对教育系统内部各种现象的观察以及对人类生存环境的思考，启发人们对教育的持续关注。而没有课程的支撑与引领，教育的任何作用都将难以实现，其中“课程设计”关心具体而实用的课程产品系统的开发与利用，直接关系着教育目的的达成。因而，“课程设计”是课程领域应优先解决的问题。具体到“科学课程设计”，无法回避的一个事实是，科学技术的盲目发展所带来的生态环境恶化。这实际上触发了人们对“理性”的深刻反思，并由此认识到，从科学与人文两方面培养人才的重要性，认识到以培养学生批判性思维能力为核心的科学素养理想，是科学课程设计“应然”的努力方向。

科学课程的性质满足实现这种理想的条件，认识论的发展也足以提供实现这一理想的思想基础，但对科学课程设计的历史考察表明，传统科学课程囿于技术性处理，整体上缺乏对人文发展需求的思考，即强调学科而忽视学生与社会发展需求的极端表现，并从而助长了科学主义倾向的蔓延。这一现象表明，认识论作为反映人们认识发展规律的学说，对科学课程设计具有基础性作用。而实证主义以及客观主义知识观与认识论对传统科学课程设计的深远影响，正是传统科学课程设计现实与理想差距甚远的根本原因。

实际调查证明了这一点。如：（1）分别有62.50%和44.19%的初中与高中教师，认为理科课程设计就应该“遵循学科知识体系的逻辑发展线索”，而仅分别有33.33%和16.28%的初中与高中教师认为理科课程设计应“关注学习者需求”；（2）将科学视为真理的八年级到高三年级学生比例依次为30.21%、18.56%、3.77%、13.38%、12.96%，认为科学就是客观知识体系的八年级到高三年级学生比例也分别有40.10%、37.11%、42.45%、54.23%、50.00%，主要采用理解记忆方式学习理科课程的八年级到高三年级学生分别占27.60%、29.59%、28.30%、35.92%、40.74%，而用记忆方式学习理科课程的八年级到高三年级学生也分别有9.38%、14.29%、13.21%、9.15%、3.70%；（3）认为科学知识是客观世界真实反映的初中和高中教师分别为70.83%和60.47%，而当教师认为“科学是客观知识体系”，接受科学知识是“人类获得真理或客观世界真实反映”的观点时，便倾向于运用理解记忆的方式进行教学。我们无法对成长中的中学生超越教师的教导寄予过高的期望，意味着将新的课程理念落实到教学实践，还有许多工作要做。

基于以上思考，本书针对科学课程设计存在的诸如科学课程观的褊狭、科学课程结构的逻辑发展单一化、科学课程方法的局限以及科学课程评价的重结果化倾向等问题，进行了分析论证，指出尽管产生这些问题的原因涉及多个方面，但课程设计在认识论上的偏差是不容忽视的重要因素。即采取狭隘的科学—实证或实证主义一元化的研究方式，将课程孤立于课程既有的范围之内，助长了课程设计思想上的唯知识论倾向，使课程设计基本上变成知识的架构与增删，遮蔽了课程的开放性质以及课程本身的意义。

然而，狭隘的科学—实证即实证主义的真理性是值得怀疑的。毕竟真正科学的理论不过是还未被证伪的假说，其科学性实质上表现为能够被证伪的可能性。但科学理论却又既不能被完全证实也不会被彻底否证，因而无论是严格的证实还是严格的否证，都不会使人们从经验中获得好处。这实际上意味着，实证主义甚至证伪主义的困难确实存在着，是说那种认为“所有经验科学的陈述必须是能最后判定其真和伪的，或者说它们必须是‘可最后判定的’”的观点，或强调“必须证实它们和证伪它们”的想法是难以实现的。这就从根本上动摇了传统科学课程设计的认识论基础。于是应正确区分实证思想与实证主义、证伪方法与证伪主义的区别与联系，事实上，以实证主义和证伪主义为两极，证实或证伪都处于两者连线之上，都是实证研究必要的思想方法。但发展到实证主义或证伪主义则是极端荒谬的想法或做法。

正因为科学理论不可能成为“最终的”表述或“最后的”真理，因此决不能仅仅用科学陈述的逻辑的或形式的结构当作经验科学的特征，也应建立起将经验科学的方法构成其特征的思想。是说科学理论绝不是在所谓获得证实的真命题与由它们构成的知识体系的静态的简单积累，而是动态的在已有知识基础上的不断生长，从而表现出新旧知识之间的连续性，即将以前已经完成的东西合并到不断生长的也必然穿越时间并进步着的结构中，永远处在一个不确定的、动态的变化之中。于是与传统科学课程强调对知识的累积不同，科学课程实际上是对科学理论实行检验的方法的态度与精神。从而使得科学知识不仅包括关于世界的观念、规律和原理的体系，而且也内在地包含了了解世界的方法体系，以及关于世界的观点、看待世界的态度和情绪等方面。但这种方法不同于“技术理性”所强调的具体的方法程序，而是一种质疑的精神、批判的态度和思维的习惯。这意味着科学课程是有待教师与学生在教室情境进行检验的假设，教学目的不是让学生寻求一致的标准答案，只是引导学生在探究过程中进行毫无标准答案的学习与讨论，把已有知识作为师生思考的材料，以发展学生理解、批判性反思和负责任判断的能力。

上述观点概括于“科学课程即研究假设”的课程观念之中，并以培养学生批判性思维为核心的目的说与以观念转变理论为指导的方法说相配合。落实这一课程观念具体表现在三个方面：（1）以问题为导向的科学课程结构，即以问题为中心组织课程内容不仅使学生沉浸在问题式学习之中，而且通过建构整个情境的意义，使学生在知识学习和实际运用之间建立起更加紧密的关系。（2）针对调查结果：认为科学是客观知识体系，将科学知识视为真理或客观世界真实反映的教师，倾向于运用理解记忆的方式组织教学活动；而当下以探索总结为主的教学方式还并非完全意义上的探究式教学。本书提出应树立正确的科学与知识观念，确立以问题为核心的探究式教学策略，以便探究式教学在理性指引与规范之下顺利开展。（3）评价的目的在于促进学生发展，而且课程评价旨在考察质而不是量。基于“任务驱动”的课程评价以问题为载体把评价设计成让学生完成真实任务的形式，使评价贯穿于知识生成的整个过程之中，能实现以学生自评为主的自我监督，将反馈、激励与改进功能统一于问题解决之中，从而能最大限度地确定课程需要改进的方面，实现评价的建设性功能。