Trends in International Mathematics and Science Study
# Trends in International Mathematics and Science Study

TIMSS – Trends in International Mathematics and Science Study (TIMSS) ist eine international vergleichende Schulleistungsuntersuchung, die seit 1995 im vierjährigen Turnus von der International Association for the Evaluation of Educational Achievement (IEA) durchgeführt wird.

## Hintergrund

TIMSS untersucht Mathematik- und Naturwissenschaftsleistungen in der Grundschule, in der Sekundarstufe I und II. TIMSS war ursprünglich ein Akronym für Third International Mathematics and Science Study (Dritte Internationale Mathematik- und Naturwissenschaftsstudie), der 1999er-Durchgang wurde als TIMSS-R fortgeführt (R für Repeat); seit TIMSS 2003 steht das Akronym für Trends in International Mathematics and Science Study.

Vorgänger-Studien waren FIMS (First International Mathematics Study, 1964, 12 Länder) und SIMS (Second International Mathematics Study, 1980–82, 20 Länder, ohne deutsche Beteiligung) sowie FISS und SISS (First and Second International Science Study, 1968–1972 und 1982–1986, SISS ohne deutsche Beteiligung).

## Durchführung

Bisher (Stand: 2020) gab es 7 TIMSS-Studien: 1995, 1999, 2003, 2007, 2011, 2015, 2019. Die Ergebnisse der 2019er Studie wurden am 8. Dezember 2020 bekanntgegeben.

Untersucht wurden immer die Bildungssysteme von Ländern, wobei diese Länder nicht notwendigerweise eigene Staaten sein mussten. Beispielsweise wurden im Vereinigten Königreich Nordirland einerseits und England und Wales andererseits untersucht und in Belgien Flandern und Wallonien getrennt.

Die TIMSS 1995-Studie umfasste 41 teilnehmende Länder, die in 5 Schulklassen untersucht wurden. Die Studie TIMSS 1999 untersuchte dann nur noch die 8. Klasse in 38 verschiedenen Ländern. In der TIMSS 2003-Studie wurden 26 Länder hinsichtlich der 4. Klasse und 48 hinsichtlich der 8. Klasse untersucht. In der TIMSS 2007-Studie waren es 44 Länder für die 4. Klasse und 57 für die 8. Klasse und in TIMSS 2011 waren die entsprechenden Zahlen 52 bzw. 45.

In jedem der beteiligten Länder wurden mindestens 4.500 bis 5.000 Schüler einbezogen.

Bisher beteiligten sich an TIMSS auf deutscher Seite Bildungsforscher vom Max-Planck-Institut für Bildungsforschung, dem Leibniz-Institut für die Pädagogik der Naturwissenschaften an der Universität Kiel und der Humboldt-Universität Berlin. TIMSS 2007, 2011 und 2015 wurden hauptverantwortlich am Institut für Schulentwicklungsforschung (IFS) der technischen Universität Dortmund bearbeitet.

## Ergebnisse

Die Spitzenplätze bei TIMSS belegen regelmäßig die ostasiatischen Staaten (Singapur, Südkorea, Hongkong, Taiwan, Japan; siehe untenstehende Tabellen). Die Testwerte der in Mathematik und den Naturwissenschaften jeweils leistungsstärksten Länder sind den unten stehenden Tabellen zu entnehmen.

Deutschland war bisher noch nie auf einem der ersten 10 Plätze, Österreich zweimal (in Mathematik und Naturwissenschaften 1995) und die Schweiz einmal (in Mathematik 1995). Europäische Länder, die häufiger in dieser Gruppe lagen, sind die Niederlande, England mit Wales, Ungarn und Russland.

Österreich, die Schweiz und Luxemburg nahmen nicht an der TIMSS 2015-Studie teil.

Im Rahmen der neuesten TIMSS 2019-Studie wurden in Deutschland bei den Viertklässlern die folgenden Plätze erreicht. Von den Viertklässlern in Deutschland erreichen 25,4 Prozent in Mathematik und 27,6 Prozent in den Naturwissenschaften allenfalls ein elementares Wissen. 6 Prozent der Viertklässler in Deutschland können der höchsten Kompetenzstufe in Mathematik zugeordnet werden, in Singapur sind es 54 Prozent.

