TIMSS/III Dritte Internationale Mathematik- und Naturwissenschaftsstudie — Mathematische und naturwissenschaftliche Bildung am Ende der Schullaufbahn: Band 1 Mathematische und naturwissenschaftliche Grundbildung am Ende der Pflichtschulzeit

356 Pages·2000·8.233 MB·German

by  Jürgen Baumert, Wilfried Bos, Rainer Lehmann (auth.), Jürgen Baumert, Wilfried Bos, Rainer Lehmann (eds.)

TIMSSIIII
Dritte Intemationale Mathematik - und
Na turwissenschaftsstudie -
Mathematische und naturwissenschaftliche
Bildung am Ende der Schullaufbahn
Band 1
Mathematische und naturwissenschaftliche
Grundbildung am Ende der Pflichtschulzeit
Jiirgen Baumert, Wilfried Bas
Rainer Lehmann (Hrsg.)
TIMSS/III
Dritte Internationale Mathematik
und N aturwissenschaftsstudie -
Mathematische und
naturwissenschaftliche Bildung
am Ende der Schullaufbahn
Band 1
Mathematische und naturwissenschaftliche
Grundbildung am Ende der Pflichtschulzeit
Leske + Budrich, Opladen 2000
Gedruckt auf sliurefreiem und alterungsbestlindigem Papier.
Die Deutsche Bibliothek - CIP-Einheitsaufnahme
Ein Titeldatensatz fUr diese Publikation ist bei Der Deutschen Bibliothek erhliltlich
ISBN-13:978-3-8100-2990-4 e-ISBN-13:978-3-322-83411-9
DOl: 10.1007/978-3-322-83411-9
© 2000 Leske + Budrich, Opladen
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Inhalt
Vorwort 17
I. Untersuchungsgegenstand und Fragestellungen .......... 19
Jurgen Baumert, Wi/fried Bos und Rainer Lehmann
1. Einleitung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2. Untersuchungsgegenstand und Fragestellungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
II. Anlage und DurchfOhrung der Dritlen Internationalen Mathe
matik- und Naturwissenschaftsstudie zur Sekundarstufe II
(TIMSSIIII) - Technische Grundlagen ................... 31
Jurgen Baumert, OlafK oller, Manfred Lehrke undJ ens Brockmann
1. Definition der Untersuchungspopulationen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
2. Test- und Fragebogenentwicklung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
3. Testdesign. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
4. Skalierung der Leistungstests in TIMSS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
5. Stichprobenziehung und Stichprobengewichtung ................ 68
6. Durchflihrung der Untersuchung ............................ 81
7. Teilnehmende Lander. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
III. Mathematische und naturwissenschaftliche Grundbildung:
Konzeptuelle Grundlagen und die Erfassung und Skalierung
von Kompetenzen .................................. 85
Eckhard Klieme, Jurgen Baumert, OlafK oller und Wi/fried Bos
1. Konzeptuelle Grundlagen .................................. 85
2. Dimensionen des Grundbildungstests . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
3. Mathematisch-naturwissenschaftliche Grundbildung: Erfassung und
Skalierung von Kompetenzen ............................... 107
IV. Mathematische und naturwissenschaftliche Grundbildung im
internationalen Vergleich .... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 135
Jurgen Baumert, Wi/fried Bos und Rainer "Watermann
1. Variabilitat der Bildungsbeteiligung in der Sekundarstufe II und mathe-
matisch-naturwissenschaftliche Grundbildung .................. 135
5
2. Mathematisch-naturwissenschaftliche Grundbildung: Der internatio-
nale Leistungsvergleich .................................... 142
3. Relative Starken und Schwachen der deutschen Abschlussjahrgange der
Sekundarstufe II im Bereich der mathematisch-naturwissenschaftlichen
Grundbildung: Analysen differentieller Itemfunktionen ........... 171
4. Leistungsvergleiche zwischen Sekundarstufe lund Sekundarstufe II 187
5. Unterrichtszeit und Fachleistungen im Bereich der mathematisch
naturwissenschaftlichen Grundbildung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192
V. Mathernatische und naturwissenschaftliche Grundbildung
beirn Obergang von der Schule in den Beruf . . . . . . . . . . . . .. 199
Rainer Watermann undJ urgen Baumert
1. Institutionelle und regionale Leistungsunterschiede . . . . . . . . . . . . . .. 199
