Naturwissenschafts-Kompetenz über dem OECD-Schnitt: 10 % Spitzenschüler/innen – 16 % Risikoschüler/innen

Die Naturwissenschafts-Kenntnisse der Schüler/innen bilden erstmals bei PISA den Testschwerpunkt mit mehr als der Hälfte aller Aufgaben (108): Wissen, Fragestellungen und Methoden in Physik, Chemie, Biologie und in den Erd- und Weltraumwissenschaften stehen im Zentrum der Studie.

Die österreichischen Schüler/innen erzielen im Mittel 511 Punkte auf der neu verankerten Naturwissenschafts-Skala und liegen damit 11 Punkte (und statistisch signifikant) über dem OECD-Schnitt (500). Innerhalb der 30 OECD-Länder bedeutet dies Rang 12 (statistisch 8. bis 15. geteilter Rang).

Ein direkter Vergleich mit den NW-Werten von PISA 2000 und 2003 ist nicht möglich, da der aktuelle Test wesentlich umfangreicher ist (108 Aufgaben gegenüber 35) und die Teilbereiche etwas anders gewichtet wurden. Alle künftigen PISA-Studien werden aber auf dieser neuen Naturwissenschafts-Skala verankert werden. Vergleicht man nur die 22 (Link-)Aufgaben, die sowohl bei PISA 2003 als auch bei PISA 2006 eingesetzt wurden, so zeigt sich in Österreich eine nur minimale Differenz von 2 Punkten zwischen 2003 und 2006 (statistisch nicht signifikant).

Die mit Abstand besten Naturwissenschaftsleistungen erbringen die Schüler/innen aus Finnland. Mit 563 Punkten erreichen sie den höchsten je auf einer PISA-Gesamtskala erzielten Landesmittelwert. Die Schüler/innen aus unseren Nachbarländern liegen in Naturwissenschaft etwa gleichauf mit den österreichischen: Slowenien (519), Deutschland (516), Tschechische Republik (513), Schweiz (512) und Ungarn (504).

Schüler/innen auf den höchsten Naturwissenschaftskompetenzstufen 5 und 6 werden zur internationalen „Spitzengruppe“ gezählt. Österreich weist 10 % solcher Spitzenschüler/innen auf und liegt damit geringfügig hinter Deutschland (12 %), gleichauf mit der Schweiz und ähnlich wie der OECD-Schnitt (9 %). Mit Abstand die meisten Spitzenschüler/innen hat Finnland (21 %), gefolgt von Neuseeland, Japan und Australien mit mindestens 15 %.

Am anderen Ende des Leistungsspektrums findet man bei PISA Schüler/innen auf Leistungsstufe 1 oder sogar darunter. Das sind Schüler/innen, die zum Beispiel erhebliche Probleme haben, naturwissenschaftliche Fakten von persönlichen Meinungen zu unterscheiden. In Österreich gibt es in Naturwissenschaft 16 % solcher Risikoschüler/innen – jede/r sechste österreichische Schüler/in zeigt gegen Ende der Pflichtschulzeit große Mängel im naturwissenschaftlichen Wissen. Im Vergleich zu Finnland (4 %) weist Österreich rund viermal so viele Risikoschüler/innen auf. Eine kleine Risikogruppe von maximal 10 % haben außerdem Estland und Kanada. Vergleichbar mit Österreich liegen Deutschland (15 %) und die Schweiz (17 %).

Zwischen Mädchen und Burschen gibt es in Österreich – wie in allen anderen Ländern – keine wesentlichen Unterschiede auf der Naturwissenschafts-Gesamtskala. Interessante Unterschiede zeigen sich hingegen bei einigen Teilbereichen (s.u.).

