Rahvusvahelised uuringud näitavad ilmekalt, et loodusteadustes on tekkinud tugev negatiivne seos õpilaste huvide ja nende saavutuste vahel ning üha vähem noori huvitub loodusteadustest ja tehnoloogiast. Seetõttu on enamik Euroopa ja OECD riike hakanud suurema tähelepanuga kujundama õpilaste kirjaoskust loodusteaduste- ja tehnoloogia vallas. Uurimuslikul õppel põhinev loodusteaduslik haridus aitab kaasa noorte huvitatuse kasvule.

13. jaanuaril vastu võetud põhikooli ja gümnaasiumi riiklike õppekavade loodusainete ainekavade arenduses on tuginetud rahvusvahelistele suundumustele ning Eesti teadus- ja rakendusuuringutele. Ainekavad struktureeriti õppekavades ainevaldkondadesse, defineeriti ainevaldkonna pädevus ja sõnastati ainevaldkonna eesmärgid. Loodusainete ainevaldkonna alla kuuluvad põhikooli kohustuslikest ainetest loodusõpetus, bioloogia, geograafia, keemia ja füüsika ning gümnaasiumis bioloogia, füüsika, geograafia (loodusgeograafia) ja keemia kohustuslikud ning valikkursused. Valdkondlik käsitlusviis ja õppeteemade lõimimine aitab õpilastel omandada terviklikku loodusteaduslikku maailmapilti ja kujundada väärtushinnanguid.

Võrreldes 2002. a. riikliku õppekavaga on põhikooli loodusainete tunnimaht ja gümnaasiumi kohustuslike bioloogia- ning geograafiakursuste arv jäänud samaks. Gümnaasiumis on füüsika ja keemia maht vähenenud kumbki ühe kohustusliku kursuse võrra, kuid lisandunud on mitu loodusteaduste ja tehnoloogiaga seotud valikkursust.
Kõikides loodusainetes on vähendatud õpikoormust, teiste loodusainetega ainesisu dubleerimist ja suurendati ainetesisest ja -ülest lõimingut. Koos õppesisuga on esitatud teema käsitlemisel vajalikud mõisted ja praktilised tööd. Õpitulemuste täpsem sõnastamine ja vajaliku mõisteteringi määratlemine aitab vältida liigsete mõistete sissetoomist õpikutesse ja igapäevasesse koolitundi.
Peamised muudatused on seotud ainekavasse lisatud praktiliste töödega. Praktiliste tööde siht on õpilasi aktiveerida ning asendada õpetajakeskne käsitlusviis õpilasekesksega. Et õpilasi motiveerida, on pandud rõhku argiprobleemide lahendamisele. Nõnda paraneb toimetulek olukordades, mis nõuavad loodusteaduslikke teadmisi.
Põhikooli loodusaineid tuleks püüda käsitleda võimalikult õpilasekeskselt, suur osakaal on praktilistel tegevustel ja õppekäikudel. Elusloodust peaks tundma õppima vahetult ja kindlasti rakendama õuesõpet. Bioloogia ainekava rõhuasetus pole enam objektikeskne, vaid protsessikeskne. Gümnaasiumigeograafia kui loodus- ja sotsiaalaineid integreeriv õppeaine kuulub uues õppekavas eraldi sotsiaalainete ja loodusainete valdkonda. Füüsikas on loobutud valemite peast teadmise nõudest, sest kõigepealt tuleb omandada oskus leida õige valem ning seda õiges kohas kasutada. See, kuidas õpetaja valemid õpilaseni toob, jääb õpetaja enda otsustada.
Koolides tuleb enam hakata rakendama uurimuslikul õppel põhinevat metoodikat; võtmeroll haridusuuenduste tegemisel loodusteadustes on õpetajatel. Uurimusliku õppe ellurakendamisel tuleb toetada õpetajate võrgustikke ja panustada õpetajakoolitustesse.