Thema bieten die Veröffentlichungen des PISA-Konsortiums und die „Vertiefenden Analysen zu PISA 2006“ in der Sonderausgabe der Zeitschrift für Erziehungswissenschaften.

2 Die naturwissenschaftliche Kompetenz bei PISA 2006

In der PISA-Studie 2006 lag der Schwerpunkt erstmals auf den Naturwissenschaften, die Kompetenzen Mathematik und Lesen wurden als Nebendomänen mituntersucht. Insgesamt nahmen 57 Staaten, davon 30 OECD-Staaten, an der internationalen Erhebung teil. Es wur- den rund 400.000 per Zufall ausgewählte fünfzehnjährige Jugendliche getestet. Aus Deutschland wurden Daten von 4.891 Schülerinnen und Schüler aus 225 verschiedenen Schulen erhoben (vgl. PISA-Konsortium Deutschland 2007, S. 14). Für die nationale Erweite- rungsstudie (PISA-E) wurden weitere 1.300 Schulen in die Stichprobe aufgenommen, so- dass für PISA-E Ergebnisse von ca. 40.000 Jugendlichen in Deutschland vorlagen (PISA- Konsortium Deutschland 2008, S. 16).

Geprüft wurden in Bezug auf die Naturwissenschaften die Fähigkeiten der Schülerinnen und Schüler,

- „Fragestellungen zu erkennen, die mit wissenschaftlichen Zugängen bearbeitet werden können,
- naturwissenschaftliche Phänomene zu beschreiben, vorherzusagen und zu erklären und
- naturwissenschaftliche Evidenz zu nutzen und zu interpretieren, um Entschei- dungen zu treffen.“ (PISA-Konsortium Deutschland 2007, S. 16)

PISA 2006 prüfte die Jugendlichen innerhalb des Tests in zwei Wissensbereichen ab: einer- seits im naturwissenschaftlichen Wissen, welches eher objektorientiert ist, z. B. Funktionen und Strukturen von Elementen; andererseits im Wissen über die Naturwissenschaften, z. B. der Einfluss von Versuchsbedingungen in Experimenten (vgl. ebd., S. 68). Die Naturwissenschaften wurden in vier Wissenssysteme eingeteilt, in denen die Schülerin- nen und Schüler abgefragt wurden. Diese Einteilung entsprach nicht der konservativen An- ordnung nach Unterrichtsfächern in Deutschland, sondern das Abfragen von Wissen war entsprechend dem Alltagsleben fachübergreifend angelegt. Die Wissenssysteme enthielten wiederum einzelne Unterkategorien. So war beispielsweise eine Kategorie der physikali- schen Systeme Bewegungen und Kräfte. Zu den lebenden Systemen zählten z. B. Ökosys- teme und Populationen. In den Wissenssystemen Erd- und Weltraum wurden die Jugendli- chen z. B. zur Kategorie der Erdgeschichte befragt. Die Beziehung zwischen Naturwissen- schaften und Technik gehörte zu den technologischen Systemen. (vgl. ebd., S. 69). Erstmalig wurden bei PISA 2006 Daten über Einstellungen der Fünfzehnjährigen zu den Na- turwissenschaften, spätere Berufserwartungen, das Lern- und Schulumfeld sowie Compu- ternutzung erfasst (OECD 2007, S. 11).

2.1 Die naturwissenschaftliche Kompetenz im internationalen Vergleich

Abbildung 12 zeigt einen Überblick über die Ergebnisse der OECD-Staaten in der naturwis- senschaftlichen Kompetenz. Deutschland lag mit 516 Punkten signifikant über dem OECD- Durchschnitt von 500 Punkten. Insgesamt waren 14 Staaten über dem OECD-Durchschnitt zu finden. Die Leistungsspanne war dabei sehr groß: Irland erreichte im Durchschnitt 508 Punkte, Japan 531 Punkte, Kanada 534 Punkte und mit 563 Punkten schnitt Finnland am besten ab. Die finnischen Schülerinnen und Schüler „[…] spielen damit gewissermaßen in einer anderen Liga als die Jugendlichen in allen anderen OECD-Staaten“ (PISA-Konsortium Deutschland 2007, S. 80). Die Testergebnisse einiger Partnerstaaten befanden sich eben- falls signifikant über dem OECD-Durchschnitt, beispielsweise Hongkong (542 Punkte), Tai- wan (532 Punkte), Estland (531 Punkte), Liechtenstein (522 Punkte) und Slowenien (519 Punkte) (vgl. ebd., S. 81).

