수학·과학 성취도 추이 변화 국제비교연구(TIMSS)는 국가 간 학생들의 수학·과학 성취도를 비교하고 참여국들의 교육의 질을 점검하고 교육과정, 교육정책 등의 개선을 위한 정보를 제공하기 위해 4년 주기로 반복해서 이루어진다. TIMSS는 초등학교 4학년과 중학교 2학년을 대상으로 하며, 각 학년까지 수학·과학 영역에서 학생들이 배워야 할 내용이 무엇인가에 대한 국제적 합의에 기반해 세부적인 평가 요소를 설정하고 학생들의 성취도를 평가한다. 

동아시아 국가들 약진 두드러져
TIMSS 2015에 나타난 우리나라 학생들의 수학·과학 성취도를 살펴보면, 초등학교 4학년과 중학교 2학년 모두 수학과 과학 영역에서 TIMSS 2011과 마찬가지로 최상위권의 성취도를 보였다. 우리나라 초등학교 4학년 학생들의 성취도(수학 608점, 과학 589점)는 TIMSS 2011 성취도(수학 605점, 과학 587점)에 비해 소폭 상승했으나 통계적으로 유의한 차이는 없었다. 중학교 2학년 학생들의 성취도(수학 606점, 과학 556점) 역시 TIMSS 2011 성취도(수학 613점, 과학 560점)에 비해 소폭 하락했으나 통계적으로 유의한 차이는 아니었다.

그러나 우리나라 학생들의 수학·과학 성취도 국제 순위는 초등학교 4학년의 경우 수학 2위에서 3위, 과학 1위에서 2위로 1단계씩 하락했고, 중학교 2학년도 수학 1위에서 2위, 과학 3위에서 4위로 1단계씩 하락했다. 국가 순위의 하락은 우리나라 학생들의 성취도가 이전 주기와 유사한 수준에 머무른데 비해 우리나라와 유사한 성취 수준을 보였던 다른 동아시아 국가들(싱가포르, 홍콩, 일본, 대만)의 성취도는 이전 주기에 비해 모두 상승했기 때문이다.

한편 TIMSS에서는 학생의 성취도를 수월, 우수, 보통, 기초의 4단계 성취 수준으로 구분해 보고하고 있다. 우리나라는 초등학교 4학년에서 수월 수준 학생 비율이 수학은 41%로 TIMSS 2011에 비해 2%p 증가했고, 과학은 29%로 이전 주기와 동일하게 나타났다. 수학·과학에서 기초 수준 학생 비율은 수학 3%, 과학 4%로 모두 이전 주기와 차이가 없었다. 중학교 2학년에서 수월 수준 학생 비율은 수학 43%, 과학 19%로 이전 주기인 TIMSS 2011에 비해 각각 4%, 1%씩 감소하였고, 기초 수준 학생 비율은 수학의 경우 6%로 이전 주기와 동일하고 과학에서는 12%로 이전 주기에 비해 1% 증가한 결과를 보였다.

학생들의 수학·과학 성취도를 하위 내용 영역별로 세분해서 살펴보면, 초등학교 4학년은 수학에서 내용 영역별(수·도형과 측정·자료 표현) 성취도에 유의미한 차이가 없었던 것에 비해 과학에서는 내용 영역(생명과학·물상과학·지구과학) 중 물상과학에서의 성취도가 상대적으로 높고 생명과학의 성취도는 상대적으로 낮게 나타났다. 중학교 2학년은 수학 내용 영역(수·대수·기하·자료와 가능성) 중 대수와 기하 영역의 성취도가 상대적으로 높았고 수·자료·가능성 영역의 성취도는 상대적으로 낮았다. 중학교 2학년 과학 내용 영역별(생물·화학·물리·지구과학) 성취도는 물리 영역의 성취도가 상대적으로 높고 화학 영역의 성취도는 상대적으로 낮게 나타났다.