在抗日戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)期，共產(chǎn)黨領(lǐng)導(dǎo)的革命根據(jù)地都是地廣人稀、經(jīng)濟(jì)落后、文化教育極不發(fā)達(dá)的邊遠(yuǎn)地區(qū)，如建立早的陜甘寧邊區(qū)，人口150萬，而文盲就有100萬以上。到1939年，小學(xué)生還只有二萬多人，占該區(qū)人口總數(shù)的1.3%，中學(xué)僅有寥寥幾所，而且質(zhì)量不高，廣大群眾普遍受著封建迷信的影響，根本沒有受過自然科學(xué)的教育。在正常情況下，應(yīng)該把發(fā)展教育放在先的地位。但是這個(gè)時(shí)期，革命的中心任務(wù)是*日本帝國(guó)主義，一切工作，都必須圍繞著這個(gè)目標(biāo)。因此革命工作，首先是戰(zhàn)爭(zhēng)，其次是生產(chǎn)，再次才是文化教育。學(xué)校教育沒有必要也不可能采取正規(guī)的制度。所以，當(dāng)時(shí)共產(chǎn)黨制定的教育綱領(lǐng)是“改變教育舊制度、舊課程，實(shí)行以抗日救國(guó)為目標(biāo)的新制度和新課程”，即發(fā)動(dòng)群眾、加強(qiáng)生產(chǎn)、宣傳革命斗爭(zhēng)的教育。這樣的決定，在當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)?，是完全必要的。但是，在另一方面，黨中央也考慮到革命建設(shè)的長(zhǎng)期性，注意到有需要逐步提高干部和人民的文化水平。毛澤東同志曾說過，沒有文化的軍隊(duì)是愚蠢的軍隊(duì)，愚蠢的軍隊(duì)是打不垮敵人的。而且為了團(tuán)結(jié)改造根據(jù)地的知識(shí)分子隊(duì)伍，應(yīng)當(dāng)容許一切具有抗日積極性的知識(shí)分子進(jìn)入我們的學(xué)校，并發(fā)揮他們的專長(zhǎng)，所以邊區(qū)政府決定，除了開辦培養(yǎng)初級(jí)干部的小學(xué)外，還需要開辦其它類型的學(xué)校，如陜北公學(xué)、魯迅藝術(shù)學(xué)院、女子大學(xué)、抗日軍政大學(xué)和延安大學(xué)等。1940年夏，黨中央決定將自然科學(xué)研究院改名自然科學(xué)院，成為當(dāng)時(shí)解放區(qū)的一所進(jìn)行自然科學(xué)教育與科學(xué)研究的高學(xué)府，是培養(yǎng)黨與非黨的高級(jí)與中級(jí)的專門科學(xué)及技術(shù)人才的學(xué)校，直屬中央領(lǐng)導(dǎo)。研究院的任務(wù)是“開展科學(xué)研究，協(xié)助政府發(fā)展經(jīng)濟(jì)建設(shè)，推進(jìn)生產(chǎn)事業(yè)，解決邊區(qū)物資困難，改善人民生活。”中央還決定，凡帶有專門性質(zhì)的學(xué)校，如自然科學(xué)院，應(yīng)以學(xué)習(xí)有關(guān)的理論與實(shí)際的課程為主。
自然科學(xué)院建院初期曾由留法勤工儉學(xué)的李富春擔(dān)任院長(zhǎng)，由曾留德學(xué)習(xí)化學(xué)的陳康白任副院長(zhǎng)。不久，改由當(dāng)時(shí)擔(dān)任中央宣傳部副部長(zhǎng)的徐特立擔(dān)任院長(zhǎng)。徐特立曾留法參加勤工儉學(xué)，他非常重視自然科學(xué)的學(xué)習(xí)。他在1941年9月24日《解放軍報(bào)》上撰文“怎樣發(fā)展我們自然科學(xué)”。他說：“先進(jìn)的政黨，每一個(gè)步驟都不會(huì)忽略過去的歷史，同時(shí)每一步驟都照顧著將來。