Cadre d’évaluation des sciences du PISA 2025

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Aperçu

Le cadre d’évaluation des sciences du PISA 2025 définit les compétences acquises grâce à l’éducation en sciences. Ces compétences sont considérées comme des résultats essentiels de l’éducation : elles permettent aux élèves de s’investir dans les enjeux et les idées en rapport avec les sciences et de les utiliser pour prendre des décisions éclairées. Les compétences scientifiques définissent ce qui est jugé important pour les jeunes de savoir, de valoriser et de pouvoir faire dans des situations exigeant l’utilisation de connaissances scientifiques et technologiques.

Le cadre d’évaluation des sciences décrit trois compétences scientifiques et un sous‑ensemble de trois compétences en science de l’environnement. Il décrit également les trois types de connaissances dont ont besoin les élèves pour maîtriser ces compétences, les trois principaux contextes dans lesquels ils feront face à des défis scientifiques, ainsi que les facettes de l’identité scientifique qui sont jugées importantes.

Le PISA 2025 évalue dans quelle mesure les pays parviennent à former leurs élèves pour qu’ils comprennent les sciences et la façon dont elles produisent des connaissances fiables. Les citoyennes et citoyens ont absolument besoin de cette compréhension pour prendre des décisions personnelles éclairées au sujet de phénomènes en lien avec les sciences, tels que la santé et l’environnement, et pour agir au sein de leur famille, de leur communauté et de la société en général. Cette compréhension est particulièrement importante en ce XXIe siècle, où l’humanité est confrontée à un avenir incertain, avec l’avènement de l’anthropocène, une ère où les répercussions de l’activité humaine transforment considérablement les systèmes de la Terre. Les connaissances scientifiques sont donc importantes aux échelons individuel, régional et mondial dans notre recherche de solutions à ces répercussions.

Nouveautés du PISA 2025

Les cadres précédents du PISA ont défini la « culture scientifique » comme le résultat de l’éducation et le concept sur lequel repose l’évaluation en sciences. Le cadre du PISA 2025 élargit ce concept. Le cadre d’évaluation des sciences met dorénavant l’accent sur les résultats généraux de l’éducation en sciences, conformément au cadre d’évaluation des compétences en mathématiques et à celui de la compréhension de l’écrit, au lieu de cibler expressément la « culture scientifique ».

Lors de l’élaboration du cadre de 2025, deux compétences précédentes (« évaluer et concevoir des recherches scientifiques » et « interpréter des données et des faits de manière scientifique ») ont été fusionnées en une seule : « concevoir et évaluer des modèles d’investigation scientifique et interpréter des données scientifiques et des faits de manière critique ». Ce changement insiste davantage sur l’évaluation des modèles, car peu d’adultes auront vraisemblablement à concevoir des expériences, et parce que les deux compétences sont vues comme faisant partie de la démarche d’investigation.

Puisque les contextes sociétaux sont dorénavant dominés par des sources d’information accessibles sur Internet, dont un grand nombre sont scientifiques, il est plus important que jamais d’enseigner aux élèves comment « rechercher des informations de nature scientifique, les évaluer et les utiliser pour éclairer la prise de décisions et les actions ». C’est pourquoi cette troisième compétence a été nouvellement ajoutée.

Un changement de cap a été opéré quant aux facteurs affectifs qui influent sur les compétences : l’accent n’est plus mis sur les attitudes envers les sciences mais sur la mesure d’un concept plus large d’« identité scientifique », lequel s’est avéré plus exhaustif pour décrire l’investissement personnel des élèves en sciences.

Enfin, il est important de souligner l’accent mis sur l’éducation pour la durabilité et l’éducation en matière d’environnement. Ces éléments sont synthétisés dans le concept d’« agentivité dans l’anthropocène », et le cadre définit les compétences qui sont considérées comme les éléments de ce construct qui sera mesuré en 2025.

Compétences scientifiques

Contextes

personnels
locaux/nationaux
mondiaux

Les personnes doivent démontrer :

Expliquer des phénomènes de manière scientifique Concevoir et évaluer des modèles d’investigation scientifique et interpréter des données scientifiques et des faits de manière critique Rechercher des informations de nature scientifique, les évaluer et les utiliser pour éclairer la prise de décisions et les actions Compétences scientifiques Compétences en science de l’environnement

Les individus instruits sur le plan scientifique peuvent se lancer dans des raisonnements sensés à propos des sciences, de la durabilité et de la technologie pour orienter leurs actions. Ils doivent, pour ce faire, mobiliser leurs compétences pour :

expliquer des phénomènes de manière scientifique;
concevoir et évaluer des modèles d'investigation scientifique et interpréter des données scientifiques et des faits de manière critique;
rechercher des informations de nature scientifique, les évaluer et les utiliser pour éclairer la prise de décisions et les actions.

