科学教育的研究趋势与展望
科学教育发展研究
科学教育发展研究一、背景介绍科学教育作为现代教育的重要组成部分，其发展受到了社会和国家的高度重视。
科学教育涵盖了物理、化学、生物等领域，是培养未来科学家和科技人才的关键。
二、我国科学教育现状在我国，科学教育主要分为初中和高中两个阶段。
初中阶段主要是为了培养学生对基本科学知识的掌握，而在高中阶段则是重点培养学生的创新能力和科学素养。
但是，目前我国的科学教育还面临着一些挑战，如教育资源不平衡、教学方式单一等问题。
三、科学教育的发展趋势1. 多元化的教学方式传统的科学教育主要采用教师在黑板前讲解的方式，这种教学方式往往会导致学生兴趣不高、知识学习效果不佳。
因此，未来的科学教育应该更加注重多元化的教学方式，如实验教学、游戏式学习等。
2. 引入新科技手段随着科技的不断发展，越来越多的科技手段已经进入了教学环节，如虚拟实验室、在线教学等。
未来，科学教育应该大力引入这些新的科技手段，以提高教育质量和学生学习的效率。
3. 重视实践能力的培养未来的科学教育应该更加注重实践能力的培养，而不仅仅是知识的传授。
实践教学应该成为科学教育的重要组成部分，通过实际操作，让学生更好地掌握理论知识和科学方法。
4. 开展多元化的科学竞赛活动科学竞赛活动是培养科学人才的重要组成部分。
未来的科学教育应该积极开展多元化的科学竞赛活动，如科技创新大赛、科学写作比赛等，以激发学生的兴趣和创新能力。
四、优化我国科学教育的建议1. 加强教师培训科学教育的教师队伍对于科学教育的发展具有十分重要的作用。
因此，应该加强对科学教育教师的培训，为他们提供更多的教学资源和教学手段，提高他们的科学素养和教学能力。
2. 优化教学资源配置教育资源的优化配置也是有助于改善我国科学教育现状的一个关键因素。
政府应该加大对教育的投入力度，提高科学教学设施的普及率，为广大学生提供更好的教育资源。
3. 引入跨学科教学内容科学教育应该更加注重跨学科教学内容的引入。
在传统的科学教育基础上，引入艺术、文学等其他学科的内容，让学生综合性地理解科学知识，拓宽学生的科学视野。
科学教育的研究趋势与展望
第25卷第4期V ol125,N o14华东师范大学学报(教育科学版)Journal of East China N ormal University(Educational Sciences)2007年12月N ov12007科学教育的研究趋势与展望胡卫平(山西师范大学教育科学研究院,临汾 041004) 摘 要:介绍了20世纪50年代以来科学教育的总体研究趋势和主要领域的研究趋势,分析了未来科学教育研究的方向,即研究思路的系统性、研究方法的综合性和研究内容的整合性。
关键词:科学教育;研究趋势;研究方向中图分类号:B844 文献标识码:A 文章编号:1000-5560(2007)04-0044-0820世纪50年代以来,国际上特别重视科学教育的研究,取得了大量的研究成果。
研究者从概念发展、概念转变、概念图、科学素养、教师教育、科学推理等角度对科学教育进行了系统的研究,成为研究的主流。
本文在介绍科学教育的总体研究趋势和主要领域的研究趋势基础上,指出了未来的研究方向。
一、科学教育的总体研究趋势研究者一般都是通过发表论文来展示自己的研究成果,通过分析不同时期某一研究领域发表论文的类型、内容、研究方法等,可以看出这一领域的研究趋势。
Tsai(2005)[1]通过分析《科学教育(美国)》、《科学教学研究杂志(美国)》、《国际科学教育杂志(英国)》在1998-2002年发表论文的情况,探讨了这一阶段科学教育研究的现状。
结果表明:在研究的类型方面,实证研究占到85%以上;在研究的内容方面,802篇论文中,包括概念学习(198篇)、学习环境(144篇)、文化、社会和性别差异(115篇)、科学教育的目标、政策和课程(109篇)、哲学和历史(68篇)、教师教育(56篇)、教学(55篇)、非正式学习(30篇)和教育技术(27篇)九个方面,由此可见,学习问题是研究者最重视的研究领域。
