กรอบการประเมินด้านวิทยาศาสตร์

PISA 2025 ให้นิยาม “สมรรถนะทางวิทยาศาสตร์” ไว้ดังนี้

สมรรถนะทางวิทยาศาสตร์ (Science competency)  หมายถึง ความสามารถของบุคคลที่มีส่วนร่วมในการอภิปรายเกี่ยวกับวิทยาศาสตร์ ความยั่งยืน และเทคโนโลยีได้อย่างสมเหตุสมผล เพื่อนำไปสู่การลงมือกระทำได้

การประเมินด้านวิทยาศาสตร์ของ PISA ให้ความสำคัญกับการประยุกต์ใช้ความรู้ทางวิทยาศาสตร์ในชีวิตประจำวัน  โดย PISA 2025 จะเน้นการประเมินว่านักเรียนที่มีอายุ 15 ปี สามารถแสดงสมรรถนะทางวิทยาศาสตร์ 3 ด้าน ได้อย่างเหมาะสมในบริบทต่าง ๆ ทั้งในระดับส่วนบุคคล ระดับท้องถิ่น/ประเทศ และระดับโลก ซึ่งการประเมินดังกล่าวจะแตกต่างจากการเรียนวิทยาศาสตร์ในโรงเรียนโดยทั่วไปที่มักมุ่งเน้นความรู้ด้านเนื้อหา แต่กรอบการประเมินนี้เป็นการมองวิทยาศาสตร์ในมุมมองที่กว้างขึ้นเพื่อให้เห็นถึงความรู้ประเภทต่าง ๆ ที่จำเป็นต่อการมีส่วนร่วมของสมาชิกในสังคมร่วมสมัย

ทั้งนี้ องค์ประกอบอื่น ๆ ที่นอกเหนือจากองค์ประกอบทางปัญญาเป็นสิ่งหนึ่งที่ช่วยให้นักเรียนสามารถแสดงสมรรถนะข้างต้นได้ นั่นคือ อัตลักษณ์ทางวิทยาศาสตร์ เจตคติต่อวิทยาศาสตร์ และแนวโน้มที่จะคิดในเชิงวิทยาศาสตร์ของนักเรียนจะเป็นตัวกำหนดระดับความสนใจ การมีส่วนร่วมในระยะยาว และกระตุ้นให้เกิดการลงมือกระทำ

นอกจากนี้ การศึกษาด้านวิทยาศาสตร์ควรพัฒนาสมรรถนะที่ช่วยให้นักเรียนสามารถกระทำสิ่งที่ต้องการได้ โดยการกระทำอาจเกิดขึ้นได้ทั้งในระดับส่วนบุคคล เช่น การมีส่วนร่วมในการอนุรักษ์ต่าง ๆ หรือการเลือกซื้อหรือหลีกเลี่ยงการใช้ผลิตภัณฑ์ต่าง ๆ โดยการพิจารณาตามคุณค่า รวมทั้งการลงมือกระทำร่วมกับผู้อื่นเพื่อสร้างความตระหนักภายในชุมชนหรือการให้ข้อเสนอแนะเกี่ยวกับการแก้ไขปัญหาด้านสิ่งแวดล้อม ซึ่งการมีเจตนาที่จะกระทำสิ่งเหล่านี้ต้องอาศัยความรู้และความสามารถ รวมถึงความหวังและวิสัยทัศน์ที่ว่าการแก้ไขปัญหานั้นสามารถเป็นไปได้ ตลอดจนความเชื่อมั่นทั้งในระดับส่วนบุคคลและส่วนรวมที่เชื่อว่าพวกเขาสามารถมีส่วนร่วมในการแก้ไขปัญหาเหล่านั้นได้

ดังนั้น บุคคลที่ได้รับการศึกษาด้านวิทยาศาสตร์โดยทั่วไปมักจะมีความสนใจในเรื่องวิทยาศาสตร์และสิ่งแวดล้อม มีส่วนร่วมกับประเด็นปัญหาที่เกี่ยวข้องกับวิทยาศาสตร์ สุขภาพ เทคโนโลยี และความยั่งยืน และรู้สึกว่าวิทยาศาสตร์มีความสัมพันธ์และเชื่อมโยงกับชีวิตอย่างมีนัยสำคัญ แม้ไม่ได้ประกอบอาชีพเป็นนักวิทยาศาสตร์แต่ควรตระหนักได้ว่า วิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี และงานวิจัยเป็นส่วนสำคัญของวัฒนธรรมร่วมสมัยที่มีอิทธิพลอย่างมากต่อความคิดและอีกหลากหลายด้านของชีวิต

ตามจุดประสงค์ของการประเมิน PISA 2025 สามารถจำแนกองค์ประกอบที่เกี่ยวข้องกับการศึกษาด้านวิทยาศาสตร์ออกเป็น 4 ด้าน ที่สัมพันธ์กัน ดังนี้ 

1. บริบท (Context)  หมายถึง  สถานการณ์หรือประเด็นปัญหาในระดับส่วนบุคคล ระดับท้องถิ่น/ประเทศ และระดับโลก  ทั้งที่เป็นเรื่องในปัจจุบันหรือในอดีตที่ผ่านมาซึ่งจำเป็นต้องมีความเข้าใจเรื่องวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี 
2. ความรู้ทางวิทยาศาสตร์ (Scientific knowledge)  หมายถึง  ความเข้าใจในข้อเท็จจริง แนวคิดหลัก และทฤษฎีสำคัญ ที่ทำให้เกิดความรู้พื้นฐานทางวิทยาศาสตร์  โดยความรู้ทางวิทยาศาสตร์ประกอบด้วย
   (1) ความรู้ด้านเนื้อหา (Content knowledge) เป็นความรู้เกี่ยวกับข้อเท็จจริง แนวคิด และทฤษฎีเกี่ยวกับโลกธรรมชาติที่วิทยาศาสตร์ได้สร้างขึ้น และสิ่งประดิษฐ์ทางเทคโนโลยี (2) ความรู้ด้านกระบวนการ (Procedural knowledge) เป็นความรู้เกี่ยวกับวิธีการในการสร้างแนวคิดต่าง ๆ และ (3) ความรู้เกี่ยวกับการได้มาของความรู้ (Epistemic knowledge) เป็นความเข้าใจในเหตุผลพื้นฐานของกระบวนการสร้างความรู้
3. สมรรถนะทางวิทยาศาสตร์ (Science competencies)  หมายถึง ความสามารถในการอธิบายปรากฏการณ์ในเชิงวิทยาศาสตร์  การออกแบบและประเมินกระบวนการสืบเสาะหาความรู้ทางวิทยาศาสตร์ และการแปลความหมายข้อมูลและใช้ประจักษ์พยานในเชิงวิทยาศาสตร์อย่างมีวิจารณญาณ  และการศึกษาค้นคว้า ประเมิน และใช้ข้อมูลทางวิทยาศาสตร์เพื่อการตัดสินใจและการลงมือกระทำ
4. อัตลักษณ์ทางวิทยาศาสตร์ (Science identity)  หมายถึง กลุ่มของลักษณะอุปนิสัย การเป็นผู้นำในการเปลี่ยนแปลง เจตคติต่อวิทยาศาสตร์ และต้นทุนทางวิทยาศาสตร์ของบุคคล ซึ่งสามารถบ่งชี้ได้จากความสนใจในวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี  การให้คุณค่ากับวิธีการสำรวจตรวจสอบทางวิทยาศาสตร์ด้วยวิธีการที่เหมาะสม และการรับรู้และตระหนักถึงปัญหาสิ่งแวดล้อม

