通过对内容的整合让学生从整体上认识自然，从基本科学观念上理解科学内容。一是试图超越学科界限，保留带有结构性的基本内容，注意不同学科领域知识之间的贯通与连接；二是全面提高学生的科学素养，将科学知识与技能，科学态度、情感与价值观，科学过程、方法与能力进行结合与渗透，并力求反映科学、技术与社会的互动与关联。
2.强调科学探究、关注教学情境
探究既是科学学习的目标，又是科学学习的方式。科学教学过程应创设探究情境，为学生提供充分的科学探究机会。在科学教学过程中创设的情境应当是学生熟悉的、能直接引起他们学习兴趣的、精心选择和设计的、具有典型科学教育意义的。通过这些情景的创设，可以让学生亲身体验科学发现、科学探究、科学创造的过程，使他们在像科学家那样进行科学探究的过程中，体验学习科学的乐趣，增长科学探究能力，获取科学知识，形成尊重事实、善于质疑的科学态度，了解科学发展的历史。
3.加强科学、技术与社会（STS）关系的教育
在科学教学过程中加强STS教育主要表现在以下四个方面：第一，打破科学与技术的人为分割；第二，体现科学、技术与社会的联系；第三，形成人、自然与社会有机关联的认识；第四，反映科学教学过程中科学精神与人文精神相结合的思想。
4.重视学生已有经验，以学生为主体
学生对周围的世界具有强烈的好奇心和积极的探究欲，学习科学应该是他们主动参与的过程。科学教学必须建立在满足学生发展需要和已有经验的基础之上，提供给他们能直接参与的各种科学探究活动。让他们自己提出问题、解决问题，而不是单纯的讲授。教师是科学学习活动的组织者、引领者和亲密的伙伴，对学生在科学学习活动中的表现应给予充分的理解和尊重。
科学教学应从学生的长远需求考虑，使他们形成持续学习科学的兴趣、学习与应用科学知识的习惯与能力。在科学教学过程中，教师应该选择贴近学生生活实际、有利于全面培养学生科学素养的内容，为他们的终身发展奠定基础。
5.关注学生的思考与体验
让学生经历知识发生、发展和形成结论的过程，经过反复、深刻的思考，在探索过程中达成积极的情感、态度、价值观和生活方式，使教学过程从一种简单的传输、传递和接受的过程，转变成为一种伴随着学生对科学知识的思考和获得，使学生全面发展的体验过程。
二、科学课堂教学设计的内容
教学设计过程既是系统化的过程，又是充满创造性的过程。对于广大科学教师而言，首先应掌握教学设计的基本过程，这样才有可能不拘泥于现有模式而进行创新。
（一）前期分析
前期分析（Front‐End Analysis）是美国学者哈里斯（J·Harless）于1968年提出的一项技术，旨在教学设计过程的开端就分析清楚教学中存在的问题，以避免后续工作无的放矢，浪费人力物力。在不同的教学设计过程模式中，前期分析的内容不尽相同，但一般应包括学习需要分析、学习任务分析、学习者分析和学习背景分析。
1.学习需要分析
学习需要分析涉及“为什么教”的问题，是以系统的方式找出学习者目前状态与期望状态之间的差距。对于科学课堂教学设计而言，期望的学习状态主要是由教学目标决定的，因此学习需要分析是指教学目标所期望的学习结果与学生当前的学习状态之间的差距分析。
学习需要分析的方法有内部需要分析法和外部需要分析法。其中，内部需要分析法是将学习者学习的现状与教师期望学习者达到的目标进行分析，找出两者之间存在的差距，以了解学习需要的方法；外部需要分析法是指根据社会的要求制定教学目标，以此为标准来衡量学习者的状况，找出两者差距的一种方法。此外，还可以采用内外结合分析法。通过三者的协调、分析、比较可以得出学习者的学习需要。
学习需要分析的步骤包括：确定课堂教学目标（期望状态）并按重要程度进行排序；确定上述目标的现状；分析和确定目前的现状和目标之间的差距，确定差距的类型（即学习需要的类型）；根据差距找出问题，分析问题存在的原因；根据分析结果确定问题解决的优先顺序，并制定设计对象的目标。