为了反映较长时间内科学教育的研究趋势,我们对1975、1985、1995、2005四个年度发表在《科学教育(美国)》、《科学教学研究杂志(美国)》、《国际科学教育杂志(英国)》和《科学教育研究(澳大利亚)》四种国际著名科学教育期刊上论文的研究类型、自变量、因变量、收集数据的方法、统计数据的方法、研究对象等进行了分析,结果表明:在研究类型方面,收稿日期:2007-09基金项目:教育部优秀青年教师资助计划项目“中小学生科学思维能力的发展与促进”(2003-110)的研究成果。
幼儿的科学教育需求与发展趋势
幼儿的科学教育需求与发展趋势科学教育一直以来都是教育领域的重要组成部分。
而对幼儿的科学教育，更是具有重要的意义，因为它直接关系到幼儿的发展和未来的学习。
在当今这个科技迅猛发展的时代，幼儿科学教育的需求和发展趋势日益突出。
本文将探讨幼儿的科学教育需求以及未来的发展趋势。
一、幼儿的科学教育需求幼儿阶段是儿童认知能力迅速发展的关键时期，其天真好奇的思维方式和求知欲望为他们接受科学教育提供了良好的时机。
幼儿的科学教育需求主要表现在以下几个方面。
1. 激发对科学的兴趣幼儿对于世界的探索充满好奇，在天然的探索过程中常常与科学知识有着紧密的联系。
通过科学教育的引导，可以激发幼儿对科学的兴趣，让他们在学习中体验到科学的魅力，培养他们主动探索的品质。
2. 培养科学思维能力科学思维是指运用科学方法进行思考和解决问题的能力。
培养幼儿的科学思维能力，可以帮助他们发展观察、实验、推理和问题解决的能力。
通过科学教育，幼儿可以学会提问、观察、实验、总结和对比等基本的科学思维方法，为未来的学习打下坚实的基础。
3. 增强科学知识和常识科学知识是认识和理解世界的基础。
幼儿通过科学教育可以学习到丰富多样的科学知识，如物质、生活、自然等方面的常识。
这些知识可以丰富幼儿的思维内容，提高他们的认知水平，培养他们的创新能力。
二、幼儿科学教育的发展趋势随着社会科学技术的迅猛发展，幼儿科学教育也面临着新的变革和发展。
以下是一些幼儿科学教育的发展趋势。
1. 多元化的教学方法传统的科学教育往往以教师为中心，强调知识的传授。
未来的幼儿科学教育将更加注重培养幼儿的主动学习和探究精神。
教师将以引导者的角色，提供多种教学资源和途径，帮助幼儿积极参与实践活动，通过实践与探究达到学习的目标。
2. 结合科技手段科技的迅猛发展为科学教育提供了更多的可能性。
幼儿科学教育不再局限于传统的教室教学，可以通过利用互联网、虚拟实验等科技手段，打破时间和空间的限制，为幼儿提供更丰富的学习资源和体验。
科学教育的现状与展望
科学教育的现状与展望科学教育是现代教育体系中不可或缺的一部分，它既是培养学生理性思维、提高科技创新能力的重要途径，又是推动社会进步与可持续发展的重要手段。
然而，当前科学教育还存在一些亟待解决的问题，如教学内容的单一化、师资培养的不足、教学方法的陈旧化等。
本文将就这些问题进行探讨，并展望未来科学教育的发展趋势。
一、教学内容的单一化当前，许多学校的科学教学内容仅限于纸上谈兵，着重于知识的灌输和记忆，而缺乏与实践相结合的教学方式。
这种单一化的教学内容导致学生对科学缺乏实际认识与掌握，并且无法将所学知识应用到实践中去。
为了解决这个问题，有必要将科学教育与实践相结合，让学生能够通过实验、观察等方式去了解科学知识，从而掌握科学思维，并能够将所学知识应用到实践中去。
二、师资培养的不足学科教育的高质量需要有专业的师资力量作为支撑，而目前的科学教师在教育学和教学法方面的培训还很不足，这就造成了缺乏教师的专业素质和能力的问题。
尤其在形势更为严峻的农村地区和贫困地区，更为显著。
为了提高师资素质，需要加强对教师的培训和持续的教育投入。
在教育理念方面，要求教师放弃过度讲解的教学方式，寻找更多的探索和学习体验的机会。
