El marco teórico de la prueba internacional de matemáticas y ciencias de Primaria TIMSS
En este artículo se analiza el marco teórico y los resultados de la prueba internacional TIMSS 2023 en matemáticas y ciencias, destacando las áreas evaluadas (contenido y procesos cognitivos), niveles de rendimiento y la comparación del desempeño de España frente a la media de la OCDE.
Introducción
El 4 de diciembre de 2024 se han dado a conocer los resultados de la prueba internacional de matemáticas y ciencias de Primaria TIMSS 2023 de la IEA (Asociación Internacional de Evaluación del Rendimiento Escolar). Aunque ya he publicado un post analizando los resultados de matemáticas y ciencias de España que se encuentra en el Blog de FUNCAS, en esta ocasión me voy a centrar más en los aspectos educativos y el marco teórico de esta prueba.
Contexto y estructura de TIMSS
TIMSS evalúa la competencia en matemáticas y ciencias en dos niveles, 4.º de Primaria y 2.º de la ESO. España y otros 58 países han participado en 4.º de Primaria, mientras que 44 países lo han hecho en 2.º de la ESO (8.º grado). Sería interesante que España participase en el futuro tanto en la prueba de 4.º de Primaria como en la de 2.º de la ESO para poder ver mejor la evolución. TIMSS se desarrolla cada cuatro años, así que se podría observar la evolución desde 4.º de Primaria, cuatro años más tarde, a 2.º de la ESO. De esta forma, se vería si el progreso en el aprendizaje es similar en estos cuatro cursos en España con respecto al resto de países.
La evaluación cognitiva de matemáticas y ciencias de TIMSS 2023 se ha estructurado en dos dimensiones principales: los dominios de contenido, que definen las áreas específicas de conocimiento a evaluar; y los dominios cognitivos, que reflejan los procesos de pensamiento. En matemáticas, se consideraron tres dominios de contenido: números, medidas y geometría, y datos. Por su parte, en ciencias, los dominios abarcados fueron ciencias de la vida, ciencias físicas y ciencias de la Tierra. Además, en ambas materias se evaluaron tres dominios cognitivos: conocimiento, aplicación y razonamiento. La Tabla 1.2 extraída del Informe del Ministerio de Educación, Formación Profesional y Deportes detalla los porcentajes asignados a cada uno de estos dominios.
Tabla 1. Distribución de porcentajes en la evaluación de matemáticas y ciencias por dominios de contenido y dominios cognitivos
En este post nos vamos a centrar en matemáticas, aunque el lector interesado podrá ver el análisis de ciencias en el Informe sobre TIMSS 2023 del Ministerio de Educación, Formación Profesional y Deportes.
Evaluación del desempeño en matemáticas
El desempeño en matemáticas se clasifica en cuatro niveles principales: avanzado, alto, intermedio y bajo. Cada uno de estos niveles describe las habilidades que los estudiantes pueden demostrar. Además, se considera un nivel adicional, denominado “muy bajo”, para aquellos estudiantes con puntuaciones inferiores a 400, que indica que no son capaces de resolver las tareas correspondientes al nivel bajo.
Los estudiantes del nivel avanzado tienen la capacidad de seleccionar y conectar información para aplicar operaciones matemáticas de manera adecuada en la resolución de problemas. Son capaces de interpretar los resultados en distintos contextos, identificar patrones y relacionar fracciones con decimales. También pueden estimar y vincular medidas, aplicar conceptos básicos sobre figuras geométricas bidimensionales y tridimensionales, reconocer propiedades simples de líneas y ángulos, y comprender conceptos elementales sobre área y perímetro de figuras sencillas. Por último, pueden interpretar datos y tomar decisiones basadas en la información presentada en diversos contextos. A continuación, se muestra un ejemplo de una pregunta de un nivel avanzado para un alumno de 4.º de Primaria en la prueba internacional de TIMSS. Esta evaluación se llevó a cabo por ordenador.
Figura 1. Pregunta nivel avanzado para alumnos de 4.º de Primaria
Los estudiantes de 4.º de Primaria de nivel alto (pero no tanto como los avanzados) son capaces de establecer conexiones entre conceptos y representaciones en una variedad de contextos. Son competentes en aplicar propiedades de los números naturales para justificar soluciones. Además, tienen un buen manejo de la recta numérica, identifican múltiplos y divisores, redondean números y operan con fracciones y decimales. Pueden resolver problemas relacionados con mediciones en diferentes situaciones y conectar figuras planas con formas tridimensionales desconocidas, mostrando una comprensión fundamental de los ángulos. También son capaces de interpretar aspectos clave de diversas representaciones de datos y representar esa información en distintos tipos de gráficos. Este es un ejemplo de una pregunta que el alumnado de nivel alto sabría responder acertadamente.
