PISA 2025 Rahmenkonzeption Naturwissenschaften

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Überblick

Die naturwissenschaftliche Rahmenkonzeption (Framework) von PISA 2025 definiert Kompetenzen, die im Naturwissenschaftsunterricht erworben werden. Diese werden als zentrales Bildungsziel für Schüler:innen angesehen, um sich mit naturwissenschaftsbezogenen Themen und naturwissenschaftlichen Ideen auseinanderzusetzen und diese für fundierte Entscheidungen zu nutzen. Die naturwissenschaftlichen Kompetenzen legen fest, was junge Menschen in Situationen, die die Anwendung naturwissenschaftlicher und technologischer Kenntnisse erfordern, wissen, bewerten und können sollten. 

Die Rahmenkonzeption beschreibt drei naturwissenschaftliche und drei umweltwissenschaftliche Kompetenzbereiche. Sie umfasst zudem drei naturwissenschaftliche Wissensbereiche, drei Kontexte, in denen sich die Schüler:innen naturwissenschaftlichen Herausforderungen stellen sowie Aspekte der naturwissenschaftlichen Identität.

PISA 2025 misst, inwiefern die teilnehmenden Länder ihren Schüler:innen ein naturwissenschaftliches Verständnis vermitteln und wie Naturwissenschaft verlässliches Wissen hervorbringt. Dies ist besonders im 21. Jahrhundert relevant, da die Menschen in das Zeitalter des Anthropozäns eintreten, indem menschliche Einflüsse die Erde erheblich verändern und sie einer ungewissen Zukunft gegenüberstehen. Naturwissenschaftliches Wissen ist demnach vor allem dann von Bedeutung, wenn die Menschheit versucht, die Auswirkungen dieser Einflüsse zu bewältigen und die Bürger:innen fundierte persönliche Entscheidungen über naturwissenschaftliche Phänomene wie Gesundheit und Umwelt treffen müssen, um sich im persönlichen, regionalen und globalen Umfeld zu engagieren.

Was ist neu?

Die früheren naturwissenschaftlichen Rahmenkonzeptionen von PISA bauen auf einem naturwissenschaftlichen Fähigkeitskonzept (science literacy) auf, das als relevantes Bildungsziel und damit als zentrale Konzeption für die Erfassung von naturwissenschaftlichen Fähigkeiten erachtet wird. Die Rahmenkonzeption für PISA 2025 ist nun breiter angelegt. Der Schwerpunkt liegt jetzt auf den allgemeinen Ergebnissen der naturwissenschaftlichen Bildung, um die naturwissenschaftliche Rahmenkonzeption mit jenen für Mathematik und Lesen in Einklang zu bringen.

Bei der Entwicklung der Rahmenkonzeption für PISA 2025 wurden zwei frühere Kompetenzen („Naturwissenschaftliche Untersuchungen planen und evaluieren“ und „Daten und Belege naturwissenschaftlich interpretieren“) zu einer zusammengeführt: „Entwürfe für naturwissenschaftliche Untersuchungen erstellen und bewerten sowie naturwissenschaftliche Daten und Evidenz kritisch interpretieren“. Diese Änderung wurde vorgenommen, um mehr Gewicht auf die Bewertung von Untersuchungen zu legen, da wahrscheinlich nur wenige Erwachsene mit der Planung von Experimenten befasst sind, jedoch beide Kompetenzen als Teil der naturwissenschaftlichen Untersuchungen angesehen werden. 

Da die Gesellschaft zudem von digitalen Informationsquellen dominiert wird, von denen viele aus dem Bereich der Naturwissenschaften kommen, liegt ein neuer Schwerpunkt auf der Kompetenz von Schüler:innen, „naturwissenschaftliche Informationen recherchieren, bewerten und für die Entscheidungsfindung sowie das Handeln nutzen“. Daher wurde diese dritte Kompetenz hinzugefügt.

Bei den affektiven Faktoren, welche die Kompetenzen beeinflussen, wurde der Fokus auf die Messung des Konzepts der „naturwissenschaftlichen Identität“ gelegt, die nachweislich das Engagement der Schüler:innen in den Naturwissenschaften umfassender beschreibt.

