กรอบหลักสูตรวิทยาศาสตร์ (Science Curriculum Framework)
พัฒนาโดยห้างหุ้นส่วนจำกัดคณิตศาสตร์วิทยาศาสตร์ในตะวันตกเฉียงใต้ของรัฐเพนซิลวาเนียในฤดูร้อนภาคสุดท้าย รัฐเพนซิลวาเนียใช้กรอบหลักสูตรวิทยาศาสตร์เป็นเครื่องมือในการจัดตำแหน่ง กรอบหลักสูตรวิทยาศาสตร์ได้รับการพัฒนาเพื่อตอบสนองการศึกษาทั้งแนวกว้างและแนวลึก จากการทำวิจัยด้านการพัฒนาคนให้สมบูรณ์นั้น ผู้เรียนจะต้องเข้าใจข้อเท็จจริง และต้องเข้าใจกรอบแนวคิดหลักของวิทยาศาสตร์
หลักสูตรวิทยาศาสตร์ได้รับการพัฒนาจากทีมงานด้านการศึกษาของภาคตะวันตกเฉียงใต้ของรัฐเพนซิลวาเนีย รวมทั้งโรงเรียนในระดับประถมศึกษา โรงเรียนระดับมัธยมศึกษา และครูที่เป็นแกนนำในโรงเรียนมัธยมศึกษา รวมถึงที่ปรึกษาที่มีความรู้สูง และผู้เชี่ยวชาญด้านหลักสูตร ภายใต้การแนะนำของ Harold Pratt ประธาน NSTA เดิม และผู้ที่สร้างมาตรฐานการศึกษาแห่งชาติ นักการศึกษาที่เป็นผู้เชี่ยวชาญระดับประเทศใช้มาตรฐานการศึกษาวิทยาศาสตร์เป็นรากฐานการทำงานของพวกเขา ทำให้เขาแน่ใจว่ารัฐเพนซิลวาเนียมีมาตรฐานวิชาการด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี และมีมาตรฐานด้านสิ่งแวดล้อมและระบบนิเวศ ครูต้องคำนึงถึงการใช้ NSF เพื่อสนับสนุนการทำวิจัย การค้นหาข้อมูล และการทำสื่อการสอน และรวมถึงประสบการณ์ในการสอนในห้องเรียน
หัวใจของกรอบหลักสูตรวิทยาศาสตร์ประกอบด้วยเครือข่ายความรู้ (Knowledge Networks) ซึ่งแสดงถึงแนวคิดที่พัฒนาจากแคบไปหาแนวคิดหลักหรือการเรียนรู้ที่สำคัญของวิทยาศาสตร์ การสะสมก้อนความรู้จะแสดงให้เห็นถึงความกระตือรือร้นรวมถึงความสามารถในการเรียนรู้ของผู้เรียน การเรียนรู้เหล่านี้จะนำให้นักเรียนเกิดความเข้าใจองค์ประกอบหลักของแนวคิดสำคัญรวมถึงสิ่งอื่น ๆ และองค์ประกอบหลักของแนวคิดจะทำให้เกิดความเข้าใจของการเรียนรู้ที่สำคัญ (big ideas)ของวิทยาศาสตร์



(การเรียนรู้ที่สำคัญที่สุด)
(Essential Learning)


(องค์ประกอบหลักของแนวคิดสำคัญ) (องค์ประกอบหลักของแนวคิดสำคัญ)
(Key Component) (Key Component)


(Building Block) (Building Block) (Building Block) (Building Block)
(การสะสมความรู้) (การสะสมความรู้) (การสะสมความรู้) (การสะสมความรู้)


แต่ละระดับชั้นประกอบด้วย 3-6 ความคิดหลักของวิทยาศาสตร์ การจัดการเนื้อหาในแต่ละระดับชั้นใช้เวลาเพียงพอในแต่ละหัวข้อ เพื่อให้เกิดการศึกษาในเชิงลึก ภาพรวมของเนื้อหาวิทยาศาสตร์ในแต่ละระดับชั้นสามารถพบได้ในส่วนของกรอบ
กรอบหลักสูตรวิทยาศาสตร์จะแสดงลำดับของการเรียนรู้ที่สำคัญจากโรงเรียนอนุบาลจนถึงมัธยมตอนปลายทั้งสามเนื้อหาคือการดำรงชีวิตของสิ่งมีชีวิต , วิทยาศาสตร์กายภาพ และโลก ดาราศาสตร์และอวกาศ จะสะท้อนให้เห็นถึงความพยายามของนักพัฒนาเพื่อทำให้เกิดความแน่ใจว่าทั้งหมดเป็นเนื้อหาที่จำเป็นในสถานศึกษาและมีความเกี่ยวข้องเชื่อมโยงกัน
กรอบหลักสูตรวิทยาศาสตร์เน้นวิธีการสอนแบบสืบเสาะหาความรู้ แต่ละระดับชั้นมีการจะแบ่งเป็นตอนสั้น ๆ แต่สอดแทรกการเรียนรู้ที่สำคัญไว้ มีการแนะนำวิธีการสืบเสาะหาความรู้วิทยาศาสตร์ไว้ตั้งแต่ต้นจนจบ ในการส่งเสริมให้เรียนรู้ด้วยวิธีการสืบเสาะหาความรู้นั้นมีความสัมพันธ์กับเนื้อหา และสอดแทรกไว้ทุก ๆ เครือข่ายความรู้ งานวิจัยมีความสัมพันธ์กับข้อมูลพื้นฐานของการสืบเสาะหาความรู้ซึ่งเป็นแก่นแท้ของโครงสร้างเนื้อหาที่ระบุเฉพาะสิ่งที่สำคัญที่สุดของการเรียนรู้ เป็นความสามารถที่แต่ละรัฐจะสร้างโครงสร้างเนื้อหา หรือ จัดทำคู่มือโครงสร้างเนื้อหาใหม่ในแต่รัฐและให้เกิดการยอมรับ หลักสูตรวิทยาศาสตร์ถูกเผยแพร่และเชื่อมต่อเครือข่ายในวันที่ 9 ตุลาคม 2003 ที่ศูนย์วิทยาศาสตร์คาร์เนกี้ สำเนาของกรอบถูกกระจายไปทุกโรงเรียนจากตะวันตกเฉียงใต้ของรัฐเพนซิลวาเนีย ในฐานะที่ปรึกษา ดร. กี๊บ บอลลิงค์เกอร์ แจกจ่ายสำเนา CD - Rom ของกรอบที่สำคัญที่สุดทั้งหมดในเพนซิลวาเนีย ผู้ประสานงานของ MSP จะอธิบายถึงผลการประเมินวิทยาศาสตร์

