فهرست
فصل اول : كليات    5
مقدمه    5
نگاه دانش‌آموزان به ماهیت علم    5
فلسفه آموزش علوم تجربي    6
نگاهی به آموزش علوم تجربی در سنگاپور    9
1- چهارچوب برنامه درسي علوم تجربي در سنگاپور    9
2- روشهاي تدريس علوم تجربي در سنگاپور    11
3- تربيت معلم علوم تجربي در سنگاپور    12
4- روشهاي ارزشيابي علوم تجربي در مدارس سنگاپور    13
تاریخچه علوم تجربی    14
آموزش علوم تجربی در دوران معاصر    17
علوم تجربی در ایران ونظام آموزشی جدید    19
تعریف علوم تجربی    19
قلمرو حوزۀ علوم تجربی    19
جهت گیری‌های کلی    20
اهمیت آموزش علوم تجربی در دوره ابتدایی    20
اهداف علوم تجربی وهماهنگی آن با اهداف سایرموضوعات درسی    22
یادگیری زمینه محور    23
ویژگی رویکرد زمینه محور    23
مزایای آموزش زمینه محور    24
فعالیت‌های آموزش زمینه محور    24
آیا شما زمینه محور تدریس می‌کنید؟    25
اهداف- پیامد‌های یادگیری    26
آموزش واقعیت ها    28
آموزش مفاهیم، مهارت‌های اساسی    28
بسته آموزشی علوم تجربی    28
فصل دوم: آموزش موضوع‌های درسی    29
مقدمه    29
ارزشیابی پیشرفت تحصیلی دانش‌آموزان در درس علوم تجربی    31
چه چیزی ارزشیابی می‌شود؟    31
چگونه دانش‌آموز در عمل ارزشیابی می‌شود؟    31
اهمیت بازخورد در ارزشیابی    32
معلم چه کند تا بازخوردی که می‌دهد مفید باشد؟    32
نکات مهم در ارائه بازخورد    33
اهداف آموزش علوم تجربي    33
الگوی تدریس 5E(بر اساس ساخت گرایی)    37
الگوی پرسش گری    41
مشاركت دانش‌آموزان در فرايند ياد دهي- يادگيري    42
نگرش‌های اساسی در آموزش علوم ونقش معلم در پرورش آن ها    45
مهارت مشاهده در آموزش علوم تجربي    46
آموزش علوم همراه با فعاليت‌هاي عملي    48
نقشه مفهومی    51
مباني نظري نقشه‌هاي مفهومي    51
انواع نقشه‌هاي مفهومي    52
كاربرد نقشه‌هاي مفهومي    53
روش‌های پرورش مهارت‌های فرایند تفکر    54
پرورش تفکر، رویکردی جدید در فرایند تدریس-یادگیری    56
نظریههای حامی تدریس مهارتها و راهبردهای تفکر    57
غنی سازی برنامه آموزش علوم    58
محورهای عمده‌ی طرح غنی سازی:    58
روشهای تدریس علوم تجربی    60
رويکرد انتقالي    61
روش نمايشى    62
مراحل اجراى روش نمايشى    63
مرحلهٔ آمادگى    63
مرحلهٔ توضيح    63
مرحلهٔ نمايش    63
مرحلهٔ آزمايش و سنجش    63
محاسن و محدوديت‌هاى روش نمايشى    64
الگوی پیش سازمان دهنده (preadvance-organizer model)    64
ویژگیهای الگوی پیش سازمان دهنده:    65
روش سخنرانی    67
مراحل اجرای روش سخنرانی    67
محاسن و محدودیت‌های روش سخنرانی    69
رويکرد تعاملي    69
یادگیری از طریق همیاری (Cooperative Learning)    70
گروه بندی دانش‌آموزان    70
مراحل اجرای الگو    72
روش پرسش و پاسخ    73
نكات اجرایی:    73
الگوی تدریس بازی نقش یا ایفای نقش (Role playing)    75
مراحل اجرای الگو    75
الگوی كار و بحث گروهی    76
روش مشارکتی    77
تعداد دانش‌آموزان عضو هر گروه و ترکیب اعضا گروه    78
ويژگيهاي كلاس مشاركتي    79
مراحل اجرای تدریس :    79
مزایای استفاده از روش تدریس مشارکتی    80
چالش‌هاي كلاس مشاركتي    80
الگوی بدیعه پردازی یا نوآفرینی    81
مراحل اجرای الگو    81
رويکرد فرايندي    82
الگوی حل مسأله (problem-solving model)    84
