Matematiikan ja luonnontieteiden osaaminen hyvällä tasolla kansainvälisessä tutkimuksessa – osaamiserot kasvussa

– Tulokset osoittavat, että heikkojen osaajien osaaminen on selvästi aiempaa heikompaa, kun samaan aikaan erinomaiset osaajat menestyvät hieman aiempaa paremmin. Heikkojen osaajien notkahdus näkyy erityisesti kahdeksasluokkalaisten luonnontieteiden osaamisessa, toteavat tutkimuksen koordinaattori yliopistotutkija Jouni Vettenranta ja projektitutkija Jenna Hiltunen Jyväskylän yliopiston Koulutuksen tutkimuslaitokselta.

Osaamisen tason lasku tasoittunut – osaaminen kuitenkin heikompaa kuin vuonna 2011

Vuonna 2019 TIMSS-tutkimuksessa peruskoulun neljäsluokkalaisten luonnontieteiden ja matematiikan osaaminen oli samaa tasoa kuin vuonna 2015, mutta selvästi heikompaa kuin vuonna 2011. Vuonna 2019 neljäsluokkalaisten matematiikan kansallinen keskiarvo oli 532 pistettä ja luonnontieteiden 555. Suomen kahdeksasluokkalaiset osallistuivat TIMSS-tutkimukseen edellisen kerran vuonna 2011. Vuoden 2019 tutkimuksessa matematiikan kansallinen keskiarvo oli 509 pistettä ja luonnontieteiden 543 pistettä. Luonnontieteissä suomalaisoppilaiden tulos on laskenut 9 pistettä vuodesta 2011. Matematiikassa 5 pisteen lasku ei ollut tilastollisesti merkitsevä.

Luonnontieteissä Suomea paremmin menestyi neljä maata: Singapore, Japani, Korea sekä neljännen vuosiluokan tutkimuksessa Venäjä ja kahdeksannen vuosiluokan tutkimuksessa Taiwan. Matematiikassa Suomea paremmin menestyi neljännen vuosiluokan tutkimuksessa 13 maata ja kahdeksannen vuosiluokan tutkimuksessa 9 maata.

– On ilahduttavaa huomata, että Suomi on edelleen luonnontieteiden osaamisessa maailman kärkimaita ja viime vuosina havaittu suomalaisoppilaiden osaamisen tason lasku näyttäisi hidastuneen, Vettenranta huomauttaa.

Oppilaiden väliset osaamiserot kasvaneet

Suomalaisoppilailla aiempien vuosien tutkimuksissa havaitut sukupuolten väliset osaamiserot ovat tasoittuneet, tilastollisesti merkitsevä ero sukupuolten välillä on ainoastaan 8.-luokkalaisten luonnontieteiden osaamisessa. Sekä heikosti menestyneiden tyttöjen että poikien tulokset ovat selvästi aiempaa heikommat niin neljännellä kuin kahdeksannellakin vuosiluokalla. Erityisesti kahdeksasluokkalaisten heikosti menestyneiden poikien tulokset ovat laskeneet vuodesta 2011. Poikien heikoimmin menestyneen viiden prosentin tulos on luonnontieteissä 67 pistettä aiempaa pienempi. Samaan aikaan erinomaisten osaajien taso on noussut, etenkin luonnontieteissä. Kahdeksasluokkalaisten tuloksissa on havaittavissa suurempaa osaamisen vaihtelua pojilla kuin tytöillä.

Myös oppilaan varhaiset taidot lukemisessa ja laskemisessa sekä kotitausta ovat yhteydessä osaamiseen. Kodin sosioekonominen tausta näkyy oppilaiden oppimistuloksissa sekä neljäs- että kahdeksasluokkalaisilla: mitä paremmat kodin opiskeluresurssit ovat, sitä parempaa on oppilaiden osaaminen. Osaaminen on heikentynyt etenkin niillä oppilailla, joiden kodin opiskeluresurssit ovat heikoimmat.

– Suomen vahvuus vertailevissa arviointitutkimuksissa on ollut oppilaiden tasainen suoriutuminen, eli oppilaiden väliset osaamiserot ovat olleet pieniä. Nyt olisi tärkeää kiinnittää huomiota siihen, että kaikki saavat opiskeluun riittävästi tukea ja etteivät erityisesti heikommin menestyneet oppilaat putoa kelkasta, Vettenranta ja Hiltunen pohtivat.

Koulujen väliset erot edelleen pieniä

Kuten aiemmissakin kansainvälisissä arviointitutkimuksissa on tullut esille, koulujen väliset erot Suomessa ovat pieniä. Suomessa myös alueellinen tasa-arvo toteutuu hyvin: suuralueiden keskimääräisissä tuloksissa ei ollut tilastollisesti merkitseviä eroja. Erot osaamisessa ovatkin vahvasti peräisin oppilastason tekijöistä, ja nämä erot näyttävät olevan edelleen kasvussa. Opetusryhmien väliset erot selittyivät suurelta osin erityisryhmillä, joissa oppimistulokset olivat heikompia kuin muissa opetusryhmissä.