Nicht signifikant verschieden vom OECD-Durchschnitt waren die Leistungen der Länder Ungarn, Schweden, Polen, Dänemark und Frankreich. Signifikant schlechtere Resultate als der OECD-Durchschnitt erbrachten z. B. Island (491 Punkte), die Vereinigten Staaten (489 Punkte), Portugal (474 Punkte) oder Mexiko (410 Punkte).

In Abbildung 1 lässt sich auch die Leistungsstreuung der einzelnen Nationen ablesen. Der Anteil der deutschen Schülerinnen und Schüler, der zu den besten 5 % gehört, begann in Deutschland ab einem Punktwert von 672. In Großbritannien, das mit einem Mittelwert von 515 Punkten abschnitt, fing das 95. Perzentil erst ab 685 Punkten an. Anders ist dies in Korea - das mit einem Mittelwert von 522 Punkten vor Deutschland liegt - dort zählte bereits eine erreichte Punktzahl von 662 zu den 5 % der Spitze.

Abbildung 23 legt die prozentuale Verteilung der naturwissenschaftlichen Kompetenz in den einzelnen Staaten dar. Schülerinnen und Schüler, die auf Kompetenzstufe V und VI liegen, verfügen über eine außerordentlich hohe naturwissenschaftliche Kompetenz und haben sehr gute Voraussetzungen für eine technisch oder ingenieurwissenschaftlich orientierte Berufs- laufbahn (vgl. ebd., S. 85). Im OECD-Durchschnitt waren die Ergebnisse von 9,0 % der Ju- gendlichen auf oder über der Kompetenzstufe V einzuordnen. In Deutschland konnte ein Anteil von 11,8 % erreicht werden, was positiv zu bewerten ist. Allerdings gibt es z. B. im Vergleich zu Finnland, wo jeder fünfte Jugendliche auf oder über der Kompetenzstufe V ein- zuordnen war, noch Nachholbedarf. Weitere Staaten, in denen ein großer Teil der Fünfzehn- jährigen naturwissenschaftlich hochkompetent war, sind Australien (14,6 %), Japan (15,1 %) oder Neuseeland (17,6 %). Der OECD-Durchschnitt der Jugendlichen, die sich unter oder auf der Kompetenzstufe I befinden, die demnach kaum über naturwissenschaftliche Basis kompetenzen verfügen, betrug 19,2 %. Deutschland lag mit 15,4 % darunter. Die Vorausset zungen dieser Schülerinnen und Schüler eine Berufsausbildung zu erlangen, sind äußerst ungünstig (vgl. ebd.). Erneut lieferte Finnland mit 4,1 % den besten Wert des Anteils der Ju- gendlichen, die unter oder auf der ersten Kompetenzstufe liegen. Danach folgten Kanada (10,0 %), Korea (11,2 %) und Japan (12,0 %). In Mexiko war jeder zweite Schüler unter oder auf der Kompetenzstufe I einzuordnen. Entwicklungstendenzen sind auf internationaler Ebe- ne nicht abzulesen, da bei PISA 2000 und PISA 2003 keine Kompetenzstufen unterschieden wurden. Für Deutschland kann angenommen werden, dass die Leistungssteigerung der na- turwissenschaftlichen Kompetenz vor allem im unteren Kompetenzbereich stattfand (vgl. ebd., S. 86f.).

Die durchschnittliche Differenz der Leistungen zwischen Jungen und Mädchen in den OECD- Teilnehmerstaaten zählte zwei Punkte (für die Jungen 501 Punkte, für die Mädchen 499 Punkte).4 Bei den deutschen Schülerinnen und Schülern betrug der Punkteabstand sieben Punkte zugunsten der Jungen, was jedoch nicht signifikant ist. In Mexiko, den Niederlanden, der Schweiz, Dänemark, Luxemburg und Großbritannien war die Leistung der Jungen signi- fikant besser als der Mädchen. Entgegengesetzt verhielt es sich in der Türkei und in Grie- chenland.

