なお、日本で発達した理科の教授理論には、板倉聖宣らの「仮説実験授業」、玉田泰太郎らの「課題方式」などがある。どちらも「問題→予想（仮説）→討論→実験」が基本線の、科学的認識の成立過程を再現していく授業で、科学の基礎的事実・法則・概念の認識を目標にしている。
具体的な授業の方法.
上記を踏まえた上で、子どもに「おもしろい」と思わせるとともに、子どもが目的を持ち、子ども自身の手で「科学的な考え方を身につける」ことを狙った授業が模索されてきた。
理科の授業は、その性質上、「実験」「観察」が多いという特徴がある。板倉聖宣・左巻健男・米村でんじろう達や、現場の理科教諭らの手で、子どもに動機づけをさせやすい、実験を交えた授業実践・指導方法が考えられてきた。その他、科学史への理解も同時に狙った授業実践も、一部で行われている。
以下、実験・観察について述べる。
主な学習論.
探究学習.
問題解決学習.
有意味受容学習.
総合学習.
課題.
「科学教育」としての課題.
日本の理科教育は、広義にとらえるならば科学教育のひとつである。しかし、狭義に「学校での理科教育」としてとらえた場合、前述のとおり（特に、明治以降、）純粋な科学教育とは若干違う方向の発展をしてきた。
このことに対し、森一夫は、日本の伝統的な自然観に下記の特徴があり、今の理科教育にも影響していることを指摘している。
また、限られた時間で「科学的な法則を体系的に理解させること」と「実体験から科学的な考え方を身につけさせること」を両立させることは難しく、問題解決学習と系統学習、すなわち、「自然に対する観察・体験」と「科学技術体系の注入」のどちらを重視するかで揺れ動いている。
教員養成に関する課題.
中学校・高等学校.
日本で中学校および高等学校「理科」の教員免許を取得する際には、教育職員免許法施行規則第四条および第五条に基づき、次の内容を含む科目を規定単位数以上履修する必要がある。
小学校.
小学校教員免許を取得する場合は、教育職員免許法施行規則第六条第四欄「各教科の指導法」で「理科」の指導法を履修する必要がある。