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19世纪中期，随着各种自然科学的进一步发展并逐渐成为社会生活所必需，以及进化论的提出，强调科学知识和重视自然科学教育已成为时代的精神，自然科学知识逐步在学校教育课程中占据重要的位置。近代科学教育进入了一个新的时期，兴起了一场规模颇大和影响广泛的科学教育运动，继“科学教育之父”培根（）之后，对传统的古典人文主义教育进行了又一次尖锐的批判。英国教育史学者劳森（）和西尔弗（）指出：“这场科学教育运动是通过19世纪五六十年代诸如赫胥黎这样的人士以及斯宾塞的《教育论》的出版而开展的。这是19世纪为把现实主义和科学引入学校教育领域中的一次最激烈的斗争。”[2]

19世纪以后，社会进步和工业化的进展促使自然科学发展愈来愈快，各种发明创造日益增多。例如，自然科学领域的三大发现：能量守恒和转化定律、细胞学说、进化论等；又如，汽船（1807）、听诊器（1819）、蒸汽机车（1830）、收割机（1834）、电报机（1837）、海底电缆（1842）、麻醉剂（1844）、缝纫机（1846）、煤油灯（1853）、打字机（1868）、电话机（1876）、白炽电灯（1879）、无线电（1897）等。人们力求把它们应用于生产劳动、交通运输和社会生活等方面，从而极大地促进了生产力的发展，推动了社会的前进。所有这一切标志着19世纪是科学和发明大发展的时期，而被世人称为一个“不可思议”的世纪。到19世纪中期，科学发展与工业革命已经在一些欧美国家的社会生活中引起了很大的变化，同时也波及了学校教育。

尽管传统的古典主义教育自文艺复兴时期后在相当长的时期内影响着欧洲国家的学校教育，在学校教育领域内占据着统治地位，但是，从近代科学教育的发展来看，自培根的时代起已取得了缓慢的但是稳固的进步。在19世纪的德国和美国，科学知识早已进入学校教育课程之中。在高等教育方面，德国的格廷根大学、基森大学以及其他一些大学在18世纪末19世纪初已设立了科学讲座和实验室；美国的一些大学的课程也开始趋向科学，并创设了专门的科学院，科学由一般介绍逐渐发展为占据主导地位。在中等教育方面，德国的实科中学在19世纪后地位日趋巩固并为政府所承认；美国的中学更加重视科学的教育，增设科学课程，扩大自然科学的内容，包括物理学、化学、动物学等，并改进教学方法。在初等教育方面，德国和美国的小学从19世纪初起已普遍有实施初步科学教育的倾向，例如，美国早在1837年就发行了第一本供小学生使用的生理学课本。