PISA 2025 dabaszinātņu ietvars

Zinātnes kultūras sasniegums ir skaidrojošu teoriju kopums, kas ir mainījis mūsu izpratni par dabisko pasauli. Līdz ar to kompetence izskaidrot materiālās pasaules parādības ir atkarīga no zināšanām par šīm galvenajām zinātnes idejām.

Skolēniem ir jāatpazīst, jāizstrādā, jāpiemēro un jānovērtē dažādu dabas un tehnoloģiju parādību un problēmu skaidrojumi un risinājumi, demonstrējot spēju:

• atcerēties un lietot atbilstošas dabaszinātņu zināšanas;
• izmantot dažādas attēlojuma formas un pāriet no vienas formas uz otru;
• izstrādāt un pamatot atbilstošas zinātniskās prognozes un risinājumus;
• noteikt, konstruēt un novērtēt modeļus;
• atpazīt un izstrādāt skaidrojošas hipotēzes par materiālās pasaules parādībām;
• izskaidrot dabaszinātņu zināšanu potenciālo ietekmi sabiedrībā.

Tomēr zinātnisko, tehnoloģisko un vides parādību skaidrojumu veidošana prasa vairāk nekā tikai prasmi atcerēties un izmantot teorijas, skaidrojošas idejas, informāciju un faktus (satura zināšanas). Lai sniegtu zinātnisku skaidrojumu, nepieciešama arī izpratne par to, kā šādas zināšanas ir iegūtas, un par to, cik lielā mērā mēs varam būt pārliecināti par zinātniskiem apgalvojumiem. Šai kompetencei nepieciešamas zināšanas par standarta procedūrām un darbībām, kas tiek izmantotas zinātniskajā pētniecībā, lai iegūtu šādas zināšanas ("procedurālās zināšanas"), kā arī izpratne par to lomu un funkcijām dabaszinātņu radīto zināšanu pamatošanā ("epistēmiskās zināšanas").

Pēdējā desmitgadē ir strauji palielinājies informācijas apjoms un plūsma, kā arī cilvēku iespējas piekļūt šai informācijai. Diemžēl, līdztekus pamatotas un uzticamas informācijas plūsmai, ir pieaugusi arī kļūdainas informācijas plūsma un, vēl ļaunāk, arī dezinformācijas plūsma. Runājot par zinātnisku informāciju - gan derīgu, gan dezinformējošu - visiem iedzīvotājiem ir nepieciešama kompetence, lai novērtētu informācijas ticamību un vērtību, kas parasti ir saistīta ar kādu ar zinātni saistītu jautājumu.

Arvien pieaug bažas par to, cik viegli cilvēki pieņem viedokļus, kas tiek uzskatīti par "zinātniskiem", par kuriem nav būtisku materiālu pierādījumu un par kuriem ir pietiekami pierādījumi par pretējo. Zinātniski izglītotam cilvēkam jāsaprot, cik svarīgi ir attīstīt skeptisku attieksmi, kuras mērķis ir noskaidrot, vai nepastāv interešu konflikts, vai pastāv vispāratzīta zinātniska vienprātība un vai avotam ir pietiekami kompetents.

Šīs kompetences pamatā ir izpratne, ka zinātne ir kolektīvs darbs un ka zinātne nebūt nav nekļūdīga. Pieņemot, ka atsevišķi zinātnieki vai to grupas var kļūdīties, kopienas vienprātība ir uzticamāka, jo tā ir šīs kopienas plašas salīdzinošās izvērtēšanas rezultāts, kas atspoguļo daudzkārt pārbaudītas un atkārtoti pārbaudītas zināšanas. 

