Quadro di riferimento per le Scienze PISA 2025

Il traguardo culturale raggiunto dalla scienza è un insieme di teorie esplicative che hanno trasformato la nostra comprensione del mondo naturale. La competenza di spiegare i fenomeni che si verificano nel mondo materiale dipende quindi dalla conoscenza di queste idee fondamentali della scienza.

Gli studenti devono riconoscere, produrre, applicare e valutare spiegazioni e soluzioni per una serie di fenomeni e problemi naturali e tecnologici, dimostrando la capacità di: 

• Richiamare e applicare le conoscenze scientifiche appropriate;
• Utilizzare diverse forme di rappresentazione e passare da una forma all’altra;
• Fare e giustificare previsioni e soluzioni scientifiche appropriate;
• Identificare, costruire e valutare modelli;
• Riconoscere e sviluppare ipotesi esplicative dei fenomeni del mondo materiale;
• Spiegare le potenziali implicazioni della conoscenza scientifica per la società.

La costruzione di spiegazioni di fenomeni scientifici, tecnologici e ambientali, tuttavia, richiede più della capacità di ricordare e utilizzare teorie, idee esplicative, informazioni e fatti (conoscenza dei contenuti). Offrire una spiegazione scientifica richiede anche una comprensione del modo in cui tale conoscenza è stata ricavata e del livello di fiducia che possiamo nutrire nei confronti di qualsiasi affermazione scientifica. Per questa competenza, l’individuo deve conoscere le procedure e le pratiche standard utilizzate nell’indagine scientifica per ottenere tale conoscenza (conoscenza procedurale) e comprendere il loro ruolo e la loro funzione nel giustificare la conoscenza prodotta dalla scienza (conoscenza epistemica).

Negli ultimi dieci anni si è assistito a un’esplosione della quantità e del flusso di informazioni e della capacità degli individui di accedervi. Purtroppo, oltre a un flusso di informazioni valide e affidabili, si è avuto un crescente flusso di disinformazione e, peggio ancora, di disinformazione intenzionale. Quando si tratta di informazioni scientifiche, sia valide che male informate, tutti i cittadini devono essere in grado di giudicare la credibilità e il valore delle informazioni che comunemente accompagnano qualsiasi questione di carattere scientifico.

C’è crescente preoccupazione per la facilità con cui le persone accettano credenze che si sostiene siano “scientifiche”, per le quali non esistono evidenze materiali sostanziali e per le quali ci sono buone prove del contrario. Una persona con una formazione scientifica dovrebbe comprendere l’importanza di sviluppare una disposizione scettica, che cerchi di chiedersi se c’è un conflitto di interessi, se c’è un consenso scientifico consolidato e se la fonte ha una competenza pertinente.

Alla base di questa competenza c’è la consapevolezza che la scienza è un’impresa collettiva e che non è infallibile. Mentre i singoli scienziati o gruppi di scienziati possono sbagliare, il consenso della comunità scientifica è più affidabile, in quanto è il prodotto di un’ampia revisione tra pari all’interno della stessa comunità, che rappresenta una conoscenza che è stata controllata e ricontrollata molte volte.

Gli studenti devono svolgere ricerche e valutare informazioni, affermazioni e argomentazioni scientifiche in una varietà di rappresentazioni e contesti e trarre conclusioni appropriate, dimostrando la capacità di:

• Fare ricerche, valutare e comunicare i meriti relativi delle diverse fonti di informazione (scientifiche, sociali, economiche ed etiche) che possono avere un significato o un valore nel prendere decisioni su questioni di carattere scientifico, e se esse supportano un’argomentazione o una soluzione.
• Distinguere tra affermazioni basate su solide evidenze scientifiche, esperte vs. non esperte, opinioni, e fornire le ragioni della distinzione.
• Costruire un’argomentazione a sostegno di una conclusione scientifica appropriata a partire da una serie di dati.
• Criticare i difetti tipici delle argomentazioni scientifiche, come ad esempio assunzioni errate, correlazione vs causalità, spiegazioni fallaci, generalizzazioni a partire da dati limitati.
• Giustificare le decisioni utilizzando argomentazioni scientifiche, individuali o collettive, che contribuiscono alla soluzione di problemi contemporanei o allo sviluppo sostenibile.

Questa competenza richiede agli studenti di possedere conoscenze sia procedurali sia epistemiche, ma può anche attingere, in varia misura, alle loro conoscenze scientifiche di contenuto.

