PISA2015报告指出,科学素养优异学生的比例代表国家(地区)未来的科学竞争力。PISA2015科学成绩表现优异学生的绝对数量占比结果显示,美国、中国四省市和日本三国学生依次排名前3名,本研究分别比较了这些学生在科学能力和知识掌握、关于科学的认识论信念、科学态度,以及影响学生科学素养的个人、学校和家庭相关因素等方面的共性与差异。结果发现,中国四省市科学素养优异学生与美日两国相比,相对优势主要体现在物理系统的知识掌握较好、对广义科学话题的兴趣较高、参与科学活动多、认同合作的价值等,中国四省市学生的相对弱势主要体现在对科学的认识论信念较低、未来愿意从事科学事业比例较低、学习科学的乐趣和对科学的自我效能较低等。学校和家庭相关因素方面,中国四省市的相对优势体现在学校科学教师师资力量强、教师公平对待学生、学生感受到的教师反馈多等,中国四省市的相对弱势体现在学生每周科学学习时间长、学生的学校归属感较低,科学课纪律氛围有待改进等。美国优异学生的家庭经济社会文化地位最高,其次是日本,中国四省市最低。基于此,提出PISA2015对于我国培养科技创新人才的启示。