محاسن و محدودیتهای الگوی حل مسأله    85
روش آزمایشی (آزمایشگاهی)    85
محاسن و محدودیتهای روش آزمایشی    85
تدریس واحدمحور    86
ویژگی‌های این روش    87
محاسن روش موضوع محور    87
روش اکتشافی    88
مراحل روش تدريس اكتشافي    90
نقش معلم در روش تدريس اكتشافي    90
محاسن روش اكتشافي    91
محدوديت‌هاي روش اكتشافي    91
گردش علمی    94
ویژگی‌های یک بازدید خوب    95
مراحل روش گردش علمی    95
مراحل گردش علمی از نظر برنامه ریزی    96
تقسیم بندی گردش علمی از نظر زمان    97
وظایف فراگیران دریک گردش علمی    97
وظایف معلم در گردش علمی    98
محاسن و مزیت گردش علمی    98
محدودیت‌ها و مشکلات گردش علمی    99
رویکرد تلفیقی    99
نتیجه گیری    101
منابع    102

فصل اول : كليات
مقدمه
در این فصل جهت گیری‌های برنامه درسی علوم تجربی و چگونگی عملیاتی شدن رویکردهای جدید برنامه تبیین شده است.مطالعه این توضیحات به شما کمک خواهد کرد تا بتوانید فعالیت‌های آموزشی پیش بینی شده در کتاب درسی یا راهنمای معلم را عمیق تر درک کرده و در تحقق اهداف برنامه موفقیت بیشتری داشته باشید.
نگاه دانش‌آموزان به ماهیت علم
در رابطه با ماهيت علم، دانش‌آموزان بايد درك كنند كه يافته‌هاي علمي در سايه تلاش‌هاي خستگي‌ناپذير و شبانه‌روزي افرادي به وجود آمده‌اند كه خلاقيت، نوآوري، دقّت و پشتكار را با خود به همراه داشتند. دانشمندان آرا و عقايد مستدل خود را كه بر پايه دلایل و مدارکي معتبر ارايه شده‌اند، سازماندهی كرده و سپس منتشر مي‌سازند تا دیگر دانشمندان روایی و پایایی آنها را مورد آزمون قرار دهند. اين امر نشان دهنده‌ي اين واقعيت است كه يافته‌هاي علمي در سايه فعاليت‌هاي گام به گام دانشمندان به ثمر رسيده و هر كدام از آنها بخشي از آن يافته علمي را پيش برده‌اند.
همچنين دانش‌آموزان در مطالعه‌ي فعاليت‌هاي اوليه‌ي ساخت يك نظريه‌ي علمي، بايد يافته‌هاي علمي قديمي را در بستر تاريخي آن مرور نمايند و اساس كار دانشمندان سال‌هاي گذشته را بي‌ارزش نپندارند. براي مثال در بررسي مدل‌هاي اتمي تامسون، رادرفورد، بوهر و كوانتومي، دانش‌آموزان بايد درك نمايند كه هر تصحيحي در مدل‌هاي اوليه كه در زمان خود داراي ارزش علمي زيادي بود، يك گام به جلو محسوب شده و نبايد ‌ارزش آنها را در زمان خود زير سوال برد. تداوم اين امر سبب شده است تا مدل‌هاي اتمي جديد و كاملتري ارايه شود.
دانش‌آموزان بايد درك نمايند كه همه‌ي شاخه‌های علوم با هم در ارتباط هستند. هيچ‌وقت طبيعت شاخه‌هاي مختلف علوم تجربي را طبقه بندي شده و جدا از هم در نظر نگرفته‌ است؛ بلكه اين انسانها بودند كه به علت گستردگي زياد علوم تجربي، موضوع‌هايي از قبيل فيزيك، شيمي و زيست‌شناسي را به صورت رشته‌هاي جدا از هم و داراي مرزبندي‌هاي مشخص تعريف كرده‌اند. براي مثال بررسي ساختار مولکول‌ها موضوعي بسيار جالبي است كه از طرف فیزیک‌دانان، شیمی‌دانان و زيست‌شناسان پيگيري مي‌شود و هر كدام از زاويه‌‌اي متفاوت به بررسي موضوع مي‌پردازند. تولد شاخه‌هاي جديدي از علوم و فناوري‌ مثل «نانوفناوري» و «زيست‌فناوري» سبب شده است تا گروه‌هاي پژوهشي فيزيك‌دان، شيمي‌دان و زيست‌شناس در كنار ساير متخصصان به فعاليت بپردازند و شاهد رشد بي‌سابقه‌اي در اين حوزه‌ها باشيم.
