در سال ۱۹۱۶ میلادی آموزش علوم تحت تاثیر نظرات جان دیویی^[۲۱] قرار گرفت در این سالها دیوی کتاب دموکراسی و آموزش و پرورش را نوشت که از آثار تربیتی کلاسیک قرن بیستم شد و با دیدی پیشرو عمل گرایانه از آموزش و پرورش به عنوان نیروی بازسازی فردی و اجتماعی و میان مقتضیات فردی و اجتماعی توازن ایجاد کرد و آموزش علوم هم تحت تاثیر فلسفه پراگماتیسم قرار گرفت ( کانل،افشار ۱۳۶۸ ، ص ۳۱۹ ).
فعالیتهای آموزشی او از خصلتهای غریزی و نگرش های کودکان سرچشمه می گرفت و یادگیری فعال و کسب تجربه بر همه چیز تقدم داشت ( صفوی ۱۳۶۵ ، ص ۵۵ ) .
در سال ۱۹۲۰ میلادی « کرگ^[۲۲] » در تحقیق خود پیرامون آموزش علوم این هدف را داشته است که برنامه ی علوم کودکان را متحد الشکل سازد و بر اساس کلیت دادن به مفاهیم قرار دهد به گونه ای که خود مرز بین رشته های مختلف تحصیلی از بین برود ، این امر سبب ایجاد طرح مفهوم دار در آموزش علوم شد ، طرحی که امروز همچنان کاربرد دارد و شامل مکان ، زمان ، دگرگونی سازگاری بنیابین و تعادل می باشد . مجموعه کتابهای درسی در زمینه علوم در مدارس ابتدایی ، بر اساس این طرح توسعه کرگ و همکارانش تدوین شد که بسیاری از مدارس از آن استقبال کردند ( اسپادک ،نظری نژاد ۱۳۷۴ ، ص ۱۷۱ ) .
سال ۱۹۳۰ میلادی تدریس علوم در مدارس واقعی آغاز شد و سبب توسعه آموزش علوم و تبدیل آن به یک بخش کامل پویا و محتوایی برنامه های درسی علوم ، در مدارس ابتدایی گردید این حرکت در ابتدای امر با کندی صورت گرفت اما بعدها از استقبال و حمایت روز افزون کشورهای مختلف جهان بهره مند گردید .
در سال ۱۹۳۲ میلادی تحولی در آموزش علوم در دوره ابتدایی رخ داد . انجمن ملی بررسی تعلیم و تربیت ، سی یکمین کتاب سالانه خود را که منحصرا درباره تدریس علوم در مدارس بود منتشر کرد . پیشنهاد این کتاب برنامه پیوسته علوم از کودکستان تا کلاس دوازدهم بود ( ویکتور،نوقابی ودیگران ۱۳۷۴ ، ص ۱۴ ) .
به طور کلی در این سالها ، برنامه های علوم دچار تحولات اساسی قرار گرفت و اگرچه تدوین و تالیف کتابهای درسی بر اساس یافته های روان شناسی صورت می گرفت و به تفاوتهای فردی دانش آموزان توجه می شد و کوششهای زیادی در جهت برنامه های درسی فعال صورت گرفت ولی نتیجه این تلاشها آن چنانکه باید به بار نشست و وظیفه تحول برنامه های درسی علوم به دوره های بعد محول شد .
سیر تحولات برنامه های درسی علوم در فاصله سالهای ۱۹۱۶ تا ۱۹۵۰ میلادی دارای ویژگی های ذیل می باشد :
۱-۴-هدف از آموزش: از سویی به جنبه های تکنولوژی و عملی علوم و از سوی دیگر به آماده کردن دانش آموزان برای کارهای عملی و حل مسائل روزانه زندگی اهمیت داده می شد.

