I dette kapitlet presenterer vi hovedresultatene i naturfag for alle deltakerlandene i PISA 2015. I tillegg ser vi på fordelingen av elever på ulike prestasjonsnivåer, samt resultater for ulike kompetanser og kunnskapsområder. Vi legger vekt på norske elevers prestasjoner sammenliknet med elever i de andre nordiske landene, men sammenlikner også med OECD-landene og de andre deltakerlandene. Til slutt ser vi på forskjeller mellom jenters og gutters prestasjoner.

3.1 Innledning

Aktiv deltakelse i samfunnet, evne til å ta gode valg og forstå debatter mellom fageksperter krever både naturfagskunnskaper og interesse for å engasjere seg i disse temaene. Elevers evne og vilje til å engasjere seg i naturfaglige problemstillinger og temaer, er en sentral del av definisjonen av naturfag i PISA 2015.

Hele prøven i PISA 2015 er, som beskrevet i kapittel 1, gjennomført digitalt. I kapittel 1 har vi beskrevet hva overgangen fra papirprøve til prøve på skjerm betyr for tolkning av resultatene. En digital prøve gir mulighet for nye oppgaveformater og større variasjon i måter å måle de ulike kompetansene og kunnskapsområdene i naturfag på. For eksempel oppgaver som inkluderer simulering av forsøk. Eksempler på oppgaver er gitt i kapittel 2 og i et eget vedlegg.

3.2 Hovedresultatene i et internasjonalt perspektiv

I det følgende vil vi presentere de overordnede resultatene i naturfag i form av gjennomsnitt og spredning i prestasjoner for hvert deltakerland. Mer detaljerte data finnes i den internasjonale rapporten (OECD, 2016b). Fordi det er så mange deltakerland, presenterer vi resultatene i to figurer, én for OECD-landene og én for land utenfor OECD.

Det internasjonale gjennomsnittet er beregnet ut fra OECD-landene. Gjennomsnittet i naturfag ble satt til 500 og standardavviket til 100 for OECD-landene i 2006, da naturfag første gang var hovedområde. Figur 3.1 viser resultater i naturfag for alle OECD-landene. For hvert land er det gitt et gjennomsnittlig resultat med standardfeil i parentes. Konfidensintervallet for gjennomsnittsverdiene er vist som det mørkeste partiet i midten av søylene. Konfidensintervallet tilsvarer omtrent to standardfeil (1,96*SE) i hver retning. Det betyr at med 95 prosent sannsynlighet vil gjennomsnittet for norske elever ligge mellom 503 og 494 poeng fordi måleusikkerheten i Norge er på 2,3 poeng. Land med et resultat som er signifikant høyere enn gjennomsnittet for OECD-landene, vil som regel ha hele konfidensintervallet til høyre for konfidensintervallet til OECD. Tilsvarende vil land som har et resultat signifikant lavere enn gjennomsnittet for OECD, som regel ha hele konfidensintervallet til venstre. Standardavviket er gitt i egen kolonne som et mål for spredning i prestasjoner. Land med et resultat som ikke er signifikant forskjellig fra det norske resultatet, er markert med grått. Søylene markerer også persentiler. 50 prosent av elevene ligger innenfor det mørkeblå området, mens hele stolpen er området hvor 90 prosent av elevene befinner seg. Det betyr at de 5 prosent høyest presterende og 5 prosent lavest presterende elevene ligger utenfor området for stolpen.

Norske elever har et gjennomsnitt på 498 poeng som er signifikant bedre enn gjennomsnittet for OECD-landene på 493 poeng. Det grå feltet i figur 3.1viser at det er 12 land som har et resultat som ikke er signifikant forskjellig fra det norske resultatet. Blant dem er både Danmark (502 poeng) og Sverige (493 poeng). Finske elever har et gjennomsnitt på 531 poeng, som er betydelig høyere enn gjennomsnittet for norske elever, mens islandske elever presterer langt lavere (473 poeng).

Elever fra Japan, Estland, Finland og Canada presterer best blant OECD-landene. De samme landene har vært blant dem som har hatt best resultater på naturfagsprøven i alle PISA-undersøkelsene siden 2006. Resultatene for de fleste av de høytpresterende landene har imidlertid blitt svakere i løpet av denne perioden.


Figur 3.1: Resultater i naturfag for OECD-landene. Land med et resultat som ikke er signifikant forskjellig fra det norske resultatet, er markert med grått. Se tekst for mer forklaring.


Figur 3.2: Resultater i naturfag for land utenfor OECD. Se tekst for forklaring. *BSJG er en forkortelse for de kinesiske regionene Beijing, Shanghai, Jiangsu og Guangdong.