例如：
教学内容：浙教版初中《科学》课程第二册第三章第六节“果实与种子的形成”
在上此课前，学生已初步了解果实与种子的结构，本堂课的目标是让学生知道果实与种子的形成过程。为此，学生需要了解花的结构、花的授粉、花的受精过程，以及受精后子房、种子与果实之间是什么关系。
2.学习任务分析
学习任务分析，是指对学习者所必须掌握的知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观等进行分析的程序或过程，旨在揭示学习者从起点行为到终点行为之间必须掌握的任务及各任务间的关系。所谓起点行为指的是在教学开始之前，学习者学习的现状。终点行为是指通过教学活动后所达到的结果。
从学科的共性角度出发，任务分析的基本过程可以概括为：根据学习需要分析确定课堂教学目标，确定任务分析的目标。根据不同的学科，选择不同的学习任务分析的理论依据，初步分析任务的类型并评价。根据任务的类型或不同类型的组合，选择任务分析的方法。确定任务分析的程序。如果学习任务是结构不良问题以外的任务，那么任务分析的关键是，确定每步任务的大小和每一步中应具体包括的内容。一般主要依据学习者的基本情况而定。同样的主题内容，如果学习者的年龄较小，那么每一步的任务可以相对小一些。对于结构不良问题的任务分析目前尚处于探索阶段。根据具体执行的情况，适当地调整分析过程。根据任务分析的结果，对照课堂教学目标，判断与目标相应的任务有没有遗漏；同时，也可以依据任务分析的结果，判断根据需要分析确定的目标是否遗漏了重要的任务。将任务分析收集到的数据进行详细描述，为阐明教学目标、设计教学过程、实施形成性评价等提供依据。
一般而言，任务的表述可以遵循如下原则：对于其行为是可观察的任务，必须用一个描述可观察行为的动词；如果是无法观察的内部心理过程，则通过阐明学习者完成任务后能做什么（即从学习者最后的学习结果来判断）来表述；对于涉及决策过程的任务，可以用疑问句的形式来表述。课堂教学设计的任务分析结果是初步确定课时内容的深度和广度，确定任务的重点和难点，并确定任务的起点水平。在实际的任务分析过程中，必须充分重视与学习者进行有效的交互，从学习者中收集必要的信息。
例如：
“生物的适应性和多样性”是浙教版初中《科学》课程第一册第三章“观察生物”中第七节的内容，主要包括：生物对环境的适应性和如何保护生物的多样性。
这些内容是学生学习了生物和非生物、常见生物以及生物体的结构层次性的基础上，再认识“生物的适应性和多样性”的。该内容既是第一章中温度的测量、科学探究和本章前几节内容的整合，也为学生继续学习生物多样性中“遗传”的多样性、“生态系统”的多样性以及可持续发展等内容打下基础。教学的特点为：课前让学生做好植物的向光性实验；利用网络资源收集保护生物多样性的有关数据和图片。课内要引导好学生探究蝎子在沙漠里藏身的理由。思考其他生物是如何适应环境的，并针对探究问题引导学生进行小组讨论。最后，把形成性练习融于知识点中完成。
3.学习者分析
教学设计是否与学习者的特征相匹配，是决定教学设计成功与否的关键因素。不但在班级、学习任务或者教学组织形式等情况发生改变时需要进行学习者分析，在教学活动过程中也需要进行学习者分析。对教学设计有重要影响的学习者因素除了年龄、性别、年级、学习科目等基本信息和生理发展特征之外，更重要的是学习准备状态、学习风格、一般特征等。
学习准备状态是指学习者在从事新的学习时，原有的知识水平和心理发展水平对新的学习的适应性，可以从学习者的学习起点水平和认知发展的一般特点进行分析。学习风格指由学习者特有的认知、情感和生理行为构成，反映学习者如何感知信息、如何与学习环境相互作用并对之做出反映的相对稳定的学习方式。学习动机是引起学生学习活动，维持学习活动，并导致该学习活动趋向教师所设定目标的内在心路历程。焦虑则指个体由于不能达到目标或不能克服障碍的威胁，致使自尊心和自信心受挫，或使失败感和内疚感增加，从而形成的一种紧张不安且带有恐惧色彩的情绪状态。
