ومن خلال تطبيق اختبارات TIMSS يتم جمع مصفوفة بيانات عن البيئة التعليمية والمنزلية التي تؤثر في تعليم وتعلم الرياضيات والعلوم وتنعكس آثارها على معدلات تحصيل الطلبة.
دعوني أحدثكم إذن عن «صعقة بيزا» PISA Shock والتي حدثت عام 2000 في ألمانيا إثر انخفاض نتائجها عن المتوقع فتمت عدة إجراءات أبرزها إقرار مقترح الاختبارات المركزية المعيارية ومقترح اليوم الكامل، وإدراج مرحلة بينية ضمن مراحل التعليم، والاهتمام بفئات الطلاب المهاجرين وزيادة الإنفاق على التعليم، فجاءت نتائج مثمرة في القراءة بعد ذلك عام 2009 حيث تحسنت من 484 نقطة وهي تحت المتوسط الأوروبي آنذاك إلى 497 نقطة وهي في حدود المتوسط ثم إلى 509 نقاط عام 2015 وهي فوق المتوسط مع محافظة ألمانيا على مستواها في الرياضيات والعلوم دون أن يتعرض للنزول.
أما المتغيرات المتعلقة بالمدرسة، فقد غطت خصائص العمليات الصفية، وخصائص الفصل — الشعبة- التي تقدمت لاختبارات الدراسة الدولية، والزمن المخصص لتدريس العلوم، ومحتويات مادة العلوم التي تدرّس للطلبة، وطرق التدريس التي يعتمدها المعلّم، واستعمال الحواسيب في عمليتي التعليم والتعلّم، واستراتيجيات التعليم التي يعتمدها معلمو العلوم، ومشاركة المجتمع المحلي وأولياء الأمور في العملية التعليمية، وجودة البيئة المدرسية، والأمان داخل المدرسة.