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The International Association for the Evaluation of Educational Achievement (IEA)'s Trends in International Mathematics and Science Study (TIMSS)[1] is a series of international assessments of the mathematics and science knowledge of students around the world. The participating students come from a diverse set of educational systems (countries or regional jurisdictions of countries) in terms of economic development, geographical location, and population size. In each of the participating educational systems, a minimum of 4,000 to 5,000 students is evaluated. Contextual data about the conditions in which participating students learn mathematics and science are collected from the students and their teachers, their principals, and their parents via questionnaires.[2]
TIMSS is one of the studies established by IEA aimed at allowing educational systems worldwide to compare students' educational achievement and learn from the experiences of others in designing effective education policy. This assessment was first conducted in 1995, and has been administered every four years thereafter. Therefore, some of the participating educational systems have trend data across assessments from 1995 to 2023.[3] TIMSS assesses 4th and 8th grade students, while TIMSS Advanced assesses students in the final year of secondary school in advanced mathematics and physics.
"Eighth grade" in the United States is approximately 13–14 years of age and equivalent to:
"Fourth grade" in the United States is approximately equivalent to 9–10 years of age and equivalent to:
A precursor to TIMSS was the First International Mathematics Study (FIMS) performed in 1964 in 11 countries for students aged 13 and in the final year of secondary education (FS) under the auspices of the International Association for the Evaluation of Educational Achievement (IEA). This was followed in 1970–1971 by the First International Science Study (FISS) for students aged 10, 14, and FS. Fourteen countries tested 10-year-olds; 16 countries tested the older two groups. These were replicated between 1980 and 1984.[4]
These early studies were revised and combined by the IEA to create TIMSS, which was first administered in 1995. It was the largest international student assessment study of its time and evaluated students in five grades. In the second cycle (1999) only eighth-grade students were tested. In the next cycles (2003, 2007, 2011, and 2015) both 4th and 8th grade students were assessed. The 2011 cycle was performed in the same year as the IEA's Progress in International Reading Literacy Study (PIRLS), offering a comprehensive assessment of mathematics, science and reading for the countries participating in both studies. The sixth cycle was conducted in 2015, and the results were released in 2016;[5] the data set was published in February 2017. TIMSS 2015 included data collected from parents for the first time.[6] TIMSS Advanced, previously conducted in 1995 and 2008, was also conducted in 2015, and assessed final-year secondary students' achievement in advanced mathematics and physics. Policy-relevant data about curriculum emphasis, technology use, and teacher preparation and training accompanies the TIMSS Advanced results.
The seventh cycle of TIMSS was conducted in 2019 and marked the beginning of the transition to a digital assessment format, with the digital assessment administered to half of participating countries, and the paper assessment administered to the remaining half. 64 countries and 8 benchmarking systems participating in TIMSS 2019. Results were released in December 2020.[7]
Along with the overall students' achievement data, TIMSS comprehensive assessments include data on student performance in various mathematics and science domains (algebra, geometry, biology, chemistry, etc.) and on performance in the problem solving challenges in each of these contexts. In addition, TIMSS provides contextual data on crucial curricular, instructional, and resource-related factors that can impact the teaching and learning process. These data are gathered using student, teacher, school, and curriculum (national) questionnaires filled out by students, teachers, school principals and National Research Coordinators, respectively.
