Interesse an naturwissenschaftlichen Themen erfasst, inwieweit sich ein/e Schüler/in für naturwissenschaftliche Themen aus den Bereichen Lebensräume, Bewegungen und Kräfte, Energie, das Universum und Krankheiten Interessiert. Für die Auswertung wurden die Kategorien „sehr interessiert“ und „eher interessiert“ zusammengefasst.

Interesse und Freude an Naturwissenschaften erfasst, wie motiviert und interessiert 15-Jährige sind, sich aus eigenem Antrieb mit Naturwissenschaften zu beschäftigen. Ein Beispielitem lautet: „Im Allgemeinen macht es mir Spaß, mich mit naturwissenschaftlichen Themen zu beschäftigen“. Für die Auswertung wurden die Kategorien „stimme eher zu“ und „stimme völlig zu“ zusammengefasst.

Klassenstufe bezeichnet die Klasse, die der Schüler/die Schülerin im Alter von 15 Jahren besucht. Für die Auswertung wurden die Klassenstufen 6^e und 8^e als „8. Klasse“, 5^eund 9^e als „9. Klasse“ und 4^eund 10^e als „10. Klasse“ zusammengefasst.

Die Schüler/-innen wurden befragt, wann und wie oft sie in der Grund- und Sekundarschule eine Klasse wiederholt haben. Dabei wurde zwischen „nie“, „einmal“ oder „zweimal oder mehr“ unterschieden.

Kompetenzstufen geben an, über welche spezifischen Kenntnisse und Fähigkeiten die Schüler/-innen auf verschiedenen Stufen verfügen. Die Kompetenzstufen wurden so gebildet, dass die PISA-Skala an bestimmten Punkten geteilt wird. Jede einzelne Kompetenzstufe wurde dabei mit spezifischen Fähigkeiten qualitativ umschrieben. Man unterscheidet 6 verschiedene Stufen, wobei Stufe 1 dem niedrigsten und Stufe 6 dem höchsten Fähigkeitsniveau entspricht. Sowohl nach oben als auch nach unten sind diese Skalen offen. Kompetenzstufe 2 wird als Basisniveau betrachtet, das alle Schülerinnen und Schüler am Ende ihrer Pflichtschulzeit erreicht haben sollten.

Lebende Systeme beziehen sich auf Wissen über Zellen und deren Strukturen (z.B. DNA), den Begriff des Organismus, menschliche Biologie, Populationen (z.B. Spezies und ihre evolutionäre Dynamik) sowie Ökosysteme und die Biosphäre.

Lehrergesteuerter Unterricht erfasst, inwieweit der Lehrer/die Lehrerin aus Sicht der Schüler/-innen Diskussionen anregt und wissenschaftliche Konzepte erklärt und beweist. Ein Beispielitem lautet: „Die Lehrerin/der Lehrer diskutiert mit uns über unsere Fragen“. Für die Auswertung wurden die Antworten der Kategorien in „jeder oder fast jeder“ Stunde und in „vielen“ Stunden zusammengefasst.

Leistungsmotivation erfasst, inwieweit ein/e Schüler/in bestrebt ist, stets höchste Leistungen zu erzielen bzw. sich selbst als ehrgeizig wahrnimmt. Ein Beispielitem lautet: „Ich möchte in allem, was ich tue, der/die Beste sein.“ Für die Auswertung wurden die Kategorien „stimme eher zu“ und „stimme völlig zu“ zusammengefasst.

Als leistungsschwach werden Jugendliche bezeichnet, die höchstens die einfachsten PISA-Aufgaben, welche nicht über elementare Kenntnisse hinausgehen, lösen. Damit verfügen sie wahrscheinlich nicht über die Voraussetzung für eine erfolgreiche Teilhabe am späteren beruflichen und gesellschaftlichen Leben. Leistungsschwache Jugendliche befinden sich auf den unteren Kompetenzstufen, d.h. ihre Leistungen werden den Kompetenzstufen 1 oder unter 1 zugeordnet.

Leistungsstarke Jugendliche befinden sich auf den oberen Kompetenzstufen, d.h. ihre Leistungen werden mindestens Kompetenzstufe 4 oder höher zugeordnet. Sie sind in der Lage, anspruchsvolle Aufgaben in PISA zu lösen und verfügen damit über gute Voraussetzungen, als Erwachsene beruflich und gesellschaftlich erfolgreich zu sein.