Fyzikální úlohy a výsledky českých žáků v mezinárodních výzkumech TIMSS a PISA
V této části jsme se podrobněji zabývali přírodovědnými a zejména fyzikálními úlohami používanými v obou výzkumech. Považujeme za užitečné vědět nejen, jak si čeští žáci vedli ve srovnání se zahraničními kolegy, ale také např. která fyzikální témata jim v úlohách činila největší potíže, či které dovednosti potřebné k řešení úloh jim dělaly problémy. Byly zpracovány výsledky 147 fyzikálních úloh výzkumu TIMSS (39 z testů pro 9leté žáky, 51 z testů pro 13leté žáky z roku 1995 a 57 z testů z roku 1999), 7 praktických přírodovědných úloh výzkumu TIMSS a 93 fyzikálně zaměřených otázek výzkumu PISA (23 z šetření v roce 2000, 23 z šetření v roce 2003 a 47 z šetření v roce 2006).
Pro další analýzu byly jednotlivé fyzikální úlohy a otázky zpracovávány do tabulek, které obsahují základní charakteristiku úlohy (otázky), její třídění podle obsahu, dovedností (kompetencí), situací a typu, souhrnné výsledky českých žáků, mezinárodní průměry a komentáře výsledků. U uvolněných úloh jsou též uvedena jejich zadání a v případě otevřených úloh i pokyny k hodnocení. Dále uvádíme ukázku jedné takto zpracované úlohy, tabulky se všemi úlohami jsou pak součástí příloh souhrnných zpráv.
Tabulka se zpracovanou úlohou
| Úloha: | Energie |
|---|---|
| Kód úlohy | P03 |
| Charakteristika úlohy | Co se nepoužívá jako zdroj energie? |
| Uvolnění úlohy | Ano |
| Typ úlohy | výběr odpovědi |
| Obsahová kategorie | Energie a fyzikální jevy – Druhy, zdroje a přeměny energie |
| Operační kategorie | Jednoduchá informace |
| Obtížnost úlohy | 666 |
| Úloha použita v letech | 1995 |
| Úloha použita pro populaci | 1 (3. a 4. ročník ZŠ) |
Zadání úlohy:
Co se NEPOUŽÍVÁ jako zdroj energie?
A. padající voda
B. železná ruda
C. Slunce
D. nafta
Souhrnné výsledky (Průměrné procento správných odpovědí):
| Výzkum v roce / populace | průměr | dívky | chlapci |
|---|---|---|---|
| 1995 / 3. ročník ČR [%] | 24,4 | 24,7 | 24,1 |
| 1995 / 3. ročník mezinárodní [%] | 28,9 | 25,9 | 31,7 |
| 1995 / 4. ročník ČR [%] | 31,2 | 21,8 | 41,3 |
| 1995 / 4. ročník mezinárodní [%] | 34,6 | 31,2 | 37,9 |
Podrobné výsledky (Zastoupení jednotlivých typů odpovědí v %):
| Výzkum v roce / populace | N | A | B | C | D | Ost. |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1995 / 3. ročník ČR [%] | 402 | 37,1 | 24,4 | 20,7 | 12,0 | 5,7 |
| 1995 / 3. ročník mezinárodní [%] | 26,0 | 28,9 | 18,0 | 22,7 | 4,4 | |
| 1995 / 4. ročník ČR [%] | 408 | 35,5 | 31,2 | 16,0 | 15,6 | 1,8 |
| 1995 / 4. ročník mezinárodní [%] | 27,3 | 34,6 | 15,7 | 20,1 | 2,3 |
Poznámka: Sloupec se správnou odpovědí je podbarven.
Komentář a zhodnocení výsledků:
Úloha patřila k obtížnějším. Čeští žáci obou ročníků ji řešili hůře, než byl mezinárodní průměr. Žáci 4. ročníku v ní dosáhli třetího nejhoršího výsledku ze všech úloh. Více než třetina českých žáků obou ročníků se domnívala, že se jako zdroj energie nepoužívá padající voda. 21 % žáků 3. ročníku a 16 % žáků 4. ročníku uvedlo jako odpověď Slunce.
