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Edita: ISEI.IVEI

Instituto Vasco de Evaluacin e Investigacin Educativa

Asturias 9, 3o48015 Bilbao

Tel.: 94 476 06 04

Info@isei-ivei.netwww.isei-ivei.net

Diciembre 2011

Elaboracin del informe:

El presente documento ha sido elaborado por Alfonso Cao y Francisco Luna y ha contado con el asesoramiento tcnico de Eduardo Ubieta. Ha sido supervisado y aprobado por el equipo directivo del Instituto Vasco de Evaluacin e Investigacin Educativa (ISEI-IVEI).

Es necesario agradecer el apoyo y la colaboracin del personal tcnico que ha tomado parte en el desarrollo del proyecto PISA, cuyo trabajo ha sido decisivo para la existencia de este documento: Raimundo Rubio, Jos Ramn Ugarriza, Amaia Arregi, Carmen Nez, Cristina Elorza, Inmaculada Tambo, Alicia Sainz, Arrate Egaa y Mikel Urkijo.

SUMARIO

Sumario1

Presentacin3

1. El marco de la competencia cientfica en PISA5

1.1. Cmo se definen en PISA las ciencias?7

1.2. Cmo se han medido las ciencias en PISA 2009?8

1.2.1. Situaciones y contextos8

1.2.2. Procesos cientficos9

1.2.3. Contenidos cientficos10

1.2.4. Actitudes hacia la ciencia12

1.3. Dimensiones para evaluar la competencia cientifica13

2. Ejemplos de tems de ciencias en PISA17

2.1. tems de ciencias de PISA 200919

EL EFECTO INVERNADERO21

LOS TEJIDOS30

EL GRAN CAN34

PROTECTORES SOLARES39

MARY MONTAGU46

LLUVIA CIDA52

EJERCICIO FSICO59

ALIMENTOS GENTICAMENTE MODIFICADOS64

2.2. tems de ciencias de PISA 2005 (prueba piloto)69

BIODIVERSIDAD71

AUTOBUSES75

CAMBIO CLIMTICO78

LAS MOSCAS81

LOS CLONES DEL TERNERO85

EL MAZ88

AGUA POTABLE93

LA CARIES DENTAL100

TRABAJO CON CALOR105

EL VIRUS DE LA VIRUELA DEL RATN108

COMPORTAMIENTO DEL ESPINOSO112

FUMAR TABACO118

LA LUZ DE LAS ESTRELLAS123

ULTRASONIDOS125

BRILLO EN LOS LABIOS129

EVOLUCIN132

EL PAN137

EL TRNSITO DE VENUS142

UN RIESGO PARA LA SALUD?145

EL CATALIZADOR148

CIRUGA CON ANESTESIA152

LA ENERGA ELICA157

2.3. tems de ciencias de PISA 2000 y 2003163

LUZ DE DA165

CLONACIN171

EL DIARIO DE SEMMELWEIS175

OZONO183

PRESENTACIN

Desde que en el ao 2000 se puso en marcha la evaluacin internacional PISA hasta el ltimo estudio llevado a cabo en 2009, esta evaluacin se ha convertido en un referente mundial en la medicin de procesos educativos. El modelo PISA, basado en la medicin de las competencias del alumnado de 15 aos y no de los contenidos curriculares, ha transformado de forma significativa el concepto de medicin del rendimiento del alumnado y de las variables relacionadas con los procesos de enseanza y aprendizaje.

Nuestro actual currculo tambin hace una fuerte apuesta por el desarrollo de las competencias bsicas del alumnado, dentro de una tendencia cada vez ms extendida a nivel internacional y que la propia Unin Europea est impulsando de forma expresa en todos sus pases socios. Adems, el propio currculo actual promueve las evaluaciones de diagnstico basadas tambin en la medicin de competencias.

El proyecto PISA evala el rendimiento del alumnado de 15 aos en comprensin lectora, matemticas y ciencias. PISA se ha venido aplicando cada tres aos y, junto a los resultados, divulga parte de las pruebas que utiliza.

Sin duda, uno de los aspectos ms novedosos del estudio PISA es precisamente el formato y las caractersticas de los tems que se utilizan para la medicin de los niveles competenciales del alumnado. Son tems basados en situaciones y contextos cercanos al alumnado en los que se les plantean problemas que deben ser capaces de resolver a partir de los conocimientos y aprendizajes adquiridos en el mbito educativo e incluso en su vida diaria. Todos ellos pretenden ser un reto para el estudiante de 15 aos.