Bei den im Folgenden aufgeführten Tabellen ist zu beachten, dass nicht alle Länder immer an allen Studien teilgenommen haben. Sofern Deutschland, Österreich oder die Schweiz nicht in den folgenden Tabellen aufgeführt sind, haben sie nicht am jeweiligen Test bzw. der jeweiligen Jahrgangsstufe teilgenommen.

Die vollständigen Ergebnislisten sind auf der Website der Trends in International Mathematics and Science Study zu finden.

### Mathematik

**4. Schuljahr**

| TIMSS (1995) | TIMSS (2003) | TIMSS (2007) | TIMSS (2011) | TIMSS (2015) | TIMSS (2019) |
| - | - | - | - | - | - |
| 1. Singapur Singapur 625 2. Korea Sud Südkorea 611 3. Japan Japan 597 4. Hongkong Hongkong 587 5. Niederlande Niederlande 577 6. Tschechien Tschechien 567 7. Osterreich Österreich 559 8. Slowenien Slowenien 552 9. Irland Irland 550 10. Ungarn Ungarn 548 | 1. Singapur Singapur 594 2. Hongkong Hongkong 575 3. Japan Japan 565 4. Taiwan Taiwan 564 5. Flandern Flandern 551 6. Niederlande Niederlande 540 7. Lettland Lettland 536 8. Litauen Litauen 534 9. Russland Russland 532 10. England England und Wales Wales 531 | 1. Hongkong Hongkong 607 2. Singapur Singapur 599 3. Taiwan Taiwan 576 4. Japan Japan 568 5. Kasachstan Kasachstan 549 6. Russland Russland 544 7. England England und Wales Wales 541 8. Lettland Lettland 537 9. Niederlande Niederlande 535 10. Litauen Litauen 530 .......... 12. Deutschland Deutschland 525 .......... 17. Osterreich Österreich 505 | 1. Singapur Singapur 606 2. Korea Sud Südkorea 605 3. Hongkong Hongkong 602 4. Taiwan Taiwan 591 5. Japan Japan 585 6. Nordirland Nordirland 562 7. Flandern Flandern 549 8. Finnland Finnland 545 9. England England und Wales Wales 542 10. Russland Russland 542 .......... 16. Deutschland Deutschland 528 .......... 23. Osterreich Österreich 508 | 1. Singapur Singapur 618 2. Hongkong Hongkong 615 3. Korea Sud Südkorea 608 4. Taiwan Taiwan 597 5. Japan Japan 593 6. Nordirland Nordirland 570 7. Russland Russland 564 8. Norwegen Norwegen 549 9. Irland Irland 547 10. England England 546 .......... 24. Deutschland Deutschland 522 | 1. Singapur Singapur 625 2. Hongkong Hongkong 602 3. Korea Sud Südkorea 600 4. Taiwan Taiwan 599 5. Japan Japan 593 6. Russland Russland 567 7. Nordirland Nordirland 566 8. England England 556 9. Irland Irland 548 10. Lettland Lettland 546 .......... 13. Osterreich Österreich 539 .......... 25. Deutschland Deutschland 521 |