Le degré de compréhension de ces tâches par les élèves de 15 ans est une mesure des résultats de leur éducation en sciences.

Compétences scientifiques

Expliquer des phénomènes de manière scientifique

L’apport culturel des sciences découle d’une série de théories explicatives qui ont transformé notre compréhension du monde naturel. La capacité d’expliquer les phénomènes du monde matériel dépend donc de la connaissance des grandes idées abordées dans le domaine des sciences.

Les élèves doivent reconnaître, produire, appliquer et évaluer des explications et des solutions pour divers phénomènes et problèmes naturels et technologiques, et démontrer ainsi qu’ils peuvent :

se remémorer les connaissances scientifiques appropriées et les appliquer;
utiliser différentes formes de représentations et passer de l’une à l’autre pour représenter la même chose;
formuler et justifier des prévisions et des solutions scientifiques appropriées;
déterminer, concevoir et évaluer des modèles;
identifier et élaborer des hypothèses expliquant les phénomènes du monde matériel;
expliquer les implications potentielles des connaissances scientifiques pour la société.

Toutefois, la capacité de se remémorer des théories, des thèses, des informations ainsi que des faits et de les utiliser (connaissances notionnelles) ne suffit pas à expliquer des phénomènes scientifiques, technologiques et environnementaux. Pour proposer une explication scientifique, il faut aussi comprendre comment ces connaissances ont été produites et savoir quel crédit accorder à une thèse scientifique donnée. Pour mettre à profit cette compétence, il faut connaître les procédures et les pratiques normalisées qui sont caractéristiques de la méthode scientifique utilisée pour obtenir ces connaissances (connaissances procédurales) et comprendre leur rôle et leur fonction pour justifier les connaissances produites par les sciences (connaissances épistémiques).

Compétences scientifiques

Concevoir et évaluer des modèles d’investigation scientifique et interpréter des données scientifiques et des faits de manière critique

La connaissance des sciences implique que les élèves devraient comprendre la démarche d’investigation scientifique, y compris la façon dont elle est évaluée au sein d’une communauté de chercheuses et chercheurs et l’engagement du milieu scientifique à publier les résultats.

Les élèves doivent concevoir et évaluer des recherches scientifiques ainsi que des moyens de répondre à des questions de manière scientifique, interpréter les données, et démontrer ainsi qu’ils peuvent :

cerner la question étudiée dans une recherche scientifique donnée;
proposer un modèle expérimental approprié;
déterminer si un modèle expérimental est le plus adapté pour répondre à la question;
interpréter les données présentées sous diverses formes, en tirer des conclusions appropriées et en évaluer la valeur relative.

Cette compétence exige des connaissances sur les caractéristiques et les pratiques clés d’une investigation expérimentale et des autres formes d'investigation scientifique (connaissances notionnelles et procédurales), de même que sur le rôle des procédures dans la justification des thèses avancées par les sciences (connaissances épistémiques). Elle peut également exiger l’utilisation des outils mathématiques de base pour analyser ou résumer des données.

Compétences scientifiques

Rechercher des informations de nature scientifique, les évaluer et les utiliser pour éclairer la prise de décisions et les actions

La quantité et le flot d’informations ont explosé depuis 10 ans, à l’instar de leur accessibilité. Malheureusement, le flot d’informations valides et fiables est accompagné d’un flux croissant de mésinformation et, pire encore, de désinformation. Lorsqu’il est question de renseignements de nature scientifique, qu’ils soient avérés ou mal étayés, toutes les citoyennes et tous les citoyens doivent pouvoir juger de la crédibilité et de la valeur de l’information qui entoure habituellement n’importe quel enjeu lié aux sciences.

Il est de plus en plus inquiétant de constater la facilité avec laquelle les gens épousent des convictions prétendument « scientifiques », pour lesquelles il n’existe pourtant aucune preuve substantielle et à propos desquelles il existe souvent des preuves convaincantes attestant du contraire. Une personne instruite sur le plan scientifique devrait comprendre l’importance d’adopter une attitude sceptique et de se demander s’il y a conflit d’intérêts, s’il existe un consensus scientifique et si la source s’appuie sur une expertise pertinente.

Cette compétence repose sur la compréhension du fait que les sciences sont une entreprise commune et qu’elles ne sont pas infaillibles. Alors que les scientifiques peuvent, individuellement ou au sein d’une équipe, commettre des erreurs, le consensus de la communauté scientifique est digne d’une plus grande confiance, car il découle d’évaluations exhaustives par les pairs au sein de cette même communauté et de connaissances qui ont été vérifiées et contrevérifiées de nombreuses fois.

