Trends in International Mathematics and Science Study Indagine TIMSS 2003 Trends in International Mathematics and Science Study a cura di Anna Maria Caputo

IEA International Association for the Evaluation of Educational Achievement associazione internazionale indipendente di centri di ricerca (circa 62 paesi); fondata nel 1958 da un gruppo di studiosi (Bloom, Thorndike, Husén, ecc…); associazione legale nel 1966 (T. Husén) alla quale partecipavano 15 paesi; con lo scopo di condurre ricerche comparative internazionali nel campo della valutazione.

Ricerche IEA The Six-subject Study (1970-1971); Written composition (1983-1984); Comprensione della lettura: Reading Literacy (1985), PIRLS (2001, 2006); Educazione Civica (1999, 2009); Information Technology: Comped (1989, 1992), SITES (1999-2009); Matematica e Scienze.

Indagini IEA Matematica e Scienze passato... prima indagine sulla Matematica (FIMS) nel 1964 (12 paesi); prima indagine sulle Scienze (FISS) nel 1973-’74 (19 paesi); seconda indagine sulla Matematica (SIMS) nel 1980-’82 (20 paesi); seconda indagine sulle Scienze (SISS) nel 1983-’84 (26 paesi); terza indagine sulla Matematica e le Scienze (TIMSS) nel 1994-’95 (45 paesi); TIMSS-Repeat nel 1998-’99 (38 paesi (26 paesi al TIMSS)).

presente e futuro... TIMSS 2003 (Trends in International Mathematics & Science Study); TIMSS 2007 (elaborazione ed analisi dei dati) & TIMSS Advanced 2008 ciclo quadriennale di indagini: 1995, 1999, 2003, 2007, 2011, …; livelli scolastici indagati...

TIMSS

TIMSS 1995 - Obiettivi ambiziosi definizione di un curricolo ‘virtuale internazionale’; analisi curricolare ambiziosa; prove di matematica e di scienze a largo raggio che comprendevano anche prove in laboratorio; questionari per studenti, insegnanti e dirigenti scolastici (1500 domande); studio dei casi (video) in Giappone, Stati Uniti, Svizzera.

TIMSS 1999 (TIMSS-R) prima indagine di trend della IEA; scopo più mirato: enfasi sulle misure di trend; soltanto l’ottavo anno di scolarità (8/8, 4/8); definizione di indicatori rilevanti per la politica scolastica; finanziata dal governo USA e dalla World Bank.

TIMSS 2003 misurare l’andamento dell’apprendimento in matematica e scienze di due popolazioni: gli studenti frequentanti il 4° anno di scuola (il maggiore numero di studenti di 9 anni); gli studenti frequentanti l’8° anno di scuola (il maggiore numero di studenti di 13 anni); studiare gli indicatori al passare del tempo.

Ciclo Indagine IEA domande; quadro di riferimento concettuale; piano di campionamento e campionamento; raccolta dati; elaborazioni ed analisi; conclusioni.

Domande guida Che cosa gli studenti dovrebbero apprendere? Chi fornisce istruzione? Come è organizzata l’istruzione? Dove ha luogo l’istruzione? Quando ha luogo l’istruzione? Che cosa hanno appreso gli studenti? Cambiamenti fra il 1994-’95, 1998-’99 e 2002-’03.

Scopo del TIMSS comparare i sistemi educativi dei paesi partecipanti in termini di… programmi di studio, insegnamento (contenuti, pratiche didattiche, ecc.), apprendimento (contenuti ed abilità); che cosa gli studenti apprendono e il contesto dove avviene.

TIMSS 2003 esaminare e valutare le differenze nel rendimento scolastico in Matematica e Scienze (comparazioni orizzontali, verticali e longitudinali) ; popolazione: scuola primaria (IV), scuola secondaria di I grado (III); raccolta dati nell’a.s. 2002-’03 (maggio); prova sul campo nell’a.s. 2001-’02 (aprile).