รูป 1 องค์ประกอบของกรอบการประเมินด้านวิทยาศาสตร์ – สมรรถนะทางวิทยาศาสตร์

บริบทที่ใช้ในการประเมิน

สิ่งหนึ่งที่ PISA ให้ความสำคัญในการประเมิน คือ การใช้ความรู้ทางวิทยาศาสตร์ในบริบทหรือสถานการณ์ต่าง ๆ อย่างหลากหลายในการจัดการกับประเด็นทางวิทยาศาสตร์และสิ่งแวดล้อม โดยสถานการณ์ที่ใช้จะไม่ขึ้นกับบริบทของประเทศใดประเทศหนึ่ง แต่บริบทนั้นจะต้องสามารถแสดงหรือสะท้อนสมรรถนะทางวิทยาศาสตร์ของผู้เรียนในบริบททั้งสามระดับ ได้แก่ บริบทระดับส่วนบุคคล (เช่น ประเด็นที่เกิดกับตัวเอง ครอบครัว หรือเพื่อน) บริบทระดับสังคมหรือบริบทระดับท้องถิ่น/ประเทศ (เช่น ประเด็นที่ส่งผลกระทบต่อสังคม วัฒนธรรม สุขภาพ หรือชีวิตมนุษย์) และบริบทระดับโลก (เช่น ประเด็นทางวิทยาศาสตร์ที่เป็นข่าวในสื่อ หรือมีผลกระทบสืบเนื่องถึงสังคมโลกหรือต่อโลกอนาคต)

คำถามของการประเมิน PISA จึงอยู่ในสถานการณ์ที่เป็นส่วนหนึ่งในชีวิตจริงของนักเรียน และไม่จำกัดอยู่เฉพาะสถานการณ์ในโรงเรียนเท่านั้น แต่จะเป็นสถานการณ์ที่อาจเกี่ยวข้องกับตัวนักเรียนเอง ครอบครัว ชุมชน หรือสถานการณ์ของโลกก็ได้ แม้ว่าประเด็นเกี่ยวกับเทคโนโลยีและสิ่งแวดล้อมมักเป็นบริบททั่วไปในการประเมินแต่คำถามที่อยู่ในบริบทของประวัติศาสตร์ที่เหมาะสมก็สามารถนำมาใช้ประเมินความเข้าใจเกี่ยวกับกระบวนการและความก้าวหน้าของความรู้ทางวิทยาศาสตร์ได้

บริบท	ระดับส่วนบุคคล	ระดับท้องถิ่น/ประเทศ	ระดับโลก
สุขภาพและโรคภัย	การดูแลรักษาสุขภาพ  อุบัติเหตุ  โภชนาการ การฉีดวัคซีน	การควบคุมโรค การแพร่เชื้อในสังคม  การเลือกอาหาร  โรคอ้วน สุขภาพชุมชน	การระบาดของโรคที่แพร่กระจายไปทั่วโลก  ความมั่นคงทางอาหาร  วิถีชีวิตที่ดีต่อสุขภาพ
ทรัพยากรธรรมชาติ	การใช้วัสดุต่าง ๆ ส่วนบุคคล ประเภทของอาหารและพลังงาน การบริโภคอาหารในท้องถิ่น การเลือกผลิตภัณฑ์ที่ไม่ผสมนมจากสัตว์ และการกินมังสวิรัติ	การควบคุมขนาดประชากรมนุษย์  คุณภาพชีวิต  ความมั่นคง  การผลิตและการกระจายอาหาร  การจัดหาพลังงาน ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมจากการทำเหมืองแร่และขุดหาทรัพยากร การผลิตพลังงานจากแหล่งพลังงานหมุนเวียน	แหล่งพลังงานหมุนเวียนและพลังงานที่ใช้แล้วหมดไป ระบบในธรรมชาติ  การเติบโตของประชากร  การใช้ประโยชน์จากสิ่งมีชีวิตชนิดต่าง ๆ และที่ดินอย่างยั่งยืน ความหลากหลายทางชีวภาพและคุณค่าของ ความหลากหลายทางชีวภาพ
ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม และ การเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศ	การมีพฤติกรรมที่ยั่งยืนใน การรีไซเคิลและการลดการใช้ทรัพยากร	การกระจายของประชากร    การจัดการกับขยะ  ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม การใช้ระบบเกษตรกรรมฟื้นฟู	ความยั่งยืนทางสิ่งแวดล้อม  การจัดการมลพิษและคุณภาพอากาศ  การสูญเสียดิน/มวลชีวภาพ  การสูญพันธุ์ครั้งใหญ่ ปรากฏการณ์ทะเลกรด
ภัยอันตราย	การประเมินความเสี่ยงในการเลือกดำเนินชีวิต	การประเมินความเสี่ยงจาก การเปลี่ยนแปลงกะทันหัน (เช่น แผ่นดินไหว สภาพอากาศเลวร้าย)  การเปลี่ยนแปลงอย่างช้า ๆ และต่อเนื่อง (เช่น การกัดเซาะชายฝั่ง  การเกิดตะกอน) การจดจำใบหน้า	ภัยคุกคามที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศ  ผลกระทบจากการติดต่อสื่อสารยุคใหม่  พลังงานและการผลิตพลังงาน (เช่น การผลิตปิโตรเลียมด้วยเทคโนโลยีขุดเจาะชั้นหิน พลังงานนิวเคลียร์ พลังงานจากแก๊สธรรมชาติ)
ความก้าวหน้าและความท้าทายของวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีร่วมสมัย	แง่มุมทางวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับ เทคโนโลยีใหม่ ๆ (เช่น การปรับแต่งยีน โลกเสมือนจริง)	วัสดุ เครื่องมือและกระบวนการใหม่  การดัดแปรพันธุกรรม  เทคโนโลยีเกี่ยวกับสุขภาพ   การคมนาคมขนส่ง การใช้ปัญญาประดิษฐ์	การสำรวจอวกาศ  จุดกำเนิดและโครงสร้างของเอกภพ

สมรรถนะทางวิทยาศาสตร์

สมรรถนะทางวิทยาศาสตร์ทั้ง 3 สมรรถนะ มีรายละเอียดดังนี้

1) การอธิบายปรากฏการณ์ในเชิงวิทยาศาสตร์

สมรรถนะนี้เป็นความสามารถในการรับรู้ สร้าง ประยุกต์ใช้ และประเมินคำอธิบายและแนวทางแก้ไขของปัญหาหรือปรากฏการณ์ทางธรรมชาติและทางเทคโนโลยีที่หลากหลาย ซึ่งแสดงให้เห็นถึงความสามารถ ดังนี้

