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自古以来，人类就在大自然中进化、生存和发展。随着人们对客观世界的认识不断深化，科学和数学逐渐成为两个相互联系而又相对独立的学科，既有共性特点又有各自的独特性，既相互促进和相互助益，又发挥着各自的独特功能和作用。
每一个儿童自出生之日起就开始了对周围环境的探索和认识，儿童对周围自然环境和客观世界的认识简约地重演了人类的认识过程。相对而言，儿童对自然界中事物和现象进行探索并形成解释的过程可以称之为儿童的“科学探究”，儿童基于对自然环境中事物和现象的认识进一步形成的对其逻辑关系的理解可以称之为“数学认知”。科学探究有助于儿童更好地认识和解释客观世界，数学认知则有助于儿童发现客观世界的规律性和有序性。
(一)科学领域的结构
基于人类自然科学发展的历程和儿童认识客观世界的特点，科学探究和数学认知成为《指南》科学领域中相互联系而又相对独立的两个重要方面，可以称为科学领域的两个子领域，在具体的每个子领域，又提出三个方面的目标以及相应的不同年龄阶段的典型表现(见图1)。
(二)科学领域的价值取向
幼儿科学学习即科学探究和数学认知的对象都是客观世界，是自然界中的事物和现象。大自然以及周围生活中的各种事物与现象最能引起幼儿的好奇心和探究兴趣，也是幼儿发现事物特征，概括、分类和寻求事物间关系等思维活动发生得最集中的领域。因此，科学领域的学习与发展目标紧紧围绕着激发探究和认识兴趣，体验探究和解决问题的过程，发展初步的探究和解决问题的能力，凸显了“探究和解决问题”这一终身受益的核心价值。
1.探究既是幼儿科学学习的目标，也是幼儿科学学习的方法
相对而言，“科学探究”这一子领域以“探究”为核心。探究既是科学学习的目标，也是科学学习的方法。
就科学领域而言，探究是科学研究的基本方法。科学探究是指科学家们用以研究自然界并基于此种研究获得的证据，提出种种解释的多种不同途径。
从幼儿的科学学习来看，相关科学研究和教育实践研究的结果已经证实：探究应成为幼儿科学学习的核心，它既是幼儿科学学习的目标，也是幼儿科学学习的方法。正是通过科学探究，幼儿经历发现和获取知识的过程，领悟科学的思想观念，体验科学家们研究自然界所用的方法(见表1)。
表1 科学家探究和幼儿科学探究的基本进程
| 科学家探究的基本进程 | 幼儿科学探究的基本过程 |
| 提出重要的、可以进行实证研究的问题 | 提出问题 |
| 将研究与相关的理论相联系 | 探究内容指向获得关键经验 |
| 使用能直接研究问题的方法 | 选择适宜的方法 |
| 提供合理、明确的推理过程 | 推理与假设 |
| 进行各种验证性研究与推广性研究 | 实证研究（观察、比较、实验、测量、调查） |
| 发表研究结果以鼓励同行的检验与批评 | 分享交流 |
总之，幼儿科学学习的核心是激发探究兴趣，体验探究过程，发展初步的探究和解决问题的能力，也就是通过科学学习使幼儿形成受益终身的学习态度和能力。
2.解决问题是幼儿数学认知的重点、也是幼儿数学学习的基本途径
“数学认知”这一子领域以“解决问题”为核心。发现问题、分析和解决问题既是幼儿数学学习的重点，也是幼儿数学学习的基本途径。
就人类认识的起源来看，无论是自然知识还是逻辑数理知识的获得，都要来源于主体对客体的动作。幼儿思维具体形象性的特点更加凸显了直接感知、亲身体验和实际操作对幼儿数学认知的重要意义。然而长期以来，幼儿园的数学活动往往忽视让幼儿操作具体物体，常常以图画表象为中介并很快过渡到抽象符号的认识和运算。由于幼儿没有真正经历从具体事物到抽象符号的认知建构过程，数学的学习变成了没有真正理解和内化的纯粹记忆。另外一种情况是幼儿的数学学习脱离了具有实际意义的真实情境。
让幼儿在运用数学解决实际生活问题的过程中初步感知数学的有用和有趣，能够激发和保持幼儿对数学学习的持久动机和兴趣，喜欢数学，愿意学习数学，并具有运用数学解决实际问题的意识和能力。这是幼儿数学认知的核心价值所在，有利于幼儿的后继学习和终身发展。尽管早在2001年颁布的《纲要》中就倡导让幼儿在生活和游戏中，在解决问题的过程中运用数学、理解数学和学习数学，但在现实中，幼儿园和家庭教育脱离实际的机械学习和训练还在很大程度上存在。这次，《指南》科学领域中将“初步感知生活中数学的有用和有趣”作为首要的前提性和方向性目标，充分考虑了幼儿数学认知的特点和具有终身意义与价值的目标追求，幼儿的数学学习应该突出做中学、生活中学和游戏中学。
总之，幼儿的数学学习是一个不断建构的过程。幼儿的数学学习是通过对具体事物和事物之间关系的不断抽象概括来实现的。结合生活经验的数学活动能够让幼儿感到数学的有用和有趣。
3.为幼儿的科学探究和数学认知活动建立有机的联系
在科学研究中，科学探究和发现往往是数学发展的基础，而数学在科学探究中的应用能够使证据更精确，解释更清晰，两者相互助益。就幼儿阶段的认识和学习所具有的综合性和情境性特点而言，幼儿的科学探究和数学认知常常有相同的认识对象和活动情境，可以自然地相互关联。如：幼儿观察探究和记录植物的生长变化时要用到数学和测量，要记录种子种下的日期和发芽所用的时间;在观察和记录天气时也用到数学，发现温度高低的变化;在探究斜坡和物体滚动之间的关系时还要用到长短、高低和快慢等数学知识和经验。应该说，就幼儿科学探究目标3所涉及的动物植物、物质和材料、物理现象、天气和自然现象、科技等几个方面的内容，幼儿在探究中都会用到数学目标2和目标3中的数与量及其关系、形状与空间关系，更重要的是，幼儿科学探究的问题本身就是真实有趣、贴近幼儿生活的问题，幼儿在探究这些问题时用到的数学能够让幼儿切实感受到数学的有用和有趣。因此，在很大程度上说，科学探究就是幼儿数学学习真实而生动的情境。
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