Die Ergebnisse von PISA 2025 zeigen für Deutschland einen historischen Rückgang der naturwissenschaftlichen Kompetenz seit Beginn der PISA-Testung. Um die Ergebnisse besser verstehen und einordnen zu können, erläutert dieser Beitrag die in PISA 2025 zugrundeliegende Rahmenkonzeption naturwissenschaftlicher Kompetenz.
Naturwissenschaftliche Kompetenz – Hauptdomäne 2025
PISA untersucht in regelmäßigen Abständen die Kompetenzen von 15-Jährigen in den Bereichen Lesen, Mathematik und Naturwissenschaften. In jedem Erhebungsjahr wird einer dieser Bereiche vertiefend untersucht und beinhaltet mehr Aufgaben und Analysemöglichkeiten. Im Erhebungsjahr 2025 wurden naturwissenschaftliche Kompetenzen als Schwerpunkt untersucht. Im Mittelpunkt steht dabei, inwieweit die Schülerinnen und Schüler in der Lage sind, naturwissenschaftliches Wissen zur Analyse, Bewertung und Lösung von Fragestellungen in lebensnahen Kontexten zu nutzen.
Die Rahmenkonzeption von PISA unterscheidet dabei verschiedene Teilkompetenzen und Wissensarten, ordnet Schülerinnen und Schüler auf Grundlage ihrer Ergebnisse einer Kompetenzstufe zu und untersucht zudem die naturwissenschaftliche Identität, die einen bedeutsamen Zusammenhang mit naturwissenschaftlicher Kompetenz erkennen lässt. Angesichts vielfältiger Herausforderungen im Zusammenhang mit Klimawandel, Umwelt- und Ressourcenschutz sowie technologischen Entwicklungen sind naturwissenschaftliche Kompetenzen von besonderer Bedeutung, um Zusammenhänge zu verstehen, evidenzbasiert zu bewerten und verantwortungsbewusste Entscheidungen zu treffen.
Naturwissenschaftliche Teilkompetenzen
Konzeptionell unterscheidet die PISA-Studie drei miteinander verbundene Bereiche naturwissenschaftlicher Kompetenz (s. auch Abbildung, Folie 1):
- Phänomene naturwissenschaftlich erklären: Dieser Kompetenzbereich umfasst die Anwendung naturwissenschaftlicher Konzepte, Modelle und Theorien zur Beschreibung und Erklärung von Vorgängen in Natur und Technik. Er entspricht am ehesten dem klassischen Verständnis naturwissenschaftlicher Fachkompetenz und bildet weiterhin eine zentrale Grundlage naturwissenschaftlicher Bildung.
- Untersuchungen entwerfen und bewerten, Daten und Evidenz kritisch interpretieren: Hier steht die wissenschaftliche Erkenntnisgewinnung im Vordergrund. Schülerinnen und Schüler sollen Untersuchungen beurteilen, Daten interpretieren und die Aussagekraft wissenschaftlicher Erkenntnisse einschätzen können. Diese Teilkompetenz beinhaltet auch die Fähigkeit, selbst Entwürfe für naturwissenschaftliche Untersuchungen erstellen zu können.
- Informationen recherchieren, bewerten und für die Entscheidungsfindung nutzen: Vor dem Hintergrund der zunehmenden Bedeutung digitaler Informationsquellen als veränderte gesellschaftliche Kontextbedingung wurde die PISA-Rahmenkonzeption um einen Kompetenzbereich zum Umgang mit wissenschaftsbezogenen Informationen erweitert. Er umfasst die Fähigkeit,
- Informationen zielgerichtet zu recherchieren,
- Quellen kritisch zu beurteilen,
- Informationen für Entscheidungen und Problemlösungen zu nutzen.
Damit reagiert PISA auf die zunehmende Herausforderung, verlässliche wissenschaftliche Informationen von nicht-wissenschaftlichen Informationen unterscheiden zu können.
Naturwissenschaftliches Wissen umfasst mehr als Fachinhalte
Die Beherrschung der beschriebenen Teilkompetenzen setzt unterschiedliche Wissensformen voraus:
Deklaratives Wissen umfasst Begriffe, Konzepte, Modelle und Theorien und beschreibt in erster Linie das klassische Fachwissen.
Prozedurales Wissen bezieht sich auf Handlung und Anwendung, in diesem Fall etwa auf naturwissenschaftliche Arbeitsweisen, also z. B. das Planen von Untersuchungen, das Erheben von Daten und deren Auswertung.
Epistemisches Wissen beschreibt Kenntnisse darüber, wie wissenschaftliche Erkenntnisse entstehen, wie Evidenz bewertet wird und warum wissenschaftliche Aussagen grundsätzlich vorläufig sind.
