Es ist ein zentrales Anliegen der Politikverantwortlichen in aller Welt, die Bürgerinnen und Bürger ihrer Länder mit den Kenntnissen und Kompetenzen auszustatten, die sie benötigen, um ihr Potenzial voll zu entfalten, ihren Beitrag in einer zunehmend vernetzten Welt zu leisten und dank höherer Kompetenzen letztlich ein besseres Leben führen zu können. Die Ergebnisse der OECD-Erhebung über die Kompetenzen Erwachsener zeigen, dass hochqualifizierte Erwachsene im Vergleich zu geringqualifizierten nicht nur mit doppelt so hoher Wahrscheinlichkeit in einem Beschäftigungsverhältnis stehen und mit fast dreimal höherer Wahrscheinlichkeit mehr als das Medianeinkommen verdienen, sondern dass sie auch mit größerer Wahrscheinlichkeit ehrenamtlich tätig sind, sich als gesund oder sogar sehr gesund betrachten, sich eher als Akteure denn als Objekte politischer Prozesse verstehen und Vertrauen in andere setzen. Gerechtigkeit, Integrität und Inklusivität des öffentlichen Handelns hängen somit von den Kompetenzen der Bürgerinnen und Bürger ab.

Mit Naturwissenschaften und naturwissenschaftsbasierten Technologien müssen sich nicht nur Menschen auskennen, deren berufliche Laufbahn direkt davon abhängt, sondern alle Bürgerinnen und Bürger, die sachkundige Entscheidungen in Bezug auf die vielen kontroversen Themen treffen möchten, die derzeit diskutiert werden – von Fragen der gesunden Ernährung über die Abfallentsorgung in Großstädten bis hin zu den Kosten und Vorteilen von gentechnisch verändertem Getreide oder Möglichkeiten zur Begrenzung der bedrohlichen Folgen der Erderwärmung.

Die Daten, auf die sich dieser Band bezieht, sind Anhang B zu entnehmen. Zusätzliche Informationen, darunter einige Tabellen, finden sich auf der PISA-Website unter (www.pisa.oecd.org).

Was sollten Bürger wissen und können?“ Basierend auf dieser Fragestellung und dem Bedarf an international vergleichbaren Daten zu Schülerleistungen legte die Organisation für wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung (OECD) die Internationale Schulleistungsstudie PISA (Programme for International Student Assessment) auf, die im Dreijahresturnus unter 15-jährigen Schülerinnen und Schülern weltweit durchgeführt wird. In der PISA-Studie wird evaluiert, inwieweit 15-jährige Schülerinnen und Schüler gegen Ende ihrer Pflichtschulzeit wichtige Kenntnisse und Fähigkeiten erworben haben, die für eine volle Teilhabe am Leben moderner Gesellschaften unerlässlich sind. Die Erhebung konzentriert sich auf die Kernunterrichtsfächer Naturwissenschaften, Lesekompetenz und Mathematik. Zusätzlich wird die Kompetenz der Schülerinnen und Schüler in einem innovativen Bereich getestet (2015 handelte es sich um den Bereich Problemlösen im Team). In der Erhebung wird nicht nur geprüft, ob die Schülerinnen und Schüler das Gelernte wiedergeben können, sondern es wird auch untersucht, wie gut sie ausgehend vom Gelernten extrapolieren und ihr Wissen in ungewohnten Situationen – sowohl im schulischen als auch im außerschulischen Kontext – anwenden können. Diesem Ansatz liegt die Feststellung zugrunde, dass in modernen Gesellschaften nicht Wissen an sich entscheidend ist, sondern die Fähigkeit, dieses Wissen anzuwenden.

In den Naturwissenschaften geht es um mehr als um Reagenzgläser und die Elemente des Periodensystems. Auf Naturwissenschaften basieren fast alle Instrumente, die wir nutzen – vom einfachen Dosenöffner bis zur komplexesten Weltraumsonde. Und die Naturwissenschaften sind auch nicht die alleinige Domäne der Naturwissenschaftler. Jeder muss in der Lage sein, „wie ein Naturwissenschaftler zu denken“, d.h. verschiedene Informationen gegeneinander abzuwägen, um zu einer Schlussfolgerung zu gelangen, und zu begreifen, dass sich das, was wir im naturwissenschaftlichen Bereich für gültig erachten, im Lauf der Zeit immer wieder ändern kann, wenn neue Entdeckungen gemacht werden und wir die Kräfte der Natur und die Möglichkeiten und Grenzen der Technologie besser verstehen lernen. In PISA soll nicht nur geprüft werden, was die Schülerinnen und Schüler im Bereich der Naturwissenschaften wissen, sondern auch, wie sie dieses Wissen einsetzen können und ob sie naturwissenschaftliches Wissen in realen Lebenssituationen kreativ anwenden können.

