Los profesores, alumnos, padres equipos directivos, gobiernos y público en general necesitan buena información sobre el sistema educativo y cómo éste prepara a los alumnos para enfrentarse a su futura vida personal y laboral. Las preguntas de ciencias en PISA intentan evaluar hasta qué punto los alumnos aplican algún tipo de pensamiento científico a las situaciones que puedan encontrarse en sus vidas cotidianas. Para contestarlas los alumnos emplean sus conocimientos y capacidades adquiridos tanto dentro como fuera del contexto escolar, mostrando su nivel de "competencia" en esa área determinada. Se distinguen tres dimensiones para la evaluación de las ciencias: conceptos, procesos y situaciones. El diseño de la prueba PISA permite usar técnicas estadísticas para estimar a la vez el rendimiento de los alumnos y la dificultad de las preguntas contestadas.