PISA 2025 과학 평가틀

과학의 문화적 성취는 자연계에 대한 우리의 이해를 변화시킨 일련의 설명 이론들이다. 물질 세계에서 일어나는 현상을 설명하는 역량은 과학의 주요 아이디어에 대한 지식에 달려있다.

학생들은 다양한 자연적, 기술적 현상 및 문제에 관한 설명과 해결 방안을 인식하고, 생산하고, 적용하고, 평가할 수 있어야 하며, 이는 다음과 같은 능력을 통해 입증된다.

• 적절한 과학 지식을 회상하고 적용하기
• 다양한 형태의 표상을 사용하고 서로 다른 형태로 변환시키기
• 적절한 예상과 해결 방안을 구성하고 정당화하기
• 모델을 파악하고, 구성하고, 평가하기
• 물질계의 현상에 대한 설명 가설을 알아보거나 발전시키기
• 사회에 대한 과학 지식의 잠재적 함의를 설명하기

그러나 과학적, 기술적, 환경적 현상에 대한 설명을 구성하기 위해서는 이론, 설명 아이디어, 정보, 사실(내용 지식)을 회상하고 사용하는 능력 그 이상이 필요하다. 또한 과학적 설명을 제공하기 위해서는 이러한 지식이 어떻게 도출되었는지, 어떤 과학적 주장을 우리가 얼마나 신뢰할 수 있는지 이해해야 한다. 이 역량을 위해, 개인은 그러한 지식을 얻기 위한 과학 탐구의 표준 절차와 실행에 대해 알아야 하고(절차적 지식), 과학을 통해 생산된 지식을 정당화하는 데 그것들이 어떤 역할과 기능을 하는지 이해해야 한다(인식적 지식).

지난 10년간 정보의 양과 흐름, 그리고 이러한 정보에 접근할 수 있는 개인의 능력이 폭발적으로 증가했다. 안타깝게도 타당하고 신뢰할 수 있는 정보뿐만 아니라 잘못된 정보, 허위 정보의 흐름 또한 증가하고 있다. 과학 정보는 타당할 수도, 타당하지 않을 수도 있기에, 모든 시민에게는 어떠한 과학 관련 문제이든 이를 둘러싼 정보의 신뢰성과 가치를 판단할 수 있는 역량이 필요하다.

사람들이 실질적인 물질적 증거가 없고 오히려 그 반대되는 충분한 증거가 있는 소위 ‘과학적’이라고 주장되는 믿음을 쉽게 받아들이는 것은 우려할 만하다. 과학 교육을 받은 사람은 이해 충돌이 있는지, 확립된 과학적 합의가 존재하는지, 출처가 전문성이 있는지를 묻는 회의적 성향을 발전시키는 것의 중요성을 이해해야 한다.

이 역량의 핵심은 과학은 공동의 사업(communal enterprise)이며, 과학이 절대 확실하지 않다는 것을 이해하는 것이다. 개별 과학자 또는 팀이 틀릴 수 있지만, 공동체로부터의 합의는 여러 번 확인되고 재검사된 지식을 나타내는 공동체의 광범위한 동료 평가의 산물이므로 더 신뢰할 수 있다.

학생들은 다양한 표상과 맥락에서 과학적 정보, 주장, 논변을 연구하고 평가하며, 적절한 결론을 도출할 수 있어야 하며, 이는 다음과 같은 능력을 통해 입증된다.

• 과학 관련 문제에 대한 결정에 도달하는 데 중요하거나 이점이 있을 수 있는 다양한 정보의 출처(과학적, 사회적, 경제적, 윤리적)의 상대적인 장점과 그 정보가 어떤 논변 또는 해결 방안을 뒷받침하는지를 검색하고, 평가하고, 전달하기
• 주장을 강력한 과학적 증거에 기반한 주장, 전문가와 비전문가에 의한 주장, 의견으로 구별하고, 구별에 대한 이유를 설명하기
• 자료로부터 적절한 과학적 결론을 뒷받침하는 논변을 구성하기
• 과학 관련 논변 내 결함을 비판하기(예: 불충분한 가정, 인과 관계 vs 상관 관계, 잘못된 설명, 제한된 자료에서의 일반화)
• 현시대의 문제 해결이나 지속가능한 개발에 기여하는 개인 또는 공동의 과학적 주장을 사용하여 의사결정을 정당화하기

이 역량은 학생들이 절차적 지식과 인식적 지식을 모두 갖고 있을 뿐만 아니라 과학에 대한 내용 지식을 다양하게 끌어내기를 요구한다.

이 역량을 가진 학생은 다음을 할 수 있다.

