現代科學教育不同以往將培養科學精英主義作爲科學教育的主要任務，而是注重全體公民科學素養的普遍提高。基礎教育階段作爲學校教育的起源，對學生的終生教育有着引領和啓蒙的重要意義。爲此，世界各國紛紛對基礎教育階段科學教育加大成本投入、研究力度。本文建立在科學教育與科學世界、生活世界、科學史哲密切聯繫的大背景下，有機結合三維目標展開論述。
一、創設真情流淌的生命課堂
學習是智力因素和非智力因素相互作用的過程。如今的學習從屬於認知、理解的智力範疇，已滲透、擴展到情意、價值觀等非智力領域。學生的科學學習過程是知識積累、能力提高的過程，同時也是情意發展、人格健全的過程。情感態度和價值觀作爲聯繫科學與人文的紐帶，可以深化教育，促進科學與人文的融合。同時，又能優化教學效果，提高學生學習效率，完善學生個性成長［1］。科學課程的學習中，尤須注重激發學生的學習興趣和熱情，樹立科學正確價值取向，增強社會責任感和使命感。
（一）探討STSE的關係中的真善美。
當今，人們在充分享用着科技所賜予的豐碩成果時，也體驗着種種科技異化帶來的惡果。各種生態失衡、環境污染、物種滅絕等越來越嚴重的全球性生態危機，嚴重威脅到人類的生存。透過STSE課程，有助於學生更客觀、更全面的地認識科學，啓發學生思考技術、經濟、社會與環境之間的關係，培養學生的價值判斷力。一方面，透過科學技術發展對社會的雙重作用，培養學生辯證地看待科學技術的正面效能和負面影響。在科學課學習中，教師針對現實生活中存在的問題，如人口問題、環境問題、能源問題等造成全球性危機的問題，選取適當的主題引導學生進行交流討論，透過原因分析、策略研究、方案設計等系列過程，學生逐漸從思想上正視科學產生的作用和影響，纔不會將崇尚科學變異成對科學的宗教崇拜。在學生自主討論和教師的引導總結中，不斷讓學生意識到這一切問題的出現從正反兩方面說明，科學技術不僅不是萬能的，而且其發展方向的迷失會給人類文明帶來極大的威脅，甚至可以達到毀滅性的程度［2］。另一方面，培養學生的社會責任感和重視確立正確的科學價值取向。教師透過對社會熱點問題的專題學習和研究，學生可以從多種角度對這些問題進行評價，嘗試做出價值判斷和道德分析。從牛肉生產到人類的繁殖，從自然保護區到‘克隆羊’，從水中充滿雌激素的河流到佈滿核放射塵埃的谷地，這些人類自己所創造的環境。其中涉及的問題客觀的說明，現代科學技術的發展，正在衝擊和改變着人們的價值觀念、倫理觀念及其他社會觀念。教師應善於引導學生關注科學技術與社會倫理道德之間的問題，分析科學技術的使用是否尊重生命？是否尊重人性，克服了人性危機，確立了人的尊嚴？是否協調了人與自然的關係？在教師與學生不斷深入追問和反覆的價值判斷、道德分析中，引導學生趨向對真善美的價值追求。
（二）持嚴謹的態度對待科學學習。
學生結合科學史哲的學習，逐漸轉變以往對科學學習不正確和簡單化的觀點。學生能認識到科學知識的成長不是一個常態的、線性累積過程，也不是一種新的事實、理論不斷加成的過程。科學在不斷髮展中，不僅體現爲“累積式”的量變，還是“革命式”的質變過程。由此，科學學習不是簡單的知識累積，而是新舊範式的`轉變過程。學生要促成這一轉變：首先，樹立問題意識，即學生在進行認識活動時，透過對認識對象的深刻洞察、懷疑、批判等多種方式，產生認知衝突，經過深入思考後仍困惑不解時，出現了一種具有強烈的探索情境的真實問題或想做出發現式創新的一種心理狀態［3］。這種心理狀態驅使學生不斷積極思維，對問題作出大膽假設，小心求證，直至問題解決。其次，養成證據意識，尊重事實，重視客觀求證，以嚴謹的態度尋找證據，學生所展示的證據越多，就越能引發對原先想法的反思，從而促成假設、預測、推理、解釋、交流、質疑等思維活動的積極展開，有利於激發學生內在的學習動機和學習興趣。最後，加強學生細心、耐心、恆心、包容心等心理品質。
二、構建縱橫聯通的智慧課堂
布魯納認爲，學習的實質是一個人把同類事物聯繫起來，並把它們組織成賦予它們意義的結構，即知識的學習就是在學生的頭腦中形成學科的知識結構。學生在不斷完善認知結構的同時，也能夠獲得認識事物的一些普遍方法。
（一）梳理學生心中的科學。
