PISA 2025: Koncepční rámec pro oblast přírodních věd

Historickým kulturním počinem přírodních věd je vytvoření souboru vysvětlujících teorií, které změnily naše chápání přírody. Dovednost vysvětlovat jevy, které se vyskytují ve světě kolem nás, je tedy závislá na znalostech hlavních principů přírodních věd.

Žáci musejí umět rozpoznat, vytvořit, použít a vyhodnotit vysvětlení a řešení řady přírodních a technologických jevů a problémů. Tím prokazují schopnost:

• vybavit si příslušné přírodovědné poznatky a použít je,
• použít různé formy zobrazení a vzájemně je převádět,
• vytvořit a zdůvodnit vhodné vědecké předpovědi a řešení,
• určit, sestavit a vyhodnotit modely,
• rozpoznat a vytvořit vysvětlující hypotézy pro jevy ve světě kolem nás,
• vysvětlit možné dopady přírodovědného poznání na společnost.

K vysvětlení přírodovědných, technologických a environmentálních jevů však nestačí jen schopnost vybavit si a použít teorie, vysvětlující hypotézy, informace a fakta (obsahová znalost). Má-li být podáno vědecké vysvětlení, je třeba zároveň porozumět tomu, jak byly dané poznatky získány a do jaké míry jsou vědecká tvrzení důvěryhodná. Pro tuto dovednost je nutné znát standardní postupy a metody používané při vědeckém výzkumu k získání příslušných poznatků (procedurální znalost) a porozumět jejich úloze a funkci při zdůvodňování těchto poznatků (epistemická znalost).

V uplynulém desetiletí došlo k prudkému nárůstu množství a toku informací i možností jednotlivce mít k těmto informacím přístup. Vedle objemu pravdivých a spolehlivých informací se však zvýšil i objem informací mylných, či dokonce dezinformací. Pokud jde o vědecké informace, a to jak pravdivé, tak mylné, musí být každý občan schopen posoudit důvěryhodnost a hodnotu informací, které se běžně vyskytují v souvislosti s jakýmkoli vědeckým tématem.

Stále větší obavy vzbuzuje to, jak snadno lidé přijímají názory, které se vydávají za „vědecké“ a pro které neexistují žádné kvalitní věcné důkazy či existují pádné důkazy o opaku. Přírodovědně vzdělaný člověk by měl proto chápat, že je důležité rozvíjet skeptické postoje, tedy ptát se, zda nedochází ke střetu zájmů, zda existuje ustálený vědecký konsenzus a zda má daný zdroj relevantní odborné znalosti.

Jádrem této dovednosti je pochopení, že věda je založena na spolupráci a že není neomylná. Zatímco jednotliví vědci nebo týmy se mohou mýlit, konsenzus vědecké komunity je důvěryhodnější, protože je výsledkem rozsáhlého vzájemného posuzování a protože poznatky, které reprezentuje, byly v rámci této komunity mnohokrát opakovaně ověřovány.

Žáci musejí umět vyhledat a posoudit vědecké informace, tvrzení a argumenty v různých formách zobrazení a v různých kontextech a vyvodit z nich odpovídající závěry. Tím prokazují schopnost:

• vyhledat, vyhodnotit a sdělit relativní (vědecký, sociální, ekonomický a etický) přínos různých zdrojů informací, které mohou být důležité či užitečné pro rozhodování o vědeckých otázkách, a vyhodnotit, zda tyto informace podporují určitý argument či řešení;
• rozlišit mezi tvrzeními založenými na pádných vědeckých důkazech, odbornými a neodbornými tvrzeními a názory a toto rozlišení zdůvodnit;
• vytvořit důkaz na podporu vědeckého tvrzení založený na souboru dat;
• kritizovat standardní chyby vědecké argumentace, např. nesprávné předpoklady, příčiny vs. korelace, chybná vysvětlení, generalizace na základě omezeného množství dat;
• zdůvodnit rozhodnutí, která přispívají k řešení současných problémů nebo udržitelného rozvoje, pomocí vědeckých důkazů, ať už individuálních, nebo společných.

V rámci této dovednosti musejí žáci disponovat procedurálními i epistemickými znalostmi, v různé míře se však mohou opírat též o své obsahové znalosti přírodních věd.

Žák prokazující tuto dovednost dokáže:

• vyhledat a vyhodnotit údaje z různých znalostních systémů a zdrojů,
• vyhodnotit a navrhnout možná řešení sociálních, environmentálních a ekologických problémů s využitím tvůrčího a systémového myšlení a s ohledem na důsledky pro současné i budoucí generace,
• zapojit se individuálně i kolektivně do občanských aktivit s cílem přijímat informovaná, konsensuální rozhodnutí,
• stanovit cíle, spolupracovat s dalšími mladými lidmi a dospělými napříč generacemi a jednat ve prospěch regenerativních a trvalých sociálně-ekologických změn na různých úrovních (lokální až globální).