在教育实践方面，教师可以重视教学过程的反思和调整，以更好的适应学生的需求和学习节奏。
三、教学方法的陈旧化在过去的科学教育中，教学方法大多以讲解为主，缺乏互动性，无法激发学生的学习兴趣和积极性。
随着社会和技术的发展，很多新的教学方法也应运而生，如PBL、翻转课堂等，这些教学方法能够更好地激发学生的想象力和创造力，并且能够更好地让学生在实践中学习掌握知识和技能。
因此，更好的教学方法对科学教育非常重要，需要教师更好地掌握相关技能，在实践中不断调整教学方法以适应学生的需求。
学校也应该在教学方法和教育技术方面加大投入，以提高教育体系的质量。
四、未来科学教育的展望未来科学教育需要重视创新和创造能力的培养，并与技术和社会变革相适应。
小学教育科学研究的特点与发展趋势
小学教育科学研究的特点与发展趋势小学教育科学研究是关于小学阶段学生的教育问题进行系统观察、实践探索和理论探讨的过程。
小学教育科学研究的特点主要有系统性、实践性和理论性。
在当前教育环境下，小学教育科学研究的发展趋势主要包括多元化研究角度、综合性研究方法和数字化技术的运用。
首先，小学教育科学研究的特点之一是系统性。
小学阶段是学生人生中的起点，在此阶段的教育对于学生的成长具有决定性影响。
因此，小学教育科学研究需要从多个角度来观察和研究教育问题，包括学生的心理、行为、认知等方面，以便全面理解学生的发展特点和教育需求。
其次，小学教育科学研究的特点之二是实践性。
小学教育的目标是培养学生的综合素质，因此小学教育科学研究需要将理论与实践相结合，通过实地观察和实验研究来验证理论和探索教育的有效方法。
这种实践性研究可以帮助教师和教育决策者更好地理解小学教育的现状和问题，并提供科学依据，改进教育实践。
最后，小学教育科学研究的特点之三是理论性。
理论在科学研究中起着重要的指导作用，小学教育科学研究也不例外。
通过理论探讨和分析，可以深入了解小学教育中存在的问题，并提出合理有效的解决方案。
同时，小学教育科学研究也需要对现有的教育理论进行评估和发展，以适应不断变化的教育环境和学生需求。
在当前教育环境下，小学教育科学研究的发展趋势主要包括多元化研究角度、综合性研究方法和数字化技术的运用。
首先，小学教育科学研究需要多元化研究角度。
过去，小学教育科学研究主要集中在教师教学和学生学习两个方面，但现代小学教育已经发展到更为复杂的阶段，不仅需要关注教师和学生，还需考虑家庭、社区、校本资源等多个要素的影响。
因此，未来的小学教育科学研究需要采用多元化的研究角度，如家庭教育、社区资源和教育政策等，以全面了解小学教育的各个方面。
其次，小学教育科学研究需要综合性研究方法。
小学教育问题的复杂性要求采用多种研究方法，如问卷调查、实地观察、访谈、案例分析等。
科学教育和科技普及的现状和趋势
科学教育和科技普及的现状和趋势科学教育和科技普及是当今社会中不可忽视的重要部分，它们既是经济发展的基础，也是社会进步的动力。
科技的发展正在不断地影响着我们的生产和生活方式，科学教育也在不断地为我们培养新一代的科技人才。
那么，科学教育和科技普及的现状和趋势是什么呢？一、科学教育现状和趋势当前的科学教育在国内外都得到了极大的重视，许多国家都将科技教育纳入到了教育改革的重点范畴之中。
我国在这方面也做出了许多探索和尝试，特别是在基础教育阶段，不断地加强和改进科学教育的内容和方法。
在高中和大学阶段，我国的科学教育普及率较高，重点发展了物理、化学、生物等领域的专业人才培养。
但是，在基础教育阶段，科学教育仍然需要进一步加强。
首先，我们需要引导学生在学习科学知识的过程中，培养其对科学现象和规律的感知能力和思考能力。
其次，我们也需要加强对学生的创新意识和实践能力的培养，让学生在实践中更好地理解和应用所学的知识。
未来，科学教育还将开展普及性、全民性的教育活动，提高公众对科学知识的全面认识。