2. Mathematisch-naturwissenschaftliche Grundbildung und berufliche
Erstausbildung im dualen System oder in beruflichen Vollzeitschulen 211
3. Die Bedeutung des Erlebens von Kompetenz, Autonomie und sozialer
Eingebundenheit rur die Entwicklung einer intrinsischen Berufsmoti-
vation ................................................. 246
VI. Einflusse sozialer und ethnischer Herkunft beirn Obergang in
die Sekundarstufe II und den Beruf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 261
Kai Uwe Schnabel und Knut Schwippert
1. Schichtenspezifische EinflUsse am Dbergang auf die Sekundarstufe II 261
Knut Schwippert und Kai Uwe Schnabel
2. Mathematisch-naturwissenschaftliche Grundbildung auslandischer
Schulausbildungsabsolventen ............................... 282
Anhang: Aufbau und Struktur der Sekundarstufe II der an der Unter
suchung beteiligten Lander. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 301
Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 351
6
Tabellenverzeichnis
Tabelle 11.1: Schuler der Sekundarstufe II im letzten Ausbildungsjahr
nach Schulart 1995/96 ........................... . 36
Tabelle 11.2: Ausschopfungsgrad der international gewunschten Ziel
population und national definierten Untersuchungspopula
tion nach Landern in Prozent des einschlagigen Altersjahr-
gangs (Age Cohort Coverage Efficiency) ................ . 38
Tabelle 11.3: Ausschopfungsgrad der Teilpopulationen mit voruniversita
rem Mathematik- bzw. Physikunterricht nach Landern in
Prozent des einschlagigen Altersjahrgangs (Mathematics and
Physics TIMSS Coverage Indices [MTCI, PTCI]) ........ . 41
Tabelle 11.4: Ausschopfungsgrad der Teilpopulationen mit differenzier
tern voruniversitarem Mathematik- bzw. Physikunterricht
nach Landern in Prozent des einschlagigen Altersjahrgangs
(Mathematics and Physics TIMSS Coverage Indices [MTCI,
PTCI]) ....................................... . 42
Tabelle 11.5: Mathematische Testaufgaben im Grundbildungstest nach
Sachgebiet und Verhaltenserwartung ................. . 49
Tabelle 11.6: Naturwissenschaftliche Testaufgaben im Grundbildungstest
nach Sachgebiet und Verhaltenserwartung ............ . 49
Tabelle 11.7: Testaufgaben des Grundbildungstests nach Fachgebiet und
Aufgabenformat ................................ . 50
Tabelle 11.8: Testaufgaben fur den voruniversitaren Mathematikunter-
richt nach Sachgebiet und Verhaltenserwartung ........ . 50
Tabelle 11.9: Testaufgaben fur den voruniversitaren Mathematikunter-
richt nach Sachgebiet und Aufgabenformat ............ . 51
Tabelle 11.10: Testaufgaben fur den voruniversitaren Physikunterricht nach
Sachgebiet und Verhaltenserwartung ................. . 51
Tabelle 11.11: Testaufgaben fur den Physikunterricht nach Sachgebiet und
Aufgabenformat ................................ . 52
Tabelle 11.12: Aufgabenbundel nach Sachgebiet und Bearbeitungszeit .. . 58
Tabelle II.13: Verteilung der Aufgabenbundel aufTesthefte .......... . 59
Tabelle 11.14: Zuweisung der Testhefte auf Subgruppen der Unter-
suchungsteilnehmer ............................. . 59
Tabelle 11.15: Untersuchungsbeteiligung von Schulern nach Schulart in
Prozent der Sollzahlen (Ausschopfungsgrad der Stichprobe
in Deutschland) ................................ . 72
7
Tabelle II.16: Realisierte Stichprobe nach Schulart und Erhebungsjahr in
Deutschland (ungewichtet) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
Tabelle 11.17: Auszubildende nach Ausbildungsberufen (Hauptgruppen)
in der Stichprobe der berufsbildenden Schulen und der
Grundgesamtheit ................................ 74
Tabelle II.18: Realisierte Stichprobe der Abschlussklassen in der gymnasia
len Oberstufe an Gymnasien, integrierten Gesamtschulen
und Fachgymnasien nach Kurswahl in Mathematik und Phy-
sik in Deutschland (ungewichtet) .................... 75
Tabelle 11.19: Realisierte Stichprobe flir den Untersuchungsbereich "Ma
thematisch-naturwissenschaftliche Grundbildung" nach
Schulformen (gewichtet) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
Tabelle 11.20: Realisierte Stichprobe flir die Untersuchungsbereiche "Vor