۲-۴- محتوای برنامه ها : برنامه های درسی کلا تغییر کرد و از دانشمندان علوم محض به معلمان سپرده شد و تدوین و تالیف کتابهای درسی بر اساس یافته های روان شناسی صورت گرفت و به تفاوتهای فردی و میزان استعداد دانش آموزان توجه می شد .
۳-۴-روش آموزش : روش سخنرانی اهمیت کمتری پیدا کرده بود و به تدریج فعالیتهای آزمایشگاهی بیشتر شد و در نتیجه بیشتر به کشف مطالب به وسیله دانش آموزان اهمیت داده شد .
۴-۴- شیوه ی ارزشیابی : اگرچه در شیوه ارزشیابی تحولاتی صورت گرفت و با توجه به جنبه های حیطه شناختی « فهم » ، درک ، ترکیب و قضاوت تنظیم می شد ولی در عمل ، ارزشیابی دانش آموزان تا حدود زیادی به میزان سنجش معلومات آنها توجه داشت(همان منبع،ص۱۷۹).

۵ ـ از ۱۹۵۰ تا ۱۹۸۰ میلادی

در سال ۱۹۵۰ میلادی ، برنامه های واقعی و قابل قبول علوم دبستانی کمتر به چشم می خورد و برنامه های عملی مدارس ابتدایی عمدتا شامل درسهایی بر مبنای گفتار معلم و خواندن دانش آموز بود که در آنها از کتاب درسی به عنوان وسیله ای برای یادگیری واقعیت ها و برخی از اصول علمی استفاده می شد حجم کارهای آزمایشگاهی سودمندی که در سطح ابتدایی ادامه می شد نیز بسیار محدود بود( جمعی از صاحب نظران و کارشناسان یونسکو ، ۱۳۶۵، ص ۷۸ .
در سال ۱۹۵۷ میلادی نقطه عطف تحول آموزش علوم بود که فرایند علوم اطلاعات اساسی پیدا کرد . در این سال روسها توانستند اولین سفینه فضایی خود به نام « اسپوتینگ^[۲۳] » را به فضا پرتاپ کنند این امر موجب شد آمریکاییها که خود را در این زمینه نسبت به روسها عقب مانده تر احساس می کردند در برنامه های عمومی آموزش علوم و روش تدریس آن تجدید نظر کنند و از همین جا است که حمایت بی دریغ سازمانهای دولتی و موسسات خصوصی از برنامه های وسیعی که به منظور توسعه و گسترش آموزش و فراگیری علوم در مدارس طرح ریزی شده بود شروع شد. چنان که در ایالت متحده آمریکا ، دانشگاه ها ابتکار عمل را در دست می گیرند . آنها با شگفتی تایید می کنند که کتابهای درسی علوم از ابتدای قرن تاکنون تغییرات اساسی نداشته است و بیان می کنند که علم به صورت مجموعه ای از واقعیات تغییر ناپذیر ارائه شده است و روحیه اکتشاف با همه لزوم خود وجود نداشته است میلاره- ژان ویال، شجاع رضوی ۱۳۷۱، ص۳۸۰). به همین منظور کنفرانس « ودرهول^[۲۴] » تشکیل گردید و نتیجه کنفرانس کتابی بود به عنوان « فرایند آموزش و پرورش » که به وسیله ی « برونر^[۲۵] » انتشار یافت که خطوط کل تحولات آموزش علوم و برنامه های درسی را در سالهای ۱۹۵۰ و ۱۹۶۰ میلادی روشن کرد و آنها عبارت بودند از :
الف ـ مرتبط بودن محتوا و هدفهای آموزش علوم بر حسب ساختار رشته ها و فرآیندهای آموزش علوم می باشد .
ب ـ روش آموزش بر اکتشاف و پژوهش در امر یادگیری تاکید می کند به این معنی که یادگیرنده باید در امر یادگیری به طور فعال شرکت داشته باشد.
ج ـ کتابهای درسی علوم نقش تسهیل کننده فرایند اکتشاف است(همان منبع،ص۳۸۴).
بدین ترتیب کنفرانس « ودزهول » تغییرات بنیادی در اهداف ، روش های تدریس و محتوای کتابهای درس علوم در آمریکا را به وجود آورد به تبع بسیاری از برنامه های جدید علوم در اروپا و سایر کشورهای دیگر مثل انگلستان طراحی و به اجرا گذاشته شد(همان منبع،ص۳۸۴).
به عنوان مثال :
پروژه هایی که برای آموزش علوم در کلاسهای دبیرستان طرح ریزی شده بود گسترش داده شد و این کار طبیعی بود زیرا تدریس جداگانه رشته های مختلف علوم از قبیل فیزیک ، شیمی ، و زیست شناسی برای اولین بار از دوره دبیرستان شروع می شود و همچنین به دلیل آن که عده ی زیادی از دانش آموزان تصمیم رفتن به کالج را دارند ، رشته تحصیلات فیزیک اولین طرح آموزش علوم در دوره ی دبیرستان بود « PSSe^[26]» طرح مقدماتی شیمی زنجیره ای « Cba^[27]» مطالعه ماده از جهت ساختمان شیمیایی « CHEM^[28]» دوره آموزشی علوم زیست شناسی « ^[۲۹]BSCS» طرح آموزش زمین شناسی « ^[۳۰]ESCP» طرح فیزیک هاروارد « ^[۳۱]HPP» طرح آموزش مفاهیم مهندسی « ^[۳۲]ECCP» به وجود آمد . ( ویکتور،نوقابی ودیگران ۱۳۷۴ ، ص ۱۵ و ۱۶ ) .