Les élèves doivent rechercher et évaluer des informations, des thèses et des arguments de nature scientifique présentés sous diverses formes dans différents contextes, en tirer des conclusions appropriées, et démontrer ainsi qu’ils peuvent :

examiner, évaluer et communiquer la valeur relative de différentes sources d’information (scientifiques, sociales, économiques et morales) susceptibles d’avoir de l’importance ou du mérite dans la prise de décisions sur des questions liées aux sciences, et déterminer si elles appuient un argument ou une solution;
distinguer entre elles les thèses qui se fondent sur des preuves scientifiques solides, celles qui sont formulées par des spécialistes plutôt que par des profanes et celles qui sont des opinions, et présenter les raisons de cette distinction;
bâtir un raisonnement pour soutenir une conclusion scientifique valide à partir d’un ensemble de données;
signaler les entorses aux normes dans un raisonnement lié aux sciences, p. ex., hypothèses bancales, cause versus corrélation, explications erronées ou généralisations à partir de données limitées;
justifier à l’aide d’arguments scientifiques des décisions – individuelles ou collectives – qui contribuent à résoudre des problèmes contemporains ou à soutenir le développement durable.

Pour utiliser cette compétence, les élèves doivent posséder un certain nombre de connaissances procédurales et épistémiques et doivent aussi s’appuyer, à des degrés divers, sur leurs connaissances des notions scientifiques.

La possibilité d’acquérir à l’école des compétences numériques est loin d’être universelle.

54 %
des élèves des pays de l’OCDE, en moyenne, ont déclaré avoir appris à l’école comment repérer si des informations étaient biaisées ou non

Les élèves des pays de l’OCDE ont déclaré qu’on leur avait enseigné les compétences numériques suivantes tout au long de leur scolarité :

Économie/pays le plus performant Moyenne de l’OCDE Économie/pays le moins performant Comment repérer les tentatives d’hameçonnage (phishing) et les pourriels Comment utiliser les courtes descriptions en dessous des liens dans une liste de résultats de recherche Comment repérer si les informations sont subjectives ou biaisées Comment utiliser des mots-clés dans un moteur de recherche comme Google, Yahoo, etc. Comment comparer différentes pages Web et choisir l’information la plus appropriée à votre travail à l’école Comment juger si vous pouvez faire confiance aux informations venant d’Internet Comprendre les conséquences de la publication d’informations visibles par tout le monde sur Facebook, Instagram, etc. 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Compétences en science de l’environnement

Contextes

personnels
locaux/nationaux
mondiaux

Les personnes doivent démontrer :

Expliquer les répercussions des interactions humaines sur les systèmes de la Terre Prendre des décisions éclairées pour agir après l’évaluation de différentes sources de données probantes et l’application d’une pensée créative et systémique pour régénérer et soutenir l’environnement Faire preuve de respect envers divers points de vue ainsi que d’espoir dans la recherche de solutions aux crises socioenvironnementales Compétences en science de l’environnement Compétences scientifiques

Les jeunes qui grandissent dans ce monde anthropocentrique ont besoin d’un éventail de compétences pour se pencher sur les enjeux de la durabilité, en cette ère de changement climatique. Les compétences essentielles qui sous‑tendent, dans le PISA 2025, le concept d'agentivité dans l’anthropocène, dont les divers éléments seront mesurés dans le cadre de l’évaluation des sciences, sont les suivantes :

expliquer les répercussions des interactions humaines sur les systèmes de la Terre;
prendre des décisions éclairées pour agir après l’évaluation de différentes sources de données probantes et l’application d’une pensée créative et systémique pour régénérer et soutenir l’environnement
faire preuve de respect envers divers points de vue ainsi que d’espoir dans la recherche de solutions aux crises socioenvironnementales.

Un éventail d’habiletés sous‑tendent chacune de ces compétences, qui conjuguent des éléments cognitifs et non cognitifs.

Selon les résultats du PISA 2018, dans les pays de l’OCDE, en moyenne :

79 %
des élèves ont déclaré connaître le sujet du changement climatique et du réchauffement de la planète
88 %
des directrices et directeurs d’école ont déclaré que le changement climatique et le réchauffement de la planète figuraient dans le programme d’études

« Il est important pour moi de faire attention à l’environnement mondial. »

78 %
des élèves ont déclaré être d’accord ou tout à fait d’accord avec cette affirmation

Les élèves peuvent ils faire quelque chose au sujet des problèmes dans le monde, tels que le changement climatique?

57 %
étaient d’avis qu’ils pouvaient faire quelque chose au sujet des problèmes dans le monde
44 %
pensaient que leur comportement pouvait avoir un impact sur les personnes des autres pays

Compétences en science de l’environnement

Expliquer les répercussions des interactions humaines sur les systèmes de la Terre

Un élève qui possède cette compétence peut :

expliquer les systèmes physiques, vivants et terrestres qui touchent l’environnement et la façon dont ils interagissent entre eux;
chercher et appliquer les connaissances sur les interactions humaines avec ces systèmes au fil du temps;
recourir à ces connaissances pour expliquer les répercussions négatives et positives qu’a l’être humain sur ces systèmes au fil du temps;
expliquer comment les facteurs sociaux, culturels ou économiques contribuent à ces répercussions.