Es por ello, por lo que se pone a disposicin del profesorado vasco este documento en el que se recogen todos los tems que hasta el momento han sido liberados por PISA para medir la competencia cientfica. El ISEI-IVEI public en 2005 otro documento en el se dieron a conocer los tems liberados hasta aquel momento (http://www.isei-ivei.net/cast/pub/Itemsciencias.pdf), pero a fin de facilitar la tarea de consulta y el conocimiento de los mismos por parte del profesorado, nos ha parecido ms adecuado reunir todos los tems disponibles en este documento.

Al principio de este documento se presenta el marco de la evaluacin y, a continuacin, los tems liberados por la OCDE. Los tems estn organizados en varios subapartados:

Los dos primeros grupos incluyen los tems liberados de competencia cientfica que se utilizaron fundamentalmente en la prueba de 2006 (algunos de ellos usados tambin en pruebas anteriores) y en la evaluacin piloto de 2005. Estos tems estn escalados segn su grado de dificultad. La diferencia entre los dos grupos de tems estriba en que de los tems liberados de competencia cientfica que se utilizaron solamente en la prueba piloto de 2005 no se dispone de puntuacin que permita situar estos tems en una escala de dificultad.

El ltimo grupo de tems rene los de competencia cientfica que se utilizaron en las aplicaciones de 2000 y 2003, tal y como fueron presentados en su momento en la citada publicacin del ISEI-IVEI.

Todos los tems que fueron utilizados en las distintas pruebas se acompaan de una rica informacin acerca de sus caractersticas, la gua de correccin y los resultados obtenidos. No obstante, para facilitar la utilizacin prctica de los tems, el ISEI-IVEI ha puesto a disposicin del profesorado una nueva publicacin (www.isei-ivei.net/cast/pub/itemsliberados/Ciencias2011/ciencias_PISA2009items.pdf), que recoge exclusivamente los tems, sin el resto de las informaciones aadidas en el presente documento. De esta forma, podran ser fcilmente copiados y utilizados con el alumnado.Confiamos que este documento puede ser de utilidad a todo el profesorado en su labor docente y que ayude a un mayor conocimiento de los instrumentos empleados en el estudio internacional PISA de la OCDE.

1.1.CMO SE DEFINEN EN PISA LAS CIENCIAS?

La competencia cientfica constituye la otra rea de evaluacin de PISA 2009 y su relevancia fue puesta de manifiesto en la anterior edicin 2006 al ser evaluada de forma detallada. Esto implica retomar el concepto de competencia cientfica en los trminos desarrollados anteriormente pero con un nmero menor de tems al no ser, junto con las matemticas, rea de evaluacin central.

La definicin de las Ciencias en PISA se basa en el concepto de competencia cientfica, o alfabetizacin cientfica si se quiere responder al trmino anglosajn literacy, que es en definitiva:

El trmino competencia o alfabetizacin representa para PISA la meta que todo estudiante debera alcanzar. La educacin en ciencias representa un continuo que engloba tanto el conocimiento cientfico, como las habilidades cientficas asociadas a la investigacin en Ciencias, incorpora mltiples dimensiones e incluye las relaciones que se dan entre la ciencia y la tecnologa.

El objetivo de la evaluacin de Ciencias en PISA 2009 es indagar en aspectos relacionados con la utilidad personal, la responsabilidad social y el valor per se del conocimiento cientfico. A la hora de evaluar las competencias, interesan sobre todo aquellas cuestiones en las que el conocimiento cientfico puede realizar una aportacin al alumnado en los procesos de toma de decisiones en que se va a ver involucrado en el momento actual o en el futuro.

Desde la perspectiva de la competencia cientfica, el alumnado aborda estas cuestiones segn su grado de comprensin de los conocimientos cientficos, su capacidad para acceder a la informacin, para interpretar las pruebas cientficas correspondientes y para identificar los aspectos cientficos y tecnolgicos. Todas ellas son capacidades cognitivas, pero adems, se toma en consideracin la respuesta afectiva del alumnado, a travs de aspectos relacionados con la actitud, el inters y la motivacin ante las ciencias.

1.2.CMO SE HAN MEDIDO LAS CIENCIAS EN PISA 2009?