دانش‌آموزان در درك ماهيت علم بايد متوجه شوند كه يافته‌هاي علمي بر اساس دلايل و مداركي انكارناپذير ارايه شده‌اند و در صورت تكرار در مكان و زمان ديگري، نتايج مشابهي ديده خواهد شد. براي مثال انجام آزمايش‌هاي مربوط به اصل لوشاتليه در شرايط استاندارد در ايران، روسيه و كانادا نتايج مشابهي در بر دارد. همچنين ماهیت علم و روش‌هاي مورد استفاده برای تولید دانش و يافته‌هاي علمي جديدتر كاملاً منحصر به فرد بوده و با زمینه‌های دیگر علمی مانند علوم انساني و فلسفه تفاوت دارد. اساس يافته‌هاي علمي بر تفكر منطقي و مشاهده و تجربه استوار است؛ اما اين به معني آن نيست كه از اين طريق علم به پیشگویی یا ارائه‌ي قوانين مطلق می‌پردازد. يافته‌هاي علمي داراي ارزش نسبي هستند و بايد به طور مستمر مورد آزمايش و تاييد نهايي قرار گيرند. براي مثال هنگام صحبت از اوربيتال الكتروني و ترازهاي انرژي، بايد دانش‌آموزان درك نمايند كه یک اوربیتال الکترونی ناحیه‌ای فرضي از فضاي اطراف اتم است که احتمال حضور الکترون در آن فضا بيشتر بوده و از اصل عدم قطعيت پيروي كرده و در واقع يك مدل علمي نسبتاً ساده شده‌اي است كه ممكن است با ارايه‌ي نظريه و مدل جديدتري در رابطه با ساختار اتم، دچار دگرگوني شود.
فلسفه آموزش علوم تجربي
مهمترين و شاخص ترين فلسفه آموزش علوم تجربي در ايران و ساير كشورهاي توسعه يافته، ارتقاي سطح «سواد علم» است. سواد علمي داراي گستردگي وسيعي است؛ اما مي‌توان ويژگيهاي آن را در چند جمله به شرح زير بيان كرد:
يکي از عواملي که بطور مستقيم بر سطح سواد علمي مردم يک جامعه اثر مي‌گذارد، کيفيت آموزش علوم تجربي در نظام آموزشي هر کشور است. بين سطح سواد علمي و کيفيّت آموزش علوم تجربي در دوره‌هاي مختلف تحصيلي ارتباط تنگاتنگي وجود دارد که تا حدود زيادي به ويژگي‌ها و ماهيت سواد علمي مربوط مي‌شود.
يك شخص داراي سواد علمي بايد ويژگيهاي زير را داشته باشد:
1-   با مفاهيم علمي پايه آشنا باشد.
2-   مهارت‌هاي لازم براي فرايندهاي علمي (روش علمي) را كسب كرده باشد.
3-   رابطه بين علم و فناوري و جايگاه اخلاق و ارزشها در علم را بداند.
4-   با ماهيت علم آشنا باشد.
5-   داراي نگرش علمي بوده و نسبت به حل مسائل در زندگي روزمره از طريق روش علمي، نگرش مثبتي داشته باشد.
 در آموزش علوم تجربي تنها آشنا شدن با موضوع‌هاي علمي و درك و فهم آنها مورد نظر نيست؛ بلكه علاوه بر كسب دانش، بايد روش علمي يعني كاوشگري علمي، تفسير علمي پديده‌ها، استفاده از مهارت‌هاي علمي و نيز داشتن نگرش علمي كه تداعي كننده شيوه فعاليت دانشمندان و شهروندان سطوح بالاتر جامعه هستند، را نيز در نظر گرفت.
در بررسي دقيق‌تر مؤلفه‌هاي سواد علمي، مي‌توان به هفت بُعد مختلف آن اشاره كرد كه عبارتند از:
1.    آشنايي با ماهيت علم؛
2.    آشنايي با مفاهيم كليدي علم؛
3.    آشنايي با فرايندهاي علمي؛
4.    آشنايي با رابطه بين علم- فناوري- جامعه و محيط زيست؛
5.    آشنايي با مهارت‌هاي علمي و فني؛
6.    آشنايي با ارزشهاي ناشي از علم؛
7.    كسب نگرشها و علاقمندي‌هاي مرتبط با علم.