Zuletzt liegt ein weiterer wichtiger Fokus auf der Nachhaltigkeit und der Umwelt. Diese Aspekte werden unter dem Konzept „Handlungskompetenz im Anthropozän“ zusammengefasst. Die Rahmenkonzeption definiert jene Kompetenzen, die Teile dieses Konstrukts sind und bei PISA 2025 erfasst werden.

Naturwissenschaftliche Kompetenzen

Kontexte

  • persönlich
  • regional/national
  • global

Erfordert, dass Personen folgende Kompetenzen zeigen:

Phänomene naturwissenschaftlich erklären Entwürfe für naturwissenschaftliche Untersuchungen erstellen und bewerten sowie naturwissenschaftliche Daten und Evidenz kritisch interpretieren Naturwissenschaftliche Informationen recherchieren, bewerten und für die Entscheidungsfindung sowie das Handeln nutzen Naturwissenschaftliche Kompetenzen Umweltwissenschaftliche Kompetenzen

Eine naturwissenschaftlich gebildete Person kann sich an einem Diskurs über Naturwissenschaften, Nachhaltigkeit und Technologien beteiligen, um handlungsbasierte und informierte Entscheidungen zu treffen. Dies erfordert folgende Kompetenzen:

Naturwissenschaftliche Kompetenzen

Phänomene naturwissenschaftlich erklären

Die kulturelle Errungenschaft der Naturwissenschaften ist eine Reihe von erklärenden Theorien, die unser Verständnis der natürlichen Welt verändert haben. Die Fähigkeit, Phänomene in der materiellen Welt zu erklären, hängt daher von der Kenntnis dieser großen Naturwissenschaftsideen ab.

Die Schüler:innen müssen Erklärungen und Lösungen für eine Reihe natürlicher und technischer Phänomene und Probleme erkennen, erstellen, anwenden und bewerten, und dabei folgende Fähigkeiten zeigen: 

  • angemessenes naturwissenschaftliches Wissen abrufen und anwenden
  • verschiedene Darstellungsformen verwenden und zwischen diesen Formen wechseln
  • angemessene naturwissenschaftliche Vorhersagen und Lösungen finden und begründen
  • naturwissenschaftliche Modelle identifizieren, konstruieren und bewerten
  • erklärende Hypothesen zu Phänomenen erkennen und entwickeln
  • mögliche Auswirkungen naturwissenschaftlicher Erkenntnisse auf die Gesellschaft erklären

Das Konstruieren von Erklärungen für Natur-, Technik- und Umweltphänomene erfordert jedoch mehr als die Fähigkeit, Theorien, erklärende Ideen, Informationen und Fakten abzurufen und zu verwenden (deklaratives Wissen). Um eine naturwissenschaftliche Erklärung geben zu können, muss man verstehen, wie dieses Wissen zustande gekommen ist und einschätzen können, wieviel Vertrauen man in die naturwissenschaftlichen Behauptungen haben kann. Für diese Kompetenz benötigen Schüler:innen Kenntnisse über Standardverfahren und -praktiken, die in der naturwissenschaftlichen Forschung verwendet werden (prozedurales Wissen), und ein Verständnis ihrer Rolle und Funktion dieser Arbeitsweise bei der Rechtfertigung des von der Wissenschaft produzierten Wissens (epistemisches Wissen).

Naturwissenschaftliche Kompetenzen

Entwürfe für wissenschaftliche Untersuchungen erstellen und bewerten sowie naturwissenschaftliche Daten und Evidenz kritisch interpretieren

Naturwissenschaftliches Wissen impliziert, dass die Schüler:innen die Ziele der naturwissenschaftlichen Forschung, einschließlich ihrer Bewertung und der Verantwortung ihrer Veröffentlichung verstehen sollten. 