این نهضت نوآوری بسیار فعال باقی ماند چنان که هنوز هم در سال ۱۹۶۰ میلادی می توان از ۳۰۰ پروژه اصلاحی یاد کرد که نیمی از آنها در ایالت متحده آمریکا در دست اجرا است . در اروپای غربی سازماندهی این امر از راه تحقیقات تربیتی صورت می گیرد و کار اصلی سه موسسه ، ادامه توسعه تحقیقاتی در این زمینه می شود . این موسسات عبارتند از بنیاد « نوفلید^[۳۳] » موسسه موسوم به « اپین دکیل^[۳۴] » و « موسسه اینرپ^[۳۵]» ( بخش مربوط به علوم و محیط ) ، گذشته از آن که تعدادی از دانشگاهها مانند دانشگاه پاریس و دانشگاه ژنو به این تحقیقات ادامه می دهند ( میالاره ، ژان ویال،شجاع رضوی ۱۳۷۱ ، ص ۳۰۱) .
آنچه که این طرح ها به ما آموخته اند؟
الف ـ از لحاظ محتوا این طرحها به ما فهمانده اند چه مواد تازه ای باید به برنامه آموزش اضافی شود مانند فیزیولوژی و بوم شناسی در زیست شناسی و چه عناصری می تواند از برنامه حذف گردد ، آنها تلاش کرده اند به گونه ای عمل کنند که محتوای آموزش منعکس کننده ساختار رشته آموخته شده باشد و اصولا بر محور مفاهیمی که کسب آنها دارای اولویت است دور بزند نه آن که انبوهی از وقایع خوبی یا اتفاقی را مدنظر قرار دهند. ب ـ این طرحها در ضمن رعایت برخی از حدود را روشن ساخته اند که باید بین رشته های مختلف علمی تفاوت قائل شویم و بر روی منافع یک آموزش علمی مختلط تاکید شود .
ج ـ آموزش علمی نمی تواند با یادگیری یک محتوا محدود شود زیرا آموختن مفاهیم جدا از آموختن روش ها نیست .
د ـ این کاربرد آرمانها گویا از لحاظ راهنمایی معلمان به منظور روشن ساختن خط مشی تربیتی خود بسیار مفید است زیرا تفویض انعطاف بیشتری به برنامه را میسر می سازد (همان منبع ص،۳۰۲).
بدین ترتیب این طرح ها به ویژه سبب شده اند که کلا کانون توجه آموزشی تغییر کند به طوری که از این پس موضوع مهم در انسجام درس داده شده از سوی معلم نیست ، بلکه آموختن قبلی دانش آموز است و شولمن و تایمر^[۳۶] ویژگی برنامه های درسی علوم را در این دهه به این شرح برشمرده اند ، برنامه های درسی جدید علوم نسبت به برنامه های قبلی از لحاظ علمی به هنگام تر شده و در آنها از سادگی اولیه کتابهای قدیمی خبری نیست و با بهره گرفتن از روش های علمی علوم جمع آوری اطلاعات می شده است .
به طور کلی سیر تحولات برنامه های درس علوم در فاصله سالهای ۱۹۵۰ تا ۱۹۸۰ میلادی دارای ویژگی های ذیل می باشد(طالعی فرد۱۳۸۳،ص۲۷).
۱-۵-هدف از آموزش : شناخت محیط و سازش خلاق با آن و توجه به تعلیم و تربیت افراد از دوران کودکی به عنوان هدف آموزشی در نظر گرفته شد و به جنبه های مختلف رشد کودک توجه شد(همان منبع،ص۲۷).
۲-۵-محتوای برنامه ها : برنامه ریزان تلاش کردند که محتوای آموزش منعکس کننده ساختار رشته آموخته شده باشد و اصولا بر محور مفاهیمی که کسب آنها دارای اولویت است دور بزند ، نه آن که انبوهی از وقایع فرعی یا اتفاقی را مدنظر قرار دهند(همان منبع،ص۲۷).
۳-۵-روش آموزش : روش اکتشافی از اهمیت خاصی برخوردار بود ، زیرا باعث می شد یادگیرنده مواد آموزشی را با ساخت شناختی خود یکپارچه کند و بتواند آنچه را که آموخته است در موقعیت های جدید به کار برد و نقش معلم در این برنامه ها با نقش قبلی آنها متفاوت شده ، زیرا آنها باید علوم را به عنوان پژوهش و از طریق شیوه های اکتشافی تدریس کنند .
۴-۵-شیوه ارزشیابی :شیوه ارزشیابی های مرسوم و سنتی قبل که فقط میزان معلومات دانش آموزان را اندازه گیری می کرد منسوخ شد .
طراحی و تدوین برنامه های علوم ، با توجه به نظرات برونر ، پیاژه و شواب صورت گرفت(طالعی فرد،۱۳۸۳ص،۲۸).

