TIMSS, PISA og fysikk Svein Lie Gol 10.08.08

Hvem er ”vi” (EKVA)? Universitetet i Oslo Det utdanningsvitenskapelige fakultet Institutt for lærerutdanning og skoleutvikling EKVA, Enhet for kvantitative utdanningsanalyser Oppdrag fra Kunnskapsdepartementet og Utdanningsdirektoratet om gjennomføring og evaluering Særlig TIMSS (IEA) og PISA (OECD) Nasjonale prøver etc

Gjennomførte internasjonale studier med realfag TIMSS 1995 (pop 1, 2 og 3, bl a fysikkspesialister) 2003 (pop 1 og 2) 2007 (pop 1 og 2) TIMSS Advanced 2008 (matematikk og fysikk) PISA 2000, 2003, 2006 (naturfag i sentrum), 2009 …..

Noen utdrag fra publikasjonslisten Doktoravhandlinger Angell, C. Elevers fysikkforståelse. En studie basert på utvalgte fysikkoppgaver i TIMSS. Oslo 1996: Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet, Universitetet i Oslo. Isager, O. A. Den norske grunnskolens biologi i et historisk og komparativt perspektiv. Oslo 1996: Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet, Universitetet i Oslo. Kind, P. M. Exploring Performance Assessment in Science. Oslo 1996: Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet, Universitetet i Oslo. Olsen, Rolf Vegar. Achievement tests from an item perspective. An exploration of single item data from the PISA and TIMSS studies, and how such data can inform us about students' knowledge and thinking in science. Oslo: Unipub forlag 2005. 210 s. Series of dissertations submitted to the Faculty of Education, University of Oslo ; 48 Turmo, Are. Naturfagdidaktikk og internasjonale studier. Store internasjonale studier som ramme for naturfagdidaktisk forskning: En drøfting med eksempler på hvordan data fra PISA 2000 kan belyse sider ved begrepet naturfaglig allmenndannelse. Universitetet i Oslo: Unipub forlag 2003. 242 s. Flere under arbeid Mer enn 40 hovedfagsoppgaver

Bøker fra PISA og TIMSS TIMSS Lie, Svein; Kjærnsli, Marit; Brekke, Gard. Hva i all verden skjer i realfagene? Internasjonalt lys på trettenåringers kunnskaper, holdninger og undervisning i norsk skole: ILS 1997. Angell, Carl; Kjærnsli, Marit; Lie, Svein. Hva i all verden skjer i realfagene i videregående skole?: Universitetsforlaget, Oslo 1999 Grønmo, Liv Sissel; Bergrem, Ole Kristian; Kjærnsli, Marit; Lie, Svein; Turmo, Are. Hva i all verden har skjedd i realfagene? Norske elevers prestasjoner i matematikk og naturfag i TIMSS 2003. Skriftserien Acta Didactica utgitt av Unipub forlag, Oslo 2004. PISA Lie, Svein; Kjærnsli, Marit; Roe, Astrid; Turmo, Are. Godt rustet for framtida? Norske 15-åringers kompetanse i lesing og realfag i et internasjonalt perspektiv. 2001. Kjærnsli, Marit; Lie, Svein; Olsen, Rolf Vegar; Roe, Astrid; Turmo, Are. Rett spor eller ville veier? Norske elevers prestasjoner i matematikk, naturfag og lesing i PISA 2003. Universitetsforlaget, 2004 Kjærnsli, Marit; Lie, Svein; Olsen, Rolf Vegar; Roe, Astrid; Tid for tunge løft. Norske elevers kompetanse i naturfag, lesing og matematikk i PISA 2006. Universitetsforlaget, 2007

Noen resultater fra TIMSS 2003

Prestasjoner i naturfag, 8. klasse

Prestasjoner i naturfag 4. klasse

TIMSS: Endring i naturfag, 8. klasse 1995-2003

Fra 1995 til 2003 Stor tilbakegang siden 1995 på begge klassetrinn og i begge realfagene Norske elever i 2003 lå mellom et halvt og ett år etter det nivået like gamle elever lå på i 1995 på tross av at elevene i 4.klasse hadde ett år mer på skolen i 2003 enn i 1995

PISA 2006: Perspektiver og resultater (Naturfag var hovedemne)

PISA PISA kartlegger kompetanser som er viktige i et livslangt perspektiv Ikke utgangspunkt i landenes læreplan Rammeverkene i de tre fagområdene er utviklet av fageksperter Ikke en rettferdig test ved at den tar hensyn til antall år på skolen, antall undervisningstimer etc I tilfelle forklaringsvariable Gir et bilde av situasjonen i vårt land i et internasjonalt perspektiv, målet er ikke å kartlegge den enkelte skole eller elev

Scientific literacy i PISA 2006 Scientific literacy refers to an individual’s: Scientific knowledge and use of that knowledge to identify questions, to acquire new knowledge, to explain scientific phenomena, and to draw evidence-based conclusions about science-related issues; understanding of the characteristic features of science as a form of human knowledge and enquiry; awareness of how science and technology shape our material, intellectual, and cultural environments; and willingness to engage in science-related issues, and with the ideas of science, as a reflective citizen.

Scientific knowledge Knowledge OF science (~ 60 %) Scientific concepts, and relations between them, laws of nature, natural phenomena etc. Three sub-domains: Physical, Living, Earth and space systems Knowledge ABOUT science (~ 40 %) Nature of science, methods of scientific enquiry, type of scientific explanations, etc.

