Figur 1.1 Norske trender i matematikk- og fysikkprestasjoner i TIMSS Advanced fra midten av 90-tallet til 2015. Se tekstboks 1.1 for forklaring. Prosent av årskullet (dekningsgrad) er angitt på figuren.
Liv Sissel Grønmo og Arne Hole
TIMSS Advanced er en internasjonal komparativ studie av kompetansen til matematikk- og fysikkspesialistene siste året på videregående skole. Studien gjennomføres i regi av IEA (International Association for the Evaluation of Educational Achievement, se http://timssandpirls.bc.edu/). IEA har også ansvaret for TIMSS i grunnskolen. Deltakelse i TIMSS og TIMSS Advanced gir de deltakende landene mulighet til å se hele skoleløpet under ett, fra barneskole og ungdomsskole til slutten av videregående skole (Grønmo & Onstad, 2013). TIMSS Advanced og TIMSS er ledet av forskere ved Boston College i USA, med sekretariat i Amsterdam. IEA Data Processing and Research Center (DPC) i Hamburg tilrette-legger og behandler data fra deltakerlandene. Statistics Canada i Ottawa har oppgaver knyttet til utvalg og utvalgsprosedyrer. I Norge er det Utdanningsdirektoratet som på vegne av Kunn-skapsdepartementet har ansvaret for nasjonal deltakelse i studien. Disse har delegert ansvaret for gjennomføring av og forskning knyttet til studien til Institutt for lærerutdanning og skoleforskning ved Universitetet i Oslo, med Liv Sissel Grønmo som nasjonal prosjektleder.
Studien i videregående skole er gjennomført tre ganger, i 1995, 2008 og 2015. Norge har deltatt i alle de tre gjennomføringene. Matematikkdelen av studien fra 1995 ble i Norge gjennomført tre år forsinket, i 1998. Vi henviser derfor til resultatene fra studien i 1995 ved å bruke begge årstall.
Siden Norge har gjennomført studien tre ganger, har vi gode data for å analysere utviklingen over tid i vårt land, og drøfte denne i både et nasjonalt og et internasjonalt perspektiv. Norge har hele tiden hatt en sentral rolle i planlegging og gjennomføring av TIMSS Advanced, spesielt i utvikling av de faglige testene. De norske populasjonene testet i TIMSS Advanced består av de elevene som har full fordypning i matematikk eller fysikk det siste året på videregående skole. I studien fra 2015 er dette elevene i Matematikk R2 og Fysikk 2. Studien kartlegger elevenes faglige kompetanse, deres holdninger til fagene, deres ønsker om videre studier, lærernes og elevenes syn på undervisningen, og lærernes utdanningsbakgrunn. Opplysninger om bakgrunnsvariable for elevene blir også samlet inn. Kompetansen i fagene blir målt ved hjelp av faglige tester av elevene, mens bakgrunnsvariable tilknyttet hjemmebakgrunn, oppfatninger og trekk ved undervisningen blir kartlagt ved bruk av spørreskjemaer til elever, lærere og skoleledere.
Følgende ni land deltok i TIMSS Advanced 2015: Frankrike, Italia, Libanon, Norge, Portugal, Russland, Slovenia, Sverige og USA. I 1995 og 2008 deltok Russland med en svært liten populasjon i matematikk. De bestemte seg for å teste en større populasjon i 2015, der den lille populasjonen fra de tidligere studiene inngår som en delmengde. Denne gangen rapporterer de resultater for begge populasjonene. De trenger den lille populasjonen for å studere utviklingen over tid siden 1995 og 2008 (trend). I denne rapporten sammenlikner vi mest med den største russiske populasjonen. De gangene vi har med den lille populasjonen, kaller vi den «Russland (utvalg)». Det er jevnlig avholdt internasjonale møter for alle deltakerlandene underveis i prosjektet. På disse møtene utvikles og drøftes rammeverk for studien, oppgaver og spørreskjemaer for datainnsamlingen, samt utformingen av den internasjonale rapporten.
