科學教育

歐美

第一個被認為在英國公立學校擔任科學教師的人是威廉·夏普（William Sharp），他在1850年離開拉格比公學之前將「科學」納入了課程（之後便離開了）。據說夏普建立了一個教授科學的教育模組，並用於整個英國的公立學校中。
接下來，英國科學促進會（BAAS）於1867年發表了報告，開始推動「純科學」教學以及培養「科學思維習慣」。BAAS強調了將中等科學教育作為預專業訓練（pre-professional training），而通過這種方式，BAAS的成員可以為未來做好準備。進步主義教育運動則是一種透過科學進行智力訓練培養的意識形態。
由於缺乏合格的教師，科學的教學在初期的發展速度緩慢。關鍵的發展則是在1870年，第一所倫敦學校委員會成立，該委員會進行了學校課程的討論與規劃；另一個關鍵則是國家為了培養訓練有素的科學教師而開設了專門課程。托馬斯·亨利赫·胥黎是這兩件事情的重要關鍵人物。另外，約翰·丁達爾也在物理科學教育方面具有相當程度的影響力。
美國的科學教育在1890年代標準化之前一直是分散的主題。在公民科學與預專業訓練兩種意識形態的激烈辯論之下，美國的科學課程逐漸發展起來。1892年，在佛羅里達州，一個由30名重要中學與大學中教育工作者的會議中，國家教育協會任命了一個十人組成委員會，該委員會有權訂定美國中學教授的主要科目，並招開未來的委員會會議。當時這個十人委員會由哈佛大學的Charles Eliot擔任主席，成員則為十名皆為男性的教育工作者。十人委員會之後並召集了九個課程的委員會，包括拉丁文、希臘文、英語、其他現代語言、數學、歷史，公民治理、政治經濟學以及科學委員會。其中科學課程又設有三個不同的委員會，分別是：（1）物理學、天文學與化學委員會；（2）自然史委員會；（3）地理委員會。每個委員會同樣由十名來自大學、師範學校與中學的主要專家組成，分別在美國不同地點召開，三個科學委員會選在芝加哥地區舉行了為期三天的會議，並將最終結果提交回最上層的十人委員會。1894年，全國教育學會（NEA）公布了這些委員會的工作成果。
根據十人委員會的說法，高中的目標是讓所有學生學好如何生活、並為他們的自身福祉與社會福祉做出貢獻。另一個目標是讓要讀大學的學生為成功的大學生活做好準備。該委員會也支持公民科學方法，並聚焦於智力訓練，同時於進入大學時參考學生在科學研究中的表現。

中華民國

1945年十一月，軍政部部長陳誠、次長兼兵工署署長俞大維經由曾昭掄（西南聯合大學化學系教授），邀約吳大猷（物理系教授）與華羅庚（數學系教授），商談建立國防科技之大計，以及籌設原子能研究所的可能性。很顯然地，當時政府期望透過科學的力量以增強國家的軍事能力，但吳大猷直陳｢我國科學毫無基礎，國防高級科技更非一蹴可及，我們只能由培育人才著手。｣，頗令陳誠失望。然而陳、俞二人還是採納了吳大猷的建議，向學教借聘以上三位教授，遴選並率領數理化資優青年數人出國研習，由軍政部支予兩年的費用，於次年七月乘船赴美研習考察，是為中華民國科學教育之濫觴。
1957年，在中央研究院第二次院士會議中，吳大猷對政府提出了發展學術、培植人才、訂定方針、開展全盤性計畫的建議，並以〈如何發展我國的科學〉一文，發表在《中央日報》上。該文首先略談科學的意義，他認為物理、化學、天文等通常稱之為科學者，只是｢科學的幾種特例，廣義的科學｢不僅是人類已獲得的知識，而是包括對知識的繼續深入探求，繼續的修正，繼續的擴張；包括對事物求知，求更深瞭解的態度和精神；包括進行求知求瞭解的方法……」。而吳大猷對於國家發展科學的建議，其內容如下：
我們以為科學對國計民生、國防等誠有直接關係，但我們不可以純粹應用的觀點做為發展我國科學的原則。因為使民富國強的，只是科學的應用部分，而應用科學，往往只是科學發展中一些枝節副產物。如從純應用或純現時觀點來定國家科學大致方針，自會忽略科學之權益，而作局部性、純技術的發展。……一個國家的科學著重點應是廣義的科學。廣義的科學包括應用的科學。以發展廣義的科學為原則，自然包括現實的觀點，但僅顧到現實的觀點以發展廣義的科學，則不能達到真正的目的。
他肯定科學對於國家的富強有正面的影響，但科學於國家中的發展不應該是以富國強兵為導向，而是以知識的探索為發展主軸。他還表示：｢最好是學府研究不受工業支配；學府給學生基本研究態度的訓練；政府和工業應尊重學府的自由，讓學府單獨做知識的追尋探討，不要迫學府參與做原子武器……｣，可以從中看出，雖然當時吳大猷希望科學的發展是以培訓人才、知識的探索為主軸，但國家仍舊期望透過科學加強軍備，尤其是原子武器方面。
吳大猷的觀點甚獲當時是中研院院長的胡適欣賞，他希望吳把他的想法具體地寫成建議書，吳大猷立即草擬了一份建議書提供給胡適。後來胡適籌組的國家長期發展科學委員會（長科會），具體地向政府建議以吳大猷為基礎的｢國家長期發展科學計畫綱領草案｣，該草案於1959年通過後使得中等科學教育計畫得以納入美援科學計畫中。