Physikalische Systeme: Burschen deutlich besser als Mädchen – Sehr geringe Motivation für naturwissenschaftliche Berufe

PISA unterscheidet zwischen Wissen in den und über die Naturwissenschaften. Bei Wissen über die Naturwissenschaften geht es um das Verständnis, wie Naturwissenschaften funktionieren, z. B. müssen die Schüler/innen Merkmale einer naturwissenschaftlichen Untersuchung kennen oder eine naturwissenschaftliche Grafik interpretieren können. Wissen in den Naturwissenschaften umfasst das Verständnis fundamentaler naturwissenschaftlicher Konzepte und Theorien – so müssen die Schüler/innen die Funktionsweise der Lunge verstehen oder wissen, wie Strom durch Windkraft erzeugt werden kann. Dabei ist zu unterscheiden zwischen:

• Physikalischen Systemen,
• Biologischen Systemen,
• Erd- und Weltraumsystemen sowie
• Technologischen Systemen.

Die österreichischen Jugendlichen haben ihre relative Stärke in den Biologischen (522; OECD 502) sowie in den Physikalischen Systemen (518; OECD 500). Relative Schwächen bilden Erd- und Weltraumsysteme (503; OECD 500) sowie das Wissen über die Naturwissenschaften (504; OECD 500). Für die Technologischen Systeme sind keine eigenen Analysen sinnvoll, weil es für diesen Bereich nur wenige Aufgaben gibt.

Bemerkenswert sind hier die geschlechtsspezifischen Effekte: Während beim Wissen über Naturwissenschaft und beim Wissen in den Biologischen Systemen in Österreich keine signifikanten Geschlechtsunterschiede festzustellen sind, sind die Burschen bei den Physikalischen Systemen und den Erd- und Weltraumsystemen signifikant besser. Im Bereich der Physikalischen Systeme schneiden die österreichischen Burschen um 45 Punkte besser ab als die Mädchen – das ist der deutlich größte Unterschied unter allen 36 OECD-/EU-Staaten und wird Thema weiterführender Analysen für den Nationalen Bericht sein.

Sowohl allgemeines als auch spezifisches Interesse an Naturwissenschaft oder an bestimmten Themen liegen bei Österreichs Jugendlichen im Durchschnitt der OECD-Staaten. Dagegen zeigen sie deutlich weniger Freude und Spaß als ihre Alterskolleg/innen der meisten europäischen Vergleichsländer am Lesen oder Lernen über naturwissenschaftliche Themen. Sowohl bei der instrumentellen als auch bei der zukunftsorientierten Motivation findet man bei Schülerinnen und Schülern in Österreich die niedrigsten Werte innerhalb der europäischen Vergleichsländer. Dabei handelt es sich um Fragen, ob sich Anstrengungen in naturwissenschaftlichen Fächern (z. B. für den späteren Beruf oder ein Studium) lohnen oder ob Jugendliche in naturwissenschaftlichen Berufen ihre Zukunft sehen. Weder im Unterricht noch im familiären Umfeld gelingt es in Österreich offenbar, Jugendlichen den hohen Stellenwert und die Möglichkeiten innerhalb der naturwissenschaftlich-technischen Berufe ausreichend nahe zu bringen. Die unterschiedlichen Einstellungen von 15-/16-jährigen Mädchen und Burschen lassen bereits erkennen, warum so wenige Frauen in Österreich entsprechende Studien beginnen bzw. naturwissenschaftliche Berufe ergreifen. Ähnliches zeigte sich bereits bei PISA 2003 in Bezug auf Mathematik.

Der naturwissenschaftliche Unterricht der 15-/16-Jährigen ist in Österreich sehr sprachbetont („fragend-entwickelnd“) und konzentriert sich auf Diskussionen (55 %) und Meinungsäußerungen zu verschiedenen Themen (53 %). Weit weniger oft führen Schüler/innen praktische naturwissenschaftliche Experimente im Labor durch (16 %), erhalten die Möglichkeit, selbst eine Untersuchung auszuwählen (14 %), eine eigene Idee auszutesten (18 %) oder wenden naturwissenschaftliche Konzepte auf Alltagsprobleme an (21 %).