Figur 3.2 viser resultater for landene utenfor OECD. Elever fra Singapore presterer klart best, også bedre enn elevene i Japan som har det beste resultat av OECD-landene. Videre presterer også elever i de kinesiske regionene og elever fra Vietnam bedre enn gjennomsnittet i OECD. Resultatet i Russland er noe svakere enn OECD-gjennomsnittet etterfulgt av Litauen og Kroatia. Elever i mange av landene utenfor OECD presterer lavt, og 15 av disse landene gjennomførte prøven på papir, ikke digitalt.

3.3 Endringer i naturfagsprestasjoner fra 2006 til 2015

Naturfag var hovedområde for første gang i PISA 2006, og det året er derfor det første referansepunktet for målinger og endringer i naturfag. Det er gjort omfattende analyser av de internasjonale dataene for å være sikre på at det er mulig å se på endringer over tid etter overgangen til digital prøve. Det er ingen resultater som tyder på at prøven som helhet fungerer annerledes på skjerm enn på papir (se eget appendiks om dette i OECD, 2016b).

Figur 3.3 viser endringer i naturfagsresultater fra PISA 2006 til 2015 for OECD-landene. Positive verdier viser framgang, og signifikante endringer er markert med mørkere farge. Norske elever markerer seg med en signifikant framgang fra 2006 til 2015. Portugal har størst framgang av alle OECD-landene. I PISA 2006 presterte både norske og portugisiske elever signifikant under gjennomsnittet i OECD, mens de i 2015 presterer noe over gjennomsnittet. Israel har ikke signifikant framgang fordi måleusikkerheten her er noe større.

Videre ser vi at det er langt flere land som har en signifikant tilbakegang fra PISA 2006, totalt gjelder det 10 av OECD-landene. Finland har størst tilbakegang av alle OECD-landene etterfulgt av Slovakia og Ungarn. Det er interessant å legge merke til at mange av landene som har tilbakegang, er land som har og har hatt resultater langt over OECD-gjennomsnittet. Det gjelder land som Finland, New Zealand, Australia og Nederland.


Figur 3.3: Endring i naturfagsresultater fra PISA 2006 til 2015 for OECD-landene. Positive verdier viser framgang. Signifikante endringer er markert med mørkere farge på søylene.


Figur 3.4: Prestasjoner i naturfag for de nordiske landene i PISA-undersøkelsene 2006, 2009, 2012 og 2015.

Figur 3.4 viser resultater i naturfag for de nordiske landene i alle PISA-undersøkelsene fra 2006. Norske elever har en signifikant framgang fra PISA 2006 til PISA 2015. Resultatene for hvert av målepunktene viser at norske elever hadde framgang fra PISA 2006 til 2009, mens resultatene i de tre siste undersøkelsene er stabile. I Danmark er resultatene stabile i alle undersøkelsene, og det har ikke vært signifikante endringer mellom noen av målepunktene. I Finland er det en markant og signifikant tilbakegang fra PISA 2006 til PISA 2015. Finske elever presterer likevel langt bedre enn elever i de andre nordiske landene, men avstanden er blitt betraktelig mindre. De islandske elevene viser en signifikant tilbakegang fra PISA 2009. I Sverige er tilbakegangen fra PISA 2006 til 2015 ikke signifikant.

3.4 Prestasjonsnivåer

Prestasjonsnivåene gir en beskrivelse av i hvilken grad elever behersker ulike kunnskaper og kompetanser i naturfag. Nivåene ble første gang etablert i 2006, og poenggrensene er derfor de samme, og andeler elever på de ulike nivåene kan sammenliknes over tid.