**8. Schuljahr**

| TIMSS (1995) | TIMSS-R (1999) | TIMSS (2003) | TIMSS (2007) | TIMSS (2011) | TIMSS (2015) | TIMSS (2019) |
| - | - | - | - | - | - | - |
| 1. Singapur Singapur 643 2. Korea Sud Südkorea 607 3. Japan Japan 605 4. Hongkong Hongkong 588 5. Flandern Flandern 565 6. Tschechien Tschechien 564 7. Slowakei Slowakei 547 8. Schweiz Schweiz 545 9. Niederlande Niederlande 541 10. Slowenien Slowenien 541 .......... 12. Osterreich Österreich 539 .......... 23. Deutschland Deutschland 509 | 1. Singapur Singapur 604 2. Korea Sud Südkorea 587 3. Taiwan Taiwan 585 4. Hongkong Hongkong 582 5. Japan Japan 579 6. Flandern Flandern 558 7. Niederlande Niederlande 540 8. Slowakei Slowakei 534 9. Ungarn Ungarn 532 10. Kanada Kanada 531 | 1. Singapur Singapur 605 2. Korea Sud Südkorea 589 3. Hongkong Hongkong 586 4. Taiwan Taiwan 585 5. Japan Japan 570 6. Flandern Flandern 537 7. Niederlande Niederlande 536 8. Estland Estland 531 9. Ungarn Ungarn 529 10. Malaysia Malaysia 508 | 1. Taiwan Taiwan 598 2. Korea Sud Südkorea 597 3. Singapur Singapur 593 4. Hongkong Hongkong 572 5. Japan Japan 570 6. Ungarn Ungarn 517 7. England England und Wales Wales 513 8. Russland Russland 512 9. Vereinigte Staaten Vereinigte Staaten 508 10. Litauen Litauen 506 | 1. Korea Sud Südkorea 613 2. Singapur Singapur 611 3. Taiwan Taiwan 609 4. Hongkong Hongkong 586 5. Japan Japan 570 6. Russland Russland 539 7. Israel Israel 516 8. Finnland Finnland 514 9. Vereinigte Staaten Vereinigte Staaten 509 10. England England und Wales Wales 507 | 1. Singapur Singapur 621 2. Korea Sud Südkorea 606 3. Taiwan Taiwan 599 4. Hongkong Hongkong 594 5. Japan Japan 586 6. Russland Russland 538 7. Kasachstan Kasachstan 528 8. Kanada Kanada 527 9. Irland Irland 523 10. Vereinigte Staaten Vereinigte Staaten 518 | 1. Singapur Singapur 616 2. Taiwan Taiwan 612 3. Korea Sud Südkorea 607 4. Japan Japan 594 5. Hongkong Hongkong 578 6. Russland Russland 543 7. Irland Irland 524 8. Litauen Litauen 520 9. Israel Israel 519 10. Australien Australien 517 |

### Naturwissenschaften

**4. Schuljahr**

| TIMSS (1995) | TIMSS (2003) | TIMSS (2007) | TIMSS (2011) | TIMSS (2015) | TIMSS (2019) |
| - | - | - | - | - | - |
| 1. Korea Sud Südkorea 597 2. Japan Japan 574 3. Vereinigte Staaten Vereinigte Staaten 565 4. Osterreich Österreich 565 5. Australien Australien 562 6. Niederlande Niederlande 557 7. Tschechien Tschechien 557 8. England England 551 9. Kanada Kanada 549 10. Singapur Singapur 547 | 1. Singapur Singapur 565 2. Taiwan Taiwan 551 3. Japan Japan 543 4. Hongkong Hongkong 542 5. England England und Wales Wales 540 6. Vereinigte Staaten Vereinigte Staaten 536 7. Lettland Lettland 532 8. Ungarn Ungarn 530 9. Russland Russland 526 10. Niederlande Niederlande 525 | 1. Singapur Singapur 587 2. Taiwan Taiwan 557 3. Hongkong Hongkong 554 4. Japan Japan 548 5. Russland Russland 546 6. Lettland Lettland 542 7. England England und Wales Wales 542 8. Vereinigte Staaten Vereinigte Staaten 539 9. Ungarn Ungarn 536 10. Italien Italien 535 | 1. Korea Sud Südkorea 587 2. Singapur Singapur 583 3. Finnland Finnland 570 4. Japan Japan 559 5. Russland Russland 552 6. Taiwan Taiwan 552 7. Vereinigte Staaten Vereinigte Staaten 544 8. Tschechien Tschechien 536 9. Hongkong Hongkong 535 10. Ungarn Ungarn 534 .......... 13. Osterreich Österreich 532 .......... 17. Deutschland Deutschland 528 | 1. Singapur Singapur 590 2. Korea Sud Südkorea 589 3. Japan Japan 569 4. Russland Russland 567 5. Hongkong Hongkong 557 6. Taiwan Taiwan 555 7. Finnland Finnland 554 8. Kasachstan Kasachstan 550 9. Polen Polen 547 10. Vereinigte Staaten Vereinigte Staaten 546 .......... 20. Deutschland Deutschland 528 | 1. Singapur Singapur 595 2. Korea Sud Südkorea 588 3. Russland Russland 567 4. Japan Japan 562 5. Taiwan Taiwan 558 6. Finnland Finnland 555 7. Lettland Lettland 542 8. Norwegen Norwegen 539 9. Vereinigte Staaten Vereinigte Staaten 539 10. Litauen Litauen 538 .......... 23. Osterreich Österreich 522 .......... 28. Deutschland Deutschland 518 |

