Přírodovědné vzdělávání v Evropě: politiky jednotlivých zemí, praxe a výzkum

Transkript

1 BG Přírodovědné vzdělávání v Evropě: politiky jednotlivých zemí, praxe a výzkum Evropská komise

2

3 Přírodovědné vzdělávání v Evropě: politiky jednotlivých zemí, praxe a výzkum

4 Tento dokument vydala Výkonná agentura pro vzdělávání, kulturu a audiovizuální oblast (EACEA P9 Eurydice). Publikace vyšla tiskem v angličtině (Science Education in Europe: National Policies, Practices and Research), francouzštině (L'enseignement des sciences en Europe: politiques nationales, pratiques et recherche) a němčině (Naturwissenschaftlicher Unterricht in Europa: Politische Maßnahmen, Praktiken und Forschung). ISBN doi: /79222 Publikace je k dispozici také na internetu ( Konečné znění textu: říjen Education, Audiovisual and Culture Executive Agency, 2011 Dům zahraničních služeb, 2012 Obsah publikace může být částečně reprodukován, s výjimkou reprodukce pro komerční účely. Výňatku musí předcházet úplný odkaz na Eurydice, informační síť o vzdělávání v Evropě s datem vydání publikace. Žádosti o povolení reprodukovat celou publikaci je třeba adresovat EACEA P9 Eurydice Education, Audiovisual and Culture Executive Agency P9 Eurydice Avenue du Bourget 1 (BOU2) B-1140 Brussels Tel Fax eacea-eurydice@ec.europa.eu Website:

5 PŘEDMLUVA Zvládnutí základů přírodních věd se považuje za dovednost nezbytnou pro každého občana Evropy. Znepokojení slabými výsledky žáků v oblasti základních dovedností zjištěnými v mezinárodních výzkumech, vedlo v roce 2009 k přijetí evropského referenčního kritéria, které stanovuje, že v roce 2020 by podíl 15letých žáků, kteří mají problémy se čtením, matematikou a přírodními vědami, měl být nižší než 15 % ( 1 ). Aby bylo možno tohoto referenčního cíle do roku 2020 dosáhnout, je třeba společně zjistit jak překážky a problematické oblasti, tak účinné přístupy. Cílem této studie, jež předkládá srovnávací analýzu přístupů k výuce přírodovědných předmětů v Evropě, je přispět k lepšímu pochopení těchto faktorů. Řada mezinárodních studií poukazuje na potenciální nedostatek lidských zdrojů v klíčových vědeckých profesích a vyzývá k modernizaci školní výuky přírodních věd. Jak lze posílit motivaci žáků, pozvednout jejich zájem o přírodní vědy a současně zvýšit studijní úspěšnost? Mohou přírodovědné předměty vyučované ve školách zaujmout všechny žáky a zároveň připravit budoucí vědce? Přibližně 60 % absolventů vysokých škol v oborech přírodní vědy, matematika a informatika jsou muži. Jak tuto nerovnováhu v zastoupení žen a mužů zlepšit? To jsou některé z otázek, jimiž se tato studie zabývá. Studie navazuje na publikaci z roku 2006 Výuka přírodovědných předmětů na školách v Evropě, která shromáždila systematické informace o předpisech a oficiálních doporučeních k výuce přírodních věd. Tato nová studie sítě Eurydice mapuje současnou organizaci výuky přírodovědných předmětů ve školách v Evropě a poukazuje na úspěšné politiky a strategie existující v celé Evropě, jejichž cílem je modernizovat výuku a studium přírodních věd. Upozorňuje na zajímavá opatření, jako partnerství škol, iniciativy v oblasti profesního poradenství či příležitosti pro profesní rozvoj učitelů, a podává přehled relevantních výzkumných projektů v těchto oblastech. Tato nová publikace poskytuje cenné a srovnatelné údaje na evropské úrovni, které budou podle mého přesvědčení velmi užitečné pro všechny subjekty odpovídající na národní úrovni za zlepšování přírodovědného vzdělávání a zvyšování míry zájmu a motivace v této klíčové oblasti. Androulla Vassiliou Komisařka pro vzdělávání, kulturu, mnohojazyčnost a mládež ( 1 ) Strategický rámec evropské spolupráce v oblasti vzdělávání a odborné přípravy ( ET 2020 ), závěry Rady z května 2008, Úř. věst. L 119,

6

7 OBSAH Předmluva 3 Úvod 7 Shrnutí 9 Kapitola 1: Výsledky žáků v přírodních vědách: údaje z mezinárodních výzkumů 13 Úvod Nejvýznamnější výzkumy výsledků žáků v přírodních vědách Výsledky žáků v přírodních vědách podle zjištění výzkumu PISA Výsledky v přírodních vědách podle zjištění výzkumu TIMSS Hlavní faktory spojené s výkonem v přírodních vědách 21 Shrnutí 24 Kapitola 2: Podpora přírodovědného vzdělávání: strategie a politiky 25 Úvod Strategie jednotlivých zemí Posilování motivace ke studiu přírodních věd: partnerství škol, centra vědeckého vzdělávání a další propagační aktivity Povzbuzovat mládež k volbě vědecké profesní dráhy prostřednictvím účelově zaměřeného poradenství Opatření na podporu nadaných a talentovaných žáků v přírodovědných předmětech 53 Shrnutí 56 Kapitola 3: Organizace a obsah vzdělávacího programu 59 Úvod Výuka přírodních věd: integrovaná nebo rozdělená do samostatných ředmětů Výuka přírodních věd v souvislostech Teorie učení přírodním vědám a pedagogické přístupy Opatření na podporu slabých žáků Organizace výuky přírodních věd ve všeobecném vyšším sekundárním vzdělávání Učebnice, pedagogické materiály a činnosti mimo vyučování Kurikulární reforma 82 Shrnutí 85 5

8 Přírodovědné vzdělávání v Evropě: politiky jednotlivých zemí, praxe a výzkum Kapitola 4: Hodnocení žáků v přírodních vědách 87 Úvod Hodnocení žáků v přírodních vědách: přehled odborné literatury Úřední pokyny k hodnocení v přírodovědných předmětech Standardizované zkoušky/testy z přírodovědných předmětů Hodnocení v přírodovědném vyučování: výsledky výzkumu TIMSS Shrnutí 102 Kapitola 5: Zkvalitňování vzdělávání učitelů přírodovědných předmětů 103 Úvod Přípravné vzdělávání a další profesní rozvoj učitelů přírodních věd: přehled výsledků nejnovějších výzkumů Programy a projekty pro zlepšování dovedností učitelů přírodních věd Přípravné vzdělávání učitelů matematiky/přírodních věd: programy pro univerzalisty a specialisty výsledky šetření SITEP 113 Shrnutí 122 Závěry 125 Bibliografie 131 Glosář 143 Seznam obrázků 147 Příloha 149 Poděkování 157 6

