Rámec úloh TIMSS 2015 prírodné vedy Paralelne s matematikou je model hodnotenia pre TIMSS 2015 v prírodovedných predmetoch založený rovnako na dvoch organizačných jednotkách, obsahovej a kognitívnej. Tabuľka 1 prezentuje percentuálne zastúpenie položiek obsahovej a kognitívnej oblasti pre hodnotenie výkonov žiakov štvrtého ročníka v štúdii TIMSS 2015 v oblasti prírodovedných predmetov. Obsahové oblasti prírodné vedy Percentuálne zastúpenie Živá príroda 45 % Neživá príroda 35 % Náuka o Zemi 20 % Kognitívne oblasti Percentuálne zastúpenie Poznatky 40% Aplikácia 40% Uvažovanie 20% Tabuľka 1: Percentuálne zastúpenie položiek obsahovej a poznávacej oblasti pre hodnotenie výkonov žiakov štvrtého ročníka v štúdii TIMSS 2015 prírodné vedy. Každá z obsahových oblastí je delená na niekoľko tematických okruhov. Živá príroda zahŕňa celky: charakteristika a životné procesy živých organizmov o opísať rozdiely medzi živými a neživými objektmi živé organizmy sa rozmnožujú, vyvíjajú, rastú, reagujú na podnety, zahynú a neživé nie) identifikovať potreby pre život (vzduch, voda, potrava, prostredie v ktorom žijú) porovnať fyzické znaky a správanie hlavných druhov živých organizmov; zaradiť a uviesť príklady (hmyz, vtáky, cicavce, ryby, kvitnúce rastliny) uviesť príklad a zaradiť medzi stavovce alebo bezstavovce (majú a nemajú chrbticu) o funkcie a časti tela živých organizmov stavba tela živočíchov a rastlín (zuby drvenie potravy, žalúdok trávenie potravy, srdce cirkulácia krvi, kosti opora tela, pľúca potreba vzduchu, korene prijímanie vody a ukotvenie rastliny, listy vytváranie živín, stonka rozvádzanie živín a vody, kvetné lupene lákanie opeľovačov, kvet produkcia semien, semená vznik novej rastliny) o reakcie živých organizmov na prostredie
vplyv prebytku resp. nedostatku vody a slnečného žiarenia na rastliny reakcie živočíchov na vysokú a nízku teplotu a nebezpečenstvo reakcia ľudského tela na cvičenie a zvýšenie a zníženie teploty životný cyklus, rozmnožovanie, dedičnosť o identifikovať hlavné štádiá životného cyklu bežných zvierat, rastlín vedieť že rastliny a živočíchy prechádzajú rôznymi životnými štádiami počas života, identifikovať vo všeobecnosti rôzne štádiá životného cyklu rastlín a živočíchov (narodenie/klíčenie, rast a vývoj, rozmnožovanie/šírenie semien, smrť) porovnávať, rozpoznávať a rozlišovať životný cyklus bežných rastlín a živočíchov (stromy, fazuľa, človek, žaba, motýľ) o dedičnosť a rozmnožovanie vedieť, že rozmnožovanie rastlín a živočíchov je možné iba medzi jedincami toho istého druhu a vlastnosti potomkov sú podobné vlastnostiam rodičov vedieť a vysvetliť, že zdedené vlastnosti po rodičoch pomáhajú prežiť organizmom v danom prostredí (vosková pokrývka na listoch niektorých rastlín im pomáha prežiť v suchom podnebí, zafarbenie zvierat im pomáha ukryť sa pred predátormi) poznať a vysvetliť, že niektoré vlastnosti organizmov sú výsledkom vplyvu prostredia (výška rastliny závisí od množstva slnečného svetla, zaostávanie hmotnosti mláďaťa ak nemá dostatok potravy) poznať rôzne stratégie organizmov, ktoré zabezpečujú aby nevyhynuli (veľký počet malých semien u rastlín, cicavce sa starajú o mláďatá) živé organizmy, prostredie a interakcia so životným prostredím o identifikovať fyzické znaky zvierat a rastlín, ktoré súvisia s prostredím, v ktorom žijú (hrubá stonka a pichliače rastlín na púšti, plávacia blana vodných živočíchov) o určiť a opísať telesné znaky a typ správania sa (reakcia) rastlín a živočíchov, ktoré im pomáhajú prežiť v danom prostredí (zimný spánok pomáha prežiť živočíchom obdobie nedostatku potravy, hlboké korene rastlín v suchých podmienkach) ekosystémy o vedieť ako rastliny a živočíchy získavajú energiu vysvetliť, že rastliny potrebujú slnečné svetlo na tvorbu živín (potravy, zatiaľ čo živočíchy získavajú živiny