科學作爲一種知識體系，它由多學科知識高度聚合而成。一定意義上說，學生學習知識主要是掌握概念和由概念組成的系統，透過對概念的學習加深客觀事物之間的聯繫。學生透過學會如何使用“概念圖”、“V形圖”等科學思維工具之後，藉助少數大概念爲核心建構科學概念體系，幫助探討事物之間的關係，關注事物的複雜性和整體性，認識和體會知識的形成和重構的過程。在學習過程中，教師要重點關注教材中重複性與割裂性的內容編排，打破原有教材的編排體系，根據知識的內在聯繫將教材內容重新整合爲層層深入的知識體系。讓學生在學習系統化、結構化的知識過程中，自主把握科學知識的內在聯繫，藉助科學思維工具給自己栽種一棵棵知識樹。透過構建知識網絡，讓學生抓對立、清異同、悟聯繫，梳理自己心中的科學。這樣不僅有利於清晰明瞭的掌握科學概念，還能更樂於參與科學實踐，對重要原理的深入探索，有助於提高學生思維的邏輯推演能力，進一步發展學生的整合理解能力。
（二）激發學生成長的科學。
科學知識，既是靜態的又是動態的，既要建構一個個知識網絡圖，又要於行動體驗中不斷進行動態修正和知識創新。隨着吸納、類化、整合知識的增多，它不斷膨脹並向外輻射，從而使學生的知識層次愈高，知識覆蓋面愈廣，知識的遷移性和普涉性愈強［4］。學生在建構知識網絡的同時，也在科學實踐中不斷檢驗、修正和完善，經由思考、探索、研究等活動，以求真、求善、求美的有機統一作爲吸納知識、類化知識和整合知識的價值標準，剔除迷信和教條的內容，刪改愚昧和偏見的理解，不盲目崇尚非理性權威的共識，透過質疑、追問、辯護、反駁、反思等行動對自身的想法負責，對科學知識進行類化、整合、凝練、提升，賦予它新的發展因子。學生在不斷完善認知結構的同時，還要讓學生感悟科學知識、科學現象、某一科學知識內部各要素之間的聯繫，從而感悟事物之間的普遍聯繫。
三、鋪設思維碰撞的實踐課堂
皮亞傑說過，動作是智慧的根源。因此，如何在課堂教學中創設以科學思維爲核心的腦力活動和動手操作活動有機結合的情境，引導學生在各種科學實踐中積累經驗，提升觀察、試驗、猜想、驗證及推理概括的能力。只有“實踐”才能獲得真知，才能讓猜想與假設轉化爲真理。學生的思維是在活動中發生的，並隨着活動的深入而得到發展，從而讓學生的“雙手”閃爍出創造性思維的光芒。
（一）擺脫形式主義的探究，重視科學觀察活動。
當前基礎教育階段的“科學探究”將課堂科學探究等同於學習“科學（思維）方法”和“科學（實驗）方法”，科學探究被程式化地分解爲提出問題、作出假設、設計探究方案、蒐集證據、作出解釋、討論交流等步驟反覆執行，步驟化的探究活動沒有引發學生更多的科學思維，學生僅是“依樣畫葫蘆”的進行探究活動。科學實踐透過扭轉課堂探究活動模式化傾向，轉變固定的、按部就班的步驟進行探究活動，不在於追求普適的、固定的“科學方法”，擺脫探究的形式化，注重探索科學家的真實探究活動，開放學生的科學思維。科學思維活動的源泉在於觀察活動，科學課上學生的大多數科學學習活動都可以被理解爲某種意義上的觀察活動。分類是有比較的觀察，測量是精確的觀察，實驗是經過精心設計的觀察，分析是對觀察結果關係的認識，解釋是對觀察現象的闡釋併產生理論。在科學學習活動中，不同的學生由於自身的知識背景不同，決定了觀察到的現象、獲得的數據、所作出的解釋不可能完全一致。在觀察活動中，學生對觀察重點的把握，對觀察現象真假的辨別以及產生原因的預測，對觀察現象和數據的記錄，與其他同學針對觀察結果進行比較和分析，以及對觀察結果的驗證，等等，透過這些科學觀察活動，進一步發展學生的科學思維。
（二）發展科學思維，激發想象力和創造力。
小學階段的學生思維活躍，具有極大的可塑性和發展空間，小學四年級是小學生思維發展的質變期，若能抓住關鍵期充分挖掘和培養小學生的思維品質，藉助開展形式多樣的創造性活動，有利於激發學生的好奇心，解放學生的大腦，發揮想象力，有益於學生今後的生活、學習和發展。在小學科學課中，各個學校都採用了多種多樣生動有趣的科技活動方式，調動學生的積極性。如開設小發明課，開展競賽活動，徵集最優方案，組織課外小組、觀摩、參觀，專家開講座等。科技活動是一種基於問題、項目、任務的探究性學習，在各種科技活動中，學生矚目生活的需要或是迸發的奇思妙想，檢索到自身想要解決的問題，產生髮明選題，並鎖定選題進行發明設計與實踐。在教師的引導下，藉助“缺點列舉法”、“對比類此法”、“逆向思維法”、“問題追蹤法”等方法，啓發自身的想象力，在同伴協作與互助，以類似科學家的研究活動，全身心參與實踐，在操作過程中不斷完善和改進自己的方式方法、方案設計，尋求最優方案設計，最終解決問題並向公衆呈現自己發明和創造的成果。透過學生的小發明、小創造及小論文的作品，學生從具體形象思維，即一種實體思維，逐漸向於理論性邏輯思維轉變.