در تمامي کشورهاي توسعه يافته و در حال توسعه، آموزش علوم تجربي يکي از مهمترين فعاليت‌هاي زيربنايي در توسعه پايدار محسوب شده و تلاش می‌شود تا همه‌ي دانش‌آموزان، ضمن آشنایی با اصول و مفاهیم علوم تجربی و کسب «سواد علمي» لازم، آگاهی‌های لازم برای یک شهروند مطلوب را کسب نمايند. دانش‌آموزان با کسب آگاهی و مهارت لازم در زمینه‌های مختلف علوم تجربي، قادر خواهند بود تا در زندگی خود تصمیمات منطقی و آگاهانه بگیرند. اگر کيفيت آموزش علوم تجربي از وضعيت مطلوبي برخوردار باشد، دانش‌آموزان که پيکره‌ي اصلي جامعه‌ي فردا را تشکيل مي‌دهند، از چرخه‌ي آموزش، پيشرفت، هماهنگي و همگامي با توسعه علمي- صنعتي برکنار نمي‌مانند و توانايي آن را پيدا مي‌کنند تا پا به پاي توسعه‌ي جهاني علم و فناوري، معلومات خود را توسعه داده و به روز کنند و در نهايت شهرونداني سازگار با «جامعه در حال تغيير» باقي بمانند.
امروزه متخصصان توسعه‌شناسي بر فاکتور نيروي انساني کارآمد و داراي سطح بالاي سواد علمي به عنوان مهمترين عامل توسعه و پيش شرط تحقق آن تاكيد دارند. در همه‌ي نظام‌هاي آموزشي تلاش مي‌شود تا سطح سواد علمي جامعه بهبود بخشد تا از اين راه بتوان زمينه‌ها‌ي توسعه پايدار را فراهم ساخت.
برنامه‌ريزان درسي سه هدف عمده براي آموزش علوم تجربی در سطوح مختلف تحصيلي در نظر گرفته‌اند كه عبارتند از:
•     كسب دانستني‌هاي لازم
•     كسب مهارت‌هاي لازم
•     كسب نگرش‌هاي لازم
براي روشن‌تر شدن اهداف ذكر شده در سه حيطه دانشي، مهارتي و نگرشي، مي‌توان اذعان كرد كه آموزش علوم تجربی در راستاي تامين اهداف مهمي به شرح زير صورت مي‌گيرد:
1.    افزايش سطح معلومات دانش‌آموزان وكمك به درك حوادث و رويدادهاي صورت گرفته در طبيعت پيرامون آنها؛
2.    پرورش ارزش‌ها، مهارت‌ها و نگرش‌هاي مطلوب نسبت به محيط زيست، رعايت نکات ايمني، احساس مسئوليت، تعهد و...؛
3.    پرورش مهارت‌هاي انديشيدن، تفکر خلّاق و انتقادي؛
4.    استفاده از اصول و فعاليت‌هاي علمي جهت حل مسائل و مشكلات شخصي؛
5.    افزايش شخصيت اجتماعي و درك اهميت استفاده بهينه از فناوري‌ها و امكانات پيشرفته موجود؛
6.    توسعه‌ي تفكر اقتصادي به هنگام استفاده از دانش و معلومات علمي و كسب درآمد؛
7.    جهت دهي به فعاليت‌هاي آموزشي در راستاي گسترش سواد علمي.
از طرف ديگر، مهمترين و شاخص‌ترين فلسفه‌ي آموزش علوم تجربی در اغلب كشورها، ارتقاي سطح سواد علمي است. با آنكه سواد علمي داراي گستردگي فراواني است؛ اما مي‌توان در يك نگاه ساده اذعان كرد كه يك شخص داراي سواد علمي بايد ويژگي‌هاي زير را داشته باشد:
•     با ايده‌ها، نظريه‌ها و مفاهيم علمي پايه آشنا باشد؛
•     مهارت‌هاي لازم براي انجام فرايندهاي علمي (روش علمي) را كسب كرده باشد؛
•     رابطه‌ي بين علم، فناوري، جامعه، محيط زيست و جايگاه اخلاق و ارزش‌ها در علم را بداند؛
•     با ماهيت علم آشنا باشد؛
•     داراي نگرش علمي بوده و نسبت به حل مسائل در فعاليت‌هاي روزانه از طريق روش علمي، نگرش مثبتي داشته باشد.
براي بررسي دقيق‌تر جزئيات سواد علمي، بايد نگاه دقيقتري به آن داشت. تعريف سواد علمي و بررسي ويژگي و شاخص‌‌هاي آن در موضوع‌هاي علمي مختلف (از قبيل فيزيك، شيمي، علوم زمين‌ و زيست‌شناسي)، كمك زيادي به تعيين و تبيين مؤلفه‌ها و جزئيات آن خواهد كرد.
