一、小学科学教育的发展历程
在西方，19世纪初，裴士泰洛齐就倡导在小学进行实物教学(obje-ct teaching)。随着裴士泰洛齐教育思 想19世纪中期在欧美各国逐渐传播，以及初等义务教育在这些国家的实施，实物教学形态的科学启蒙教育开始 在工业化国家得到推广。
例如，19世纪50年代，实物教学的思想传到美国后，在全国教育协会发起和支持的澳滋威格计划(Oswego Pian)推动下，美国小学也盛行实物教学。实物教学的主要作法是教儿童详细描述各种动物、植物和矿物，使其 观察和学习自然现象。通过实物教学，希望儿童学会观察和交流——两种“研究”科学的基本能力。但在当时 的实际教学过程中，由于绝大多数小学教师缺乏科学训练，实物教学多为对实物的机械描述和记忆。到19世纪 末期，这种实物教学法在美国便不再流行了。
19世纪90年代至20世纪头10年期间，美国教育开始摆脱欧洲教育传统的影响，进入教育理论和实践的创新 时期。当时，美国著名心理学家霍尔(S.Hall)的儿童研究和杜威的实用主义教育思想开始对美国教育产生影响 。此后小学科学教育发生了较大的变化。首先是学科名称上的改变，即以“自然学习”(nature study)取代了 实物教学。其次是教学内容上的变化，这个时期科学启蒙教育注重儿童自身的需要，因而健康和卫生加入到小 学科学教育内容中。第三，强调科学方法的训练。杜威认为，科学方法的训练与获得实际科学知识至少同样重 要。在奉行杜威实用主义教育哲学的学校里，科学教学还注重解决实际问题。第四，这一时期美国科学教育研 究工作在一些大学里开展起来，如1927年哥伦比亚大学克雷格(Gerald S.Craig)的博士论文被公认为小学科学 教育发展中里程碑式著作。（注：Esler,W.K.et al.(1993),Teaching Elementary,Science,Belmont,Califor nia:Wadsworth Publishing Company,pp.9-10.）克雷格指出了科学在卫生和安全等方面的实用价值，并认为科 学对于一个公民的普通教育是至关重要的。
60年代，在当时冷战的国际竞争氛围下，美国政府花了几百万美元改革中小学科学课程。这次科学课程现 代化运动产生了十多种至今仍有影响的实验性小学科学课程。其中影响较大的有以下三种：
（一）SCIS课程 这个实验课程的全称是《科学课程改进研究》(The Science Curriculum Improvement Study)。SCIS课程编写于1962年，由美国全国科学基金会提供启动资金。SCIS课程的内容分两大部分，一部分 是6个单元的自然科学，另一部分是6个单元的生命科学。每个单元包括自由探索和教师指导的探索课、发明课 和扩展课三种课型。SCIS课程是根据皮亚杰和布鲁纳的认知发展理论编写的，其目标是通过理解基本概念发展 学生的科学素质和科学态度，以及解决问题的能力。当时美国大约有8%的学区使用SCIS课程。
（二）SAPA课程 这个实验课程由美国促进科学协会(AAAS)的科学教育委员会编写，其全称是《科学—— 一种过程方式》(Science——A Process Approach)。它也是一个完整的初等学校科学课程（供幼儿园至6年级 学生学习）。SAPA课程正如其名称所示是注重科学过程的课程。其基本假设是：(1)科学是一种智力活动；(2) 探索知识带来欢乐；(3)看到自然世界和生命世界的奥秘给儿童带来兴奋；(4)学习科学家解决问题的方法可以 使儿童得到智慧；(5)科学教育的主要目的在于激发儿童的欢乐感、兴奋感和科学的理智感。SAPA课程的目标是 培养儿童从事科学研究的过程技能，即进行科学研究的能力，它们是：(1)观察，(2)认识并使用数字关系，(3 )测量，(4)认识并使用时空关系，(5)分类，(6)交流，(7)推理，(8)预测，(9)给概念下工作定义，(10)形成假 设，(11)解释资料，(12)控制变量，(13)实验。前8种过程技能为基本技能，一般在低年级学习；后5种技能较 为复杂，供小学高年级学生学习。SAPA课程是根据美国著名心理学家加涅(Robert Gagne)的学习理论编写的， 强调目标教学和目标的递进性。当时美国大约有9%的学区使用这一课程。
（三）ESS课程 这个课程名为《小学科学学习》(The ElementaryScience Study)，是一种综合性小学科 学课程。整个课程由56个单元组成。与上述两种小学科学课程不同的是，ESS课程只提供一个范围，没有一个固 定的顺序。学校可以根据自己的教学目标、学生的水平等实际情况挑选一些单元按顺序组成自己的课程。此外 ，ESS课程的56个单元各有不同的特点，如有些单元强调过程技能，有些则注重有意思的问题。美国当时有15% 的学区使用ESS课程。
80年代以来美国“第二代”科学课程正是在60年代“第一代”科学课程的基础上形成的。它们的共同特点 是：