9 ÚVOD Tato studie se zabývá jednou z prioritních oblastí strategického rámce Vzdělávání a odborná příprava 2020 a souvisí s referenční úrovní pro rok 2020 týkající se základních dovedností, k nimž patří také dovednosti v oblasti přírodních věd. Snahou studie je zmapovat existující politiky a strategie v Evropě, jejichž cílem je zlepšovat a podporovat výuku a studium přírodních věd v současných vzdělávacích systémech. Zabývá se strukturálními kontexty a národními vzdělávacími politikami týkajícími se výuky a studia přírodních věd a rovněž důkazy z mezinárodních šetření a vědeckého výzkumu. Rozsah Hlavní část této zprávy tvoří srovnávací přehled politik a opatření v oblasti přírodovědného vzdělávání existujících v evropských zemích. Studie představuje zavedené strategie, jejichž cílem bylo podpořit zájem o přírodovědné předměty, posílit motivaci a zvýšit studijní úspěšnost. Analyzuje charakteristické rysy organizace výuky přírodních věd v Evropě a to, jaký druh podpory pro posílení kladného postoje žáků k přírodním vědám a zájmu o ně mají učitelé a školy k dispozici. Studie také obsahuje přehledy vědecké literatury o výuce přírodovědných předmětů a hlavních zjištění z mezinárodních výzkumů zaměřených na výsledky v oblasti přírodovědného vzdělávání. Tato studie pracuje s referenčním rokem 2010/11 a zahrnuje všechny země sítě Eurydice. V relevantních případech pak byly brány v úvahu i změny a reformy plánované na nadcházející roky. Studie sleduje úrovně ISCED 1, 2 a 3, nicméně velká většina této zprávy se věnuje povinnému školnímu spíše než vyššímu sekundárnímu vzdělávání. Výchozími použitými prameny jsou úřední dokumenty ústředních školských orgánů, včetně strategických a programových dokumentů. V zemích, kde takové úřední dokumenty neexistují, byly použity smlouvy, včetně těch, jež navzdory jejich privátnímu charakteru veřejné školské orgány uznávají a přijímají. Studie rovněž obsahuje informace o menších projektech, které byly pro její účel uznány za relevantní. Kromě oficiálních zdrojů byly použity i dostupné výsledky národních šetření. Studie zahrnuje rovněž analýzu výsledků pilotního terénního šetření provedeného agenturou EACEA/sítí Eurydice, v jehož rámci bylo obesláno 2500 programů pro přípravné vzdělávání učitelů s cílem shromáždit informace o stávající praxi v přípravném vzdělávání učitelů přírodovědných předmětů a matematiky v Evropě. Studie se zabývá pouze veřejnými školami, s výjimkou případů Belgie, Irska a Nizozemska, kde se zaměřuje i na dotované soukromé školy, protože do nich dochází většina žáků (v Nizozemsku je v ústavě zakotveno rovné financování a rovné postavení soukromého i veřejného vzdělávání). Studie se zaměřuje na předměty fyzika, biologie a chemie v případech, kdy vzdělávací program nepoužívá integrovaný přístup. Podle dostupných informací (shromážděných v rámci přípravy první studie Eurydice o výuce přírodních věd) je zřejmé, že jde o nejčastěji vyučované přírodovědné předměty v evropských zemích. Struktura Kapitola 1 zkoumá strukturu výsledků v přírodovědných předmětech s odkazem na příslušné mezinárodní výzkumy jako Mezinárodní program hodnocení výsledků žáků (Programme for International Student Assessment, PISA) a Mezinárodní výzkum trendů matematického a přírodovědného vzdělávání (Trends in International Mathematics and Science Study, TIMSS). 7

10 Přírodovědné vzdělávání v Evropě: politiky jednotlivých zemí, praxe a výzkum Zabývá se různými faktory, které mohou strukturu studijních výsledků ovlivňovat (domácí prostředí, charakteristické rysy a postoje žáků, struktura vzdělávacího systému atd.). Kapitola 2 podává přehled současných přístupů a existujících opatření ke zvýšení zájmu o přírodní vědy a motivace k jejich studiu. Představuje strategie zavedené v evropských zemích na podporu přírodovědného vzdělávání a hlouběji se zabývá tématy partnerství škol, vědecká centra a opatření v oblasti poradenství. Rozebírá organizaci rozmanitých iniciativ, zúčastněné orgány a zamýšlené cílové skupiny, přičemž se zaměřuje zejména na to, zda existují zvláštní opatření ke zvýšení zájmu dívek o přírodní vědy. Uvedena jsou také existující opatření na podporu talentovaných žáků. Kapitola 3 pojednává o tom, jak je výuka přírodních věd ve školách v Evropě organizována. Představuje hlavní argumenty výzkumu týkající se: uspořádání výuky přírodních věd do samostatných předmětových oblastí nebo do jednoho integrovaného programu; výuky přírodních věd v souvislostech; teorií o učení přírodním vědám a pedagogických přístupech v této oblasti. Organizace výuky přírodních věd v evropských zemích je zachycena z hlediska toho, kolik školních ročníků se přírodní vědy vyučují jako jeden všeobecný předmět a na které předměty se posléze výuka přírodních věd dělí. Kapitola se dále zabývá tím, zda jsou v úředních dokumentech evropských vzdělávacích systémů doporučovány kontextové otázky a konkrétní činnosti spojené se studiem přírodních věd. Uvádí různá existující opatření pro podporu poskytovanou žákům se slabými výsledky a rovněž informace o učebnicích a specificky zaměřených didaktických materiálech pro přírodovědné předměty a organizaci činností mimo vyučování. Tato kapitola také podává přehled o nabídce výuky přírodních věd na vyšší sekundární úrovni. Stručně se zde také pojednává o nedávných, probíhajících či plánovaných reformách přírodovědných vzdělávacích programů v evropských zemích. Kapitola 4 popisuje hlavní rysy hodnocení v přírodovědných předmětech, které je v jednotlivých zemích zavedeno. Předkládá stručný přehled témat výzkumu týkajících se problému hodnocení, zejména pak hodnocení v přírodovědných předmětech. Kapitola dále obsahuje srovnávací analýzu charakteristických rysů hodnocení v přírodovědných předmětech v rámci školního vzdělávání v evropských zemích. Nabízí přehled pokynů k hodnocení v kontextu výuky přírodovědných předmětů v primárním a nižším sekundárním vzdělávání. Jeden z oddílů popisuje problematiku standardizovaného hodnocení v přírodovědných předmětech, například organizaci standardizovaných testů, jejich hlavních cíle i jejich rozsah a obsah. Tento přehled doplňují údaje z mezinárodního výzkumu TIMSS o postupech hodnocení v přírodních vědách. Kapitola 5 podává přehled nejnovějších výzkumů zaměřených na dovednosti a kompetence pro učitele přírodních věd a na to, jak mohou být začleněny do aktivit profesního rozvoje učitelů. Dále jsou představeny některé národní programy a iniciativy na zaměřené na zlepšování dovedností učitelů přírodovědných předmětů. Kapitola obsahuje také výsledky pilotního terénního šetření provedeného agenturou EACEA/sítí Eurydice, v jehož rámci bylo obesláno 2500 programů pro přípravné vzdělávání učitelů s cílem shromáždit informace o existujících postupech v přípravném vzdělávání učitelů přírodních věd a matematiky v Evropě. Metodologie Srovnávací analýza je založena na odpovědích na dotazník vypracovaný oddělením Eurydice v rámci Výkonné agentury pro vzdělávání, kulturu a audiovizuální oblast (EACEA). Tuto studii zkontrolovala všechna národní oddělení Eurydice účastnící se této studie. Metodika pilotního šetření je podrobně popsána v kapitole 5. Poděkování všem, kteří do studie přispěli, je na konci tohoto dokumentu. Konkrétní příklady obsahující informace z jednotlivých zemí jsou uvedeny odlišným textovým stylem, aby se vizuálně oddělily od hlavního textu. Dokládají obecnější tvrzení obsažená ve srovnávací studii. Mohou rovněž potvrzovat výjimky z toho, co je v řadě zemí považováno za všeobecný trend, či nabídnout konkrétní podrobnosti doplňující společný vývoj. 8