Die Schüler:innen müssen naturwissenschaftliche Untersuchungen sowie Wege zur Beantwortung naturwissenschaftlicher Fragestellungen entwickeln, beurteilen und bewerten sowie naturwissenschaftliche Daten interpretieren und dabei folgende Fähigkeiten nachweisen:

  • die Fragestellung in einer bestimmten naturwissenschaftlichen Untersuchung erkennen
  • ein geeignetes Untersuchungsdesign erstellen
  • bewerten, ob eine Untersuchung geeignet ist, um eine Fragestellung zu beantworten
  • Daten interpretieren, die in unterschiedlichen Darstellungsformen präsentiert werden, angemessene Schlussfolgerungen aus den Daten ziehen und ihre jeweilige Aussagekraft bewerten

Diese Kompetenzen erfordern Kenntnisse über wesentliche Merkmale und Verfahren einer experimentellen Untersuchung und anderer Formen naturwissenschaftlicher Untersuchungen (deklaratives und prozedurales Wissen) sowie Wissen über die Funktion von Verfahren für die Rechtfertigung von naturwissenschaftlichen Behauptungen (epistemisches Wissen). Darüber hinaus kann dies auch die Verwendung grundlegender mathematischer Instrumente erfordern, um Daten zu analysieren oder zusammenzufassen.

Naturwissenschaftliche Kompetenzen

Naturwissenschaftliche Informationen recherchieren, bewerten und für die Entscheidungsfindung sowie das Handeln nutzen

Der Zugang zu und die Menge an Informationen sowie deren Austausch sind im letzten Jahrzehnt explosionsartig angestiegen. Leider gibt es neben einer Flut glaubwürdiger und zuverlässiger Informationen auch eine zunehmende Flut von Fehlinformationen und Desinformationen. Wenn es um naturwissenschaftliche Informationen geht, sowohl gültige als auch falsche, müssen alle Bürger:innen in der Lage sein, die Glaubwürdigkeit und den Wert der Informationen zu beurteilen, die alle naturwissenschaftsbezogenen Themen betreffen.

Es gibt zunehmende Bedenken darüber, wie leichtgläubig angebliche „naturwissenschaftliche“ Überzeugungen akzeptiert werden, für die es keine stichhaltige Evidenz oder sogar Belege für das Gegenteil gibt. Eine naturwissenschaftlich gebildete Person sollte daher verstehen, wie wichtig es ist, eine skeptische Haltung zu entwickeln und zu hinterfragen, ob es einen Interessenkonflikt gibt, ob ein etablierter naturwissenschaftlicher Konsens besteht und ob die Quelle über relevantes Fachwissen verfügt. 

Der Kern dieser Kompetenz ist das Verständnis, dass die Naturwissenschaften auf einem gemeinsamen Vorhaben beruhen und somit nicht unfehlbar sind. Während sich einzelne Naturwissenschaftler:innen oder Gruppen irren können, ist der Konsens der Gemeinschaft von Natursissenschaftler:innen vertrauenswürdiger, da er das Ergebnis eines umfassenden Begutachtungsprozesses (Peer-Reviews) innerhalb dieser Gemeinschaft ist und somit Wissen repräsentiert, das viele Male und über mehrere Instanzen überprüft wurde.

Die Schüler:innen müssen naturwissenschaftliche Informationen, Behauptungen und Argumente in einer Vielzahl von Darstellungen und Kontexten recherchieren, bewerten und angemessene Schlussfolgerungen ziehen können, um folgende Fähigkeiten nachzuweisen: 

  • den relativen Wert verschiedener Informationsquellen (naturwissenschaftliche, soziale, wirtschaftliche und ethische), die bei der Entscheidungsfindung naturwissenschaftlicher Fragen von Bedeutung sein können, zu suchen und zu bewerten sowie zu kommunizieren und, ob diese Informationsquellen ein Argument oder eine Behauptung unterstützen.
  • zwischen Behauptungen auf der Grundlage solider naturwissenschaftlicher Evidenz, Aussagen von Expert:innen vs. Nicht-Expert:innen und Meinungen unterscheiden sowie die Unterscheidung begründen
  • ein Argument formulieren, um eine angemessene naturwissenschaftliche Schlussfolgerung basierend auf Daten zu stützen
  • Standardfehler in naturwissenschaftlichen Argumenten kritisieren, z. B. unzureichende Annahmen, Ursache vs. Korrelation, mangelhafte Begründungen oder Verallgemeinerungen von begrenzten Daten identifizieren
  • persönliche oder gesellschaftliche Entscheidungen mit naturwissenschaftlichen Argumenten begründen, die zur Lösung aktueller Probleme oder zur nachhaltigen Entwicklung beitragen

Diese Fähigkeit erfordert von den Schüler:innen sowohl prozedurales als auch epistemisches Wissen, kann aber auch in unterschiedlichem Maße auf ihr deklaratives Wissen über Naturwissenschaft zurückgreifen.