En viktig side ved alle TIMSS-studiene, både i grunnskolen og i videregående skole, er at de kan gi gode trenddata for utviklingen i de deltakende landene. Trendutviklingen i Norge for matematikk- og fysikkspesialistene i videregående skole er de første resultatene som presenteres i denne boka. Disse resultatene danner en viktig bakgrunn for resultatene som følger i de senere kapitlene. I denne rapporten er det ikke plass til å omtale alle relevante funn, men vi presenterer et utvalg sentrale resultater for hvert fag og drøfter disse. Vi drøfter også resultatene i videregående skole i relasjon til viktige resultater og trender i grunnskolen. Vi vil senere gi ut to bøker, en i matematikk og en i fysikk, som går dypere inn i hvert fag og som presenterer resultater ved hjelp av mer inngående analyser av ulike faktorer og av sammenhengen mellom disse.
Studien TIMSS Advanced 2015 er, som de tidligere studiene, gjennomført og ledet av internasjonale eksperter på testteori og komparative studier, med rigide prosedyrer i alle ledd for å kunne produsere data av den høyeste kvalitet. For mer om innhold, gjennomføring og metoder i TIMSS Advanced henviser vi til kapittel 7 i denne boka. For mer om internasjonale komparative studier henviser vi til www.timss.no, http://timssandpirls.bc.edu/, http://www.iea.nl/og https://www.oecd.org/pisa/.
Vi måler både framgang og tilbakegang i Norge i TIMSS Advanced 2015, slik tittelen på boka antyder: «Ett skritt fram og ett tilbake». I matematikkprestasjoner har vi målt en framgang siden forrige TIMSS Advanced-studie i 2008, mens vi har målt en nedgang i elevenes prestasjoner i fysikk. Figur 1.1 viser utviklingen i prestasjoner i Norge for begge fagene fra 1995/1998 fram til i dag. Som vi ser av figuren, er det en nedgang i begge fag i forhold til hva norske elever presterte på 90-tallet. Samtidig har prosentandelen av årskullet som velger disse fagene, også gått nedover. Mest markant er nedgangen i fysikk, både når det gjelder prestasjoner og når det gjelder hvor stor del av årskullet som velger fordypning i videregående skole. I 1995 presterte norske fysikkelever helt på topp internasjonalt (Angell, Kjærnsli & Lie, 1999); nå ligger norske elevers prestasjoner i fysikk omtrent på det internasjonale snittet for studien i 1995. Norske elevers prestasjoner i matematikk var omtrent på det internasjonale snittet i studien fra 1995/1998, men resultatet i 2015 er svakere enn det var på 90-tallet på tross av en viss framgang fra 2008 til 2015. Tekstboks 1.1 gir informasjon om den måleskalaen som brukes.
Figur 1.1 Norske trender i matematikk- og fysikkprestasjoner i TIMSS Advanced fra midten av 90-tallet til 2015. Se tekstboks 1.1 for forklaring. Prosent av årskullet (dekningsgrad) er angitt på figuren.
For å kunne gjøre studier som viser utvikling over tid (trendstudier), trenger man en fast skala å relatere resultatene til. I alle TIMSS-studier beholdes mange oppgaver uendret fra undersøkelse til undersøkelse. Ved hjelp av disse er det mulig å konstruere en slik fast skala. I TIMSS-studiene har man valgt å bruke de internasjonale resultatene fra 1995 som basis for den faste skalaen som brukes til å måle prestasjoner.
Det internasjonale gjennomsnittet fra 1995 ble standardisert til 500 med et standardavvik på 100. Senere studier bruker denne standardiserte skalaen for å beregne landenes gjennomsnittlige skår. Noen figurer i denne rapporten viser også fordelingen av elevenes skår ved et diagram som angir 5-, 25-, 75- og 95-prosentilene. I tillegg vises da midt i diagrammet et 95 % konfidensintervall for gjennomsnittsverdien (to standardfeil, SE, i hver retning ut fra det målte gjennomsnittet). Tall plassert i parentes bak skår angir standardfeil.
Det har vært tatt mange initiativ med sikte på å øke interesse for og rekruttering til realfag i Norge, fra både politiske myndigheter og utdanningsinstitusjoner, så vel som fra ulike organisasjoner som Tekna og NHO. Det har også blitt satt ned ekspertgrupper for å kartlegge status og anbefale tiltak for matematikk (Borge et al., 2014) og realfag (Bergem et al., 2015) i skolen. Et enkelt søk på satsing på realfag i Norge i løpet av de siste 10–15 årene vil gi en mengde treff. På tross av dette viser våre data en konsistent nedgang i andelen av elevene som velger fordypning i disse fagene de siste 20 årene. Nedgangen fra 2008 til 2015 er ikke stor, men trendretningen er klar. Videre i boka vil også dekningsgrad bli brukt som synonym for andel eller prosent av årskullet som har valgt full fordypning i matematikk eller fysikk.