1.2.1. Situaciones y contextosLos tems propuestos por PISA 2009 hacen referencia a diferentes situaciones de la vida cotidiana del alumnado relacionadas con su entorno personal: el propio alumno, su familia y sus amistades; su entorno ms cercano: la comunidad y el mbito ms global, el planeta. Todas ellas se plantean como situaciones de la vida diaria que implican el conocimiento y uso de la ciencia y de la tecnologa.

En trminos generales, las situaciones planteadas coinciden con las aplicadas en las anteriores ediciones de PISA sobre la competencia cientfica en reas relacionadas con la salud, los recursos naturales, el medio ambiente, los riesgos y los lmites de la ciencia y la tecnologa. Como puede verse, se trata de reas relevantes para mejorar y mantener los niveles de calidad de vida y desarrollo de polticas pblicas.

La evaluacin de Ciencias en PISA no es una evaluacin propiamente de contextos. Lo que se evala son capacidades, conocimientos y actitudes, segn se presentan o se relacionan en unos determinados contextos. A la hora de seleccionar los contextos, es importante tener presente que lo que se pretende evaluar son las capacidades cientficas, el grado de asimilacin de los conocimientos y las actitudes que ha adquirido el alumnado. Los contextos que se emplean en los ejercicios de evaluacin se eligen atendiendo a su relevancia para los intereses y la vida del alumnado.

A continuacin se presentan los diferentes mbitos, contextos o situaciones de evaluacin propuestos por PISA:Contextos

mbitosPERSONAL

(yo, familia y compaeros)SOCIAL

(la comunidad)GLOBAL

(la vida en todo el mundo)

SaludConservacin de la salud, accidentes, nutricin.Control de enfermedades, transmisin social, eleccin de alimentos, salud comunitaria.Epidemias, propagacin de enfermedades infecciosas.

Recursos naturalesConsumo personal de materiales y energa.Manutencin de poblaciones humanas, calidad de vida, seguridad, produccin y distribucin de alimentos, abastecimiento energtico.Renovables y no renovables, sistemas naturales, crecimiento demogrfico, uso sostenible de las especies.

Medio ambienteComportamientos respetuosos con el medio ambiente, uso y desecho de materiales.Distribucin de la poblacin, eliminacin de residuos, impacto medioambiental, climas locales.Biodiversidad, sostenibilidad ecolgica, control demogrfico, generacin y prdida de suelos.

RiesgosNaturales y provocados por el hombre, decisiones sobre la vivienda.Cambios rpidos (terremotos, rigores climticos), cambios lentos y progresivos (erosin costera, sedimentacin), evaluacin de riesgos.Cambio climtico, impacto de las modernas tcnicas blicas.

Fronteras de la ciencia y la tecnologaInters por las explicaciones cientficas de los fenmenos naturales, aficiones de carcter cientfico, deporte y ocio, msica y tecnologa personal.Nuevos materiales, aparatos y procesos, manipulacin gentica, tecnologa armamentstica, transportes.Extincin de especies, exploracin del espacio, origen y estructura del universo.

1.2.2. Procesos cientficosLa evaluacin de Ciencias en PISA 2009 da prioridad a las siguientes capacidades: la identificacin de cuestiones cientficas; la explicacin de fenmenos cientficos y la utilizacin de pruebas cientficas para tomar y comunicar decisiones. En todas estas capacidades se halla implcita la nocin de conocimiento cientfico, que comporta tanto un conocimiento de la ciencia como un conocimiento acerca de la propia ciencia, entendida como un mtodo de conocimiento y una forma de enfocar la investigacin.

Ciertos procesos cognitivos poseen una especial relevancia en la competencia cientfica. Entre estos procesos, que se hallan implcitos en las capacidades cientficas, se encuentran: el razonamiento inductivo/deductivo, el pensamiento crtico e integrado, la conversin de representaciones (por ejemplo, de datos a tablas, de tablas a grficos), la elaboracin y comunicacin de argumentaciones y explicaciones basadas en datos, la facultad de pensar en trminos de modelos y el empleo de las Ciencias. Todos ellos se fundamentan en la lgica, el razonamiento y el anlisis crtico.A continuacin, se recogen de forma ms detallada las capacidades cientficas que se miden en PISA:Identificar cuestiones cientficas

Reconocer cuestiones susceptibles de ser investigadas cientficamente.

Identificar trminos clave para la bsqueda de informacin cientfica.

Reconocer los rasgos clave de la investigacin cientfica.