داشتن آگاهي‌هاي علمي، درک مفاهيم و فرايندهاي علمي را که براي يک شهروند مطلوب ضروري است، «سواد علمي» مي‌گويند. با داشتن سواد علمي، شخص مي‌تواند به‌طور منطقي توضيح دهد، راه حل مشکلات را پيدا کند، و يا به سؤالات موجود در فعاليت‌هاي روزانه پاسخ شايسته دهد. سواد علمي شامل برخي توانمندي‌هاي ويژه نيز مي‌شود و شخص با داشتن آن از يک موقعيت مطلوب فرهنگي- اجتماعي برخوردار بوده و مي‌تواند در حل مشکلات خويش و يا جامعه، آنها را به کار بندد.
واژه سواد علمي براي اولين با در اواخر دهه‌ي 1950 توسطه پائول هارد در ايالات متحده آمريكا مطرح گرديد و سپس در برنامه‌هاي درسي دوران اسپوتنيك، پسا اسپوتنيك و نيز «پروژه 2061 » به وفور مورد استفاده قرار گرفت و به مرور زمان به يك واژه پراهميت بين‌المللي تبديل گشت، به طوري كه امروزه فلسفه و هدف اصلي آموزش علوم تجربي در بسياري از كشورها ارتقاي سطح سواد علمي در نظر گرفته شده است.
سواد علمي شامل بررسي اقدامات و چالش‌هاي علمي در پرتوي تاريخ، فرهنگ و خرد ورزي است. همچنين اين سواد شامل آشنا شدن با برخي انديشه‌هاي توانمند و جامع است که توان عبور و نفوذ در هر يک از حوزه‌هاي علم، رياضيات و فناوري را دارا است. سواد علمي شامل زنجيره‌اي از دانستني‌ها و توانايي‌هايي است که به مردم امکان مي‌دهد تا نقش خود را به طور مؤثرتر نسبت به دنياي علم- محور امروزي ايفا کنند و به آن واکنش مناسبي نشان ‌دهند. بي‌ترديد، كسي که هرگز به مدرسه نرفته است، در سطح پايين‌تري واکنش نشان مي‌دهد. علاوه بر اين، سواد يک شخص در برخي قلمروهاي علمي ممکن است بيشتر از قلمروهاي ديگر باشد. گر چه درجات مختلف درک و فهم را مي‌توان در قالب سطوح متفاوت توصيف كرد؛ اما درک و فهم به طور طبيعي يک پيوستار مداوم را تشکيل مي‌دهند و به صورت سطوح گسسته از يکديگر، نمودي ندارند.
داشتن سواد علمي به مردم كمك مي‌كند تا يك زندگي رضايت‌بخش، سازنده و همراه با مسئوليت‌‌پذيري داشته باشند. سواد علمي در فرهنگي كه به شدت تحت نفوذ علم، رياضيات و فناوري است، نيازمند آن دسته از دانستني‌ها و عادت‌هاي ذهني است كه شهروندان را از چگونگي تحولات اين حوزه‌ها آگاه مي‌‌سازد. از طرف ديگر، در دنيايي که پر از محصولات ناشي از اكتشافات علمي است، داشتن سواد علمي براي هر کسي لازم است. هر کسي نياز دارد تا با استفاده از اطلاعات علمي، گزينه‌هاي انتخابي روزمره‌ي خود را که در ارتباط با علم و فناوري است، به صورت مطلوب برگزيند. بکارگيري هوش و ذکاوت و نيز زندگي کردن در دنياي ماشيني که زاييده علم و فناوري است، ايجاب مي‌کند تا همه افراد بتوانند براي بهره‌مندي بهتر از روابط اجتماعي، فرهنگي، سياسي و اقتصادي، داراي سواد علمي باشند. اهميت داشتن سواد علمي در محل کار نيز روزبه‌روز در حال افزايش است. تعداد مشاغلي که نيازمند مهارت‌هاي پيشرفته‌اي هستند، در حال افزايش بوده و براي بهره‌مندي از آنها لازم است تا افراد بتوانند از طريق آموزش و يادگيري، تفکر خلّاق و انتقادي، استدلال علمي، جستجوي منطقي علت‌ها و معلول‌ها و نيز حل مسئله به استقبال اين مشاغل بروند. درک علوم و فرايندهاي علمي موجود در فعاليت‌هاي روزمره جزو ضروريترين بخش اين نوع مهارت‌ها محسوب مي‌شود.