Samtidig som dekningsgraden har sunket, har også de norske prestasjonene gått ned i begge fag, mest markant er nedgangen i fysikk. Hvorfor vi ser denne utviklingen i Norge, er et betimelig spørsmål. Spørsmålet kan neppe besvares ved å henvise til én enkelt forklaring. Det er rimelig å anta at det er flere faktorer, både skolefaktorer og mer generelle samfunnsfaktorer. I de neste kapitlene presenterer vi mer detaljerte resultater, først for matematikk i kapittel 2, så for fysikk i kapittel 3.
Tabell 1.1 viser hovedresultatene for matematikkspesialistene i de land som deltok i TIMSS 2015. Kolonnene i tabellen viser hvert lands gjennomsnittlige elevprestasjon (poengskår), dekningsgrad, elevenes antall år på skolen og gjennomsnittsalder. I den brede kolonnen i midten illustreres spredningen i skår for hvert enkelt land. Tekstboks 1.1 gir informasjon om mål og skalaer som er brukt i tabellen. For ytterligere informasjon om studien og gjennomføringen av denne henviser vi til kapittel 7 bakerst i boka.
Tabell 1.1 Hovedresultater i matematikk for landene som deltok i TIMSS Advanced 2015. Se tekstboks 1.1 for forklaring av måleskala.
Det er positivt at vi har greid å snu den negative trenden i matematikkprestasjoner vi så fra første TIMSS Advanced-studie på 90-tallet til den andre studien i 2008 (se figur 1.1). Den samme positive utviklingen har vi sett i matematikk på barnetrinnet og på ungdomstrinnet fra 2003 til 2015 (Grønmo & Onstad, 2009; Grønmo et al., 2012; Bergem, Kaarstein & Nilsen, 2016). Likevel er de norske resultatene for matematikkspesialistene også denne gangen relativt svake i et nasjonalt trendperspektiv tilbake til 90-tallet, og i et internasjonalt perspektiv sammenliknet med andre deltakerland i 2015. Basert på tidligere forskning har man beregnet at gjennomsnittlig økning i skår, grovt regnet, kan antas å være rundt 40 poeng ved ett års økning i alder og ett års skolegang i den type skala som brukes i TIMSS Advanced. Det betyr at fra første gjennomføring av TIMSS Advanced til gjennomføringen i 2015 har norske matematikkelever gjennomsnittlig mistet omtrent ett års faglig modning. Det norske resultatet i matematikk er derfor fortsatt bekymringsfullt, samtidig som det er oppmuntrende at den negative trenden ser ut til å ha snudd.
Når vi vurderer hvor gode resultatene er, er det viktig å se både på det gjennomsnittlige nivået for elevenes prestasjoner i det enkelte land og på hvor stor del av årskullet i landet som har valgt disse fagene til topps i videregående skole. Begge deler gir informasjon om hvor godt utdanningssystemet i et land er til å gi elevene gode kunnskaper i matematikk. Figur 1.2 viser skår og dekningsgrad for landene som deltok i TIMSS Advanced 2015 i matematikk. Når det gjelder TIMSS Advanced, snakker vi i hovedsak om kunnskaper og kompetanse som elevene vil trenge i videre studier og profesjoner, ikke i like stor grad om kompetanse de vil trenge i dagliglivet. Forskning har pekt på at stort frafall fra utdanninger som for eksempel ingeniørstudier i stor grad skyldes elevenes svake forkunnskaper i matematikk (Grønmo, Jahr, Skogen & Wistedt, 2014; NOU, 2016).
Figur 1.2 Skår og dekningsgrad i matematikk for TIMSS Advanced 2015.
