（1）科学需要证据
科学主张的正确性迟早要通过对现象的观察来判定。因而，科学家把注意力集中在搜集准确的数据上。这种证据只有通过观察和测绘才能获得。观察的场所可以从自然环境到完全人造的环境。在某些场合，科学家们可以自由地控制条件，准确地获得证据。由于科学需要证据，所以开发更好的观察仪器和观察技术便具有重大的价值。此外，任何研究人员或研究小组的发现通常都要接受其他人的检查。
（2）科学是逻辑和想象的融合
对科学发展来说，运用逻辑推理和严密地核查证据是必需的。但是，这样做对推进科学发展往往还不够。科学概念不会仅从数据中，从一定量的分析中自动地形成。提出假设，发明理论来想象这个世界是怎样运转的，然后再解决假设和理论如何能够接受现实的检验，这是一个创造性的工作。有些科学发现完全是意外中偶然获得的。但是，通常要具有知识和创造性的洞察力才能认识到这种意外事物的意义。被一个科学家忽略的数据，可能会导致另一个科学家的新发现。
（3）科学解释和预见
科学家们利用或协调现在人们已经接受的科学原理，提出种种解释，力求弄懂观察到的现象，但必须合乎逻辑，必须与一定量的、科学上有效的观察结合起来。科学的本质是通过观察验证。但是，科学理论只适用于已经观察到的现象是不够的，科学理论还应具有预见性，即预测未来的事件，或是解释过去尚未被发现或研究的证据以及对发生过程极缓慢的现象的研究。
（4）科学家要努力鉴别，避免偏见
当科学家面对一个声称正确的事物时，就会反问：“如何证实？”然而，科学证据在资料解释、资料记录和报告、资料选择顺序等方面都可能形成偏差。研究者、样本、方法和仪器等的偏差，是无法完全避免的。但是，科学家要知道造成偏差的原因，以及偏差对验证的影响。
避免这种偏差的一个方法就是让许多不同的研究人员或研究小组共同研究某一问题。
（5）科学不仰仗权威
在科学史中，着名的权威也曾多次出现过错误。从长远的观点来看，没有一个科学家有权决定其他科学家是否正确，不论他多么着名，多么声名显赫。因为，没有一个科学家可以代表绝对真理。新理论的创立是由结果来判断的。
3.科学事业
科学作为一项事业，具有个人、社会和团体三个层面的属性。科学活动是当今世界的主要特征之一，与其他特征相比，科学或许更能把我们这个时代同以前的各个时代区别开来。
（1）科学是一项复杂的社会活动
科学工作涉及许多个体去从事许多不同的工作，科学在一定程度上在世界各国范围内进行。科学作为一项社会活动，不可避免地要反映社会价值和社会观点。科学研究的方向也会受到科学文化自身非正式的影响。科学研究可以在许多不同的场所进行。由于科学具有社会属性，传播科学信息对于科学进步至关重要。
（2）科学由学科内容组成，由不同机构研究
组织形式上，科学是所有不同学科领域或不同学科的有机结合。在任何场合，科学学科都没有固定的边界，并且新的学科和交叉学科不断产生。大学、工业界和政府，包括私人基金会、公共利益集团等推动并影响科学研究。
（3）科学研究中有着普遍接受的道德规范
科学家恪守准确记录、研究公开、反复验证的传统，其研究工作受到同行的严格核查等等，这些传统使绝大多数科学家都具有良好的职业道德规范。另一个科学道德领域涉及科学实验可能造成的伤害，要求考虑实验动物的健康、舒适和良好待遇。应使被实验人了解可能的危险和利益，以及有拒绝的权利。此外，在事先没有通知和征得同意的情况下，科学家绝不能故意使同事、学生、邻居和公众的健康或财产受到危害。科学道德问题还涉及应用研究成果可能带来的有害影响。
（4）科学家在参与公共事务时，既是科学家也是公民