Výsledky žáků ve fyzikálních úlohách a otázkách obou výzkumů byly analyzovány též podle typu otázek, podle jejich obsahového zaměření a kompetencí, na které byly zaměřeny. U výzkumu PISA rovněž podle kontextu, do kterého byly otázky zasazeny, a podle situací, kterých se týkaly. Sledovali jsme také, ve kterých konkrétních úlohách a otázkách si čeští žáci vedli nejlépe a které jim naopak činily největší obtíže, a také jak si v jednotlivých úlohách a otázkách vedli čeští žáci vzhledem k mezinárodnímu průměru. U úloh a otázek, které byly součástí více šetření, jsme sledovali vývoj ve výsledcích. Pozornost jsme věnovali i rozdílům ve výsledcích chlapců a dívek.
Fyzikální úloha řešená nejhůře oproti mezinárodnímu průměru - TIMSS 1995, 13letí
|
Zadání úlohy: Jiří a Stela si každý vyrobili svou kapesní svítilnu ze stejných baterií a žárovek. Stelina svítilna má nasazen reflektor, zatímco Jiřího svítilna ne. Která svítilna osvítí více stěnu vzdálenou od nich 5 metrů? (zaškrtněte jednu možnost) ______ Jiřího ______ Stelina Odpověď zdůvodněte. |
|
Souhrnné výsledky (Průměrné procento správných odpovědí):
| Výzkum v roce / populace | průměr | dívky | chlapci |
|---|---|---|---|
| 1995 / 7. ročník ČR [%] | 32,0 | 28,9 | 35,2 |
| 1995 / 7. ročník mezinárodní [%] | 40,9 | 38,7 | 43,2 |
| 1995 / 8. ročník ČR [%] | 34,5 | 26,5 | 42,1 |
| 1995 / 8. ročník mezinárodní [%] | 46,7 | 43,5 | 50,1 |
Fyzikální otázka s nejnižší průměrnou úspěšností českých žáků ve výzkumu PISA 2006
Zadání otázky:
Ondra trvá na svém závěru, že růst průměrné teploty zemské atmosféry je způsoben vzrůstem emisí oxidu uhličitého. Ale Jana si myslí, že jeho závěr je ukvapený. Říká: „Než uděláš tento závěr, musíš si být jistý, že ostatní faktory, které by mohly ovlivnit skleníkový efekt, se nemění.“
Jmenuj jeden z faktorů, které má Jana na mysli.
Souhrnné výsledky (Průměrné procento správných odpovědí):
| Výzkum v roce | průměr | chlapci | dívky |
|---|---|---|---|
| 2006 ČR [%] | 20,7 | 20,4 | 20,9 |
| 2006 OECD [%] | 18,9 | 18,7 | 19,1 |
Souhrnná zpráva byla zpracována odděleně pro úlohy výzkumu TIMSS a pro úlohy výzkumu PISA. Kromě podrobné analýzy výsledků ve fyzikálních úlohách a otázkách obsahují obě zprávy charakteristiky výzkumů TIMSS a PISA, charakteristiky přírodovědných úloh používaných v těchto výzkumech a jejich zastoupení v testech a také celkový přehled výsledků českých žáků v přírodovědných částech obou těchto výzkumů.
Stručné shrnutí nejzajímavější zjištění týkající se výsledků českých žáků v přírodovědných testech výzkumů TIMSS a PISA:
- V mezinárodním srovnání dosahovali čeští žáci ve výzkumech TIMSS i PISA v oblasti přírodních věd dlouhodobě nadprůměrné výsledky. Výjimkou byli v roce 1995 žáci posledních ročníků středních škol, jejichž výsledek byl na úrovni mezinárodního průměru.
- V roce 1999 se výsledek českých 13letých žáků v přírodních vědách ve výzkumu TIMSS oproti roku 1995 zhoršil. Rozdíl byl však statisticky významný jen v případě fyziky. Zajímavé bude srovnání po zveřejnění výsledků výzkumu TIMSS 2007 na konci roku 2008.