11 SHRNUTÍ Země podporují množství jednotlivých programů, celkové strategie jsou však vzácné Jen málo evropských zemí dosud vytvořilo širší obecný strategický rámec s cílem posílit význam přírodních věd ve vzdělávání i v širší společnosti. V mnoha zemích sice byla zavedena velká řada iniciativ, nicméně dopad těchto různorodých činností je obtížné změřit. Partnerství škol s organizacemi působícími v oblasti přírodních věd jsou v celé Evropě běžná, vykazují však velkou různorodost, pokud jde o oblasti, které zahrnují, způsoby, jimiž je partnerství organizováno, a zapojené partnery. Všechna tato partnerství však spojuje jeden či více následujících cílů: propagovat mezi žáky vědeckou kulturu, znalosti a výzkum; zlepšit u žáků pochopení toho, k čemu se přírodní vědy používají; posílit výuku přírodovědných předmětů ve škole a zvýšit počet žáků a studentů matematiky, přírodovědných a technických oborů, tedy MST (z angl. Mathematics, Science and Technology). Jeden či více výše uvedených cílů sdílejí také vědecká centra; přispívají ke zkvalitňování přírodovědného vzdělávání tak, že žákům a studentům nabízejí aktivity přesahující rámec běžného obsahu školní výuky. Dvě třetiny všech zkoumaných zemí udávají, že mají vědecká centra na národní úrovni. Tam, kde širší strategie na podporu přírodních věd existují, je zpravidla jejich nedílnou součástí i přírodovědně orientované poradenství pro žáky. Pokud však jde o ostatní země, jen málo z nich zavedlo konkrétní poradenská opatření pro přírodní vědy, a velmi málo zemí má iniciativy zaměřené na podporu volby povolání v oblasti přírodních věd u dívek. Podobně pak jen málo zemí zavedlo a zavádí konkrétní programy a projekty pro další rozvoj nadaných a talentovaných žáků a studentů v oboru přírodních věd. Integrovaná výuka přírodních věd se vyskytuje většinou na nižších úrovních vzdělávání Přírodovědné vzdělávání začíná ve všech evropských zemích jako jeden všeobecný integrovaný předmět a tímto způsobem se přírodní vědy vyučují po celou dobu primárního vzdělávání téměř všude. V mnoha zemích se pak tímto stejným přístupem pokračuje ještě další jeden nebo dva roky na nižší sekundární úrovni vzdělávání. Do konce nižšího sekundárního vzdělávání se nicméně výuka přírodních věd zpravidla rozdělí do tří samostatných předmětů biologie, chemie a fyzika. Na všeobecné vyšší sekundární úrovni (ISCED 3) naprostá většina evropských zemí dělí přírodní vědy na samostatné přírodovědné předměty a přírodní vědy často představují jeden ze specializovaných oborů či směrů, které si žáci na této úrovni mohou zvolit. V důsledku těchto rozšířených možností výběru se všichni žáci přírodní vědy neučí na stejné úrovni obtížnosti a/nebo na úrovni ISCED 3 nestudují přírodovědné předměty ve všech ročnících. Většina evropských zemí doporučuje, aby se přírodní vědy vyučovaly v souvislostech; to zpravidla znamená vyučovat přírodovědné předměty v souvislosti s aktuálními společenskými otázkami. V téměř všech evropských zemích se doporučuje začlenit do hodin přírodovědných předmětů 9

12 Přírodovědné vzdělávání v Evropě: politiky jednotlivých zemí, praxe a výzkum problematiku životního prostředí či přenášet vědecké objevy do každodenního života. Abstraktnější témata týkající se vědecké metody, povahy vědy či vytváření vědeckých poznatků bývají častěji obsaženy ve vzdělávacích programech pro samostatné přírodovědné předměty, které se ve většině evropských zemí obvykle vyučují v pozdějších školních ročnících. Různé formy aktivních, participativních a badatelsky orientovaných přístupů k přírodovědnému vzdělávání se v pedagogických dokumentech v evropských zemích zpravidla zmiňují od primární úrovně výše V posledních šesti letech proběhly ve více než polovině sledovaných evropských zemí celkové kurikulární reformy na různých úrovních vzdělávání; dotkly se přirozeně také vzdělávacích programů přírodovědných předmětů. Hlavní motivací k těmto reformám byla snaha zavést evropské klíčové kompetence. Zvláštní opatření na podporu žáků s problémy v přírodních vědách se neuplatňují Žádná konkrétní politika podpory pro žáky, kteří mají problémy v přírodovědných předmětech, neexistuje. Pomoc pro žáky se slabými výsledky se zpravidla poskytuje jako součást všeobecné podpory pro žáky s obtížemi v kterémkoli předmětu. Jen v malém počtu zemí existují celostátní programy zaměřené na školní neúspěšnost. Ve většině zemí se o podpůrných opatřeních rozhoduje na úrovni školy. Tradiční metody hodnocení stále převažují Pokyny k hodnocení žáků zpravidla doporučují metody, které mají učitelé používat. Nejčastěji doporučovanými metodami jsou tradiční písemná/ústní zkoušení, hodnocení výkonů žáků ve třídě a také hodnocení jejich práce na konkrétních projektech. Stojí také za zmínku, že neexistuje žádný zřetelný rozdíl mezi konkrétními pokyny pro hodnocení v přírodovědných předmětech a všeobecnými pokyny, které platí pro všechny předměty vzdělávacího programu; doporučované metody jsou v obou případech podobné. V polovině sledovaných evropských zemí a/nebo regionů jsou znalosti a dovednosti žáků v přírodovědných předmětech hodnoceny pomocí standardizovaných postupů alespoň jedenkrát během povinné školní docházky (ISCED 1 a 2) a/nebo vyššího sekundárního vzdělávání (ISCED 3). Přírodovědné předměty se však zjevně netěší stejně význačnému postavení jako matematika a mateřský jazyk, byť se zdá, že se přírodní vědy stávají součástí národních testů v čím dál větším počtu zemí. Mnoho národních iniciativ na podporu zlepšování dovedností učitelů Jak ukázala dřívější hodnocení strategií na podporu přírodních věd, zvyšování kompetencí učitelů je obzvláště důležitou záležitostí. Země, které mají strategický rámec pro podporu přírodovědného vzdělávání, zpravidla uvádějí zkvalitňování vzdělávání učitelů přírodovědných předmětů jako jeden ze svých cílů. Partnerství škol, vědecká centra a podobné instituce všechny přispívají k informálnímu vzdělávání učitelů a mohou přinášet cenné rady. Vědecká centra v řadě zemí také nabízejí formální aktivity pro další profesní rozvoj učitelů. Téměř všechny země uvádějí, že jejich vzdělávací instituce začleňují konkrétní aktivity dalšího profesního rozvoje do svých oficiálních programů odborného vzdělávání učitelů přírodních věd. Méně 10

13 Shrnutí časté jsou však národní iniciativy zaměřené na přípravné vzdělávání učitelů přírodovědných předmětů. Pilotní terénní šetření provedené u programů přípravného vzdělávání učitelů zjistilo, že nejdůležitější kompetencí řešenou ve vzdělávání učitelů jsou znalosti a schopnosti nezbytné k výuce oficiálního vzdělávacího programu matematiky/přírodních věd. Vytváření bohatého spektra výukových situací a používání široké škály výukových metod jsou v programech vzdělávání učitelů zpravidla zmiňovány jako součást konkrétního kurzu. Často se pak zmiňuje také kooperativní či projektové učení a badatelsky orientované učení či řešení problémů. Méně často se však v programech vzdělávání učitelů řeší přístup k různorodosti, tj. výuka různorodých žáků, zohledňování odlišných zájmů chlapců a dívek a vyvarování se genderových stereotypů při interakci s žáky. Výsledky šetření samozřejmě svědčí pouze o připravenosti učitelů na jejich povolání, protože jejich skutečné znalosti a schopnost učit nelze z obsahu programů pro vzdělávání učitelů přímo vyvodit. Výsledky tohoto šetření by nicméně měly poskytnout určitou představu o tom, jak jsou dnes v řadě evropských zemí budoucí učitelé připravováni. 11