Insbesondere die Berücksichtigung epistemischen Wissens verdeutlicht die Ausrichtung von PISA auf wissenschaftliches Denken und Urteilen. Naturwissenschaftliche Bildung wird damit nicht allein als Wissenserwerb verstanden, sondern auch als Verständnis der Entstehung und Bewertung wissenschaftlicher Erkenntnisse.
Aufgaben und Kompetenzstufen
Um die naturwissenschaftlichen Kompetenzen der Schülerinnen und Schüler zu messen, bearbeiten sie in einem 60-minütigen Test Aufgaben unterschiedlicher Schwierigkeitsstufen. Auf Grundlage der richtig gelösten Aufgaben wird ein Kompetenzwert ermittelt, der sich einer Kompetenzstufe zuordnen lässt.
PISA unterscheidet sechs Kompetenzstufen (s. Abbildung, Folie 2). Schülerinnen und Schüler auf den höchsten Kompetenzsstufen V und VI gelten als kompetenzstark. Sie können auch komplexe naturwissenschaftliche Fragestellungen analysieren, wissenschaftliche Informationen kritisch bewerten und auf dieser Basis begründete Schlussfolgerungen ziehen.
Schülerinnen und Schüler unterhalb der Kompetenzstufe II gelten dagegen als kompetenzschwach. Ihnen fehlen grundlegende naturwissenschaftliche Kompetenzen. Sie haben häufig Schwierigkeiten, naturwissenschaftliche Phänomene zu erklären und wissenschaftlich fundierte von nicht fundierten Aussagen zu unterscheiden.
Naturwissenschaftliche Identität
Neben den fachlichen Kompetenzen betrachtet PISA 2025 auch die naturwissenschaftliche Identität der Jugendlichen als motivationales Merkmal. Sie umfasst unter anderem das Interesse an naturwissenschaftlichen Themen, das Vertrauen in die eigenen naturwissenschaftlichen Fähigkeiten sowie die wahrgenommene Bedeutung der Naturwissenschaften für den eigenen Bildungs- und Lebensweg. Die Ergebnisse zeigen einen engen Zusammenhang zwischen naturwissenschaftlicher Identität und naturwissenschaftlicher Kompetenz: Schülerinnen und Schüler mit einer stärker ausgeprägten naturwissenschaftlichen Identität erzielen im Durchschnitt höhere Kompetenzwerte. Die naturwissenschaftliche Identität liefert damit wichtige Hinweise darauf, inwieweit Jugendliche bereit und fähig sind, sich auch künftig mit naturwissenschaftlichen Fragestellungen auseinanderzusetzen.
Fokus: Umweltwissenschaften
Ergänzend zu den naturwissenschaftlichen Kompetenzen erfasst PISA 2025 erstmals auch umweltwissenschaftliche Kompetenz als vertiefenden Aspekt. Während die naturwissenschaftliche Kompetenz allgemein auf das Verstehen und Anwenden naturwissenschaftlicher Konzepte abzielt, richtet sich die umweltwissenschaftliche Kompetenz speziell auf die Analyse und Bewertung ökologischer Herausforderungen und möglicher Lösungsansätze und trägt der wachsenden Bedeutung von Nachhaltigkeitsfragen für Gesellschaft und individuelle Lebensführung Rechnung. Umweltwissenschaftliche Kompetenz beschreibt die Fähigkeit, Umweltprobleme und deren Ursachen zu verstehen, wissenschaftliche Erkenntnisse zur Bewertung von Handlungsoptionen heranzuziehen und Entscheidungen im Kontext nachhaltiger Entwicklung zu reflektieren. Im Mittelpunkt stehen Themen wie Klimawandel, Biodiversität, Ressourcenverbrauch und Umweltverschmutzung.
Wie dargestellt versteht PISA 2025 naturwissenschaftliche Kompetenz als ein mehrdimensionales Konstrukt, das Fachwissen, wissenschaftliches Denken, den reflektierten Umgang mit Informationen und Evidenz sowie motivationale Aspekte miteinander verbindet. Naturwissenschaftliche Kompetenz umfasst damit die Fähigkeit, natur- und umweltwissenschaftliche Fragestellungen fundiert zu beurteilen und Erkenntnisse für verantwortungsbewusstes Handeln zu nutzen.
Quelle
Greiff, S., Diedrich, J., Kastorff, T., Goldhammer, F. & Köller, O. (Hrsg.) (2026). PISA 2025. Bildung im Spannungsfeld von Innovation und Transformation. Waxmann. https://doi.org/10.31244/9783818852009
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Weitere Informationen zu PISA 2025 finden Sie hier.
Ortenburger