现代意义上的科学教育学的开端可以追溯到19世纪的欧洲和美国。
在欧洲，科学教育学起源于19世纪初期的德国，并逐渐传播到其他欧洲国家。在美国，科学教育学则起源于19世纪中期。
德国是科学教育学发展的重要起点。早在19世纪初期，德国教育家在教育改革的探索中开始关注科学教育的问题。在1826年出版的《国民教育计划》中，德国教育家保罗·海涅曾提出将实验科学纳入中学教育课程的要求。
此后，德国一些大学开始开设实验科学课程，并建立了一些实验室。1863年，德国教育家舒博特提出了科学教育应该尽可能地朝着实验性和实践性的方向发展，这一观点为科学教育学的发展奠定了基础。
在美国，科学教育学的发展始于19世纪中期。1852年，美国教育家乔治·帕柯克在其出版的《普及科学教育的必要性和途径》中指出，现代文明已经越来越依赖于科学知识，因此普及科学教育对于国家和社会的发展至关重要。
此后，美国推行了一系列科学教育改革，例如开设实验室、推广实验教学、培训科学教师等，为科学教育学的发展提供了有益的经验和示范。
随着科学技术的迅速发展和社会的变化，20世纪初，科学教育学逐渐成为一个独立的学科领域，并在教育改革和科学教育研究中发挥了重要作用。
现代意义上科学教育学的变化
1、知识储备阶段：20世纪早期，科学教育学处于知识储备阶段，其主要任务是搜集和整理有关科学教育的知识，建立科学教育的基础理论体系，例如教学法、课程设计、教材编写等。这一时期的科学教育学注重教学和学习方法的研究，考虑如何更好地传播科学知识和技能。
2、知识应用阶段：20世纪中期，随着信息技术和数字化教育技术的发展，科学教育学进入到知识应用阶段。这一时期的科学教育学不仅要关注如何更好地传授科学知识和技能，还要考虑如何应用科学知识解决实际问题，并且了解科学知识的社会和文化意义。
3、社会实践阶段：20世纪末以来，科学教育学进入了社会实践阶段。这一时期的科学教育学强调科学与社会、科学与文化的密切关系，将科学教育与社会实践有机结合，更好地满足社会需求。其重点是教育与可持续发展、环境保护、公众科学素质等问题的研究。
4、教师专业化阶段：21世纪，科学教育学进入教师专业化的阶段，更加关注科学教育中的教师素质和能力的培养和提升。这一阶段的科学教育学主要关注如何培养高素质的科学教育教师，以更好地提高科学教育的质量和有效性。