14 12

15 KAPITOLA 1: VÝSLEDKY ŽÁKŮ V PŘÍRODNÍCH VĚDÁCH: ÚDAJE Z MEZINÁRODNÍCH VÝZKUMŮ Úvod Mezinárodní výzkumy hodnocení výsledků žáků se provádějí podle dohodnutých koncepčních a metodologických rámců s cílem poskytnout ukazatele pro politickou orientaci. Umístění jednotlivých zemí ve výsledném pořadí podle průměrných výsledků testů je pak ukazatelem, který přitahuje nejvíce veřejné pozornosti. Od 60. let 20. století se relativní výsledek konkrétní země stal důležitým faktorem ovlivňujícím národní vzdělávací politiky, který vytvářel tlak na přebírání pedagogických praktik od zemí s nejlepšími výsledky (Steiner-Khamsi, 2003; Takayama, 2008). Tento oddíl představuje průměrné výsledky testů a směrodatné odchylky ve výsledcích v přírodovědných předmětech pro evropské země z hlavních mezinárodních výzkumů. Pro každou zemi je uveden také podíl žáků bez základních dovedností v přírodních vědách, neboť členské státy Evropské unie přijaly politický závazek podíl žáků se slabými výsledky snížit. Uvedeny jsou také základní informace o metodologii mezinárodních výzkumů studijních výsledků v přírodovědných předmětech. Mezinárodní výzkumy mohou pomoci vysvětlit zjevné rozdíly mezi zeměmi i uvnitř jednotlivých zemí a rovněž identifikovat jakékoli konkrétní problémy existující ve vzdělávacích systémech. Ukazatele z mezinárodních šetření by se však měly používat opatrně, protože existuje mnoho významných faktorů, které nesouvisejí se vzdělávací politikou a ovlivňují výsledky vzdělávání; právě ony se v jednotlivých zemích liší. Ukazatele na úrovni zemí byly předmětem kritiky za to, že představují zjednodušené indikátory výkonnosti celého školského systému (Baker a LeTendre, 2005). Při interpretaci výsledků je také důležité nezapomínat, že u rozsáhlých srovnávacích studií existuje řada metodologických potíží: v důsledku překladů může dojít k posunu významů; vnímání některých otázek může být ovlivněno kulturně; společenská vhodnost a motivace žáků se mohou v různých kulturních kontextech lišit; na obsah těchto hodnocení může mít dokonce vliv i politický program organizací provádějících mezinárodní hodnocení (Hopmann, Brinek a Retzl, 2007; Goldstein, 2008). Aby se minimalizoval dopad těchto metodologických problémů na porovnatelnost výsledků, je zavedena řada postupů pro kontrolu kvality Nejvýznamnější výzkumy výsledků žáků v přírodních vědách V současnosti se výsledky žáků v přírodních vědách hodnotí prostřednictvím dvou rozsáhlých mezinárodních výzkumů, a to TIMSS a PISA. Mezinárodní výzkum trendů matematického a přírodovědného vzdělávání TIMSS (Trends in International Mathematics and Science Study) měří výsledky žáků čtvrtých a osmých ročníků v matematice a přírodních vědách ( 2 ). Mezinárodní program hodnocení žáků PISA (Programme for International Student Assessment) pak měří znalosti a dovednosti patnáctiletých žáků ve čtení, matematice a přírodních vědách. Tyto dva výzkumy se zaměřují na rozdílné aspekty učení žáků. Obecně je cílem výzkumu TIMSS hodnotit to, co žáci znají, zatímco výzkum PISA se snaží zjistit, co jsou žáci schopni se svými znalostmi dělat". Ústředním pojmem výzkumu TIMSS je obsah učiva. Shromážděné údaje mají tři aspekty: zamýšlený obsah učiva, tedy cíle výuky definované jednotlivými zeměmi či vzdělávacími systémy, realizovaný obsah učiva skutečně odučený učiteli a osvojený obsah učiva, neboli to, co se žáci skutečně naučili (Martin, Mullis a Foy 2008, s. 25). Výzkum PISA se přímo nezaměřuje na žádný konkrétní aspekt vzdělávacího programu; jeho cílem je spíše hodnotit, jak dobře dokážou patnáctiletí ( 2 ) V několika zemích se rovněž provádí pokročilý stupeň výzkumu TIMSS (TIMSS Advanced), který testuje dovednosti studentů v závěrečném ročníku sekundární úrovně. 13

16 Přírodovědné vzdělávání v Evropě: politiky jednotlivých zemí, praxe a výzkum žáci využít přírodovědné znalosti v každodenních životních situacích souvisejících s přírodními vědami a technikou. Zaměřuje se na přírodovědnou gramotnost, jež je definována jako: Schopnost používat přírodovědné znalosti, identifikovat otázky a vyvozovat závěry založené na důkazech s cílem porozumět přírodnímu světu a změnám, které v něm způsobují lidské činnosti, a moci se o nich rozhodovat (OECD 2003, s. 133). Kvůli svému zaměření na gramotnost čerpá výzkum PISA nejen ze školních vzdělávacích programů, ale také z učení, které může probíhat mimo školu. Výzkum TIMSS se provádí každé čtyři roky a poslední kolo, které proběhlo v roce 2007, je čtvrtým cyklem mezinárodních hodnocení v matematice a přírodních vědách ( 3 ). Protože se z žáků čtvrtých ročníků v dalším cyklu TIMSS následně stanou žáci osmých ročníků, získají země, které se účastní po sobě jdoucích cyklů výzkumů TIMSS také informace o relativním pokroku mezi ročníky ( 4 ). Všech výzkumů TIMSS se však zúčastnilo pouze několik evropských zemí (Itálie, Maďarsko, Slovinsko a Spojené království (Anglie)). Obecně se výzkumu TIMSS účastní méně než polovina zemí EU-27. V posledním kole tohoto výzkumu měřilo 15 vzdělávacích systémů sítě Eurydice výsledky v matematice a přírodních vědách ve čtvrtém ročníku a 14 jich měřilo výsledky v osmém ročníku. Výzkumu PISA se naproti tomu zúčastňují téměř všechny evropské vzdělávací systémy. Od roku 2000 se provádí každé tři roky a dvou posledních kol (2006 a 2009) se účastnily všechny vzdělávací systémy sítě Eurydice s výjimkou Kypru a Malty. Každý cyklus hodnocení PISA monitoruje výkonnost žáků v třech hlavních předmětových oblastech: čtení, matematika a přírodní vědy, hlavní pozornost se však věnuje vždy jedné z těchto oblastí. Přírodní vědy byly klíčovou oblastí v roce 2006, matematika v roce 2003 a čtení v roce 2000 a 2009 ( 5 ). Když byl výzkum zaměřen na přírodovědnou gramotnost, byla věnována více než polovina (54 %) času hodnocení přírodním vědám (OECD 2007a, s. 22) ( 6 ). Výzkum obsahoval otázky na postoje žáků k přírodním vědám a na jejich informovanost o profesních možnostech lidí s přírodovědnou kvalifikací. Trendy ve výsledcích v přírodních vědách lze vypočítat pouze od roku 2006 (kdy byly přírodní vědy klíčovou oblastí) do roku 2009 (nejnovější výsledky). Výzkum TIMSS používá výběrový soubor založený na ročníku školy, výzkum PISA výběrový soubor založený na věku. Rozdíly v hodnocené populaci žáků mají určité důsledky. Ve výzkumu TIMSS všichni žáci absolvovali podobný rozsah školní docházky, např. chodí do čtvrtého nebo osmého ročníku ( 7 ), avšak jejich věk se v jednotlivých zúčastněných zemích liší v závislosti na věku zahájení školní docházky a na tom, zda se uplatňuje opakování ročníků (více viz v EACEA/Eurydice (2011)). Například ve výzkumu TIMSS 2007 se průměrný věk žáků čtvrtých ročníků v evropských zemích v době testování pohyboval mezi 9,8 a 11,0 (Martin, Mullis a Foy 2008, s. 34) a věk žáků osmých ročníků mezi 13,8 a 15,0 (Ibid., s. 35). Ve výzkumu PISA je všem respondentům 15 let, avšak počet ( 3 ) Pro popis tvorby nástrojů, postupů při sběru dat a analytických metod použitých ve výzkumu TIMSS 2007, viz Olson, Martin a Mullisová (2008). ( 4 ) V důsledku metod použitých při výběru vzorků nejsou populace zcela stejné, nicméně jsou navrženy tak, aby byly na úrovni dané země reprezentativní. ( 5 ) Pro informace o tomto testu a složení výběrových souborů, metodách použitých k analýze dat, technických stránkách projektu a mechanismech kontroly kvality výzkumu PISA 2000, viz Adams a Wuová (2000). Pro výzkum PISA 2003 viz OECD (2005); pro výzkum PISA 2006 viz OECD (2009a); a pro výzkum PISA 2009 viz OECD (2009b). ( 6 ) Pro srovnání: v posledním kole výzkumu PISA, v němž se klíčová pozornost věnovala čtení, byl celkový čas věnovaný hodnocení přírodních věd 23 % (OECD 2010a, s. 24). ( 7 ) Spojené království (Anglie a Skotsko) testovalo žáky v pátém a devátém roce školní docházky, neboť tamní žáci zahajují školní docházku ve velmi raném věku; testovali by se tedy ve velmi nízkém věku. Slovinsko již nějakou dobu prochází strukturálními reformami, podle nichž budou žáci muset zahajovat školu v mladším věku, tak, aby žáci ve čtvrtých a osmých ročnících byli ve stejném věku, jako dříve byli žáci ve třetím a sedmém ročníku, avšak budou mít za sebou rok školní docházky navíc. S cílem sledovat tuto změnu Slovinsko hodnotilo žáky ve třetích a sedmých ročnících školní docházky již v předchozích hodnoceních. Tento přechod byl dokončen ve čtvrtém ročníku, avšak nikoli v osmém ročníku, kde někteří z hodnocených žáků byli v sedmém roce školní docházky (Martin, Mullis a Foy, 2008). 14

