19世紀中期，隨著各種自然科學的進一步發展並逐漸成為社會生活所必需，以及進化論的提出，強調科學知識和重視自然科學教育已成為時代的精神，自然科學知識逐步在學校教育課程中占據重要的位置。近代科學教育進入了一個新的時期，興起了一場規模頗大和影響廣泛的科學教育運動，繼“科學教育之父”培根（F. Bacon）之後，對傳統的古典人文主義教育進行了又一次尖銳的批判。英國教育史學者勞森（J. Lawson）和西爾弗（H. Silver）指出：“這場科學教育運動是通過19世紀五六十年代諸如赫胥黎這樣的人士以及斯賓塞的《教育論》的出版而開展的。這是19世紀為把現實主義和科學引入學校教育領域中的一次最激烈的鬥爭。”[2]
19世紀以後，社會進步和工業化的進展促使自然科學發展愈來愈快，各種發明創造日益增多。例如，自然科學領域的三大發現：能量守恒和轉化定律、細胞學說、進化論等；又如，汽船（1807）、聽診器（1819）、蒸汽機車（1830）、收割機（1834）、電報機（1837）、海底電纜（1842）、麻醉劑（1844）、縫紉機（1846）、煤油燈（1853）、打字機（1868）、電話機（1876）、白熾電燈（1879）、無線電（1897）等。人們力求把它們應用於生產勞動、交通運輸和社會生活等方麵，從而極大地促進了生產力的發展，推動了社會的前進。所有這一切標誌著19世紀是科學和發明大發展的時期，而被世人稱為一個“不可思議”的世紀。到19世紀中期，科學發展與工業革命已經在一些歐美國家的社會生活中引起了很大的變化，同時也波及了學校教育。
盡管傳統的古典主義教育自文藝複興時期後在相當長的時期內影響著歐洲國家的學校教育，在學校教育領域內占據著統治地位，但是，從近代科學教育的發展來看，自培根的時代起已取得了緩慢的但是穩固的進步。在19世紀的德國和美國，科學知識早已進入學校教育課程之中。在高等教育方麵，德國的格廷根大學、基森大學以及其他一些大學在18世紀末19世紀初已設立了科學講座和實驗室；美國的一些大學的課程也開始趨向科學，並創設了專門的科學院，科學由一般介紹逐漸發展為占據主導地位。在中等教育方麵，德國的實科中學在19世紀後地位日趨鞏固並為政府所承認；美國的中學更加重視科學的教育，增設科學課程，擴大自然科學的內容，包括物理學、化學、動物學等，並改進教學方法。在初等教育方麵，德國和美國的小學從19世紀初起已普遍有實施初步科學教育的傾向，例如，美國早在1837年就發行了第一本供小學生使用的生理學課本。