Tabell 3.1: Beskrivelse av prestasjonsnivåene i naturfag (OECD, 2016b, vår bearbeidelse).
Nivå Nedre poenggrense Hva elever typisk kan på hvert nivå
6 708 På nivå 6 kan elever:
  • bruke mange ulike naturvitenskapelige teorier og begreper fra fysikk, kjemi, biologi, geologi og astronomi, og bruke innholdskunnskap, metodekunnskap og epistemologisk kunnskap til å lage hypoteser som kan forklare nye naturvitenskapelige fenomener, hendelser eller prosesser, eller til å lage prediksjoner.
  • skille mellom relevant og irrelevant informasjon og trekke på kunnskap utenom det vanlige pensumet i skolefaget når de tolker data.
  • skille mellom argumenter som er basert på naturvitenskapelig evidens og teori, og argumenter som er basert på andre grunnlag.
  • vurdere ulike alternative design på komplekse eksperimenter, feltundersøkelser eller simuleringer og argumentere for hvilket alternativ som egner seg best.
5 633 På nivå 5 kan elever:
  • bruke abstrakte naturvitenskapelige teorier og begreper for å forklare ukjente (og mer) komplekse fenomener, hendelser og prosesser som inneholder flere årsakssammenhenger.
  • bruke avansert epistemologisk kunnskap til å vurdere alternative utforminger av eksperimenter og begrunne sine valg.
  • bruke teoretisk kunnskap til å tolke informasjon eller lage prediksjoner.
  • vurdere ulike metoder for å utforske et gitt spørsmål på en naturvitenskapelig måte og finne begrensninger i tolkning av data, inkludert kilder til og effekten av usikkerhet i vitenskapelige data.
4 559 På nivå 4 kan elever:
  • bruke kompleks eller abstrakt innholdskunnskap, som enten er gitt i oppgaven eller hentet fram fra hukommelsen, for å konstruere forklaringer på komplekse eller mindre kjente hendelser og prosesser.
  • gjennomføre eksperimenter som har to eller flere uavhengige variabler i en avgrenset kontekst.
  • begrunne utformingen av et eksperiment ved å bruke elementer fra metodekunnskap og epistemologisk kunnskap.
  • tolke data fra et datasett med middels grad av kompleksitet eller fra delvis ukjente kontekster. De kan også trekke riktige konklusjoner som går utover dataene og begrunne sine valg.
3 484 På nivå 3 kan elever:
  • bruke middels kompleks innholdskunnskap til å finne eller konstruere forklaringer på kjente fenomener.
  • konstruere forklaringer ved hjelp av relevante stikkord eller støtte, i mindre kjente eller litt komplekse situasjoner.
  • bruke elementer av metodekunnskap eller epistemologisk kunnskap til å gjennomføre enkle eksperimenter i en begrenset kontekst.
  • skille mellom vitenskapelige og ikke-vitenskapelige problemstillinger og finne bevis som støtter en naturvitenskapelig påstand.
2 410 På nivå 2 kan elever:
  • bruke hverdagslig innholdskunnskap og enkel metodekunnskap til å finne en riktig naturvitenskapelig forklaring, tolke data og identifisere spørsmålet i et enkelt eksperiment.
  • bruke enkel eller hverdagslig naturvitenskapelig kunnskap til å identifisere en gyldig konklusjon fra et enkelt datasett.
  • demonstrere enkel epistemologisk kunnskap ved å være i stand til å identifisere spørsmål som kan undersøkes på en naturvitenskapelig måte.
1a 335 Elever på nivå 1 kan:
  • bruke elementær eller hverdagslig innholdskunnskap og metodekunnskap til å gjenkjenne forklaringer på enkle naturvitenskapelige fenomener.
  • gjøre naturvitenskapelige undersøkelser med inntil to variabler med hjelp fra teksten.
  • identifisere enkle årsakssammenhenger eller korrelasjoner og tolke grafiske og visuelle data med et lavt nivå av kompleksitet.
  • velge den beste naturvitenskapelige forklaringen på data som er gitt i en kjent personlig, lokal eller global kontekst.
1b 261 På nivå 1b kan elever:
  • bruke enkel eller hverdagslig naturvitenskapelig kunnskap til å gjenkjenne aspekter av kjente eller enkle fenomener.
  • identifisere enkle mønstre i data, gjenkjenne enkle naturvitenskapelige begreper og følge eksplisitte instruksjoner for å gjennomføre en naturvitenskapelig prosedyre.

Til PISA 2015 ble det utviklet flere veldig lette oppgaver for å øke kvaliteten i målingene for de lavtpresterende deltakerlandene. Det ble også etablert et nytt nivå som kalles 1b, mens det som nå kalles nivå 1a, tilsvarer det som tidligere ble kalt nivå 1. I tabell 3.1 gir vi en kort oppsummering av prestasjonsnivåene. I rammeverket er det en mer detaljert beskrivelse (OECD, 2016a).

Figur 3.5 er sortert etter andel elever under nivå 2. Nivå 2 er sett på som en slags kritisk grense for hvilke naturfaglige kompetanser elever trenger i videre utdanning og yrkesliv og generelt i situasjoner der det er nødvendig å ha naturfaglig kompetanse. Resultatene viser at Estland, Japan, Canada og Finland har lavest prosentandel elever under nivå 2. I Estland presterer bare 9 prosent av elevene under nivå 2, mens i Mexico er nesten halvparten av elevene på dette nivået. Tilsvarende for gjennomsnittet av OECD-landene er 22 prosent. Ser vi på prosentandel elever på de høyeste nivåene, er det svært få elever på nivå 6 i alle OECD-landene. Det er derfor mer interessant å se på nivå 5 og 6 under ett. Høyest prosentandel på de to høyeste nivåene er det i Japan, Estland og Finland, etterfulgt av New Zealand, Canada og Australia. Resultater som viser færrest elever på de laveste nivåene og flest på de to høyeste nivåene, gjenspeiles naturlig nok i hovedresultatene. New Zealand markerer seg imidlertid ved å ha en relativt stor andel på de laveste nivåene samtidig som andelen elever på de to høyeste nivåene er høy. Resultatene for de nordiske landene er gitt i figur 3.6.