Explicar fenmenos cientficos

Aplicar el conocimiento de la ciencia a una situacin determinada.

Describir o interpretar fenmenos cientficamente y predecir cambios.

Identificar las descripciones, explicaciones y predicciones apropiadas.

Utilizar pruebas cientficas

Interpretar pruebas cientficas y elaborar y comunicar conclusiones.

Identificar los supuestos, las pruebas y los razonamientos que subyacen a las conclusiones.

Reflexionar sobre las implicaciones sociales de los avances cientficos y tecnolgicos.

1.2.3. Contenidos cientficosEl conocimiento cientfico hace referencia a 2 grupos de conocimientos: el Conocimiento de la Ciencia y el Conocimiento acerca de la Ciencia en s misma.a) El conocimiento de la cienciaDado que la evaluacin de Ciencias en PISA 2009 slo puede evaluar una parte del conocimiento que posee el alumnado, es importante establecer unos criterios claros a la hora de seleccionar los conocimientos que se van a evaluar. Ha de tenerse en cuenta, adems, que el objetivo de PISA es describir en qu medida el alumnado es capaz de aplicar sus conocimientos a aquellos contextos que son relevantes para sus vidas. En consecuencia, los conocimientos a evaluar se seleccionan entre los campos de la fsica, la qumica, la biologa, las ciencias de la Tierra y el espacio y la tecnologa, atendiendo a los siguientes criterios:

Deben ser relevantes y tiles para la vida de los individuos.

Los conocimientos seleccionados deben representar conceptos cientficos importantes y, por tanto, han de tener una utilidad duradera.

Los conocimientos seleccionados deben ser adecuados al nivel de desarrollo del alumnado de 15 aos.

Basndose en esos criterios se han establecido 4 categoras o sistemas fundamentales de conocimientos, que se muestran ms detalladamente a continuacin. De estas 4 categoras slo se dan resultados de las 3 primeras (sistemas fsicos, sistemas vivos y sistemas de la Tierra y el Espacio). El motivo es que los datos recogidos en la categora de los sistemas tecnolgicos no han sido suficientemente amplios como para garantizar unas estimaciones fiables.

Sistemas fsicos

Estructura de la materia (por ejemplo, modelo de partculas, enlaces).

Propiedades de la materia (por ejemplo, cambios de estado, conductividad trmica y elctrica).

Cambios qumicos de la materia (por ejemplo, reacciones, transmisin de energa, cidos/bases).

Movimientos y fuerzas (por ejemplo, velocidad, friccin).

La energa y su transformacin (por ejemplo, conservacin, desperdicio, reacciones qumicas).

Interacciones de la energa y la materia (por ejemplo, ondas de luz y de radio, ondas snicas y ssmicas).

Sistemas vivos

Clulas (por ejemplo, estructura y funcin, ADN, plantas y animales).

Seres humanos (por ejemplo, salud, nutricin, subsistemas [es decir, digestin, respiracin, circulacin, excrecin, y sus relaciones], enfermedades, reproduccin).

Poblaciones (por ejemplo, especies, evolucin, biodiversidad, variacin gentica).

Ecosistemas (por ejemplo, cadenas trficas, flujo de materia y energa).

Biosfera (por ejemplo, servicios del ecosistema, sostenibilidad).

Sistemas de la Tierra y el espacio

Estructuras de los sistemas de la Tierra (por ejemplo, litosfera, atmsfera, hidrosfera).

La energa en los sistemas terrestres (por ejemplo, fuentes, clima global).

El cambio en los sistemas terrestres (por ejemplo, tectnica de placas, ciclos geoqumicos, fuerzas constructivas y destructivas).

La historia de la Tierra (por ejemplo, fsiles, orgenes y evolucin).

La Tierra en el espacio (por ejemplo, gravedad, sistemas solares).

Sistemas tecnolgicos

Papel de la tecnologa de base cientfica (por ejemplo, solucionar problemas, contribuye a satisfacer las necesidades y deseos de los seres humanos, disea y desarrolla investigaciones).

Relaciones entre la ciencia y la tecnologa (por ejemplo, las tecnologas contribuyen al progreso cientfico).

Conceptos (por ejemplo, optimizacin, compensaciones, costes, riesgos, beneficios).

