TIMSS 2019 : Wie schneiden Viertklässler in Mathe und Naturwissenschaften ab?

Am 8. Dezember 2020 wurden die Ergebnisse der internationalen Vergleichsstudie TIMSS 2019 (Trends in International Mathematics and Science Study) veröffentlicht. Alle vier Jahre werden die Leistungen von Schülerinnen und Schülern der vierten Jahrgangsstufe in den Bereichen Mathematik und Naturwissenschaften im internationalen Vergleich untersucht. Deutschland beteiligte sich 2019 zum vierten Mal an der Grundschuluntersuchung TIMSS. Hier sind die wichtigsten Ergebnisse.

Florentine Anders / 08. Dezember 2020
Schüler löst eine Aufgabe von TIMSS 2019 am Tablet
Beim internationalen Vergleichstest für Mathematik und Naturwissenschaften TIMSS 2019 haben die Viertklässler die Aufgaben am Computer oder Tablet gelöst.
©IEA

Stagnation auf mittelmäßigem Niveau in Mathematik

Ländervergleich Mathematik: Bei den Kompetenzen in Mathematik der vierten Jahrgangsstufe schnitten mit durchschnittlich 625 Punkten am besten die Schülerinnen und Schüler in Singapur ab. Die zweiten Plätze sicherten sich Hongkong, Japan, Südkorea, Taiwan, Japan mit jeweils rund 600 Punkten. Auf dem dritten Platz liegt Russland, gefolgt von Nordirland, Irland und England. Deutschland liegt mit 521 Punkten etwas über dem internationalen Mittelwert von 491 Punkten.

Im OECD- und im EU-Vergleich bleibt Deutschland knapp unter dem Durchschnitt. Der Abstand zum internationalen Spitzenfeld entspricht in etwa dem Lernzuwachs von zwei Schuljahren.

Jedem vierten Kind droht hierzulande die Gefahr, beim Wechsel in die Sekundarstufe den Anschluss zu verlieren. In Deutschland erreichten 25,4 Prozent der Schülerinnen und Schüler nur die unteren zwei von insgesamt fünf Kompetenzstufen. Das heißt, sie verfügen lediglich über elementare mathematische Kenntnisse. Im Vergleich zu den Vorjahren ist diese Quote etwa gleich geblieben. Auch im Spitzenfeld hat sich wenig getan. In Mathematik gelangten 6 Prozent auf die höchste Kompetenzstufe. Im internationalen Vergleich ist diese Gruppe damit sehr klein. Bei den EU-Staaten liegt der Anteil der Kinder in der Spitzengruppe bei 9,4 Prozent. In Singapur kommt sogar die Hälfte der Schülerinnen und Schüler auf das höchste Niveau.

Signifikanter Leistungsabfall in den Naturwissenschaften

Ländervergleich Naturwissenschaften: Im Vergleich der naturwissenschaftlichen Kompetenzen der Viertklässler sind ebenfalls Singapur, Südkorea, Japan und Russland ganz vorn. Deutschland steht mit 518 Punkten international im unteren Mittelfeld. Im Vergleich zu den Vorjahren fällt Deutschland in diesem Kompetenzbereich zurück. Seit 2007 erreichten die deutschen Schülerinnen und Schüler in den TIMSS-Studien konstant 528 Punkte.

In den Naturwissenschaften blieben 27,6 Prozent der deutschen Schülerinnen und Schüler unter der Kompetenzstufe III. Ihnen fehlen damit wesentliche Grundlagen für den Unterricht an den weiterführenden Schulen. Das höchste Niveau erreichten 6,9 Prozent der Kinder, was in etwa dem durchschnittlichen Ergebnis der EU-Staaten entspricht.

Bildungsforscher Knut Schwippert, Leiter der TIMSS-Studie Deutschland, verweist darauf, dass sich die Schülerschaft verändert hat. Im Vergleich zu 2007 gibt es mehr Kinder mit sonderpädagogischem Förderbedarf, und auch der Anteil der Kinder mit Migrationshintergrund ist gewachsen. Würde man dieses Wachstum herausrechnen, wären die Leistungen konstant.

Jungen schneiden in Mathematik besser ab als Mädchen

Geschlechterunterschiede: Im Fach Mathematik liegen die Leistungen der Jungen in Deutschland (526 Punkte) über den Leistungen der Mädchen (516 Punkte), in den Naturwissenschaften erzielen Schülerinnen und Schüler wiederum ähnliche Kompetenzwerte. Im Vergleich zu den bisherigen TIMSS-Studien ist der Unterschied in den Naturwissenschaften damit zwar geringer geworden, die Reduktion ist jedoch auf einen Leistungsrückgang der Jungen zurückzuführen und nicht etwa auf ein Aufholen der Mädchen. Auch bei den Mädchen ist ein leichter Leistungsabfall in den Naturwissenschaften zu beobachten.

Soziale Herkunft: Nach wie vor hängen die Ergebnisse stark von der sozialen Herkunft der Kinder ab. Der Leistungsvorsprung von Schülerinnen und Schülern aus sozial besser gestellten Familien liegt in Mathematik bei 41 Punkten und entspricht damit etwa einem Lernjahr. In den Naturwissenschaften sind die sozial bedingten Unterschiede mit einem Abstand von 47 Punkten vergleichbar. Seit dem Jahr 2007 sind damit die sozial bedingten Disparitäten in Deutschland unverändert. Im internationalen Vergleich fallen die Leistungsunterschiede ähnlich aus.

