在20世纪，科学教育的发展历程大致经历了三个阶段，即知识本位、智力和方法本位、人本位阶段。
在知识本位阶段，科学教育的重心在知识本身。教师们信奉斯宾塞的名言——科学知识最有价值。
在科学技术影响下，社会变化日益加速。20世纪60年代，科学教育等同于科学知识教育的情况受到了挑战。当学生掌握了各种知识走出校门时，社会早已发展得面目全非了。教育者从信奉“科学知识最有价值”的立场转到了“方法比知识更重要”的立场。
70年代中期以后，科学技术双刃剑带来的社会问题引起了教育家的反思。他们提出，科学教育应该包括完整的人的教育。至此，科学教育从单一的科学知识教育演变成为包括科学知识、科学方法、科学态度、科学价值观、科学史五位一体的“立体”科学素质教育。综观世界各国的科学教育目标和大纲，我们不难看出这样的趋势。
趋势一 将培养儿童具有良好的科学素养作为根本目标
美国《国家科学教育标准》中写道：我们大家，无论作为个人还是作为社会，同科学素养都是利害攸关的。懂科学，你才可能体会到在领悟自然界的事理时油然而生的充实之感和兴奋之情。有良好的科学素养，你才有可能运用科学的原理和方法去作个人的各种决策，去参加讨论关乎全社会的各种科学问题。有很扎实的科学基础可以强化人们日常所用的许多能力，诸如创造性地解决问题的能力、运用判断进行思维的能力、在集体中协同工作的能力、有效地运用技术的能力等。我们社会的经济生产率与我们的劳动大军的科学本领和技术能力是密不可分的。在科学内容标准中，也体现了这样的思想。
趋势二 强调发展儿童的科学探究能力
美国的科学教育标准强调把科学探究作为获取知识和认识世界的一种方法，构成教育的一个独立的组成部分，并把探究看成是学科学的中心环节。英国也明确提出了科学调查这一目标，强调发展儿童的科学探究和调查的能力。澳大利亚的科技教育大纲虽然没有单独提出科学探索或调查这项目标，但在儿童的学习过程和技能的目标中，都有关于调查研究的条目。