Les éléments de cette compétence sont mesurés à l’aide de la compétence scientifique 1 (expliquer des phénomènes de manière scientifique). Cette compétence exige à la fois des connaissances notionnelles et procédurales.

Compétences en science de l’environnement

Prendre des décisions éclairées pour agir après l’évaluation de différentes sources de données probantes et l’application d’une pensée créative et systémique pour régénérer et soutenir l’environnement

Un élève qui possède cette compétence peut :

chercher et évaluer des données probantes à partir de différents systèmes et sources de connaissances;
évaluer et concevoir de possibles solutions aux problèmes sociaux et environnementaux à l’aide d’une pensée créative et systémique, en tenant compte des implications pour les générations actuelles et futures;
participer, individuellement et collectivement, aux processus civiques pour prendre des décisions consensuelles éclairées;
définir des objectifs, collaborer avec d’autres jeunes et des adultes de toutes les générations, et agir en faveur d’un changement socioenvironnemental régénérateur et durable à différentes échelles (de l’échelle locale à l’échelle mondiale).

Les éléments de cette compétence sont mesurés à l’aide de la compétence scientifique 2 (concevoir et évaluer des modèles d’investigation scientifique et interpréter des données scientifiques et des faits de manière critique) et de la compétence scientifique 3 (rechercher des informations de nature scientifique, les évaluer et les utiliser pour éclairer la prise de décisions et les actions). Cette compétence exige des connaissances notionnelles, procédurales et épistémiques.

Compétences en science de l’environnement

Faire preuve de respect envers divers points de vue ainsi que d’espoir dans la recherche de solutions aux crises socioenvironnementales

Un élève qui possède cette compétence peut :

évaluer des actions selon une éthique de souci des autres et de toutes les espèces, fondée sur une façon de voir le monde qui fait de l’être humain une composante de l’environnement plutôt qu’un élément distinct de celui-ci (écocentrisme);
reconnaître les nombreuses façons par lesquelles les sociétés ont créé des injustices et travailler pour permettre à tout un chacun de contribuer au bien‑être de la communauté et de l’écosystème;
faire preuve, individuellement et collectivement, de résilience, d’espoir et d’efficacité dans la recherche de solutions aux crises socioenvironnementales;
respecter les différentes façons de voir les mêmes problèmes et chercher des solutions pour régénérer les communautés et les écosystèmes affectés.

Cette compétence comporte des éléments qui sont mesurés par le concept de l’identité scientifique, soit : les convictions épistémiques; les dispositions à se soucier d’autrui, des autres espèces et de la planète, et à prendre soin de ceux‑ci; et le sentiment d’efficacité et d’agentivité dans la recherche de solutions aux crises socioenvironnementales. Cette compétence exige des connaissances notionnelles, procédurales et épistémiques.

Compétences en science de l’environnement

Agentivité dans l’anthropocène

Les compétences en science de l’environnement mesurées dans le cadre du PISA 2025 sont liées aux résultats environnementaux de l’éducation en sciences, ce qui est défini comme l’« agentivité dans l’anthropocène ».

L’agentivité dans l’anthropocène repose sur la compréhension du fait que l’être humain a déjà altéré profondément les systèmes de la Terre et qu’il continue à le faire. Elle s’applique aux façons d’être et d’agir dans le monde, qui font de l’être humain une composante des écosystèmes (et non un élément distinct de ceux‑ci), et qui reconnaissent et respectent toutes les espèces ainsi que l’interdépendance de la vie.

Les jeunes qui font preuve d’agentivité dans l’anthropocène :

ont la conviction que leurs actions seront reconnues, approuvées et efficaces pour atténuer le changement climatique, la perte de la biodiversité, le manque d’eau et les autres problèmes et crises complexes;
reconnaissent les nombreuses façons par lesquelles les sociétés peuvent créer des injustices et travaillent pour permettre à tout un chacun de contribuer au bien‑être de la communauté et de l’écosystème;
font preuve d’espoir, de résilience et d’efficacité face aux crises à la fois sociales et environnementales;
respectent et évaluent une multitude de points de vue et de systèmes de connaissances;
participent avec d’autres jeunes et des adultes de toutes les générations à des processus civiques qui mènent au mieux‑être communautaire et à un avenir durable;
travaillent individuellement et collectivement à différentes échelles (de l’échelle locale à l’échelle mondiale) pour comprendre et relever les défis complexes auxquels font face tous les membres de nos communautés.

Le document de travail de l’OCDE accessible ici donne plus de renseignements à ce sujet.

