在抗日戰(zhàn)爭時期，共產(chǎn)黨領(lǐng)導(dǎo)的革命根據(jù)地都是地廣人稀、經(jīng)濟落后、文化教育極不發(fā)達的邊遠地區(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。但是這個時期，革命的中心任務(wù)是*日本帝國主義，一切工作，都必須圍繞著這個目標。因此革命工作，首先是戰(zhàn)爭，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，當時共產(chǎn)黨制定的教育綱領(lǐng)是“改變教育舊制度、舊課程，實行以抗日救國為目標的新制度和新課程”，即發(fā)動群眾、加強生產(chǎn)、宣傳革命斗爭的教育。這樣的決定，在當時當?shù)兀峭耆匾?。但是，在另一方面，黨中央也考慮到革命建設(shè)的長期性，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，沒有文化的軍隊是愚蠢的軍隊，愚蠢的軍隊是打不垮敵人的。而且為了團結(jié)改造根據(jù)地的知識分子隊伍，應(yīng)當容許一切具有抗日積極性的知識分子進入我們的學(xué)校，并發(fā)揮他們的專長，所以邊區(qū)政府決定，除了開辦培養(yǎng)初級干部的小學(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，成為當時解放區(qū)的一所進行自然科學(xué)教育與科學(xué)研究的高學(xué)府，是培養(yǎng)黨與非黨的高級與中級的專門科學(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)濟建設(shè)，推進生產(chǎn)事業(yè)，解決邊區(qū)物資困難，改善人民生活?！敝醒脒€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)的李富春擔任院長，由曾留德學(xué)習(xí)化學(xué)的陳康白任副院長。不久，改由當時擔任中央宣傳部副部長的徐特立擔任院長。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》上撰文“怎樣發(fā)展我們自然科學(xué)”。他說：“先進的政黨，每一個步驟都不會忽略過去的歷史，同時每一步驟都照顧著將來。見近不見遠，只是帝國主義資產(chǎn)階級中的實利主義者，見遠不見近，只是小資產(chǎn)階級的烏托邦主義者。抓住中心的一環(huán)，又照顧到鎖鏈的全面，就必須有周密的計劃和詳細的調(diào)查。……由于科學(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，……同樣是錯誤。”從這些話看來，盡管在戰(zhàn)時的環(huán)境里，徐特立對于比較系統(tǒng)的自然科學(xué)教育，還是認為有迫切需要的。
1942年，延安開始了整風(fēng)運動，對于自然科學(xué)院的辦學(xué)宗旨中理論聯(lián)系實際的問題，展開了激烈的爭論，一部分人認為自然科學(xué)院應(yīng)該分為工農(nóng)兩部，以邊區(qū)的實際問題為主，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?！薄皩嶋H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?！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)中的實際問題”。對于“博與?！钡臓幷摚焯亓⒄f：“那種‘學(xué)校即社會’的論調(diào)，把兩個階段混為一個階段的社會主義是有偏向的，相反‘社會即學(xué)校’的主張，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)院當時既是正常進行自然科學(xué)學(xué)習(xí)的學(xué)校，又是進行自然科學(xué)活動的中心。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周年誕辰紀念會，徐特立作了《對牛頓應(yīng)有的認識》的報告，這件事，在戰(zhàn)爭的年代里，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，在西南地區(qū)的物理工作者，也在重慶和貴州，分別舉行紀念牛頓的報告會。
自然科學(xué)院分大學(xué)本科、預(yù)科和補習(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，補習(xí)班相當于初中程度，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)，一年級都是打基礎(chǔ)的課程，實際問題列入大學(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)計劃是：
對于這種學(xué)制和計劃，引起了許多爭論，一部分人認為邊區(qū)經(jīng)濟落后，不需要高深的理論。另一部人認為，如果缺乏基本的科學(xué)知識，只有專門技術(shù)，很難學(xué)得融會貫通。當時的分歧，實際上是辦工科還是辦理科。1941年物理系一年級時執(zhí)行的計劃，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，二年級開始，全部改為工科大學(xué)的教學(xué)計劃了。因為1941年秋，延安召開了陜甘寧邊區(qū)自然科學(xué)年會，會上李強、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)，所以當時物理系的執(zhí)行計劃已是一個機械工程系的計劃了。在1942年5月的整風(fēng)運動中，對于自然科學(xué)院的教育方針和教學(xué)方向進行了大辯論，1944年，物理系正式改為機械工程系，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，接收了一個油燈工廠，在此基礎(chǔ)上，擴大建立了機械實習(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)備進行實習(xí)。這時物理系的教師也較少，系主任為閻沛霖，教師有聶春、于光遠等十余人。他們后來在回憶這一段時間的經(jīng)驗時，認為那時的學(xué)生學(xué)習(xí)認真，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)知識和具有實踐經(jīng)驗的基礎(chǔ)。例如物理系教員武可久，于1944年率領(lǐng)一組學(xué)生，勘測設(shè)計修建水壩，做了大量工作，取得了筑壩經(jīng)驗。他和學(xué)員陳兆丹等多人，根據(jù)造紙工藝流程，就地進行勘測、設(shè)計，修壩鑿渠，自制并安裝立式水輪機，在邊區(qū)第有效地利用水力資源，牽引機器，取得成功。高年級學(xué)生還學(xué)到了一定的專業(yè)知識，掌握了一門專業(yè)本領(lǐng)，所以解放后能成為新中國科技工作中的骨干。
