基于探究的教学方法已经广泛实施。科学探究学习已成为科学教育的核心，成为科学教育的主要手段。“以探究为中心的科学教育”正在成为国际科学教育改革的主流和科学教育的发展趋势。
科学探究指的是科学家们用以研究自然界并基于此种研究获得的证据提出种种解释的多种不同途径。科学探究学习指的是学生用以获取知识、领悟科学的思想观念、领悟科学家们研究自然界所用的方法而进行的各种活动。
科学探究是一种有多侧面的活动，需要做观察，需要提出问题，需要查阅书刊及其他信息源以便弄清楚什么情况已经是为人所知的东西，需要设计调研方案，需要根据实验证据来检验已经为人所知的东西，需要运用各种手段来搜集、分析和解读数据，需要提出答案、解释和预测，需要把研究结果告之于人。探究需要明确假设，需要运用判断思维和逻辑思维，需要考虑可能的其他解释。
科学家的科学探究活动的对象是人类未知的世界，方法既规范严谨又富于创新，结果往往可以深化人类对客观现实的认知并改善人类的生活质量。学生科学探究活动的对象通常只是学生自己未知的世界，方法比较简单，而且需要教师的帮助，以提高学生对某个事物、某种现象的认识，在教师的引导下，这样的结果也可以用来改善学生的生活质量。
科学探究学习的主要倡导者施瓦布认为：“探究学习是指儿童通过自主地参与获得知识的过程，掌握研究自然所必需的探究能力；同时，形成认识自然的基础（科学概念），进而培养探究未知世界的积极态度。”施瓦布对“探究学习”的界定包含了三层意思：一是探究学习要求儿童经历知识产生的过程，了解知识的来龙去脉，在探究中学习研究自然的方法和技能；二是探究学习要求形成自然科学的基础，即科学知识和科学概念；三是探究学习希望儿童形成探究未知世界的积极态度，掌握一定的探究能力，在形成一定的科学概念的基础上，乐于继续对未知世界进行科学探究。
科学探究学习应当包括一些基本特征：以提出（发现）问题作为探究学习的开始，以科学探究活动作为学习的主要形式，以学生已有的经验与认识作为基础来建构知识，以事实和证据作为科学解释的依据，以合作学习作为科学探究的主要方式，以全方位的开放作为探究学习的前提，以探究的过程作为评价的主要对象。
科学探究学习的过程和方法主要是提出问题、猜想与假设、制定计划、观察、实验、制作、搜集整理信息、思考与结论、表达与交流等。
可把科学探究式学习归纳为五个基本要素，包括：提出和聚焦问题，预测设计研究方案，收集和获取证据，从实证中得出结论，交流讨论和结论。需要强调指出的是：由这五个要素组成的不是一个机械的过程，也就是说，探究不是一个固定不变的程序，会依照具体情况有所侧重，执行的次序也可能有变化，某些要素也许需要重复。在五个要素中，其中最为重要的要素是收集和获取证据，以及从实证中得出结论，因为这两个要素是体现科学本质的核心部分。如下图所示：
科学探究学习过程图
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