近代科学诞生于16-17世纪的西欧。但早在两千多年前，东西方都在为科学大厦的形成进行探索，都为现代科学的诞生作出了各自的贡献。由于种种原因，中国虽然具有悠久的文明史，也具有发达的古代科学技术，但是，近代科学却没有在中国诞生。中国科学近代化源于西方科学技术在中国的传播，或者说肇始于1582年意大利传教士利玛窦（MatteoRicci）进入中国大地开始的我国明清之际的“西学东渐”。而中国近现代科学事业的真正发展则主要是在20世纪。
19世纪的欧洲，由于科学技术的发展，社会的变化，传统的古典教育受到了现代教育的冲击，科学教育开始进入学校教育系统。1860年，法国、瑞士将科学教育引入了学校教育，尤其是在英国着名学者赫胥黎（T·Huxley）和斯宾塞（J·Spencer）的积极倡导下，科学课程逐渐在学校课程中取得了合法的地位。我国在19世纪末20世纪初，随着科举制度的废止，新式学堂的数量迅速增加，到了20世纪20年代，中国现代化教育观念和教育制度初步形成，科学教育运动也得到了较为广泛的开展。
20世纪，世界科学教育不断改革，获得了巨大的进展，科学教育已占据了教育的核心地位。自20世纪80年代以来，世界科学课程改革经历着新的浪潮，综合科学课程在理论和实践上都有了很大的发展，对综合科学课程的研究进一步深化，到目前已经成为一种世界性的潮流。
受到世界科学课程改革浪潮的影响，我国综合科学课程的改革也在推进。1987年东北师大附中和其他几所学校率先进行实验。同时期，上海市教育局教研室成立了综合理科研究小组进行专题研究，并编写了实验教材《理科》，于1988年在上海市第一中学、时代中学、新场中学进行实验；1988年，浙江省开始进行初中综合科学课程改革，1993年9月，由浙江省自编的《自然科学》在浙江省所属的初中全面试验。2001年6月，《国务院关于基础教育课程改革与发展的决定》明确了“加快构建符合素质教育要求的基础教育课程体系”的任务。
2002年教育部组织有关专家编写了《全日制义务教育科学（7～9年级）课程标准（实验稿）》，科学课程的实施迅速遍布全国，成为本次基础教育课程改革的一个亮点。
为了满足综合科学课程对教师的要求，目前越来越多的高等师范院校设立了科学教育专业，并已招收了科学课程与教学论的研究生和教育硕士。当前，国内有关科学课程与教学的教材虽然有袁运开、蔡铁权主编的《科学课程与教学论》等，但都是本科生教材，专门为教育硕士编写的科学课程与教学的教材目前还是空白。再加上当前指导教育硕士的导师大部分是学科研究的教师，对科学缺乏综合的了解，经常以单一学科教学的方式对科学专业教育硕士进行指导与教学，出现了一些偏差。由此，为教育硕士编写科学课程与教学的教材显得十分迫切。
本书立足于教育硕士的培养，力求具有国际视野、时代特色、立足本土行动，根据全面提高科学教师的科学素养、科学本质观、科学教学能力和科学教育研究的能力等目标，从科学教育的基本原理、科学课程、科学教学及科学教师专业发展四个方面编写，力求反映我国《全日制义务教育科学（7～9年级）课程标准（实验稿）》的精神实质，既有科学教育理念的阐发，又有课程实施的论述、建议和科学教育的研究热点等内容，课程与教学相结合，理论与实践相联系。
本书分四部分，共十一章，其中第一部分科学教育的基本原理包括第1、2章；第二部分科学课程与教学包括第3、4、5章；第三部分科学教学包括6、7、8、9、10章；第四部分科学教师的专业发展为第11章。
（1）科学教育原理部分，主要论述了对科学和科学教育的基本理解以及科学教育的新取向。本书从科学的划界、科学观的演变以及科学本质的研究角度回答了什么是科学、什么是科学教育这一科学教育研究最根本的问题。
HPS教育、STS教育和人文教育是当前国内外科学教育研究的新取向。对这些新取向的了解与把握可帮助科学教师更好地理解科学、科学教育，更有效地将科学教育研究的新观点落实于具体的科学教学之中，促进科学教学质量的提升，提高每一位学生的科学素养。
（2）科学课程与教学部分，首先从科学课程的改革历程、发展趋势，科学课程标准以及科学教科书等方面对科学课程进行了阐释。在20世纪50年代以来的国际科学课程改革背景的基础上，对美国、英国等国家科学课程改革进行了系统的回顾与总结；从实践反思、比较和借鉴的角度，梳理了我国科学课程改革的历程；并以浙江省综合科学课程改革为例，剖析了我国自20世纪80年代中期以来，大陆地区科学课程改革试验的历史演变与实践经验；在此基础上，根据国内外科学课程改革的特点，分析了国际科学课程改革的趋势。
其次，本部分简明而又全面地介绍了教育部最新颁布的《全日制义务教育科学（7～9年级）课程标准（实验稿）》的框架结构、培养目标、内容标准和特点等，并对美国《国家科学教育标准》、英国《国家科学教育课程标准》和澳大利亚《科学课程标准》进行了评价。从体系结构、基本思想、课程目标、内容标准、教学标准和评价标准等方面比较了我国《全日制义务教育科学（7～9年级）课程标准（实验稿）》和美国《国家科学教育标准》，以帮助科学教师更好地理解我国科学课程标准的特点与意义。
再次，本部分从科学教科书编写的原则和编写体系的构建，介绍了我国科学教科书的编写；以教科书评价内容、标准及步骤分析为基础，分析了我国大陆地区的三套国家科学教材：
浙江教育出版社版、华东师范大学出版社版和上海教育出版社版；并对《德国综合理科》（初中版）和当前日本使用的初中科学教科书进行了介绍。
（3）科学教学部分，对当前国外科学教学的重要议题、科学实验教学、科学课堂教学设计、信息技术与科学教学的整合、科学教学的评价等方面进行了全面阐述。介绍了当前国外科学教学的两个重要议题——概念图和概念转变教学。对国外科学教学研究成果的介绍和分析，可为我国科学教学改革提供借鉴与指导。
科学实验教学研究是科学教学的一个重要组成部分，本书论述了科学实验教学研究的途径与方法，并从DIS Lab、V形图、综合性实验等方面介绍了科学实验教学研究的新视野。
科学课堂教学设计离不开教学设计的一般原理，而教学设计又以教学过程为依据，由此本部分从教学设计的一般原理、科学教学过程的特点出发，阐述了科学课堂教学设计。
信息技术的发展，极大地推动了教育改革的进程。实现信息技术与科学课程的整合，运用信息技术优化科学教学过程，提高教学质量，是科学教育现代化、信息化的必经之路。本部分从整合的原则到策略，都提出了较新的见解，为进一步的研究提供了线索。
根据《全日制义务教育科学（7～9年级）课程标准（实验稿）》中的评价建议，本部分从科学教学评价的目的与原则、科学教学评价的方法、科学教学评价的内容、科学教学评价的工具与特征、科学教学评价的实施等方面分析了科学教学评价。科学教学评价是一个复杂的研究领域，又是科学教学研究的重要内容。
（4）科学课程的实施关键在教师。因此，本节第四部分对科学教师的专业化问题给予了较全面的阐释。从专业知识、专业技能和专业情意三方面阐述了科学教师的专业素质，提出科学教师可通过教历研究、教学反思和专业合作等途径实现教师的专业发展，为教育硕士的专业化成长指出方向。