Figur 3.5: Prosentandel elever på prestasjonsnivåer for alle OECD-landene, sortert etter andel elever under nivå 2.


Figur 3.6: Prosentandel elever på prestasjonsnivåer for de nordiske landene og OECD-gjennomsnittet, sortert etter andel elever under nivå 2.

Figur 3.6 viser at det er færre norske elever under nivå 2 enn gjennomsnittet i OECD-landene. Innenfor Norden er det Danmark og Finland som har færrest elever under nivå 2, mens Sverige og Island har flest. Om vi ser på andelen elever på nivå 5 og 6, ser vi at Norge har omtrent en like stor andel som OECD-gjennomsnittet. Blant de nordiske landene er det Finland som har flest elever på disse nivåene, og Island som har færrest.

Tabell 3.2: Prosentandel elever under nivå 2 for de nordiske landene i alle PISA-undersøkelsene fra 2006 til 2015. Signifikante endringer fra PISA 2006 til 2015 er uthevet. Positive verdier viser framgang. Standardfeil vises i parentes.
  PISA 2006 PISA 2009 PISA 2012 PISA 2015 Endring fra PISA 2006 til 2015
Norge 21,1 (1,3) 15,8 (0,9) 19,6 (1,1) 18,7 (0,8) –2,4 (2,3)
Danmark 18,4 (1,1) 16,6 (0,8) 16,7 (1,0) 15,9 (0,8) –2,6 (2,0)
Finland 4,1 (0,5) 6,0 (0,5) 7,7 (0,6) 11,5 (0,7) 7,4 (1,2)
Island 20,6 (0,8) 17,9 (0,7) 24,0 (0,8) 25,3 (0,9) 4,8 (2,5)
Sverige 16,4 (0,8) 19,1 (1,0) 22,2 (1,1) 21,6 (1,1) 5,3 (2,2)

Tabell 3.2 viser prosentandel elever under nivå 2 for PISA 2006 til og med 2015, samt endring fra PISA 2006 til 2015. Norge har en noe lavere andel elever under nivå 2 i 2015 enn i 2006, men denne endringen er ikke statistisk signifikant. Til sammenlikning er det en større endring i Finland og Sverige, som nå har en større andel elever på de laveste nivåene enn de hadde i 2006, og disse endringene er statistisk signifikante.

Tabell 3.3: Prosentandel elever på nivå 5 og 6 for de nordiske landene i alle undersøkelsene fra PISA 2006 til 2015. Signifikante endringer fra PISA 2006 til 2015 er uthevet. Positive verdier viser framgang. Standardfeil vises i parentes.
  PISA 2006 PISA 2009 PISA 2012 PISA 2015 Endring fra PISA 2006 til 2015
Norge 6,1 (0,5) 6,4 (0,6) 7,5 (0,6) 8,0 (0,5) 1,9 (1,0)
Danmark 6,8 (0,7) 6,7 (0,6) 6,8 (0,7) 7,0 (0,6) 0,2 (1,1)
Finland 20,9 (0,8) 18,7 (0,9) 17,1 (0,7) 14,3 (0,6) –6,6 (2,1)
Island 6,3 (0,5) 7,0 (0,4) 5,2 (0,6) 3,8 (0,4) –2,6 (0,7)
Sverige 7,9 (0,5) 8,1 (0,6) 6,3 (0,5) 8,5 (0,7) 0,6 (1,1)

Tabell 3.3 viser endring i prosentandel elever på nivå 5 og 6 fra PISA 2006 til og med PISA 2015, samt endring fra 2006 til 2015. Prosentandelen norske elever på de to høyeste nivåene er noe større i 2015 enn i 2006, men endringen er ikke statistisk signifikant. Både Island og Finland har en signifikant lavere andel på de høyeste nivåene nå enn i 2006.

3.5 Kompetansene i naturfag

Alle oppgavene er kategorisert etter de tre kompetansene som definerer naturfag i PISA 2015: Forklare fenomener på en naturvitenskapelig måte, Vurdere og planlegge naturvitenskapelige undersøkelser og Tolke data og evidens på en naturvitenskapelig måte. Generelt er det høy korrelasjon mellom hovedresultatet i naturfag og resultater på de ulike områdene i naturfag. Elever som presterer høyt på ett av områdene, presterer stort sett også bra på de andre områdene. Likevel kan det være interessant å se på forskjeller mellom land når det gjelder de ulike kompetansene. Eventuelle forskjeller i resultater kan gjenspeile ulik vektlegging av naturfagsundervisning i landene.

Tabell 3.4 viser resultatene for hver av de tre kompetansene i OECD-landene. Tabellen viser også forskjellen i poeng mellom hver kompetanse. Landene er sortert alfabetisk. Signifikante forskjeller er uthevet. Resultatene for de nordiske landene blir presentert nærmere i figur 3.7.

