SCIENTIFIC REASONING: THEORETICAL FONDATIONS, MEASUREMENT MODELS, AND VALIDATION STUDIES

Questa tesi di dottorato esamina il ragionamento scientifico sia come costrutto psicologico sia come competenza civica, affrontando il problema di come possa essere chiarito concettualmente, misurato in modo valido e validato empiricamente. Nonostante la sua centralità nell’educazione e nella partecipazione democratica, il ragionamento scientifico è stato definito in modi diversi – come strategia cognitiva, postura epistemica o pratica sociale – generando frammentazione teorica e incoerenza nelle misurazioni. Il presente lavoro mira a costruire un’argomentazione di validità coerente per la misurazione del ragionamento scientifico, integrando analisi concettualI ed evidenze empiriche all’interno del quadro contemporaneo unificato della validità. Seguendo il modello tripartito della validazione di Loevinger – sostantiva, strutturale ed esterna – la tesi si articola in cinque capitoli. I primi due capitoli stabiliscono le basi teoriche e metodologiche: il Capitolo 1 delinea definizioni, componenti e rilevanza sociale del ragionamento scientifico; il Capitolo 2 riformula la validità come qualità delle inferenze che possiamo trarre dai punteggi di un test — cioè al grado in cui tali inferenze sono fondate, coerenti e appropriate. Viene inoltre ricostruita l’evoluzione della teoria della validità verso un modello inferenziale e cumulativo. In questa prospettiva, la validazione si configura come un processo dinamico e progressivo di costruzione argomentativa, sostenuto dall’integrazione coerente di molteplici fonti di evidenza. La parte empirica della tesi si articola in tre studi. Lo Studio 1, una umbrella review preregistrata, sintetizza revisioni sistematiche e meta-analisi sul ragionamento scientifico e costrutti affini, mappando come siano stati concettualizzati, misurati e validati nel corso dei decenni di ricerca. I risultati evidenziano una significativa ambiguità concettuale e la mancanza di evidenze cumulative di validità. Lo Studio 2 presenta l’adattamento e la validazione italiana della Scientific Reasoning Scale (SRS), fornendo evidenze di validità sostantiva, strutturale ed esterna mediante analisi fattoriale confermativa, test di invarianza di misura e l’esame delle associazioni con variabili teoricamente coerenti con il costrutto. Lo Studio 3 estende la validazione strutturale confrontando diversi framework di misurazione – Teoria Classica dei Test e Teoria della Risposta all’Item – e utilizzando la Latent Class Analysis come tecnica esplorativa, centrata sulla persona, per indagare il funzionamento degli item. Nel complesso, questi studi operazionalizzano la logica della validazione cumulativa: dalla chiarificazione concettuale alla verifica empirica, e dalla coerenza teorica al raffinamento metodologico. La tesi fornisce molteplici fonti di evidenza di validità per la Scientific Reasoning Scale e promuove un approccio trasparente e cumulativo alla validazione dei costrutti nella misurazione psicologica.

This dissertation examines scientific reasoning as both a psychological construct and a civic competence, addressing how it can be conceptually clarified, validly measured, and empirically validated. Despite its centrality to education and democratic participation, scientific reasoning has been variously defined – as cognitive strategy, epistemic stance, or social practice – resulting in theoretical fragmentation and measurement inconsistency. The present work aims to build a coherent validity argument for the measurement of SR, integrating conceptual analysis and empirical evidence within the contemporary unified framework of validity. Following Loevinger’s tripartite model of validation – substantive, structural, and external – the dissertation develops across five chapters. The first two chapters establish the theoretical and methodological foundations: Chapter 1 delineates scientific reasoning’s definitions, components, and societal relevance, while Chapter 2 reframes validity as a property of the inferences and interpretations drawn from test scores, rather than of the test itself. It traces the evolution of validity theory toward an inference-based and cumulative framework, emphasizing that validation is an ongoing process of argumentation supported by multiple sources of evidence. The empirical core comprises three studies. Study 1, a preregistered umbrella review, synthesizes systematic reviews and meta-analyses on scientific reasoning and adjacent constructs, mapping how they have been conceptualized, measured, and validated across decades of research. It reveals significant conceptual ambiguity and the lack of cumulative validity evidence. Study 2 presents the Italian adaptation and validation of the Scientific Reasoning Scale (SRS), gathering substantive, structural, and external validity evidence through confirmatory factor analyses, measurement invariance testing, and associations with theoretically relevant variables. Study 3 extends the structural validation by comparing measurement frameworks – Classical Test Theory and Item Response Theory – and by employing Latent Class Analysis as an exploratory, person-centered technique to investigate item performance. Overall, these studies operationalize the logic of cumulative validation: from conceptual clarification to empirical testing, and from theoretical coherence to methodological refinement. The dissertation provides multiple sources of validity evidence for the Scientific Reasoning Scale and advances a transparent, cumulative approach to construct validation in psychological measurement.