見近不見遠(yuǎn)，只是帝國(guó)主義資產(chǎn)階級(jí)中的實(shí)利主義者，見遠(yuǎn)不見近，只是小資產(chǎn)階級(jí)的烏托邦主義者。抓住中心的一環(huán)，又照顧到鎖鏈的全面，就必須有周密的計(jì)劃和詳細(xì)的調(diào)查?！捎诳茖W(xué)的發(fā)展不是短期能完成的，所以有‘十年樹木，百年樹人’之說”。他又說：“科學(xué)家應(yīng)該照顧到實(shí)際條件的可能和需要，如果沒有人力物力的一定基礎(chǔ)，幻想提高科學(xué)是不可能的?！怯辛似鸫a的條件，只等著條件完全具備，而不愿在已有條件下加以創(chuàng)造，……同樣是錯(cuò)誤?！睆倪@些話看來，盡管在戰(zhàn)時(shí)的環(huán)境里，徐特立對(duì)于比較系統(tǒng)的自然科學(xué)教育，還是認(rèn)為有迫切需要的。
1942年，延安開始了整風(fēng)運(yùn)動(dòng)，對(duì)于自然科學(xué)院的辦學(xué)宗旨中理論聯(lián)系實(shí)際的問題，展開了激烈的爭(zhēng)論，一部分人認(rèn)為自然科學(xué)院應(yīng)該分為工農(nóng)兩部，以邊區(qū)的實(shí)際問題為主，教學(xué)應(yīng)側(cè)重工業(yè)和農(nóng)業(yè)的應(yīng)用技術(shù)。另一部分人認(rèn)為“基本科學(xué)是應(yīng)用科學(xué)與理論科學(xué)的基礎(chǔ)，是必要的開步走的理論知識(shí)?！薄皩?shí)際問題的徹底的、系統(tǒng)解決，沒有理論的依據(jù)是不可能的。這種理論是應(yīng)用科學(xué)中不可缺少的基本知識(shí)?！薄把影部茖W(xué)院沒有開過純理論的課程，基礎(chǔ)的物理、化學(xué)、生物等課，在高等教育中是不可缺少的，否則就無法解決應(yīng)用科學(xué)中的實(shí)際問題”。對(duì)于“博與?！钡臓?zhēng)論，徐特立說：“那種‘學(xué)校即社會(huì)’的論調(diào)，把兩個(gè)階段混為一個(gè)階段的社會(huì)主義是有偏向的，相反‘社會(huì)即學(xué)?！闹鲝?，否定學(xué)校教育的重要作用，想單純用帶徒弟的方法，也是一種偏向”。這個(gè)根據(jù)馬克思主義教育原理做出的結(jié)論，給延安教育界和科技界指出了改革的方向。
自然科學(xué)院當(dāng)時(shí)既是正常進(jìn)行自然科學(xué)學(xué)習(xí)的學(xué)校，又是進(jìn)行自然科學(xué)活動(dòng)的中心。院內(nèi)建有一幢科學(xué)館，1942年12月，在科學(xué)館內(nèi)舉行了牛頓300周年誕辰紀(jì)念會(huì)，徐特立作了《對(duì)牛頓應(yīng)有的認(rèn)識(shí)》的報(bào)告，這件事，在戰(zhàn)爭(zhēng)的年代里，在延安這樣艱苦的環(huán)境中舉行，是非常難得的，值得人們稱頌。這時(shí)，在西南地區(qū)的物理工作者，也在重慶和貴州，分別舉行紀(jì)念牛頓的報(bào)告會(huì)。
自然科學(xué)院分大學(xué)本科、預(yù)科和補(bǔ)習(xí)班三部分。本科招收中學(xué)畢業(yè)生，學(xué)制二年，不放寒暑假，預(yù)科招收初中畢業(yè)生、學(xué)制二年，補(bǔ)習(xí)班相當(dāng)于初中程度，學(xué)制一年半。后來改為初中三年、高中二年、大學(xué)三年，從中學(xué)到大學(xué)，一年級(jí)都是打基礎(chǔ)的課程，實(shí)際問題列入大學(xué)的后兩年。大學(xué)本科分物理、化學(xué)、生物三系，后來增設(shè)地礦系。物理系的業(yè)務(wù)課程基本上仿照國(guó)民黨統(tǒng)治區(qū)大學(xué)物理系所開的課程。本科兩年的教學(xué)計(jì)劃是：