Die Möglichkeit, digitale Kompetenzen in der Schule zu erlernen, wird nicht universell ermöglicht

  • 54 %

    der Schüler:innen in den OECD-Ländern gaben durchschnittlich an, in der Schule gelernt zu haben, wie man erkennt, ob Informationen subjektiv oder voreingenommen sind

Anteil an Schüler:innen in OECD-Ländern, die angaben, während ihrer gesamten Schulzeit die folgenden digitalen Kompetenzen erworben zu haben:

Land mit dem höchsten Anteil OECD-Durchschnitt Land mit dem niedrigsten Anteil wie man Phishing- oder Spam-E-Mails erkennt wie man die Kurzbeschreibung unter den Links in der Ergebnisliste einer Suche verwendet wie man erkennt, ob die Informationen subjektiv oder voreingenommen sind wie man Suchbegriffe bei der Nutzung einer Suchmaschine wie Google, Yahoo usw. verwendet wie man verschiedene Websites vergleicht und entscheidet, welche Informationen für schulisches Arbeiten am relevantesten sind wie man entscheidet, ob man den digitalen Informationsquellen vertrauen kann die Konsequenzen verstehen, wenn man Informationen auf Facebook oder Instagram öffentlich zugänglich macht 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Umweltwissenschaftliche Kompetenzen

Kontexte

  • persönlich
  • regional/national
  • global

Erfordert, dass Personen folgende Kompetenzen zeigen:

die Auswirkungen menschlicher Interaktionen mit den Erdsystemen erklären Entscheidungen treffen, die auf einer Bewertung verschiedener naturwissenschaftlicher Erkenntnisse sowie auf der Anwendung von kreativem und systemischem Denken basieren, um die Umwelt zu regenerieren und zu erhalten Perspektiven und Hoffnung bei der Suche nach Lösungen für sozial-ökologische Krisen haben Umweltwissenschaftliche Kompetenzen Naturwissenschaftliche Kompetenzen

Ein junger Mensch, der in einer Welt aufwächst, die den Menschen in den Mittelpunkt stellt (im Zeitalter des Anthropozän), benötigt eine Reihe von Kompetenzen, um sich mit Fragen der Nachhaltigkeit in Zeiten des Klimawandels auseinanderzusetzen. Zu den wesentlichen Kompetenzen, die das Konzept der Handlungskompetenz im Anthropozän in PISA 2025 beinhaltet, gehören:

Jeder dieser Kompetenzen liegt eine Reihe von kognitiven und nicht-kognitiven Fähigkeiten zugrunde.

Basierend auf den Ergebnissen von PISA 2018 in den OECD-Ländern ist Folgendes bekannt:

  • 79 %

    der Schüler:innen gaben an, etwas über den Klimawandel und die globale Erwärmung zu wissen

  • 88 %

    der Schulleiter:innen gaben an, dass die globale Erwärmung und der Klimawandel im Lehrplan der Schulen behandelt wurden

„Der Schutz der globalen Umwelt ist mir wichtig“

  • 78 %

    der Schüler:innen stimmten der Aussage zu oder sehr zu

Können Schüler:innen etwas gegen globale Probleme wie den Klimawandel tun?