- Ve výzkumu TIMSS si čeští 9letí i 13letí žáci vedli výrazně lépe ve fyzikálních úlohách zaměřených na porozumění informaci než v v úlohách zaměřených na teoretické uvažování, rozbor a řešení problémů.
- Ve výzkumu TIMSS dosahovali chlapci ve většině zemí v přírodních vědách lepších výsledků než děvčata. Stejně tomu bylo i v České republice, kde dosáhli chlapci v roce 1995 i 1999 statisticky významně lepších výsledků než děvčata. V roce 1999 jsme byly zemí, kde byl tento rozdíl největší. Zajímavé je, že ač chlapci dosáhli v matematickém i přírodovědném testu lepších výsledků než dívky, jejich školní výsledky byly horší než u dívek.
- V roce 1999 ve výzkumu TIMSS byl průměrný výsledek českých 13letých žáků víceletých gymnázií výrazně lepší než výsledek žáků základních škol. Na základních školách však přesto zůstávalo velké množství žáků, kteří svými výsledky patřili k našim nejlepším. (Blíže v [5].)
- Výzkum PISA 2006 ukázal, že silnou stránkou českých žáků jsou především faktické znalosti. Problémy jim dělalo např. vytváření hypotéz, využívání různých výzkumných metod, experimentování, získávání a interpretace dat, posuzování výsledků výzkumu, formulování a dokazování závěrů.
- Výsledky českých žáků ve výzkumu PISA 2006 v oblasti vědomostí z přírodních věd byly výrazně lepší než výsledky v oblasti vědomostí o přírodních vědách. Výborní byli čeští žáci zejména v oblasti fyziky a chemie.
- Co se týče zkoumaných kompetencí, byli čeští žáci ve výzkumu PISA 2006 úspěšnější při aplikaci vědomostí než při rozpoznávání otázek, které lze vědecky zkoumat a při používání vědeckých důkazů. Podobně na tom byli i žáci Maďarska a Slovenska, což jsou země s podobnou tradicí přírodovědného vzdělávání, které klade větší důraz na shromažďování a reprodukci teoretických znalostí než na podstatu vědeckého zkoumání a uvažování. V České republice byla skutečnost, že se žáci o přírodovědných jevech a jejich vysvětlení učí, místo aby je sami objevovali, dokumentována i v rámci videostudie realizované v roce 1999 jako součást výzkumu TIMSS.
- Celkově se výsledky českých chlapců a dívek ve výzkumu PISA 2006 v přírodovědném testu nelišily. Co se týče kompetencí, měly české dívky výrazně lepší výsledky než chlapci v rozpoznávání přírodovědných otázek. Naopak čeští chlapci byli lepší než dívky ve vysvětlování jevů pomocí přírodních věd, přičemž tento rozdíl patřil mezi zúčastněnými zeměmi k největším. U používání vědeckých důkazů se výsledky českých chlapců a dívek nelišily.
- V oblasti neživé systémy měli chlapci ve všech zemích OECD ve výzkumu PISA 2006 výrazně lepší výsledky než dívky. Česká republika zde patřila k zemím s největším rozdílem ve výsledcích chlapců a dívek. V oblasti systémy Země a vesmíru byl rozdíl mezi chlapci a dívkami v České republice největší ze všech zúčastněných zemí.
- Výzkum PISA ukázal, že Česká republika patří k zemím, kde jsou velké rozdíly mezi nejlepšími a nejslabšími žáky. Značné byly také rozdíly ve výsledcích žáků různých typů škol.
Plánujeme, že obdobně budou analyzovaná i data z dalších šetření výzkumů TIMSS i PISA a statistika bude průběžně doplňovaná. To umožní sledovat v delším časovém období stav vědomostí a kompetencí žáků v oblasti přírodních věd a zejména fyziky a zjistit, zda a jak jsou ovlivňovány změnami ve školské politice, např. zavedením rámcových a školních vzdělávacích programů. V současné době jsou již zpracovávány výsledky z výzkumu TIMSS 2007.
nahoru