ทฤษฎีที่เกี่ยวข้องกับการเรียนการสอนวิทยาศาสตร์และครูสอนวิทยาศาสตร์ควรจะได้ศึกษาได้แก่ ทฤษฎีพัฒนาการทางสติปัญญาของเพียเจต์ ทฤษฎีการเรียนรู้ของกาเย่
เพียเจต์ได้สรุปเกี่ยวกับการเรียนรู้ของเด็กไว้ดังนี้ พัฒนาการทางด้านสติปัญญาและความคิดจะพัฒนาขึ้นอย่างต่อเนื่อง เมื่อคนเรามีปฎิสัมพันธ์กับสิ่งแวดล้อม เพราะการปฏิสัมพันธ์เป็นกระบวนการปรับตัวของอินทรีย์กับสิ่งแวดล้อมภายนอก โครงสร้างทางสมองจะถูกจัดระบบให้มีความเหมาะสมกับสภาพแวดล้อม หากโครงสร้างของสมองสามารถปรับให้เข้ากับสภาพแวดล้อมใหม่ไม่ได้ หรือยังเกิดความสงสัยต้องการจะรู้จะเกิดสภาวะไม่สมดุลขึ้น ในสมองแต่ถ้าปรับตัวให้เข้าใจกับสิ่งนั้นได้ก็จะเกิดสภาวะสมดุล เรียกว่า การเกิดการเรียนรู้
ทฤษฎีการเรียนรู้ของกาเย่
1. การเร้าความสนใจ
2. การแจ้งจุดประสงค์การเรียน
3. การกระตุ้นให้ผู้เรียนระลึกถึงความรู้เดิม
4. การให้เนื้อหาและความรู้ใหม่
5. การแสดงความสัมพันธ์ของเนื้อหา
6. กระตุ้นการตอบสนอง
7. ให้ข้อมูลป้อนกลับ
8. ทดสอบ
9. การนำความรู้ไปใช้
การพัฒนาบทเรียนคอมพิวเตอร์ช่วยสอนใช้ในรูปแบบของ Aleesi and Trollip มีทั้งหมด 7 ขั้นตอน ดังนี้
1. ขั้นตอนการเตรียม
2. ขั้นตอนการออกแบบบทเรียน
3. ขั้นตอนการเขียนผังงาน
4. ขั้นการสร้างสตอรี่บอร์ด
5. ขั้นการสร้างและเขียนโปรแกรม
6. ขั้นตอนการผลิตเอกสารประกอบบทเรียน
7. ขั้นตอนการประเมินและแก้ไขบทเรียน