二、科技普及现状和趋势科技普及是用科学技术知识来提升人民群众的技术素质、生活质量和发展水平。
科技普及主要是指普及科技知识和落实科技应用，提高社会发展水平。
在当前的信息时代，我们需要不断地拓展科技普及领域和层面，借助互联网等手段，实现科技普及在更广泛的范围内的普及和应用。
在我国，科技普及的覆盖面较广，但也存在一些问题。
如人才结构不合理，科研成果未能及时转化为生产力等。
因此，未来需要进一步加强科技普及教育，提高人们的科学素质和创新能力。
另外，加强科技企业创新，推动科技成果的转换和应用；促进科技成果的技术转移和产业化，提高科技成果的市场效益和社会效益；建立健全科技人才培养和引进机制，促进科技领域优秀人才的不断涌现。
三、科学教育和科技普及的关系科学教育和科技普及在现代社会中是互为联系的，二者的互相促进和协调发展对我国的科技事业具有重要的战略性意义。
科学教育的现状与未来发展趋势展望
科学教育的现状与未来发展趋势展望科学教育在现代社会中扮演着至关重要的角色。
它不仅培养了人们的科学素养，还提供了解决问题和推动社会发展的关键工具。
然而，当前科学教育面临着一系列挑战，同时也蕴藏着许多未来发展的机遇。
本文将探讨科学教育的现状，并展望未来发展的趋势。
一、科学教育的现状科学教育目前面临着诸多问题。
首先，学校科学课程往往过于注重知识的灌输，缺乏实践和实验的环节。
这导致学生对科学的兴趣和理解能力受到限制，无法真正体验科学的魅力。
其次，教师队伍存在着一定的问题。
一些教师在科学领域的知识储备和教学方法上存在不足，导致教学效果不佳。
此外，科学教育往往缺乏与社会实践相结合的机会，学生无法将科学知识应用于实际问题的解决中。
二、科学教育的未来发展趋势尽管当前科学教育存在着一些问题，但未来的发展前景仍然广阔。
以下是我对未来科学教育发展趋势的一些展望。
1. 强调实践与体验未来的科学教育将更加注重学生的实践和体验。
学生将通过参与实验和科学研究项目，亲身体验科学的奥妙和乐趣。
这种学习方式能够激发学生的兴趣和创造力，培养他们的解决问题的能力。
2. 推动跨学科融合科学教育将逐渐与其他学科融合，形成跨学科的教学模式。
例如，将科学与艺术结合，通过音乐、绘画等形式来表达科学的概念。
这样的跨学科融合有助于培养学生的综合素养和创新能力。
3. 利用新技术手段未来科学教育将更多地利用新技术手段来促进学习。
虚拟实验室、在线学习平台等将成为学生学习科学的重要工具。
同时，利用人工智能和大数据分析技术，个性化教学将成为可能，满足学生个性化需求。
4. 强调科学的社会价值未来的科学教育将更加强调科学的社会价值。
学生将学习如何将科学应用于解决社会问题和推动可持续发展。
培养学生的科学伦理和社会责任感，成为科学教育的重要目标。
5. 加强教师培训与发展教师培训与发展是实现科学教育改革的关键。
未来，政府和学校将加大对教师的培训与支持力度，提高他们的科学素养和教学能力。
国外教育科学研究的发展与趋势
国外教育科学研究的发展与趋势近年来，随着全球教育事业的迅速发展和科技的不断进步，教育科学研究在国外得到了广泛的关注和重视。
从教育政策到教学方法，从学习成果评估到教育技术，国外的教育科学研究呈现出多样化和多角度的发展趋势。
一、重视学习成果评估在教育改革的背景下，学习成果评估成为国外教育科学研究的一个重要方向。
尤其是近年来，国外许多国家开始实施全面素质评价体系，强调评估学生的综合能力和学科素养。
这种评估方式不仅注重学生的知识掌握程度，还注重学生的思维能力、创新能力和合作能力等多方面的发展。
同时，这种评估方式还可以提供学生个性化的学习建议，从而促进学生的全面成长。
二、注重教育技术的应用随着信息技术和通信技术的飞速发展，教育技术的应用在国外教育科学研究中占据着重要地位。
虚拟现实、人工智能、大数据分析等先进技术正在被广泛应用于教育环境中，为学生提供更加个性化和互动式的学习体验。
