有什么样的科学素养观，就会有什么样的理科教学。本章作者从“科学素养”的概念切入，梳理其内涵的历史演进，进而探讨理科教学的组织及其评价的问题。
一、科学素养与理科教学
科学素养的内涵不是永恒不变的。所谓现代意义下的科学素养，就是借助普通教育的重要组成部分——理科教学，所应当培养的公民素质。其组成的六个范畴分别是：1、概念性知识——构成科学的主要概念、体系或观念；2、科学的理智——科学研究的方法论；3、科学的伦理——科学所具有的价值标准；4、科学与人文——科学与哲学、文学、艺术、宗教等文化要素的关系；5、科学与社会——科学与政治、经济、产业等社会诸侧面的关系；6、科学与技术——科学与技术之间的关系与差异。1996年，SCCC则用科学实践力替代“科学素养”的术语，其要素是：科学好奇心、科学探究力、科学性理解、科学创造性、科学感受性。
1960年前后，是PSSC、CBA、CHEMS、BSCS等高中新理科课程编制的黄金期。其中的PSSC被称为当时的改革范式，它是“学问中心课程”的典型，如PSSC编制中提出的物理教学的目标与内容的基本观念有如下两点：1、设计新的教学大纲，以逻辑的且综合整体的范式，阐述迄今为止物理学的主要发展；2、以当今人类的活动及其成就的一部分——知性的、文化的探究形式展开物理教学。施瓦布列述了这样进行理科教学改革的最重要的三点理由：（1）培养科学家的需要；（2）培养有为的政治领袖的需要；（3）培养新型公民的需要。总之，当时是一个讴歌科学技术的时代。以科学家为中心的理科教学改革的先锋者们强调科学的统一性、自主性，从某种意义上说是把学生视作脱离日常生活的新一代科学家来培养，并从中引出理科教学的教育价值。不过在那个年代，虽说具有了科学是一种文化活动的科学观，因而纳入了科学与人文的理念，但由于认为唯有科学才是优秀文化，因而在课程编制中这一内涵并未充分地体现出来。
进入20世纪60年代，小学、初中的理科课程编制也活跃起来，这些课程也是按照布鲁纳的著名假设——“任何学科的基础都可以用某种知性的率直的形式，有效地交给任何发展阶段的任何儿童”这一基本视点编制的，因此多具有学问中心的性质。不过出现了形形色色的新品种，诸如侧重于概念的SCIC、COPES;以探究方法为中心的S-APA;分专题以求概念与方法统一的ESS等等，所有这些都具有综合理科的性质。上述课程编制者对科学素养的认识不尽相同，既有对科学探究之本质的认识微妙差异有关，也与考虑教育对象之发展阶段特征有关。
在理科课程改革运动的步伐中，科学素养的内涵逐渐扩充，其原因有二，一是随着科学技术时代的发展，环境污染、人口增长、能源之类的社会问题日益严重，解决这些问题成为当务之急；二是科学技术的研究活动本身进一步渗透于社会机构之中，因此，从社会、文化的视角多侧面把握科学的需要日益增长。基于这一认识，广义的科学论，尤其是科学的社会学研究的发展成为重要的支柱。大体而言，现代科学素养囊括了如下三个视点：（1）学习科学的知识——掌握和发展概念性知识、理论性知识；（2）学习关于科学的知识——理解科学的性质和各种方法，尊重科学的历史与发展，认识科学、技术、社会与环境之间产生的复杂的交互作用；（3）实践科学——结合科学探究与问题解决的专业见解，展开科学探究活动。上述三个视点（要素）相互关联、相互依存。因此，理科教学的设计需要联系上述三要素，满足下列条件：（1）要考虑每个学生的知识、信念、价值、态度、动机、个人经验；（2）以更人性化的方式提供科学与技术；（3）向所有学生提供科学探究的机会，和借助自主选择并设计的技术，从事问题解决作业的机会。
二、理科课程构成：分科与综合