科学家可以通过提供信息、见解和分析技巧，影响公众所关心的事物，他们往往能够帮助公众以及公众的代理人了解事件产生的原因，估计规划、政策的潜在后果。但如果问题超出科学家专长的范围，那么他们的看法就不应享有特殊的可信度。虽然科学家尽最大努力避免自己和他人的偏见，但是，当各种各样的利益受到威胁时，他们也会同别人一样产生偏见。
三、学者的认识
各国的学者也都对科学本质提出了自己的看法，而且见解各异。
1.科雷特（A·T·Collette）和奇佩特（E·L·Chiapetta）（1994）
科雷特和奇佩特认为科学本质的范畴与内涵包括如下几方面：
（1）科学是探究自然界的“思考”方式（a way of thinking）
科学必须建立在真实的证据上，甚至根据证据可以推翻权威。科学知识是无法绝对客观的，只能尽量避免偏见与误差。科学知识是建立在假说基础上的，经历了提出假说——验证结论的过程。归纳法与演绎推理在科学中占有重大的地位，但它们也有局限性。因果关系的推理只能视为一种可能，而非绝对的关系。类推（Analogy）及由果倒因的倒推（Carry Back）是科学解释自然界现象的两种形式，但它们也有局限性。科学家必须时常做自我反省，对任何现存的理论进一步思考其合理性。
（2）科学是一种“探究”的方式（a method and a way of investigation）
科学家所采用的方法没有一定的程序，而是对问题采取有组织的方式，不接受毫无根据的资料。而且要存有一种观念，仅靠合适的研究方法未必能真正解决问题，因为并非所有的问题都能被解决。
（3）科学是知识的集合体（a body of knowledge）
科学家使用较不会让人怀疑的方法（即所谓的科学方法）来建立科学的知识体系，但是这些科学知识必须经常面对质疑、验证，进而发现其错误的地方，再加以修改，甚至完全推翻，或证实其合理之处而接受它。因此科学知识具有动态本质（dynamic nature of science）与暂时性本质（tentative nature of science）。
2.麦克马斯（W·F·McComas）（2004）
麦克马斯指出科学本质的关键特征主要有：
（1）科学需要并依赖于经验的证实。
（2）科学知识的产生包括许多共同的特征和思维习性的分享。然而，除了这些共性外，没有一种科学方法适用于任何科学研究。
（3）科学知识是暂时的，但也是持久的。这指的是科学不能证实任何事物，因为归纳问题使“证实”不可能，但科学的结论仍然是有价值的并能持续较长时间。
（4）定理和理论是相关的，但与科学知识是有区别的。
（5）科学是一种高创造性的努力。
（6）科学有主观因素。
（7）科学与历史、文化和社会因素相关。
（8）科学与技术相互影响，但它们并不相同。
（9）科学和它的方法不能回答所有的问题。
3.张开逊（2001）
张开逊指出科学的本质至少可以归纳为十个特征：
（1）科学应该是系统化的，它是个别现象的一般性、共同性、规律性的描述。人们可以从不同的角度，以不同的方式，以不同的观念来描述世界上的事物，但科学有它自己特定的角度、观念和方法。
（2）科学要对统一性和预测性做解释。
（3）科学是极为严谨的，它建立在实验的基础上。
（4）从社会学的角度看，可以令人吃惊地发现，过去的许多知识系统，几千年来基本上都保持不变或者变化很少。然而，科学要不断充实自己的知识，人们不断地利用过去的知识创造新的知识。科学是一种自我补充、自我扩张的知识系统。科学知识的扩张，遵循一系列自身的规律。
（5）从某种意义上说，科学的探索是一种带有游戏性的活动。运用超越常规的、出人意料的方法，有时会得到人们意想不到的结果。
（6）科学与技术之间呈现出一种极其复杂的互动关系，在不同的历史时期具有不同的特点。
（7）科学家们对待实验与一般人是不一样的，科学家们在追求预想结果的时候，格外关注这些实验所带来的副产品或者副结果，即与他们原来的期待不一样的东西。