Popolazioni TIMSS Popolazione 1: in un dato paese tutti gli studenti che frequentano la classe più elevata delle due classi adiacenti nelle quali al momento della somministrazione delle prove si ha la maggiore presenza di studenti con una età compresa tra 9 anni e 9 anni e 11 mesi di età. Popolazione 2: in un dato paese tutti gli studenti che frequentano la classe più elevata delle due classi adiacenti nelle quali al momento della somministrazione delle prove si ha la maggiore presenza di studenti con una età compresa tra 13 anni e 13 anni e 11 mesi di età.

Definizione popolazione 1 italiana TIMSS 2003 Tutti gli studenti che frequentano la classe IV della scuola primaria, la quale ha la maggiore presenza di studenti di 9 anni a maggio (popolazione: 555.270 studenti, nessuna esclusione).

Definizione popolazione 2 italiana TIMSS 2003 Tutti gli studenti che frequentano la classe III della scuola secondaria di I grado, la quale ha la maggiore presenza di studenti di 13 anni a maggio (popolazione: 591.400, nessuna esclusione).

Organizzazione TIMSS 2003 coordinamento internazionale (International Study Center) al Boston College (staff di circa 20 persone con due direttori); coordinamento nazionale affidato al centro nazionale (per l’Italia INValSI con uno staff di 4 persone); commissioni.

Relazione fra gli strumenti TIMSS 2003 e la mappa concettuale Questionari a livello di Sistema Questionario Scuola Questionario Studente Contesto locale, di territorio e di scuola Contesto sociale generale ed educativo Background personale Curricolo raggiunto Curricolo attuato Curricolo proposto 1. Questionario insegnanti 1. Fascicoli test 1. Analisi curricolare 2. Questionari esperti 3. Rassegna item

Mappe concettuali del curricolo 2 mappe: una per la matematica e una per le scienze; definite attraverso 2 dimensioni: dimensione dei contenuti specifici per la disciplina (domini di contenuti); dimensione cognitiva, ovvero prestazioni attese descritto in termini di tipi di prestazioni o comportamenti che ci si potrebbero aspettare dagli studenti a scuola (domini cognitivi).

Matematica – Domini dei contenuti Numero (numeri naturali, frazioni e decimali, interi, rapporto, proporzione, percentuale); Algebra (sequenze, espressioni algebriche, equazioni e formule, relazioni); Misura (attributi ed unità, strumenti, tecniche e formule); Geometria (rette ed angoli, figure bidimensionali e tridimensionali, congruenza e similitudine, localizzazione e relazioni spaziali, simmetria e trasformazioni); Dati (raccolta di dati e organizzazione, rappresentazione dei dati, interpretazione dei dati, incertezza e probabilità).

Matematica – Domini cognitivi conoscere fatti e procedure (ricordare, riconoscere/identificare, calcolare, usare strumenti); usare concetti (conoscere, classificare, rappresentare, formulare, distinguere); risolvere problemi di routine (selezionare, modellare, interpretare, applicare, verificare); ragionare (ipotizzare, analizzare, valutare, generalizzare, fare connessioni, sintetizzare, risolvere problemi non di routine, giustificare); Trasversale: comunicare.

Strumenti per misurare l’apprendimento (1) 12 fascicoli di prove ma ogni studente completa un solo fascicolo; ogni fascicolo suddiviso in due parti; stesso tempo di risposta per ogni fascicolo: per la IV elementare, 72 minuti (36+36+intervallo), per la III media, 90 minuti (45+45+intervallo); item suddivisi in 28 blocchi (14 di matematica e 14 di scienze);

Strumenti per misurare l’apprendimento (2) in ogni blocco item per 15 minuti di valutazione per la III media e 12 minuti di valutazione per la IV elementare; 6 blocchi per fascicolo; nei fascicoli da 1 a 6, 4 blocchi di matematica e 2 di scienze; nei fascicoli da 7 a 12, 2 blocchi di matematica e 4 di scienze; alcuni blocchi (6 per matematica e 6 per scienze) contengono item dei precedenti TIMSS (non resi pubblici) per consentire le misure di trend mentre altri blocchi contengono nuovi item di rimpiazzo;