對(duì)于這種學(xué)制和計(jì)劃，引起了許多爭(zhēng)論，一部分人認(rèn)為邊區(qū)經(jīng)濟(jì)落后，不需要高深的理論。另一部人認(rèn)為，如果缺乏基本的科學(xué)知識(shí)，只有專門技術(shù)，很難學(xué)得融會(huì)貫通。當(dāng)時(shí)的分歧，實(shí)際上是辦工科還是辦理科。1941年物理系一年級(jí)時(shí)執(zhí)行的計(jì)劃，已經(jīng)吸收了主張辦工科的教師們的意見。增加了工程制圖課，二年級(jí)開始，全部改為工科大學(xué)的教學(xué)計(jì)劃了。因?yàn)?941年秋，延安召開了陜甘寧邊區(qū)自然科學(xué)年會(huì)，會(huì)上李強(qiáng)、江澤民等以及延安廠礦的科學(xué)技術(shù)人員主張把自然科學(xué)院辦成工科大學(xué)，所以當(dāng)時(shí)物理系的執(zhí)行計(jì)劃已是一個(gè)機(jī)械工程系的計(jì)劃了。在1942年5月的整風(fēng)運(yùn)動(dòng)中，對(duì)于自然科學(xué)院的教育方針和教學(xué)方向進(jìn)行了大辯論，1944年，物理系正式改為機(jī)械工程系，課程就相應(yīng)的作了改變。自然科學(xué)院的辦學(xué)條件，以化學(xué)系為優(yōu)越，物理系較差。在籌備之初，接收了一個(gè)油燈工廠，在此基礎(chǔ)上，擴(kuò)大建立了機(jī)械實(shí)習(xí)工廠，具有車工、鉗工、木工、鑄工和鍛工等大體配套的各工種，物理系還可以利用邊區(qū)的農(nóng)具廠、兵工廠的設(shè)備進(jìn)行實(shí)習(xí)。這時(shí)物理系的教師也較少，系主任為閻沛霖，教師有聶春、于光遠(yuǎn)等十余人。他們后來在回憶這一段時(shí)間的經(jīng)驗(yàn)時(shí)，認(rèn)為那時(shí)的學(xué)生學(xué)習(xí)認(rèn)真，有的雖然沒有學(xué)完就離開了延安，但是打下了一定的科學(xué)知識(shí)和具有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)。例如物理系教員武可久，于1944年率領(lǐng)一組學(xué)生，勘測(cè)設(shè)計(jì)修建水壩，做了大量工作，取得了筑壩經(jīng)驗(yàn)。他和學(xué)員陳兆丹等多人，根據(jù)造紙工藝流程，就地進(jìn)行勘測(cè)、設(shè)計(jì)，修壩鑿渠，自制并安裝立式水輪機(jī)，在邊區(qū)第有效地利用水力資源，牽引機(jī)器，取得成功。高年級(jí)學(xué)生還學(xué)到了一定的專業(yè)知識(shí)，掌握了一門專業(yè)本領(lǐng)，所以解放后能成為新中國(guó)科技工作中的骨干。
當(dāng)時(shí)選用的教材，只能就地取用，幾乎全部都是國(guó)內(nèi)的通用本，大多數(shù)又是英文版本，如葛斯龍三氏的微積分、特夫物理學(xué)、譚明的普通化學(xué)，以及應(yīng)用力學(xué)、熱機(jī)學(xué)、機(jī)械原理等，學(xué)生在學(xué)習(xí)中有一定的困難。只有薩本棟編寫的普通物理學(xué)是中文版本。有的課程由教師自編講義，由學(xué)生刻寫蠟紙，紙張及印刷質(zhì)量也比較差。黨和政府千方百計(jì)的為同學(xué)創(chuàng)造和改善學(xué)習(xí)條件，為了擴(kuò)建邊區(qū)圖書館，軍區(qū)首長(zhǎng)踴躍捐款，訂購(gòu)書刊。周恩來、董必武同志在重慶通過各種渠道為延安自然科學(xué)院收集書刊資料，購(gòu)置實(shí)驗(yàn)儀器、藥品及器械等。學(xué)生們深刻體會(huì)到學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)來之不易，都自覺抓緊時(shí)間刻苦學(xué)習(xí)，并幫助學(xué)校做黑板、制粉筆、刻蠟紙、印講義、制作教具等等，真正做到了政治、業(yè)務(wù)雙豐收。