  • 57 %

    der Schüler:innen dachten, sie könnten etwas gegen globale Probleme tun

  • 44 %

    der Schüler:innen dachten, dass ihr Verhalten Menschen in anderen Ländern beeinflussen könnte

Umweltwissenschaftliche Kompetenzen

Die Auswirkungen menschlicher Interaktionen mit den Erdsystemen erklären

Schüler:innen mit umweltwissenschaftlichen Kompetenzen können:

  • die für die Umwelt relevanten physikalischen, lebenden (biologischen) und erdbezogenen Systeme erklären und verstehen, wie sie miteinander interagieren
  • das Wissen über menschliche Interaktionen mit diesen Systemen im Laufe der Zeit untersuchen und anwenden
  • dieses Wissen anwenden, um sowohl negative als auch positive menschliche Auswirkungen mit den Erdsystemen im Laufe der Zeit zu erklären
  • erklären, wie soziale, kulturelle oder wirtschaftliche Faktoren zu diesen Auswirkungen beitragen

Elemente dieser Kompetenz werden durch die naturwissenschaftliche Kompetenz 1 (Phänomene naturwissenschaftlich erklären) gemessen. Diese Kompetenz erfordert sowohl deklaratives als auch prozedurales Wissen.

Umweltwissenschaftliche Kompetenzen

Entscheidungen treffen, die auf einer Bewertung verschiedener naturwissenschaftlicher Erkenntnisse sowie auf der Anwendung von kreativem und systemischem Denken basieren, um die Umwelt zu regenerieren und zu erhalten

Schüler:innen, die diese Kompetenz aufweisen, können:

  • Evidenz aus unterschiedlichen Quellen suchen und bewerten
  • Lösungen für soziale, umweltbezogene und ökologische Probleme durch kreatives und systemisches Denken unter der Berücksichtigung der Auswirkungen auf aktuelle und zukünftige Generationen bewerten und entwickeln
  • sich individuell und kollektiv an gemeinschaftlichen Prozessen beteiligen, um einvernehmliche Entscheidungen zu treffen
  • Ziele setzen, generationenübergreifend mit anderen jungen Menschen und Erwachsenen zusammenarbeiten und sich für einen regenerativen und dauerhaften sozio-ökologischen Wandel auf verschiedenen Ebenen (regional bis global) einsetzen

Die Elemente dieser Kompetenz werden durch die Naturwissenschaftskompetenz 2 (Entwürfe für naturwissenschaftliche Untersuchungen erstellen und bewerten sowie naturwissenschaftliche Daten und Evidenz kritisch interpretieren) und der Naturwissenschaftskompetenz 3 (naturwissenschaftliche Informationen recherchieren, bewerten und für die Entscheidungsfindung sowie das Handeln nutzen) gemessen. Diese Kompetenz erfordert deklaratives, prozedurales und epistemisches Wissen.

Umweltwissenschaftliche Kompetenzen

Perspektiven und Hoffnung bei der Suche nach Lösungen für sozial-ökologische Krisen haben

Schüler:innen, die diese Kompetenz aufweisen, können:

  • die Maßnahmen bewerten, die sich auf eine Ethik der Fürsorge füreinander und für alle Arten stützen, basierend auf einer Weltanschauung, in der Menschen Teil der Umwelt sind (ökozentrisch)
  • ein Bewusstsein für Ungerechtigkeiten schaffen und sich bemühen, alle Menschen dazu zu befähigen, zum Wohlergehen der Gesellschaft und des Ökosystems beizutragen
  • individuell und gesellschaftlich Resilienz, Hoffnung und Effizienz bei der Bewältigung von sozio-ökologischen Krisen zeigen
  • unterschiedliche Sichtweisen auf Probleme respektieren sowie nach Lösungen suchen, um betroffene Gesellschaften und Ökosysteme zu regenerieren

Diese Kompetenz enthält Elemente der naturwissenschaftlichen Identität, welche die epistemischen Überzeugungen, die Bereitschaft zur Fürsorge und Sorge gegenüber anderen Menschen, anderen Arten und dem Planeten sowie der Glaube an die Fähigkeit zur Bewältigung sozio-ökologischer Krisen umfasst. Diese Kompetenz erfordert deklaratives, prozedurales und epistemisches Wissen.

Umweltwissenschaftliche Kompetenzen

Handlungskompetenz im Anthropozän

Die umweltwissenschaftlichen Kompetenzen werden bei PISA 2025 als „Handlungskompetenz im Anthropozän“ definiert.