universitarer Mathematik- und Physikunterricht" nach Fa-
chern und Kursniveau (gewichtet) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
Tabelle 11.21: Teilnehmende Lander nach Untersuchungsbereichen ..... 84
Tabelle 111.1: Mathematische Testaufgaben im MSL-Test nach Sachgebiet
und Aufgabenformat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
Tabelle 111.2: Naturwissenschaftliche Testaufgaben im MSL-Test nach
Sachgebiet und Aufgabenformat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
Tabelle 111.3: Angewandte Aufgabenstellungen im MSL-Test (Reasoning
and Social Utility) nach Fach und Aufgabenformat ....... 94
Tabelle IlIA: Kennwerte flir die Anpassungsglite konkurrierender Modelle
zur Dberprlifung der Dimensionalitat des Tests zur mathe
matisch-naturwissenschaftlichen Grundbildung (zwei Grup-
pen mit unterschiedlichen Testheften) . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
Tabelle 111.5: Charakteristische Aufgaben auf den Kompetenzstufen der
mathematischen Grundbildung ..................... 122
Tabelle 111.6: Charakteristische Aufgaben auf den Kompetenzstufen der
naturwissenschaftlichen Grundbildung . . . . . . . . . . . . . . . . 129
Tabelle 111.7: Fahigkeitsniveaus und Gruppenbildung fur die beiden
TIMSS-Grundbildungstests ........................ 133
Tabelle IY.l: Ausgewahlte Kennziffern der Bildungssysteme der
TIMSS/lII-Lander ............................... 136
Tabelle IY.2: Ergebnisse der Regression yom Grundbildungsniveau auf
ausgewahlte Systemmerkmale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 141
8
Tabelle IV3: Ausschopfungsgrad der international gewlinschten Ziel
population und national definierten Untersuchungspopula
tion nach Landern in Prozent des einschlagigen Altersjahr-
gangs (Age Cohort Coverage Efficiency) ................ . 144
Tabelle IVA: Testleistungen im Bereich mathematisch-naturwissenschaft
licher Grundbildung bei unterschiedlichen am Tel normier-
ten Teilpopulationen nach ausgewahlten Landern ....... . 148
Tabelle IY.5: Schuler nach Fahigkeitsniveau im Bereich mathematischer
Grundbildung und ausgewahlten Landern bei normiertem
und nicht normiertem TIMSS Coverage Index .......... . 161
Tabelle IY.6: Schuler nach Fahigkeitsniveau im Bereich naturwissen
schaftlicher Grundbildung und ausgewahlten Landern bei
normiertem und nicht normiertem TIMSS Coverage Index 162
Tabelle IY.7: Testaufgaben nach Anforderungsniveau und Sachgebiet ... 172
Tabelle IY.8: Aufgabenschwierigkeiten im Grundbildungstest nach Sach-
gebiet und Anforderungsniveau ......... : .......... . 173
Tabelle IY.9: Testaufgaben nach Anforderungsniveau, Aufgabenformat
und Sachgebiet ................................. . 182
Tabelle IY.l 0: Differentielle Aufgabenschwierigkeiten (DIF) im mathema
tischen Grundbildungstest im Vergleich mit ausgewahlten
Referenzlandern nach Anforderungsniveau ................... . 183
Tabelle IY.ll: Differentielle Aufgabenschwierigkeiten (DIF) im natur
wissenschaftlichen Grundbildungstest im Vergleich mit aus
gewahlten Referenzlandern nach Anforderungsniveau ..... 186
Tabelle IY.12: Approximierte nominale Unterrichtszeit (in Zeitstunden) in
Mathematik und den Naturwissenschaften von der 1. bis
zum Ende der 8. Jahrgangsstufe in ausgewahlten Landern .. 195
Tabelle Y.l: Erreichte Kompetenzniveaus der mathematischen Grundbil-
dung nach Bildungsgang .......................... . 201
Tabelle Y.2: Erreichte Kompetenzniveaus der naturwissenschaftlichen
Grundbildung nach Bildungsgang .................. . 201
Tabelle Y.3: Erreichte Kompetenzniveaus der mathematischen Grundbil-
dung nach Schulabschluss ......................... . 202
Tabelle Y.4: Erreichte Kompetenzniveaus der naturwissenschaftlichen
Grundbildung nach Schulabschluss ................. . 202
Tabelle Y.5: Leistungen in mathematisch-naturwissenschaftlicher Grund
bildung nach zuletzt besuchter allgemeiner Schulform und
Schulabschluss ................................. . 206
9
Tabelle y'6: Auszubildende nach am haufigsten in der Stichprobe vertre-
tenen Ausbildungsberufen ......................... 213
Tabelle Y.7: Berufsfachschiiler nach am haufigsten in der Stichprobe ver