• การระลึกและนำความรู้ทางวิทยาศาสตร์ไปประยุกต์ใช้ได้อย่างเหมาะสม
• การใช้รูปแบบต่าง ๆ ในการแสดงแทนของความรู้และสามารถแปลความหมายข้อมูลเหล่านี้กลับไปกลับมาได้
• การสร้างและตรวจสอบความถูกต้องของการทำนายผลทางวิทยาศาสตร์และวิธีการแก้ปัญหาทางวิทยาศาสตร์ได้
• การระบุ สร้างแบบจำลอง และประเมินแบบจำลองนั้นได้
• การรับรู้และสร้างสมมติฐานเชิงอธิบายของปรากฏการณ์ต่าง ๆ
• การอธิบายถึงศักยภาพของการนำความรู้ทางวิทยาศาสตร์ไปใช้เพื่อประโยชน์ของสังคม

นักเรียนที่มีความสามารถในการอธิบายปรากฏการณ์ในเชิงวิทยาศาสตร์นั้น จะสามารถนำความรู้ที่เกี่ยวข้องกับสถานการณ์ที่กำหนดให้มาใช้สร้างคำอธิบายของปรากฏการณ์ต่าง ๆ สามารถทำนายผล และสามารถวางแผนแก้ไขปัญหาที่เกี่ยวข้องกับวิทยาศาสตร์ได้ รวมทั้งสามารถใช้แบบจำลองวิทยาศาสตร์ในการอธิบายปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นในชีวิตประจำวัน และสามารถรับรู้หรือสร้างสมมติฐานเชิงอธิบายเบื้องต้นในบริบทที่ยังไม่มีข้อมูลหรือความรู้ในเรื่องนั้น ๆ  นอกจากนี้ นักเรียนยังต้องสามารถอธิบายถึงศักยภาพของการนำความรู้ทางวิทยาศาสตร์ไปใช้เพื่อประโยชน์ของสังคมได้ เช่น การใช้ความรู้เกี่ยวกับเชื้อไวรัสและแบคทีเรียในการกำหนดนโยบายทางสังคมเพื่อป้องกันการแพร่เชื้อ หรือการใช้ความรู้เกี่ยวกับกระบวนการทางเคมีเพื่อหาวิธีแก้ปัญหาที่ยั่งยืน เช่น การพัฒนาแบตเตอรี่ที่ใช้งานได้นานขึ้น

2) การออกแบบและประเมินกระบวนการสืบเสาะหาความรู้ทางวิทยาศาสตร์ และการแปลความหมายข้อมูลและใช้ประจักษ์พยานในเชิงวิทยาศาสตร์อย่างมีวิจารณญาณ

สมรรถนะนี้เป็นความสามารถในการออกแบบ และประเมินกระบวนการสืบเสาะหาความรู้ทางวิทยาศาสตร์ รวมถึงวิธีการระบุคำถามอย่างเป็นวิทยาศาสตร์ และการแปลความหมายข้อมูล ซึ่งแสดงให้เห็นถึงความสามารถ ดังนี้

• การระบุคำถามในการศึกษาทางวิทยาศาสตร์ที่กำหนดให้
• การออกแบบการทดลองที่เหมาะสมเพื่อตอบคำถาม
• การประเมินว่าการทดลองที่ได้ออกแบบไว้นั้นเหมาะสมที่สุดสำหรับการตอบคำถามหรือไม่
• การตีความข้อมูลที่มีการนำเสนอในรูปแบบต่าง ๆ สามารถลงข้อสรุปที่เหมาะสมจากข้อมูลและประเมินข้อดีที่เกี่ยวข้องกับข้อมูลเหล่านั้นได้

นักเรียนที่มีความสามารถในการออกแบบและประเมินกระบวนการสืบเสาะหาความรู้ทางวิทยาศาสตร์ และการแปลความหมายข้อมูลและใช้ประจักษ์พยานในเชิงวิทยาศาสตร์อย่างมีวิจารณญาณ จำเป็นต้องมีความสามารถในการแยกแยะคำถามที่สามารถตอบได้ด้วยการสืบเสาะหาความรู้ทางวิทยาศาสตร์ออกจากคำถามประเภทอื่น ๆ ที่ใช้ความรู้ที่แตกต่างกัน ในการประเมินคำถามต้องใช้วิจารณญาณในการตัดสินใจเกี่ยวกับตัวแปรและความสำคัญของผลลัพธ์ที่เป็นไปได้ ความสามารถนี้ต้องใช้ความรู้ทางวิทยาศาสตร์และความรู้ด้านกระบวนการสืบเสาะหาความรู้ทางวิทยาศาสตร์อื่น ๆ รวมถึงการระบุตัวแปรที่เกี่ยวข้องและการประเมินความเหมาะสมของข้อมูลที่ได้รับกับข้อมูลที่ได้จากการทดลองจริง นอกจากนี้ ควรตีความและประเมินความน่าเชื่อถือของแหล่งที่มาและข้อสรุปที่ได้จากหลักฐานเบื้องต้นได้ รวมถึงสามารถใช้เครื่องมือทางคณิตศาสตร์เป็นพื้นฐานในการวิเคราะห์หรือสรุปข้อมูล ควรรู้จักวิธีการนำเสนอข้อมูลในรูปแบบที่แตกต่างกัน และสามารถเลือกวิธีการแสดงผลที่เหมาะสม ทั้งนี้ ความรู้ความเข้าใจเหล่านี้เป็นสิ่งสำคัญสำหรับการพัฒนาความฉลาดรู้ด้านข้อมูลและการวิธีนำเสนอข้อมูลที่มักพบทางช่องทางออนไลน์และสื่อต่าง ๆ

3) การศึกษาค้นคว้า ประเมิน และใช้ข้อมูลทางวิทยาศาสตร์เพื่อการตัดสินใจและการลงมือกระทำ

สมรรถนะนี้เป็นความสามารถในการศึกษาค้นคว้าและประเมินข้อมูล คำกล่าวอ้าง และข้อโต้แย้งทางวิทยาศาสตร์ที่นำเสนอในรูปแบบและบริบทต่าง ๆ และสามารถลงข้อสรุปที่เหมาะสม ซึ่งแสดงให้เห็นถึงความสามารถดังนี้

