PISA 2025 loodusteaduste raamdokument

Loodusteaduste kultuurisaavutuseks on kogum seletavaid teooriaid, mis on põhjalikult muutnud meie arusaamu ümbritsevast maailmast. Seepärast oleneb materiaalses maailmas ilmnevate nähtuste seletamise pädevus loodusteaduste peamiste ideede tundmisest.

Õpilased peavad oskama ära tunda, välja pakkuda, rakendada ja hinnata mitmesuguste looduslike ja tehniliste nähtuste ja probleemide seletusi ja lahendusi, näidates võimet:

• meenutada ja rakendada asjakohaseid loodusteaduslikke teadmisi
• kasutada eri esitusviise ja teisendada neid üksteiseks
• luua ja põhjendada asjakohaseid loodusteaduslikke ennustusi ja lahendusi
• tuvastada, konstrueerida ja hinnata mudeleid
• ära tunda ja püstitada seletavaid hüpoteese materiaalse maailma nähtuste kohta
• selgitada loodusteaduslike teadmiste võimalikke järelmeid ühiskonnale

Loodus-, tehnika- ja keskkonnanähtuste seletuste konstrueerimine nõuab siiski rohkemat kui võimet meenutada ja kasutada teooriaid, seletavaid ideid, informatsiooni ja fakte (sisuteadmisi). Teadusliku seletuse väljapakkumine nõuab ka arusaamist sellest, kuidas need teadmised on saadud ja kui suur usaldus võib meil olla mingite loodusteaduslike väidete vastu. Selle pädevuse jaoks on vaja tunda loodusteadustes teadmiste hankimiseks tavaliselt kasutatavaid toiminguid ja praktikaid (protseduurilised teadmised) ning mõista nende rolli ja funktsiooni saadud teadmiste põhjendamisel (episteemilised teadmised).

Viimase aastakümne jooksul on plahvatuslikult suurenenud informatsiooni hulk ja liikumine ning inimeste võimalused infole juurde pääseda. Kahjuks on korrektse ja usaldusväärse informatsiooni kõrval suurenenud ka valeinformatsiooni, ning mis veel halvem, desinformatsiooni voog. Kui kõne all on loodusteaduslik informatsioon, olgu see korrektne või vale, siis peab iga kodanik oskama määrata loodusteadustega seotud küsimust tavaliselt ümbritseva informatsiooni usaldatavust ja väärtust.

Üha enam valmistab muret see, kui kergesti aktsepteeritakse tõekspidamisi, mis väidetakse olevat teaduslikud, kuid mille kasuks puuduvad konkreetsed sisulised tõendid ja mille kohta leidub hoopis häid tõendeid vastupidisest. Loodusteaduslikult haritud inimene peaks mõistma, kui oluline on skeptiline hoiak, küsimine, kas esineb huvide konflikt, kas on olemas kehtiv teaduslik konsensus ja kas allikal on olemas vastav kompetents.

Selle pädevuse aluseks on arusaam, et teadus on kollektiivne ettevõtmine ja et teadus ei ole eksimatu. Kuigi üksikud teadlased või rühmad mõnikord eksivad, võib teadlaskonna konsensust usaldada rohkem, sest see on teadlaste seas toimuva laialdase vastastikhindamise tulemus ja esindab teadmisi, mida on palju kordi kontrollitud ja üle kontrollitud.

Õpilased peavad oskama otsida ja hinnata loodusteaduslikku informatsiooni, väiteid ja argumente mitmesugustes esitusviisides ja kontekstides ning teha asjakohaseid järeldusi, näidates võimet:

• leida, hinnata ja võrrelda eri infoallikaid (teaduslikke, sotsiaalseid, majanduslikke ja eetilisi), millel võib olla tähtsust või väärtust otsuste tegemisel loodusteadustega seotud küsimustes, ning määrata, kas nad toetavad antud argumenti või lahendust
• eristada tugevale loodusteaduslikule tõendusmaterjalile tuginevaid väiteid ning eksperdi või mitteeksperdi arvamust ja nimetada eristuse põhjusi
• esitada argumente andmekogumist tuleneva asjakohase teadusliku järelduse toetuseks
• kritiseerida loodusteadustega seotud argumentides esinevaid tüüpvigu, näiteks puudulikud eeldused, põhjus või korrelatsioon, vigased seletused, üldistused piiratud andmetest
• põhjendada otsuseid, kasutades loodusteaduslikke argumente, kas isiklikke või kogukondlikke, mis aitavad kaasa tänapäeva probleemide lahendamisele või säästvale arengule

See pädevus nõuab õpilastelt nii protseduurilisi kui ka episteemilisi teadmisi, kuid võib nõuda ka erineval määral loodusteaduslikke sisuteadmisi.

Õpilane, kes ilmutab seda pädevust, oskab:

• leida ja hinnata tõendeid, mis pärinevad erisugustest teadmussüsteemidest ja allikatest
• hinnata ja kavandada sotsiaalsete, keskkonna- ja ökoloogiliste probleemide võimalikke lahendusi, kasutades loovat ja süsteemset mõtlemist ning võttes arvesse tagajärgi praegusele ja tulevastele põlvkondadele
• osaleda individuaalselt või teistega koos kodanikuühiskonna protsessides ning teha teadlikke konsensuslikke otsuseid
• seada sihte, teha koostööd teiste noortega ja täiskasvanutega üle põlvkondade ning tegutseda taastavate ja püsivate sotsiaalökoloogiliste muutuste nimel eri mastaapides (kohalikust globaalseni)

Selle pädevuse elemente mõõdetakse teise loodusteadusliku pädevusega (loodusteadusliku uuringu plaanide koostamine ja hindamine ning loodusteaduslike andmete ja tõendite kriitiline tõlgendamine) ja kolmanda loodusteadusliku pädevusega (loodusteadusliku informatsiooni otsimine, hindamine ja kasutamine otsuste tegemiseks ja tegutsemiseks). See pädevus nõuab sisu-, protseduurilisi ja episteemilisi teadmisi.