PISA 2006: Resultater i naturfag

Matematikk

Prestasjoner i et nordisk perspektiv over eller under OECD-gjennomsnittet

Kjønnsforskjeller (positive verdier betyr her i guttenes favør)

Spredningen blant elevene i de nordiske landene Spredningen omtrent som OECD-gjennomsnittet i naturfag og matematikk Størst i norden Størst spredning i lesing

Variasjon mellom og innen skoler Mellom skoler Innen skolen

Kompetanser i naturfag Identifisere naturfaglige spørsmål Forklare fenomener naturvitenskapelig Bruke naturfaglig evidens

Endring i norske prestasjoner fra 2000 - 2006

Kjønnsforskjeller i naturfagkompetansene Positive verdier i guttenes favør

Relative resultater for naturfagdisiplinene

Elevenes motivasjon for naturfag

Bruk av IKT – kjønnsforskjeller norske resultater Forholdte mellom hjemme og på skolen er relativt likt i de nordiske landene og for OECD-gjennomsnittet. I Finland rapporterer elevene mindre bruk av data på skolen enn i de norske elevene

PISA: Oppsummering av hovedfunn Nedgang i alle fagområdene Svakest av de nordiske landene Store kjønnsforskjeller i lesing i jentenes favør Større spredning blant elevene enn i de andre nordiske landene

Hvor ligger utfordringene? Lavt læringstrykk Mye aktivitet uten klare mål Arbeidsplaner: Tilpassingens tyranni? ”Lov” å gjøre ingenting? Svekket bruk av klassen som felles læringsarena? Mye tid går bort til ikke-faglige oppgaver Læreren som faglig og pedagogisk leder viktigere enn noen gang

TIMSS Advanced, fysikk 2008

Prosentandel av årskullet TIMSS 1995: Fysikk Land Gj.snitt skåre Prosentandel av årskullet Gj.snittsalder Norge 581 8 19,0 Sverige 573 16 18,9 Russland 545 2 16,9 Danmark* 534 3 19,1 Tyskland 522 Australia* 518 13 17,7 Kypros 494 9 Latvia 488 18,0 Sveits 14 19,5 Hellas 486 10 Canada 485 18,6 Frankrike 466 20 18,2 Tsjekkia 451 11 18,1 Østerrike* 435 33 USA* 423 Internasjonalt 500 18,4

Matematikk Skåre Alder %-andel av årskullet Frankrike 58,1 18,2 20% Russland 52,4 16,9 2% Australia 51,7 17,8 16% Sveits 50,1 19,5 14% Hellas 49,3 17,7 10% Danmark 48,9 19,2 21% Kypros 48,6 9% Sverige 47,2 18,9 Litauen 46,9 17,9 3% Norge 3MX 46,7 18,7 12% Canada 46,6 18,5 Intern. gj.snitt 46,1 18,4 Norge 3MX+3MY 42,8 18,6 Tsjekkia 40,0 18,1 11% Italia 39,6 19,1 Slovenia 39,1 75% (?) Tyskland 37,9 26% Østerrike 35,1 33% USA 34,8 18,0 Norge 3MY 32,1 4%

TIMSS Advanced, fysikk 2008 Mechanics Statics Kinetic and potential energy Mechanical waves Movement with constant speed or constant acceleration Circular movement Collisions Relativity

Fysikk 2008, forts Electricity and magnetism Heat and temperature Coulomb’s law and particles in electric fields Electrical circuits Magnetic fields and induction Types of electromagnetic radiation Heat and temperature Heat transfer Gas laws Heat radiation and absorption

Fysikk 2008, forts. Atomic and nuclear physics The structure of atoms Electrons, photoelectric effect, and X-ray production Nuclear reactions, radioactivity

Oppgave om halveringstid Radioaktivt thorium med massen 2,0 g sender ut stråling i 72 døgn. Da er det 0,25 g thorium igjen. Hva er halveringstiden for thorium? A 12 døgn B 24 døgn C 48 døgn D 72 døgn 1995: 75 % 2008: 75 %

Fritt fall En stein slippes fra ro ned i en tom, dyp brønn. Det tar 2,0 s før den treffer bunnen. Hvor dyp er brønnen? Se bort fra luftmotstand. A 4,9 m B 9,8 m C 19,6 m D 39,2 m E 78,4 m 1995: 86 % 2008: 89 %

Elektrisk krets (med figur!) I den elektriske kretsen nedenfor er bryteren S åpen. Hvordan går det med amperemeter- og voltmeterutslagene når bryteren S blir lukket? A Amperemeterutslaget øker, voltmeterutslaget avtar. B Amperemeterutslaget avtar, voltmeterutslaget øker. C Amperemeterutslaget øker, voltmeterutslaget øker. D Amperemeterutslaget avtar, voltmeterutslaget avtar. 1995: 47 % 2008: 37 %

Konstant fart Tiden lyset bruker på å passere rett gjennom et vanlig brilleglass, er omtrent A 10-11s B 10-9 s C 10-7 s D 10-5 s E 10-3 s 1995: 66 % 2008: 56 %

Ladd partikkel i magnetfelt En partikkel med ladningen q og massen m beveger seg med farten v i et homogent magnetfelt med flukstettheten B. Farten står normalt på flukstettheten. Partikkelen beveger seg i en sirkel. Vis at omløpstiden T til partikkelen er uavhengig av v. 1995: 24 % 2008: 12 %