探究式教學方法是一類歸納式的教學方法。它包括許多各有側重的教學方法，如探究式學習、基於問題的學習、基於項目的學習、基於案例的教學、發現式學習和即時學習等。在傳統的科學教育中，往往採用的是自上而下的、演繹式的教學方法。在科學課上，由教師指出需要掌握的知識點，學生進行學習以後，聯繫一些例子，做一些練習題，應用已學到的知識點，舉一反三地去解決問題。在這種教學方法中，先由教師進行講解，向學生展示要介紹的科學概念，然後再聯繫實際的應用例子，進行練習。我們通常把這種教學方法稱為演繹式的教學方法，它是從一般的概念到特殊事例的過程。
長期以來，教師習慣於用這樣的講授方式。它是以教師為中心的。上課時，教師主要關心的是應該教給學生什麼知識點。學生學習的過程遵循著教師設定的路線，學會的是教師已經掌握的知識內容和思維路線。東南大學土木工程系曾有一位教學的名師，他有一句名言：你們學我這門課，把我這本備課筆記都記住了，以後你們可以走遍天下都不怕。這種教學方式顯然不利於激發學生的學習主動性，不能應對知識發展如此迅速的21世紀。學生都不能超越老師，還有什麼創新可言。
探究式的教學方法與上述傳統的教學方法不同，它是自下而上的知識建構過程。學生首先接觸到的是他們身邊熟悉的事實，然後設法獲得實證的數據，從數據出發，聯繫已有的知識基礎，進行類比、歸納、推理，抽象出與描述客觀世界規律有關的科學概念。這個過程類似於科學家進行科學研究的過程。
學習科學的研究結果已經證明，這種自下而上的建構過程，有利於調動學生的學習主動性，提高學習的效率；有利於學生真正理解科學概念；有利於培養學生的社會情緒能力和語言交流能力。探究式學習的過程本身就是一個運用綜合能力解決問題的過程，所以也有利於創新能力的培養。10年來「做中學」科學教育的實踐已經顯示了探究式科學教育的成效。
探究式的學習方法不僅是科學教育的主要學習方式，也是知識社會中人們獲取知識的主要學習方式。這是因為在知識社會裡，知識的增長和流動發生了根本的變化。無論是信息的增長，還是知識的更新，速度都十分驚人。例如說，《紐約時報》1周的信息量比18世紀1個人一生中所遇到的還要多。信息流動的速度和廣度、提供和接受信息的人群都發生了很大的變化，這是過去的世紀裡不能相比的。知識和人才的重要也是過去世紀裡不能相比的。在這樣一個發生巨大變化的社會裡，人才所具有的能力必然需要隨之而變化。
我們的學生未來將要融入充滿競爭與合作的、複雜的國際大舞臺，將面臨更多的壓力和挑戰。來自不同方面的研究表明，與工業化社會相比，在知識社會裡，人具有的綜合解決問題的能力和社會情緒能力是最重要的。探究式學習正是有利於培養學生綜合解決問題能力和社會情緒能力的有效學習方法。探究又是人們認識客觀規律，發現科學知識的途徑，探究式的學習方法和科學課程有著天然的聯繫。
讓我們舉一個簡單的例子對比一下，看看不同的教學方法會帶來什麼樣不同的教學效果。我曾到一個學校去參觀，校長很高興地告訴我他們學校的科學教育早就「做中學」了。她帶我參觀了他們新的實驗室。在實驗室的黑板上寫著四年級學生學習溫度的學習內容，包括溫度的定義：什麼是溫度？物體有冷有熱，物體冷熱程度稱為溫度。也寫明了溫度計的構造：溫度計主要由玻璃管、玻璃泡（內有水銀、煤油或酒精等液體）刻度三部分組成。教師把黑板上的知識點講完以後，將溫度計發給學生，讓學生開始做實驗。通過這樣的學習，學生學到的是什麼呢？學生也許記住了溫度的定義，了解了溫度計的構造，學會了使用溫度計。