Tabell 3.4: Resultater for de tre naturfagkompetansene gitt for alle OECD-landene. De tre kolonnene til høyre viser differansen i poeng mellom hver av de tre kompetansene. Signifikante forskjeller er uthevet.
  Gjennomsnittlig resultat for hver kompetanse Differanse i poeng mellom hver av de tre kompetansene
A. Forklare fenomener naturvitenskapelig B. Vurdere og planlegge naturvitenskapelige undersøkelser C. Tolke data og evidens på en naturvitenskapelig måte Diff. A – B Diff. A – C Diff. B – C
Gj.snitt SE Gj.snitt SE Gj.snitt SE Poeng SE Poeng SE Poeng SE
Australia 510 (1,6) 512 (2,0) 508 (1,8) –2 (1,3) 2 (1,6) 4 (2,3)
Belgia 499 (2,4) 507 (2,5) 503 (2,5) –9 (1,0) –5 (1,2) 4 (1,5)
Canada 530 (2,1) 530 (2,7) 525 (2,7) 0 (2,1) 5 (1,8) 5 (2,1)
Chile 446 (2,6) 443 (2,9) 447 (2,7) 3 (1,6) –1 (1,9) –4 (2,4)
Danmark 502 (2,7) 504 (2,6) 500 (2,6) –2 (1,9) 2 (1,7) 4 (2,2)
Estland 533 (2,0) 535 (2,6) 537 (2,7) –2 (1,9) –3 (2,3) –2 (2,1)
Finland 534 (2,4) 529 (2,9) 529 (2,8) 4 (2,2) 5 (1,7) 0 (2,2)
Frankrike 488 (2,2) 498 (2,5) 501 (2,5) –10 (1,6) –13 (1,9) –4 (1,9)
Hellas 454 (3,9) 453 (4,2) 454 (4,1) 0 (1,7) 0 (1,3) –1 (1,6)
Irland 505 (2,5) 500 (2,6) 500 (2,7) 6 (1,9) 5 (1,8) –1 (1,8)
Island 468 (2,0) 476 (2,5) 478 (2,1) –8 (1,3) –10 (1,7) –2 (1,9)
Israel 463 (3,5) 471 (3,8) 467 (3,7) –9 (1,8) –4 (1,8) 4 (1,8)
Italia 481 (2,7) 477 (2,7) 482 (2,9) 3 (1,9) –1 (1,8) –4 (2,0)
Japan 539 (3,3) 536 (3,3) 541 (3,1) 2 (2,1) –2 (1,8) –4 (2,1)
Latvia 488 (1,8) 489 (2,0) 494 (1,7) –2 (1,6) –6 (1,2) –4 (1,4)
Luxembourg 482 (1,1) 479 (1,7) 486 (1,8) 3 (1,3) –4 (1,8) –7 (2,7)
Mexico 414 (2,3) 415 (2,9) 415 (2,3) –1 (2,4) –1 (1,7) 0 (2,5)
Nederland 509 (2,5) 511 (2,5) 506 (2,5) –2 (1,9) 3 (1,3) 5 (1,7)
New Zealand 511 (2,6) 517 (3,1) 512 (2,5) –5 (2,5) –1 (1,6) 4 (2,0)
Norge 502 (2,3) 493 (2,6) 498 (2,8) 9 (2,0) 4 (1,9) –5 (1,8)
OECD 493 (0,5) 493 (0,5) 493 (0,5) 0 (0,3) 0 (0,3) –1 (0,3)
Polen 501 (2,8) 502 (3,0) 501 (2,6) 0 (1,9) 0 (1,3) 0 (2,1)
Portugal 498 (2,5) 502 (2,7) 503 (2,6) –4 (1,6) –5 (1,7) 0 (1,8)
Slovakia 464 (2,7) 457 (3,2) 459 (2,9) 7 (2,1) 5 (1,5) –2 (1,6)
Slovenia 515 (1,5) 511 (2,0) 512 (2,0) 4 (1,8) 3 (2,1) –1 (2,9)
Spania 494 (2,2) 489 (2,7) 493 (2,4) 5 (2,2) 1 (1,3) –4 (2,0)
Storbritannia 509 (2,7) 508 (2,8) 509 (2,9) 2 (1,9) 0 (2,2) –2 (2,6)
Sveits 505 (3,1) 507 (3,5) 506 (3,0) –2 (2,3) –1 (1,8) 1 (2,3)
Sverige 498 (3,7) 491 (4,0) 490 (3,7) 7 (2,2) 9 (1,5) 1 (1,9)
Sør-Korea 510 (3,4) 515 (3,3) 523 (3,2) –5 (1,9) –12 (1,7) –7 (1,5)
Tsjekkia 496 (2,5) 486 (2,8) 493 (2,8) 10 (2,2) 3 (2,0) –7 (1,8)
Tyrkia 426 (4,2) 428 (4,0) 423 (4,2) –2 (2,2) 3 (1,9) 5 (2,4)
Tyskland 511 (2,8) 506 (2,9) 509 (3,0) 5 (1,7) 2 (1,5) –3 (1,4)
Ungarn 478 (2,5) 474 (2,8) 476 (2,7) 4 (1,9) 2 (1,4) –2 (1,7)
USA 492 (3,4) 503 (3,6) 497 (3,5) –11 (2,1) –5 (2,2) 6 (2,4)
Østerrike 499 (2,7) 488 (2,6) 493 (2,6) 11 (1,9) 6 (1,4) –4 (1,6)