Handlungskompetenz im Anthropozän erfordert das Verständnis, dass menschliche Einflüsse die Erdsysteme erheblich verändern. Die Handlungskompetenz im Anthropozän bezieht sich auf Lebens- und Handlungsweisen in einer Welt, die Menschen als Teil von Ökosystemen betrachten, und alle Arten sowie deren gegenseitige Abhängigkeit anerkennen und respektieren.

Junge Menschen mit Handlungskompetenz im Anthropozän:

  • glauben, dass ihr Handeln geschätzt, anerkannt und wirksam ist bei ihrem Einsatz, den Klimawandel, den Verlust der biologischen Vielfalt, die Wasserknappheit und andere komplexe Probleme und Krisen einzudämmen
  • erkennen die Existenz, gesellschaftlicher Ungerechtigkeiten an und arbeiten daran, alle Menschen zu befähigen, zum Wohlergehen der Gesellschaft und des Ökosystems beizutragen
  • zeigen Hoffnung, Resilienz und Wirksamkeit angesichts sozialer und ökologischer Krisen
  • respektieren und bewerten mehrere Perspektiven und unterschiedliche Wissenssysteme
  • beteiligen sich generationsübergreifend mit anderen jungen Menschen und Erwachsenen an gesellschaftlichen Prozessen, die zu einem besseren Wohlergehen der Gesellschaft und einer nachhaltigen Zukunft führen
  • arbeiten individuell und kollektiv, um komplexe Herausforderungen zu verstehen und zu bewältigen, mit denen alle Lebewesen in unserer Gesellschaft konfrontiert sind

Mehr dazu können Sie hier im Arbeitspapier der OECD nachlesen.

Basierend auf den Ergebnissen von PISA 2018 gaben Schüler:innen in OECD-Ländern an, sich aktiv für ökologische Nachhaltigkeit in ihrem täglichen Leben einzusetzen:

  • 71 %

    reduzieren den Energieverbrauch zu Hause, indem sie die Heizung oder die Klimaanlage herunterdrehen

  • 46 %

    lesen Websites zu internationalen sozialen Themen

  • 45 %

    entscheiden sich aus ethischen oder ökologischen Gründen für bestimmte Produkte, auch wenn diese teurer sind

  • 39 %

    nehmen an Aktivitäten zugunsten des Umweltschutzes teil

  • 27 %

    boykottieren Produkte oder Unternehmen aus politischen, ethischen oder ökologischen Gründen

  • 25 %

    unterzeichnen Online-Petitionen zu Umwelt- oder Sozialthemen

Naturwissenschaftliches Wissen

Die drei Kompetenzen, die durch eine naturwissenschaftliche Ausbildung gefördert werden, erfordern drei Arten von Wissen:

Menschen benötigen alle drei Arten des Wissens, um alle drei Kompetenzen zu erfüllen, welche im Mittelpunkt der naturwissenschaftlichen Rahmenkonzeption von PISA 2025 stehen.

Naturwissenschaftliches Wissen

Deklaratives Wissen

Bei PISA 2025 kann nur ein Teil des deklarativen Wissens überprüft werden. Aus den Bereichen Physik, Chemie, Biologie sowie Erd- und Weltraumsysteme wird das zu prüfende Wissen anhand der folgenden Kriterien ausgewählt:

  • Relevanz für reale Situationen
  • basierend auf einem wichtigen naturwissenschaftlichen Konzept aus einer dauerhaften und gut etablierten Theorie
  • dem Entwicklungsstand der Schüler:innen angemessen

Die Rahmenkonzeption verwendet bei den Beschreibungen des deklarativen Wissens den Begriff „Systeme“, um zu verdeutlichen, dass die Bürger:innen Konzepte aus den physikalischen und lebenden (biologischen) Systemen, Erd- und Weltraumsystem sowie deren Anwendung in Kontexten verstehen müssen, in denen die Elemente des Wissens voneinander abhängig und interdisziplinär sind.

Verwenden Sie die Pfeile unten, um die wichtigsten Aspekte des deklarativen Wissens im Detail durchzusehen.