（8）科学是不可替代的，然而科学并不能解决一切问题。
（9）科学不仅仅是知识的本题，而且是一种思维方法。这种思维方法有三个最明显的特征：第一是真理性。第二是科学思想所表达的创造性。第三是开放性。
（10）科学是人类共同的文化。
四、科学本质的一致性观点
麦克马斯等研究了8个国际科学教育标准文件中关于科学本质的内容，分析、统整出30项交错、重叠性的观点，再整合而成14项具高度重叠性的科学本质观点，提供给K‐12年级的学生，期望有助于他们对科学的认识与学习。
第四节 科学教育
传统的科学教育是指物理、化学、生物等自然科学学科教育的统称，是相对于社会学科、人文学科而言的。20世纪50年代以后，由于科学技术的飞速发展，科学教育已在不断地打破传统的学科边界，与社会、经济、政治和文化的联系日益密切。科学教育已经成为全民的科学技术文化教育，其目的是为了提高每个公民的科学素养，培养科学探究的精神，培养良好的科学态度、情感和价值观，培养社会责任感，获得对科学、技术与社会关系的理解，形成保护自然的意识和社会可持续发展的意识，养成健康的生活方式，合理地解决个人生活、工作和社会决策中所遇到的问题，为学生的终身发展奠定基础。因此，我们要正确理解科学教育的内涵，有效地实施科学教育。
一、科学教育的嬗变
科学教育的历史与科学的历史一样悠久。但是，科学真正进入学校课程之中，成为学校教育内容的一个必要组成部分，却是晚近的事。英国着名科学社会学家贝尔纳（J·D·Bernal）在考察了近现代科学发展和科学教育后指出，在19世纪中叶以前，所有伟大的科学家就其科学知识而言，都是自学出来的。直至19世纪中期，随着科学技术的发展，西欧和北美等先进的资本主义国家都先后完成了以使用蒸汽机为标志的第一次产业革命，社会生产力得到了迅速发展。科学技术与生产的相互促进发展，不仅要求有大量的具有初步读写算能力，具有一定的自然和社会常识并能操纵机器的劳动者，而且要有相当数量的中高级科技人才和管理人才。为此，西方资本主义国家先后通过了普及初等教育法令，在19世纪末基本上普及了初等教育。在中等教育方面，各国都成立了新的中等学校，如实科中学。在这些新型中小学内开始了大量的自然科学课程，科学教育便迅速开展起来。
英国在19世纪40年代已完成了工业革命，在50年代进入自由资本主义最繁荣的时期。然而，当时的英国学校盛行着极为保守的古典教育，两者形成了极大的反差。斯宾塞以他的进化论思想作为其教育思想的理论基础，通过比较各种知识的价值，摒弃世人的偏见，以一个哲学家的睿智明确地指出了近代科学对于社会进步和个人生活的价值和意义。同时，着名科学家赫胥黎以科学家的身份带头在英国掀起了一场声势浩大的科学教育改革运动。他们尖锐地批判传统的古典教育，强调科学知识和科学教育，推动了英国学校教育的改革与发展。在美国，现代义务教育制度的建立首先是从1852年马塞诸塞州制定义务教育法揭开序幕的。19世纪下半叶，法国在科学和科学教育上都是当时最先进的国家。但那时的科学教育主要局限于科学知识的传授。
20世纪初期，人们逐渐认识到：以基本科学事实和理论体系为基础的科学教育与儿童的实际生活经验是脱节的。杜威认为，斯宾塞在重视科学知识教育的同时，忽略了“日常活动的材料变成科学形式的种种方法，也就忽略了科学唯一赖以成为科学的方法”。杜威用“心理的方法”而非“逻辑的方法”教学，即让学生“从做中学”，将学生的学习过程视为科学研究的过程。杜威主张科学教育不只是让学生学习科学知识，更要重视科学方法的掌握，这在一定程度上克服了斯宾塞科学教育理论的缺陷。但他过分重视教育就是生活，忽视了教育为生活做准备的作用；过分重视儿童及其活动，忽视了教材的地位与作用。
