科学教育内容的选择和教学方法创新是科学教育改革两个相互关联的重要方面，人们一直在探索如何在科学教育中讲授科学素养中最核心的内容，而且采取最有效的方法，以达到发展公众的科学素养的目的。
《面向全体美国人的科学》中指出公众科学素养包括：熟悉自然界，尊重自然界的统一性；懂得科学、数学和技术相互依赖的一些重要方法；了解科学的一些重大概念和原理；有科学的思维能力；认识到科学、数学和技术是人类的共同事业，认识到它们的长处和局限性。同时，还应该能够运用科学知识和思维方法处理个人和社会问题。为此提出科学教育内容的建议。
然而义务教育阶段达到科学教育目标应当是实现一个趋向于核心概念的进展过程，掌握这些核心概念有助于学生一生理解与他们生活相关的事件和现象。把这些核心概念称为科学上的大概念，国际科学教育界针对科学教育内容选择出14个大概念，其中10个科学概念和4个关于科学的概念：
（1）宇宙中所有的物质都是由很小的微粒构成的。
（2）物体可以对一定距离以外的其他物体产生作用。
（3）改变一个物体的运动状态需要有净力作用于其上。
（4）当事物发生变化或是被改变时，会发生能量的转换，但是在宇宙中能量的总量是不变的。
（5）地球的构造和它的大气圈以及在其中发生的过程，影响着地球表面的状况和气候。
（6）宇宙中存在着数量极大的星系，太阳系只是其中一个星系，是银河系中很小的一部分。
（7）生物体是由细胞组成的。
（8）生物需要能量和营养物质，为此它们经常需要依赖其他生物体或与其他生物竞争。
（9）生物体的遗传信息会一代一代地传递下去。
（10）生物的多样性、存活和灭绝都是进化的结果。
关于科学的概念
（1）科学认为每一种现象都具有一个或多个原因。
（2）科学上给出的解释、理论和模型都是在特定的时期内与事实最为吻合的。
（3）科学发现的知识可以用于开发技术和产品，为人类服务。
（4）科学的运用经常会对伦理、社会、经济和政治产生影响。
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