สรุปกรอบหลักสูตรวิทยาศาสตร์ คือ

1. เป็นเครื่องมือในการสร้างความคล่องตัวของหลักสูตร K - 12
2. สอนเพื่อให้เข้าใจแนวคิด
3. เกิดความคิดหลัก (Big idea) ทางวิทยาศาสตร์
4. โครงสร้างเน้นการกระบวนการสืบเสาะหาความรู้
5. งานวิจัยจะบอกข้อมูลที่ท้าทาย

Benchmarks Statements
The Nature of Science ชั้นม.3-ม.6

1.โลกทัศน์วิทยาศาสตร์ (The Scientific Worldview)
1.1 สามารถตั้งสมมติฐานจากสิ่งที่เกิดขึ้นในธรรมชาติซึ่งอยู่บนพื้นฐานของกฎที่มารองรับ
1.2 ควรใช้กระบวนการทางวิทยาศาสตร์ในการสืบเสาะหาความรู้
1.3 สามารถใช้ทฤษฎีทางวิทยาศาสตร์มาอธิบายความรู้ที่เกิดขึ้น ซึ่งทฤษฎีอาจมีการเปลี่ยนแปลงได้ถ้าข้อมูลหรือหลักฐานที่ดีกว่ามายืนยัน
1.4 ความรู้ที่นักวิทยาศาสตร์ค้นพบสามารถพิสูจน์ ตรวจสอบและเชื่อถือได้

2.กระบวนการสืบเสาะหาความรู้ (The Scientific Inquiry)
2.1 ผู้เรียนควรใช้กระบวนการสืบเสาะหาความรู้ในการค้นหาคำตอบของปัญหาที่เกิดขึ้น
2.2 การตั้งสมมติฐานจะเป็นแนวทางในการค้นหาคำตอบของปัญหาที่เกิดขึ้น การคาดเดา
คำตอบของปัญหาอาจเป็นจริงหรือไม่เป็นจริงก็ได้
2.3 ความรู้ที่ค้นพบต้องพิสูจน์และตรวจสอบได้ทั้งกว้างและลึกในเชิงปริมาณและคุณภาพ
2.4 นักวิทยาศาสตร์อาจจะศึกษาในสิ่งเดียวกันแต่อาจมีวิธีการตรวจสอบและวิเคราะห์ข้อมูลที่
แตกต่างกันโดยอาศัยทฤษฎีมาอธิบาย

3.กิจการวิทยาศาสตร์ (The Scientific Enterprise)
3.1 ในอดีตคนอียิปต์ , กรีก,จีน,ฮินดูและอาหรับมีความสนใจด้านวิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์ และสิ่งประดิษฐ์จากเทคโนโลยี
3.2 ปัจจุบันสังคมมีความเจริญก้าวหน้าโดยเฉพาะในด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี และมีการนำปรัชญา แนวคิดจากหลากหลายสาขามาประยุกต์ร่วมกันจนกลายเป็นวิทยาศาสตร์แนวใหม่
3.3 ความรู้ที่นักวิทยาศาสตร์ค้นพบสามารถนำไปประยุกต์ใช้หรือแก้ปัญหาในชีวิตประจำวันได้จริง
3.4 นักวิทยาศาสตร์ที่ดีต้องมีจรรยาบรรณในวิชาชีพ
3.5 อธิบายผลการตรวจสอบอย่างมีเหตุผล มีประจักษ์พยานที่ชัดเจน เชื่อถือได้แต่ถ้ามีข้อมูลหรือประจักษ์พยานใหม่มาโต้แย้งความรู้เดิมอาจเปลี่ยนแปลงได้
3.6 ควรมีการเผยแพร่ความรู้ต่อสาธารณชน