Skolēniem jāizpēta un jāizvērtē zinātniskā informācija, apgalvojumi un argumenti dažādos attēlos un kontekstos un jāsniedz atbilstoši secinājumi, demonstrējot šādas spējas:

• meklēt, izvērtēt un informēt par dažādu informācijas avotu (zinātnisku, sociālu, ekonomisku un ētisku) relatīvajām priekšrocībām, kas var būt nozīmīgi vai noderīgi, lai pieņemtu lēmumus ar zinātni saistītos jautājumos, un par to, vai tie atbalsta kādu argumentu vai risinājumu;
• atšķirt apgalvojumus, kas balstīti gan uz pārliecinošiem zinātniskiem pierādījumiem, gan uz ekspertu atzinumiem, no diletantu atzinumiem un spēt nosaukt atšķirību iemeslus;
• formulēt datos balstītu argumentu, lai pamatotu atbilstošu zinātnisku secinājumu;
• kritizēt standarta trūkumus ar zinātni saistītos argumentos, piemēram, nepareizi pieņēmumi, cēlonis pret korelāciju, kļūdaini skaidrojumi, vispārinājumi no ierobežotiem datiem;
• pamatot lēmumus, izmantojot zinātniskus argumentus, gan individuālus, gan sabiedrības kopumā, kas palīdz risināt mūsdienu problēmas vai ilgtspējīgu attīstību.

Šī kompetence prasa, lai skolēniem būtu gan procedurālās, gan epistēmiskās zināšanas, bet dažādā mērā var izmantot arī zināšanas par dabaszinātņu saturu.

Skolēns, apliecinot šo kompetenci, spēj:

• meklēt un novērtēt pierādījumus no dažādām zināšanu sistēmām un avotiem;
• novērtēt un izstrādāt iespējamos risinājumus sociāliem, vides un ekoloģiskiem jautājumiem, izmantojot radošu un sistēmisku domāšanu, ņemot vērā ietekmi uz pašreizējām un nākamajām paaudzēm;
• individuāli un kolektīvi iesaistīties pilsoniskajos procesos, lai pieņemtu informētus, vienprātīgus lēmumus;
• izvirzīt mērķus, sadarboties ar citiem jauniešiem un pieaugušajiem vairākās paaudzēs, un rīkoties, lai panāktu atjaunojošas un ilgstošas sociāli ekoloģiskas izmaiņas dažādos mērogos (no lokālā līdz globālajam).

Šīs kompetences elementi tiek mērīti, izmantojot otro dabaszinātņu kompetenci (izstrādāt un izvērtēt zinātnisko pētījumu projektus un kritiski interpretēt zinātniskos datus un pierādījumus) un trešo dabaszinātņu kompetenci (pētīt, novērtēt, izmantot lēmumu pieņemšanā un rīcībā zinātnisko informāciju). Šai kompetencei nepieciešamas satura, procedurālās un epistēmiskās zināšanas.

Vides zinātnes kompetences, kas jāmēra PISA 2025, ir saistītas ar skolēnu dabaszinātņu izglītības rezultātiem, kas saistīti ar vidi un definēti kā "vēlme aktīvi rīkoties vides saglabāšanas jomā". 

Tas, ka cilvēku ietekme jau ir būtiski mainījusi Zemes sistēmas un turpina to darīt, ir skolēnu vēlmes aktīvi rīkoties vides saglabāšanas jomā izpratnes pamatā. Tas attiecas uz veidiem, kā būt un rīkoties pasaulē, kas pozicionē cilvēkus kā daļu no ekosistēmām (nevis atsevišķi no tām), atzīstot un respektējot visas sugas un dzīvības savstarpējo atkarību.