Strumenti per misurare l’apprendimento (3) I blocchi sono combinati in modo che gli studenti rispondono a sufficienti item per ottenere misure affidabili di trend in ambedue le discipline; in III media permesso l’uso della calcolatrice (II parte dei fascicoli); ogni fascicolo contiene item: a scelta multipla e a risposta aperta circa nella stessa proporzione; i fascicoli presentano le stesse difficoltà; i fascicoli contengono sia item di matematica che di scienze;

Strumenti per misurare l’apprendimento (4) ogni fascicolo è composto da: da item “sicuri” delle precedenti indagini TIMSS; da item nuovi e innovativi di problem solving; da item di rimpiazzo (equivalenti) degli item delle precedenti indagini resi pubblici; gli item di problem solving prevedono l’uso di materiale di tipo manipolativo (carte con i numeri, righello, carte con figurine geometriche, ecc.)

Strumenti per misurare l’apprendimento (4) i fascicoli per la IV elementare contengono complessivamente 266 item: 123 item di matematica e 143 di scienze; riuniti in 28 gruppi diversi; I fascicoli per la III media contengono complessivamente 233 item: 114 item di matematica e 119 di scienze; riuniti in 28 gruppi diversi.

Questionari di contesto (1) intendono raccogliere informazioni nei vari sistemi scolastici: sulle modalità di organizzazione dell’insegnamento di matematica e scienze; sulle relazioni possibili fra intervento della scuola e prestazione degli studenti.

Questionari di contesto (2) Questionario Scuola (rivolto al Dirigente scolastico) fornisce informazioni sul personale, sulle risorse, sugli studenti e sui loro comportamenti e sulle attività didattiche.

Questionari di contesto (3) Questionario Insegnante per la scuola elementare rivolto all’insegnante di matematica e di scienze; per la scuola media rivolto agli insegnanti di Scienze matematiche, chimiche, fisiche e naturali fornisce informazioni sulla formazione (scolastica e professionale), sui metodi di insegnamento e sull’atteggiamento verso l’insegnamento della matematica e delle scienze.

Questionari di contesto (4) Questionario Studente fornisce variabili di sfondo rispetto alle quali analizzare la misura dell’apprendimento (punteggio); è suddiviso in sezioni riguardanti il background dello studente (età, sesso, livello culturale e socioeconomico della famiglia, storia scolastica, ecc.), opinioni ed atteggiamenti riguardo alla matematica e alle scienze; esamina in particolare i fattori di successo, la percezione dell’importanza del successo, l’influenza dei compagni di classe e degli insegnanti.

Matematica 4° grado- distribuzione livelli italiani apprendimento per area geografica cinque livelli: nord ovest (510 ± 5,5); nord est (512 ± 4,2); centro (494 ± 4,5); sud (503 ± 10,4); sud e isole (485 ± 11,2) livello medio migliori: 632 ± 11,5 (simile agli Stati Uniti); livello medio peggiori: 362 ± 6,6 (come l’Australia); livello massimo nel sud (638 ± 20,1) seguito dal sud e isole (634 ± -); differenza migliori - peggiori minore (297,4 ± 21,38) nel sud; livelli medi variabili; unico curricolo dal 1985 rivisto nel 2002 (Indicazioni nazionali)

Matematica 8° grado- distribuzione livelli italiani apprendimento per area geografica cinque livelli: nord ovest (502 ± 5,4); nord est (509 ± 5,6); centro (487 ± 4,9); sud (468 ± 6,1); sud e isole (460 ± 10,4) livello medio migliori: 606 ± 5,0 (non diversi dalla Slovenia); livello medio peggiori: 355 ± 6,0 (come Israele); livello massimo nel sud e isole (616 ± -) seguito dal nord est (615 ± 5,1); differenza migliori - peggiori minore (284 ± -) nel sud e isole; livelli medi variabili; unico curricolo dal 1979 rivisto nel 2002 (Indicazioni nazionali)

Matematica 4° grado – benchmark avanzato Gli studenti sanno applicare le loro conoscenze in situazioni relativamente complesse; dimostrano di sapere lavorare con frazioni e decimali e di avere compreso le relazioni tra essi. Selezionano informazioni appropriate per risolvere problemi complessi che coinvolgono le proporzioni. Sanno formulare o scegliere regole per descrivere una relazione. Comprendono le rotazioni e sanno calcolare aree di figure geometriche. Sanno organizzare, interpretare e rappresentare dati per risolvere problemi (625 – 9 % media internazionale, 38% Singapore, 6% Italia).