۶ ـ از ۱۹۸۰ تا ۲۰۰۰ میلادی

در سالهای ۱۹۸۰ تا ۲۰۰۰ میلادی تغییر و تحولات جدیدی به تدریج در برنامه های درسی علوم به وجود آمد ، این برنامه ها تاکید بر تجربه مستقیم دانش آموز و درگیری او در امر یادگیری اساس برنامه علوم را تشکیل می داد . در این برنامه ها به علایق و قابلیت فراگیران توجه می شد و تلاش می شد دانش آموزان از طریق ارتباط بین معلومات گذشته و دانش جدید یادگیری آنها صورت بگیرد(همان منبع،ص۲۸).
به طور کلی سیر تحولات برنامه های درسی علوم در فاصله سالهای ۱۹۸۰ تا ۲۰۰۰ مسلادی دارای ویژگی های ذیل می باشند:
۱-۶-هدف از آموزش : هدف اصلی برنامه های درسی باید با سوادی علمی باشد ، منظور ازسواد علمی کسب مهارت های عقلانی و دانش ضروری برای اخذ تصمیمات معتبر باشد به عبارت دیگر هدف آموزش علوم باید برای پرورش آگاهی دانش آموزان فرصت مناسب را فراهم کرده و قضاوت اخلاقی و ارزشها را بر پایه محکم دانش علم و فنی بنیان نهد و در تصمیم گیری ها به داده ها و شواهد اهمیت دهد(همان منبع،ص۲۸).
۲-۶- محتوای برنامه های درسی : بخشی از برنامه های درسی علوم باید بر اساس مسائل جاری و نیازهای اجتماع باشد و بخشی از آنها باید بر اساس نیازهای شخصی باشد و دانش علمی و تکنولوژی روزهم در برنامه ها گنجانده شود(طالعی فرد۱۳۸۳،ص ۳۰).
۳-۶-روش آموزش : روش آموزش همان روش های فعال و خلاق می باشد که یاد گیرنده به طور فعال در عمل یادگیری درگیر می شود و عمل یادگیری در کنترل خود اوست ( Baldwin,1988 .p4 ) .
۴-۶- شیوه ارزشیابی : ارزشیابی های مرسوم سنتی کتبی منسوخ شد و جای خود را به ارزشهایی بسیار معتبر دیگر داده است که از آن میان می توان به ارزشیابی بر اساس مشاهده عملکرد دانش آموزان ـ گفتگو با او و تنظیم یک پرونده برای جمع آوری اطلاعات در مورد دانش آموز و قضاوت فردی اشاره کرد ( ری شل ،رستگار ۱۳۷۹ ، ص ۱۳۴ ) .