2.2 Die naturwissenschaftliche Kompetenz im innerdeutschen Vergleich

Während für die internationale Studie die Schulstichprobe explizit sowie implizit stratifiziert wurden (vgl. ebd., S. 369) und somit eine gute Vergleichbarkeit gegeben ist, gestaltet sich die Vergleichbarkeit für die PISA-E-Studie schwieriger. Aufgrund des Bildungsförderalismus sind die Arten der Schulen in den jeweiligen Bundesländern heterogen. Hauptschulen gibt es in 10 Ländern, Realschulen in 12 Ländern. In einigen Ländern gibt es verbundene, erweiterte oder integrierte Haupt- und Realschulen. Andere Länder, z. B. Sachsen, haben zweigliedrige Systeme mit dem Gymnasium einerseits und der Mittel- bzw. Sekundar- oder Regionalschu- le andererseits. Zwischen den Ländern existiert außerdem eine unterschiedlich große Anzahl der Schülerinnen und Schüler, die die Berufsschule besuchen. Die Schulart Gymnasium ist in jedem Bundesland vertreten. Daraus ergibt sich, dass die Ergebnisse der Jugendlichen dieser Schulart am besten vergleichbar sind. (vgl. PISA-Konsortium Deutschland 2008, S. 17). Die Abbildung 45 veranschaulicht diese unterschiedliche Bildungsbeteiligung der fünf- zehnjährigen Schülerinnen und Schüler in den Bundesländern Deutschlands, die die Tester- gebnisse maßgeblich mitbeeinflussen. Während es beispielsweise in Sachsen gar keine eigenständige Hauptschule gibt, besucht in Bayern, Schleswig-Holstein, Niedersachsen, Baden-Württemberg und Nordrhein-Westfalen nahezu jeder vierte Fünfzehnjährige diese Schulart. Schulen mit mehreren Bildungsgängen, z. B. die integrierte Haupt- und Realschu- len, gibt es zumeist nur in neuen Bundesländern. Auch die integrierte Gesamtschule wird von Fünfzehnjährigen vorrangig in Brandenburg besucht (44,5 %) und ist beispielsweise in Sachsen (0,2 %) oder Bayern (0,6 %) kaum vertreten. Des Weiteren unterscheidet sich die Bildungsbeteiligung an den Gymnasien: Während in Schleswig-Holstein 26,9 % der Jugend- lichen dieser Schulart angehören, sind es in Berlin 36,3 %. Im Saarland findet man 11,9 % der fünfzehnjährigen Jugendlichen, die bereits eine berufliche Schule besuchen. In den Län- dern Berlin, Brandenburg, Bremen und Nordrhein-Westfalen besuchen Fünfzehnjährige da- gegen keine Berufsschule. Eine Verzerrung der Testergebnisse könnte auch durch die un- terschiedliche Testbeteiligung aufgrund länderspezifischen Regelungen in Deutschland her- vorgerufen werden. In Bayern, Baden-Württemberg und Niedersachsen mussten die Schüler und deren Eltern der Testteilnahme zustimmen. In allen anderen Ländern war die Teilnahme verpflichtend. Nur in fünf von 13 Ländern, in denen die Teilnahme am Test verpflichtend war, waren die Schülerfragebögen ebenfalls verpflichtend: Berlin, Brandenburg, Hessen, Sach- sen-Anhalt und Thüringen. In den restlichen elf Ländern war das Ausfüllen des Fragebogens von der Zustimmung des Schülers bzw. der Eltern abhängig (vgl. ebd., S. 16f.). Die niedrigs- te Testbeteiligung war in Baden-Württemberg (86 %), die höchste im Saarland und in Sach- sen-Anhalt (beide 96 %). Die Beteiligungen am Fragebogen reichten von 76 % (Hamburg) bis zu 95 % (Thüringen).6