在这种背景下，国外的教育科学研究不仅关注技术本身，还关注技术在教育中的实际应用效果。
例如，一些研究关注如何利用虚拟现实技术改善学生的实验教学效果，如何利用人工智能技术个性化地辅助学生的学习过程等。
三、倡导教师专业发展国外教育科学研究还注重教师的专业发展。
教师是教育最重要的资源，而教师的专业能力直接关系到教育质量的提高。
因此，国外的教育科学研究致力于研究教师专业发展的有效途径和策略。
这方面的研究内容包括教师培训模式的创新、教师在教学实践中的教育倡导能力的培养、教师专业发展的评价标准等。
通过这些研究，国外希望能够提高教师的专业素养，增强他们的教学能力，从而提高教育质量。
四、关注教育不平等问题教育不平等一直是全球教育事业面临的挑战之一，国外的教育科学研究不仅关注教育不平等问题的存在，还致力于研究如何减少教育不平等。
这方面的研究内容包括探索教育资源分配的有效模式、研究社会经济因素对教育的影响、改善弱势群体的教育机会等。
通过这些研究的推动，国外希望能够实现更加公平和包容的教育体系，让每个人都能够平等地获得教育机会。
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科学教育的研究趋势与展望胡卫平（山西师范大学教育科学研究院，临汾，041004）《华东师范大学学报（教育科学版）》．2007 年．第4 期（总第98 期）摘要介绍了20世纪50年代以来科学教育的总体研究趋势和主要领域的研究趋势，分析了未来科学教育研究的方向，即研究思路的系统性、研究方法的综合性和研究内容的整合性。
关键词科学教育；研究趋势；研究方向20世纪50年代以来，国际上特别重视科学教育的研究，取得了大量的研究成果。
研究者从概念发展、概念转变、概念图、科学素养、教师教育、科学推理等角度对科学教育进行了系统的研究，成为研究的主流。
本文在介绍科学教育的总体研究趋势和主要领域的研究趋势基础上，指出了未来的研究方向。
一、科学教育的总体研究趋势研究者一般都是通过发表论文来展示自己的研究成果，通过分析不同时期某一研究领域发表论文的类型、内容、研究方法等，可以看出这一领域的研究趋势。
Tsai（2005）[1]通过分析《科学教育（美国）》、《科学教学研究杂志（美国）》、《国际科学教育杂志（英国）》在1998−2002年发表论文的情况，探讨了这一阶段科学教育研究的现状。
结果表明：在研究的类型方面，实证研究占到85%以上；在研究的内容方面，802篇论文中，包括概念学习（198篇）、学习环境（144篇）、文化、社会和性别差异（115篇）、科学教育的目标、政策和课程（109篇）、哲学和历史（68篇）、教师教育（56篇）、教学（55篇）、非正式学习（30篇）和教育技术（27篇）九个方面，由此可见，学习问题是研究者最重视的研究领域。
为了反映较长时间内科学教育的研究趋势，我们对1975、1985、1995、2005四个年度发表在《科学教育（美国）》、《科学教学研究杂志（美国）》、《国际科学教育杂志（英国）》和《科学教育研究（澳大利亚）》四种国际著名科学教育期刊上论文的研究类型、自变量、因变量、收集数据的方法、统计数据的方法、研究对象等进行了分析，结果表明：在研究类型方面，实验研究（约占27%）和观点评论（约占26%）占主流，描述性的研究在增加；在实验研究的自变量方面，教学方法和课程（占60%）占主流；在实验研究的因变量方面，认知变量占54%，情感变量占30%，其它变量占16%；在收集数据的方法方面，测验和问卷占主流，约占论文总数的60%，但从1975到2005年，观察和访谈的研究明显增加；在数据统计分析的方法方面，推断统计占主流，占论文总数的54%，描述统计占25%，没有使用统计方法的论文数有增加的趋势；在研究对象方面，中学生（占45%）和大学生（占28%）占主流。
