本系課程是秉承校訓：「敦愛篤行」及以本校的五大課程願景：「博雅」、「關懷」、「專業」、「實踐」、「創新」為基礎，建構本系之課程願景：「頌自然之美、明科學之道、倡教育之愛、揚學門之光」。本課程願景係傳承前世紀數理教育學系的系訓：「行止有數、格物明理」，永續建構培養21世紀具有科學與科學教育雙螺旋式強鍵結之「地球情、科學觀、教育愛、使命感」的優質科學科技專業研究人才以及科學教育實踐菁英的自然科學教育學系課程。

一、本系學士班之教育目標：

1. 奠定廣博科學理以及專精知能之良好基礎。
2. 培育具科學技專業之優質產業研發人才。
3. 培育術德兼備之優秀國民小學自然與生活科技領域教師。

二、本系碩士班之教育目標：

1. 培育自然科學領域研究或實務工作的進階優質產研人才。
2. 培育科學教育之優秀教學、研究、或科普推廣之專業人才。
3. 培育具有廣博科學教育知能以及視導輔導能力之在職教師。
4. 培育具有進階深造與終身發展專業能力的人才。

三、本系碩士在職專班之教育目標：

1. 培育科學教育之優秀教學、研究或科普推廣之專業人才。
2. 培育具有廣博科學教育知能以及視導輔導能力之在職教師。
3. 培育具有進階深造與專業成長，具有終身發展能力的人才。

四、本系博士班之教育目標：

1. 培養具有探索與問題解決能力之科學教育學術研究人才。
2. 培養術德俱優之自然與生活科技領域師資培育人才。
3. 培養兼備學理實務之自然與生活科技領域課程與教學之領導管理人才。
4. 培育具有全面與前瞻視野之科學教育課程政策與行政視導人才。