Izprotot cilvēku iedarbības uz vidi sekas, jaunieši:

• uzskata, ka viņu rīcība tiks novērtēta, atzīta un ir efektīva, jo viņi strādā, lai mazinātu klimata izmaiņas, bioloģiskās daudzveidības samazināšanos, ūdens trūkumu un citus sarežģītas problēmas un krīzes;
• atzīst daudzos veidus, kā sabiedrība var būt radījusi netaisnību, un strādā, lai visiem cilvēkiem dotu iespēju sniegt savu ieguldījumu sabiedrības un ekosistēmu labklājībā;
• demonstrē cerību, noturību un efektivitāti, saskaroties gan ar sociālām, gan ekoloģiskām krīzēm;
• ciena un novērtē dažādus viedokļus un dažādas zināšanu sistēmas;
• sadarbojas ar citiem jauniešiem un pieaugušajiem vairāku paaudžu pilsoniskajos procesos, kas uzlabo sabiedrības labklājību un ilgtspējīgu nākotni;
• strādā individuāli un kopā ar citiem dažādos mērogos, no lokālā līdz globālajam, lai izprastu un risinātu sarežģītas problēmas, ar kurām saskaras visas mūsu sabiedrības kopienas.

Vairāk par šo tēmu var lasīt OECD darba dokumentā šeit.

PISA 2025 dabaszinātņu ietvarā var novērtēt tikai daļu no dabaszinātņu satura apjoma. Vērtējamās zināšanas tiks atlasītas no galvenajām fizikas, ķīmijas, bioloģijas, Zemes un Visuma zinātņu jomām tā, lai zināšanas:

• ir saistītas ar reālās dzīves situācijām;
• ir nozīmīgs zinātnisks jēdziens par nozīmīgu izskaidrojošu teoriju, kas ir vispāratzīta un kurai ir paliekoša lietderība;
• atbilst 15 gadus vecu jauniešu attīstības līmenim.

Ietvarā satura zināšanu aprakstos "zinātņu" vietā tiek lietots termins "sistēmas", lai paustu ideju, ka iedzīvotājiem jāizprot jēdzieni no fizikas un dzīvības zinātnēm, Zemes un kosmosa zinātnēm un to pielietojums kontekstos, kur zināšanu elementi ir savstarpēji atkarīgi un starpdisciplināri..

Izmantojiet tālāk norādītās bultiņas, lai detalizēti pārskatītu galvenās satura daļas.

Var uzskatīt, ka procedurālās zināšanas ir zināšanas par standarta procedūrām un praksi, ko zinātnieki izmanto, lai iegūtu ticamus un derīgus datus. Šādas zināšanas ir nepieciešamas, lai veiktu zinātnisku pētījumu, gan arī lai iesaistītos to pierādījumu kritiskā analīzē, ko jau tālāk varētu izmantot, lai pamatotu apgalvojumus, kas izriet no datiem.

Procedurālo zināšanu piemēri, kurus var novērtēt, ir šādi:

• mainīgo jēdziens, ieskaitot atkarīgos, neatkarīgos un kontroles mainīgos;
• mērījumu jēdzieni, piemēram, kvantitatīvie [mērījumi], kvalitatīvie [novērojumi], skalas izmantošana, diskrēti un nepārtraukti mainīgie;
• veidi, kā novērtēt un samazināt nenoteiktību, piemēram, mērījumu atkārtošana un mērījumu vidējo vērtību noteikšana;
• mehānismi, kas nodrošina precizitāti (viena un tā paša lieluma atkārtotu mērījumu sakritību) un datu ticamību (izmērītā lieluma un mērījuma patiesās vērtības sakritību);
• parastie datu iegūšanas un attēlošanas veidi, izmantojot tabulas, grafikus un diagrammas, un to atbilstoša lietošana;
• mainīgo lielumu izvēle un tās loma eksperimenta plānošanā vai nejaušu kontrolētu izmēģinājuma pētījumu izmantošana, lai izvairītos no kļūdainiem atklājumiem un identificētu iespējamos cēloņsakarības mehānismus;
• ņemot vērā pētāmo jautājumu, piemērotākā pētījuma veida izvēle, piemēram, eksperiments, lauka pētījums vai likumsakarību meklēšana; kontroles loma cēloņsakarību noteikšanai;
• kādus salīdzinošās pārbaudes procesus izmanto zinātnieku aprindās, lai nodrošinātu zināšanu apgalvojumu ticamību?