Naturwissenschaftliches Wissen

Prozedurales Wissen

Unter prozeduralem Wissen versteht man das Wissen über die Standardverfahren und -praktiken, die Naturwissenschaftler:innen anwenden, um zuverlässige und valide Daten zu erhalten. Dieses Wissen ist sowohl für die Durchführung naturwissenschaftlicher Untersuchungen als auch für die kritische Überprüfung der Evidenz erforderlich, die die aus den Daten abgeleiteten Behauptungen stützen können. 

Beispiele für prozedurales Wissen sind:

  • Konzepte von Variablen einschließlich abhängiger, unabhängiger Variablen und Kontrollvariablen
  • Untersuchungsmethoden wie z. B. quantitative [Messungen] oder qualitative [Beobachtungen] Methoden, die Verwendung von Skalen sowie von kategorialen und kontinuierlichen Variablen
  • Möglichkeiten, Messunsicherheiten zu bewerten und zu reduzieren, wie beispielsweise durch Messwiederholungen und das Mitteln von Messergebnissen
  • Mechanismen, um die Wiederholbarkeit (Grad der Übereinstimmung zwischen Messwiederholungen mit derselben Quantität) und Genauigkeit der Daten (Grad der Übereinstimmung zwischen gemessener Quantität und dem tatsächlichen Wert der Messung) zu sichern
  • gebräuchliche Verfahren, um Daten mithilfe von Tabellen, Grafiken sowie Diagrammen angemessen darzustellen
  • Kontrolle von Variablen und die Relevanz dieser Kontrolle im experimentellen Design oder die Verwendung von randomisierten, kontrollierten Testdurchgängen, um konfundierte Ergebnisse zu vermeiden und um mögliche Kausalmechanismen zu identifizieren
  • die Identifikation eines geeigneten Untersuchungsdesigns für eine naturwissenschaftliche Fragestellung z. B. experimentell oder feldbasiert oder auf der Suche nach Mustern; die Rolle von Kontrollen zur Feststellung von Kausalitäten
  • Verfahren der gegenseitigen Begutachtung (Peer-Reviews), die von der wissenschaftlichen Gemeinschaft angewandt werden, um zu gewährleisten, dass naturwissenschaftliche Behauptungen vertrauenswürdig sind

Naturwissenschaftliches Wissen

Epistemisches Wissen

Epistemisches Wissen bezeichnet das Wissen über die Strukturen und Grundmerkmale, die für den Prozess der Wissensbildung in den Naturwissenschaften notwendig sind. Als solches liefert epistemisches Wissen eine Begründung für sowie das Wissen über die Standardverfahren und -praktiken, mit denen sich Naturwissenschaftler:innen beschäftigen. Dazu gehört das Verständnis von:

  • den Grundlagen von naturwissenschaftlichen Beobachtungen, Fakten, Hypothesen, Modellen und Theorien
  • dem Zweck und den Zielen der Naturwissenschaften (zuverlässige Erklärungen für naturwissenschaftliche Phänomene zu liefern und Vorhersage zukünftiger Ereignisse) im Unterschied zur Technologie (eine optimale Lösung für menschliche Bedürfnisse finden)
  • den Werten der Naturwissenschaft, z. B. eine Verpflichtung zu Peer-Reviews, Objektivität und der Beseitigung von Vorurteilen

Epistemisches Wissen wird auf pragmatische Weise in einem Kontext geprüft, in dem die Schüler:innen eine Frage interpretieren und beantworten müssen, die ein gewisses epistemisches Wissen erfordert. Beispielsweise können die Schüler:innen aufgefordert werden, festzustellen, ob die Schlussfolgerung durch die vorhandenen Daten gerechtfertigt ist oder zu erklären, welche Daten die in einer Aufgabe aufgestellten Hypothese am besten stützen.

Epistemisches Wissen bezieht sich dabei auf vier Aspekte:

  • die Rolle von Modellen in den Naturwissenschaften
  • die Rolle von Daten und Evidenz in den Naturwissenschaften
  • die Art und Weise der naturwissenschaftlichen Beweisführung
  • die kollaborative und gemeinschaftliche Art und Weise naturwissenschaftlicher Forschung

Verwenden Sie die Pfeile unten, um die wichtigsten Elemente im Detail durchzusehen.