17 Kapitola 1: Výsledky žáků v přírodních vědách: údaje z mezinárodních výzkumů absolvovaných školních ročníků se liší, zejména pak v zemích, kde se uplatňuje opakování ročníků. Patnáctiletí žáci testovaní v roce 2009 ve všech evropských zemích navštěvovali 9. až 11. ročník, v některých zemích však byli testovaní žáci z šesti různých ročníků (od 7. do 12.). Protože se výzkum TIMSS zaměřuje na obsah učiva, shromažďuje širší škálu základních informací týkajících se učebního prostředí žáků než výzkum PISA. Testování celých tříd z jednotlivých škol umožňuje shromažďovat informace od učitelů vyučujících v těchto třídách přírodovědná témata. Učitelé vyplňují dotazníky o vyučovacích metodách používaných při realizaci obsahu učiva, o svém přípravném i dalším pedagogickém vzdělávání. Ředitelé škol hodnocených žáků navíc poskytli informace o zdrojích své školy a o školním klimatu pro učení. Žáci také odpovídali na otázky o svých postojích k přírodním vědám, o škole, o svých zájmech a používání počítačů. Pokud jde o učební kontext, výzkum PISA 2006 požádal ředitele škol o poskytnutí údajů o charakteristikách škol a organizaci výuky přírodních věd v dané škole. Kromě základních otázek a postojů k přírodním vědám vyplňovali žáci v 21 evropských zemích dobrovolný dotazník výzkumu PISA a poskytli informace o přístupu k počítačům, o tom, jak často a k jakým účelům je používají. Devět evropských zemí rovněž shromáždilo informace o investicích rodičů do vzdělání jejich dětí a o jejich názorech na témata a profesní dráhy spojené s přírodními vědami. Rámec hodnocení v přírodních vědách ve výzkumu TIMSS 2007 byl založen na dvou dimenzích: obsahové a kognitivní. Ve čtvrtém ročníku byly třemi obsahovými oblastmi vědy o živé přírodě, fyzikální vědy a vědy o Zemi. V osmém ročníku byly čtyři obsahové oblasti: biologie, chemie, fyzika a vědy o Zemi. V obou ročnících se hodnotily tytéž kognitivní aspekty znalosti, jejich používání a uvažování (Mullis et al., 2005). Od roku 2006 se ve výzkumu PISA rozlišuje mezi znalostí přírodních věd a znalostmi o přírodních vědách. Znalost přírodních věd zahrnuje pochopení základních vědeckých pojmů a teorií; znalosti o přírodních vědách pak zahrnují pochopení povahy vědy jakožto lidské činnosti a moci i omezení vědeckých znalostí (OECD 2009b, s. 128). Oblast znalost přírodních věd zahrnuje fyzikální systémy, živé systémy, systémy Země a vesmíru a techniku. Závěrem lze konstatovat, že výzkumy TIMSS a PISA byly navrženy tak, aby sloužily různému účelu, a rámec a soubory otázek jsou odlišné a jedinečné. Proto by se měly mezi výsledky těchto výzkumů pro daný ročník nebo v odhadech trendů předpokládat rozdíly Výsledky žáků v přírodních vědách podle zjištění výzkumu PISA Výsledky z výzkumu PISA jsou udávány s použitím škál o průměru 500 a směrodatnou odchylkou 100 stanovenou pro žáky ze všech zemí OECD účastnících se tohoto výzkumu. V roce 2006, kdy byly stanoveny standardy pro výsledky v přírodních vědách, bylo možné dospět k závěru, že přibližně dvě třetiny žáků ze všech zemí OECD dosáhly výsledku mezi 400 a 600 body. Škála přírodovědné gramotnosti výzkumu PISA je také rozdělena do úrovní způsobilosti, které propojováním zadávaných úloh s úrovněmi obtížnosti rozlišují a popisují, jaké výsledky lze u daného žáka zpravidla očekávat. Na škále přírodovědné gramotnosti v roce 2006 bylo definováno šest úrovní způsobilosti, které pak byly použity při zprávách o výsledcích v přírodních vědách ve výzkumu PISA 2009 (OECD, 2009b). 15

18 Přírodovědné vzdělávání v Evropě: politiky jednotlivých zemí, praxe a výzkum Obr. 1.1: Průměrný výsledek a směrodatná odchylka v přírodních vědách u 15letých žáků, 2009 Průměrný výsledek Horší výsledky / Velký rozptyl Lepší výsledky / Velký rozptyl Směrodatná odchylka Horší výsledky / Malý rozptyl Lepší výsledky / Malý rozptyl EU- 27 BE fr BE de BE nl BG CZ DK DE EE IE EL ES FR IT CY LV LT LU Průměrný výsledek x Rozdíl proti ,6-3,7 3,0-3,1 5,2-12,4 3,4 4,8-3,6-0,3-3,3-0,1 3,0 13,4 x 4,4 3,4-2,4 Směrodat. odchylka x Rozdíl proti ,0 5,4-8,6 5,3-1,1-1,1-1,2 0,6 0,6 2,7-0,6-3,0 1,0 1,1 x -6,3-4,9 7,7 HU MT NL AT PL PT RO SI SK FI SE UK ( 1 ) UK- SCT IS LI NO TR Průměrný výsledek x Rozdíl proti ,3 x -2,7-16,5 10,3 18,6 9,8-7,0 1,9-9,2-8,2-1,1-0,5 4,8-2,3 13,4 30,1 Směrodat. odchylka x Rozdíl proti ,7 x 0,5 m -3,0-5,2-2,3-4,0 2,3 3,6 5,6-8,3-4,2-1,5-9,5-6,5-2,5 m Neporovnatelné x Země neúčastnící se studie Zdroj: OECD, databáze PISA 2009 a UK ( 1 ): UK-ENG/WLS/NIR Vysvětlující poznámka Dvě stínované oblasti označují průměry EU-27. Jsou to intervalové ukazatele, které zohledňují směrodatné chyby. V zájmu dobré čitelnosti jsou průměry jednotlivých zemí zobrazeny jako tečky, je však důležité mít na paměti, že jde rovněž o intervalové ukazatele. Tečky, které se blíží oblasti průměru EU, se od průměrné hodnoty EU nemusí významně lišit. Hodnoty, které se od průměru EU-27 (či od nuly, jde-li o rozdíly) liší statisticky významně (p<0,05), jsou v tabulce vyznačeny tučně. Poznámky k jednotlivým zemím Rakousko: Trendy nejsou zcela srovnatelné, neboť některé rakouské školy výzkum PISA 2009 bojkotovaly (viz OECD 2010c). Rakouské výsledky však jsou zahrnuty do průměru EU