Principios importantes (por ejemplo, criterios, limitaciones, innovacin, invencin, solucin de problemas).

b) El conocimiento acerca de la cienciaEl Conocimiento acerca de la ciencia incluye dos categoras. La primera de ellas, la Investigacin cientfica, se centra en la investigacin, considerada como uno de los procesos esenciales de las ciencias. La segunda categora, la constituye las Explicaciones cientficas que estn estrechamente ligadas a la investigacin ya que son un resultado de la misma. Se podra pensar en la investigacin como un mtodo propio de la ciencia (la forma en que los cientficos obtienen datos) y en las explicaciones como los objetivos de la ciencia (la forma en que los cientficos usan los datos obtenidos). Los siguientes ejemplos se limitan a dar una idea de los significados de las respectivas categoras, sin pretender ofrecer un listado exhaustivo de todos los conocimientos relativos a cada una de ellas.

Investigacin cientfica

Origen (por ejemplo, curiosidad, interrogantes cientficos).

Propsito (por ejemplo, obtener pruebas que ayuden a dar respuesta a los interrogantes cientficos, las ideas/modelos/teoras vigentes orientan la investigacin).

Experimentos (por ejemplo, diversos interrogantes sugieren diversas investigaciones cientficas, diseo de experimentos).

Tipos de datos (por ejemplo, cuantitativos [mediciones], cualitativos [observaciones]).

Medicin (por ejemplo, incertidumbre inherente, reproducibilidad, variacin, exactitud/precisin de los equipos y procedimientos).

Caractersticas de los resultados (por ejemplo, empricos, provisionales, verificables, falseables, susceptibles de autocorreccin).

Explicaciones cientficas

Tipos (por ejemplo, hiptesis, teoras, modelos, leyes).

Formacin (por ejemplo, representacin de datos; papel del conocimiento existente y nuevas pruebas, creatividad e imaginacin, lgica).

Reglas (por ejemplo, han de poseer consistencia lgica y estar basadas en pruebas, as como en el conocimiento histrico y actual).

Resultados (por ejemplo, produccin de nuevos conocimientos, nuevos mtodos, nuevas tecnologas; conducen a su vez a nuevos interrogantes e investigaciones).

1.2.4. Actitudes hacia la cienciaUno de los objetivos de la educacin en Ciencias es que el alumnado desarrolle una serie de actitudes que promuevan su inters por los temas cientficos, as como la subsiguiente adquisicin y aplicacin del conocimiento cientfico y tecnolgico para un beneficio personal, social y global.

La atencin que presta PISA a las actitudes se basa en el convencimiento de que la competencia cientfica de una persona comporta toda una serie de actitudes, creencias, orientaciones motivadoras, criterios de auto eficacia, valores y, en ltimo trmino, acciones. PISA 2009 tiene en cuenta las actitudes hacia las ciencias del alumnado en tres aspectos: inters por la ciencia, apoyo a la investigacin cientfica y sentido de la responsabilidad sobre los recursos y los entornos.Inters por la ciencia

Mostrar curiosidad por la ciencia y los temas y comportamiento relacionados con la ciencia.

Demostrar disposicin para adquirir conocimientos y habilidades cientficas adicionales, utilizando diversos recursos y mtodos.

Demostrar disposicin para buscar informacin sobre materias cientficas y poseer un inters continuado por la ciencia, incluyendo la posibilidad de considerar una opcin profesional relacionada con las ciencias.

Apoyo a la investigacin cientfica

Reconocer la importancia de tomar en consideracin diversas perspectivas y argumentos cientficos.

Apoyar la utilizacin de informacin factual y explicaciones racionales.

Expresar la necesidad de que los procesos que conducen a extraer conclusiones se realicen de una forma cuidadosa y lgica.

Sentido de la responsabilidad sobre los recursos y los entornos

Dar muestras de que se posee un sentido de la responsabilidad personal sobre la conservacin de un medio ambiente sostenible.

Demostrar que se es consciente de la repercusin de las acciones individuales en el medio ambiente.

Demostrar disposicin para tomar medidas en favor de la conservacin de los recursos naturales.

1.3.DIMENSIONES PARA EVALUAR LA COMPETENCIA CIENTFICAEn el siguiente diagrama se pueden observar los aspectos o dimensiones que se valoran en la prueba PISA 2009 en la Competencia cientfica.

Los niveles de competencia cientfica

En PISA 2009 se propone mantener los 6 niveles de 2006 que describan el grado de competencia cientfica general alcanzado por los y las estudiantes. A estos niveles se aade otro nivel (