Selon les résultats du PISA 2018, les élèves des pays de l’OCDE ont déclaré soutenir activement la durabilité de l’environnement dans leur vie quotidienne :

71 %
réduisent leur consommation d’énergie à la maison en baissant le chauffage ou la climatisation
46 %
consultent des sites Web sur des enjeux sociaux internationaux
45 %
choisissent d’acheter certains produits pour des raisons éthiques ou écologiques, même s’ils sont plus chers
39 %
participent à des activités en faveur de la protection de l’environnement
27 %
boycottent certains produits ou certaines entreprises pour des raisons politiques, éthiques ou écologiques
25 %
signent des pétitions environnementales ou sociales en ligne

Connaissances scientifiques

Les trois compétences acquises grâce à une éducation en sciences font appel à trois types de connaissances :

Connaissances notionnelles
Connaissances procédurales
Connaissances épistémiques

Les individus ont besoin de ces trois types de connaissances scientifiques pour maîtriser les trois compétences ciblées par le cadre d’évaluation des sciences du PISA 2025.

Connaissances scientifiques

Connaissances notionnelles

L’évaluation des sciences du PISA 2025 ne peut porter que sur un nombre limité de notions scientifiques. Les connaissances à évaluer seront choisies dans les grandes disciplines scientifiques (physique, chimie, biologie et sciences de la Terre et de l’univers) et :

sont pertinentes par rapport à des situations de la vie réelle;
portent sur des concepts scientifiques fondamentaux ou de grandes théories explicatives, qui sont bien établis et d’une utilité durable;
sont en adéquation avec le niveau de développement des jeunes de 15 ans.

Le cadre utilise le terme « systèmes » plutôt que « sciences » dans la description des connaissances notionnelles, pour exprimer l’idée que les citoyennes et citoyens doivent comprendre les concepts des sciences physiques et de la vie, des sciences de la Terre et de l’univers, ainsi que leur application dans des contextes où les éléments des connaissances sont interdépendants et interdisciplinaires.

À l’aide des flèches ci‑dessous, explorez plus à fond chaque connaissance notionnelle clé.

Systèmes physiques
- Structure et propriétés de la matière (modèle des particules, liaisons, changements d’état, conductivité thermique et électrique, etc.)
- Transformations chimiques de la matière (réactions chimiques, transfert d’énergie, acides et bases, etc.)
- Forces et mouvements (vitesse, frottements, etc.) et action à distance (forces et interactions magnétiques, gravitationnelles, électrostatiques, etc.)
- L’énergie et ses transferts (conservation, dissipation, réactions chimiques, etc.)
- Interactions entre l’énergie et la matière (ondes lumineuses et radioélectriques, ondes sonores et sismiques, absorption par le dioxyde de carbone, etc.)
Systèmes vivants
- Concept d’organisme (y compris les animaux, les plantes et les microorganismes, tels que les virus et les bactéries)
- Les gènes (expression, hérédité/héritage, biotechnologie, etc.) et leur interaction avec l’environnement
- Cellules (structure et fonction, énergie, respiration [oxydation du carbone], photosynthèse [fixation du carbone], croissance, etc.)
- Les systèmes végétaux et animaux (circulation/transport, reproduction, respiration, transport, excrétion, digestion/nutrition, etc.) et leurs relations
- Évolution biologique (biodiversité, variation génétique, adaptation et sélection naturelle)
- Écosystèmes (flux de matière et d’énergie, chaînes alimentaires, habitat, perturbation [p. ex., pollution], etc.)
- Biosphère (p. ex., durabilité dans l’écosystème mondial)
- Les interactions des êtres humains et leurs répercussions sur l’environnement, les autres espèces et la durabilité
Systèmes de la terre et de l’univers
- Structures des systèmes de la Terre (atmosphère, hydrosphère, géosphère [p. ex., tectonique des plaques et sismologie], etc.)
- La nature limitée des ressources minérales, leur utilisation et les répercussions de leur exploitation sur l’environnement
- L’énergie dans les systèmes de la Terre (sources, réchauffement climatique, tectonique des plaques, cycles géologiques, cycle de l'eau, etc.)
- L’eau – approvisionnement et conservation (p. ex., eau douce et aquifères)
- Interactions et changements dans les systèmes de la Terre (changement climatique, cycles géochimiques, forces constructrices et destructrices, acidification des océans, etc.)
- Histoire de la Terre (fossiles, origine et évolution, érosion et dépôt, etc.)
- La Terre dans l’univers (phases de la Lune, systèmes solaires, galaxies, etc.)
- L’origine de l’univers et le système solaire (évolution des étoiles, formation des planètes, théorie du big bang, etc.)

Connaissances scientifiques

Connaissances procédurales

Par connaissances procédurales, on entend le fait de connaître les procédures et les pratiques standards que les scientifiques utilisent pour obtenir des données fiables et valides. Ces connaissances sont indispensables tant pour entreprendre une étude scientifique que pour évaluer de façon critique les faits susceptibles d’être utilisés pour appuyer des thèses formulées à partir de données.

