ESS在歷史上的發展：
美國為發展幼兒教育而設計ESS（Elementary Science Study）教案和COPES，亦如南非所發展SCIS和SAPA，此一重要的發展在歷史上係第一次將科學課程設計加入初級教育之學習程序。其所稱之科學素養，因為年輕的學子為國家未來之首要。此即是美國首次為其往後未來之教育與人文利益，投入整體國家資源與國家的資金所支持之教育方案。
首先將最好的科學思想應用在一流的大學培訓了具科學思想之教師，但世界之進步不僅需要科學家，而且需要每一位公民均具備有能力處理科技、政治、社會和經濟的多重能力，讓小孩具有潛能可以隨時準備去接受具多重性且不中斷的進步。在美國第一次使用公共基金提供了ESS全國課程開發，測試，修改，再和修訂與伴隨在課堂上持續的師資培訓。
教學方式著重於教師應先具備充分的科學理念再教育傳承於學子，但良好的科學學習均需建立在親自動手操作之基礎上，讓受教者具有更堅實的心理原則，而這種獨特的教育實驗約莫從1960至75年進行了約15年。
基本設想：
ESS的教學計劃依據著幾個基本原則，首先著重在操作程序上的自我發現，假設科學係可以依某種方式直接教育予幼兒的，忠實的將科學知識與技巧傳遞給幼兒。
換言之，其內容必須具備能代表著最好的科學概念，一些先進的科學家在哈佛大學默默地進行著ESS計劃，無論其在數理，化學，或生物等之領域均廣泛的被研究，特別是哲學部門的教授菲利普莫里森。
科學的基本原則應該是隱含一個或更多的明確方式。例如，對稱的性質是一個重要的科學概念無論其應用在數學，物理學和生物學上均如此。這關鍵的想法敘述了每一科學紀律均需仔細地依序排列結構的經驗法則。
該小組為了讓兒童更容易去了解此一觀念而使用了完全不同的做法。他們設計了反射鏡卡，幼兒使用一面小鏡子和一些圖案或數字套卡，試驗結合應用小鏡子和套卡創造出一些新的模式或對稱圖片。而且不限制學生的任何自我創作。這是將科學或藝術或幾何學應用在遊戲中學習。再次證明'新的'科學計劃是兒童學習科學知識的最好做法。
動手學習的道路是必然重要的。而且可改善成更先進的辦法，此一原則鼓勵教師指導幼兒的活動更具進步性。教師教育方式還需應用兒童的發展心理學。
關於這一點的ESS所開發的教具的確可以讓孩子提昇數理能力的水平，有些兒童按照活動過程操作具體的提昇水平能力，而活動後幼兒可能還會有更多的預期進步，幼兒親自動手作在不同的教室內可能得到差異性教師需悉心的觀察，哈佛大學心理學家杰羅姆布魯納對教師的期望強烈的影響ESS計劃。
方法課程發展：
EDC（教育發展中心）研究開發出許多幼兒科學教育的課程，其所推廣之教育發展中心是一家私營的非營利組織。它位於馬薩諸塞州的劍橋，臨近哈佛大學。最早的研究工作開始於1958年，而且未曾中斷一直持續到今天。
計畫著重於幼童的科學教育，而支持的贈款主要是由美國國家科學基金會。該研究在1960年開始以小規模的方式進行著。在其歷史有超過數百位的科學家和教育工作者參與了構思與設計的ESS單位研究。
這是一個非常有創造力的研究機構，無論物理教授或藝術家和音樂家。任何具創新之教師都被邀請，甚至鼓勵教師每年更新他們所發展的教具，此一目的為激發兒童對科學之欲望所努力。
教學中的具體科學概念單位雖然沒有被明確的標記或給予以一個單一的稱呼。但這些單位也設計成為可測序的各種不同的方式。單位可集成到幾乎任何科學課程或合併，以構成一個完整的課程設計。
在各不同的研究單位協同制定的參與下，兒童和教師間產生更多的關注，認知的結果與動機原動力始於幼兒的好奇心、關心與參與的樂趣。如果孩子們能'打開'心靈的進行操作教具，那麼該設計教具的單位將被認為是最成功的。
而其所生產的大部分教具往往可以'自製' 或制定成規格化。目前已有教具範本及學生學習手冊，與隨附一本教師指南。而教師培訓集中在實踐給予教師與學生互動，今天的兒童已被鼓勵使用網路作為一種後續資源的取得。
材料：
因ESS所發展的課程均涉及商業著作權，本園所有之ESS教具或教案均有被授權使用，而且還自行依ESS之教育準則發展出更多且更新穎的教具。本園已長期執行著ESS教學計劃，因ESS為美國聯邦所資助的課程項目，繼續影響初級科學教學之養成。商業出版商已經適應大部分的程序納入其現行的課程教材。
教師今天使用的許多教案已率先在美國國家科學基金會操作及評量。許多教師與科學教育工作者開始編寫了一些更新的教學教案，而這些教案均已在本園被反覆的應用並判斷其廣泛開發或推廣的必然程序。
之前的ESS集團在哈佛大學和其他課程的領導人已具有典型的科學教學模式。由於課程的更新是一個反覆重現的必要性，本園所有之ESS教具係整體教學之重要資源，一個完整的教學範本的包含教具、教學卡與ESS教師手冊讓本園幼兒能從玩得開心中學習科學之概念。
本園ESS教案領域
分析能力：
皮亞傑認為幼兒的發展，可以使用『點』、『線』、『面』、『體』的保留能力評量作為智能發展的評估，而且將每一種保留能力均區分分成『非保留期』、『轉換期』、與『保留期等三個時期。
以『點』的保留能力發展期說明如下：
以一個3至5歲之幼兒作實驗，首先使用五元硬幣6個與十元硬幣6個，五元硬幣排一列十元硬幣亦排一列二種硬幣一一對應如『＝』狀，接著問幼兒五元硬幣有幾個並讓幼兒數數、十元硬幣有幾個並讓幼兒數數、再問幼兒二邊的硬幣有沒有一樣多、幼兒的回答如果為『不知道』或『答非所問』表示該幼兒尚處於『點為非保留期』。
如果幼兒能正確說出數量與陳述一樣多的具體回答即可進行第二階段的測試。將五元硬幣或十元硬幣間距加大如『二』狀，接著問幼兒現在五元硬幣比較多或十元硬幣比較多，幼兒的回答如果將間距加大敘述為比較多，再度將硬幣排回一一對應如『＝』狀，幼兒的回答又成為一樣多，表示該名幼兒為處於『點為轉換期』。
無論如何將五元硬幣或十元硬幣間距加大或位置變化幼兒的回答均為『一樣多』表示該幼兒為具『點為保留期』。『線』、『面』、『體』的保留能力的測試可參考皮亞傑之著作在此不再一一陳述。本園教具『ANALYSIS』著重不同形狀以組合的方式直接構成量與數與面積轉移之能力，直接構築量與數與面積的保留能力。