4° grado – Benchmark avanzato (625) Numeri – Identificare la rappresentazione decimale di una frazione con denominatore 10 Media internazionale 43% (0,4) Italia 58% (2,4) Singapore 95% (0,8) Belgio (Fiammingo) 73% (2,4)

Media internazionale 29% (0,4) Italia 22% (2,0) Giappone 68% (2,1) 4° grado – Benchmark avanzato (625) Misura – Completare una figura irregolare su una griglia in modo tale che abbia una data area Media internazionale 29% (0,4) Italia 22% (2,0) Giappone 68% (2,1) Scozia 29% (2,4)

Matematica 4° grado – benchmark alto Gli studenti sanno applicare le proprie conoscenze per risolvere problemi complessi, applicando addizioni, moltiplicazioni e divisioni. Sanno risolvere semplici problemi con le frazioni; mostrano di capire oggetti tridimensionali e semplici trasformazioni su di un piano. Dimostrano di sapere misurare con diversi strumenti e sanno interpretare dati in tabelle e grafici per risolvere i problemi (550 – 33% media internazionale, 73% Singapore, 29% Italia).

Media internazionale 58% (0,4) Italia 50% (2,3) Singapore 86% (1,4) 4° grado – Benchmark alto (550) Sequenze e Relazioni – Selezionare l’espressione che rappresenta una situazione che comporta la moltiplicazione Media internazionale 58% (0,4) Italia 50% (2,3) Singapore 86% (1,4) Olanda 72% (2,7)

4° grado – Benchmark alto (550) Geometria – (Parte B) Fa e disegna un quadrato da 4 figurine di triangoli Media internazionale 42% (0,5) Italia 51% (2,9) Giappone 71% (2,0) Olanda 60% (3,2)

Matematica 4° grado – benchmark intermedio Gli studenti sanno applicare le conoscenze matematiche di base a situazioni complesse e leggere, interpretare e usare diverse rappresentazioni dei numeri. Risolvono operazioni con tre e quattro cifre decimali. Hanno familiarità con forme bidimensionali. Leggono e interpretano differenti rappresentazioni degli stessi dati. (475 - 63% media internazionale, 91% Singapore, 65% Italia).

4° grado – Benchmark intermedio (475) Numero – Riconoscere una frazione rappresentata da una figura con parti colorate Media internazionale 57% (0,4) Italia 55% (2,4) Singapore 93% (1,0) Belgio (Fiammingo) 79% (1,8)

4° grado – Benchmark intermedio (475) Dati – Completare un istogramma basato sulla soluzione di un problema Media internazionale 73% (0,4) Italia 71% (2,3) Belgio (Fiammingo) 93% (1,1) Hong Kong 92% (1,0)

Matematica 4° grado – benchmark basso Gli studenti hanno alcune conoscenze matematiche di base. Dimostrano una comprensione dei numeri naturali e sanno fare semplici calcoli con essi. Hanno familiarità con le proprietà base di triangoli e rettangoli. Leggono informazioni da semplici istogrammi. (400 - 82% media internazionale, 97% Singapore, 89% Italia).