19 Kapitola 1: Výsledky žáků v přírodních vědách: údaje z mezinárodních výzkumů Průměrný výsledek je nejčastějším ukazatelem při porovnávání výkonnosti vzdělávacích systémů v mezinárodních výzkumech hodnocení výsledků žáků. V EU-27 byl v roce 2009 průměrný výkon v přírodních vědách 501,3 ( 8 ) (viz obr. 1.1). Stejně jako v předchozím kole hodnocení (2006) dosáhlo lepších výsledků než všechny ostatní země EU-27 Finsko ( 9 ). Průměrný výsledek ve Finsku (554) byl zhruba o 50 bodů vyšší než průměr EU-27, neboli téměř polovina mezinárodní směrodatné odchylky. Finští žáci však podali horší výkon než žáci v zemi/regionu Šanghaj-Čína s nejlepšími výsledky (575) a jejich výkon byl na přibližně stejné úrovni jako u žáků v Hong Kongu-Číně (549). Na druhém konci škály měli podstatně nižší průměrný výsledek než jejich protějšky ve všech ostatních zúčastněných zemí ze sítě Eurydice žáci v Bulharsku, Rumunsku, a Turecku. Průměrné výsledky v těchto zemích byly o zhruba bodů nižší než průměr EU-27. Tyto země měly nejhorší výsledky i v roce Turecku se však podařilo průměrný výsledek značně zvýšit (o 30 bodů). Pouze 11 % variace výkonů žáků odpovídá variaci mezi zeměmi ( 10 ). Zbývající variace se nacházejí uvnitř jednotlivých zemí, tj. mezi vzdělávacími programy, mezi školami a mezi žáky ve školách. Relativní rozložení výsledků v jedné zemi neboli vzdálenost mezi žáky s nejlepšími a nejhoršími výsledky, slouží jako ukazatel míry rovnosti výsledků vzdělávání. V EU-27 byla v roce 2009 směrodatná odchylka ve výsledcích v přírodních vědách 98,0 (viz obrázek 1.1), což znamená, že výsledky přibližně dvou třetin žáků v EU-27 byly mezi 403 a 599 body. Země s podobnou úrovní průměrného výkonu mohou mít odlišná rozpětí žákovských výsledků. Při porovnávání zemí je proto důležité brát v úvahu nejen průměrný žákovský výsledek dané země, ale také její rozpětí výsledků. Obr. 1.1 tyto dva ukazatele slučuje, přičemž na ose x ukazuje průměrné výsledky zemí (znázorňuje efektivitu vzdělávacích systémů) a na ose y směrodatnou odchylku (znázorňuje rovnost ve vzdělávacích systémech). Země, které měly významně lepší průměrné výsledky a významně nižší směrodatné odchylky než průměr EU-27, mohou být pokládány za efektivní i vyrovnané ve výsledcích vzdělávání (viz obrázek 1.1, pravá spodní čtvrtina). Pokud jde o výsledky v přírodních vědách, mohou být za efektivní a vyrovnané vzdělávací systémy považovány Belgie (Německy mluvící společenství), Estonsko, Polsko, Slovinsko, Finsko a Lichtenštejnsko. Opačná strana obr. 1.1 (levý horní roh) ukazuje země s vysokými směrodatnými odchylkami a horšími průměrnými výsledky. V Belgii (Francouzské společenství), Bulharsku a Lucembursku je mezera mezi žáky s dobrými a špatnými výsledky větší než průměr EU a výsledky jsou pod průměrem EU. Školy a učitelé si v těchto zemích musí poradit se širokou škálou schopností žáků. Jedním způsobem, jak zvýšit celkový výkon, by tudíž mohlo být zaměřit se na podporu žákům se slabými výsledky. Nakonec je zde několik evropských zemí, kde je průměrný výkon v přírodních vědách nižší než průměr EU, ačkoli rozdíly mezi výsledky žáků nejsou velké. Řecko, Španělsko, Lotyšsko, Litva, Portugalsko, Rumunsko a Turecko by se tak měly zabývat výkonem v přírodních vědách na více úrovních způsobilosti s cílem zvýšit svůj průměrný výkon. Podíl žáků, kteří si neosvojili základní dovednosti v přírodních vědách, představuje další důležitý ukazatel kvality a rovnoměrnosti vzdělávání. Jak již bylo uvedeno, členské státy EU si stanovily referenční cíl snížit počet 15letých žáků se slabými výsledky v přírodních vědách do roku 2020 na ( 8 ) Jde o průměrný odhad počítající s absolutní velikostí testované populace 15letých žáků v každé zemi EU-27 účastnící se výzkumu PISA Průměrný výsledek EU-27 byl konstruován stejně jako celkový výsledek OECD (tj. průměr ze všech zemí OECD přihlížející k absolutní velikostí výběrového souboru). Celkový výsledek OECD v roce 2009 byl 496. ( 9 ) Toto a další srovnání jsou založena na testování statistické významnosti při úrovni p<0,05. To znamená, že pravděpodobnost chybného předpokladu je nastavena na méně než 5 %. ( 10 ) Vypočítáno pomocí víceúrovňového modelu o 3 úrovních (země, škola a žák) pro zúčastněné země EU