tretenen Bildungsgangen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 213
Tabelle Y.8: Geschlecht, Schulabschluss und Realisierung des Wunschbe-
rufs nach Berufsgruppen im dualen System ............ 215
Tabelle Y.9: Klassifikation der beruflichen Bildungsgange nach Sachge-
bietsnahe ...................................... 218
Tabelle Y.1O: Multiple Regression der Leistungen in den Untertests der
mathematisch-naturwissenschaftlichen Grundbildung auf
Geschlecht, Schulabschluss, Sachgebietsnahe des Ausbil-
dungsgangs und Ausbildungsjahr .................... 223
Tabelle Y.ll: Multiple Regression der Leistungen in den Untertests der
mathematisch-naturwissenschaftlichen Grundbildung auf
Geschlecht, Schulabschluss, Sachgebietsnahe des Ausbil
dungsgangs, Ausbildungsjahr und Einschatzung der Lernge
legenheiten am Arbeitsplatz und im Fachunterricht der Be-
rufsschule ...................................... 226
Tabelle Y.12: Geschlecht und hochster allgemeinbildender Schulabschluss
nach den am haufigsten in der Stichprobe vertretenen Aus
bildungsberufen im dualen System . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 228
Tabelle y'13: Kennwerte zur kriterialen Validitat des Grundbildungstests
nach Berufsfeld und Sachgebiet ..................... 238
Tabelle Y.14: Wichtigkeitsratings der Experten (in %), relative Losungs
haufigkeiten und differentielle Itemparameter (Gruppe X
Item) (in Logits) ausgewahlter Aufgaben aus dem Bereich der
mathematischen Grundbildung nach Bildungsgangen .... 241
Tabelle Y.15: Wichtigkeitsratings der Experten (in %), relative Losungs
haufigkeiten und differentielle Itemparameter (Gruppe X
Item) (in Logits) ausgewahlter Items aus dem Bereich der
naturwissenschaftlichen Grundbildung nach Bildungsgangen 242
Tabelle Y.16: Produkt-Moment-Korrelationen zwischen Itemwichtigkeit
und relativer Itemschwierigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 243
Tabelle Y.17: Skalen zur Erfassung von Merkmalen subjektiver Ausbil-
dungsumwelten ................................. 248
Tabelle Y.18: Skalen zur Erfassung der Berufsmotivation ............ , 250
Tabelle Y.19: Mittelwerte und Standardabweichungen der Skalen bzw.
Items zur Bewertung der Ausbildungssituation und der Be-
rufsmotivation .................................. 251
10
Tabelle VI.I: Ausgewahlte Kennwerte der Untersuchungsstichprobe .... 270
Tabelle VI.2: Logistische Regression zur Vorhersage des Niveaus des
Hauptschulabschlusses (regularl qualifiziert) ........... . 273
Tabelle V1.3: Logistische Regression zur Vorhersage des Bildungsverlaufs
nach Realschulabschluss (duale Ausbildung/Fachoberschule) 275
Tabelle VI.4: Logistische Regression zur Vorhersage universitarer Ausbil-
dungsgange (GOS/FG vs. iibrige Bildungsgange) ....... . 277
Tabelle VI.5: Sprachgebrauch und Geburtsort der Befragten und ihrer
Eltern in den drei Migrantengruppen ................ . 287
Tabelle VI.6: Alter und Geschlecht der TIMSS-Probanden und familiarer
Sprachgebrauch ................................. . 288
Tabelle VI.7: Verteilung von Jugendlichen und jungen Erwachsenen aus
Familien mit unterschiedlichem Sprachgebrauch nach Bil-
dungsgang .................................... . 289
Tabelle VI.8: Materiale Ausstattung der Jugendlichen aus Familien mit
unterschiedlichem deutschen Sprachgebrauch .......... . 291
Tabelle V1.9: Hochster Schulabschluss der Eltern nach familiarem Sprach-
gebrauch ...................................... . 292
Tabelle VI.IO: Berufswahl von Auszubildenden aus Familien mit unter-
schiedlichem deutschen Sprachgebrauch .............. . 294
Tabelle VI.II: Leistungsverteilung von Jugendlichen aus Familien unter-
schiedlichen deutschen Sprachgebrauchs .............. . 296
Tabelle VI.12: Erklarter Varianzanteil an der mathematisch-naturwissen
schaftlichen Grundbildung durch die Sprachgruppenzuge
horigkeit ("familiarer Sprachgebrauch") unter Beriicksichti-
gung weiterer Kontrollvariablen .................... . 297
Tabelle VI.13: Effekte der Kovariaten auf das Leistungsniveau in der Ana
lyse des Nettoeffekts der Variable "familiarer Sprachgebrauch" 298
11