隨著抗日戰(zhàn)爭(zhēng)的勝利發(fā)展，解放區(qū)的教育也不斷進(jìn)行改革、整頓和提高，逐步向正規(guī)化、制度化方向發(fā)展，陸續(xù)制定了一些教育規(guī)程及實(shí)施辦法。認(rèn)識(shí)到各級(jí)學(xué)校都應(yīng)該以學(xué)為主，下一級(jí)學(xué)校為上一級(jí)學(xué)校打好基礎(chǔ)，有預(yù)備教育的性質(zhì)。中學(xué)課程中文化課應(yīng)該占有很大的比重，逐步做到文化課與政治課的比例達(dá)到9與1之比，這樣，物理教育也得到了重視，逐漸恢復(fù)到戰(zhàn)前的水平。到抗戰(zhàn)勝利后，畢業(yè)生有的參加了國(guó)家的各項(xiàng)建設(shè)工作，有的進(jìn)入國(guó)內(nèi)各高等學(xué)校繼續(xù)學(xué)習(xí)，有的派往蘇聯(lián)留學(xué)，在各條戰(zhàn)線上作出了很好的成績(jī)。
自然科學(xué)院建院初期曾由留法勤工儉學(xué)的李富春擔(dān)任院長(zhǎng)，由曾留德學(xué)習(xí)化學(xué)的陳康白任副院長(zhǎng)。不久，改由當(dāng)時(shí)擔(dān)任中央宣傳部副部長(zhǎng)的徐特立擔(dān)任院長(zhǎng)。徐特立曾留法參加勤工儉學(xué)，他非常重視自然科學(xué)的學(xué)習(xí)。他在1941年9月24日《解放軍報(bào)》上撰文“怎樣發(fā)展我們自然科學(xué)”。他說：“先進(jìn)的政黨，每一個(gè)步驟都不會(huì)忽略過去的歷史，同時(shí)每一步驟都照顧著將來。見近不見遠(yuǎn)，只是帝國(guó)主義資產(chǎn)階級(jí)中的實(shí)利主義者，見遠(yuǎn)不見近，只是小資產(chǎn)階級(jí)的烏托邦主義者。抓住中心的一環(huán)，又照顧到鎖鏈的全面，就必須有周密的計(jì)劃和詳細(xì)的調(diào)查?！捎诳茖W(xué)的發(fā)展不是短期能完成的，所以有‘十年樹木，百年樹人’之說”。他又說：“科學(xué)家應(yīng)該照顧到實(shí)際條件的可能和需要，如果沒有人力物力的一定基礎(chǔ)，幻想提高科學(xué)是不可能的?！怯辛似鸫a的條件，只等著條件完全具備，而不愿在已有條件下加以創(chuàng)造，……同樣是錯(cuò)誤?！睆倪@些話看來，盡管在戰(zhàn)時(shí)的環(huán)境里，徐特立對(duì)于比較系統(tǒng)的自然科學(xué)教育，還是認(rèn)為有迫切需要的。
1942年，延安開始了整風(fēng)運(yùn)動(dòng)，對(duì)于自然科學(xué)院的辦學(xué)宗旨中理論聯(lián)系實(shí)際的問題，展開了激烈的爭(zhēng)論，一部分人認(rèn)為自然科學(xué)院應(yīng)該分為工農(nóng)兩部，以邊區(qū)的實(shí)際問題為主，教學(xué)應(yīng)側(cè)重工業(yè)和農(nóng)業(yè)的應(yīng)用技術(shù)。另一部分人認(rèn)為“基本科學(xué)是應(yīng)用科學(xué)與理論科學(xué)的基礎(chǔ)，是必要的開步走的理論知識(shí)?！