Voici quelques exemples de connaissances procédurales susceptibles d’être évaluées :

Le concept de variables (variables dépendantes et indépendantes, variables de contrôle, etc.)
Les concepts de mesure quantitative (mesure stricto sensu) et qualitative (observation), l’utilisation d’échelles, le concept de variables catégorielles et continues, etc.
Les méthodes permettant d’évaluer et de réduire le degré d’incertitude, p. ex., la méthode qui consiste à réitérer une mesure et à faire la moyenne des valeurs obtenues
Les mécanismes permettant de garantir la précision (la concordance des valeurs obtenues à chaque mesure de la même quantité) et l’exactitude des données (la concordance entre la mesure d’une quantité et sa valeur réelle)
Les méthodes courantes permettant de résumer et de représenter des données à l’aide de tableaux, de graphiques et de schémas, ainsi que l’utilisation appropriée de ces méthodes
La stratégie des variables de contrôle et son rôle dans les expériences ou la réalisation d’essais comparatifs randomisés pour prévenir les fausses conclusions et cerner les mécanismes de causalité
Le modèle approprié d’investigation sur une question scientifique donnée (expérience, observation sur le terrain, recherche de tendances, etc.) et le rôle des mesures de contrôle dans l’établissement d’une causalité
Les procédures d’approbation par des pairs utilisées par la communauté scientifique pour s’assurer de la crédibilité des thèses

Connaissances scientifiques

Connaissances épistémiques

Par connaissances épistémiques, on entend le fait de connaître les caractéristiques et les constructs qui sont essentiels à la production de connaissances en sciences ainsi que leur rôle dans la justification des connaissances produites par les sciences. Les connaissances épistémiques permettent donc d’expliquer le bien‑fondé des procédures et des pratiques des scientifiques et de comprendre les structures et les attributs propres à la démarche scientifique, ainsi que les fondements de la crédibilité des thèses produites par les sciences au sujet du monde naturel. Pour maîtriser ces connaissances épistémiques, il faut comprendre :

la nature des observations, des faits, des hypothèses, des modèles et des théories scientifiques;
l’objectif des sciences (produire des explications fiables sur le monde naturel et prédire des événements futurs), qui se différencie de celui de la technologie (produire des solutions optimales pour satisfaire un besoin);
la déontologie des scientifiques, p. ex., la valeur attachée aux évaluations par les pairs, à l’objectivité et à l’élimination des biais.

Il est préférable d’évaluer les connaissances épistémiques des élèves de façon pragmatique, dans des situations où ils sont amenés à répondre à une question qui fait appel à ces connaissances. On peut par exemple demander aux élèves de déterminer si des conclusions sont justifiées par des données ou d’indiquer quel fait étaye le mieux une hypothèse, explication à l’appui.

Quatre éléments sont au cœur des connaissances épistémiques :

le rôle des modèles en sciences;
le rôle des données et des preuves en sciences;
la nature du raisonnement scientifique;
la nature collaborative et commune de l’investigation scientifique.

À l’aide des flèches ci‑dessous, explorez plus à fond chaque élément clé.

Modèles
- Reconnaître que la compréhension du monde matériel repose sur des modèles physiques, conceptuels, systémiques et mathématiques en sciences.
- Comprendre la différence entre un modèle et la réalité (p. ex., un modèle est une représentation de quelque chose de trop petit pour être vu ou de trop grand à imaginer).
- Comprendre que les modèles rendent possibles des prévisions et des explications.
- Comprendre que les limites des modèles (nombre de variables, modèles simples versus modèles complexes, qualité des données fournies, etc.) contraignent leur utilisation.
Données et faits dans les thèses scientifiques
- Comprendre en quoi les données, les méthodes, le raisonnement et l’évaluation étayent les thèses scientifiques.
- Comprendre comment les preuves scientifiques sont attestées, p. ex., la nature des pratiques des scientifiques.
- Comprendre que les erreurs de mesure influent sur le degré de certitude des thèses scientifiques.
Nature du raisonnement scientifique
- Reconnaître quelques‑unes des différentes formes d’études empiriques, p. ex., l’expérience, le travail sur le terrain et son rôle, les essais contrôlés et la recherche de tendances.
- Comprendre les différents types de raisonnement (déduction, abduction, induction et raisonnement probabiliste) utilisés dans l’acquisition de connaissances et leur objectif (vérifier des hypothèses explicatives ou définir des tendances et des entités), avec des exemples de chacun d’eux, p. ex., lois du mouvement de Newton (déduction), génétique mendélienne (induction) et théorie de l’évolution (abduction).
- Comprendre les dilemmes éthiques des pratiques scientifiques, p. ex., expérimentation animale et conflits d’intérêts.
- Comprendre que les connaissances scientifiques et les autres formes de connaissances permettent de déceler et de résoudre des problèmes sociétaux et technologiques, mais qu’elles ont aussi leurs limites.
Nature collaborative et commune des sciences
- Comprendre comment certaines recherches scientifiques sont financées et soutenues, p. ex., gouvernement, secteur privé et mécanismes de prise de décisions.
- Comprendre l’importance d’un consensus dans la reconnaissance du bien‑fondé d’une conviction.
- Comprendre que les évaluations par les pairs contribuent à la crédibilité des thèses scientifiques et qu’elles dépendent d’une communauté scientifique.
- Comprendre les pratiques scientifiques clés auxquelles ont recours les scientifiques pour produire des connaissances communes, le rôle de ces pratiques et leur nature collaborative.
- Comprendre le caractère incertain des conclusions scientifiques et les limites à la confiance qu’il est possible d’avoir en celles‑ci, la façon dont ces limites sont exprimées, l’évolution de la notion de certitude scientifique et le rôle du consensus.
- Comprendre comment les découvertes scientifiques sont communiquées au sein de la communauté et au public (prépublications, revues à comité de lecture, publication, etc.).