z rastlín a iných živočíchov, ktoré im slúžia ako potrava vedieť, že rastliny a živočíchy potrebujú prijímať potravu, aby získali energiu a stavebný materiál, nevyhnutné pre ich činnosti, rast a zdravie o vzťahy v jednoduchých potravových reťazcoch poznať úlohu živých organizmov na jednotlivých úrovniach potravového reťazca (rastliny produkujú vlastné živiny, niektoré živočíchy žerú rastliny, niektoré zvieratá žerú iné zvieratá, ktoré žerú rastliny) vytvoriť model jednoduchého potravového reťazca použitím známych rastlín a živočíchov z určitého spoločenstva, napríklad žijúcich v lese či v púšti o interakcie živých organizmov v danom spoločenstve popísať vzťah predátor-korisť a určiť príklady bežných predátorov a ich koristí rozoznať a vysvetliť, že niektoré živé organizmy žijúce v spoločenstve, súťažia o potravu a priestor s inými členmi spoločenstva o ľudský dopad na životné prostredie vysvetliť, aký pozitívny a negatívny vplyv môže mať ľudské správanie na životné prostredie, vrátane spôsobov na zníženie znečistenia prostredia poznať a popísať príklady vplyvu znečistenia na človeka, rastliny zvieratá, životné prostredie ľudské zdravie o prenos, symptómy a prevencia pred nákazlivými chorobami
poznať súvislosti medzi typickými nákazlivými ochoreniami a spôsobom ich prenosu (dotyk, kýchanie, kašľanie) poznať bežné príznaky choroby ako je zvýšená teplota, kašeľ, bolesť brucha poznať niektoré spôsoby prevencie prenosu chorôb ako sú umývanie rúk, vyhýbanie sa kontaktu s chorými o zdravý životný štýl popísať každodenné činnosti, ktoré podporujú udržanie si dobrého zdravia ako sú vyvážená strava, pravidelné cvičenie, umývanie rúk a zubov, dostatok spánku, ochrana pred slnkom) určiť bežné zdroje vyváženej zdravej výživy (ovocie, zelenina, obilniny) Neživá príroda obsahuje tematické celky: klasifikácia a vlastnosti látok, skupenstvá a zmeny skupenstiev o skupenstvá a typické vlastnosti skupenstiev poznať tri skupenstvá látok (pevné, kvapalné a plynné) poznať vlastnosti skupenstiev pevné telesá zachovávajú tvar aj objem; kvapalné látky zachovávajú objem, nezachovávajú tvar; plynné látky nezachovávajú tvar ani objem) o fyzikálne vlastnosti látok ako základ pre triedenie telies porovnávať a triediť predmety a látky na základe ich fyzikálnych vlastností objem, hmotnosť, skupenstvo, schopnosti viesť teplo alebo elektrický prúd, vznášania sa alebo potápania sa vo vode poznať základné vlastnosti kovov vedenie tepla a elektrického prúdu kovmi a spojiť tieto vlastnosti s ich využitím určovanie vlastnosti zmesí a vysvetliť oddeľovanie jednotlivých zložiek zmesí (filtrácia, vyparovanie, magnetizmus, preosievanie) o priťahovanie a odpudzovanie magnetov poznať póly magnetov (severný a južný) a ich vzájomné interakcie (priťahovanie, odpudzovanie) vedieť, že magnety sa môžu využiť na pritiahnutie iných materiálov a predmetov o fyzikálne zmeny látok pozorované v bežnom živote vedieť že látka sa mení z jedného skupenstva na iné ohrievaním alebo ochladzovaním popísať jednotlivé zmeny skupenstiev vody (topenie, tuhnutie/zamŕzanie, vyparovanie/var a kondenzácia/skvapalňovanie) a poznať súvis týchto zmien so zmenami teploty poznať ako sa dá urýchliť rozpúšťanie niektorých látok v danom množstve vody (zahrievanie, miešanie, zväčšenie plochy); a porovnať koncentráciu dvoch roztokov s rozličným množstvom rozpúšťanej látky alebo rozpúšťadla o chemické zmeny látok pozorované v bežnom živote identifikovať pozorovateľné zmeny rôznych látok, ktoré vedú k vzniku novej látky s odlišnými vlastnosťami v dôsledku horenia, rozkladu, varenia a hrdzavenia formy energie a jej prenos o bežné zdroje a využitie energie identifikovať bežné zdroje ako Slnko, padajúca voda, vietor, ropa, uhlie, zemný plyn, a porozumenie, že energia je potrebná na pohyb telies, svietenie, kúrenie o svetlo a zvuk v každodennom živote rozumieť, ako známe javy (tieň, odraz, dúha) súvisia so správaním sa svetla