492 – 491 – 490: Ergebnisse in Lesen seit 2000 praktisch unverändert – Mädchen haben deutlich besseres Leseverständnis

In Lesen erreichen die österreichischen Schüler/innen im Mittel 490 Punkte (OECD 492). Innerhalb der 29 OECD-Länder (ohne die USA) bedeutet dies Rang 16 (statistisch den 12. bis 20. geteilten Rang). Die Leseleistungen der österreichischen Schüler/innen sind in den letzten Jahren unverändert geblieben. Bei PISA 2003 erzielten die Schüler/innen 491 Punkte und bei PISA 2000 492 Punkte.

Führend in Lesen sind Korea (verbesserte sich auf 556 Punkte) und Finnland (547 – gleich bleibend Spitze). In Österreichs Nachbarländern der Schweiz (499), Deutschland (495), Slowenien (494), der Tschechischen Republik (483) sowie Ungarn (482) zeigen die Schüler/innen eine ähnliche Lese-Kompetenz wie bei uns.

In Lesen hat sich auch bei der Größe der Spitzen- und Risikogruppe in Österreich nichts verändert: Im obersten Leistungsbereich sind 9 % Lese-Spitzenschüler/innen (PISA 2003 8 %). Im unteren Leistungssegment hat Österreich 21,5 % Lese-Risikoschüler/innen, d. h. jede/r fünfte österreichische Schüler/in kann gegen Ende der Pflichtschulzeit nur unzureichend sinnerfassend lesen – bei PISA 2003 waren es 20 %.

Die meisten Spitzenleser/innen befinden sich in Korea (22 %) sowie in Finnland (17 %) und in Neuseeland (16 %). Gleichzeitig gelingt es in Korea und Finnland die Lese-Risikogruppe mit rund 5 % sehr klein zu halten. Wie bei bisher allen PISA-Studien lesen die Mädchen weltweit im Schnitt deutlich besser als die Burschen – im OECD-Mittel beträgt die Differenz 38, in Österreich 45 Punkte. Daher befinden sich unter den österreichischen Burschen auch mehr, nämlich 27 % Risikoschüler, gegenüber 15 % bei den Mädchen.

506 – 505: Mathematik-Kompetenz gleich wie 2003 – Burschen in Mathematik deutlich besser

Die österreichischen Schüler/innen erreichen bei PISA 2006 im Bereich Mathematik im Mittel 505 Punkte und liegen 7 Punkte (und statistisch signifikant) über dem OECD-Schnitt (498). Innerhalb der 30 OECD-Länder bedeutet dies Rang 13 (10. bis 16. geteilter Rang). Gegenüber PISA 2003 hat sich die mittlere Mathematik-Kompetenz der Schüler/innen Österreichs nicht verändert – 2003 betrug der Mittelwert 506 Punkte.

Auch in Mathematik schneiden die finnischen (548) und koreanischen (547) Schüler/innen hervorragend ab (ähnlich wie in den Nicht-OECD-Teilnehmern Taiwan mit 549 oder Hongkong mit 547 Punkten).

In den höchsten Kompetenzstufen 5 und 6 weist Österreich in Mathematik 15 % Spitzenschüler/innen auf – ebenfalls exakt gleich wie bei PISA 2003. Die meisten Spitzenmathematiker/innen finden sich in Korea (27 %) sowie Finnland (24 %), der Schweiz (23 %) und Belgien (22 %).

In Mathematik gibt es unter den österreichischen 15-/16-Jährigen 20 % Risikoschüler/innen. Jede/r fünfte österreichische Schüler/in hat gegen Ende der Pflichtschulzeit große Probleme, einfachste mathematische Fragestellungen in lebensnahen Situationen zu lösen. Bei PISA 2003 hatten ähnlich viele, nämlich 19 % der Schüler/innen extrem niedrige Mathematikleistungen.