4° grado – Benchmark basso (400) Numero – Moltiplicare un numero naturale a due cifre con uno ad una cifra Media internazionale 72% (0,4) Italia 75% (2,0) Federazione Russa 90% (1,3) Cina Taipei 94% (1,0)

4° grado – Benchmark basso (400) Misura – Data la base disegnare su una griglia un triangolo con gli altri due lati della stessa lunghezza Media internazionale 67% (0,4) Italia 77% (1,9) Lettonia 84% (1,4) Hong Kong 95% (0,9)

Matematica 8° grado – benchmark avanzato Gli studenti sanno organizzare informazioni, fare generalizzazioni, risolvere situazioni in problemi non di routine e tirare conclusioni giustificandole dai dati. Sanno applicare relazioni numeriche, geometriche ed algebriche per risolvere problemi (cioè proprietà delle frazioni, dei decimali e delle percentuali, proprietà geometriche e regole algebriche). Sanno risolvere semplici equazioni di 1° e applicare le loro conoscenze di misure e geometria per risolvere problemi complessi. Sanno interpretare dati da tabelle e grafici, incluse interpolazioni ed estrapolazioni (625 – 7 % media internazionale, 44% Singapore, 3% Italia).

8° grado – Benchmark avanzato (625) Algebra – (Parte C) Spiegare come calcolare un termine specificato di una sequenza generalizzando dai primi termini Media internazionale 14% (0,2) Italia 14% (1,5) Olanda 36% (2,4) Cina Taipei 49% (2,0)

8° grado – Benchmark avanzato (625) Dati – Interpretare i dati di una tabella, tirare le conclusioni e giustificarle Media internazionale 21% (0,3) Italia 23% (1,8) Estonia 44% (2,1) Giappone 49% (2,2)

Matematica 8° grado – benchmark alto Gli studenti sanno applicare le proprie conoscenze ad una ampia varietà di situazioni relativamente complesse. Sanno ordinare, mettere in relazione e calcolare frazioni e decimali per risolvere situazioni problematiche; sanno operare con i numeri interi negativi, risolvere situazioni problematiche usando proporzioni con i numeri interi, risolvere problemi riguardanti la probabilità ed interpretare grafici e tabelle; sanno usare formule per determinare i valori di una variabile e usare le proprietà geometriche, identificare e valutare espressioni algebriche e risolvere equazioni di 1° grado (550 – 23% media internazionale, 77% Singapore, 19% Italia).

8° grado – Benchmark alto (550) Numeri – Risolvere un problema con la divisione di un numero naturale per una frazione Media internazionale 38% (0,3) Italia 34% (2,1) Olanda 74% (2,1) Singapore 79% (1,9)

8° grado – Benchmark alto (550) Geometria – Usare le proprietà dei triangoli congruenti per trovare la misura di un angolo Media internazionale 46% (0,3) Italia 42% (2,3) Estonia 67% (2,0) Repubblica di Corea 84% (1,4)

Matematica 8° grado – benchmark intermedio Gli studenti sanno applicare le conoscenze matematiche di base a situazioni complesse (problemi che implicano l’uso dell’addizione, della sottrazione o della moltiplicazione con numeri naturali e decimali), sanno rappresentare le frazioni con numeri decimali e viceversa; possono capire relazioni algebriche semplici e risolvere semplici equazioni di 1° grado; dimostrano di avere capito le proprietà dei triangoli e i concetti base di geometria, incluse la simmetria e la rotazione. Sanno riconoscere le notazioni basi della probabilità; sanno leggere ed interpretare grafici, tabelle, mappe e scale. (475 – 49% media internazionale, 93% Singapore, 56% Italia).

8° grado – Benchmark intermedio (475) Numero – Risolvere un problema con una sottrazione di numeri decimali Media internazionale 61% (0,3) Italia 62% (2,1) Olanda 81% (2,0) Singapore 88% (1,0)

8° grado – Benchmark intermedio (475) Algebra – Risolvere un’equazione per determinare il termine mancante di una proporzione Media internazionale 65% (0,3) Italia 65% (2,1) Belgio (Fiammingo) 86% (1,4) Singapore 93% (0,7)

Matematica 8° grado – benchmark basso Gli studenti hanno alcune conoscenze matematiche di base. (400 – 74% media internazionale, 99% Singapore, 86% Italia).

8° grado – Benchmark basso (400) Numero – Scegliere il numero decimale più vicino a un numero naturale Media internazionale 77% (0,3) Italia 90% (1,9) Olanda 97% (1,0) Singapore 95% (1,1)