De internasjonale resultatene når det gjelder elevenes prestasjoner i 2015, samsvarer i stor grad med det vi så i TIMSS Advanced 2008, med Libanon og den lille delpopulasjonen i Russland som de eneste landene som presterer bedre enn skalamidtpunktet på 500 poeng. Samtidig er det her viktig å merke seg at begge disse landene tester populasjoner som utgjør en svært liten del av årskullet, henholdsvis 1,9 % i Russland og 3,9 % i Libanon. Vi ser også at elevene i alle de andre landene som deltar, er eldre enn de høytpresterende eliteelevene i Russland og Libanon. Resultatet for alle elevene som deltar i Russland, populasjonen som dekker 10,1 % av årskullet, ligger under skalamidtpunktet på 500.
Det er stor variasjon i dekningsgrad mellom de enkelte land. Fra et norsk perspektiv synes det mest interessant å sammenlikne med de landene som undersøker en større prosentandel av årskullet. Da ser man at alle landene unntatt Libanon og Russland har en høyere dekningsgrad i matematikk enn det Norge har – til dels langt høyere. Det er bekymringsfullt at norske elever med full fordypning presterer svakt i matematikk sammenliknet med elever i andre land. Tar vi med i vurderingen at vi også har lavest dekningsgrad av nesten alle deltakerlandene, blir det norske resultatet enda mer bekymringsfullt.
Tabell 1.2 viser hovedresultatene for fysikkspesialistene i de land som deltok i TIMSS 2015. Kolonnene i tabellen viser hvert lands gjennomsnittlige elevprestasjon (poengskår), dekningsgrad, elevenes antall år på skolen og gjennomsnittsalder. I den brede kolonnen i midten illustreres spredningen i skår for hvert enkelt land. Tekstboks 1.1 gir informasjon om mål og skalaer som er brukt i tabellen. For ytterligere informasjon om studien og gjennomføringen av denne henviser vi til kapittel 7 bakerst i boka.
Tabell 1.2 Hovedresultater i fysikk for landene som deltok i TIMSS Advanced 2015. Se tekstboks 1.1 for forklaring.
I motsetning til i matematikk, hvor vi i Norge har klart å snu den negative trenden i elevenes faglige prestasjoner, så fortsetter nedgangen i fysikk (Angell et al., 1999; Lie, Angell & Rohatgi, 2010). Nedgangen i fysikkprestasjoner for norske elever fra 1995 er ¾ av standardavviket totalt sett i studien. Basert på tidligere beregninger kan man grovt si at ved ett års økning i alder og ett års skolegang kan gjennomsnittlig målt prestasjon antas å øke med rundt 40 poeng på den type skala som brukes i TIMSS Advanced. Noe upresist kan man derfor si at tilbakegangen for norske fysikkprestasjoner fra 1995 til 2015 tilsvarer bortimot to års faglig modning. Det er en dramatisk nedgang. Enda mer dramatisk blir dette bildet når vi tar med i vurderingen at andelen av elever som velger faget, altså dekningsgraden, har gått ned fra 8,4 % i 1995 til 6,5 % i 2015. Figur 1.3 viser skår og dekningsgrad for landene som deltok i fysikk i TIMSS Advanced 2015.
Figur 1.3 Skår og dekningsgrad i fysikk for TIMSS Advanced 2015.
Fra 1995 til 2015 har Norge altså gått fra å være et høytpresterende land til å være et land som presterer omtrent på skalamidtpunktet når det gjelder utdanning av fysikkspesialister i videregående skole. Det er nok flere årsaker til dette. Noen mulige forklaringer kan være svake forkunnskaper fra grunnskolen og endringer i læreplanen. Eksamensmessig har Fysikk 1 lenge vært et såkalt muntlig-praktisk fag, og kombinert med en dreining av læreplanen i mer kvalitativ retning på visse punkter (KUD, 1992; KUF, 1994; KD, 2006) kan dette ha en effekt på prestasjoner slik disse måles i TIMSS Advanced. Ser man endringene i læreplanene tilbake til 1980-tallet under ett (KUD, 1976, 1992; KD, 2006), er det rimelig å si at programfagene i fysikk i norsk videregående skole har beveget seg i retning av i større grad å bli kurs om fysikk enn kurs i fysikk. Ved siste revisjon av læreplanen i fysikk (KD, 2006) (se www.udir.no) ble for eksempel deler av varmelæren endret i mer kvalitativ retning. For mer om dette, se kapittel 3. Koblingen mellom matematikk og fysikk har også blitt nedtonet de siste ti-årene. På 90-tallet gikk man fra å ha en linjedelt videregående skole med klare krav til fellesfag som man måtte ta uavhengig av linjevalg (KUD, 1976, 1992), til en videregående skole hvor elevene fritt skulle kunne velge sin egen sammensetning av fag (KUF, 1994). Tendensen til økende vekt på kvalitativ kunnskap på bekostning av kvantitative beregninger har også bidratt til at denne koblingen har blitt ytterligere svekket. Se kapitlene 3 og 6. Analyser av årsakene til den markerte nedgangen i fysikk fra 1995 til 2008, understreker det problematiske ved dette. Disse analysene viser at det særlig var på oppgaver hvor elevene trengte å beherske det matematiske symbolspråket algebra, at de norske elevene viste stor tilbakegang (Nilsen, Angell & Grønmo, 2013).
