Sous-échelles en sciences

L’étude PISA 2015, lors de laquelle l’accent était mis sur les sciences, a utilisé, outre l’échelle globale, huit sous-échelles pour évaluer ce volet. On y distingue trois domaines :

Domaine 1 : compétences scientifiques

  • La compétence « expliquer des phénomènes de manière scientifique » est aussi définie comme la faculté à reconnaître, proposer et évaluer des thèses expliquant une série de phénomènes naturels et technologiques. Les élèves doivent entre autres être en mesure de faire appel à et d’appliquer des connaissances scientifiques appropriées, d’identifier, d’utiliser et de générer des modèles et représentations explicatifs, ainsi que de fournir des hypothèses explicatives.
  • La compétence « concevoir et évaluer des recherches scientifiques » est définie comme la faculté à décrire et évaluer des études scientifiques et à proposer des moyens de répondre à des questions de manière scientifique. Les élèves doivent entre autres être capables d’identifier le problème dont relève une étude scientifique, de différencier les problèmes qui peuvent être analysées scientifiquement de celles qui ne le peuvent pas, d’évaluer la manière dont des recherches scientifiques sont menées sur les prblèmes et de décrire et évaluer la façon dont les chercheurs s’assurent de la fiabilité de données ainsi que de l’objectivité et de l’applicabilité générale d’explications.
  • La compétence « interpréter des données et des faits de manière scientifique » est définie comme la faculté à analyser et à évaluer des données, thèses et arguments scientifiques présentés sous diverses formes et à en tirer les conclusions appropriées. Les élèves doivent être en mesure de transposer des données d’une présentation dans une autre, d’analyser et d’interpréter des données et d’en tirer les conclusions appropriées, de distinguer les arguments basés sur des preuves et des théories scientifiques de ceux basés sur d’autres considérations, et de comparer et d’évaluer des arguments et preuves scientifiques de sources différentes.

Exemples d'exercices pour le domaine 1 : compétences scientifiques

Domaine 2 : connaissances

Les compétences en sciences nécessitent des connaissances portant sur des contenus, mais également une compréhension de la manière dont ces connaissances ont été acquises (connaissances procédurales) et une compréhension de la nature de ces connaissances (connaissances épistémiques).

  • Les « connaissances scientifiques » comprennent les connaissances portant sur des théories, des concepts explicatifs, des informations et des faits. Les élèves de 15 ans devraient comprendre des notions et théories explicatives fondamentales dans les domaines de la physique, de la chimie, de la biologie ainsi que des sciences de la Terre et de l’univers et comment celles-ci peuvent être appliquées dans divers contextes.
  • Les « connaissances procédurales » font référence aux connaissances portant sur des concepts et des procédés qui sont fondamentaux pour la recherche scientifique et qui soutiennent la collecte, l’analyse et l’interprétation de données scientifiques. On attend des élèves qu’ils connaissent ces procédés et concepts apparentés, tels que la notion de variables dépendantes et indépendantes, des procédés afin d’identifier des incertitudes et de les réduire au strict minimum (par ex. grâce à une prise répétée des mesures), la stratégie pour contrôler des variables et leur rôle dans le design expérimental, ainsi que les modes de représentation habituels de données.
  • Les « connaissances épistémiques » se rapportent à une compréhension du type et de l’origine de savoirs scientifiques et reflètent la faculté de penser et de débattre de manière argumentative. Les connaissances épistémiques sont nécessaires pour pouvoir distinguer les observations, les faits, les hypothèses, les modèles et les théories, mais également pour comprendre pourquoi certains procédés (les expériences par exemple) jouent un rôle central dans l’acquisition de connaissances scientifiques.

Les catégories « connaissances procédurales » et « connaissances épistémiques » ont été regroupées pour l’évaluation sur une seule sous-échelle.

Exemples d'exercices pour le domaine 2 : connaissances

Domaine 3: systèmes

Le contenu du test sur les sciences de PISA 2015 provenait de domaines relevant des sujets principaux suivants : physique, chimie, biologie et Terre et univers. Les exercices du test, qui évaluent les connaissances des élèves en ce qui concerne les contenus, ont été divisés en trois catégories de « systèmes ».

  • Les « systèmes physiques » font notamment référence aux connaissances sur la structure et les propriétés de la matière (y compris ses propriétés chimiques), les réactions chimiques, le mouvement et les forces, les champs magnétiques, l’énergie et sa transformation ainsi que les interactions entre l’énergie et la matière.
  • Les « systèmes vivants » font notamment référence aux connaissances sur les cellules et leurs structures (par ex. l’ADN), le concept de l’organisme, la biologie humaine, les populations (par ex. les espèces et leur dynamique évolutive) ainsi que les écosystèmes et la biosphère.
  • Les systèmes « Terre et univers » font notamment référence aux connaissances sur les structures des systèmes terrestres (par ex. l’atmosphère), les changements dans les systèmes terrestres (par ex. la tectonique des plaques), l’histoire de la Terre, le système solaire ou encore l’histoire et la taille de l’univers.

Exemples d'exercices pour le domaine 3 : systèmes