二、科学教育主要领域的研究趋势（一）概念发展的研究采取定性与定量相结合的研究思路概念发展的研究主要是在进行科学概念教学之前对学生所具有的与科学概念相关的日常概念发展状况的研究，并试图对此作出解释，目标主要有两个：一是通过理解学生的认知状况研究学生认知发展的阶段性，从而丰富儿童认知发展理论；二是充分了解儿童的前概念，为科学课程的开发和教学策略的选择提供依据。
自从20世纪50年代以来，关於儿童科学概念的发展研究不断涌现，研究主题几乎涉及到科学的各个领域，包括力学、热学、电磁学、光学、原子物理、生物等。
对20世纪90年代以来国际上一些主要的科学概念发展研究的分析可以看出，研究者采用问卷、访谈、测验、Demonstration技术、任务施测技术等定性与定量相结合的研究思路，对儿童青少年单一科学概念的发展进行了全面的研究，使人们对学生的概念表徵以及相异概念有了较为系统的了解，为科学概念的教学提供了依据。
利用定性与定量相结合，识别学生的错误概念和概念表徵，是20世纪90年代以来科学概念发展研究的主要趋势。
（二）概念转变的研究强调影响因素及教学策略概念转变的研究始於20世纪70年代，从80年代起，研究成果开始涌现。
1982年，康奈尔大学的波斯纳（G. J. Posner）、斯特莱克（K. A. Strike）、修森（P. W. Hewson）、格特左戈（W. A. Gertzog）四位教授提出了“概念转变模型”[2]（Conceptional Change Model，简称CCM），对科学教学产生了重要的影响。
很多科学教育研究者开始利用概念转变模型的观点来分析、解释前概念，解决学生对前概念的错误理解，使其接受科学概念。
概念转变模型也遭到了一些批评，概括起来主要有以下几种：（1）除了看到概念内容的改变外，还要看到学生认识方法的改变。
Gil & Carroscosa [3]发现，学生的错误概念往往是与他们的认识世界的直觉经验方法相联系的。
（2）概念转变除受认知影响外，还受动机、态度的影响。
Dreyfus [4]等在教学实验中发现，学生积极的态度、较高的责任感对概念转变很重要，对知识漠不关心的学生很难产生认知冲突；另外，不成功的学生由於消极的自我印象、过高的焦虑或消极的态度等，也会妨碍认知冲突的产生。
（3）不要过於强调儿童日常经验中的核心信念对具体概念转变的限制，概念转变常常并不是随核心信念的改变而整个地改头换面，而是一个一个地进行的[5]。
（4）概念转变并不一定是一步完成，它是一个渐进的过程，有时两种概念同时存在和使用[6]，或者是把原有概念和科学概念结合成新的混合概念[7]。
针对一些学者提出的批评，Strike & Posner（1992）[8]对概念转变模型做了些修改。
首先，他们把将要发生转变的概念本身也看成是概念生态圈的组成部分，以体现某个具体概念与个体的经验背景之间的双向相互作用，强调概念生态圈不是静止的，而是不断发生变化的，具体的概念转变也会对基本观念产生影响；其次，他们又把动机因数放到生态圈中，包括学习动机、对某学科的性质和价值的认识等。
另外，他们看到，所谓的错误概念有时并不是以现实表徵的形式存在於学习者头脑中的，而只是个体以现有的经验体系为背景作出的推论。
为了使学生的前概念能够顺利的转变为科学概念，研究者在教学中采用了多种教学策略。
Bryce & MacMillan [9]调查了21位15岁的学生对於重量、作用力等的前概念，并运用类比的教学方法转变其错误概念，发现类比教学比讲授教学更有效。
Savinainen, Scott & Viiri [10]也利用类比进行了牛顿第三定律的概念转变教学研究。
Niaz [11]运用了教学实验使学生转变对电化学的错误认识。
She [12]利用双情境学习模式有效的转变了学生对热传递的错误概念。
Tsai [13]运用认知冲突来改变学生对简单电路的错误认识。
（三）概念图的研究重视技术提高与教学应用概念图（concept map）是由美国Cornell大学的Novak和Gowin基於Ausubel 的学习理论在二十世纪六十年代开发的一种能形象表达命题网络中一系列概念含义及其关系的图解（Novak and Gowin, 1984）[14]。