In diesem Kapitel werden das Konzept und die Messung der naturwissenschaftlichen Grundbildung in PISA 2015 definiert. Es zeigt außerdem, inwieweit es den Ländern gelingt, allen Schülerinnen und Schülern ein Grundkompetenzniveau in Naturwissenschaften zu vermitteln. Dies würde bedeuten, dass die Schülerinnen und Schüler am Ende ihrer Pflichtschulzeit wenigstens dazu in der Lage sind, mögliche Erklärungen für naturwissenschaftliche Phänomene in vertrauten Kontexten zu liefern und ausgehend von Daten aus einfachen Untersuchungen angemessene Schlüsse zu ziehen. Dieses Kapitel beschäftigt sich außerdem mit der Frage, inwieweit die jungen Erwachsenen eine naturwissenschaftliche Denkweise – d.h. eine positive Einstellung gegenüber naturwissenschaftlichen Untersuchungsmethoden und der Erörterung naturwissenschaftlicher Themen – erworben haben.

Dieses Kapitel beschäftigt sich mit dem Engagement der Schülerinnen und Schüler im Bereich Naturwissenschaften und ihren Einstellungen gegenüber Naturwissenschaften, die anhand ihrer Antworten auf Fragen im PISA-Hintergrundfragebogen gemessen werden. Untersucht werden Unterschiede bei den Berufsvorstellungen der Schülerinnen und Schüler, ihre naturwissenschaftlichen Aktivitäten, ihre intrinsische und ihre extrinsische Lernmotivation im Bereich Naturwissenschaften sowie die Selbsteinschätzung ihrer naturwissenschaftlichen Fähigkeiten. Das Kapitel beleuchtet den Zusammenhang zwischen den Einstellungen der Schülerinnen und Schüler gegenüber Naturwissenschaften und ihren Zukunftsvorstellungen im Hinblick auf ein Studium bzw. eine berufliche Tätigkeit mit naturwissenschaftlichem oder technologischem Bezug, insbesondere bei im Bereich Naturwissenschaften leistungsstarken Schülerinnen und Schülern. Außerdem wird auf den Zusammenhang zwischen der Selbsteinschätzung der Schülerinnen und Schüler in Bezug auf ihre naturwissenschaftlichen Fähigkeiten und ihren Leistungen im Bereich Naturwissenschaften eingegangen.

Wie gut können 15-jährige Schülerinnen und Schüler geschriebene Texte verstehen, nutzen, über sie reflektieren und sich mit ihnen auseinandersetzen? In diesem Kapitel werden die Leseleistungen der verschiedenen Länder und Volkswirtschaften im Jahr 2015 verglichen und die im Lauf der verschiedenen PISA-Erhebungen beobachteten Veränderungen analysiert. Dabei werden die Leistungsunterschiede zwischen Jungen und Mädchen aufgezeigt.

In diesem Kapitel werden die Mathematikleistungen der verschiedenen Länder und Volkswirtschaften im Jahr 2015 verglichen und die seit 2003 beobachteten Leistungsveränderungen analysiert. Die Veränderungen seit der PISA-Erhebung 2012, als Mathematik zum letzten Mal den Schwerpunktbereich bildete, werden hervorgehoben. Darüber hinaus werden in dem Kapitel die Leistungsunterschiede in Mathematik zwischen Jungen und Mädchen erörtert.

In diesem Kapitel werden die Dimensionen der Bildungsgerechtigkeit – Inklusion und Fairness – abgesteckt. Dabei wird zunächst auf den Zugang der 15-Jährigen in den PISA-Teilnehmerländern und -volkswirtschaften zu schulischer Bildung eingegangen. Anschließend wird beschrieben, welchen Einfluss der sozioökonomische Status der Schülerinnen und Schüler bzw. der Schulen auf ihre Leistungen und ihre Einstellungen gegenüber Naturwissenschaften hat.

In diesem Kapitel werden zwischen Schülerinnen und Schülern mit unterschiedlichem Migrationsstatus in PISA 2015 festgestellte Unterschiede in Bezug auf die Leistungen in Naturwissenschaften und die Einstellungen zu Naturwissenschaften untersucht. Dabei wird auch auf die jüngsten Zuwanderungstrends in den an PISA teilnehmenden Ländern und Volkswirtschaften eingegangen und auf Faktoren hingewiesen, die für niedrige Leistungen bei Schülern mit Migrationshintergrund verantwortlich sein können, darunter die Konzentration von Benachteiligung, die häufig in den von Schülern mit Migrationshintergrund besuchten Schulen zu beobachten ist.

Eine solide naturwissenschaftliche Grundbildung ist nicht nur für die Schülerinnen und Schüler notwendig, die Wissenschaftler oder Ingenieur werden wollen; vielmehr müssen alle jungen Menschen verstehen, was die Naturwissenschaften ausmacht und worauf naturwissenschaft liches Wissen beruht, damit sie „bessere“ Bürger und kritische Verbraucher werden können. Im vorliegenden Kapitel wird analysiert, was die Unterschiede bei den Schülerleistungen, bei den Einstellungen gegenüber Naturwissenschaften sowie den naturwissenschaftlich orientierten Berufsvorstellungen für die Bildungspolitik und -praxis bedeuten.