人所共知，近代以来的自然科学是一种实验科学，它是在观察和实验的基础上发展起来的(相对来说，生物学对观察的依赖性大些，而物理、化学则对实验的依赖性大些，也有人把观察作为实验的一个组成部分。为了论述的方便，本文在这里侧重于实验，其中也包含了观察)。科学学的研究表明，近代自然科学的加速发展，从其内部原因来讲是因为形成了理论——实验——理论这一循环加速机制。有了这种机制，从事理论研究和实验研究的科学家们就能从各自的局限性中摆脱出来，相互学习，相互促进，结为一体。一方面科学家们在继承前人理论的基础上提鼎新的假说，而这种新的假说又为新的实验提供了设计方案或方向；另一方面新的实验结果又将对假说进行检验和鉴别，否定其错误的东西，强化和明确其正确的因素，使假说得以成长为科学理论。同时，实验也由粗放简单趋于精密复杂，科学也就在理论——实验——理论的反复循环中加速发展。可见，实验乃是科学发展的重要基础和源泉。
正像科学离不开实验一样，科学教育也必须以实验为基础，这是科学教育过程区别于其他教育过程的一个重要特点。失去这一特点，科学教育便会变质，从根本上丧失它的功能。因此，“无论我们怎样强调指出这一点，也不会太过分。”科学教育只有建立在实验的基础上，才能使其基本要素产生联系，发生相互作用，从而使学生更好地掌握科学知识，学会科学方法，形成科学精神。