他们研究了概念图的基本结构和特徵、概念图的分类及其编制过程、概念图的评价标准。
自从Novak开发了概念图之後，概念图有了广泛的应用，主要有如下几个方面：第一，概念图作为一种有效的教学工具和教学策略。
概念图可以帮助教师提高教学效率（Beyerbach & Smith, 1990; Hoz et al., 1990），帮助教师提高课程计划的质量（Martin, 1994），作为一种教学策略可以有效的降低学生学习的焦虑和紧张感（Jegede et al, 1989），大幅度的提高学习者的态度（Philip, 1993）；第二，概念图作为一种学习工具和学习策略。
概念图可以通过修正学习者的知识结构而帮助学习者进行有意义学习（Novak, 2002），作为元认知策略而对学生进行创造性训练（Russell & Meikamp, Joyce; 1994），作为一种创造性的问题解决工具（Stoyanov, 1997），作为合作学习的工具，基於计算机的概念图还可以分享不同学习者的认知（Stoyanova & Kommers, 2002）；概念图可以作为认知学习工具，影响知识领域内的认知技术的获得（McAleese et al. 1999）；第三，概念图作为一种评估工具。
评估学习者对概念的理解（Anderson & Huang, 1989）、概念的转变（Gravett & Swart, 1997）和概念的发展（Beyerbach, 1986）20世纪80年代以来，概念图有如下发展趋势：第一，概念图的功能由最初的评价工具发展到教学技能、教学策略。
概念图理论提出的早期，研究者主要把概念图作为一种评价工具，目的是为了测定学习者已有的知识的结构，以及检验学习者的有意义学习的情况。
20世纪90年代以来，研究主要集中在把概念图作为一种教学技能和教学策略上，大量的研究充分的证实了概念图的效果；第二，概念图的研究领域由科学学科扩展到其他学科和领域。
早期的研究主要是集中在生物、物理和化学科中，但是，20世纪80年代以来，研究很快就突破了科学学科范围而被广泛应用到文学、阅读、生态学、计算机辅助教学、地球科学、数学等其他学科；第三，图式开发技术日新月异，从手工绘制到使用电脑软件和网络技术。
早期的概念图主要依靠手工绘制，随着计算机及其技术的普及，可以使用计算机软件进行编制，现在已经开发出了许多计算机绘制概念图软件；第四，从个人编制到合作编制概念图，体现合作化学习特点。
最初的概念图一般都是由个人独立完成，并作为一种评价个人知识结构的工具，但是现在作为一种学习工具和教学工具的概念图越来越多的强调合作完成。
（四）科学素养的研究强调对科学本质的理解虽然有关科学素养的思想在20世纪初就已有萌芽，但“科学素养”作为一个词汇出现在日常和学术交流中，却是20世纪50年代後期的事。
在半个多世纪的研究中，人们从不同的角度对科学素养进行了研究。
美国科学促进会（the American Association for the Advancement of Science，简称AAAS）、国家科学院（the National Academy of Science，简称NAS）以及国家科学基金（the National Science Foundation，简称NSF）以经验为基础，对科学素养进行了描述，Shen （1975）、Shamos（1995）、Bybee（1997）将科学素养分为不同的层次，Branscomb（1981）将科学素养分成8种类型。
米勒[15]对上个世纪後半叶以来的科学素养定义进行了分析，从当今科技社会的背景下提出了科学素养的3个维度：（1）科学术语和概念的基本了解；（2）对科学的研究过程和方法的基本了解；（3）对科学和社会之间的关系的基本了解，认识并了解科技对生活的影响。