 در سال 1985 با نزديك شدن ستاره دنباله‌دار هالي به كره زمين، بنياد ملي علوم آمريكا اجراي طرحي با عنوان «پروژه 2061 » را شروع كرد كه هدف اصلي آن توجه به نيازهاي زندگي در حال تغيير و ارتقاي سطح سواد علمي جامعه‌ي آمريكا براي يك دوره 76 ساله، يعني بازگشت دوباره ستاره دنباله‌دار هالي در سال 2061 بود. انتظار مي‌رود با اجراي اين طرح، سطح سواد علمي هر شهروند آمريكايي به مطلوب‌ترين سطح مورد انتظار ارتقا يابد.
نگاهی به آموزش علوم تجربی در سنگاپور
سنگاپور جزو معدود كشورهايي است كه موفق شده است تا در زمينه تلفيق فناوري اطلاعات و ارتباطات با رويكردهاي تربيت معلم و آموزش دانش‌آموزان قدم‌هاي اساسي بردارد. مسئولين آموزش و پرورش سنگاپور براي راه اندازي رايانه‌هاي پر سرعت در مدارس، تربيت معلماني كه بتوانند از اين فناوري در امر آموزش استفاده كنند، و براي تشويق دانش‌آموزان به پژوهش با استفاده از شبكه، به ساخت وب سايت و طراحي پروژه‌هاي شبكه‌اي طرح‌هاي جامع ملي روي آورده اند. بر اساس آخرين داده‌هاي رايانه بانك جهاني، در سال 2001 به ازاي هر پنج نفر، يك دستگاه رايانه در كشور سنگاپور وجود داشته است. اين رقم حتي از كشورهايي چون ژاپن و ايالات متحده نيز بالاتر است. بسياري از دانش‌آموزان مدارس راهنمايي و متوسطه از امكانات اينترنت بي‌سيم و رايانه‌هاي قابل حمل كيفي براي دريافت درس از وب سايت مدرسه‌ و نيز ارسال پيام به دوستان و تبادل اطلاعات استفاده مي‌كنند
1- چهارچوب برنامه درسي علوم تجربي در سنگاپور
هدف از آموزش علوم در سنگاپور، تربيت افرادي است كه به علوم و فناوري آشنا گردند. در رويكردهاي آموزش علوم افزايش دانش علمي و درك پديده‌هاي مرتبط با علوم در اولويت قرار دارند؛ اما چون گسترش دانش علمي دانش‌آموزان با توجه به حيطه‌هاي شناختي و سن آنها در تمامي حيطه‌هاي علمي داراي محدوديت است، لذا توانايي اخذ اطلاعات، ايجاد و يا پردازش آن از اهميت ويژه‌اي برخوردار است. براي برخورداري همه دانش‌آموزان از رويكردهاي آموزشي همسان، برنامه درسي و سيلابس‌هايي تدوين شده است كه بر رشد مهارت‌هاي تفكر، مهارت‌هاي فرايندي، نگرش و نيز مهارت‌هاي تصميم‌گيري و حل مسئله تأكيد دارد. لازمه پيشرفت سريع در علوم و فناوري در هر كشوري، وجود افرادي است كه با علوم پايه آَشنايي داشته و داراي سواد علمي- فناورانه باشند و بتوانند با درك واقعيت‌هاي علمي، در زندگي روزانه خود كه مملو از پديده‌هاي علمي و فناوري است، تصميم منطقي و آگاهانه اتخاذ نمايند
از طرف ديگر رشد و گسترش محصولات علمي و فناوري سبب مي‌شود تا براي واقعي‌تر كردن زندگي افراد جامعه، و درك اين واقعيت كه علوم و فناوري به زندگي انسانها شكل مي‌دهد، ضروري است تا آموزش علوم شامل نگرش‌هاي مثبت افراد نسبت به خويشتن و جامعه باشد تا آنها بتوانند با زندگي ماشيني كنار آيند. ازاين رو برنامه درسي علوم ابتدايي و راهنمايي در سنگاپور تلاش مي‌كند تا از يك طرف دانش‌آموزان را با زمينه‌هاي علمي آشنا ساخته و شرايط مطالعه و يادگيري بيشتر در آينده و در سطوح بالاتر يادگيري را فراهم نمايد و از طرف ديگر با آگاهي دادن به آنها و آموزش روش‌هاي تفكر، آنها را براي زندگي در يك جامعه علمي آماده نمايند.