科學教育目標

中華民國之國民教育，以培養德、智、體、羣、美五育均衡發展的健全國民為目的。在此教育目的之下，中華民國中小學科學教育，以培養並提高科學素養的國民為目標，即透過學校科學教育，使學生能夠運用科學概念、科學方法和科學態度來解決日常生活所遭遇的問題，期能適應現代生活。吳大猷先生（國家科學委員會）對國高中的科學教育目標的敘述：在國高中階段，科學教育的目標，係啟發學生求知興趣，引導其了解科學的基本觀念、知識及方法，訓練其養成研究的習慣及邏輯，審別的態度及能力。使繼續學習科學者有一良好的初步基礎，其不習科學者亦得一個現代國家公民所應有的基本知識，及對科學方意義的認識。至於科學教育的規劃需考量以下四點：一、國家的進程與遠程需要；二、文化的現代與傳統特性；三、科學的本質與特性成分；四、學生的生理與心理狀況。

施行理念與實務

民國三十八年臺灣光復時，依照大陸使用的小學課程標準，在國小設｢自然」學科，內容包括自然現象、生活需要及衛生常識三部分。由於科學技術的急速發展，民國五十一年教育部將｢自然」列為小學中高年級的教學科目，使國小學生能夠較早接受科學教育。民國六十一年七月，教育部成立國民小學科學教育課程實驗研究委員會，負責小學科學課程的研究計畫、指導、審議、評鑑工作。國民小學自然科學課程的哲學基礎是根據下列理念：一、小學自然科的教學必須是學生的興趣為中心的科學活動；二、小學自然教學理必須訓練科學方法；三、培養正確的科學態度；四、發展科學概念。
除此之外，在進行科學實驗時應以學生｢做中學」作為中心理念。讓學生進行實驗最大的意義在於使學生能夠直接接觸到事物及現象，因為能夠直接接觸到現象，學生才能正確把握學習，有時能夠發現預想以外的事實。學生可在實驗時，學習嘗試錯誤。學生或許自己建立假設，從事驗證假設的實驗。學生從實驗經過與結果，了解必須跟著教科書所指示的操作及分量進行，才能得到好的結果。如此，通過多次的實驗課程，學生將理解自然科學的研究方法，進一步能夠自己發現問題，並體會追究該問題的能力與技巧。

1960年代科學教育政策

因世界局勢正值冷戰時期，中華民國得以藉由此時期的美援經費展開科學計畫，以培育社會及國防匱乏的科學人才。從 1952年到1959年的上半年，整個美援教育計畫以工職教育為重心。1959年後，當時中國自然科學促進會(Chinese Association for the Advancement of Natural Science) 的學者們將中等科學教育的發展計畫目標訂為符合蔣介石「科學建國」的期望， 並且以配合「國家長期發展科學計畫綱領」為訴求，終於促成「發展中等學校科學教育計畫大綱」，最後透過1959 年 2 月正式通過的「國家長期發展科學計畫綱領」，美援科學教育計畫正式啟動，中等科學教育得以納入美援科學教育計畫。政府將核心計畫專注於一般科學教育、教材，並配合「國家長期發展科學計畫綱領」強化科學儀器設備、教學等。