一、科学能力的定义
就个体而言，PISA 2006对科学能力的定义为：
1.从相关的科学问题中识别问题，获取新知识，解释科学现象，从证据中得出结论的知识和知识的运用。例如，当个体阅读一个健康相关问题时，他们能否区分文本中科学的和非科学的方面？他们能否运用知识作出个人决策？
2.理解科学的性质是人类知识和探究的一种形式。例如，个体是否知道基于证据的解释与个人观点之间的区别？
3.对科学是如何改变我们的物质、精神和文化环境的有关注（aw areness）。例如，个体技术是否对国民经济、社会组织和文化的影响作用？个体是否关注环境变化和环境变化对经济与社会稳定的效应？
4.作为一个反思型的公民，对从事科学相关问题、科学的思想的意愿。
二、PIS A对科学学科的架构
PIS A 2006架构了科学的四个方面，即科学环境、科学能力、科学知识和科学态度的相互关联的框架（framework）。
（一）背景
与PISA评价学生为将来生活作准备的导向一致，PISA 2006的科学问题在一个宽广的各种涉及科学与技术的生活情境中构建，这些情境（situations）是：“健康”、“自然资源”、“环境质量”、“灾害”和“科技前沿”。这些情境与三个背景（context）相关：“个人的”（自我、家庭和同伴组）、“社会的”（社区或公众）、“全球的”（整个世界的生活）。
（二）能力
PIS A 2006的科学问题要求学生识别科学问题，科学地解释现象和运用科学证据。选择这三种能力是因为它们对于科学实践的重要性，也因为它们与主要认知能力的联系，例如归纳／演绎推理、系统思维、关键决策、信息的转化（例如：从原始数据中画出表格或图线）、论证的建构与交流、对数据的解释、依据模型的思维、科学的运用。
PISA 2006 科学能力
识别科学问题
瞯 识别可能进行科学研究的问题
瞯 确定关键词来搜索科学信息
瞯 认识科学研究的主要特征
科学地解释现象
瞯 在给定的情境中应用科学知识
瞯 科学地描述或解释现象并预测变化
瞯 确定恰当的描述、解释和预言
运用科学证据
瞯 解释科学证据，得出结论并交流
瞯 识别结论背后的假设、证据和推理
瞯 反思科学与技术发展的社会意义
（三）知识
在PISA 2006，科学能力包括了作为探究形式的“科学知识”和“关于科学的知识”。前者包括理解基本的科学概念和理论；后者包括理解科学的性质。一些PIS A 2006的科学问题评估“科学的知识”，而另外一些则评估“关于科学的知识”。大量“科学的知识”可以用来作PISA的评价，因此“科学的知识”可以优先考虑作为评价学生的知识。考虑到 PIS A 考查学生将知识应用于与生活联系的背景中的，因此评估材料主要来自物理、化学、生物、地球与空间科学和技术。评估材料必须是：
瞯 有关真实生活情境
瞯 具有持久使用性的重要科学概念的代表
瞯 适合于15岁学生的发展水平
PISA 2006“科学的知识”范畴的内容领域
“物理系统”
瞯 物质的结构（举例：粒子模型、化学键）
瞯 物质的性质（举例：状态的变化、热导性和电导性）
瞯 物质的化学变化（举例：反应、能量转移、酸／碱）
瞯 运动和力（举例：速度、摩擦）
瞯 能量与能量转化（举例：守恒、耗散、化学反应）
瞯 能量与物质的相互作用（举例：光和无线电波、声音与地震波）
“生命系统”
瞯 细胞（举例：功能与结构、DNA、植物与动物）
瞯 人体［举例：健康、营养、疾病、繁殖、子系统（如消化、呼吸、循环、排泄和它们之间的关系）］
瞯 种群（举例：物种、进化、生物多样性、遗传变异）
瞯 生态系统（举例：食物链、物质、能量流）
瞯 生物圈（举例：生态系统服务、可持续性）
“地球与空间系统”
瞯 地球系统的结构（举例：岩石圈、大气层、水圈）
瞯 地球系统的能量（举例：河流发源地、全球气候）
瞯 地球系统的变化（举例：板块结构、地球化学循环、力的建设性与破坏性）
瞯 地球的历史（举例：化石、起源与演化）
瞯 太空中的地球（举例：引力、太阳系）“技术系统”
瞯 基于科学的技术的作用（举例：解决问题、帮助人类满足需求期望、设计与实施研究）
瞯 科学与技术的关系（举例：技术对科学进步的贡献）
瞯 概念（举例：最优化、公平交易、成本、风险、效益）
瞯 重要原理（举例：标准、强制、成本、革新、发明、问题解决）
PIS A确认“关于科学的知识”有两类：首先是“科学探究”，它把探究看成科学过程的核心过程；第二是“科学解释”，它是“科学探究”的结果。你可以把探究看成是科学的手段（科学家如何获得证据），而解释是科学的目标（科学家如何使用证据）。
PISA 2006“关于科学的知识”领域的分类
“科学探究”
瞯 起因（举例：好奇心、科学问题）
瞯 意图（举例：提供证据来回答科学问题，例如目前指导探究的思想、模式和理论）
瞯 实验（举例：对不同的问题提出不同的科学研究、设计）
瞯 数据（举例：定量／测量、定性／观察）
瞯 测量（举例：内在不确定性、可重复性、误差范围、实验程序中的精确度／精确性）
瞯 结果的性质（举例：实验的、可测试的、可试验的、可证伪的、自动调整）
“科学解释”
瞯 类别（举例：假说、理论、模型、科学定律）
瞯 形成（举例：已有的知识和新的证据、创造性的想象力、逻辑推理）
瞯 法则（举例：逻辑一致性、基于证据、基于历史和目前知识）
瞯 结果（举例：新知识、新方法、新技术、新研究）
（四）态度
为帮助学生获得科技知识，科学教育的重要目标是帮助学生发展科学兴趣，支持科学探究。科学态度对学生将来科学知识的发展，在一生中有效利用科学知识和方法起决定性的重要作用。因此，PISA的科学能力观不仅包括学生的科学能力本身，同时也包括科学的品质（disposition towards science）。就是说，一个人的科学能力包括某种态度、信仰、动机目标、自我效能感和价值观。
PISA 2006 学生态度概览
支持科学探究
瞯 承认不同的科学观点和论证的重要性
瞯 支持真实信息和合理解释的使用
瞯 表达得出结论过程需要合乎逻辑和细致的过程
测试包括：关于支持科学探究方面的问题、科学的一般价值、科学的个人价值。
作为科学学习者的自信
瞯 有效处理科学任务
瞯 克服解决问题中的困难
瞯 显示强科学能力
测试包括：科学中的自我效能感的问题、科学中的自我概念。科学兴趣
瞯 对科学和与科学相关的问题显露好奇性并竭尽全力
瞯 显示利用各种资源和方法探究额外科学知识与技能的意愿
瞯 显示寻找信息的意愿，有持续的科学兴趣，包括对科学相关事业的思考
测试包括：科学学科话题中关于科学兴趣的问题（并入科学评价）、科学的一般兴趣、科学的愉悦性、学习科学的重要性、学习科学的工具性动机（instrumental motivation）、学习科学的未来导向动机（fu‐ture‐oriented motivation）、30岁时科学相关职业的期望、参与科学相关活动。
对资源与环境的责任感
瞯 显示对维持可持续环境的个人责任感
瞯 显示个人行为对环境后果的担忧
瞯 显示采取行动保护自然资源的意愿
测试包括：环境问题的担忧、有选择的环境问题的乐观、可持续发展的责任感。