**8. Schuljahr**

| TIMSS (1995) | TIMSS-R (1999) | TIMSS (2003) | TIMSS (2007) | TIMSS (2011) | TIMSS (2015) | TIMSS (2019) |
| - | - | - | - | - | - | - |
| 1. Singapur Singapur 607 2. Tschechien Tschechien 574 3. Japan Japan 571 4. Korea Sud Südkorea 565 5. Bulgarien Bulgarien 565 6. Niederlande Niederlande 560 7. Slowenien Slowenien 560 8. Australien Australien 558 9. Ungarn Ungarn 554 10. England England und Wales Wales 552 | 1. Taiwan Taiwan 569 2. Singapur Singapur 568 3. Ungarn Ungarn 552 4. Japan Japan 550 5. Korea Sud Südkorea 549 6. Niederlande Niederlande 545 7. Australien Australien 540 8. Tschechien Tschechien 539 9. England England und Wales Wales 538 10. Finnland Finnland 535 | 1. Singapur Singapur 578 2. Taiwan Taiwan 571 3. Korea Sud Südkorea 558 4. Hongkong Hongkong 556 5. Estland Estland 552 6. Japan Japan 552 7. Ungarn Ungarn 543 8. Niederlande Niederlande 536 9. Vereinigte Staaten Vereinigte Staaten 527 10. Australien Australien 527 | 1. Singapur Singapur 567 2. Taiwan Taiwan 561 3. Japan Japan 554 4. Korea Sud Südkorea 553 5. England England und Wales Wales 542 6. Ungarn Ungarn 539 7. Tschechien Tschechien 539 8. Slowenien Slowenien 538 9. Hongkong Hongkong 530 10. Russland Russland 530 | 1. Singapur Singapur 590 2. Taiwan Taiwan 564 3. Korea Sud Südkorea 560 4. Japan Japan 558 5. Finnland Finnland 552 6. Slowenien Slowenien 543 7. Russland Russland 542 8. Hongkong Hongkong 535 9. England England und Wales Wales 533 10. Vereinigte Staaten Vereinigte Staaten 525 | 1. Singapur Singapur 597 2. Japan Japan 571 3. Taiwan Taiwan 569 4. Korea Sud Südkorea 556 5. Slowenien Slowenien 551 6. Hongkong Hongkong 546 7. Russland Russland 544 8. England England 537 9. Kasachstan Kasachstan 533 10. Irland Irland 530 | 1. Singapur Singapur 608 2. Taiwan Taiwan 574 3. Japan Japan 570 4. Korea Sud Südkorea 561 5. Russland Russland 543 6. Finnland Finnland 543 7. Litauen Litauen 534 8. Ungarn Ungarn 530 9. Australien Australien 528 10. Irland Irland 523 |

* Ergebnisse von TIMSS 2019 in Mathematik (4. Schuljahr)
* Ergebnisse von TIMSS 2019 in Mathematik (8. Schuljahr)
* Ergebnisse von TIMSS 2019 in den Naturwissenschaften (4. Schuljahr)
* Ergebnisse von TIMSS 2019 in den Naturwissenschaften (8. Schuljahr)

### Mathematisch-naturwissenschaftliche Grundbildung

Die zentralen Befunde (vgl. Baumert u. a. 2000, Band 1):

* Hier liegen die Testleistungen deutscher Schüler in der Gruppe vergleichbarer Länder im unteren Bereich.
* Die potentiell leistungsstärksten deutschen Schüler können im Vergleich mit Spitzenschülern europäischer Nachbarländer nicht bestehen.
* Relative Schwächen bestehen bei Aufgaben, die

      * das selbständige Anwenden von Gelerntem,

      * die Übertragung in neue Kontexte oder

      * ein flexibles Umstrukturieren von Problemkonstellationen

    erfordern. Deutsche Schüler erzielen eher in Routine-Aufgaben gute Ergebnisse.
* Das Defizit in mathematischer Grundbildung ist nicht nur auf das berufliche Bildungswesen beschränkt, sondern auch Kennzeichen der gymnasialen Oberstufe.

