هدفت هذه الدراسة إلى الکشف عن فاعلية تدريس العلوم باستخدام خرائط التفکير على التحصيل وتنمية عمليات العلم التکاملية لدى طالبات المرحلة المتوسطة. ولتحقق هذا الهدف تم إعداد مواد الدراسة وأدواتها، وهي صياغة وحدة دراسية في ضوء خرائط التفکير، وإعداد دليل المعلمة، وکراس أنشطة الطالبة، وبناء اختبار تحصيلي، واختبار عمليات العلم التکاملية، والتحقق من صدقهما وثباتهما، وتم اتباع المنهج التجريبي القائم على التصميم شبه التجريبي، من خلال مجموعتين (تجريبية، وضّابطة)، وقد تکونت عينة الدراسة من (112) طالبة من طالبات الصف الثاني المتوسط، بواقع (57) طالبة في المجموعة التجريبية درسن باستخدام خرائط التفکير و(55) طالبة في المجموعة الضابطة درسن بالطريقة المعتادة وبعد التدريس للمجموعتين وتطبيق أدوات الدراسة بعديًا، عولجت البيانات باستخدام اختبار تحليل التغاير واختبار تحليل التباين متعدد المتغيرات التابعة و معادلة مربع أوميجا، وأشارت نتائج الدراسة إلى وجود فروق دالة احصائياً في التطبيق البعدي للاختبار التحصيلي لصالح المجموعة التجريبية ووجود فروق دالة احصائياً في التطبيق البعدي لاختبار عمليات العلم التکاملية لصالح المجموعة التجريبية کما کان حجم تأثير خرائط التفکير کبيرا في التحصيل وعمليات العلم التکاملية وتم في ضوء إجراءات الدراسة ونتائجها صياغة عدداً من التوصيات والدراسات المقترحة.