Identité scientifique

L’ajout du construct de l’identité comme l’une des principales dimensions du cadre d’évaluation des sciences du PISA 2025 découle du principe que, même si les connaissances et les compétences scientifiques sont importantes et précieuses pour l’avenir des jeunes, les résultats liés à l’identité jouent eux aussi un rôle déterminant en faveur de l’agentivité et de la participation citoyenne dans un monde en rapide évolution.

Pour évaluer l’identité scientifique, le PISA 2025 en mesure les éléments suivants, considérés comme des attributs importants d’un individu instruit sur le plan scientifique :

Constructs du capital scientifique
1. Convictions épistémologiques – valeur accordée à la science et à la démarche scientifique
2. Capital scientifique (connaissances, attitudes, dispositions, ressources, comportements et contacts sociaux en lien avec led sciences)

Constructs des attitudes
3. Concept de soi (idée de soi‑même par rapport aux sciences, y compris sa participation future dans le domaine des sciences)
4. Sentiment d’efficacité personnelle en sciences
5. Plaisir de la science
6. Motivation instrumentale

Constructs environnementaux
7. Conscience environnementale
8. Sollicitude environnementale
9. Agentivité environnementale

Ces constructs se fondent sur trois grandes dimensions de l’identité :

Valeur accordée aux perspectives et aux méthodes scientifiques
Éléments affectifs de l’identité scientifique
Conscience, sollicitude et agentivité environnementales

À l’aide des flèches ci‑dessous, explorez plus à fond chaque dimension.

Valeur accordée aux perspectives et aux méthodes scientifiques
Cette dimension de l’identité scientifique se manifeste par :
- un engagement à reconnaître les preuves comme fondement de la crédibilité des explications du monde matériel;
- un engagement à utiliser les méthodes scientifiques d’investigation lorsque la situation s’y prête;
- une reconnaissance de l’importance de la critique pour établir la validité d’une idée;
- un intérêt pour les phénomènes scientifiques ainsi que pour les modèles et les explications concernant ceux‑ci;
- une confiance dans les thèses appuyées par un consensus de scientifiques et de spécialistes, plutôt que dans d’autres sources d’information;
- une reconnaissance du fait que l’incertitude est inhérente à toute démarche scientifique, avec une compréhension des implications de cette incertitude;
- une reconnaissance du fait que les connaissances scientifiques évoluent et changent;
- une compréhension du fait que les sciences peuvent apporter une contribution importante à la résolution de problèmes sociaux et environnementaux.
Éléments affectifs de l’identité scientifique
Cette dimension de l’identité scientifique se manifeste par :
- le capital scientifique de l’élève – soit ses connaissances, ses attitudes, ses dispositions, ses ressources, ses comportements et ses contacts sociaux en lien avec les sciences;
- une volonté de s’investir dans les enjeux liés aux sciences et d’examiner ceux‑ci de façon critique, à l’aide de connaissances ou de valeurs scientifiques et autres;
- le degré avec lequel l’élève s’identifie aux sciences : la reconnaissance par lui‑même et les autres de sa capacité de s’intéresser aux phénomènes liés aux sciences;
- la perception qu’a l’élève de sa capacité en sciences;
- le degré d’intérêt de l’élève dans la poursuite d’une carrière ou d’études en sciences après l’école;
- l’éventail des activités scientifiques parascolaires et extrascolaires auxquelles l’élève participe;
- l’enthousiasme de l’élève pour l’apprentissage des sciences à l’école comme ailleurs.
Conscience, sollicitude et agentivité environnementales
Pour le PISA 2025, les constructs antérieurs de la conscience environnementale et de l’optimisme environnemental ont été modifiés et élargis pour englober la conscience, la sollicitude et l’agentivité environnementales.
Ce construct se manifeste par :
- l’adoption d’une attitude critique et éclairée par les preuves dans la façon de voir les enjeux environnementaux qui ont une incidence personnelle et sociale (y compris la conscience, la sollicitude et l’agentivité environnementales);
- une conscience des enjeux environnementaux et la reconnaissance de la complexité scientifique et sociale sous‑jacente aux actions durables sur le plan de l’environnement;
- une préoccupation pour l’environnement et un mode de vie durable ainsi que pour les questions d’équité et de justice sociale qu’ils soulèvent;
- une évaluation critique du rôle des sciences et d’autres facteurs dans les pratiques durables;
- une disposition à adopter et à promouvoir des pratiques durables sur le plan de l’environnement;
- un sentiment d’agentivité personnelle, nourri par une compréhension des sciences et de l’environnement.