– Neljännellä luokalla jopa kaksi kolmasosaa luokkien välisestä vaihtelusta oli peräisin heikosti menestyneistä erityisopetuksen ryhmistä, ja kahdeksannella luokallakin noin puolet. Painotetun opetuksen ryhmien matematiikan ja luonnontieteiden tulokset olivat taas pääsääntöisesti keskitasoa parempia, yliopistotutkija Kari Nissinen toteaa.

Asenteet opiskelua kohtaan edelleen heikkoja

Vain harva suomalaisoppilas pitää matematiikan ja luonnontieteiden opiskelusta paljon. Lisäksi kahdeksasluokkalaiset arvostavat vähänlaisesti matematiikkaa ja luonnontieteitä. Asennoitumisella matematiikkaa ja luonnontieteitä kohtaan on selvä yhteys oppimistuloksiin.

– Myönteistä kuitenkin on, että suomalaisoppilaat kokevat saamansa matematiikan ja luonnontieteiden opetuksen selkeänä. Kansainvälisesti verrattuna suomalaisoppilaat myös kokevat koulukiusaamista suhteellisen vähän ja heidän kokemuksensa kouluun kuulumisesta on vahva, Vettenranta ja Hiltunen huomauttavat.

Opettajat kaipaavat täydennyskoulutusta erityisesti teknologian integroimisesta opetukseen

Suomalaisten matematiikan ja luonnontieteiden opettajien osallistuminen täydennyskoulutuksiin on kansainvälisesti verrattuna erittäin vähäistä. Suomalaisopettajat ovat osallistuneet eniten teknologian integroimista matematiikan ja luonnontieteiden opetukseen käsitteleviin koulutuksiin, mutta näistä sisällöistä kaivataan myös edelleen eniten täydennyskoulutusta. Lisäksi opettajat kaipasivat täydennyskoulutusta erityisesti oppilaiden kriittisen ajattelun tai tutkimustaitojen parantamiseen sekä oppilaiden yksilöllisten tarpeiden huomiointiin.

Tutkimuksessa mukana yli 60 maata

TIMSS-tutkimuksen (Trends in International Mathematics and Science Study) on toteuttanut Suomessa Jyväskylän yliopiston Koulutuksen tutkimuslaitos yhteistyössä opetus- ja kulttuuriministeriön kanssa. TIMSS-tutkimusta koordinoi kansainvälinen IEA-järjestö (The International Association for the Evaluation of Educational Achievement). Tutkimuksen neljännen vuosiluokan arviointiin osallistui 58 ja kahdeksannen vuosiluokan arviointiin 39 maata. Suomessa tutkimuksessa oli mukana 7 380 neljännen luokan oppilasta 229 koulusta ja 5 570 kahdeksannen vuosiluokan oppilasta 154 koulusta. TIMSS-tutkimus mittaa osallistujamaiden matematiikan ja luonnontieteiden opetussuunnitelmien mukaista osaamista joka neljäs vuosi. TIMSS 2019 -tutkimuksessa osa maista siirtyi eTIMSS-tutkimukseen, eli tietokoneilla toteutettavaan arviointiin, mukaan lukien Suomi.

Lisätietoja:

Jyväskylän yliopiston Koulutuksen tutkimuslaitos:
Yliopistotutkija Jouni Vettenranta (luonnontieteet, tutkimuksen kansallinen koordinointi), p. 040 805 4285, jouni.vettenranta@jyu.fi
Projektitutkija Jenna Hiltunen (matematiikka), p. 040 805 4273, jenna.hiltunen@jyu.fi
Yliopistotutkija Kari Nissinen (data-analyysit), p. 040 805 4268, kari.nissinen@jyu.fi

Opetus- ja kulttuuriministeriö:
Opetusneuvos Tommi Karjalainen, p. 0295 3 30140, tommi.karjalainen@minedu.fi

Raportit:

Jouni Vettenranta, Jenna Hiltunen, Jenni Kotila, Piia Lehtola, Kari Nissinen, Eija Puhakka, Jonna Pulkkinen, Antti Ström: Perustaidoista vauhtia koulutielle. Neljännen luokan oppilaiden matematiikan ja luonnontieteiden osaaminen. Kansainvälinen TIMSS-tutkimus Suomessa. Koulutuksen tutkimuslaitos 2020. 88 s.

Jouni Vettenranta, Jenna Hiltunen, Jenni Kotila, Piia Lehtola, Kari Nissinen, Eija Puhakka, Jonna Pulkkinen, Antti Ström: Tulevaisuuden avaintaidot puntarissa. Kahdeksannen luokan oppilaiden matematiikan ja luonnontieteiden osaaminen. Kansainvälinen TIMSS-tutkimus Suomessa. Koulutuksen tutkimuslaitos 2020. 98 s.

Raportit löytyvät TIMSS-tutkimuksen nettisivulta https://ktl.jyu.fi/fi/pirls-timss/timss