历史地回顾课程的形式，大体反映了两种课程观：一是认为学科、科目本身在本质上囊括了历史上、学术上所承认的内容，教育目标既非指向儿童生活的知识，也不是直接引入生活上的课题，而是在学校教育中扎实的奠定学科知识之基础；二是科学与教育、生活与教育的结合，即以学生的兴趣、自发性、自由创造为中心，主张培养活的教育性认识的教育。前者是分科理科课程，后者是综合理科课程。从历史发展看，教育的钟摆往往是从一端摆向另一端。从20世纪60年代后半叶开始，人们逐渐认识到学问中心课程并不能充分地应付面临的种种问题，课程编制重建向综合理科回归。那么，学问中心课程为什么会受到批判呢？一是过分偏重智育——偏重学术性，未能充分考虑学生的全面发展。二是教学内容缺乏社会适切性。就是说，不管它如何注重学问及其探究方式，但这些终究不是生活的全部，也不能构成教育的整体。三是忽略学生的发展阶段。强调学术性导致了教学内容的高深化，而无视学生的种种发展过程（兴趣、爱好、个别差异等）。四是实验的非指示性与开放性，忽视了教材的难易度、学生的智力水准及经验背景。 而综合理科课程强调了培育具有社会适应性的公民；强调普通教育中的理科教学，即高中阶段要求的不是造就少数精英而是科学为大众的理科；强调自然科学的科际性，即自然科学的发展本身就是谋求综合化、协同化以展开跨学科的研究；强调自然本身的综合性。于是从克服学问中心课程缺陷的种种尝试中产生了若干新的综合理科课程，大致可分为五类：1、概念体系中心综合理科课程；2、探究过程中心综合理科课程；3、环境科学中心综合理科课程；4、应用科学中心综合理科课程；5、主题中心综合理科课程。上述综合理科课程的共同特征可以概括为：（1）强调在普通教育中的作用；（2）以综合的主题与话题、概念为中心组织内容；（3）避免内容的重复；（4）不受既有教材领域的束缚。可以看出，具备上述特征的综合理科课程试图汲取学问中心课程的成果——注重基本的科学概念与探究过程，并积极克服该课程造成学力低落的种种问题。
三、理科教学的评价与改进
布鲁姆认为，在课程计划中应有诊断性评价、形成性评价、终结性评价的地位。因此，要提高理科教学的效率，既要重视教学目标、教学内容的安排，也要重视评价的功能发挥。理科教学计划首先是从设计教学目标开始的，从一个单元或一节课学生应达成的目标，乃至作为一门学科的综合性目标和适应学生身心发展阶段的学年目标都有合理设定。其中单元目标的设定则是教学计划的中心环节。理科的单元目标一般应包括：知识理解的目标、科学能力的目标；科学态度的目标。这里的目标应清晰、可分解、可检测；其次，在设定目标的同时有必要了解学生的实际，因此要做好诊断性评价，这是上好课的前提。再次，要了解学生在课堂的学习情况。必须做好教学过程中的形成性评价，它可分教学的即时性评价与旨在衔接旧课与新课的评价。最后，在单元教学结束之后，要进行单元整体的评价，即终结性评价，当然，倘若联系该单元开始以下单元的教学，那么这种终结性评价可以说是该过程中的形成性评价。在终结性评价中要揭示每一位学生的基础学力的形成情况。评价的对象包括学生的知识与理解、能力与态度、情感。作为学生整体水平的评价则要揭示在每一阶段上哪种程度的学生达到了目标，在单元的哪一阶段遇到了障碍等等，把握每一位学生详尽的学习状况。同时从评价结果反思整个单元，可以揭示各阶段的教学及其教学方式的适应性。从而，成为教师反思和改进下一步教学的有效资料。
对于我国教师来说，确立起教学与评价活动一体化的观念恐怕是至关重要的。通过评价保障学生的主体性学习活动，而不是为评价而教学。现实的应试教育体制下，这一活动往往被扭曲了，而且多注重纸笔考试，少有动手及情感态度的评价等，确实值得我们反思。
