Teoretisk ramme for PISA 2025-undersøgelsens naturfagstest

Naturfags kulturelle afkast er en række forklarende teorier, der har forandret vores forståelse af naturens verden. Kompetencen til at forklare fænomener i den materielle verden er afhængig af viden om disse betydningsfulde naturvidenskabelige ideer. 

Elever skal kunne genkende, producere, anvende og evaluere forklaringer og løsninger på en række naturlige og teknologiske fænomener og problemer, hvor de viser evnen til: 

• At huske og anvende relevant videnskabelig viden
• At bruge forskellige former for repræsentation og oversætte mellem dem
• At lave og begrunde passende naturvidenskabelige forudsigelser og løsninger
• At identificere, opsætte og vurdere modeller
• Genkende og udvikle forklarende hypoteser for fænomener i den materielle verden
• Forklare de mulige konsekvenser af naturvidenskabelig viden for samfundet

At konstruere forklaringer for fænomener af naturvidenskabelig, teknisk og bæredygtig art kræver dog mere end evnen til at huske og bruge teorier, forklarende idéer, information og fakta (viden om naturvidenskabeligt indhold). At komme med en naturvidenskabelig forklaring kræver også en forståelse af, hvordan sådan en viden er udledt, og graden af tiltro vi kan have til et givent videnskabeligt udsagn. Denne kompetence forudsætter viden om standardfremgangsmåder og praksisser brugt i videnskabelige undersøgelser (viden om naturvidenskabelige arbejdsmåder) og en forståelse af deres rolle og funktion til at underbygge viden produceret af naturvidenskab (viden om naturvidenskabelig erkendelse). 

I det seneste årti er mængden og strømmen af information og individets mulighed for at tilgå denne information vokset kraftigt. Desværre har der, såvel som en strøm af gyldig og pålidelig information, også været en tiltagende strøm af misinformation og, hvad der er værre, desinformation. Når det gælder naturvidenskabelig information, både gyldig og forkert, skal alle borgere have kompetence til at vurdere troværdigheden og værdien af den information, der ofte omgiver naturvidenskabsrelaterede emner. 

Der er stigende bekymring for, hvor let folk accepterer anskuelser, der hævdes at være ’naturvidenskabelige’, men som der ikke er bevis for, og hvor der endda er god evidens for det modsatte. En videnskabeligt dannet person bør forstå vigtigheden af en skeptisk tilgang, hvor man undersøger interessekonflikter, om der er etableret naturvidenskabelig konsensus, og om kilden har relevant ekspertise. 

Kernen af denne kompetence er en forståelse af, at naturvidenskab er et fælles projekt, og at naturvidenskab ikke er ufejlbarlig. Individuelle videnskabsfolk eller teams kan tage fejl, men konsensus fra fællesskabet er mere pålidelig, da det er resultatet af udstrakt fagfællebedømmelse. Konsensussen står for viden, som er blevet tjekket mange gange. 

Elever skal undersøge og vurdere naturvidenskabelig information, udsagn og argumenter i forskellige repræsentationer og kontekster og drage passende konklusioner, hvorved de demonstrerer evnen til at:

• Søge, evaluere og formidle de relative fordele ved forskellige informationskilder (naturvidenskabelige, sociale, økonomiske og etiske), som kan være af betydning eller værdi for at træffe beslutninger om naturvidenskabeligrelaterede emner, og om informationskilderne støtter et argument eller en løsning
• Skelne mellem udsagn baseret på stærk naturvidenskabelig evidens, ekspert versus ikke-ekspert, og holdninger og begrunde deres skelnen
• Opstille et argument for at støtte en passende naturvidenskabelig konklusion fra data
• Kritisere typiske fejl i naturvidenskabsrelaterede argumenter, f.eks. ringe antagelser, årsag versus korrelation, fejlbehæftede forklaringer, generaliseringer ud fra begrænsede data
• Begrunde beslutninger med naturvidenskabelige argumenter, enten individuelt eller i fællesskab, som bidrager til at løse nutidige udfordringer eller til bæredygtig udvikling

Denne kompetence kræver, at eleverne er i besiddelse af viden om både arbejdsmåder og erkendelsesformer, men også, i forskellig grad, kan trække på deres viden om naturfagets indhold. 