In Abbildung 67 sind die Ergebnisse der naturwissenschaftlichen Kompetenz in den einzel- nen Bundesländern im Vergleich zu den anderen OECD-Staaten abgebildet. In PISA 2006 lagen die Mittelwerte von 13 Ländern über dem OECD-Durchschnitt. Nordrhein-Westfalen (503 Punkte) und Hamburg (497 Punkte) stimmten mit dem OECD-Durchschnitt überein. Nur Bremen befand sich mit einem Punktwert von 485 Punkten signifikant unter dem OECD- Durchschnitt. Zwischen den Ländern sind sehr große Leistungsabstände abzulesen. Zwi- schen Sachsen (541 Punkte) und Bremen (485 Punkte) lagen 56 Punkte. Dies entspricht einem Lernzuwachs von etwa zwei Schuljahren. Im internationalen Vergleich der naturwis- senschaftlichen Kompetenz können sich Sachsen (541 Punkte), Bayern (533 Punkte) und Thüringen (530 Punkte) zur Spitze zählen. Als einziger Staat schnitt Finnland (563 Punkte) noch besser als Sachsen ab. An dieser Stelle kann man erneut die Leistungsstreuung zwi- schen den Ländern beobachten. Während in Bremen das 95. Perzentil ab 655 Punkten be- ginnt, ist dies bei Sachsen dagegen erst ab 691 Punkten der Fall. Wenn also ein Schüler in Bremen die beste Punktzahl in seinem Stadtstaat erreicht hatte und zu den 5 % der Besten gehört, befindet er sich in Sachsen „nur“ unter den Zweitbesten.

Die Schülerinnen und Schüler der Länder mit den höchsten Mittelwerten erzielten auch in den oberen Kompetenzstufen (Kompetenzstufe V und VI) die höchsten Ergebnisse.8 In Thü- ringen befanden sich 14,6 % der Jugendlichen auf oder über der Kompetenzstufe V, in Bay- ern waren es 15,8 % und in Sachsen sogar 17,2 %. Ebenfalls 13,5 % der Fünfzehnjährigen aus Berlin und 13,3 % aus Baden-Württemberg erzielten Erfolge in den obersten Kompe- tenzbereichen. Schülerinnen und Schüler, deren Leistungen unter oder auf der ersten Kom- petenzstufe zuzuordnen sind, traten in den Stadtstaaten am häufigsten auf. In Berlin waren 20,4 %, in Hamburg 23,7 %, in Bremen 24,9 % der Fünfzehnjährigen nicht in der Lage einfa- che naturwissenschaftliche Probleme zu verstehen. Diese Jugendlichen können aktuelle naturwissenschaftliche Themen nicht nachvollziehen und somit auch keine Schlussfolgerun- gen aus gewissen naturwissenschaftlichen Handlungen ziehen. Eine solide Grundlage für eine Karriere im beispielsweise ingenieurwissenschaftlichen Bereich ist nahezu ausge- schlossen (vgl. ebd., S. 79). In den Bundesländern Sachsen (8,5 %), Thüringen (11,1 %) und Bayern (11,8 %) waren am wenigsten Jugendliche vertreten, deren Leistungen unter oder unter der Kompetenzstufe I eingliedern.

Kompetenzunterschiede zwischen Jungen und Mädchen in den Naturwissenschaften fielen in fünf Bundesländern signifikant besser für die Jungen aus.9 In Hessen, Berlin, Baden- Württemberg, Bayern und Hamburg schnitten Mädchen schlechter als ihre männlichen Al- tersgenossen ab. Dennoch lagen die Werte z. B. von den bayerischen Mädchen (525 Punk- te) im Mittel 18 Punkte höher als die der Mädchen aus Niedersachsen (507 Punkte), wo sich die Leistungen der Jungen und Mädchen nicht signifikant unterschieden. Dass ein sehr ho- hes und zugleich geschlechtsneutrales Abschneiden möglich ist, zeigt Sachsen, wo die Leis- tungen der Jungen bei 542 Punkten und die Leistungen der Mädchen bei 540 Punkten lie- gen.

Ebenso sind aus den Vergleichen zwischen den Testergebnissen der Schulart des Gymnasiums, die in jedem Bundesland vertreten ist, beträchtliche Unterschiede zwischen Ländern festzustellen. Abbildung 910 macht noch einmal den Anteil der Bildungsbeteiligung am Gymnasium deutlich sowie die Leistungen dessen Schülerinnen und Schüler. Bremen und Sachsen haben etwa eine gleiche Gymnasialbeteiligung, trotzdem liegt Sachsen bei 619 Punkten und Bremen bei 572 Punkten. Dies kommt einem Kompetenzabstand von bis zu mehr als eineinhalb Schuljahren gleich. Bayern erlangte ähnlich hohe Testergebnisse wie Sachsen, trotz einer geringeren Bildungsbeteiligung am Gymnasium.