Contextes

Le PISA 2025 évalue des compétences et des connaissances dans des contextes précis qui soulèvent des enjeux et qui amènent à faire des choix en lien avec l’éducation en sciences et en environnement. Ces contextes ne se limitent pas à ceux abordés dans les cours de sciences donnés à l’école. Ils ont plutôt été choisis en fonction des connaissances et de la compréhension que les élèves de 15 ans ont vraisemblablement acquises, et ils sont jugés pertinents pour les champs d’intérêt et le quotidien de ces jeunes. Ces contextes s’inscrivent généralement dans la foulée des champs d’application de la culture scientifique des cadres précédents du PISA.

Les items portent sur des situations qui concernent :

l’individu, sa famille et ses semblables (contextes personnels);
la communauté (contextes locaux ou nationaux);
la vie dans le monde en général (contextes mondiaux).

Différents sujets technologiques et environnementaux peuvent être utilisés comme contexte commun. Divers contextes historiques peuvent être utilisés pour évaluer dans quelle mesure les élèves comprennent les processus et les pratiques qui ont permis de faire des découvertes scientifiques. Les champs d’application des sciences et de la technologie dans des situations personnelles, locales, nationales et mondiales qui sont principalement utilisés comme contextes des items sont les suivants :

santé et maladies;
ressources naturelles;
qualité de l’environnement (y compris les impacts environnementaux et le changement climatique);
risques;
frontières des sciences et de la technologie (y compris les progrès et les défis contemporains).

À l’aide des flèches ci‑dessous, explorez plus à fond les contextes et les champs d’application connexes.

Contextes personnels
- Préservation de la santé
- Accidents
- Nutrition
- Vaccination
- Consommation personnelle de matériaux, d’aliments et d’énergie
- Consommation d’aliments produits localement
- Choix d’une alimentation végétarienne et sans produits laitiers
- Pratiques durables de recyclage et d’utilisation réduite des ressources
- Évaluation des risques associés aux modes de vie
- Facettes scientifiques de l’utilisation de nouvelles technologies, p. ex., manipulation génétique et réalité virtuelle
Contextes locaux ou nationaux
- Contrôle des maladies
- Transmission sociale
- Choix alimentaires
- Obésité
- Santé communautaire
- Survie des populations humaines
- Qualité de vie
- Sécurité, production et distribution alimentaires
- Approvisionnement en énergie
- Impact environnemental de l’exploitation minière et de l’extraction des ressources
- Production d’énergie renouvelable
- Répartition de la population
- Gestion des déchets
- Impact environnemental
- Recours à l’agriculture régénératrice
- Variations brusques (p. ex., séismes et conditions climatiques extrêmes)
- Variations lentes et progressives (p. ex., érosion du littoral et sédimentation)
- Évaluation des risques
- Reconnaissance faciale
- Matériaux nouveaux
- Appareils et procédés
- Modifications génétiques
- Technologies de la santé
- Transports
- Utilisation de l’intelligence artificielle
Contextes mondiaux
- Pandémies
- Sécurité alimentaire
- Modes de vie sains
- Sources d’énergie renouvelables et non renouvelables
- Systèmes naturels
- Croissance démographique
- Exploitation durable des espèces et du territoire
- La biodiversité et son importance
- Durabilité environnementale
- Gestion de la pollution et qualité de l’air
- Perte de sol et de biomasse
- Extinction massive des espèces
- Acidification des océans
- Menaces du changement climatique
- Incidence des communications modernes
- L’énergie et sa production (p. ex., fracturation hydraulique, énergie nucléaire et gaz naturel)
- Exploration spatiale
- Origine et structure de l’univers

Exemples

Quelques exemples d’exercices utilisés dans l’évaluation des sciences du PISA 2025 sont fournis plus bas. Chaque bouton donne accès à un exemple d’expérience.