TIMSS 2019評価フレームワークによると、「TIMSS数学と科学の達成度スケールは、1995年の最初のTIMSS評価で、科目ごと、学年ごとに別々に作成されました。スケールの単位は、100ポイントがTIMSS 1995に参加したすべての国の達成度の分布の1標準偏差に相当するように設定され、スケールの中間点である500はこの国際的な達成度分布の平均値に位置していました。TIMSS達成度スケールは、TIMSS 1995で初めてTIMSSの結果を報告するために使用され、その後のTIMSS評価のすべての結果は同じスケール指標で報告されているため、評価ごとに各国の達成度分布の成長または低下を測定することが可能です。」[ 8 ]
TIMSSは4年周期で実施されるため、参加国は4年生から8年生までの結果を利用して、以前の調査から学力や特定の背景要因の変化を追跡することができます。例えば、TIMSS 1995の4年生の結果は、次の調査サイクルで4年生が8年生になるため、TIMSS 1999の8年生の結果と比較することができます。[ 9 ]
収集された情報はさまざまな形式で提示されます。たとえば、TIMSS 2019 の結果は、TIMSS 2019 International Results in Mathematics and Science として提示されます。[ 10 ] TIMSS 2019 百科事典[ 11 ]は、参加各国で数学と科学がどのように教えられているかの概要を提供します。方法と手順: TIMSS 2019 テクニカル レポート[ 12 ]は、TIMSS の評価とアンケートの開発を文書化し、使用された方法を説明しています。TIMSS 2019 国際データベースのユーザー ガイドは、TIMSS 2019 国際データベースのデータの内容と形式を説明しています[ 13 ]
IEAは、TIMSSやその他のIEA大規模評価のデータを扱うためのアプリケーションとして、IEA国際データベース（IDB）アナライザーを開発しました。[ 14 ]このアプリケーションを使用すると、研究者はデータファイルを結合したり、いくつかの種類の統計分析（平均値、パーセンテージ、パーセンタイル、相関の計算、単一レベルの多重線形回帰の推定など）を容易に行うことができます。このアプリケーションは、統計値とその標準誤差を計算する際に、データベースの複雑なサンプル構造を考慮に入れています。また、研究者が達成スコアとその標準誤差を推定することもできます。
IEAの調査結果の概要と情報の解釈については、IEAのデータビジュアライザーを参照してください。[ 15 ]
数学と科学の公式TIMSS 2027評価フレームワークが発表され、今後の評価サイクルの設計と実施方法の詳細な青写真が提供されています。これらのフレームワークは、参加学年の内容領域、認知領域、およびパフォーマンスの期待値を概説しています。以前のサイクルと比較すると、トピックの重点の改善、更新された学習の進捗、および現代のカリキュラムとのより強い整合性が反映されています。さらに、フレームワークには、指導方法、学校環境、学習条件に関するより豊富な背景データを収集することを目的とした、生徒、教師、および学校管理者向けの改訂されたコンテキスト質問票が含まれています。[ 16 ] [ 17 ]
米国では、教育省が2025年後半にTIMSS 2027国際アンケートの改訂案に関する意見を募るため、パブリックコメント期間を設けた。[ 18 ]
TIMSS 2023はTIMSSの第8サイクルであり、全体的な達成度と国際ベンチマークに基づく結果、主要な内容領域（数学では数、代数、幾何学、科学では地球科学、生物学、化学）、および認知領域（知ること、応用すること、推論すること）別の結果を報告した。[ 19 ] TIMSS 2023は参加国のカリキュラムとカリキュラム実施に関する詳細な情報を収集し、この情報をTIMSS 2023百科事典：数学と科学の教育政策とカリキュラムとして公開した。[ 20 ]
TIMSS 2023の結果は、TIMSS 2023国際数学・理科結果にまとめられています。[ 21 ]この詳細なレポートでは、参加国とベンチマーク機関の達成度と背景データが示されています。TIMSS 2023百科事典：数学と理科の教育政策とカリキュラムでは、数学と理科のカリキュラム、教師の専門能力開発要件、数学と理科における生徒の進捗状況のモニタリング方法など、各参加国の教育システムのさまざまな特徴が説明されています。百科事典の各国の「章」は、その国のTIMSS代表によって執筆されました。[ 20 ]
