科技发达的国家都十分注重国民的科学素养，因为它关系到人才的综合素质和创造力，关系到一个国家的综合竞争力。当代科学教育的目的在于培养和提高公众的科学素养，发展科学探究能力和科学精神及态度，远远超出了以往科学知识的范畴。其内容在于引导人们认识科学的本质和理解科学的价值，培养公民的生存和发展能力、以科学的思维方式进行信息选择和鉴别以及参与决策和讨论的能力。

    一、有关科学教育改革的诠释
    科学教育有狭义和广义之分，狭义的科学教育通常包括数学和自然科学(物理、化学、生物和地球科学)，也就是我国基础教育阶段提及的理科教育，而广义的科学教育除数学和自然科学外，还包括环境教育、技术教育、工程教育等；就实务运作层面，科学教育包括政策、目标和理念、课程和教材、教与学、评价、师资教育，乃至全民科学素养的培养等，本文主要是针对中小学的科学教育。

    （一）当代科学教育改革的理念
    毕比和德波尔(Bybee, R. & DeBoer, G, 1994)通过科学教育发展史的分析，总结出三个教育目标，即促进个人和社会的发展，掌握科学事实和原理性的知识，体验科学过程和理解科学的应用。[1] 这三个目标在国际科学教育改革中不断地变化并重复，影响着科学课程和教学实践。托宾、蒂平斯和盖拉德(Tobin, K., Tippins, D., & Gallard, A.J., 1994)认为当代科学教育的理念是将科学作为一种过程来理解，学生能够用科学的思维方式来认识世界。[2] 霍斯利等 (Horsley, et al., 1993)指出建构主义是当今科学教育改革的哲学理念，它要求教师改变传统的教学方式，同传统实证主义范式相对。[3] 实证主义是传统科学教育理念的哲学基础，认为科学知识是既定的、已经证明的、被社会广泛接受的，可以简单的通过传授的教学方式教给学生；学业评价是以识记事实性知识和符号为基础的，以学生掌握知识为标准。实证主义的核心是不同的学习情境，包括学习内容、活动和教科书，而建构主义关注的焦点是学习者。夏皮罗(Shapiro, B., 1994) 认为科学作为一种文化，具有特殊的理解自然世界的功能，科学教育的一个目标就是构建儿童生活经验和科学文化之间的桥梁。[4] 实际上学生学习科学的过程是他们的前概念不断的顺应和同化的过程，只有学习者将他们的实际经验和学习结果相联系的时候，他们才有真正意义上的理解。学习是通过不断的对话和反思来完成的，而不是简单的传授和消极的接受。

    （二）科学教育改革的结构性分析
   史密斯和欧黛(Smith, M. S. & O'Day, J., 1990&1991) 倡导系统改革中教育政策变革的重要性，他们认为自上而下的科学教育改革需要具备科学教育政策制定的一致性， 而自下而上的改革需要将学校本身的行动与需要及时反映给州^***以及其他主管机构。[5] [6] 关于自上而下的科学教育改革，主要包括六个方面：即①一致性的视野和目标；②连贯性的教学指导；③学校课程；④教师的专业发展 (职前和在职) ；⑤学业评价；⑥重建管理系统 (学校、地区以及州的不同层面) 。富兰(Fullan, M.G., 1991&1996) 认为教育改革只是一个旅程，而不是一个蓝图。他指出系统改革应该注重所有学生的学习目标，相应的教学运作、管理和评价的方法，以此来达到新的学习目标；只有澄清和取得这些问题的一致时，教师才能有机会成功地执行改革的理念。[7] [8] 康利 (Conley,B.T., 1993)在论及科学教育改革时提出了一个详尽的框架，即科学教育系统改革包括三个要素，中心、授权和支持。[9] 学习者的学习结果、课程、教学以及评价是中心变量，学习环境、技术、学校或共同体的关系、时间是授权变量，上级管理、教师领导、个人结构、工作关系是支持变量。他认为上级管理是改革的主要支持要素，同时要考虑学习者的学习成果、课程、教学以及评价的相互作用。
    科学教育改革大体可以分为三个方面的改革，即课程(包括教材、教学和学习)的改革与发展，科学学业评价的改革，科学教育学术研究的发展。[10] 其中课程是学校教育的核心，所有的教育改革必然涉及课程改革。

   （三）科学课程的组成要素及类型
    一套完整的科学课程通常由以下要素组成：①科学课程的哲学理念和心理学基础；②科学课程的长程、短程和教材目标；③教材内容； ④教学策略及教学模式；⑤教学资源；⑥教师的教和学生的学；⑦学业评价；⑧预期学习成果。
根据科学课程的内容和组织形态，可以分为三种类型，即①内容知识导向的课程：重视学科的基本概念结构和知识的累积，注重科学的结果而不是过程，教学的目的在于传授科学知识，培养学生的认知技能，实验活动以验证式为主；②过程导向的课程：强调科学作为一种过程，注重知识产生过程的教学和学生的技能，学习内容包括科学概念知识、科学过程技能和科学态度、情感以及价值观等方面，实验活动兼顾探究式与验证式； ③综合课程：课程内容既有科学学科知识，也有学生获得的主体经验，以统整或去边界的方式依据课程内容之间的内在逻辑关系，将其组织起来，消除学生原有知识体系中各类知识的界限，使学生形成关于世界的整体性认识和全息观念。[8]