PISA 2025 testis mõõdetavad keskkonnateaduslikud pädevused on seotud õpilaste loodusteadusliku hariduse keskkonda puudutavate õpitulemustega, mille ühisnimeks on „tegevusvõimekus antropotseenis”.

Tegevusvõimekus antropotseenis nõuab arusaamist, et inimtegevus on juba oluliselt Maa süsteeme muutnud ja teeb seda jätkuvalt. See mõiste viitab olemis- ja tegutsemisviisidele, mis peavad inimest ökosüsteemi osaks (mitte sellest eraldiseisvaks) ning arvestavad ja austavad kõiki liike ja eluvormide vastastikust sõltuvust.

Noored, kellel on olemas tegevusvõimekus antropotseenis:

• usuvad, et nende tegevus leiab mõistmist ja heakskiitu ning on tõhus, kui nad püüavad leevendada kliimamuutuste, elurikkuse vähenemise, veepuuduse ning muude keeruliste probleemide ja kriiside mõjusid
• tunnistavad paljusid viise, kuidas ühiskonnad on tekitanud ebaõiglust, ja tegutsevad selle nimel, et kõigil inimestel oleks võimalik kogukonna ja ökosüsteemi heaolule kaasa aidata
• näitavad üles lootust, säilenõtkust ja tõhusust kriiside ees, mis on ühtaegu nii sotsiaalsed kui ka ökoloogilised
• austavad ja hindavad erinevaid vaatenurki ja teadmiste süsteeme
• osalevad koos teiste noortega ja täiskasvanutega üle põlvkondade kodanikuühiskonna protsessides, mille eesmärgiks on kogukonna parem heaolu ja jätkusuutlik tulevik
• tegutsevad individuaalselt ja teistega koos erinevatel tasanditel, kohalikust globaalseni, püüdes mõista ja lahendada keerulisi probleeme, millega seisavad silmitsi kõik olendid meie kogukondades

Lisainfot selle kohta saab lugeda OECD töödokumendist siit (inglise keeles).

PISA 2025 loodusteaduste testis saab hinnata ainult väikest valikut loodusteaduste sisust. Hinnatavad teadmised valitakse füüsika, keemia, bioloogia ning maa- ja kosmoseteaduste peamistest valdkondadest nii, et need teadmised:

• on asjakohased tegeliku elu olukordades
• esindavad mõne hästi väljakujunenud ja püsiva kasulikkusega suure seletava teooria olulist teaduslikku ideed
• sobivad 15-aastaste arengutasemele

Käesolevas raamdokumendis on sisuteadmiste kirjeldustes kasutatud terminit „süsteemid”, mitte „teadused”. See väljendab mõtet, et kaasaegne kodanik peab aru saama füüsika-, elu-, maa- ja kosmoseteadustes esinevatest mõistetest ja nende rakendustest kontekstides, kus teadmiste elemendid on üksteisest sõltuvad ja interdistsiplinaarsed.

Põhiliste sisuteadmiste täpsemaks vaatamiseks klõpsake allolevaid nooli.

Protseduurilised teadmised on teadmised standardtegevustest ja -meetoditest, mida teadlased usaldusväärsete ja korrektsete andmete saamiseks kasutavad. Selliseid teadmisi on vaja nii uurimistöö läbiviimiseks kui ka andmetest tehtud järelduste toetuseks pakutud tõendite kriitiliseks hindamiseks.

Protseduurilised teadmised, mida võidakse testida, on näiteks järgmised.

• Muutuja mõiste, sealhulgas sõltuv, sõltumatu ja kõrvalmuutuja
• Mõõtmise viisid, nt kvantitatiivne (mõõtmised) ja kvalitatiivne (vaatlused), skaala kasutamine, kategoorsed ja pidevad muutujad
• Määramatuse hindamise ja vähendamise võimalused, nagu mõõtmiste kordamine ja keskmistamine
• Andmete täpsuse (suuruse mõõdetud väärtuse ja tegeliku väärtuse vaheline kokkulangevus) ja kordustäpsuse (sama suuruse korduvate mõõtmiste omavaheline kokkulangevus) tagamise mehhanismid
• Tavalised viisid andmete kokkuvõtmiseks ja esitamiseks tabelite, graafikute ja diagrammidena ning nende otstarbekas kasutamine
• Muutujate juhtimise strateegia ja selle otstarve katseplaneerimises või juhuslikustatud kontrollitud katsete korraldamine, et vältida segajaleide ja tuvastada võimalikud põhjuslikud mehhanismid
• Milline oleks sobiv plaan antud loodusteadusliku küsimuse uurimiseks, nt katse, välitöö või mustrite otsimine; kõrvalmuutujate ülesanne põhjuslikkuse kindlakstegemisel
• Milliseid vastastikuse kontrolli protsesse teadlased kasutavad teadmiste usaldatavuse tagamiseks