vedieť, že kmitajúce telesá vytvárajú zvuk o prenos tepla vedieť, že ohrievanie telies spôsobuje nárast teploty, a že teplé predmety môžu ohriať studené poznať bežné látky dobre vedúce teplo o elektrická energia a jednoduché elektrické obvody poznať látky a telesá, ktoré dobre vedú elektrický prúd vedieť, že elektrická energia sa v obvode mení na iné druhy energie (svetlo, zvuk) vysvetliť, že jednoduchý elektrický obvod ako napr. baterka vyžaduje, aby bol obvod kompletný (uzavretý, neprerušený) sily a pohyb o bežné sily a pohyb predmetov vedieť, že gravitačná sila spôsobuje priťahovanie telies k Zemi vedieť, že sily (potlačenie a potiahnutie) spôsobujú zmenu pohybu telies a porovnať vplyv pôsobenia rôzne veľkých síl v rovnakom alebo opačnom smere na telesá Náuka o Zemi zahŕňa tematické celky: štruktúra Zeme, fyzikálne vlastnosti a zdroje o fyzikálne vlastnosti Zeme vedieť, že zemský povrch tvorí pevnina a voda v rôznom pomere (viac vody ako pevniny) a je obklopená vzduchom a popísať kde sa nachádza slaná a sladká voda vedieť, že vietor a voda menia povrch Zeme o využitie zdrojov Zeme poznať niektoré Zemské/prírodné zdroje a ich každodenné využitie (voda, pôda, vietor, les, ropa, zemný plyn, nerastné bohatstvo) vysvetliť význam zodpovedného využívanie prírodných zdrojov vysvetliť, ako na povrch Zeme (pohoria, roviny, púšte, rieky, jazerá, oceány) vplýva ľudská činnosť (farmy, poľnohospodárstvo, zavlažovanie, zúrodňovanie pôdy) geologické procesy a história Zeme o voda na Zemi a vo vzduchu poznať kolobeh vody v prírode (vedieť, že voda sa dostáva do a zo vzduchu, oblaky, rosa, vyparovanie z kaluží, sušenie mokrého oblečenia) vedieť, že voda do riek a potokov steká z pohorí a vlieva sa do morí a oceánov o denné, sezónne a dlhodobé/historické procesy Zeme popísať ako počasie (zmeny teploty, vlhkosti, zrážky vo forme dažďa, snehu, oblačnosť, vietor) sa mení z geografickou polohou vedieť ako sa môže meniť teplota a zrážky počas ročných období a aké sú tieto zmeny v závislosti na geografickej polohe vedieť, že zvyšky niektorých rastlín a živočíchov, ktoré žili na Zemi veľmi dávno, môžu byť dodnes zachované vo forme skamenelín/fosílií, odtlačkov v kameni; odvodiť na základe nálezov skamenelín jednoduché závery o zmenách na zemskom povrchu Zem v Slnečnej sústave o telesá Slnečnej sústavy a ich pohyb poznať, že Slnko je zdrojom svetla a tepla v Slnečnej sústave; popísať Slnečnú sústavu ako súbor planét (vrátane Zeme) obiehajúcich okolo Slnka
vedieť, že Mesiac obieha okolo Zeme a jeho vzhľad na oblohe (fázy) sa menia v priebehu mesiaca o pohyb Zeme a javy súvisiace s jeho pozorovaním na Zemi opísať ako deň a noc súvisia s otáčaním Zeme okolo svojej osi; a uviesť dôkaz tohto otáčania pozorovaním zmeny tvaru tieňa počas dňa vysvetliť ako ročné obdobia na severnej a južnej pologuli súvisia s obiehaním Zeme okolo Slnka počas roka Model kognitívnej oblasti prírodovedných predmetov je založený na chápaní vedy ako spôsobu získavania poznatkov o okolitom svete, ktorý zahŕňa pozorovanie, opis, skúmanie a vysvetlenie prírodných javov. Model je viac-menej hierarchicky založený: prvá oblasť predstavuje Poznatky, čiže znalosť základných prírodovedných faktov, informácií, pojmov, konceptov a nástrojov je základom pre budovanie vedeckého prírodovedného poznania na vyššej úrovni. Druhou oblasťou je Aplikácia - žiaci by mali vedieť aplikovať získané poznatky v konkrétnych situáciách známych z vyučovacích hodín. Treťou oblasťou, ktorá predstavuje zapojenie Uvažovania pri riešení komplexnejších úloh, ktoré obsahujú aj neznáme a pre žiakov komplikovanejšie kontexty. Pri hľadaní riešenia sa využívajú rôzne postupy a stratégie, ktoré vedú k správnemu riešeniu.