هدف البحث الحالي إلى التعرف على فعالية برنامج مقترح في تدريس العلوم، قائم على متطلبات دراسة التوجهات الدولية في العلوم والرياضيات TIMSS؛ لرفع مستوى المعرفة العلمية، وتنمية مهارات التطبيق، والاستدلال العلمي لدى طلاب الصف الثاني المتوسط. ولتحقيق هدف البحث أعد الباحث اختباراً لقياس مجالات بُعد التفكير (المعرفة العلمية - التطبيق العملي - الاستدلال العلمي) لعينة مكونة من (38) طالباً من طلاب الصف الثاني المتوسط بمدرسة العيدابي المتوسطة، التابعة لإدارة تعليم صبيا، حيث تم اختيارها بطريقة عشوائية، ومن أجل تحقيق هدف البحث أيضاً استخدم الباحث المنهج شبه التجريبي، ذا المجموعة التجريبية الواحدة بتصميمه القبلي والبعدي، حيث استغرقت تجربة البحث 12 حصة دراسية، بالإضافة إلى ستين دقيقة للاختبار القبلي وستين دقيقة أخرى للاختبار البعدي، وقد أسفرت نتائج البحث بعد تحليلها إحصائياً عن وجود فروق ذات دلالة إحصائية عند مستوى (0,01) بين متوسطات درجات الطلاب في القياس القبلي والقياس البعدي لمتغير المعرفة العلمية لصالح القياس البعدي. ويعود ذلك إلى فعالية البرنامج المقترح القائم على متطلبات دراسة التوجهات الدولية في العلوم والرياضيات TIMSS الذي كان له أثر كبير بلغ (0,852)، كما أظهرت النتائج وجود فروق ذات دلالة إحصائية عند مستوى (0,01) بين متوسطات درجات الطلاب في القياس القبلي والقياس البعدي لمتغير التطبيق العملي لصالح القياس البعدي. ويعود ذلك إلى فعالية البرنامج المقترح القائم على متطلبات دراسة التوجهات الدولية في العلوم والرياضيات TIMSS، الذي كان له أثر كبير بلغ (0,850)، وكشفت النتائج أيضاً أن هناك فروقاً ذات دلالة إحصائية عند مستوى (0,01) بين متوسطات درجات الطلاب في القياس القبلي والقياس البعدي لمتغير الاستدلال العلمي لصالح القياس البعدي. ويعود ذلك إلى فعالية البرنامج المقترح القائم على متطلبات دراسة التوجهات الدولية في العلوم والرياضيات TIMSS، الذي كان له أثر كبير بلغ (0,861).