2.3 Interesse an den Naturwissenschaften

Bei PISA 2006 wurden zum ersten Mal Interessen und Orientierungen der Jugendlichen als Teil der naturwissenschaftlichen Grundbildung berücksichtigt. Diese wurden im Kontext der Testaufgaben erhoben (vgl. ebd., S. 95). Dadurch konnte der Frage nachgegangen werden, inwieweit die in den Naturwissenschaften besonders kompetenten Jugendlichen auch ein starkes Interesse am Fach haben. Als hochkompetent zählen dabei die Schüler, die im obe- ren Viertel der Leistungsverteilung liegen (vgl. PISA-Konsortium Deutschland 2007, S. 111). Der Punktewert für das obere Quartil begann bei PISA 2006 in Deutschland im Mittel bei 587 Punkten, speziell in Sachsen bei 609 Punkten und Bayern bei 606 Punkten. In Finnland gel- ten Jugendliche in den Naturwissenschaften als hochkompetent, wenn sie mindestens 622 Punkte erreichten, in Kanada lag dieser Wert bei 601 Punkten. Das unterschiedliche Leis- tungsniveau der Staaten wird auch hier wieder deutlich. Desgleichen waren die Anteile der Jungen und Mädchen, die zu den hochkompetenten Fünfzehnjährigen zählen, verschieden. Deutschland hatte einen Mädchenanteil von 43,3 %, davon hatte den größten Anteil an Mäd- chen, die zum oberen Quartil zählen, Rheinland-Pfalz mit 51,6 %, den niedrigsten Anteil hat- te Bayern mit 40,5 %. International betrachtet, war der Mädchenanteil mit 49,0 % in Finnland ausgeglichen im Vergleich zum Jungenanteil.11

Schüler und Schülerinnen in den Spitzengruppen waren sowohl international als auch natio- nal überdurchschnittlich an Naturwissenschaften interessiert. Je stärker das Interesse an den Naturwissenschaften ist, desto kompetenter waren die Jugendlichen.12 In Deutschland fan- den sich 29 % der hochkompetenten Fünfzehnjährigen im vierten Interessenquartil. In Finn- land war dieser Anteil mit 34,1 % noch größer. Für Deutschland wird der Zusammenhang zwischen Interesse und Kompetenz besonders in Mecklenburg-Vorpommern und Branden- burg deutlich. Dort bestanden Anteile von 31,9 % (Mecklenburg-Vorpommern) und 31,7 % (Brandenburg). Allerdings war auch ein großer Anteil Jugendlicher festzustellen, der kein besonderes Interesse an den Naturwissenschaften zeigte und trotzdem zu den kompetentes- ten gehört. Für Deutschland waren dies immerhin 18,8 % (erstes Interessenquartil). 16,0 % der Schülerinnen und Schüler in Finnland wiesen ein weniger starkes Interesse an den Na- turwissenschaften auf. In Bremen gehörten 22,4 % der Hochkompetenten dem ersten Inte- ressenquartil an, in Thüringen lag dieser Anteil bei 20,6 %, in NRW bei 20,2 %. Tendenziell hatten hochkompetente Jungen ein stärkeres Interesse als hochkompetente Mädchen (vgl. PISA-Konsortium Deutschland 2008, S. 103f.).

[...]


1 Unterschiede bestehen zwischen den einzelnen Bundesländern.

2 Siehe Anlage 1.

3 Siehe Anlage 2.

4 Siehe Anlage 3.

5 Siehe Anlage 4.

6 Siehe Anlage 5.

7 Siehe Anlage 6.

8 Siehe Anlage 7.

9 Siehe Anlage 8.

10 Siehe Anlage 9.

11 Siehe Anlage 10.

12 Siehe Anlagen 11 und 12.

Details

Seiten
31
Jahr
2012
ISBN (eBook)
9783668028845
ISBN (Buch)
9783668028852
Dateigröße
2.8 MB
Sprache
Deutsch
Katalognummer
v304300
Institution / Hochschule
Technische Universität Dresden – Institut für Schulpädagogik und Grundschulpädagogik
Note
2,0
Schlagworte
PISA 2006 Naturwissenschaften Schulleistungsstudie

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Titel: Naturwissenschaften in der PISA-Studie 2006. Die Kompetenz der deutschen Schüler im nationalen und internationalen Vergleich