當時選用的教材，只能就地取用，幾乎全部都是國內(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)、熱機學(xué)、機械原理等，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。黨和政府千方百計的為同學(xué)創(chuàng)造和改善學(xué)習(xí)條件，為了擴建邊區(qū)圖書館，軍區(qū)首長踴躍捐款，訂購書刊。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，購置實驗儀器、藥品及器械等。學(xué)生們深刻體會到學(xué)習(xí)機會來之不易，都自覺抓緊時間刻苦學(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)爭的勝利發(fā)展，解放區(qū)的教育也不斷進行改革、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)程及實施辦法。認識到各級學(xué)校都應(yīng)該以學(xué)為主，下一級學(xué)校為上一級學(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)生有的參加了國家的各項建設(shè)工作，有的進入國內(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。
自然科學(xué)院建院初期曾由留法勤工儉學(xué)的李富春擔任院長，由曾留德學(xué)習(xí)化學(xué)的陳康白任副院長。不久，改由當時擔任中央宣傳部副部長的徐特立擔任院長。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》上撰文“怎樣發(fā)展我們自然科學(xué)”。他說：“先進的政黨，每一個步驟都不會忽略過去的歷史，同時每一步驟都照顧著將來。見近不見遠，只是帝國主義資產(chǎn)階級中的實利主義者，見遠不見近，只是小資產(chǎn)階級的烏托邦主義者。抓住中心的一環(huán)，又照顧到鎖鏈的全面，就必須有周密的計劃和詳細的調(diào)查。……由于科學(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，……同樣是錯誤。”從這些話看來，盡管在戰(zhàn)時的環(huán)境里，徐特立對于比較系統(tǒng)的自然科學(xué)教育，還是認為有迫切需要的。
1942年，延安開始了整風(fēng)運動，對于自然科學(xué)院的辦學(xué)宗旨中理論聯(lián)系實際的問題，展開了激烈的爭論，一部分人認為自然科學(xué)院應(yīng)該分為工農(nóng)兩部，以邊區(qū)的實際問題為主，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?！薄皩嶋H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?！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)中的實際問題”。對于“博與?！钡臓幷摚焯亓⒄f：“那種‘學(xué)校即社會’的論調(diào)，把兩個階段混為一個階段的社會主義是有偏向的，相反‘社會即學(xué)校’的主張，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)院當時既是正常進行自然科學(xué)學(xué)習(xí)的學(xué)校，又是進行自然科學(xué)活動的中心。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周年誕辰紀念會，徐特立作了《對牛頓應(yīng)有的認識》的報告，這件事，在戰(zhàn)爭的年代里，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，在西南地區(qū)的物理工作者，也在重慶和貴州，分別舉行紀念牛頓的報告會。
自然科學(xué)院分大學(xué)本科、預(yù)科和補習(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，補習(xí)班相當于初中程度，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)，一年級都是打基礎(chǔ)的課程，實際問題列入大學(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)計劃是：
對于這種學(xué)制和計劃，引起了許多爭論，一部分人認為邊區(qū)經(jīng)濟落后，不需要高深的理論。另一部人認為，如果缺乏基本的科學(xué)知識，只有專門技術(shù)，很難學(xué)得融會貫通。當時的分歧，實際上是辦工科還是辦理科。1941年物理系一年級時執(zhí)行的計劃，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，二年級開始，全部改為工科大學(xué)的教學(xué)計劃了。因為1941年秋，延安召開了陜甘寧邊區(qū)自然科學(xué)年會，會上李強、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)，所以當時物理系的執(zhí)行計劃已是一個機械工程系的計劃了。在1942年5月的整風(fēng)運動中，對于自然科學(xué)院的教育方針和教學(xué)方向進行了大辯論，1944年，物理系正式改為機械工程系，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，接收了一個油燈工廠，在此基礎(chǔ)上，擴大建立了機械實習(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)備進行實習(xí)。這時物理系的教師也較少，系主任為閻沛霖，教師有聶春、于光遠等十余人。他們后來在回憶這一段時間的經(jīng)驗時，認為那時的學(xué)生學(xué)習(xí)認真，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)知識和具有實踐經(jīng)驗的基礎(chǔ)。例如物理系教員武可久，于1944年率領(lǐng)一組學(xué)生，勘測設(shè)計修建水壩，做了大量工作，取得了筑壩經(jīng)驗。他和學(xué)員陳兆丹等多人，根據(jù)造紙工藝流程，就地進行勘測、設(shè)計，修壩鑿渠，自制并安裝立式水輪機，在邊區(qū)第有效地利用水力資源，牽引機器，取得成功。高年級學(xué)生還學(xué)到了一定的專業(yè)知識，掌握了一門專業(yè)本領(lǐng)，所以解放后能成為新中國科技工作中的骨干。
當時選用的教材，只能就地取用，幾乎全部都是國內(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)、熱機學(xué)、機械原理等，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。黨和政府千方百計的為同學(xué)創(chuàng)造和改善學(xué)習(xí)條件，為了擴建邊區(qū)圖書館，軍區(qū)首長踴躍捐款，訂購書刊。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，購置實驗儀器、藥品及器械等。學(xué)生們深刻體會到學(xué)習(xí)機會來之不易，都自覺抓緊時間刻苦學(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)爭的勝利發(fā)展，解放區(qū)的教育也不斷進行改革、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)程及實施辦法。認識到各級學(xué)校都應(yīng)該以學(xué)為主，下一級學(xué)校為上一級學(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)生有的參加了國家的各項建設(shè)工作，有的進入國內(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。