在20世紀，科學教育的發展曆程大致經曆了三個階段，即知識本位、智力和方法本位、人本位階段。
在知識本位階段，科學教育的重心在知識本身。教師們信奉斯賓塞的名言——科學知識最有價值。
在科學技術影響下，社會變化日益加速。20世紀60年代，科學教育等同於科學知識教育的情況受到了挑戰。當學生掌握了各種知識走出校門時，社會早已發展得麵目全非了。教育者從信奉“科學知識最有價值”的立場轉到了“方法比知識更重要”的立場。
70年代中期以後，科學技術雙刃劍帶來的社會問題引起了教育家的反思。他們提出，科學教育應該包括完整的人的教育。至此，科學教育從單一的科學知識教育演變成為包括科學知識、科學方法、科學態度、科學價值觀、科學史五位一體的“立體”科學素質教育。綜觀世界各國的科學教育目標和大綱，我們不難看出這樣的趨勢。
趨勢一 將培養兒童具有良好的科學素養作為根本目標
美國《國家科學教育標準》中寫道：我們大家，無論作為個人還是作為社會，同科學素養都是利害攸關的。懂科學，你才可能體會到在領悟自然界的事理時油然而生的充實之感和興奮之情。有良好的科學素養，你才有可能運用科學的原理和方法去作個人的各種決策，去參加討論關乎全社會的各種科學問題。有很紮實的科學基礎可以強化人們日常所用的許多能力，諸如創造性地解決問題的能力、運用判斷進行思維的能力、在集體中協同工作的能力、有效地運用技術的能力等。我們社會的經濟生產率與我們的勞動大軍的科學本領和技術能力是密不可分的。在科學內容標準中，也體現了這樣的思想。
趨勢二 強調發展兒童的科學探究能力
美國的科學教育標準強調把科學探究作為獲取知識和認識世界的一種方法，構成教育的一個獨立的組成部分，並把探究看成是學科學的中心環節。英國也明確提出了科學調查這一目標，強調發展兒童的科學探究和調查的能力。澳大利亞的科技教育大綱雖然沒有單獨提出科學探索或調查這項目標，但在兒童的學習過程和技能的目標中，都有關於調查研究的條目。