۷ ـ از سال ۲۰۰۰ میلادی تا کنون

عصر حاضر را به تعبیری عصر انفجار اطلاعات نامیده اند و توسعه روز افزون علم ارتباطات پیدایش رایانه ها ، ماهواره های مخابراتی و صحبت از دهکده جهانی و جامعه فرا صنعتی ، بازنگری عمیق در کم و کیف برنامه های درسی و شیوه های آموزش علوم را ضروری ساخته است و حجم گسترده اطلاعات آن چنان سریع پیش می رود که اگر جامعه ای غفلت کند ممکن است سالها عقب بماند . بدین ترتیب این فاصله به طور تصاعدی هر سال بیشتر خواهد شد (همان منبع ،ص ۱۳۵).
از این رو مشکل اساسی که فراروی دست اندرکاران تعلیم و تربیت به ویژه ، برنامه ریزان درسی علوم قرار دارد تصمیم گیری درباره آن است که اولا چه مطالب ، تجارب و فعالیتها و راهبردهای یاددهی ـ یادگیری را به عنوان محتوای برنامه های درسی در نظر بگیرند و ثانیا محتوای گزینش شده را تحت چه ضوابط و اصولی سازماندهی کنند تا بتوانند با انبوه گستردگی دانش بشر از یک سو و نیازهای فردی و اجتماعی انسانی کنونی از سوی دیگر ، دانش ها ف مهارت ها و نگرش های مورد نیاز را در ذهن و اندیشه فراگیران به وجود آورند . لذا امروزه توجه زیاد و بی سابقه ای نیست به علوم در دوره ابتدایی می شود و بیش از ده طرح دوره آموزش علوم دوره ی ابتدایی در دست اقدام وجود دارد که هر کدام در مراحل مختلفی از پیشرفت قرار دارند (طالعی فرد۱۳۸۳،ص۳۰).
از طرف دیگر شاهد هستیم که نظامهای آموزشی کشورهای پیشرفته جهان تلاش فراوانی کرده اند تا انسانهایی اندیشمند ، فکور ، آگاه نسبت به مسائل علمی ، معتقد به نظم و حاکمیت قدرت علمی بر جهان و . . . . تربیت نمایند.به طور خلاصه خصوصیات برنامه های درسی مطلوب علوم در این دوره را می توان چنین بیان کرد :

۱-۷- هدف از آموزش :

الف ) یادگیری مفاهیم علوم و طرح های ذهنی
ب ) آشنا شدن با عملیات کلیدی علم و عالم یعنی روند علمی .
ج ) کشب مهارت و تخصص در حال مشکلات و تفکر خلاق و انتقادی .
د ) پرورش برون دادهای رفتاری مطلوب از قبیل مهارت علمی ، نگرشها ، ارزش گذاری های عملی و علایق .
ه ) آموزش راه یادگیری به دانش آموزان .(همان منبع،ص ۳۰).

۲-۷-محتوای برنامه های درسی

الف ) برنامه های علوم ابتدایی عموما حاوی جدیدترین مفاهیم علوم هستند .
ب ) نقطه توجه اصلی در پیشرفت طرح و تکوین کلی برنامه ها توجه به طبیعت ، قابلیت ها و علایق کودک است .