Í nýútkominni skýrslu, Increasing achievement and motivation in mathematics and science learning in schools, kemur fram að ef hátt hlutfall nemenda sýnir slakan árangur á yngsta- og miðstigi þá er líklegt að hlutfallið verði einnig hátt á unglinga- og framhaldsskólastigi. Einnig eru skýr tengsl milli námsgreina innan sama skólakerfis. Ef hátt hlutfall sýnir slakan árangur í náttúruvísindum, þá er einnig líklegt að hátt hlutfall sýni slakan árangur í stærðfræði. Þetta sýnir mikilvægi þess að styðja vel við bakið á þeim sem dragast aftur á fyrstu árum grunnskólans. Einnig er mikilvægt að hafa skýrar upplýsingar um virkni námskerfisins á öllum skólastigum, ekki síst yngri stigum grunnskóla.

Almennar niðurstöður

Skýrsluhöfundar segja skólakerfi sem veita viðbótaraðstoð á skólatíma koma betur út í stærðfræði og náttúrufræði en skólakerfi sem aðeins veita viðbótaraðstoð utan hefðbundins skólatíma. Skólakerfi þar sem starfa kennarar sem eru sérhæfðir í kennslu nemenda sem sýnt hafa slakan árangur eru með lægra hlutfall slakra nemenda. Sérhæfing í menntun kennara skiptir því máli. Í þátttökulöndunum er þó aðeins þriðjungur landanna að nýta sér sérfræðiþekkingu af þessu tagi, þ.e. kennara sem eru sérhæfðir í að sinna nemendum með slakan námsárangur. Starfi þeirra er þó háttað með mjög mismunandi hætti milli skólakerfa. Minna er um sérstaka aðstoð í náttúrufræði en í stærðfræði.

Athygli vekur að í löndum sem leggja fyrir próf á landsvísu (e. national tests), líkt og samræmd próf, er hlutfall nemenda sem skortir grunnfærni í meðferð talna lægra. Það er oft á ábyrgð skólanna að koma auga á hvaða nemendur standa illa og eru að dragast aftur úr. Skólar og kennarar geta notað mismunandi aðferðir til þess að greina nemendur sem hafa litla færni í þessum námsgreinum. Með samræmdum prófum er aftur á móti mögulegt að fá staðlað viðmið um frammistöðu nemenda og leiðrétta skekkjur sem tengjast skólaeinkunnum.

Skólakerfi sem leggja fyrir próf á landsvísu í stærðfræði á yngsta- og/eða miðstigi hafa gjarnan lægra hlutfall nemenda með takmarkaða færni. Algengara er að samræmd náttúrufræðipróf séu lögð fyrir úrtak nemenda en stærðfræðipróf fyrir allt þýðið í hverju landi.

Yfirlýstur tilgangur prófanna í þeim löndum sem greiningin náði til er oftast sá að meta skóla eða menntakerfi í heild. Skyldupróf til þess að meta stöðu og þarfir einstakra nemenda fara fram í um þriðjungi menntakerfa. Í menntakerfum þar sem samfélagsmálum er tvinnað saman við vísindaleg efni í verkefnum nær hærra hlutfall 15 ára nemenda grunnfærni í náttúrufræði. Í slíkum verkefnum er nemendum t.d. boðið upp á að kanna siðferðileg vandamál á sviði líftækni, gera grein fyrir eigin hugmyndum varðandi dýratilraunir eða nefna hættur sem tæknilegar framfarir hafa valdið mannkyninu. Þegar það er gert, þá batnar árangur í náttúrufræði.

Að sögn skýrsluhöfunda er alls staðar fjallað um náttúrvernd og nauðsyn þess að sporna við mengun en aðeins í um helmingi menntakerfa Evrópulanda er sjálfbærni í umhverfismálum (e. environmental sustainability) eitt af höfuðviðfangsefnunum.

Í stærðfræði og náttúruvísindum er víða skortur á kennurum og því þörf á frekari starfsþróun kennara á þeim sviðum.

Í löndum þar sem kynjamunur kemur fram í hlutfalli nemenda sem standa illa í stærðfræði og/eða náttúrufræði á unglingastigi grunnskóla og á framhaldsskólastigi, er hann undantekningarlaust stúlkum í hag. Á myndinni (Figure 1.8) sést að meiri kynjamunur, stúlkum í hag, er í náttúruvísindum en í stærðfræði. Á Íslandi, Noregi og í Finnlandi er þessi kynjamunur í báðum greinum. Í Þýsklandi, Hollandi, Danmörku og Svíþjóð o.fl. löndum, einkum á Balkanskaga, Grikklandi og Tyrklandi, eru einnig fleiri strákar en stelpur í hópi þeirra sem standa illa í náttúrufræði.

Covid-faraldurinn

Aðeins í 5 löndum, þ. á m. Íslandi, en einnig á Spáni, í Finnlandi, Sviss og Liechtenstein, voru skólar opnir allt skólaárið 2020-2021 fyrir 4. og 8. bekk. Í þessum löndum var kennt í skólastofum allt skólaárið. Önnur lönd þurftu að skipta yfir í fjarnám eða blandað nám hluta úr skólaárinu. Fremur sjaldgæft var að skólum væri lokað algerlega til lengri tíma, yfirleitt aðeins í 1-2 vikur. Tímabundnar skólalokanir áttu sér stað í Belgíu, Þýskalandi, Írlandi, Grikklandi, Portúgal, Rúmeníu, Montenegró, Norður-Makedóníu og í Tyrklandi.