Prvky této dovednosti jsou zjišťovány v rámci přírodovědné dovednosti 2 (vytvářet a vyhodnocovat návrhy přírodovědného zkoumání a kriticky interpretovat přírodovědná data a důkazy) a přírodovědné dovednosti 3 (vyhledávat, vyhodnocovat a využívat vědecké informace k rozhodování a jednání). Tato dovednost vyžaduje obsahovou, procedurální a epistemickou znalost.

Dovednosti v oblasti environmentálních věd, které budou měřeny v šetření PISA 2025, se týkají výsledků přírodovědného vzdělávání žáků v oblasti životního prostředí a souhrnně jsou definovány jako „Jednání lidí antropocénu“.

Jednání lidí v antropocénu vyžaduje pochopení, že dopady lidské činnosti významně změnily systémy Země a nadále je mění. Odkazuje na způsoby bytí a jednání člověka ve světě, kde je vnímán jako součást ekosystémů (ne odděleně od nich), a kde jsou uznávány a respektovány všechny druhy a vzájemná provázanost jejich životů.

Zodpovědní mladí lidé působící v antropocénu:

• věří, že jejich jednání bude oceněno a schváleno a že bude účinné při snaze zmírňovat změny klimatu, úbytek biologické rozmanitosti, nedostatek vody a další složité problémy a krize,
• si uvědomují různé druhy nespravedlnosti, které společnosti postupně vytvořily, a pracují na tom, aby všichni lidé mohli přispívat k blahobytu komunit a ekosystémů,
• prokazují odolnost, naději a efektivitu tváří v tvář sociálním a ekologickým krizím,
• respektují a vyhodnocují různé pohledy i znalostní systémy,
• zapojují se společně s dalšími mladými lidmi a dospělými napříč generacemi do občanských aktivit, které vedou ke zvýšení blahobytu komunit a k udržitelné budoucnosti,
• pracují individuálně i společně s ostatními na různých úrovních, od lokální po globální, s cílem pochopit a řešit složité problémy, kterým čelí všichni jedinci v našich společnostech.

Více informací lze nalézt v publikaci OECD zde.

V rámci přírodovědné domény v šetření PISA 2025 lze hodnotit pouze část obsahu studia přírodních věd. Znalosti, které budou hodnoceny, proto budou vybrány z hlavních oblastí fyziky, chemie, biologie a zeměpisu na základě tří kritérií:

• odpovídají situacím každodenního života,
• představují významné přírodovědné poznatky nebo zásadní principy, které jsou zavedené a trvale platné,
• odpovídají vývojové úrovni patnáctiletých žáků.

Koncepční rámec používá při popisu obsahové znalosti místo termínu „věda“ termín „systém“. Záměrem je vyjádřit, že občané musejí rozumět pojmům ze všech přírodních věd i jejich aplikaci ve vzájemných souvislostech, bez ohledu na zařazení do oborů zkoumání.

Seznamte se podrobněji s hlavními obsahovými znalostmi s využitím šipek níže.

Procedurální znalost lze chápat jako znalost standardních postupů a metod, které vědci používají k získání spolehlivých a pravdivých dat. Takové znalosti jsou nutné jak k provádění vědeckého výzkumu, tak ke kritickému posuzování důkazů, které mohou být použity k podpoře tvrzení vycházejících ze získaných dat.

Příklady procedurálních znalostí, které mohou být testovány:

• pojem proměnné, např. závislé, nezávislé a kontrolní proměnné,
• pojem měření, např. kvantitativní (změření), kvalitativní (pozorování), používání měřítka (škály), kategoriální a spojité proměnné,
• způsoby vyhodnocování a minimalizace neurčitosti jako je opakování a průměrování měření,
• mechanismy zajišťující přesnost (pokus opakovaně poskytuje stejné výsledky) a správnost údajů (výsledky naměřených hodnot odpovídají skutečnosti),
• běžné způsoby zápisu a zobrazování dat pomocí tabulek, grafů a diagramů a jejich vhodné použití,
• strategie kontroly proměnných a její role při plánování pokusu nebo využití náhodných kontrolovaných pokusů, aby se zabránilo mylným závěrům a identifikovaly se možné příčinné mechanismy,
• volba vhodné metody pro zkoumání přírodovědného problému, např. experiment, terénní průzkum nebo hledání zákonitostí; úloha kontrolních proměnných při zjišťování příčinných souvislostí,
• rozpoznání vhodných postupů vzájemného posuzování v rámci vědecké komunity k zajištění důvěryhodnosti nových znalostí.