På samme måte som i matematikk, er de ferdigheter og kunnskaper vi tester elevene på i TIMSS Advanced fysikk, en type kompetanse elevene hovedsakelig vil trenge i videre studier og profesjoner, og ikke i like stor grad i dagliglivet. Svake kunnskaper i fysikk kan ha store konsekvenser både for de enkelte elevers muligheter for å få den utdanningen og det yrket de ønsker seg, og for samfunnets muligheter til å rekruttere personer med en slik type kompetanse.
Også i fysikk er det store forskjeller mellom land når det gjelder hvor mange prosent av et årskull som velger faget til topps i videregående skole. Variasjonene er likevel ikke like store som i matematikk. Særlig to land utmerker seg med å ha en stor prosentandel av elever som velger fysikk: Italia og Frankrike. Det gjennomsnittlige prestasjonsnivået hos elevene i begge disse landene er imidlertid svakt. På samme måte som i matematikk, er de gjennomsnittlige prestasjonene for svenske elever i fysikk klart svakere enn de norske. Dekningsgraden er imidlertid klart høyere i begge fag i Sverige. Det faglige nivået for norske elever i fysikk er fortsatt relativt godt i et internasjonalt perspektiv, men det er en liten andel av årskullet i Norge, klart lavere enn i 1995, som velger fordypning i faget.
I kapittel 1.2 presenterte vi prestasjoner for norske elever og drøftet de norske trendene i både matematikk og fysikk siden studien i 1995/98. I dette delkapittelet ser vi på de internasjonale trendene i disse to fagene og sammenlikner dem med de norske trendene. Tabell 1.3 og figur 1.4 presenterer resultater i matematikk for alle landene som har deltatt flere ganger i TIMSS Advanced. Norge, Sverige, Slovenia, Italia og den minste populasjon i Russland har gjennomført matematikkstudien for videregående skole tre ganger, Frankrike og USA har deltatt i 1995 og 2015, og Libanon i 2008 og 2015. (Portugal har bare deltatt i 2015.)
Tabell 1.3 Trender i skår og dekningsgrad for land som deltok i matematikk i TIMSS Advanced 2015 og som også har deltatt minst én gang tidligere. Trendene er framstilt grafisk i figur 1.4.
Figur 1.4 Trender i skår og dekningsgrad for land som deltok i matematikk i TIMSS Advanced 2015 og som også har deltatt minst én gang tidligere. Det første året landet deltok, er markert på figuren. De neste prikkene viser resultater i påfølgende studier, altså 2008 og/eller 2015.
I alle land unntatt USA, som presterer omtrent likt i 1995 og 2015, er tendensen at de faglige prestasjonene har sunket. Men når for eksempel USA har en svak (ikke signifikant) nedgang i matematikkskår, kan utviklingen i landet like gjerne sees på som en klar forbedring, siden dekningsgraden har økt fra 6,4 % i 1995 til 11,4 % i 2015. I Italia ser vi noe av den samme utviklingen i dekningsgrad. Italia har en betydelig nedgang i prestasjoner, men de har også en klar økning i andel av årskullet som deltar i matematikkstudien. Slovenia har en liten nedgang i prestasjoner fra 1995, men en markant nedgang i dekningsgrad. Slike endringer i landenes dekningsgrad kan skyldes endringer i definisjonen av den nasjonale populasjonen som testes, uten at vi i denne boka går nøyere inn på bakgrunnen for dette i det enkelte land.