Þótt mikil áhersla hafi verið á að nám nemenda félli ekki niður á meðan á Covid-faraldrinum stóð hefur aðeins minnihluti menntakerfa brugðist við afleiðingum Covid-faraldursins með auknum stuðningi við nám nemenda eftir að faraldrinum lauk.

Fjöldi kennslustunda í náttúrufræði

Í löndum þar sem náttúrufræði er kennd í sérstökum náttúrufræðitímum á yngsta- eða miðstigi, þá spannar kennslustundafjöldinn, að meðaltali á ári, allt frá 20 klukkustundum í Ungverjalandi til 82 klukkustunda í Grikklandi, sem er langefst. Næst kemur Finnland með 67 klukkustundir. Klukkustundafjöldinn er víðast hvar á bilinu 30 til 60. Fyrir neðan þetta bil eru Þýskaland, Litáen og Ungverjaland. Ísland og Lúxemborg eru ofan við þetta bil, með 62 og 66 klukkustundir hvort.

Á Íslandi, í Norður-Makedóníu, auk Lúxemborg og Möltu, eru sérstaklega fáar kennslustundir í náttúrufræði (frá 64 til 72 klukkustundum). Flestar kennslustundir í náttúrufræði fá aftur á móti nemendur í Eistlandi, Danmörku, Tékklandi og Portúgal (frá 154 til 175).

Í flestum löndum eru náttúruvísindi kennd á unglingastigi grunnskóla í nokkrum aðskildum námsgreinum, s.s. líffræði, eðlisfærði, efnafræði, tækni og landafræði. Í öðrum löndum, þar á meðal Íslandi, er um samþættingu náttúrufræðigreina að ræða (e. integrated subject). Í þessum hópi eru Belgía (frönskumælandi og þýskumælandi), Írland, Ítalía, Sviss, Noregur og Tyrkland. Í flestum löndum er gert ráð fyrir að samþætt náttúrufræðikennsla fari fram í 4-6 ár. Í Slóvakíu er hún aðeins kennd í 2 ár. Í Belgíu (frönskumælandi og þýskumælandi), Írlandi, Ítalíu, Möltu, Sviss, Íslandi, Noregi og Tyrklandi er aftur á móti gert ráð fyrir 8-10 ára samþættri náttúrufræðikennslu.

Um náttúrufræði- og stærðfræðikennslu

Skýrsluhöfundar fara nokkrum orðum um sérstakar kröfur til kennara sem kenna náttúrufræði og stærðfræði. Í Belgíu (flæmskumælandi), Danmörku og Íslandi hafa sveitarfélög sjálfræði þegar kemur að því að skilgreina sérstakar kröfur sem gerðar eru til stærðfræði- og náttúrufræðikennara í skyldunámi.

Verkefni í stærðfræðikennslu hverfast um „raunverulegar“ aðstæður, þ.e. sem nemendur geta samsamað sig við. Eins og fram kemur í myndinni að neðan (Figure 5.1) er algengast að dæmi í stærðfræðikennslu endurspegli útreikning og umreikning á peningum. Minna er um að í stærðfræðikennslu er fengist við hönnun eða arkítektúr, útreikninga í sambandi við mataruppskriftir eða fjármálalæsi.[1]

Þá er sagt frá því hvernig náttúrufræði er sett í samhengi við mikilvægi sjálfbærni í umhverfismálum (sbr. umræða hér að framan). Við lok 4. bekkjar eiga nemendur að geta fjallað um samspil manns og náttúru og flokkað úrgang og við lok 7. bekkjar eiga þeir að geta dregið ályktanir af tilgangi flokkunar úrgangs.

Sjálfbærni er sögð einn af grunnþáttum menntunar á Íslandi og samræmist markmiðum Menningarmálastofnunar Sameinuðu þjóðanna, UNESCO, um menntun til sjálfbærrar þróunar. Slík nálgun er algeng í Evrópulöndum þar sem leitast er við að tengja hagvöxt við viðleitni til að vernda umhverfið og lífríki jarðar.

Í því samhengi er tekið fram að samkvæmt Aðalnámskrá þurfi nemendur hér á landi að kunna að fara með tungumál og verkfæri stærðfræðinnar, þannig að við lok 4. bekkjar geti þeir notað og við lok 7. bekkjar valið og notað hentug verkfæri, þar með talin hlutbundin gögn, reiknirit, talnalínu, vasareikna og tölvur, til rannsókna á stærðfræðilegum viðfangsefnum.

Í Eistlandi, á Írlandi og Íslandi meta samræmd próf hæfni nemenda í stærðfræði til að greina stöðu og þarfir nemenda við lok 4., 7. og 9. bekkjar.

Um nemendur með sérþarfir

Í 10 löndum skilgreinir ríkið ekki í hverju sérstök námsaðstoð á að felast. Til dæmis hafa sveitarfélög í Danmörku og á Íslandi sjálfræði um slík úrræði en í sumu löndum séu það skólarnir sjálfir sem ákveða hvaða aðstoð nemendum er veitt.

Í smærri skólum á Íslandi er oft ekki sérhæft starfsfólk til taks til þess að sinna nemendum með sérþarfir og fellur það þá í skaut umsjónarkennarans að sinna þeim þörfum. Rannsóknir sýna aftur á móti að brýnt sé að sérhæft starfsfólk sinni þessum málaflokki. Minnst er á að bæta megi úr þessu með símenntun umsjónarkennara en enn fremur bent á að meiri árangur náist ef sérmenntaðir kennarar eru ráðnir til að styðja nemendur með sérþarfir og þannig megi fækka í hópi nemenda sem standa illa að vígi.