در سيلابس‌ها و چهارچوب استانداردهاي آموزش علوم سنگاپور، علوم و کاوشگري علمي در دستور کار قرار دارد. تمامي حيطه‌هاي مورد آموزش بايد علاوه بر آموزش مفاهيم علمي، منجر به تقويت روحيه کاوشگري نيز شوند. اين رويکرد سبب رشد مهارتها و فعاليتهاي دست ورزي مي‌شود که براي انجام فعاليتهاي علمي و استفاده از روش علمي، عنصري ضروري است. همچنين با استفاده از مفاهيم و مهارتهاي عملكردي تلفيقي و درهم تنيده، دانش‌آموزان خواهند توانست نسبت به بيشتر پديده‌هاي موجود در طبيعت و يا اطراف خود، كنجكاوي نشان دهند. در اين رويكرد بايد معلمان قادر باشند تا علوم را در قالب چهارچوبهاي درهم تنيده و مشتمل بر حيطه‌هاي مختلف علمي براي دانش‌آموزان ارايه نمايند(همان منبع).
در برنامه درسي علوم سنگاپور، در حيطه اهداف دانشي چهار زمينه اصلي علوم تجربي يعني علوم فيزيكي، علوم زيستي، علوم زمين و علوم بهداشت به صورت درهم تنيده و تلفيقي ارائه مي‌شود. در دوره ابتدايي زمينه‌ها و عنوانهاي زيردر برنامه درسي ديده مي‌شوند:
•     علوم و كاوشگري علمي (شامل: علم و فناوري، نگرشها و مهارتهاي فرايندي علم).
•     اندازه‌گيري (شامل: استفاده از ابزارهاي اندازه گيري، واحد و مقادير فيزيكي).
•     تنوع (شامل: طبقه بندي مواد، طبقه بندي گياهان و موجودات زنده، عناصر، تركيبات و مخلوطها، محلول‌ها و سوسپانسيونها).
•     مدل‌ها و سيستمها (شامل: ساختار، عملكرد و سازماندهي سلولهاي زنده).
•     برهم كنش‌ها (شامل: نيرو و مفاهيم مرتبط، اثر گرما، انتقال گرما).
•     انرژي (شامل: منبع انرژي، ذخيره سازي انرژي، فتوسنتز و تنفس).
در دوره راهنمايي نيز زمينه‌ها و عنوانهاي زير در برنامه درسي ارائه مي‌شود:
•     علوم و كاوشگري علمي (شامل: علم و فناوري، نگرشها و مهارتهاي فرايندي علم).
•     چرخه‌ها (شامل: چرخه تغذيه در اكوسيستم ها).
•   مدل‌ها و سيستم‌ها (شامل: مدل ذره‌اي ماده، مفاهيم ساده اتمها و مولكولها، تكثير در حيوانات، توليد مثل جنسي در انسان و موجودات زنده).
•   برهم كنش‌ها (تغييرات شيميايي، صوت، مفاهيم ساده از جمعيت، جامعه و اكوسيستم، فرايند انتقال انرژي در اكوسيستم، تهديدهاي زندگي در كره زمين).
•     انرژي (نور، الكتريسيته).
در حيطه مهارت‌ها كه از اهميت به سزايي در نظام آموزشي سنگاپور برخوردار است، سعي مي‌شود تا با انجام فعاليت‌هاي عملي و آزمايشگاهي به اهداف زير كه در دوره‌هاي ابتدايي و راهنمايي سنگاپور مورد نظر است، دستيابي حاصل شود. اين اهداف عبارتند از:
توانايي استفاده از ابزار و وسايل، طرح سوال، مشاهده، طبقه بندي، مقايسه، ارتباط، ارايه يافته‌ها، ارايه فرضيه، پيش بيني كردن، تجزيه و تحليل، داشتن پشتكار، توانايي مقايسه و تغيير دادن، توانايي بررسي همه گزينه‌هاي احتمالي و نيز توانايي تعريف مسئله به صورت شفاف.
در حيطه مهارتهاي فرايندي؛ روشهاي برنامه‌ريزي، تصميم‌گيري، حل مسائل به صورت خلاق در نظر گرفته شده است.