• การสืบค้น ประเมิน และสื่อสารเกี่ยวกับความสัมพันธ์ของข้อมูลจากแหล่งต่าง ๆ (ข้อมูลในเชิงวิทยาศาสตร์ สังคม เศรษฐกิจ และจริยธรรม) ซึ่งอาจมีความสำคัญหรือมีคุณค่ากับการตัดสินใจในประเด็นที่เกี่ยวข้องกับวิทยาศาสตร์ว่าสนับสนุนข้อโต้แย้งหรือแนวทางการแก้ปัญหาเหล่านั้นหรือไม่
• การแยกแยะระหว่างคำกล่าวอ้างที่มีหลักฐานทางวิทยาศาสตร์ที่ชัดเจนหรือคำกล่าวอ้างจากผู้เชี่ยวชาญกับคำกล่าวอ้างจากผู้ที่ไม่ใช่ผู้เชี่ยวชาญหรือเป็นความเห็นของบุคคลทั่วไป รวมถึงสามารถให้เหตุผลเกี่ยวกับการแยกแยะนั้นได้
• การสร้างข้อโต้แย้งในการสนับสนุนข้อสรุปทางวิทยาศาสตร์ที่เหมาะสมจากชุดข้อมูล
• การวิจารณ์ข้อบกพร่องที่พบบ่อยในข้อโต้แย้งที่เกี่ยวข้องกับวิทยาศาสตร์โดยใช้ความรู้เกี่ยวกับการได้มาของความรู้และความรู้ด้านกระบวนการ เช่น การตั้งสมมติฐานที่ไม่ดี สาเหตุกับความสัมพันธ์ คำอธิบายที่ไม่ถูกต้อง และการสรุปจากข้อมูลที่มีอยู่อย่างจำกัด
• การตัดสินใจโดยใช้ข้อโต้แย้งทางวิทยาศาสตร์ทั้งในระดับส่วนตัวหรือส่วนรวม ที่มีส่วนช่วยในการแก้ปัญหาในปัจจุบันหรือสนับสนุนการพัฒนาที่ยั่งยืน

นักเรียนที่มีความสามารถในการศึกษาค้นคว้า ประเมิน และใช้ข้อมูลทางวิทยาศาสตร์เพื่อการตัดสินใจและการลงมือกระทำนั้นต้องมีความสามารถในการประเมินลักษณะของแหล่งที่มาของข้อมูล ความเชี่ยวชาญของผู้จัดทำข้อมูล ลักษณะของสื่อที่เผยแพร่ข้อมูล การตรวจสอบโดยผู้ร่วมวิจัย และประเด็นเกี่ยวกับคุณภาพของข้อมูล เช่น ความแม่นยำ ความถูกต้อง ขนาดของกลุ่มตัวอย่าง เป็นต้น  บุคคลที่ได้รับการศึกษาด้านวิทยาศาสตร์ควรเป็นผู้ที่มีแนวโน้มที่จะปฏิเสธหรือไม่ไว้วางใจต่อข้อมูลที่ไม่น่าเชื่อถือ มีความรู้ด้านกระบวนการ และความรู้ที่เกี่ยวกับการได้มาของความรู้ และสามารถระบุสมมติฐาน ยืนยันข้อมูล และแสดงเหตุผลในการวิเคราะห์ทางวิทยาศาสตร์ได้ รวมทั้งสามารถสร้างเหตุผลจากข้อมูลทางวิทยาศาสตร์และระบุข้อบกพร่องที่พบบ่อย เช่น สมมติฐานที่ไม่เป็นจริง ความแตกต่างระหว่างความสัมพันธ์กับสาเหตุ การอธิบายที่ผิดพลาด และการลงข้อสรุปจากข้อมูลที่มีอยู่อย่างจำกัด นอกจากนี้ ควรรู้ว่าความรู้ทางวิทยาศาสตร์เป็นเพียงปัจจัยหนึ่งในการตัดสินใจ และควรพัฒนาความสามารถในการศึกษาค้นคว้า ประเมินค่า และใช้ข้อมูลทางวิทยาศาสตร์สำหรับเรื่องที่เกี่ยวกับวิทยาศาสตร์ ทั้งในระดับส่วนบุคคล ระดับท้องถิ่น/ประเทศ และระดับโลก

ความรู้ทางวิทยาศาสตร์

การประเมินความรู้ทางวิทยาศาสตร์ ที่ PISA กำหนดไว้นั้นครอบคลุมความรู้ทางวิทยาศาสตร์สามด้าน ได้แก่ ความรู้ด้านเนื้อหา (Content knowledge) ความรู้ด้านกระบวนการ (Procedural knowledge)  และความรู้เกี่ยวกับการได้มาของความรู้ (Epistemic knowledge) ซึ่งมีรายละเอียดดังนี้

1) ความรู้ด้านเนื้อหา เป็นความรู้เกี่ยวกับข้อเท็จจริง  แนวความคิดหลัก  แนวคิดและทฤษฎีเกี่ยวกับโลกธรรมชาติ  โดย PISA เลือกประเมินความรู้ในสาขาวิชาหลัก ได้แก่ ฟิสิกส์ เคมี ชีววิทยา และวิทยาศาสตร์โลกและอวกาศ  ทั้งนี้มีเกณฑ์การเลือกแนวคิดทางวิทยาศาสตร์ที่ใช้ในการประเมิน ดังนี้

• เป็นความรู้ที่เกี่ยวข้องกับสถานการณ์ในชีวิตจริง
• แสดงให้เห็นถึงแนวความคิดหลักทางวิทยาศาสตร์ หรือทฤษฎีที่สำคัญ ซึ่งถูกสร้างและใช้อย่างยาวนาน
• เหมาะสมกับระดับพัฒนาการของนักเรียนอายุ 15 ปี

ความรู้ด้านเนื้อหาวิทยาศาสตร์ที่ PISA ประเมินนั้นครอบคลุมความรู้เกี่ยวกับโลกธรรมชาติ  มีองค์ประกอบดังนี้

2) ความรู้ด้านกระบวนการ เป็นความรู้เกี่ยวกับกระบวนการที่นักวิทยาศาสตร์ใช้ในการสร้างความรู้ทางวิทยาศาสตร์ รวมทั้งความรู้ในเรื่องการปฏิบัติและแนวความคิดเกี่ยวกับการสืบเสาะหาความรู้ เช่น การตรวจสอบซ้ำเพื่อลดความผิดพลาดและลดความไม่แน่นอน  การควบคุมตัวแปร  และการมีกระบวนการมาตรฐานเพื่อนำเสนอและสื่อสารข้อมูล