In der TIMSS 2015-Studie zeigte sich (ähnlich wie schon in den Vorgängerstudien), dass in Deutschland der Anteil der Schüler in der Spitzengruppe, d. h. der Schüler, die auch schwierigere Aufgaben lösen können („Advanced International Benchmark“) deutlich geringer ist als in vielen anderen Ländern. Bei Mathematik lag er bei 5 % (TIMSS 2011 ebenfalls 5 %, TIMSS 2007 6 %). In Singapur lag dieser Anteil bei 50 % (2011 bei 43 %, 2007 bei 41 %). Bei den Naturwissenschaften lagen die Werte für Deutschland bei 8 % (2015), 7 % (2011), 10 % (2007) und für Singapur bei 37 % (2015), 33 % (2011) und 36 % (2007).

### Fachleistungen im voruniversitären Mathematikunterricht

Die zentralen Befunde (vgl. Baumert u. a. 2000, Band 2):

* In den Spitzengruppen schneiden deutsche Schüler ebenfalls nur mittelmäßig ab.
* In der internationalen Spitzengruppe sind die deutschen Schüler nicht vertreten. Je anspruchsvoller eine Aufgabe, umso mehr fallen die deutschen Abiturienten hinter Schülern anderer europäischer Länder zurück.

### Fachleistungen im voruniversitären Physikunterricht

Die zentralen Befunde (Baumert u. a. 2000, Band 2):

* Die Testleistungen deutscher Schüler, die Physikkurse der gymnasialen Oberstufe besuchen, liegen im mittleren Bereich.
* Auch bei den leistungsstärksten Schülern liegen deutsche Schüler in einem breiten Mittelfeld.
* Zwar schneiden deutsche Schüler beim Vergleich der Leistungsstärksten deutlich besser ab als die Schüler aus den USA, aber internationale Spitzenleistungen skandinavischer Schüler werden von deutschen Schülern nicht erreicht.
* Deutsche Abiturienten tun sich besonders schwer mit Aufgaben, die die Überwindung typischer Fehlvorstellungen verlangen oder besondere konzeptuelle Kenntnisse voraussetzen. Vergleichsweise erfolgreich sind sie hingegen bei offenen Aufgabenformaten.

## Rezeption

Die Studie wurde unter Pädagogen heftig diskutiert, von der breiten Öffentlichkeit jedoch kaum zur Kenntnis genommen. Es war allerdings, von wenigen Ausnahmen abgesehen, die erste Leistungsüberprüfung mit standardisierten Methoden auf internationaler Ebene, an der sich Deutschland beteiligte. Damit vollzog sich eine empirische Wende in der deutschen Pädagogik weg von einer eher geisteswissenschaftlichen Ausrichtung. Weit mehr Beachtung fand dagegen die PISA-Studie der OECD, welche im Jahr 2000 ihren erste Testrunde absolvierte.

## Originaldaten

* TIMSS 1995: 4. Schuljahr timss.bc.edu; 8. Schuljahr timss.bc.edu
* TIMSS 1999: 8. Schuljahr nces.ed.gov
* TIMSS 2003: 4. Schuljahr nces.ed.govnces.ed.gov; 8. Schuljahr nces.ed.govnces.ed.gov
* TIMSS 2007: 4. Schuljahr und 8. Schuljahr nces.ed.govnces.ed.gov
* TIMSS 2011: 4. Schuljahr nces.ed.govnces.ed.gov; 8. Schuljahr nces.ed.govnces.ed.gov
* TIMSS 2015: timss2015.org
* TIMSS 2019: timss2019.org

Die vollständigen Datensätze der deutschen Erhebungen ab TIMSS 2007 stehen außerdem auf Antrag am Forschungsdatenzentrum am Institut zur Qualitätsentwicklung im Bildungswesen auch anderen Forschenden für Re- und Sekundäranalysen verfügbar. Auf diese Weise kann die Studie auch über den ursprünglich geplanten Rahmen hinaus insbesondere durch ihre Eigenschaft als großumfängliche Trenderhebung für die Forschung von Nutzen sein.