20 Přírodovědné vzdělávání v Evropě: politiky jednotlivých zemí, praxe a výzkum méně než 15 % ( 11 ). Žáky, kteří ve výzkumu PISA nedosáhnou 2. úrovně, pokládá Rada Evropské unie za slabé žáky. Podle OECD (2007a, s. 43) mají žáci dosahující 1. úrovně tak omezené znalosti přírodních věd, že jsou schopni je aplikovat pouze na několik dobře známých situací; jsou také schopni podat pouze taková vědecká vysvětlení, která jsou samozřejmá a výslovně vyplývají z daných důkazů. Žáci, jejichž výkon je pod úrovní 1, nejsou schopni prokázat základní přírodovědné kompetence v situacích vyžadovaných nejsnadnějšími úlohami výzkumu PISA; absence těchto dovedností může být na překážku jejich plnému zapojení do společnosti i ekonomického života. Jak ukazuje obr. 1.2, v EU-27 v roce 2009 mělo problémy v přírodních vědách v průměru 17,7 % žáků. Pouze Belgie (Vlámské a Německy mluvící společenství), Estonsko, Polsko a Finsko již dosáhly evropského referenčního cíle (tj. podíl žáků se slabými výsledky v přírodních vědách je podstatně nižší než 15 %). Podíl slabých žáků byl přibližně 15 % v řadě evropských zemí včetně Německa, Irska, Lotyšska, Maďarska, Nizozemska, Slovinska, Spojeného království a Lichtenštejnska. Na druhém konci škály pak byl podíl žáků bez základních dovedností v přírodních vědách obzvláště velký v Bulharsku a Rumunsku 2. úrovně způsobilosti v těchto zemích nedosáhlo zhruba 40 % žáků. Turecko mělo v roce 2006 podobně vysoký podíl slabých žáků v přírodních vědách, avšak v roce 2009 se toto číslo snížilo na 30 %. Obr. 1.2: Procentní podíl 15letých slabých žáků v přírodních vědách, 2009 EU-27 BE fr BE de BE nl BG CZ DK DE EE IE EL ES FR IT LV LT LU ,7 24,6 12,0 12,9 38,8 17,3 16,6 14,8 8,3 15,2 25,3 18,2 19,3 20,6 14,7 17,0 23,7 Δ -2,0 0,4-3,5 1,3-3,8 1,8-1,9-0,6 0,7-0,3 1,2-1,4-1,9-4,6-2,7-3,3 1,6 HU NL AT PL PT RO SI SK FI SE UK ( 1 ) UK-SCT IS LI NO TR ,1 13,2 20,9 13,1 16,5 41,4 14,8 19,3 6,0 19,1 15,1 14,1 17,9 11,3 15,8 30,0 Δ -0,9 0,2 m -3,8-8,0-5,5 0,9-0,9 1,9 2,8-1,8-0,5-2,6-1,6-5,3-16,6 Δ rozdíl oproti 2006 Zdroj: OECD, databáze PISA 2006 a m nesrovnatelné x země neúčastnící se studie UK ( 1 ): UK-ENG/WLS/NIR Vysvětlující poznámka Slabí žáci definovaní jako žáci, kteří nedosáhli 2. úrovně (<409,5). Při posuzování rozdílů hodnoty, které jsou statisticky významně (p<0,05) odlišné od nuly, jsou označeny tučně. Poznámka k jednotlivým zemím Rakousko: Trendy nejsou zcela srovnatelné, neboť některé rakouské školy výzkum PISA 2009 bojkotovaly (viz OECD 2010c). Rakouské výsledky však jsou zahrnuty do průměru EU-27. ( 11 ) Závěry Rady z 12. května 2009 o strategickém rámci evropské spolupráce v oblasti vzdělávání a odborné přípravy ( ET 2020 ). Úř. věst. C 119,

21 Kapitola 1: Výsledky žáků v přírodních vědách: údaje z mezinárodních výzkumů Pokud jde o průměrné trendy ve výsledcích v přírodních vědách pro země EU-27, došlo proti výsledkům šetření PISA 2006 k určitému zlepšení. Třebaže zlepšení průměrného výsledku EU-27 v přírodních vědách nebylo statisticky významné, podíl žáků bez základních dovedností v přírodních vědách se v porovnání s rokem 2006 statisticky významně snížil (o 2 %, směrodatná chyba 0,51). Navíc rozdíly mezi žákovskými výsledky v EU-27 se podle všeho zlepšují, neboť směrodatná odchylka ve výsledcích v přírodních vědách se snížila z hodnoty 100 v roce 2006 na 98 v roce 2009 (rozdíl -2,0 se směrodatnou chybou 0,88 je statisticky významný). Přestože tato zlepšení nejsou nijak výrazná, je důležité vzít v úvahu, že k nim došlo za dobu pouhých tří let. Několik zemí zaznamenalo ve své výkonnosti v přírodních vědách značné změny. V Itálii, Polsku, Portugalsku, Norsku a Turecku došlo proti roku 2006 k významným pozitivním změnám v průměrných výsledcích a ke snížení podílu slabých žáků. Turecko si zlepšilo výkon o 30 bodů, což se rovná téměř polovině úrovně způsobilosti. Rovněž Portugalsko dosáhlo značného zvýšení o 19 bodů. V obou těchto zemích se významně snížil i podíl slabých žáků; v Turecku o 17 %, zatímco v Portugalsku o 8 %. Naproti tomu snížení průměrného výsledku v přírodních vědách bylo významné v České republice (-12 bodů), Slovinsku (-7 bodů) a Finsku (-9 bodů). Přes uvedené změny mají všechny tyto země na evropské úrovni nadále průměrný, nebo i nadprůměrný výkon, přičemž Finsko bylo na škále hodnocení PISA v přírodních vědách stále druhé na světě. Procentní podíl slabých žáků vzrostl ve Švédsku z 16 % na 19 %. Ve Finsku se podíl žáků, jejichž výsledky nedosahovaly 2. úrovně, zvýšil ze 4 % na 6 %; přesto jde o nejnižší číslo ze všech zemí účastnících se výzkumu PISA 2009, stejně jako v roce V hodnocení PISA 2006 se rozlišovala znalost přírodních věd (znalost jednotlivých přírodovědných oborů a přírodního světa) a znalosti o přírodních vědách jako forma lidského bádání. Znalost přírodních věd zahrnuje pochopení základních vědeckých pojmů a teorií; znalosti o přírodních vědách pak zahrnují pochopení toho, jak vědci získávají důkazy a využívají údaje. Výsledky výzkumu PISA 2006 ukázaly, že znalost přírodních věd je ve více evropských zemích silnější než znalosti o přírodních vědách. Tento trend byl obzvláště výrazný ve východoevropských zemích, kde si žáci vedou spíše hůře v otázkách souvisejících s chápáním podstaty vědecké práce a vědeckého uvažování. V otázkách vyžadujících znalost přírodních věd žáci dosahovali o více než 20 bodů víc v České republice, Maďarsku a na Slovensku; a o více než 10 bodů víc v Bulharsku, Estonsku, Litvě, Rakousku, Polsku, Slovinsku, Švédsku a Norsku. Naopak Francie byla jedinou evropskou zemí, kde byly výsledky žáků v průměru o více než 20 vyšší u otázek vyžadujících znalosti o přírodních vědách než u znalosti přírodních věd. Výsledky žáků byly u těchto otázek o 10 bodů vyšší i v Belgii a Nizozemsku (OECD, 2007a, 2007b) Výsledky v přírodních vědách podle zjištění výzkumu TIMSS Škály výsledků TIMSS byly vytvořeny pomocí podobné metodiky jako u výzkumu PISA. Přírodovědné škály TIMSS pro čtvrté a osmé ročníky jsou založeny na hodnoceních z roku 1995, přičemž průměr středních hodnot výsledků zemí, které se zúčastnily výzkumu TIMSS 1995, byl stanoven na 500 a směrodatná odchylka na 100 (Martin, Mullis a Foy, 2008). Vzhledem ke skutečnosti, že se výzkumu TIMSS účastní poměrně málo evropských zemí a ne vždy tytéž země testují žáky ve čtvrtých a osmých ročnících, nebude tento oddíl nijak zásadně vycházet ze srovnání s průměrem EU. Diskuse se namísto toho zaměří na rozdíly mezi zeměmi. Průměr EU ( 12 ) je pro informaci uveden na obr ( 12 ) Jde o průměrný odhad počítající s absolutní velikostí testované populace v každé zemi EU-27, účastnící se výzkumu TIMSS