ลักษณะทั่วไปของความรู้ด้านกระบวนการที่จะทดสอบนักเรียน  ครอบคลุมถึง

• แนวคิดเรื่องตัวแปร ได้แก่ ตัวแปรต้น ตัวแปรตาม และตัวแปรควบคุม
• แนวคิดเรื่องการวัด เช่น การวัดเชิงปริมาณ (การใช้เครื่องมือวัด) การวัดเชิงคุณภาพ (การสังเกต) การใช้มาตรวัด และการวัดตัวแปรเชิงกลุ่มและตัวแปรต่อเนื่อง
• วิธีการประเมินและลดข้อผิดพลาด เช่น การวัดซ้ำและการหาค่าเฉลี่ยจากการวัด
• กลไกในการยืนยันความเที่ยงตรงของข้อมูล (ความใกล้เคียงของค่าที่ได้จากการวัดปริมาณเดิมซ้ำ) และความถูกต้องของข้อมูล (ความใกล้เคียงของค่าที่ได้จากการวัดกับค่าจริง)
• วิธีการทั่วไปในการสรุปและนำเสนอข้อมูลโดยใช้ตาราง กราฟ และแผนภูมิอย่างเหมาะสม
• วิธีการควบคุมตัวแปร และบทบาทของการควบคุมตัวแปรในการออกแบบการทดลอง หรือการทดลองแบบสุ่มที่มีกลุ่มควบคุม เพื่อหลีกเลี่ยงผลที่สับสน และการระบุกลไกของสาเหตุที่อาจเป็นไปได้
• ลักษณะของการออกแบบที่เหมาะสมเพื่อตอบคำถามทางวิทยาศาสตร์ที่กำหนด เช่น การทดลอง การสำรวจตรวจสอบภาคสนามหรือการค้นหารูปแบบ  และบทบาทของกลุ่มควบคุมในการหาความสัมพันธ์ระหว่างเหตุและผล
• กระบวนการต่าง ๆ ในการตรวจสอบโดยผู้เชี่ยวชาญในชุมชนวิทยาศาสตร์เพื่อให้แน่ใจว่าความรู้ที่อ้างมานั้นมีความน่าเชื่อถือ

3) ความรู้เกี่ยวกับการได้มาของความรู้ เป็นความเข้าใจในโครงสร้างและลักษณะสำคัญของวิทยาศาสตร์ที่มีต่อกระบวนการสร้างความรู้ทางวิทยาศาสตร์ และเข้าใจบทบาทของคำถาม การสังเกต ทฤษฎี สมมติฐาน แบบจำลอง และการอภิปรายโต้แย้งในทางวิทยาศาสตร์ที่มีต่อกระบวนการสร้างความรู้และความรู้ที่สร้างขึ้นด้วยวิทยาศาสตร์  การยอมรับรูปแบบที่หลากหลายในกระบวนการสืบเสาะหาความรู้ และบทบาทในการตรวจสอบจากผู้อื่นที่ทำให้ความรู้ที่สร้างขึ้นนั้นน่าเชื่อถือ ซึ่งความรู้เกี่ยวกับการได้มาของความรู้ประกอบด้วย 4 องค์ประกอบสำคัญ ได้แก่ ความรู้เกี่ยวกับบทบาทของแบบจำลองทางวิทยาศาสตร์ บทบาทของข้อมูลและหลักฐานทางวิทยาศาสตร์ ธรรมชาติของการให้เหตุผลทางวิทยาศาสตร์ และธรรมชาติของวิทยาศาสตร์ในการทำงานร่วมกันและการเป็นชุมชน

ความเข้าใจในโครงสร้างและการระบุลักษณะสำคัญของวิทยาศาสตร์นั้นเป็นการแสดงความเข้าใจในสิ่งต่อไปนี้

อัตลักษณ์ทางวิทยาศาสตร์

การให้อัตลักษณ์ทางวิทยาศาสตร์เป็นองค์ประกอบหลักองค์ประกอบหนึ่งในกรอบการประเมินด้านวิทยาศาสตร์ของ PISA 2025 นั้น มาจากหลักการที่ว่า แม้ความรู้และสมรรถนะทางวิทยาศาสตร์จะมีความสำคัญและมีคุณค่าต่ออนาคตของเยาวชน แต่ผลลัพธ์ของอัตลักษณ์ก็มีความสำคัญต่อการสนับสนุนให้เกิดความเป็นผู้นำในการเปลี่ยนแปลงและการเป็นพลเมืองที่มีความกระตือรือร้นในโลกที่เปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว เช่น แนวคิดเกี่ยวกับตนเองของนักเรียน การรับรู้ความสามารถของตนเอง ความเป็นผู้นำในการเปลี่ยนแปลงของนักเรียน แรงจูงใจ ความเชื่อเกี่ยวกับการได้มาของความรู้ และต้นทุนทางวิทยาศาสตร์  ซึ่งสิ่งเหล่านี้เป็นองค์ประกอบหนึ่งที่ร่วมกับความรู้และสมรรถนะทางวิทยาศาสตร์เพื่อการประยุกต์ใช้ในชีวิตประจำวันอย่างได้ผล เจตคติต่อวิทยาศาสตร์และเจตคติเชิงวิทยาศาสตร์เป็นสองมิติสำคัญที่ช่วยสะท้อนให้เห็นถึงระดับความสนใจที่แสดงออกเกี่ยวกับปัญหา การมีส่วนร่วมในกิจกรรมทางวิทยาศาสตร์ และการให้คุณค่าต่อวิธีการคิดและการทำงานทางวิทยาศาสตร์

โครงสร้างของอัตลักษณ์ทางวิทยาศาสตร์ใน PISA 2025 ประกอบด้วยองค์ประกอบต่าง ๆ ที่มีส่วนช่วยส่งเสริมเส้นทางวิชาชีพด้านวิทยาศาสตร์ โดยสะท้อนให้เห็นถึงความจำเป็นที่จะต้องประเมินความสามารถในด้านสมรรถนะที่เกี่ยวข้องกับชีวิตในศตวรรษที่ 21 โดยเฉพาะอย่างยิ่งการใช้ข้อมูลทางวิทยาศาสตร์ในการตัดสินใจและความสามารถในการมีส่วนร่วมในการบริหารจัดการต่าง ๆ ที่ส่งผลต่อชีวิตประจำวัน ซึ่งจะถูกวัดด้วยเครื่องมือทั้งในแบบทดสอบและแบบสอบถาม  โดย PISA 2025 ได้จำแนกอัตลักษณ์ทางวิทยาศาสตร์ออกเป็น 3 มิติหลัก ได้แก่

1. การเห็นคุณค่าของมุมมองทางวิทยาศาสตร์และวิธีการสืบเสาะหาความรู้
2. องค์ประกอบด้านอารมณ์ความรู้สึกของอัตลักษณ์ทางวิทยาศาสตร์
3. ความตระหนัก ความห่วงใย และการเป็นผู้นำในการเปลี่ยนแปลงในเรื่องเกี่ยวกับสิ่งแวดล้อม

อัตลักษณ์ทางวิทยาศาสตร์ทั้ง 3 มิติหลัก ประกอบด้วยโครงสร้าง ดังต่อไปนี้

โครงสร้างด้านต้นทุนทางวิทยาศาสตร์ 

• ต้นทุนทางวิทยาศาสตร์  เป็นความรู้ที่เกี่ยวข้องกับวิทยาศาสตร์ เจตคติ อุปนิสัย ทรัพยากร พฤติกรรม และการมีปฏิสัมพันธ์ทางสังคม เช่น การเข้าร่วมกิจกรรมทางวิทยาศาสตร์ ความรู้ความเข้าใจในงานด้านวิทยาศาสตร์ที่ได้รับจากนอกโรงเรียน
• ความเชื่อเกี่ยวกับการได้มาของความรู้ นั่นคือ การเห็นคุณค่าโดยทั่วไปของวิทยาศาสตร์และการสืบเสาะหาความรู้ทางวิทยาศาสตร์