In den OECD-Ländern schneiden die Burschen bei der Mathematik-Kompetenz um 11 Punkte besser ab. In Österreich liegen die Burschen sogar um 23 Punkte vor den Mädchen und haben damit weltweit den größten Vorsprung in Mathematik.

Jede/r Dritte ist Risikoschüler/in

21 % der österreichischen Schüler/innen gehören in zumindest einem Kompetenzbereich zur Spitzengruppe: 4 % der heimischen Schüler/innen erreichen sowohl in Naturwissenschaft, als auch in Lesen und Mathematik Spitzenleistungen. 6 % der Jugendlichen gehören in zwei der drei Untersuchungsbereiche zur Spitzengruppe und 11 % der österreichischen 15-/16-Jährigen erbringen ausschließlich in einem Bereich Spitzenleistungen.

Am anderen Ende des Leistungsspektrums zählt immerhin fast jeder dritte heimische Jugendliche zu einer Risikogruppe – 10 % der Schüler/innen zeigen in allen drei Kompetenzbereichen besonders geringe Leistungen und zählen sowohl in Naturwissenschaft, als auch in Mathematik und in Lesen zur Risikogruppe. Weitere 8 % sind in zwei der drei Bereiche Risikoschüler/innen. Außerdem gehören 12 % der Jugendlichen in nur einem Kompetenzbereich zu den besonders Leistungsschwachen.

Familiäre Herkunft bestimmt Leistungen – Migrant/innen 2. Generation unter den Erwartungen

Der Lernerfolg der Schüler/innen wird in Österreich zu einem erheblichen Teil durch den Bildungshintergrund der Eltern bestimmt. Die Leistung der Schüler/innen von Eltern mit Pflichtschulabschluss ist im Schnitt um rund 100 Punkte geringer als die jener Schüler/innen, deren Eltern nach der Matura eine akademische Ausbildung gemacht haben. In anderen Ländern gleicht das Bildungssystem familiäre Defizite weit besser aus. Diese kompensatorische Leistung der Schule ist in Finnland, Italien, Irland, Dänemark und Schweden am besten.

13 % der getesteten Schüler/innen haben Migrationshintergrund. Unter den 21 OECD-/EU-Ländern mit einem Migrantenanteil größer 4 % ist die Differenz zwischen Einheimischen und Migrantinnen und Migranten in Österreich mit 61 Punkten überdurchschnittlich groß. Teilweise ist dieser Unterschied auf den sozioökonomischen Hintergrund zurückzuführen. Bildet man eine Rangreihe der Lese-Kompetenz nur mit einheimischen Schülerinnen und Schülern, ergibt sich für Österreich dieselbe Position (14 von 21) wie in einer Rangreihe unter Einschluss der Schüler/innen mit Migrationshintergrund.

Die 1. Migrantengeneration ist mit ihren Eltern nach Österreich eingewandert (8 %), während die 2. Generation in Österreich geboren wurde (5 %) und hier ihre gesamte Schullaufbahn absolviert hat. Unerwartet schneidet die 2. Generation trotz des längeren Aufenthaltes in Österreich nicht besser ab als die 1. Generation. Sie erreichen beim Lesen im Schnitt sogar um 31 Punkte weniger als die 1. Generation. Dies lässt auf einen geringen Effekt der Integrationsbemühungen in Österreich schließen (in Deutschland ist es sehr ähnlich). Auch hier wird in den nächsten Monaten von Migrationsfachleuten der Zusammenhang genauer erforscht und dargestellt werden.

Mittelwerte der OECD-Länder in den drei Domänen (PISA 2000 – 2003 – 2006)

Weitere Informationen

• Ergebnisse aus österreichischer Perspektive:
  Schreiner, Claudia (Hrsg.). (2007). PISA 2006. Internationaler Vergleich von Schülerleistungen. Erste Ergebnisse. Graz: Leykam.
• Ergebnisse aus der OECD-Perspektive