Tabell 3.4 viser at 10 land har signifikant bedre resultat på oppgaver som tilhører kompetansen forklare fenomener på en naturvitenskapelig måte enn på oppgaver som tilhører kompetansen vurdere og planlegge naturvitenskapelige undersøkelser. Størst forskjell finner vi i Østerrike, Tsjekkia og Norge. Det motsatte resultatet ser vi i USA, Frankrike, Israel, Belgia og Island. Elevene i disse landene presterer bedre på oppgaver som tilhører kompetansen vurdere og planlegge naturvitenskapelige undersøkelser enn på oppgaver som tilhører kompetansen forklare fenomener på en naturvitenskapelig måte. Størst positiv differanse mellom oppgaver som tilhører kompetansen forklare fenomener på en naturvitenskapelig måte og oppgaver som tilhører kompetansen tolke data og evidens på en naturvitenskapelig måte finner vi i Sverige, med en differanse på 9 poeng. I Østerrike er differansen 6 poeng, og deretter følger Irland, Slovakia, Canada, og Finland – alle med en differanse på 5 poeng. I Norge er det tilsvarende 4 poeng i differanse. Det er viktig å påpeke at differansene ikke er store selv om de er signifikante. I Frankrike, Sør-Korea og på Island presterer elevene bedre på oppgaver der de må tolke data og evidens enn på oppgaver som handler om å forklare fenomener. Differansen her er henholdsvis 13, 12 og 10 poeng.

Differansene er mindre mellom kompetansen vurdere og planlegge naturvitenskapelige undersøkelser sammenliknet med tolke data og evidens på en naturvitenskapelig måte. I USA, Nederland og Canada er differansen positiv med rundt 5 poeng, mens elevene i Sør-Korea, Luxembourg, Tsjekkia og Norge presterer noe bedre når det handler om å tolke data og evidens. Men forskjellene er små.

Figur 3.7 viser resultatene for hver av de tre kompetansene for de nordiske landene og OECD-gjennomsnittet. Norske elever presterer bedre på oppgaver som tilhører kompetansen forklare fenomener på en naturvitenskapelig måte enn oppgaver som tilhører kompetansen vurdere og planlegge naturvitenskapelige forsøk. Det samme gjelder for finske og svenske elever. Det motsatte gjelder elever på Island som presterer svakest på denne kompetansen. I alle de nordiske landene er det små forskjeller i gjennomsnittsprestasjonene på kompetansene vurdere og planlegge naturvitenskapelige undersøkelser sammenliknet med tolke data og evidens på en naturvitenskapelig måte.


Figur 3.7: Resultater for hver av de tre naturfagskompetansene for de nordiske landene og OECD-gjennomsnittet. Resultatene er sett i forhold til OECD-gjennomsnittet for naturfag (493 poeng).

3.6 Naturfaglig kunnskap

I PISA 2015 er det tre former for naturfaglig kunnskap: innhold, metode og epistemologi. Innholdskunnskap er definert som kunnskap om fakta, begreper og teorier som er etablert innen naturvitenskapen. Metodekunnskap handler om å kjenne til metodene forskere bruker for å komme fram til ny kunnskap, blant annet å kjenne til begreper og prosedyrer som brukes i empiriske undersøkelser. Epistemologi er læren om kunnskap. Mens metodekunnskap innebærer kunnskap om hvordan man designer undersøkelser som er mulige å gjenta, handler kunnskap om epistemologi om hvorfor det er viktig å kunne gjenta undersøkelser. I denne sammenhengen handler epistemologi altså om begrunnelsen for metodene som brukes, og grunnlaget for at naturvitenskapelig kunnskap skal være troverdig. De tre formene for naturfaglig kunnskap er detaljert beskrevet i kapittel 2.1.3.