โครงสร้างด้านเจตคติ

• แนวคิดเกี่ยวกับตนเองในด้านวิทยาศาสตร์ (ความรู้สึกเกี่ยวกับตนเองในด้านความสัมพันธ์กับวิทยาศาสตร์ รวมถึงการมีส่วนร่วมในอนาคต)
• การรับรู้ความสามารถด้านวิทยาศาสตร์ของตนเอง
• ความเพลิดเพลินในด้านวิทยาศาสตร์
• แรงจูงใจเชิงเครื่องมือ (แรงจูงใจในการเรียนรู้เกี่ยวกับวิทยาศาสตร์)

โครงสร้างด้านสิ่งแวดล้อม

• ความตระหนักเรื่องสิ่งแวดล้อม
• ความห่วงใยเรื่องสิ่งแวดล้อม
• การเป็นผู้นำในการเปลี่ยนแปลงในเรื่องสิ่งแวดล้อม

โดยแต่ละโครงสร้างมีรายละเอียด ดังต่อไปนี้

สมรรถนะทางวิทยาศาสตร์สิ่งแวดล้อม

ผลกระทบจากมนุษย์ก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงครั้งสำคัญของระบบต่าง ๆ ในโลก (IPCC, 2021) โดยเฉพาะตั้งแต่เริ่มมีอุตสาหกรรมในศตวรรษที่ 18 จนถึงปัจจุบัน ซึ่งทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิโลกและการสูญเสียความหลากหลายทางชีวภาพที่ส่งผลต่อสิ่งมีชีวิตทุกชนิด การแก้ไขปัญหานี้จึงต้องอาศัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีร่วมกับวิชาความรู้อื่น ๆ เพื่อสร้างทางเลือกในการดำรงชีวิตอย่างยั่งยืน เยาวชนจึงต้องมีความเข้าใจและปฏิบัติตามเทคโนโลยีและวิทยาศาสตร์ร่วมกับการคิดเชิงวิเคราะห์ สื่อสารและเข้าใจวิชาความรู้ที่หลากหลายและเคารพภูมิปัญญาของทุกชนชาติ ดังนั้น การศึกษาจึงควรสนับสนุนให้เยาวชนพัฒนาจิตสำนึกและความยุติธรรม ตามมุมมองที่ว่ามนุษย์เป็นส่วนหนึ่งของสิ่งแวดล้อมและมีการคิดเชิงระบบเพื่อสนับสนุนทางเลือกของการดำรงชีวิตอย่างยั่งยืนในระดับส่วนบุคคล ระดับท้องถิ่น/ประเทศ และระดับโลก

การพัฒนาให้เกิดการเป็นผู้นำในการเปลี่ยนแปลง (Agency) เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับเยาวชนอายุ 15 ปี เพื่อทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงตามความจำเป็นในการบรรลุตามเป้าหมาย การเป็นผู้นำในการเปลี่ยนแปลงเกี่ยวข้องกับการวิเคราะห์ปัญหาซึ่งมีระบบที่ซับซ้อนอย่างครบถ้วนและประเมินค่าข้อสันนิษฐานที่มาจากผู้เชี่ยวชาญได้อย่างถูกต้อง นอกจากนี้ยังเกี่ยวข้องกับการตัดสินใจในการกำหนดเป้าหมายเพื่อสร้างการเปลี่ยนแปลงและวิธีการในการกระทำที่รับผิดชอบ รวมถึงการตัดสินใจโดยการตรวจสอบและวิเคราะห์ข้อมูลในแง่มุมทางวิทยาศาสตร์ ความสามารถในการตัดสินใจที่จะลงมือกระทำอย่างรับผิดชอบสำหรับตนเองร่วมกับผู้อื่นเป็นตัววัดของการเป็นผู้นำในการเปลี่ยนแปลงในยุคแอนโทรโปซีน ตัวอย่างเช่น การแสดงความเป็นผู้นำในการเปลี่ยนแปลงในยุคแอนโทรโปซีน ประกอบไปด้วยการพิจารณาทางเลือกในการดำเนินชีวิตส่วนตัวและการเปลี่ยนแปลงการส่งเสริมให้ผู้อื่นพิจารณาและเปลี่ยนแปลง และให้ข้อเสนอแนะแก่องค์กรและรัฐบาลเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงที่จำเป็นการกระทำเหล่านี้มีส่วนช่วยให้การจัดการทรัพยากรดียิ่งขึ้น

การศึกษาด้านวิทยาศาสตร์เป็นสิ่งสำคัญในการทำให้เยาวชนมีความเข้าใจพื้นฐานเกี่ยวกับระบบโลกและการมีปฏิสัมพันธ์กับระบบมนุษย์ การทำความเข้าใจถึงระดับความซับซ้อนของประเด็นปัญหานิเวศวิทยาเชิงสังคมและเข้าใจถึงความสัมพันธ์ของปัญหาเหล่านี้ผ่านการใช้เครื่องมือที่เหมาะสม เช่น การสร้างแผนผังของระบบเป็นสิ่งจำเป็นที่สุดในการเตรียมความพร้อมให้เยาวชนรับมือกับความท้าทายในยุคปัจจุบัน เช่น การบรรเทาและการปรับตัวกับการเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศ ซึ่งในยุคที่ไม่แน่นอนเช่นนี้ เยาวชนยังต้องมีลักษณะอุปนิสัยและเจตคติต่อการทำงานของตนเองและการทำงานร่วมกับผู้อื่น และคนรุ่นอื่น ๆ เพื่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงอย่างเป็นระบบและมีความยั่งยืน ดังต่อไปนี้

• การคิดเชิงระบบ เป็นความสามารถในการรับรู้ถึงการมีปฏิสัมพันธ์ที่มีความซับซ้อนที่เกิดจากความสัมพันธ์ของตัวแปรที่เกี่ยวข้องและเข้าใจผลที่ตามมาของการเปลี่ยนแปลงของตัวแปรเหล่านั้น
• การรับรู้ถึงความสามารถและศักยภาพของตนเอง เป็นความเชื่อว่าตนเองสามารถลงมือกระทำได้
• การรับรู้ถึงความสามารถและศักยภาพของการทำงานเป็นกลุ่ม เป็นการเชื่อว่ากลุ่มของตนเองสามารถประสบความสำเร็จตามที่ตั้งเป้าหมายได้
• ผลลัพธ์ที่คาดหวัง เป็นความเชื่อว่าการกระทำของตนเองจะส่งผลต่อประเด็นปัญหาที่สนใจ
• การเป็นผู้นำในการเปลี่ยนแปลง เป็นการรับรู้ว่าบุคคลมีอิทธิพลต่อการกระทำและสถานการณ์ของตนเอง
• ความมุ่งหวัง เป็นความรู้สึกว่ามีวิธีการที่นำไปสู่อนาคตที่เป็นไปได้ซึ่งคุ้มค่าที่จะทำให้สำเร็จ

