آشنايي با ماهيت علم
در رابطه با ماهيت علم، دانش‌آموزان بايد درك كنند كه يافته‌هاي علمي در سايه تلاش‌هاي خستگي‌ناپذير و شبانه‌روزي افرادي به وجود آمده‌اند كه خلاقيت، نوآوري، دقّت و پشتكار را با خود به همراه داشتند. دانشمندان آرا و عقايد مستدل خود را كه بر پايه دلایل و مدارکي معتبر ارايه شده‌اند، سازماندهی كرده و سپس منتشر مي‌سازند تا دیگر دانشمندان روایی و پایایی آنها را مورد آزمون قرار دهند. اين امر نشان دهنده‌ي اين واقعيت است كه يافته‌هاي علمي در سايه فعاليت‌هاي گام به گام دانشمندان به ثمر رسيده و هر كدام از آنها بخشي از آن يافته علمي را پيش برده‌اند.
همچنين دانش‌آموزان در مطالعه‌ي فعاليت‌هاي اوليه‌ي ساخت يك نظريه‌ي علمي، بايد يافته‌هاي علمي قديمي را در بستر تاريخي آن مرور نمايند و اساس كار دانشمندان سال‌هاي گذشته را بي‌ارزش نپندارند. براي مثال در بررسي مدل‌هاي اتمي تامسون، رادرفورد، بوهر و كوانتومي، دانش‌آموزان بايد درك نمايند كه هر تصحيحي در مدل‌هاي اوليه كه در زمان خود داراي ارزش علمي زيادي بود، يك گام به جلو محسوب شده و نبايد ارزش آنها را در زمان خود زير سوال برد. تداوم اين امر سبب شده است تا مدل‌هاي اتمي جديد و كاملتري ارايه شود.
دانش‌آموزان بايد درك نمايند كه همه‌ي شاخه‌های علوم با هم در ارتباط هستند. هيچ‌وقت طبيعت شاخه‌هاي مختلف علوم تجربي را طبقه بندي شده و جدا از هم در نظر نگرفته است؛ بلكه اين انسانها بودند كه به علت گستردگي زياد علوم تجربي، موضوع‌هايي از قبيل فيزيك، شيمي و زيست‌شناسي را به صورت رشته‌هاي جدا از هم و داراي مرزبندي‌هاي مشخص تعريف كرده‌اند. براي مثال بررسي ساختار مولکول‌ها موضوعي بسيار جالبي است كه از طرف فیزیک‌دانان، شیمی‌دانان و زيست‌شناسان پيگيري مي‌شود و هر كدام از زاويه‌‌اي متفاوت به بررسي موضوع مي‌پردازند. تولد شاخه‌هاي جديدي از علوم و فناوري مثل «نانوفناوري» و «زيست‌فناوري» سبب شده است تا گروه‌هاي پژوهشي فيزيك‌دان، شيمي‌دان و زيست‌شناس در كنار ساير متخصصان به فعاليت بپردازند و شاهد رشد بي‌سابقه‌اي در اين حوزه‌ها باشيم.
دانش‌آموزان در درك ماهيت علم بايد متوجه شوند كه يافته‌هاي علمي بر اساس دلايل و مداركي انكارناپذير ارايه شده‌اند و در صورت تكرار در مكان و زمان ديگري، نتايج مشابهي ديده خواهد شد. براي مثال انجام آزمايش‌هاي مربوط به اصل لوشاتليه در شرايط استاندارد در ايران، روسيه و كانادا نتايج مشابهي در بر دارد. همچنين ماهیت علم و روش‌هاي مورد استفاده برای تولید دانش و يافته‌هاي علمي جديدتر كاملاً منحصر به فرد بوده و با زمینه‌های دیگر علمی مانند علوم انساني و فلسفه تفاوت دارد. اساس يافته‌هاي علمي بر تفكر منطقي و مشاهده و تجربه استوار است؛ اما اين به معني آن نيست كه از اين طريق علم به پیشگویی یا ارائه‌ي قوانين مطلق می‌پردازد. يافته‌هاي علمي داراي ارزش نسبي هستند و بايد به طور مستمر مورد آزمايش و تاييد نهايي قرار گيرند. براي مثال هنگام صحبت از اوربيتال الكتروني و ترازهاي انرژي، بايد دانش‌آموزان درك نمايند كه یک اوربیتال الکترونی ناحیه‌ای فرضي از فضاي اطراف اتم است که احتمال حضور الکترون در آن فضا بيشتر بوده و از اصل عدم قطعيت پيروي كرده و در واقع يك مدل علمي نسبتاً ساده شده‌اي است كه ممكن است با ارايه‌ي نظريه و مدل جديدتري در رابطه با ساختار اتم، دچار دگرگوني شود.