I PISA 2015 er metodekunnskap og kunnskap om epistemologi slått sammen til én prestasjonsskala. Begrunnelsen for å slå sammen disse to kunnskapsområdene til én skala er blant annet at det var få oppgaver som ble kategorisert innen epistemologi, slik at det ville vært for lite datagrunnlag til å lage en egen skala for dette kunnskapsområdet. Metodekunnskap og epistemologi er også nært beslektet og handler begge om det som blir kalt naturfaget som prosess i den norske læreplanen i naturfag (Utdanningsdirektoratet, 2013).


Figur 3.8: Resultater for to typer kunnskap i naturfag for de nordiske landene og OECD-gjennomsnittet. Resultatene er sett i forhold til OECD-gjennomsnittet for naturfag (493 poeng).

Figur 3.8 viser at de norske elevene presterer noe bedre i innholdskunnskap enn i kunnskap om metode og epistemologi. Det vil si at norske elever presterer best på oppgaver som innebærer at de må ha kunnskap om fakta, begreper og teorier. Det samme mønsteret ser vi også for finske og svenske elever. De norske resultatene stemmer godt overens med funn i PISA 2006 der også norske elever presterte bedre i det som da ble kalt «Kunnskap i naturfag». «Kunnskap i naturfag» og «Kunnskap om naturfag» kan sammenliknes med de to inndelingene som er gjort i PISA 2015, men det er likevel ikke meningsfullt å rapportere endringer over tid for disse delskalaene.

Det er fire OECD-land som har større forskjell mellom de to områdene enn det vi finner i Norge. Aller størst er forskjellen i Østerrike og Tsjekkia, deretter følger Sverige og Finland. I land som USA og Frankrike presterer elevene bedre i prosesskunnskap.

Alle oppgavene er også delt inn i tre faglige områder etter hvilket tema oppgaven hovedsakelig handler om: fysiske og kjemiske systemer, levende systemer eller jordas og universets systemer. I kapittel 2.1.3 er det detaljerte lister over hvilken kunnskap de ulike systemene omhandler. For eksempel innebærer fysiske og kjemiske systemer kunnskap om blant annet stoffers oppbygging og egenskaper, mens levende systemer innebærer kunnskap om blant annet menneskekroppen og økosystemet. Området jordas og universets systemer handler om blant annet energikilder, globalt klima, platetektonikk og solsystemer.


Figur 3.9: Resultater for de tre faglige områdene for de nordiske landene og OECD-gjennomsnittet. Resultatene er sett i forhold til OECD-gjennomsnittet for naturfag (493 poeng).

Figur 3.9 viser at norske elever presterer noe bedre på oppgaver som er hentet fra fysiske og kjemiske systemer enn på oppgaver innenfor levende systemer. Den samme profilen ser vi også i Danmark, Finland og Sverige.

3.7 Kjønnsforskjeller i naturfagsprestasjoner

Figur 3.10 viser differansen mellom guttenes og jentenes prestasjoner i naturfag for alle OECD-landene. Signifikante forskjeller er markert med mørkere søyler. Positiv verdi betyr forskjell i guttenes favør. Dette er i tråd med hvordan resultatene blir presentert i den internasjonale rapporten. Resultatene viser at det er signifikante forskjeller i guttenes favør i 15 land og for OECD-gjennomsnittet, mens det er signifikante forskjeller i jentenes favør i fem land. Det er signifikante forskjeller i guttenes favør i langt flere land denne gangen enn i tidligere undersøkelser. I PISA 2012 var det signifikante forskjeller i guttenes favør bare i ni land, og i tidligere undersøkelser har det vært enda færre land som har hatt forskjeller i guttenes favør. I Norge er det ikke signifikante forskjeller mellom jentenes og guttenes prestasjoner i naturfag. Forskjellen har økt noe i guttenes favør fra PISA 2006, men endringen er ikke signifikant.


Figur 3.10: Differansen mellom guttenes og jentenes naturfagsresultat for OECD-landene. Positive verdier betyr i guttenes favør. Signifikante forskjeller er markert med mørke søyler.

Av OECD-landene er det størst forskjell i guttenes favør i Østerrike. Deretter følger Italia, Chile og Japan. I Østerrike, Japan og Chile var det også store forskjeller i PISA 2012, men for Italia er dette nytt. Luxembourg og Storbritannia hadde størst forskjell i guttenes favør i PISA 2012 og er eksempler på to land hvor kjønnsforskjellene denne gangen er redusert.

Jentene presterer signifikant bedre enn guttene i fem land. Størst forskjell er det i Finland, deretter følger Latvia, Sør-Korea og Hellas. Forskjellen mellom prestasjoner til finske jenter og gutter er så mye som 19 poeng i jentenes favør.

Det er viktig å minne om at det generelt for alle OECD-landene er små kjønnsforskjeller i naturfag sammenliknet med resultatene i lesing. I lesing presterer jenter bedre enn gutter i alle land, og OECD-gjennomsnittet er på 27 poeng i jentenes favør.