ความสามารถในการรับรู้ระบบที่ซับซ้อนและเข้าใจความสัมพันธ์ของระบบเหล่านี้เป็นสิ่งสำคัญในการแก้ไขปัญหาด้านสิ่งแวดล้อมและสังคม ที่ต้องการการพิจารณาว่าการแทรกแซงสามารถปรับปรุงสถานการณ์ได้อย่างไร โดยมีความเชื่อมั่นในตนเองในการลงมือกระทำและการมองภาพของอนาคตอย่างมีความหวัง การคิดเชิงระบบเป็นสิ่งสำคัญในการศึกษาด้านวิทยาศาสตร์ เนื่องจากช่วยให้เข้าใจได้ดียิ่งขึ้นว่าการเปลี่ยนแปลงในตัวแปรหนึ่งสามารถมีผลต่อตัวแปรอื่นได้อย่างไร  ความมุ่งหวังเป็นสิ่งสำคัญในการแก้ไขปัญหาที่ซับซ้อนเนื่องจากจะช่วยให้เกิดความเชื่อมั่นในศักยภาพที่จะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงได้ ความเชื่อในความสามารถของบุคคลที่จะทำงานร่วมกับชุมชนเพื่อสร้างการเปลี่ยนแปลงหรืออาจกล่าวได้ว่าความเชื่อมั่นในการทำงานเป็นกลุ่มนั้นก็มีความสำคัญเช่นเดียวกัน  การผสานความหวังกับความรู้เกี่ยวกับระบบโลกที่เชื่อมโยงกันสามารถช่วยแก้ไขปัญหาด้านสิ่งแวดล้อมและสังคมได้ และการประเมินความหวังของเยาวชนเกี่ยวกับอนาคตนั้นเป็นสิ่งสำคัญในการประเมินความสามารถต่อการรับมือกับสถานการณ์ที่เกิดขึ้นในยุคแอนโทรโปซีน

การเป็นผู้นำในการเปลี่ยนแปลงในยุคแอนโทรโปซีน

สมรรถนะทางวิทยาศาสตร์สิ่งแวดล้อมของผู้เรียนสามารถวัดได้จากการเป็นผู้นำในการเปลี่ยนแปลงในยุคแอนโทรโปซีน ซึ่งมีนิยามดังต่อไปนี้

การเป็นผู้นำในการเปลี่ยนแปลงในยุคแอนโทรโปซีน จำเป็นต้องมีความเข้าใจว่ามนุษย์เป็นสิ่งมีชีวิตที่สร้างผลกระทบต่อการเปลี่ยนแปลงของโลกทั้งระบบอย่างมีนัยสำคัญ และมนุษย์ก็ยังคงทำเช่นนี้เรื่อยไป  ดังนั้น เยาวชนที่เป็นผู้นำในการเปลี่ยนแปลงในยุคแอนโทรโปซีนต้องมีความเชื่อว่าการลงมือกระทำของพวกเขาจะได้รับความชื่นชม เห็นชอบ และเกิดผลดีเมื่อพวกเขาลงมือกระทำเพื่อลดปัญหาทางสิ่งแวดล้อม เช่น การเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศ การสูญเสียความหลากหลายทางชีวภาพ การขาดแคลนน้ำจืด และประเด็นปัญหาและวิกฤตที่ซับซ้อนอื่น ๆ ดังนั้น การเป็นผู้นำในการเปลี่ยนแปลงในยุคแอนโทรโปซีนจึงหมายถึงแนวทางในการดำรงชีวิตและการกระทำของบุคคลที่จะวางตนเป็นส่วนหนึ่งของระบบนิเวศ เห็นคุณค่าและเอาใจใส่ต่อสิ่งมีชีวิตทุกชนิดและการดำรงชีวิตที่ต้องพึ่งพาอาศัยกัน บุคคลที่มีความเป็นผู้นำในการเปลี่ยนแปลงในยุคแอนโทรโปซีนจะรับรู้ถึงวิธีต่าง ๆ ที่สังคมอาจสร้างความไม่เป็นธรรมและพวกเขาจะลงมือกระทำเพื่อสนับสนุนให้ทุกคนสามารถมีส่วนร่วมในการสร้างความเป็นอยู่ที่ดีของชุมชนและระบบนิเวศ พวกเขาแสดงความมุ่งหวัง ความไม่ย่อท้อ และความเชื่อมั่นในการรับมือกับวิกฤตทั้งทางด้านสังคมและทางด้านนิเวศวิทยาเชิงสังคม  นอกจากนี้ พวกเขายังเคารพและพิจารณามุมมองและระบบความรู้ที่หลากหลาย  รวมทั้งแสดงความสามารถในการมีส่วนร่วมกับเยาวชนและผู้ใหญ่ในทุกช่วงอายุเพื่อการทำงานร่วมกันระหว่างคนแต่ละรุ่นในการเป็นพลเมืองที่ช่วยขับเคลื่อนการพัฒนาความเป็นอยู่ที่ดีของชุมชนและอนาคตที่ยั่งยืน โดยเยาวชนที่มีความเป็นผู้นำในการเปลี่ยนแปลงในยุคแอนโทรโปซีนจะทำงานด้วยตนเองหรือร่วมกับผู้อื่นตั้งแต่ในระดับท้องถิ่นจนถึงระดับโลก เพื่อทำความเข้าใจและจัดการกับปัญหาที่ซับซ้อนซึ่งสิ่งมีชีวิตทุกชนิดในชุมชนของเราต้องเผชิญ

นักเรียนที่มีสมรรถนะทางวิทยาศาสตร์สิ่งแวดล้อม ต้องแสดงให้เห็นถึงความสามารถดังนี้

1. การอธิบายผลกระทบจากการกระทำของมนุษย์ที่มีต่อระบบโลก
2. การตัดสินใจเพื่อการลงมือกระทำด้วยข้อมูล โดยใช้การประเมินแหล่งข้อมูลของประจักษ์พยานที่หลากหลาย และการประยุกต์ใช้การคิดเชิงสร้างสรรค์และการคิดเชิงระบบเพื่อฟื้นฟูและรักษาสิ่งแวดล้อมให้ยั่งยืน
3. การแสดงถึงความมุ่งหวังและเคารพต่อมุมมองที่หลากหลายในการแสวงหาทางออกของปัญหาจากวิกฤตการณ์ทางด้านนิเวศวิทยาเชิงสังคม (socio-ecological crises)

รูป 2 กรอบการประเมินด้านวิทยาศาสตร์ – สมรรถนะทางวิทยาศาสตร์สิ่งแวดล้อม

โดยสมรรถนะเหล่านี้ต้องอาศัยทั้งองค์ประกอบทางปัญญาและองค์ประกอบอื่น ๆ ที่นอกเหนือจากองค์ประกอบทางปัญญา ซึ่งสื่อถึงลักษณะของการเป็นผู้นำในการเปลี่ยนแปลงในยุคแอนโทรโปซีน โดยในแต่ละสมรรถนะทางวิทยาศาสตร์สิ่งแวดล้อมมีรายละเอียดเพิ่มเติมดังนี้