Figura 2. Pregunta nivel alto para alumnos de 4.º de Primaria
Los estudiantes del nivel intermedio muestran habilidades para aplicar sus conocimientos matemáticos en contextos simples y establecer conexiones entre representaciones. Pueden efectuar cálculos con números naturales de hasta tres cifras en situaciones variadas, ordenar y sumar decimales básicos, medir distancias en línea recta y describir características de figuras tridimensionales. También logran relacionar datos provenientes de diversas fuentes y conectar representaciones. Este es un ejemplo de una pregunta que el alumnado de este nivel intermedio sabría responder acertadamente.
Figura 3. Pregunta nivel intermedio para alumnos de 4.º de Primaria
En el nivel bajo, los estudiantes demuestran una comprensión elemental de conceptos matemáticos. Son capaces de realizar sumas y restas con números naturales de hasta tres cifras, así como multiplicar y dividir números de una sola cifra. También aplican nociones básicas de medida y propiedades geométricas de figuras comunes. Además, pueden interpretar datos simples y completar gráficos de barras básicos. Finalmente, los alumnos de nivel muy bajo son los que no logran realizar las tareas correspondientes al nivel bajo.
Resultados de España en TIMSS 2023
En la entrada nos hemos centrado en la competencia de matemáticas. En cualquier caso, los análisis del Ministerio de Educación muestran que hay una relación fuerte y positiva entre los resultados en matemáticas y ciencias, tanto a nivel de país como al de comunidades autónomas. El Informe del Ministerio de Educación, Formación Profesional y Deportes (TIMSS 2023. Estudio Internacional de Tendencias en Matemáticas y Ciencias. Informe español) muestra que, en la OCDE y la UE, el coeficiente de correlación entre los resultados de matemáticas y ciencias es, de al menos, 0,80. En el caso de España es de 0,82. Es decir, que los estudiantes con mejores resultados en matemáticas suelen ser también los que alcanzan puntuaciones más elevadas en ciencias, al mismo tiempo que el alumnado rezagado en matemáticas también tiene resultados más bajos en ciencias.
El último gráfico muestra las principales conclusiones de la prueba de TIMSS para España en términos de resultados y proporción de alumnado por nivel.
Figura 4. Principales conclusiones de la prueba de TIMSS para España
En matemáticas, el rendimiento global de España alcanza los 498 puntos, situándose por debajo del promedio de la OCDE (525) y de la UE (514). En ciencias, el rendimiento global español es de 504 puntos, también inferior al promedio de la OCDE (526) y de la UE (513). Las puntuaciones en “números”, “medidas y geometría” y “datos” oscilan entre 497 y 502 puntos, mientras que en los dominios cognitivos (“conocimiento”, “aplicación” y “razonamiento”) los resultados se hallan alrededor de los 500 puntos. En cuanto a los niveles de rendimiento en matemáticas, el 37,8 % de los estudiantes españoles se encuentra en los niveles bajos (muy bajo y bajo), cifra superior al promedio de la OCDE (27,0 %) y de la UE (30,4 %). En contraste, el porcentaje de estudiantes españoles en los niveles altos (alto y avanzado) es del 25,3 %, notablemente inferior al promedio de la OCDE (40,4 %) y del total de la UE (34,1 %).
En ciencias, los resultados muestran un rendimiento equilibrado entre los dominios de contenido: “ciencias de la vida” (502 puntos), “ciencias físicas” (505 puntos) y “ciencias de la Tierra” (505 puntos). Los dominios cognitivos (“conocimiento”, “aplicación” y “razonamiento”) presentan puntuaciones con algo más de variación, desde los 508 de conocimiento a los 498 de razonamiento. En cuanto a los niveles de rendimiento, el 33,1 % de los estudiantes españoles se sitúa en los niveles bajos, cifra superior al promedio de la OCDE (25,3 %) y de la UE (30,1 %). En los niveles altos, España alcanza el 26,8 %, por debajo de los promedios de la OCDE (40,0 %) y del total de la UE (32,9 %).
Ismael Sanz Labrador es profesor de Economía Aplicada (Universidad Rey Juan Carlos), y Visiting Senior Fellow del Department of Social Policy (London School of Economics).
