合作學習是科學探究活動的主要學習方式之一，有效的合作學習不僅可以提升學生參與探究的熱情、提高學習效率，而且可以培養學生良好的團隊精神和合作意識。
在構建合作小組時，通常按照異質組合的方式來分組。因為由不同背景、能力和興趣愛好學生組成的小組，能從多個角度思考問題，在認知上產生更多分歧，這會加深學生的認知。
構建好小組後，學生間需進行明確的分工，做到各司其職、各盡所能，才能在合作時「活而不亂」，高效完成任務。科學課課型不同，角色分工也不宜相同。比如科學實驗課，我設置了組長、材料員、記錄員、安全員4種角色，並規定了每個角色的職責。組長負責組織協調小組活動，記錄員負責記錄實驗結果，材料員負責領取及管理材料，安全員負責安全提醒。又比如科學討論課，除了組長，計時員負責記錄討論時間，紀律員負責控制噪音，檢查員負責檢查個人意見。實驗中的合作更傾向於動手做，討論中的合作更傾向於用嘴說，所以不同的小組活動需設置符合課堂需求的不同角色，讓合作得以順利完成。每個人的角色在一段時間內是固定不變的，當學生能熟練運用自己的角色時，再進行輪換。這種動態調整的方式，可以激發學生的積極性，讓每名學生都能嘗試不同的角色，從而鍛鍊他們的能力。
合作學習的課堂與傳統課堂不同，教師要確定兩個目標。一個是學科性目標，另一個是合作性目標，即社交技巧目標，這是合作學習獨有的目標。比如，在講授《沸騰》一課時，觀察給水加熱直到沸騰的實驗需要小組合作完成，有計時的，有讀溫度的，有記錄數據的，有安全提醒的，任務並不難，但一個人幹不好。
合作任務明確後，圍繞任務，教師應該事先讓學生學會一些基本的小組合作策略，如發言卡、坐莊法、嘰嘰喳喳法等。這些策略涉及兩人組、四至六人組、跨組和全班4種情況，在科學課中常用的是四人組的策略。這些合作策略運用得當，可以使合作學習組織有序，活而不亂，達到提高學生素養的目的。
合作學習策略是一種技術，有自己的操作步驟和適用範圍、實施要領，像學科知識一樣需要去學習和練習。首先，教師通過示範講解，讓學生了解如何實施，再通過課堂應用逐步熟練掌握，運用自如。課堂教學中不宜一開始就學習過多方法，並且教師要選擇適合自己學科的合作策略。比如科學課中，我就選擇了坐莊法和嘰嘰喳喳法進行重點學習，學生習慣了就會自律自覺。
合作學習開始運作時，教師要把精力更多地放在觀察團隊成員的合作交流情況而不是學科知識上，反饋也是針對學習小組的合作質量進行，因為學生對教師要檢查的內容會特別留意。受科學課的時間限制，我採取的都是對學生們的言行表現進行描述的非正式觀察法。我每次會選擇1至2個行為進行觀察，比如傾聽時注視發言者，小組中這種積極的行為發生時要重點表揚或進行有形的獎勵；比如給每個小組加量化分，通過積極的反饋來認可有效的行為。對合作行為不理想的小組或個人要提醒幹預。課程結束前，學生也要對本節課的合作技能進行評價。這是學生對自己行為的監督，同時也是對其他團隊行為的反饋。心理學家告訴我們，及時的反饋會提高學習者的積極性和工作效率，強化其有效行為。