Naturfag

PISA definerte i 2006 naturfaglig kompetanse (scientific literacy) som

• kunnskap i naturfag og bruk av denne kunnskapen for å identifisere naturvitenskapelige problemstillinger, å skaffe seg ny kunnskap, å utforske naturfaglige fenomener og å dra faktabaserte konklusjoner om naturfagrelaterte problemer,
• forståelse av de karakteristiske trekkene ved naturvitenskap som en del av menneskers kunnskapsbase og av kjennetegn ved utforskende arbeidsmetode,
• innsikt i hvordan naturvitenskap og teknologi former våre materielle, intellektuelle og kulturelle omgivelser, og
• vilje til å engasjere seg som en reflektert samfunnsborger i naturfagrelaterte problemstillinger med en naturvitenskapelig tilnærming.

Den nåværende definisjonen av naturfaglig kompetanse er forandret og utvidet i forhold til den definisjonen som tidligere ble brukt i PISA-sammenheng. Samtidig ble det gjort større endringer enn vanlig når det gjaldt utformingen av oppgavene. Naturfagresultatene fra 2006 er derfor ikke direkte sammenliknbare med resultatene fra 2000 og 2003.

Et nytt element i definisjonen av naturfaglig kompetanse er holdninger til naturfag. Elevenes svar på holdningsspørsmål telles ikke med i beregningen av elevenes prestasjonsnivåer, men svarene gir likevel verdifull innsikt i hvordan elevenes holdninger til et tema henger sammen med elevenes kunnskapsnivå om det samme temaet.

Beskrivelse av naturfagsoppgavene

Oppgavene i naturfagsundersøkelen må oppfylle følgende tre kriterier:

• Oppgavene skal være relevante for situasjoner i det virkelige livet.
• Oppgavene skal være representative i forhold til viktige naturvitenskapelige begreper, slik at oppgavene skal kunne brukes over lang tid.
• Oppgavene skal passe for 15-åringer.

Naturfagsoppgavene er klassifisert etter et sett ulike kriterier for å sikre at oppgavene i undersøkelsen til sammen dekker PISAs beskrivelse av hva naturfaglig kompetanse er. Stikkord for disse kriteriene er kontekst, kompetanse, kunnskapsområder og holdninger.

Kontekst

Med kontekst menes hvilken situasjon fra «virkeligheten» som oppgavene henter stoffet sitt fra. Hensikten med å klassifisere oppgaver på denne måten er først og fremst å kunne dokumentere bredden i oppgavesettet. Tabellen nedenfor viser eksempler på hvordan naturfaglige temaer kan knyttes til ulike sammenhenger (kontekster):

	Personlig perspektiv	Sosialt perspektiv	Globalt perspektiv
Helse	Unngå ulykker	Ernæringsvalg	Epidemikontroll
Naturlige ressurser	Strømforbruk i huset	Matproduksjon	Fornybare og ikke-fornybare ressurser
Miljøspørsmål	Bruk av materialer	Offentlig avfallshåndetering	Bærekraftig utvikling
Trusler og sikkerhet	Naturlige farer	Sikkerhet ved produksjonen	Farer med moderne våpen
Framtidsvyer og teknologi	Sport og musikk	Genmanipulasjon	Romforskning

 

Kompetanse

I tillegg til å være klassifisert etter kontekst, er oppgavene i naturfagsundersøkelsen klassifisert etter kompetanse, det vil si hva slags utfordringer oppgavene representerer. Hvilke ferdigheter og kunnskaper må eleven mestre for å kunne løse de ulike oppgavene? Tre typer kompetanser er beskrevet i rammeverket (i parentes er det oppgitt hvor mange oppgaver som er knyttet til hver kompetanse):

1) Å kunne identifisere naturvitenskapelige problemstillinger (53 oppgaver). Denne kompetansen dreier seg om å forstå hva naturvitenskap går ut på, og hva som er sentralt ved naturvitenskapelige undersøkelser. Tre underkategorier er beskrevet:

• å avgjøre om et spørsmål er mulig å utforske naturvitenskapelig
• å identifisere nøkkelord for å søke etter naturfaglig informasjon
• å kjenne til de viktigste trinnene i en naturvitenskapelig undersøkelse

2) Å kunne forklare fenomener naturvitenskapelig (24 oppgaver). Denne kompetansen handler i hovedsak om å kjenne til og forstå naturvitenskapelige fakta, begreper og lover, spesielt for å kunne fortolke og forutsi hendelser i en gitt situasjon. Også her er det tre underkategorier:

• å anvende kunnskap i eller om naturfag i en gitt situasjon
• å beskrive eller forklare fenomener naturvitenskapelig
• å identifisere riktige beskrivelser, forklaringer og forutsigelser

3) Å kunne bruke naturfaglige beviser (31 oppgaver). Denne kompetansen innebærer å forstå og verdsette naturvitenskapelige beviser i motsetning til pseudovitenskapelige spekulasjoner, irrasjonelle argumenter og personlige preferanser. Tre underkategorier finnes også her:

• å bruke naturfaglige bevis til å trekke konklusjoner
• å gi grunner for eller imot konklusjoner og å identifisere premissene for ulike konklusjoner
• å kommunisere konklusjoner - og de resonnementene og bevisene som konklusjonene bygger på

Kunnskapsområder

I naturfagsundersøkelsen skilles det mellom to hovedtyper av naturfaglig kunnskap: kunnskaper i naturfag og kunnskaper om naturfag.