• 다양한 지식 체계와 출처로부터 증거를 검색하고 평가하기
• 현재 및 미래 세대에 대한 영향을 고려하여 창의적이고 시스템적인 사고를 사용하여 사회적, 환경적, 생태적 문제에 대한 잠재적인 해결 방안을 설계하고 평가하기
• 정보에 근거한 합의된 결정을 내리기 위해 시민 참여 과정에서 개인 및 집단으로 참여하기
• 다양한 범위(지역에서부터 전 세계까지)에서 재생적이고 지속적인 사회생태적 변화를 위해 다른 청소년 및 성인과 함께 목표를 설정하고 협력하기

이 역량의 요소는 과학 역량 2(과학 탐구 설계의 구성과 평가 및 과학적 자료와 증거의 비판적 해석)와 과학 역량 3(의사결정 및 행동을 위한 과학적 정보의 연구‧평가‧사용)에 의해 측정된다. 이 역량에는 내용 지식, 절차적 지식, 인식적 지식이 필요하다.

PISA 2025에서 측정할 환경 과학 역량은 ‘인류세에서의 행위주체성’으로 정의되는 과학 교육에서 학생들의 환경 관련 성과와 관련되어 있다.

인류세에서의 행위주체성은 인간의 영향으로 인해 이미 지구 시스템이 크게 변화되었으며, 그 변화는 계속되고 있다는 점을 이해하는 것이 필요하다. 이는 모든 종과 생명의 상호의존성을 인정하고 존중하며, 인간을 생태계의 일부로(분리시키기 보다는) 위치시켜 세계 내에서 존재하고 행동하는 방식을 가리킨다.

인류세에서의 행위주체성을 가진 청소년은

• 기후 변화, 생물다양성 감소, 물 부족, 또 다른 복잡한 문제와 위기를 완화하려는 자신의 활동이 적절하고, 인정받고, 효과적이라고 믿는다.
• 사회에서 불공정이 생성된 다양한 방식을 인정하고 모든 사람들이 공동체와 생태계의 안녕에 기여할 수 있도록 힘을 실어주기 위해 노력한다.
• 사회적, 생태적 위기에 직면할 때 희망, 회복력, 효능감을 보여준다.
• 다양한 지식 체계와 관점을 존중하고 평가한다.
• 공동체의 안녕과 지속가능한 미래로 이어지는 시민 참여 과정에서 세대를 뛰어넘어 다른 청소년 및 성인들과 함께 참여한다.
• 개인적으로 그리고 타인과 함께 지역에서부터 전 세계에 이르기까지 다양한 수준에서 우리 공동체 내의 모든 이들이 직면한 복잡한 문제를 이해하고 해결하기 위해 노력한다.

이에 대한 자세한 내용은 OECD의 문서에서 읽을 수 있다. 클릭

PISA 2025 과학 평가는 과학 내용 영역 중 일부만을 대상으로 이루어진다. 평가되는 지식은 물리학, 화학, 생물학, 지구 및 우주 과학의 주요 분야에서 선정될 것이며, 이러한 지식은 다음과 같다.

• 실제 상황과 관련되어 있다.
• 잘 확립되고 지속적으로 활용할 수 있는 주요 설명 이론의 중요한 과학 개념을 나타낸다.
• 만 15세 학생의 발달 단계에 적합하다.

이 평가틀은 내용 지식을 기술할 때 “과학” 대신에 “계(system)”라는 용어를 사용한다. 이는 모든 시민이 지식의 요소가 상호의존적이면서 간학문적인 맥락에서 물리학과 생물학, 지구 및 우주 과학의 개념 및 적용을 이해해야 한다는 생각을 전달하기 위해서다.

핵심 내용 지식에 대한 상세 내용을 보려면 아래 화살표를 사용하시오.

절차적 지식은 과학자들이 타당하고 신뢰할 만한 자료를 얻기 위해 사용하는 표준 절차와 실행에 대한 지식으로 생각할 수 있다. 이러한 지식은 과학 탐구를 수행하고 자료를 통해 만들어진 주장을 뒷받침하기 위한 증거를 비판적으로 검토하는 데 필요하다.

검사에서 사용될 수 있는 절차적 지식의 예는 다음과 같다.

• 독립 변인, 종속 변인, 통제 변인을 포함하는 변인의 개념
• 측정의 개념(예: 정량적 [측정], 정성적 [관찰], 척도 사용, 범주 변수, 연속 변수)
• 반복 측정 및 평균 측정과 같은 불확실성을 평가하고 최소화하는 방법
• 정밀도(동일한 양을 반복 측정한 값 사이의 일치도)와 자료의 정확도(측정값과 참값 사이의 일치도)를 확보하는 방법
• 표, 그래프, 차트를 사용하여 자료를 요약하거나 나타내는 일반적인 방법 및 적절한 사용
• 실험 설계에서 변인 통제 전략과 그 역할 또는 이상한 결과를 피하고 가능한 인과적인 메커니즘을 알아내기 위한 무작위 통제 실험
• 제시된 과학적 문제에 대한 적절한 설계(예: 실험 연구, 현장 기반 연구, 패턴 연구, 인과 관계를 규명할 때 대조군의 역할)
• 지식 주장의 신뢰성을 보장하기 위해 과학계에서 사용하는 동료 평가의 과정