イングランドや他の国々は、TIMSS 2023の結果を分析し、COVID-19パンデミックによる混乱以降、数学と科学における生徒の学力がどのように変化したかを理解しようとしています。イングランドの場合、2024年後半に発表され、2025年に更新された分析では、平均的な数学の成績がパンデミック前のレベルまで回復していること、また、TIMSS 2019の結果と比較すると、小学校（5年生）と中学校（9年生）の両方の生徒の科学のスコアが著しく上昇していることが示されています。これは、学校と生徒がパンデミック中の教育と学習の大幅な中断の後も回復力を示したことを示唆しています。[ 22 ]
TIMSS 2019は、デジタル評価形式への移行を象徴するものであり、斬新で革新的な問題形式が可能になりました。デジタル評価では、生徒は図形やパターンを操作したり、画面上のアイテムを配置したり、アイテムをドラッグ＆ドロップしたり、描画したりすることで問題を解決しました。TIMSS 2019のデジタル版では、現実世界や実験室の状況をシミュレートし、生徒がプロセススキルと内容知識を統合して応用することを求める問題解決・探究課題も導入されました。参加国の半数がTIMSSの紙版を、残りの半数がTIMSSのデジタル版を受験しました。
TIMSS 2015では、[ 29 ] 57か国と7つのベンチマーク機関の全国代表サンプルの生徒が、4年生の評価、8年生の評価、またはその両方に参加しました。[ 30 ]
TIMSS 2011 [ 33 ]には、4年生で52の教育システムが、8年生で45の教育システムが参加しました。[ 6 ]
TIMSS 2007では、[ 36 ] 43の教育システムが4年生に、56の教育システムが8年生に参加しました。
TIMSS 2003では、[ 39 ] 4年生の教育システムが26種類、8年生の教育システムが48種類ありました。[ 40 ]
1999年、[ 43 ] TIMSSは38の教育システムにおける8年生のみに焦点を当てており、その年には4年生に関する調査は行われなかった。[ 44 ]
TIMSS 1995では、[ 47 ] 5つの学年（中等学校の3年生、4年生、7年生、8年生、最終学年）に41の教育システムがありました。[ 6 ]
TIMSS 1999 ビデオ調査[ 52 ]は、7か国における中学2年生の数学と理科の授業に関する調査でした。この調査では、1,000以上の教室で授業の様子をビデオ撮影し、分析しました。この調査は、IEA と共同で、米国国立教育統計センターと米国教育省が、カリフォルニア州ロサンゼルスの LessonLab, Inc. との契約に基づいて実施しました。
TIMSSは、ボストンカレッジのTIMSS & PIRLS国際研究センター、アムステルダムとハンブルクにあるIEAの事務所、カナダ統計局、教育テストサービス（ETS）など、世界中の多数の個人や組織の協力に依存しています。米国では、TIMSSは米国教育省の国立教育統計センターによって実施されています。米国の学生のデータは、民族や人種グループごとにさらに追跡されます。TIMSSは主に参加国によって資金提供されています。また、米国教育省の米国国立教育統計センターと世界銀行は、評価のための主要な支援資金を提供しています。[ 6 ]
ハヌシェクとウォエスマン[ 62 ]は、数学や科学の達成度に関する14の異なる国際比較を再スケーリングして比較可能にするための方法論を開発した。これには、前述のFIMS、FISS、PISAとTIMSSが含まれる。
この方法論は専門家の間で議論の的となっている。教育および心理学的測定で使用される定量的手法は、このアプローチに反対している。なぜなら、これは基本的に線形尺度変換にすぎず、PISAとTIMSSのスコアが同じ、あるいは少なくとも比較可能な測定構成に基づいているかどうかを保証または検証することができないからである。靴のサイズと知能を測定するために使用される数値は、両方とも同じ算術平均と標準偏差を持つように変換できるが、それでもなお、それらは2つの非常に異なる特性を表している。測定対象の等価性は、TIMSS NAEPリンク[ 63 ]やIEAのロゼッタストーン[ 64 ]など、適切に設計された共同データ収集を利用するリンク研究において確立される必要がある。
Wu (2003, 2010) [ 65 ]は、TIMSS と PISA は互換性のあるスコアを生成しないことを示しました。その理由の 1 つは、数学や科学の項目であっても読解負荷が高いことかもしれません。TIMSS の質問は、TIMSS の例の項目に見られるように、世界中で教えられている数学のカリキュラムに焦点を当てていますが[ 66 ] 、 PISA は、教室外で遭遇する状況の説明に組み込まれた数学を評価しようとしています (PISA の例を参照) [ 67 ] 。