1) การอธิบายผลกระทบจากการกระทำของมนุษย์ที่มีต่อระบบโลก

องค์ประกอบของสมรรถนะนี้ถูกวัดโดยสมรรถนะทางวิทยาศาสตร์สมรรถนะที่ 1 (การอธิบายปรากฏการณ์ในเชิงวิทยาศาสตร์) อย่างไรก็ตาม สมรรถนะนี้มุ่งเน้นไปที่การกระทำของมนุษย์เพื่อสำรวจความเข้าใจของนักเรียนเกี่ยวกับผลกระทบของมนุษย์ต่อระบบโลก สมรรถนะนี้จึงต้องใช้ทั้งความรู้ด้านเนื้อหาและความรู้ด้านกระบวนการ นักเรียนที่มีสมรรถนะดังกล่าวจะแสดงให้เห็นถึงความสามารถดังนี้

1. การอธิบายได้ว่าระบบทางกายภาพ ระบบสิ่งมีชีวิต และระบบของโลกเกี่ยวข้องกับสิ่งแวดล้อมอย่างไร และแต่ละระบบมีปฏิสัมพันธ์กันอย่างไร
2. การศึกษาค้นคว้าและนำความรู้เกี่ยวกับการกระทำของมนุษย์กับระบบเหล่านี้ในช่วงเวลาต่าง ๆ ไปประยุกต์ใช้ได้
3. การนำความรู้ไปใช้เพื่ออธิบายผลกระทบของมนุษย์ที่มีต่อระบบเหล่านี้ในช่วงเวลาต่าง ๆ ทั้งในเชิงบวกและเชิงลบ
4. การอธิบายได้ว่าปัจจัยต่าง ๆ ทางสังคม วัฒนธรรม หรือเศรษฐกิจ มีส่วนทำให้เกิดผลกระทบเหล่านี้ได้อย่างไร

2) การตัดสินใจเพื่อการลงมือกระทำด้วยข้อมูล โดยใช้การประเมินแหล่งข้อมูลของประจักษ์พยานที่หลากหลาย และการประยุกต์ใช้การคิดเชิงสร้างสรรค์และการคิดเชิงระบบเพื่อฟื้นฟูและรักษาสิ่งแวดล้อมให้ยั่งยืน

องค์ประกอบของสมรรถนะนี้ถูกวัดโดยสมรรถนะทางวิทยาศาสตร์สมรรถนะที่ 2 (การสร้างและประเมินการออกแบบกระบวนการสืบเสาะหาความรู้ทางวิทยาศาสตร์ และการแปลความหมายข้อมูลและใช้ประจักษ์พยานในเชิงวิทยาศาสตร์อย่างมีวิจารณญาณ) และสมรรถนะที่ 3 (การค้นคว้า ประเมิน และใช้ข้อมูลทางวิทยาศาสตร์เพื่อการตัดสินใจและการลงมือกระทำ) ซึ่งต้องใช้ความรู้ด้านเนื้อหา ความรู้ด้านกระบวนการ และความรู้เกี่ยวกับการได้มาของความรู้ นักเรียนที่มีสมรรถนะดังกล่าวจะแสดงให้เห็นถึงความสามารถดังนี้

1. การเข้าถึงและประเมินหลักฐานจากวิธีการได้มาซึ่งความรู้หรือแหล่งข้อมูลที่หลากหลายอย่างคิดวิเคราะห์
2. การประเมินและออกแบบวิธีการแก้ไขปัญหาทางนิเวศวิทยาเชิงสังคมที่เป็นไปได้โดยใช้การคิดเชิงสร้างสรรค์และการคิดเชิงระบบ โดยคำนึงถึงผลกระทบต่อคนในรุ่นปัจจุบันและอนาคต
3. การมีส่วนร่วมในกระบวนการพลเมืองทั้งในแบบส่วนบุคคลและส่วนรวม (เช่น การมีส่วนร่วมในกิจกรรมของชุมชนโดยมีจุดประสงค์ในการปรับปรุงสิ่งแวดล้อมเพื่อให้คุณภาพชีวิตในชุมชนดีขึ้น) เพื่อรับรู้ข้อมูลและลงมติการตัดสินใจร่วมกัน
4. การตั้งเป้าหมายในการทำงานร่วมกันระหว่างเยาวชนและผู้ใหญ่รุ่นต่าง ๆ และดำเนินการเพื่อการฟื้นฟูและการเปลี่ยนแปลงทางนิเวศวิทยาเชิงสังคมที่ยั่งยืนในระดับต่าง ๆ ตั้งแต่ระดับท้องถิ่นจนถึงระดับโลก

3) การแสดงถึงความมุ่งหวังและเคารพต่อมุมมองที่หลากหลายในการแสวงหาทางออกของปัญหาจากวิกฤตการณ์ทางด้านนิเวศวิทยาเชิงสังคม (socio-ecological crises)

องค์ประกอบของสมรรถนะนี้ถูกวัดโดยแนวคิดของอัตลักษณ์ทางวิทยาศาสตร์ ซึ่งรวมถึงความเชื่อเกี่ยวกับการได้มาของความรู้ อุปนิสัยในความห่วงใยและใส่ใจต่อผู้อื่น สิ่งมีชีวิตชนิดอื่น ๆ และโลกของเรา และความรู้สึกของการเป็นผู้นำในการเปลี่ยนแปลงและความเชื่อมั่นในการจัดการกับวิกฤตการณ์ทางนิเวศวิทยาเชิงสังคม ซึ่งสมรรถนะนี้ต้องใช้ทั้งความรู้ด้านเนื้อหา ความรู้ด้านกระบวนการ และความรู้เกี่ยวกับการได้มาของความรู้ นักเรียนที่มีสมรรถนะดังกล่าวจะแสดงให้เห็นถึงความสามารถดังนี้

1. การแสดงการกระทำที่ยึดตามหลักจริยธรรมด้วยการใส่ใจผู้อื่นรวมทั้งสิ่งมีชีวิตทุกชนิด ภายใต้โลกทัศน์ที่ว่ามนุษย์เป็นส่วนหนึ่งของสิ่งแวดล้อม
2. การรับรู้ถึงวิธีการต่าง ๆ ที่สังคมได้สร้างความไม่เป็นธรรม และลงมือกระทำเพื่อสนับสนุนให้ทุกคนสามารถมีส่วนร่วมในการสร้างความเป็นอยู่ที่ดีของชุมชนและระบบนิเวศ
3. การแสดงความไม่ย่อท้อ ความมุ่งหวัง และความเชื่อมั่นของตนเองและส่วนรวมในการตอบสนองต่อวิกฤตการณ์ทางนิเวศวิทยาเชิงสังคม
4. การเคารพต่อมุมมองที่หลากหลายเกี่ยวกับประเด็นปัญหาต่าง ๆ และแสวงหาแนวทางในการแก้ไขเพื่อฟื้นฟูชุมชนและระบบนิเวศที่ได้รับผลกระทบ

---

ข้อมูลเพิ่มเติม

PISA 2025 SCIENCE FRAMEWORK, https://pisa-framework.oecd.org/science-2025/