学习者分析的结果可以文本和表格相结合的形式加以阐明。根据上述学习者分析实施的内容，文本形式的结果阐明可以概括为：知识与技能；过程与方法；情感态度与价值观；其他：学习者的焦虑水平如何？学习者的一般认知发展水平如何？等等。
受生理、心理、社会文化等因素的影响，学习者之间既有共性，又有差异，两者分别为集体教学和个别化教学提供依据。需要强调的是，真正有效的学习者信息更可能在教学过程中表现出来。为此，在日常教学中，获得学习者状态信息的最常用手段可能不是测试或问卷，而是实际教学环境中的观察。学习者的学习是学习者系统固有的自组织特性，即有序性、开放性、稳定性和不可控性，在一定条件下和一定阶段上的具体表现。教学设计应充分考虑这些特性，为其自组织的学习提供充分的外部条件（物质、能量和信息），从而促进学生的发展。
例如：
教学内容：浙教版初中《科学》课程七年级第二册第三章第六节“果实与种子的形成”
学生的知识水平
《科学》课程中植物的分类，知道植物可以分为有种子的植物和没有种子的植物，有种子的植物又可以分为被子植物和裸子植物；知道植物根、茎、叶、花的初步知识。在前面几个课时中，已学习过植物种子的结构、种子的萌发和芽的发育。已掌握了观察的方法，会对观察到的现象进行分析比较。这都为本节课的学习奠定了良好的基础。
学生的认知水平
学生思维活跃，能够开展一定的自主学习和合作学习，但是对于初一第二学期的学生，空间想象力与抽象思维能力在整体上仍然较弱。
动机水平
学生处在好奇善问、创新意识强烈的青少年时期，对于“果实与种子的形成”这一与日常生活密切联系的实物与媒体中所展示的各种现象具有浓厚的兴趣，并会产生探究其本质的愿望。同时，通过师生合作讨论的过程，也能使学生领略探究科学的意义和追求真理的价值与乐趣。
学习风格喜欢多媒体演示教学和网络技术支持的学习环境；具有良好的独立思考能力，但自控能力较弱，易受外界影响。
4.学习背景分析
学习背景是指持续影响学习者学习的、由多因素组成的复杂系统。学习背景分析是指对这一复杂因素系统的考察。通常情况下，可以从以下三个角度进行：
时间角度。从时间角度看，影响教学发生的背景因素主要包括教学前、教学过程中、教学后的背景因素。教学前的因素是指发生在教学前的，对预期的学习兴趣和动机、对学习者的已有知识和经验产生影响的因素。教学过程中的因素是指发生在课堂教学过程中，对学习者的学习产生影响的因素。教学后的背景因素是指影响学习迁移的背景因素。
空间角度。从空间角度看，影响教学发生的背景因素可以分为校内的背景因素和校外的背景因素，校外的背景因素主要指社会因素（包括家庭因素）。
综合角度。从综合角度看，学习背景分析的因素主要包括：学校环境；教师；学习者；课程资源；迁移因素；社会环境。
学习背景因素众多、复杂，且各因素相互影响、相互制约。教师需要在有限的时间内作出精确的判断和分析。一般分析过程如下：第一，分析策略的计划阶段——明确设计任务的一般特点，包括需要、预期结果、学习者的一般特点、资源以及限制等。辨明与设计对象有关的各种背景因素。明确收集数据的对象。选择与背景因素、对象以及项目条件限制相匹配的分析方法。指定、建构或者修改收集背景数据的工具以及进行特定背景分析的技术。第二，数据分析和处理阶段——收集各个背景因素的数据。确定对教学和迁移产生阻碍的关键背景因素。确认缺失的关键背景因素。确定关键的、能够利用的便利因素。明确阻碍因素、缺乏因素、便利因素三者之间的关系。第三，设计和发展阶段——确定“成功”教学的标准。减轻起阻碍作用的背景因素的影响。增加缺失的背景因素。加强或者利用便利的背景因素。在实现各种背景因素的过程中进行适当的监测，有时可以建立对学习和迁移进行监测的监测系统。当然在具体教学分析中并不是面面俱到的。