Når det gjelder de nordiske landene, har Sverige en nedgang både i dekningsgrad og i prestasjoner i matematikk sammenliknet med 1995. Utviklingen i Sverige fra 2008 til 2015 er imidlertid positiv for både skår og dekningsgrad i matematikk. Norge hadde en klar nedgang i prestasjoner fra 1998 til 2008 og en moderat framgang fra 2008 til 2015, mens dekningsgraden fortsatt peker nedover. Det er ubetinget positivt at vi har greid å snu den negative trenden i matematikkprestasjoner som vi målte i både grunnskole og videregående skole i de første studiene etter tusenårsskiftet. Det har vært en positiv utvikling i norske elevers prestasjoner i matematikk på både barnetrinn og ungdomstrinn etter 2003 (Bergem, Kaarstein & Nilsen, 2016; Grønmo & Onstad, 2009; Grønmo et al., 2012), og nå også i TIMSS Advanced fra 2008 til 2015. De elevene vi testet i TIMSS Advanced i 2015, er elever som bare er ett år eldre enn de norske elevene som ble testet på 8. trinn i TIMSS 2011. At resultater som indikerer framgang i elevprestasjoner i matematikk ser ut til å være konsistente gjennom skoleløpet, underbygger derfor at vi har en positiv trend i Norge når det gjelder elevenes prestasjoner i faget. Som nevnt er det likevel bekymringsfullt at det faglige nivået for våre elever i Matematikk R2 fortsatt er svakt i et internasjonalt perspektiv, og at vi har en lav dekningsgrad sammenliknet med andre land.
I tabell 1.4 og figur 1.5 presenterer vi resultatene i fysikk for alle land som har deltatt flere ganger i TIMSS Advanced. Norge, Sverige, Slovenia og Russland har gjennomført fysikkstudien for videregående skole tre ganger, Frankrike og USA har deltatt i 1995 og 2015, og Italia og Libanon i 2008 og 2015. (Portugal har bare deltatt i 2015.)
Figur 1.5 Trender i skår og dekningsgrad for land som deltok i fysikk i TIMSS Advanced 2015 og som også har deltatt minst én gang tidligere. Det første året landet deltok, er markert på figuren. De neste prikkene viser resultater i påfølgende studier, altså 2008 og/eller 2015.
Tabell 1.4 Trender i skår og dekningsgrad for land som deltok i fysikk i TIMSS Advanced 2015 og som også har deltatt minst én gang tidligere. Trendene er framstilt grafisk i figur 1.5.
I alle land er tendensen at de faglige prestasjonene synker fram mot 2015. Men når vi tar dekningsgrad i betraktning, blir bildet noe annerledes. Selv om for eksempel USA har en svak (ikke signifikant) nedgang i fysikk, kan man alt i alt si at utviklingen for fysikkfaget i USA har vært positiv, siden dekningsgraden har økt fra 2,7 % i 1995 til 4,8 % i 2015. I Italia ser vi noe av den samme utviklingen, her med en signifikant nedgang i prestasjoner, men med en sterk økning i andel av årskullet som velger fysikk, fra 3,8 % i 2008 til 18,2 % i 2015. Som nevnt i matematikk så kan noen av disse endringene skyldes endringer i definisjonen av den nasjonale populasjonen som testes.
De svenske resultatene i fysikk fra 2015 viser nedgang både i dekningsgrad og i prestasjoner sammenliknet med 1995, men utviklingen fra 2008 til 2015 er positiv når det gjelder dekningsgrad og negativ når det gjelder prestasjoner. Norge hadde en klar nedgang i prestasjoner i fysikk fra 1995 til 2008, og i motsetning til i matematikk så fortsetter nedgangen i fysikk. Både i matematikk og i fysikk ser det ut til at utviklingen vi nå ser i slutten av videregående skole i Norge, er konsistent med tidligere resultater i grunnskolen. Utviklingen i prestasjoner i naturfag i grunnskolen og fysikk i videregående skole er mindre positiv enn i matematikk (Bergem et al., 2016; Grønmo & Onstad, 2009; Grønmo et al., 2012). Konsistensen i resultater gjennom skoleløpet underbygger påliteligheten i resultatene.