薄皩?shí)際問題的徹底的、系統(tǒng)解決，沒有理論的依據(jù)是不可能的。這種理論是應(yīng)用科學(xué)中不可缺少的基本知識(shí)?！薄把影部茖W(xué)院沒有開過純理論的課程，基礎(chǔ)的物理、化學(xué)、生物等課，在高等教育中是不可缺少的，否則就無法解決應(yīng)用科學(xué)中的實(shí)際問題”。對(duì)于“博與?！钡臓?zhēng)論，徐特立說：“那種‘學(xué)校即社會(huì)’的論調(diào)，把兩個(gè)階段混為一個(gè)階段的社會(huì)主義是有偏向的，相反‘社會(huì)即學(xué)?！闹鲝?，否定學(xué)校教育的重要作用，想單純用帶徒弟的方法，也是一種偏向”。這個(gè)根據(jù)馬克思主義教育原理做出的結(jié)論，給延安教育界和科技界指出了改革的方向。
自然科學(xué)院當(dāng)時(shí)既是正常進(jìn)行自然科學(xué)學(xué)習(xí)的學(xué)校，又是進(jìn)行自然科學(xué)活動(dòng)的中心。院內(nèi)建有一幢科學(xué)館，1942年12月，在科學(xué)館內(nèi)舉行了牛頓300周年誕辰紀(jì)念會(huì)，徐特立作了《對(duì)牛頓應(yīng)有的認(rèn)識(shí)》的報(bào)告，這件事，在戰(zhàn)爭(zhēng)的年代里，在延安這樣艱苦的環(huán)境中舉行，是非常難得的，值得人們稱頌。這時(shí)，在西南地區(qū)的物理工作者，也在重慶和貴州，分別舉行紀(jì)念牛頓的報(bào)告會(huì)。
自然科學(xué)院分大學(xué)本科、預(yù)科和補(bǔ)習(xí)班三部分。本科招收中學(xué)畢業(yè)生，學(xué)制二年，不放寒暑假，預(yù)科招收初中畢業(yè)生、學(xué)制二年，補(bǔ)習(xí)班相當(dāng)于初中程度，學(xué)制一年半。后來改為初中三年、高中二年、大學(xué)三年，從中學(xué)到大學(xué)，一年級(jí)都是打基礎(chǔ)的課程，實(shí)際問題列入大學(xué)的后兩年。大學(xué)本科分物理、化學(xué)、生物三系，后來增設(shè)地礦系。物理系的業(yè)務(wù)課程基本上仿照國(guó)民黨統(tǒng)治區(qū)大學(xué)物理系所開的課程。本科兩年的教學(xué)計(jì)劃是：
對(duì)于這種學(xué)制和計(jì)劃，引起了許多爭(zhēng)論，一部分人認(rèn)為邊區(qū)經(jīng)濟(jì)落后，不需要高深的理論。另一部人認(rèn)為，如果缺乏基本的科學(xué)知識(shí)，只有專門技術(shù)，很難學(xué)得融會(huì)貫通。當(dāng)時(shí)的分歧，實(shí)際上是辦工科還是辦理科。1941年物理系一年級(jí)時(shí)執(zhí)行的計(jì)劃，已經(jīng)吸收了主張辦工科的教師們的意見。增加了工程制圖課，二年級(jí)開始，全部改為工科大學(xué)的教學(xué)計(jì)劃了。因?yàn)?941年秋，延安召開了陜甘寧邊區(qū)自然科學(xué)年會(huì)，會(huì)上李強(qiáng)、江澤民等以及延安廠礦的科學(xué)技術(shù)人員主張把自然科學(xué)院辦成工科大學(xué)，所以當(dāng)時(shí)物理系的執(zhí)行計(jì)劃已是一個(gè)機(jī)械工程系的計(jì)劃了。在1942年5月的整風(fēng)運(yùn)動(dòng)中，對(duì)于自然科學(xué)院的教育方針和教學(xué)方向進(jìn)行了大辯論，1944年，物理系正式改為機(jī)械工程系，課程就相應(yīng)的作了改變。自然科學(xué)院的辦學(xué)條件，以化學(xué)系為優(yōu)越，物理系較差。