En elev, der udviser denne kompetence, kan: 

• Søge og evaluere evidens fra forskellige videnssystemer og videnskilder
• Evaluere og designe potentielle løsninger på sociale, miljømæssige og økologiske problemer via kreativ- og systemtænkning og tage konsekvenser for nuværende og fremtidige generationer i betragtning
• Indgå individuelt og kollektivt i medborgerlige processer for at træffe velorienterede, konsensusbaserede beslutninger
• Sætte mål, samarbejde med andre unge mennesker og voksne på tværs af generationer og engagere sig i handling for at skabe regenererende og vedvarende socio-økologiske ændringer på lokalt og globalt niveau

Elementer af denne kompetence testes i den anden naturfaglige kompetence (Opstille og evaluere naturvidenskabelige undersøgelser og fortolke naturvidenskabelige data og kendsgerninger kritisk) og den tredje naturfaglige kompetence (Undersøge, evaluere og bruge naturvidenskabelig information til beslutningstagen og handling). Denne kompetence kræver viden om indhold, arbejdsmåder og erkendelsesformer.

De naturfaglige bæredygtighedskompetencer, der skal testes i PISA 2025, vedrører det miljørelaterede resultat af elevernes naturfaglige uddannelse, defineret som ’Handlekraft i Antropocæn’.

Handlekraft i Antropocæn fordrer forståelse af, at menneskets påvirkning allerede har ændret Jordens systemer væsentligt, og at denne påvirkning fortsætter. Det handler om at være og handle i verden på måder, der placerer mennesker som en del af (snarere end adskilt fra) økosystemer, erkender og respekterer alle arter og alt livs gensidige samhørighed. 

Unge mennesker med handlekraft i Antropocæn: 

• Mener, at deres handlinger vil blive påskønnet, bifaldet og være effektive, når de arbejder på at formindske klimaforandringer, tab af biodiversitet, vandmangel og andre komplekse problemer og kriser
• Erkender de mange måder, som samfundet kan have skabt uretfærdigheder på, og arbejder på gøre alle folk i stand til at bidrage til fællesskabets og økosystemets trivsel
• Udviser håb, udholdenhed og effektivitet, når de møder kriser, som er både sociale og økologiske
• Respekterer og vurderer flere perspektiver og forskellige videnssystemer
• Samarbejder med andre unge mennesker og voksne på tværs af generationer i medborgerlige processer, som fører til forbedret trivsel i fællesskabet og bæredygtige fremtider
• Arbejder individuelt og med andre på både lokal og globalt niveau for at forstå og handle på de komplekse udfordringer, som påvirker alle i vores fællesskaber

Du kan læse mere i OECD’s arbejdspapir her. 

Kun et udvalg af det naturfaglige domæne kan testes i PISA-undersøgelsens naturfagstest. Viden, der skal testes, udvælges fra hovedområderne fysik, kemi, biologi, geologi og astronomi med fokus på viden, der: 

• er relevant for virkelige situationer
• repræsenterer et vigtigt naturvidenskabeligt begreb i vigtige teorier, som er veletableret og har varig anvendelighed
• er passende for 15-åriges udviklingstrin

Den teoretiske ramme bruger begrebet ’systemer’ i stedet for ’naturfag’ i beskrivelsen af viden om naturfagligt indhold for at viderebringe den opfattelse, at borgere skal forstå begreber fra fysik, biologi, geografi og astronomi og deres anvendelse i kontekster, hvor videnselementerne er indbyrdes afhængige og tværfaglige. 

Brug pilene herunder for at gennemse viden om naturfagligt indhold mere indgående. 

Man kan tænke på viden om naturvidenskabelige arbejdsmåder som viden om de standardfremgangsmåder og praksisser, som videnskabsfolk bruger for at opnå pålidelige og gyldige data. Sådan viden er nødvendig både for at udføre naturvidenskabelige undersøgelser og deltage i kritisk gennemgang af den evidens, som kan bruges til at understøtte databaserede udsagn. 

Eksempler på viden om naturvidenskabelige arbejdsmåder, som kan blive testet, inkluderer: 

• Konceptet om variabler, inklusive underordnede, uafhængige og kontrolvariabler
• Konceptet om måling, f.eks. kvantitative [målinger], kvalitative [observationer], brugen af en skala, kategoriske og kontinuerte variabler
• Måder til at evaluere og minimere usikkerhed såsom gentagelse og gennemsnit af målinger
• Mekanismer til at sikre datas præcision (overensstemmelse mellem gentagne målinger af samme mængde) og nøjagtighed (overensstemmelse mellem en målt mængde og målingens sande værdi)
• Almindelige måder at abstrahere og repræsentere data med tabeller, grafer og diagrammer og deres passende anvendelse
• Betydningen af at kontrollere for variable og dens rolle i eksperimentelt design eller brugen af lodtrækningsforsøg for at undgå spuriøse resultater og identificere mulige kausale mekanismer
• Givet et naturvidenskabeligt spørgsmål, hvad kunne være et passende design for undersøgelsen af det, f.eks. eksperimentelt, feltstudier eller søgen efter mønstre?; betydningen af kontrol for at identificere kausalitet
• Hvilke processer for fagfællebedømmelse bruges af det naturvidenskabelige fællesskab for at sikre udsagns pålidelighed