Når det gjelder de internasjonale trendene i TIMSS Advanced, er det verdt å merke seg at utviklingen i de fleste landene i prestasjoner og dekningsgrad har mange av de samme trekkene i både fysikk og matematikk. Det understreker nærheten mellom disse to fagene. Matematikk er ikke bare et fag i seg selv, men også et redskapsfag for læring i andre fag, og det er nødvendig i mange yrker og profesjoner. For eksempel er matematikk viktig i fysikk og andre naturfag, i alle typer ingeniørfag, i økonomifag og i IKT. Nærheten mellom matematikk og fysikk var langt tydeligere i Norge tidligere enn det vi ser i dagens skole. Det problematiske med dette kommer vi tilbake til i kapittel 6 som oppsummerer og drøfter resultatene i en skolepolitisk kontekst. Vi vil også komme tilbake til dette i de kommende bøkene om matematikk og fysikk i TIMSS Advanced 2015.
Vårt naboland Sverige ser ut til å ha mange av de samme utfordringene som Norge når det gjelder matematikk og fysikk i videregående skole. Etter en markant tilbakegang etter 1995 har begge land hatt noe framgang i prestasjoner i matematikk fra 2008-studien. I begge land fortsetter imidlertid nedgangen i prestasjoner i fysikk. Det positive for Sverige er at de i begge fag har økt dekningsgraden, men deres gjennomsnittlige prestasjoner er klart svakere enn de norske. I Norge har dekningsgraden sunket i begge fag. Det ser ikke ut til at de norske tiltakene som har vært iverksatt for å øke rekrutteringen til realfagene, har fungert tilfredsstillende (se delkapittel 1.2). Vi ser fortsatt ut til å henge etter når det gjelder å rekruttere elever til realfagene sammenliknet med mange andre land.
I dette kapittelet har vi presentert hovedresultater for begge fag vedrørende trender og gjennomsnittlige prestasjoner i de ni landene som deltok i TIMSS Advanced 2015. I de neste to kapitlene presenterer vi resultater som viser hvor godt norske elever presterer på ulike fagområder, på ulike kompetansenivåer og i ulike klasser i matematikk og fysikk. I tillegg ser vi på kjønnsforskjeller i deltakelse og prestasjoner. Vi gir også noen eksempler på oppgaver som kan bidra til å illustrere noen av resultatene. Kapittel 2 presenterer slike resultater for matematikk, deretter følger kapittel 3 for fysikk.
Det er mange ulike faktorer som forskning har vist har stor samvariasjon med elevers prestasjoner i skolefag. Det gjelder faktorer som går på elevenes hjemmeressurser, på hvor godt læringsmiljøet er på skolen, på hvilke holdninger elever og lærere har til faget, på hvilken utdanningsbakgrunn lærerne har, og på hvilke hjelpemidler elever og lærere har tilgjengelig. I kapitlene 4 og 5 presenterer vi resultater som omhandler slike faktorer i Norge for matematikk og fysikk, og sammenlikner disse med situasjonen i andre land.
I kapittel 6 oppsummerer vi de viktigste resultatene for begge fagene, med sikte på å reise debatt omkring vesentlige problemstillinger. Vi tar ikke sikte på å gi svar på alle de utfordringene vi ser, men på å gi viktig bakgrunnsinformasjon for den diskusjonen vi håper kommer for å bedre situasjonen i Norge når det gjelder fysikk og matematikk i skolen.
I siste kapittel, kapittel 7, presenterer vi informasjon om bakgrunn for studien, som blant annet rammeverk og utvalgsprosedyrer, og om gjennomføring og metoder for analysene.
Vi har planlagt to oppfølgende bøker om TIMSS Advanced 2015 som skal utgis i 2017, en bok om matematikk og en bok om fysikk. I disse bøkene vil vi gjøre flere analyser av faktorer som ser ut til å ha betydning for elevenes læring, og vi vil gi flere konkrete eksempler på hvordan norske elever presterer på ulike oppgaver i fagene. Vi ønsker på den måten blant annet å kunne gi flere innspill til lærere, skoleledere, skoleforskere og politikere. Vi har planlagt et nært samarbeid med lærere fra videregående skole i arbeidet med disse bøkene. På den måten håper vi å oppnå en god bredde i perspektivene for tolkning av de resultatene vi finner.