讓我們再來看一看在上海靜安區南京西路幼兒園的一堂探究課。教師向幼兒園中班的學生展示了盛在杯子裡的熱果汁，然後問學生：你們有什麼方法能使這些果汁冷得快一點？學生討論得十分熱烈，從他們已有的經驗出發，提出了20多種不同的方法。有的建議用電風扇吹，有的建議攪拌，還有的從自己生病發燒時媽媽用冷毛巾蓋在額頭上的經驗，提議用冷毛巾降溫……當然也有學生提出了不正確的方法，例如要把盛有果汁的杯子放進微波爐或是放進電飯煲裡降溫。
教師並不急於對學生的提議做出判斷和下結論，而是讓大家充分地討論，還讓學生各自把自己的想法記錄下來。由於是幼兒園的學生，他們採用畫圖的方法來進行記錄。然後，教師給每個學生1根溫度計、1杯果汁，讓他們去做實驗，並記錄下結果，看誰的果汁先冷卻下來。學生都很有興趣，十分認真在動手做。期間，還發生了許多學生之間相互交流和互助的場面。1位用電風扇給果汁冷卻的孩子，先完成了實驗，主動去幫助其他同學。
同樣是讓學生了解溫度和溫度計的科學課，在後一種學習方法中，學生結合了已有的經驗，學會如何解決問題，包括提出實驗設想，進行實驗和比較實驗結果，得出怎樣能讓果汁冷得快一點的方法。在這個過程中，學生不僅體驗了如何解決問題，也體驗了如何傾聽別人的意見、尊重實驗的結果、相互討論和幫助等。對比這兩個教學的過程，我們可以看到學生學習的主動性大不相同，學習的效果也不同。探究式的方法不僅讓學生學到了知識，還培養了他們解決問題的能力、合作的能力、語言表達能力和社會交往能力。
探究式學習雖然有許多優點，是培養21世紀合格人才所必需的，但是要實施探究式科學教學，對教師提出了很高的要求。如果沒有合格的教師，所有的教學目標不僅不可能實現，還可能造成教學質量在原有水平上的後退。克服這個困難的關鍵，就是需要進行有效的教師培訓，需要教育決策者、教育管理者、專家和教師，還包括科學家和家長等社會各方面的支持和參與。
探究是科學家獲得科學知識的途徑，探究式學習作為一種有效的科學課程的學習方法，模擬了科學家通過探究來發現科學知識的過程，但是探究式學習並不是現實中科學家真正的工作方式。科學家在實際研究工作中的工作方式要複雜和艱巨得多。
科學研究在絕大多數情況下是一種社會實踐活動，科學家需要在科學家組成的共同體內進行科學研究工作。這個共同體裡的成員有著相同的思維方式、文化氛圍、自律機制和行為規範。科學家的工作方式是多種多樣的，包括需要公開地討論和辯論。他們的研究課題往往並不是直接從觀察周圍的現象開始，研究的過程也不是簡單的五段式，需要運用不同的搜索策略和推理方法。科學家在好奇心方面就像長大了的孩子，但是科研的歷程是艱苦的。
就如王國維先生描述的「古今之成大事者，大學問者，必須經過三種之境界：『昨夜西風凋碧樹。獨上高樓，望盡天涯路。』此第一境也。『衣帶漸寬終不悔，為伊消得人憔悴。』此第二境也。『眾裡尋他千百度，驀然回首，那人卻在，燈火闌珊處。』此第三境也。」科學家需要通過艱苦的學習和反覆的試驗，經過較長期的知識和經驗積累，在他們的腦中會形成一些有組織的概念和模型。在做研究時，他們需要使用演繹的方法，也需要用歸納的方法。他們的思維既有邏輯推理的過程，也會啟動基於已獲得模型和概念基礎上的直覺決策過程。
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