Med kunnskap i naturfag menes kunnskap og forståelse av naturfaglige begreper og sammenhenger mellom disse. Oppgavene i denne kategorien er videre klassifisert i fire underkategorier etter hvilket naturfaglig hovedinnhold de representerer:

• fysikk/kjemi (physical systems)
• biologi (living systems)
• geofag (earth and space systems)
• teknologi (technology systems)

De fire underkategoriene kan et stykke på vei svare til skolefag i ulike land, men PISA tar ikke utgangspunkt i landenes læreplaner når oppgavene blir utarbeidet. Hvilke naturfaglige emner som hører til hvilke fag, varierer fra land til land. For eksempel møter norske elever naturfagrelaterte emner ikke bare i naturfag, men også i mat og helse (helse, hygiene og ernæring), i kroppsøving (helse, trening og fysiologi) og i samfunnsfag (landformer, klima, miljøspørsmål og ressursbruk).

Med kunnskap om naturfag siktes det til forståelse for naturvitenskapens vesen. To underkategorier anvendes: naturvitenskapelige undersøkelser og naturvitenskapelige forklaringer. Den sistnevnte kategorien svarer langt på vei kompetansene å kunne identifisere naturvitenskapelige problemstillinger og å kunne bruke naturfaglige beviser.

Prestasjonsnivåer

I PISA-undersøkelsen er det blitt spesifisert seks naturfaglige nivåer med tilhørende beskrivelser av hva elever på hvert nivå er i stand til å mestre. Hver elev plasseres på det nivået der han eller hun kan forventes å besvare minst halvparten av oppgavene korrekt. Tallveridene i parentesene viser hvor mange av elevene i PISA-undersøkelsen som befinner seg på de ulike nivåene (gjennomsnittstall for OECD-området i 2006):

Nivå	Hva elever typisk kan på hvert nivå
Nivå 6 (1,3 %)	Elever på nivå 6 kan identifisere, forklare og anvende kunnskap i og om naturfag i mange komplekse situasjoner. De kan koble sammen informasjon fra flere kilder og bruke dem for å begrunne avgjørelser. De fremviser avansert naturvitenskapelig tenkemåte, og de kan bruke kunnskapene sine i nye situasjoner.
Nivå 5 (7,7 %)	Elever på nivå 5 kan identifisere de naturvitenskapelige komponentene i mange komplekse situasjoner, og de kan anvende naturfaglige begreper og kunnskaper i disse situasjonene. De kan også sammenlikne, velge ut og vurdere naturvitenskapelige data argumenter. De kan utvikle faktabaserte forklaringer og argumenter basert på kritisk analyse.
Nivå 4 (20,3 %)	Elevene på nivå 4 kan arbeide effektivt med situasjoner og problemstillinger som gjelder naturfaglige og teknologiske fenomener. De kan velge ut og kombinere forklaringer fra forskjellige naturvitenskapelige disipliner og koble dem til virkelige situasjoner. De kan også reflektere over og kommunisere sine avgjørelser basert på naturfaglig kunnskap.
Nivå 3 (27,4 %)	Elevene på nivå 3 kan identifisere tydelig beskrevne naturfaglige problemstillinger i forskjellige situasjoner. De kan velge ut fakta og kunnskap til å forklare fenomener og anvende enkle modeller og utforskningsstrategier, og de kan tolke og bruke naturfaglige begreper fra ulike disipliner. De kan trekke enkle slutninger basert på naturfaglig kunnskap.
Nivå 2 (24,0 %)	Elever på nivå 2 har tilstrekkelige kunnskaper i naturfag til å forklare velkjente fenomener eller trekke slutninger basert på enkel utforskning. De kan gjøre en direkte fortolkning av resultater fra undersøkelser eller teknisk problemsløsning.
Nivå 1 (14,1 %)	Elevene på nivå 1 har så begrenset naturfaglig kunnskap at den bare kan anvendes i noen få, velkjente situasjoner. De kan formulere forklaringer som er åpenbare og følger direkte av gitte fakta.

I PISA-undersøkelsen for 2006 presterte 5,1 % av elevene i OECD-området lavere enn nivå 1. Andre naturfagsresultater fra 2006-undersøkelsen finner du her.