在知識經濟時代，科學與科技是知識創新的重要工具，也是知識創新的產物，也因此，科學素養被視為是二十一世紀人才所需要的重要素養之一，而科學教育也是國家未來發展的重要基石，因此，近年來，世界先進國家莫不重新檢視與修正科學教育的方向，將培養全體國民的科學素養，乃至於提升國民未來的競爭力視為是重要的科學教育改革方向，例如：美國前總統歐巴馬要用科學教育救經濟，透過科學教育培養美國未來所需的STEM（科學、科技、工程與數學）領域的人才，讓製造業與工業回流美國，以解決美國大量失業的問題，這樣的科學教育改革在幾年後的今天看到初步的成效。而日本則是希望能透過動手做以及生活化讓國民具備新時代所需要的科學素養。在即將推行的十二年國民教育課程綱要中，科學素養的重要成分包括科學知識、過程技能、對科學本質的認識與科學態度，然而，值得注意的是，科學素養是學習者在真實的生活情境中可以將科學課堂中所學習到的科學相關知識、能力與態度融合與轉化以解決問題，如果我們的學生具備良好的科學相關知識、能力與態度，但是在生活中遇到科學相關問題時卻無法活化與轉化，他們並不具備好的科學素養。

長久以來，我們的基礎科學教育將重點置於科學知識的傳授，學生長期被動接受知識傳輸，缺乏「動腦想」與「動手做」的機會與經驗，導致我們的中小學學生在國際科學競賽或是科學知識與能力評比中都高居全球前幾名，但是對於科學相關學科的興趣與信心卻是嚴重低落，這樣的情形值得我們深思。從科學的本質來看，科學源自於許多科學家對於自然現象以及周遭世界的好奇心，他們的好奇心讓他們對於自然現象以及周遭世界產生問題，並驅動他們對於自然現象以及周遭世界進行探索，這樣的探索就是科學探究，而課本中的科學知識則是許多科學家進行科學探究後的產物，然而我們的基礎科學教育卻很難讓學生認知到這樣的科學本質，而將背誦科學知識等同於學習科學，即使是有動手做的實驗活動，動手做的目的也僅是確認已知的科學知識。

若要增加我們未來在國際間的科學相關競爭力，學校的基礎科學教育必須要做調整，必須從強調科學知識的科學教學到素養導向的科學學習，換言之，必須從以老師為中心、強調正確科學知識的教學改變成以學生為中心、強調素養導向的教學，而這樣的改變是教學本質的改變，面對相同的科學教學單元中的核心科學概念，教學者必須還原這些核心概念所對應的科學問題（亦即當初科學家所關切的科學問題），再配合學生的生活情境與經驗，設計與學生生活經驗相關且能引起他們好奇新的問題情境作為學習情境，讓學生在這樣的問題情境中進行探究，為了要解答自己感到興趣的這個科學問題，學生的探究能力可以成長，最後也會獲得科學教學單元中的核心科學概念，這樣的探究歷程其實與科學家進行科學探究中「動腦想」與「動手做」的歷程相似，而在這樣的學習方式中才能有助於學生將所學應用到新的情境，這樣對學生而言是在有意義的情境中學習的教學方式才是素養導向的教學，我們的學生在生活中遇到科學相關問題時，他們才能察覺這個問題是否是與科學相關的問題，並進一步綜合運用在所學習到的科學相關知識、能力與態度去解決問題。

科學不只是冰冷冷的科學知識或是在實驗室中的活動，而是存在於我們生活周遭，也與我們的生活息息相關，我們不必每個人都成為科學家，但是卻必須具備科學素養，科學教育要扎根必須透過素養導向的教學，從培養學生對於自然現象以及周遭世界的好奇心，進而引導學生進行「動腦想」與「動手做」並重的探究活動，從中培養對於科學的興趣、科學態度和科學思考，如此才能讓科學教育真正的向下紮根，培養出真正具備科學素養的未來公民，並讓我們的中小學學生不再害怕與討厭科學，甚至未來願意從事STEM（科學、科技、工程與數學）相關領域的工作，而這樣的教育革新有賴於學校、教師與家長觀念的改變與共同合作。

透過親自參與、動手實作.觀察紀錄等學習表達科學探究的結果