22 Přírodovědné vzdělávání v Evropě: politiky jednotlivých zemí, praxe a výzkum Ve čtvrtém ročníku mělo Lotyšsko (pouze žáci vyučování v lotyštině) a Spojené království (Anglie) nejvyšší průměrné výsledky v přírodních vědách (542 bodů) a představovaly jediné dva vzdělávací systémy s vyššími výsledky než průměr EU. Přesto byly tyto výsledky výrazně nižší než u zemí s celosvětově nejlepšími výsledky: Singapur (587 bodů), Čínská Taipei (557 bodů) a Hongkong SAR (554 bodů). Tyto asijské země podávaly nejlepší výkon v přírodních vědách již v dřívějších výzkumech TIMSS v obou hodnocených ročnících. I v osmém ročníku dosáhli nejlepších průměrných výsledků žáci v Singapuru (567 bodů) a dále v Čínské Taipei (561 bodů), v Japonsku (554 bodů) a Korejské republice (553 bodů). Po těchto asijských zemích následovaly evropské vzdělávací systémy s nejlepším výkonem, jmenovitě Spojené království (Anglie) s 542 body, Maďarsko a Česká republika s 539 body a Slovinsko s 538 body. Na druhém konci škály, ve čtvrtém ročníku, mělo Norsko s 477 body a Spojené království (Skotsko) s 500 body významně nižší průměrné výsledky než všechny ostatní zúčastněné evropské země. V osmém ročníku byla větší skupina zemí se špatnými výsledky, jmenovitě Kypr (452 bodů), Turecko (454 bodů), Malta (457 bodů), Rumunsko (462 bodů) a Bulharsko (470 bodů). Obr. 1.3: Průměrné výsledky a směrodatné odchylky ve výsledcích v přírodních vědách, žáci čtvrtých a osmých ročníků, 2007 Průměrný výsledek 4. ročník 8. ročník Směrodatná odchylka Průměrný výsledek Směrodatná odchylka 530,6 78,9 EU ,8 x x BG 470,3 102,6 515,1 75,6 CZ 538,9 71,4 516,9 76,9 DK x x 527,6 79,1 DE x x 535,2 81,4 IT 495,1 77,5 x x CY 451,6 85,3 541,9 66,9 LV x x 514,2 65,2 LT 518,6 78,2 536,2 84,8 HU ,6 x x MT 457,2 113,9 523,2 59,9 NL x x 525,6 77,4 AT x x x x RO 461,9 87,9 518,4 76,2 SI 537,5 72,0 525,7 87,3 SK x x 524,8 73,6 SE 510,7 78,0 541,5 80,2 UK-ENG 541,5 85,4 500,4 76,2 UK-SCT 495,7 81,1 476,6 76,7 NO 486,8 73,3 x x TR 454,2 91,9 Poznámky k jednotlivým zemím Dánsko a Spojené království (SCT): Splnily požadavky na míru účasti členů výběrového souboru pouze po zahrnutí náhradních škol. Lotyšsko a Litva: Národní cílová populace nezahrnuje celou mezinárodní cílovou populaci definovanou výzkumem TIMSS. Lotyšsko zahrnulo pouze žáky vyučované v lotyštině, Litva pouze žáky vyučované v litevštině. Nizozemsko: Téměř splnilo požadavky na míru účasti členů výběrového souboru po zahrnutí náhradních škol. Spojené království (ENG): V osmém ročníku splnilo požadavky na míru účasti členů výběrového souboru pouze po zahrnutí náhradních škol. Hodnoty, které jsou statisticky významně (p<.05) rozdílné oproti průměru EU-27, jsou v tabulce vyznačeny tučně. Zdroj: IEA, databáze TIMSS Je důležité vzít v úvahu, že výsledky pro čtvrté a osmé ročníky nejsou přímo srovnatelné. Přestože škály pro oba tyto ročníky jsou vyjádřeny jako tytéž číselné jednotky, nejsou přímo srovnatelné, pokud jde o schopnost stanovení toho, jaký objem dosažených výsledků či učení v jednom ročníku se rovná jakému objemu dosažených výsledků či učení v tom druhém ročníku (Martin, Mullis a Foy 2008, s. 32). I tak však lze srovnávat relativní výkon (vyšší nebo nižší). U zemí, které testovaly oba 20

23 Kapitola 1: Výsledky žáků v přírodních vědách: údaje z mezinárodních výzkumů ročníky, proto lze dojít k závěru, že v přírodních vědách ve čtvrtých i osmých ročnících si udržely vysoký výkon Spojené království (Anglie) a Maďarsko. Jak již bylo uvedeno výše, je důležité posuzovat nejen průměrné výsledky, ale také rozdíly mezi nimi, tedy rozdíly mezi žáky s dobrými a špatnými výsledky. Ve čtvrtém ročníku nebyla žádná evropská země s významně vyšší směrodatnou odchylkou než ostatní účastnící se vzdělávací systémy. Obecně byly rozdíly mezi výsledky žáků, srovnáme-li je s mezinárodní směrodatnou odchylkou (stanovenou na 100), ve všech evropských zemích poměrně malé. Směrodatná odchylka v Nizozemsku (60) byla mnohem nižší než ve všech ostatních evropských zemích. Malé rozdíly mezi žákovskými výsledky (směrodatné odchylky byly 65 67) měly také Lotyšsko a Litva. Lotyšsko však zařadilo pouze žáky vyučované v lotyštině, Litva pouze žáky vyučované v litevštině. Naproti tomu v osmém ročníku byly dvě země (Bulharsko a Malta) s daleko větším rozpětím výsledků (mezi žáky s dobrými a špatnými výsledky) než v ostatních evropských zemích. Od prvního hodnocení TIMSS v roce 1995 došlo v průměrných výsledcích k mnoha podstatným změnám. V Itálii, Lotyšsku, Maďarsku, ve Slovinsku a ve Spojeném království (Anglie) se výsledky žáků ve čtvrtém ročníku časem výrazně zlepšily ( 13 ). V České republice, Rakousku, ve Spojeném království (Skotsko) a v Norsku zase došlo k významnému zhoršení výsledků. V Norsku se výsledky v letech výrazně zhoršily, avšak pak se mezi roky 2003 a 2007 významně zlepšily. V roce 2007 byly výsledky Norska téměř stejné jako v roce V osmém ročníku tyto vzdělávací systémy (kromě Rakouska, které žáky v osmém ročníku nehodnotilo) také v průběhu času zaznamenaly významný pokles. V osmém ročníku se rovněž zhoršily výsledky švédských žáků. Na druhou stranu Litva a Slovinsko zaznamenaly v osmém ročníku významné zlepšení průměrných žákovských výsledků Hlavní faktory spojené s výkonem v přírodních vědách Mezinárodní výzkumy hodnocení výsledků žáků zkoumají faktory, které mají vliv na výkon v přírodních vědách, na několika úrovních: charakteristiky jednotlivých žáků a jejich rodin, učitelů a škol a dále vzdělávacích systémů. Vliv domácího prostředí a individuálních charakteristik žáků Výzkumy jednoznačně potvrdily, že domácí prostředí má pro školní výsledky velký význam (Breen a Jonsson, 2005). Podle výzkumu TIMSS existuje silná vazba mezi výsledky žáků v přírodních vědách a zázemím žáků, které lze měřit množstvím knih v dané domácnosti či tím, zda se doma mluví jazykem daného testu (Martin, Mullis a Foy, 2008). Analýza výsledků výzkumu PISA 2006 ukázala, že domácí prostředí měřené pomocí indexu zahrnujícího ekonomický, sociální a kulturní status každého žáka, zůstává jedním z nejsilnějších faktorů ovlivňujících výkon. V průměru v zemích EU tento faktor vysvětloval 16 % variance žákovských výkonů v přírodních vědách (EACEA/Eurydice, 2010) ( 14 ). Špatný výkon ve škole však automaticky nevyplývá ze znevýhodněného domácího zázemí. Podle výsledků výzkumu PISA 2006 strávilo mnoho znevýhodněných žáků méně času studiem přírodních věd ve škole než jejich více zvýhodnění vrstevníci. Často skončili ve studijních směrech či na školách, kde je jen velmi malý výběr a žádná možnost volby přírodovědného studia. Proto by při navrhování politik pro zlepšování výkonu u znevýhodněných žáků měla být brána v úvahu doba učení ve škole (OECD, 2011). ( 13 ) Rychlost probíhajících změn v rámci jednotlivých zemí a mezi nimi po specifikované časové období se může lišit; více informací naleznete v mezinárodních zprávách. ( 14 ) Při srovnání 0 % vysvětlených faktorem pohlaví a 1 % vysvětleným právním postavením přistěhovalců, predikuje výsledky v přírodních vědách jednoduchá lineární regrese podle těchto tří proměnných. 21