2- روشهاي تدريس علوم تجربي در سنگاپور
با توجه به گفته‌هاي انگ، تونگ و توه (روبيتال، 1997)، مي‌توان گفت كه نظام آموزشي سنگاپور در مواردي مشابه ايران است. سنگاپور همانند ايران داراي جمعيتي جوان بوده و نظام آموزشي آن متمركز است. كل مخارج دولت در حدود 2/9 ميليارد دلار است كه 22 درصد آن صرف آموزش و پرورش، تدارك آموزش كودكان در مدرسه، تهيه وسايل آزمايشگاهي و تجهيز مدارس به سامانه‌هاي شبكه‌اي رايانه و فراهم كردن آموزش به تناسب توانايي‌هاي بالقوه هر دانش‌آموز است. توسعه برنامه درسي، انتخاب كتابهاي درسي، آموزش و استانداردهاي ارزشيابي در وزارت آموزش و پرورش متمركز شده است. هر دانش‌آموز سنگاپوري حداقل 10 سال آموزش عمومي مي‌بيند كه شامل 6 سال دوره ابتدايي و 4 سال متوسطه است. در پايه 1 تا 4، روي سواد پايه و مهارت‌هاي عددي تاكيد مي‌شود و تمام دانش‌آموزان بر اساس توانايي‌هايشان طبقه بندي مي‌شوند.
عوامل مختلفي درموفقيت دانش‌آموزان سنگاپوري و نظام آموزش و پرورش سنگاپور نقش دارد. اولين و مهم‌ترين عامل كارايي، احساس مسئوليت و فعاليت هدف‌دار و برنامه‌ريزي شده وزارت آموزش و پرورش سنگاپور است. مسئولين نظام آموزشي هستند كه با كمك متخصصان تعليم و تربيت، چارچوب‌هاي نظام آموزشي و نيز سيلابس‌ها را تهيه و تدوين نموده‌اند. درسايه فعاليت‌هاي آنان بوده است كه كتاب‌هاي درسي، كار و ارزشيابي سنگاپور بر پايه سيلابس‌هاي مورد نظر تدوين گشته‌اند. روي هم رفته پشتيباني وزارت آموزش و پرورش از معلمان، دانش‌آموزان و كادر آموزشي و توليد محتوا براي آنان به نحو احسن صورت گرفته است (صفري، 1385).
سيلابس‌ها وچهارچوب‌هاي برنامه درسي سنگاپور كاملاً پويا بوده و با توجه به وضعيت اقتصادي و بازار كار قابليت‌ اصلاح‌پذيري دارد. فرهنگ اجتماعي كشور سنگاپور نيز در رشد تحصيلي دانش‌آموزان نقش به سزايي دارد. زيرا كه خانواده‌ها به تحصيل فرزندشان و يادگيري علوم و فناوري اهميت زيادي قائل هستند و حاضرند براي افزايش رشد تحصيلي فرزندشان سرمايه‌گذاري نمايند. وجود جو رقابتي در جامعه آموزشي سنگاپور و گسترش اين روحيه و فرهنگ به رقابت‌هاي بين‌المللي، سبب شده است تا خانواده‌ها به برگزاري مسابقات علمي و موفقيت فرزندان خود اهميت بيشتري قائل شوند. برگزاري مسابقات علمي در سطح مدارس، منطقه‌اي، كشوري و بين‌المللي اهميت زيادي در نظام آموزشي و نيز در بين خانواده‌ها داشته و روي اين اصل بسياري از خانواده‌ها و مدارس برنامه‌ريزي خاصي براي اين مسابقات دارند
درمدارس سنگاپور استفاده از رويکردهاي فعال در آموزش علوم به خوبي بهينه شده و معلم، دانش‌آموز، اولياء و کادر آموزشي و اداري مدرسه به خوبي با اين رويکرد آشنايي دارند. هر ساله دانش‌آموزان از طريق انجام تكاليف، پروژه‌ها، آزمون‌هاي محتوايي و عملكردي و نيز فعاليت‌هاي عملي و آزمايشگاهي توسط معلم خود مورد ارزشيابي قرار مي‌گيرند. اين امر به نوعي در ايجاد جو رقابتي در مدارس نقش مهمي ايفا مي‌كند. بر پايه اين ارزشيابي‌ها دانش‌آموزان به مدارج علمي و پايه‌هاي تحصيلي بالاتر ارتقاء يافته و جايگاه علمي و شخصيتي خود را در مدرسه تثبيت مي‌نمايند. حتي مدارس سنگاپور نيز در آزمون‌هاي سالانه مورد ارزشيابي قرار گرفته و از لحاظ سطح علمي، رشد تحصيلي وكسب عناوين افتخارآميز رتبه‌بندي مي‌شود. اين امر سبب تشويق دانش‌آموزان و معلمان از طرف كادر اداري مدرسه و اجراي منظم‌تر و دقيق‌تر اهداف آموزشي مي‌شود.