Naturwissenschaftliche Identität

Die Aufnahme dieses Konstrukts in der PISA 2025 Rahmenkonzeption basiert auf dem Grundsatz, dass naturwissenschaftliche Kompetenzen und Fähigkeiten zwar wichtig und wertvoll für die Zukunft junger Menschen sind, dass jedoch auch die Entwicklung der Identität entscheidend für die Förderung von Handlungskompetenz ist.

Aus messtechnischer Sicht werden bei PISA 2025 die folgenden Elemente der naturwissenschaftlichen Identität erfasst, die als wichtige Eigenschaften einer naturwissenschaftlich gebildeten Person angesehen werden:

Naturwissenschaftliches Kapital:
1. Epistemische Überzeugungen – allgemeine Werte der Naturwissenschaft und der naturwissenschaftlichen Arbeitsweisen
2. Naturwissenschaftliches Kapital (naturwissenschaftsbezogenes Wissen, Einstellungen, Dispositionen, Ressourcen, Verhaltensweisen und soziale Kontakte)

Einstellungen zu Naturwissenschaft:
3. Selbstkonzept (Selbstwahrnehmung in Bezug auf Naturwissenschaft einschließlich zukünftiger Beteiligung am gesellschaftlichen Leben)
4. Selbstwirksamkeit
5. Freude an Naturwissenschaft
6. Instrumentelle Motivation

Umwelt:
7. Umweltbewusstsein
8. Sorge um die Umwelt
9. Handlungskompetenz in Umweltangelegenheiten

Diese Konstrukte bauen auf drei Aspekte der Identität auf:

  • Wertschätzung naturwissenschaftlicher Perspektiven und Untersuchungsansätze
  • affektive Faktoren der naturwissenschaftlichen Identität
  • Umweltbewusstsein, Sorge um die Umwelt und Handlungskompetenz in Umweltangelegenheiten

Verwenden Sie die Pfeile unten, um diese Aspekte näher zu betrachten.

Kontexte

PISA 2025 bewertet Kompetenzen und Fähigkeiten in spezifischen Kontexten, die Fragen und Entscheidungen betreffen, die für die naturwissenschaftliche und umweltbezogene Bildung relevant sind. Dabei sind die Kontexte nicht auf naturwissenschaftliche Kontexte in der Schule beschränkt. Vielmehr werden die Kontexte auf der Grundlage des Wissens und Verständnisses ausgewählt, das für die Interessen und das Leben der Schüler:innen als relevant angesehen wird. Diese Kontexte stimmen im Allgemeinen mit den Anwendungsbereichen der naturwissenschaftlichen Kompetenzen in früheren PISA Rahmenkonzeptionen überein.

Der Fokus der Aufgaben bezieht sich auf: 

  • das Individuum selbst, die Familie und die Peer-Gruppen (persönlich)
  • die Gesellschaft (regional und national)
  • das Leben auf der ganzen Welt (global)

Technologie und umweltbezogene Themen können als gemeinsamer Kontext verwendet werden. Historische Kontexte können dazu verwendet werden, das Verständnis der Schüler:innen für die Prozesse und Verfahren, die zum Fortschritt der naturwissenschaftlichen Fähigkeiten beigetragen haben, zu fördern. Zu den Kontexten, die von Naturwissenschaft und Technologie im persönlichen, regionalen, nationalen und globalen Umfeld hauptsächlich für Aufgaben verwendet werden, gehören:

  • Gesundheit und Krankheit
  • natürliche Ressourcen
  • Umweltqualität (einschließlich Umweltbelastungen und Klimawandel)
  • Gefahren
  • Grenzen von Naturwissenschaft und Technologie (einschließlich aktueller Fortschritte und Herausforderungen)

Verwenden Sie die Pfeile unten, um die Kontexte und zugehörigen Anwendungen detaillierter durchzusehen.

Beispiele

Im Folgenden finden Sie einige Beispielaufgaben aus dem Kompetenzbereich Naturwissenschaften für PISA 2025. Jede Schaltfläche öffnet eine Beispielaufgabe.