3.7.1 Kjønnsforskjeller i prestasjonsnivåer

Figur 3.11 viser andel norske jenter og gutter på ulike prestasjonsnivåer i naturfag. Vi har sett at det i gjennomsnitt er liten forskjell i prestasjoner mellom jenter og gutter. Ser vi på de ulike prestasjonsnivåene finner vi noen små, men signifikante forskjeller. På nivå 2 og 3 er andel jenter signifikant høyere, mens andel gutter er signifikant høyere på de laveste og høyeste nivåene, det vil si under nivå 2 og på nivå 5 og høyere. Dette er i tråd med det internasjonale bildet som viser at spredningen i guttenes prestasjoner er større.


Figur 3.11: Prosentandel norske jenter og gutter på de ulike prestasjonsnivåene i naturfag.

3.7.2 Kjønnsforskjeller i de tre kompetansene

Figur 3.12 viser differansen mellom guttenes og jentenes prestasjoner for hver av de tre kompetansene i naturfag. Resultatene er vist for de nordiske landene og for gjennomsnittet i OECD-landene. Positive verdier betyr i guttenes favør.


Figur 3.12: Kjønnsforskjeller i poeng i de nordiske landene og gjennomsnittet i OECD-landene for hver av de tre kompetansene i naturfag. Positive verdier betyr i guttenes favør, signifikante forskjeller er uthevet.

Resultatene for naturfag samlet viser at det ikke er signifikant forskjell mellom guttenes og jentenes prestasjoner i de nordiske landene bortsett fra i Finland. Når vi ser på prestasjoner for hver av de tre kompetansene, ser vi imidlertid et noe annet bilde. Norske gutter presterer signifikant bedre på oppgaver som hører til kompetansen å forklare fenomener på en naturvitenskapelig måte. Det samme mønsteret ser vi også i Danmark, på Island og for gjennomsnittet i OECD-landene. I Sverige er det ikke signifikante forskjeller, mens det i Finland er signifikante forskjeller i motsatt retning. Det vil si at finske jenter presterer signifikant bedre enn finske gutter på oppgaver innen denne kompetansen.

Svenske, islandske og spesielt finske jenter presterer langt bedre på oppgaver som handler om å vurdere og planlegge naturvitenskapelige undersøkelser. I Norge og Danmark er det ingen forskjeller. Innenfor den tredje kompetansen, tolke data og evidens på en naturvitenskapelig måte, presterer de finske jentene betydelig bedre enn guttene. De islandske jentene presterer også bedre enn guttene, men kjønnsforskjellen er langt fra så stor som i Finland.

3.8 Oppsummering

PISA 2015 viser at norske elever presterer over OECD-gjennomsnittet i naturfag, og det er en signifikant framgang fra PISA 2006, da naturfag sist var hovedområde. Finske elever presterer fremdeles klart bedre enn elever i de andre nordiske landene, selv om forskjellen er betraktelig mindre enn hva den har vært i tidligere undersøkelser. Danske elever presterer noe bedre enn norske elever, men forskjellen er ikke signifikant. Svenske elever presterer noe lavere enn norske elever, men denne forskjellen er heller ikke signifikant. Islandske elever presterer klart svakest i Norden.

Det er en noe lavere andel norske elever som presterer under nivå 2 i naturfag i PISA 2015 sammenliknet med PISA 2006, men denne endringen er ikke statistisk signifikant. Tilsvarende er det en tendens til en noe høyere andel elever på nivå 5 og 6 i PISA 2015 sammenliknet med PISA 2006, men heller ikke denne endringen er statistisk signifikant.

Norske elever presterer noe bedre på oppgaver som måler kompetansen forklare fenomener på en naturvitenskapelig måte, sammenliknet med kompetansen vurdere og planlegge naturvitenskapelige undersøkelser. Norske elever presterer også noe bedre på oppgaver som krever at de har kunnskap om naturfag som produkt (fakta, teorier og begreper), enn på oppgaver som krever kunnskap om prosess (metode og epistemologi).

Det er ingen signifikant forskjell mellom norske jenters og gutters prestasjoner i naturfag. Dette er i tråd med tidligere funn. Vi finner imidlertid noen små kjønnsforskjeller når vi ser på resultatene innenfor de ulike kompetansene. Gutter presterer noe bedre enn jentene på oppgaver som hører til kompetansen forklare fenomener på en naturvitenskapelig måte.

Referanser

OECD (2016a). PISA 2015 Assessment and Analytical Framework: Science, Reading, Mathematic and Financial Literacy. Paris: OECD Publishing.

OECD (2016b). PISA 2015 Results (Volume I): Excellence and Equity in Education. Paris: OECD Publishing.

Utdanningsdirektoratet (2013). Læreplan i naturfag. Hentet 16. august 2016, fra http://data.udir.no/kl06/NAT1–03.pdf.