Migration: Kinder, deren Eltern beide nicht in Deutschland geboren sind, erzielen in Mathematik im Durchschnitt 34 Kompetenzpunkte weniger als Kinder ohne Migrationshintergrund. In den Naturwissenschaften beträgt der mittlere Leistungsunterschied sogar 60 Punkte. Die Leistungen von Schülerinnen und Schülern mit einem in Deutschland geborenen Elternteil haben sich im Fach Mathematik seit 2007 verbessert. Allerdings ist die aktuelle Stichprobe im Vergleich zum Erhebungsjahr 2007 heterogener zusammengesetzt. Der Anteil der Kinder, bei denen beide Eltern im Ausland geboren sind, ist seit 2007 von 17,2 auf 22 Prozent gestiegen.

Schullaufbahnpräferenzen beim Übergang: Kinder aus bildungsnahen Elternhäusern haben bei gleichen kognitiven Fähigkeiten deutlich höhere Chancen auf einen Wechsel ans Gymnasium als Kinder aus bildungsfernen Elternhäusern. Der Zusammenhang von Gymnasialpräferenz und sozialer Herkunft ist sowohl bei Eltern als auch als bei der Empfehlung der Lehrkräfte hoch. Viertklässlerinnen und Viertklässler aus bildungsfernen Familien benötigen sowohl in Mathematik als auch in den Naturwissenschaften einen Leistungsvorsprung von mehr als einem Lernjahr vor Kindern aus bildungsnahen Elternhäusern, um mit gleicher Wahrscheinlichkeit eine Gymnasialpräferenz zu erhalten.

Positive Einstellung zu den Fächern Mathematik und Sachkunde

Mobbing: Auch Mobbing wirkt sich negativ auf die Leistungen aus. Mehr als ein Drittel der getesteten Viertklässlerinnen und Viertklässler weltweit berichteten, dass sie etwa „einmal im Monat“ oder „ein Mal pro Woche“ gemobbt würden. Vor allem Kinder, die wöchentlich unter Schikanen zu leiden haben, liegen leistungsmäßig weit hinter denjenigen, die „nie“ oder „fast nie“ gemobbt werden. Der Unterschied macht international rund 60 Punkte aus. In Deutschland berichteten 32 Prozent der Kinder, dass sie „monatlich“ Mobbing erleben.

Einstellungen: Zwei Drittel der Zehnjährigen in der vierten Klasse haben eine positive Einstellung zum Fach Mathematik. Noch beliebter als Mathematik sind die Naturwissenschaften. Fast drei Viertel der Schülerinnen und Schüler in Deutschland sagen, dass sie den Sachunterricht mögen. Weniger positiv eingestellt sind leistungsschwächere Kinder. Im internationalen Vergleich ist der Anteil der Kinder, die Mathematik und Naturwissenschaften in der Grundschule mögen, in Deutschland relativ hoch, allerdings ist der Wert in beiden Bereichen seit 2007 kontinuierlich gesunken.

Vergleichsweise geringe Fortbildungsaktivitäten bei Mathe-Lehrkräften

Fortbildungsbedarf: In Deutschland liegen die Fortbildungsaktivitäten der Lehrkräfte in Mathematik und in den Naturwissenschaften unter dem internationalen, europäischen und OECD-Wert. Am größten ist der Abstand der Fortbildungsaktivitäten in Deutschland zu anderen Ländern im Bereich der „Integration von Informationstechnologien“ in Mathematik. Während in Deutschland 8 Prozent der Kinder von Mathe-Lehrkräften unterrichtet werden, die nach eigenen Angaben in den vergangenen zwei Jahren eine Fortbildung in diesem Bereich besucht haben, sind es im EU-Durchschnitt 27 Prozent. Der internationale Mittelwert liegt bei 42,6 Prozent.

Mehr zur Studie TIMSS 2019

  • An der Studie TIMSS 2019 nahmen weltweit 58 Staaten mit mehr als 300.000 Schülerinnen und Schüler der vierten Jahrgangsstufe teil – in Deutschland waren es rund 4.900 Kinder. Zusätzlich gab es auch Befragungen von Schulleitungen, Lehrkräften und Eltern.
  • TIMSS 2019 ist die letzte groß angelegte internationale Systemmonitoring-Studie, die noch nicht unter dem Einfluss der COVID-19-Pandemie stand.
  • Auf internationaler Ebene ist die „International Association for the Evaluation of Educational Achievement (IEA)“ Initiator und verantwortlich für die Organisation. Die wissenschaftliche Leitung für TIMSS in Deutschland hatte Prof. Knut Schwippert, empirischer Bildungsforscher der Universität Hamburg.
  • In Deutschland wurde der Test erstmals nur am Computer durchgeführt. Die höhere Fehlerquote, die sich dadurch ergibt, wurde statistisch herausgerechnet, sodass die Ergebnisse mit den Vorjahren vergleichbar sind.
  • Eine Zusammenfassung der Ergebnisse für Deutschland finden Sie hier.