在籌備之初，接收了一個(gè)油燈工廠，在此基礎(chǔ)上，擴(kuò)大建立了機(jī)械實(shí)習(xí)工廠，具有車工、鉗工、木工、鑄工和鍛工等大體配套的各工種，物理系還可以利用邊區(qū)的農(nóng)具廠、兵工廠的設(shè)備進(jìn)行實(shí)習(xí)。這時(shí)物理系的教師也較少，系主任為閻沛霖，教師有聶春、于光遠(yuǎn)等十余人。他們后來在回憶這一段時(shí)間的經(jīng)驗(yàn)時(shí)，認(rèn)為那時(shí)的學(xué)生學(xué)習(xí)認(rèn)真，有的雖然沒有學(xué)完就離開了延安，但是打下了一定的科學(xué)知識(shí)和具有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)。例如物理系教員武可久，于1944年率領(lǐng)一組學(xué)生，勘測(cè)設(shè)計(jì)修建水壩，做了大量工作，取得了筑壩經(jīng)驗(yàn)。他和學(xué)員陳兆丹等多人，根據(jù)造紙工藝流程，就地進(jìn)行勘測(cè)、設(shè)計(jì)，修壩鑿渠，自制并安裝立式水輪機(jī)，在邊區(qū)第有效地利用水力資源，牽引機(jī)器，取得成功。高年級(jí)學(xué)生還學(xué)到了一定的專業(yè)知識(shí)，掌握了一門專業(yè)本領(lǐng)，所以解放后能成為新中國(guó)科技工作中的骨干。
當(dāng)時(shí)選用的教材，只能就地取用，幾乎全部都是國(guó)內(nèi)的通用本，大多數(shù)又是英文版本，如葛斯龍三氏的微積分、特夫物理學(xué)、譚明的普通化學(xué)，以及應(yīng)用力學(xué)、熱機(jī)學(xué)、機(jī)械原理等，學(xué)生在學(xué)習(xí)中有一定的困難。只有薩本棟編寫的普通物理學(xué)是中文版本。有的課程由教師自編講義，由學(xué)生刻寫蠟紙，紙張及印刷質(zhì)量也比較差。黨和政府千方百計(jì)的為同學(xué)創(chuàng)造和改善學(xué)習(xí)條件，為了擴(kuò)建邊區(qū)圖書館，軍區(qū)首長(zhǎng)踴躍捐款，訂購(gòu)書刊。周恩來、董必武同志在重慶通過各種渠道為延安自然科學(xué)院收集書刊資料，購(gòu)置實(shí)驗(yàn)儀器、藥品及器械等。學(xué)生們深刻體會(huì)到學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)來之不易，都自覺抓緊時(shí)間刻苦學(xué)習(xí)，并幫助學(xué)校做黑板、制粉筆、刻蠟紙、印講義、制作教具等等，真正做到了政治、業(yè)務(wù)雙豐收。
隨著抗日戰(zhàn)爭(zhēng)的勝利發(fā)展，解放區(qū)的教育也不斷進(jìn)行改革、整頓和提高，逐步向正規(guī)化、制度化方向發(fā)展，陸續(xù)制定了一些教育規(guī)程及實(shí)施辦法。認(rèn)識(shí)到各級(jí)學(xué)校都應(yīng)該以學(xué)為主，下一級(jí)學(xué)校為上一級(jí)學(xué)校打好基礎(chǔ)，有預(yù)備教育的性質(zhì)。中學(xué)課程中文化課應(yīng)該占有很大的比重，逐步做到文化課與政治課的比例達(dá)到9與1之比，這樣，物理教育也得到了重視，逐漸恢復(fù)到戰(zhàn)前的水平。到抗戰(zhàn)勝利后，畢業(yè)生有的參加了國(guó)家的各項(xiàng)建設(shè)工作，有的進(jìn)入國(guó)內(nèi)各高等學(xué)校繼續(xù)學(xué)習(xí)，有的派往蘇聯(lián)留學(xué)，在各條戰(zhàn)線上作出了很好的成績(jī)。