Uno studente che dimostra di possedere questo tipo di competenza è in grado di:

• Fare ricerche e valutare evidenze provenienti da fonti e sistemi di conoscenza diversi
• Valutare e progettare potenziali soluzioni a problemi sociali, ambientali ed ecologici utilizzando il pensiero creativo e sistemico, tenendo conto delle implicazioni per le generazioni attuali e future
• Impegnarsi, individualmente e collettivamente, in processi civici per prendere decisioni informate e consensuali
• Stabilire obiettivi, collaborare con altri giovani e adulti di diverse generazioni e agire per un cambiamento socio-ecologico rigenerativo e duraturo su diverse scale (da quella locale a quella globale)

Gli elementi di questa competenza sono misurati dalla Competenza scientifica 2 (“Costruire e valutare progetti di ricerca scientifici e interpretare in modo critico dati ed evidenze scientifiche”) e dalla Competenza scientifica 3 (“Fare ricerche, valutare e usare informazioni scientifiche per prendere decisioni e intraprendere azioni”). Questa competenza richiede conoscenze contenutistiche, procedurali ed epistemiche.

Le competenze di scienze ambientali da misurare in PISA 2025 riguardano i risultati ambientali dell’educazione scientifica degli studenti, definiti come “Agentività nell’Antropocene”. 

L’agentività nell’Antropocene richiede la comprensione del fatto che gli impatti causati dall’uomo hanno già alterato in modo significativo i sistemi della Terra e continuano a farlo. Si riferisce a modi di essere e di agire nel mondo che pongono le persone come parte degli ecosistemi (piuttosto che separate da essi), riconoscendo e rispettando tutte le specie e l’interdipendenza della vita.

I giovani in possesso dell’Agentività nell’Antropocene:

• Credono che le loro azioni saranno efficaci e verranno apprezzate e approvate quando si impegneranno per contrastare i cambiamenti climatici, la perdita di biodiversità, la scarsità d’acqua e altri problemi e crisi complesse
• Riconoscono i molti modi in cui le società possono aver creato ingiustizie e si adoperano per permettere a tutte le persone di contribuire al benessere della comunità e dell’ecosistema
• Dimostrano speranza, resilienza ed efficacia di fronte a crisi sia sociali sia ecologiche
• Rispettano e valutano molteplici prospettive e diversi sistemi di conoscenza
• Si impegnano con altri giovani e adulti, di diverse generazioni, a partecipare a processi civici che portino a un miglioramento del benessere della comunità e a un futuro sostenibile
• Lavorano individualmente e con gli altri su diverse scale, da quella locale a quella globale, per comprendere e affrontare le sfide complesse che si pongono a tutti coloro che vivono nelle nostre comunità.

Per saperne di più, consultare il documento di lavoro dell’OCSE, qui.

Solo un campione del dominio di contenuto delle scienze può essere valutato nell’ambito delle prove di scienze di PISA 2025. Le conoscenze da valutare saranno selezionate tra i principali campi della fisica, della chimica, della biologia, delle scienze della Terra e dello spazio, in modo tale che le conoscenze:

• Abbiano rilevanza per le situazioni della vita reale
• Rappresentino un concetto scientifico importante o una teoria esplicativa importante, ben consolidata e di utilità continuativa
• Siano appropriate al livello evolutivo dei quindicenni

Il quadro di riferimento utilizza il termine “sistemi” invece di “scienze” nei descrittori delle conoscenze di contenuto, per trasmettere l’idea che i cittadini debbano comprendere i concetti delle scienze fisiche e della vita, delle scienze della Terra e dello spazio, e la loro applicazione in contesti in cui gli elementi di conoscenza sono interdipendenti e interdisciplinari.

Usare le frecce sottostanti per rivedere in dettaglio le conoscenze chiave dei contenuti.

Si può pensare alla conoscenza procedurale come alla conoscenza delle procedure e delle pratiche standard utilizzate dagli scienziati per ottenere dati affidabili e validi. Tali conoscenze sono necessarie sia per intraprendere un’indagine scientifica sia per impegnarsi nella revisione critica delle prove che potrebbero essere utilizzate per sostenere le affermazioni fatte a partire dai dati.

Esempi di conoscenze procedurali che possono essere verificate sono:

• Il concetto di variabile, comprese le variabili dipendenti, indipendenti e di controllo
• I concetti di misurazione, ad esempio quantitativa [misurazioni], qualitativa [osservazioni], l’uso di una scala, variabili categoriche e continue
• I metodi per valutare e minimizzare l’incertezza, come la ripetizione delle misurazioni e la media delle misurazioni
• I meccanismi per garantire la precisione (la vicinanza all’accordo tra misure ripetute della stessa grandezza) e l’accuratezza dei dati (la vicinanza all’accordo tra una grandezza misurata e il valore reale della misura)
• I modi più comuni di astrarre e rappresentare i dati utilizzando tabelle, grafici e diagrammi e il loro uso appropriato
• La strategia di controllo delle variabili e il suo ruolo nella progettazione sperimentale o nell'uso di studi controllati randomizzati per evitare risultati confusi e identificare possibili meccanismi causali
• Dato un quesito scientifico, quale potrebbe essere un appropriato progetto per la sua indagine, ad esempio sperimentale, basato su dati rilevati sul campo o sulla ricerca di modelli; il ruolo dei controlli per stabilire la causalità
• Quali sono i processi di revisione tra pari utilizzati dalla comunità scientifica per garantire l'attendibilità delle affermazioni sulla conoscenza?