罗威尔的探究式科学教育的基本观点体现在科学教育理论与实践的各个方面。从科学教学本身来说，从目标到过程，再到结果，都体现着教育以儿童为中心的基本观点。
（一）科学教学的目的
在探究式科学教育的框架下，每节课的教学目的一般包括三部分：学生要学习的科学概念；学生要发展的探究能力；学生要获得的应用能力。学生要发展的探究能力主要包括：提出问题、预测与初步的解释、制订调查计划、搜集数据、使用证据形成解释评估证据、交流看法等。学生要获得的应用能力主要是指学生将一节课中获得的科学概念运用于日常生活的能力。这两部分内容我们比较好理解和接受。最让我们印象深刻和受到震动的是加方专家对于科学概念的看法。
在进行小学科学教学改革的很长一段时间，我国有许多小学科学教育的理论与实践工作者认为：经历探究过程比学习科学知识更重要。但罗威尔提示我们：那是对探究式科学教育的误解，这种观点在20世纪60年代很流行。事实上，学生对探究式科学认知过程的掌握不会、也不能脱离科学内容。学生总是从已知的东西通过探究式过程获得对未知东西的认识。
（二）核心概念
在历史进程中，人们对自然事件和现象的发生作出了许多有效的解释，这种解释适用于各种不同的情况，将这些解释和观点总结起来就形成了科学概念。科学教育的主要目的之一就是给学生提供机会学习用证据来解释自然现象。当学生参与探究活动时，他们会在许多不同的情境中运用相同的观点和概念，这样，他们就开始逐步理解科学的核心概念。加方的专家强调：探究必须围绕着核心概念（key concept）展开。
罗威尔比较和区分了两种不同的陈述方式：概念性陈述和非概念性陈述。以下两组例子，每组中呈现了两种不同的描述：
（1）A.了解人体的消化过程。（我国《课标》第19页，4.1.2条）
B.人的消化系统的不同组成部分具有不同的功能，目的是使食物被人体吸收。
（2）C.能指认植物的六大器官，知道各种器官的作用。（我国《课标》第17页，3.3.1条）
D.植物由不同的部分组成，这些部分在植物的生长过程中发挥不同的功能。
在上述两组陈述中，A、C是我国《课标》中的描述，在罗威尔看来，它们都是非概念性的。在第（1）组中，A在我国一些教材中被具体化为知道主要消化器官的名称，了解食物消化的流程。加方专家告诉我们，消化器官的名称并不重要，重要的是不同消化器官的结构与功能；这才是概念的核心部分。陈述B是对消化系统的解释，是对消化的核心观点的概括，是核心概念。在第（2）组中，C的陈述是我国《课标》中的内容，它是建议学生学习植物的结构及其功能。陈述D是一个核心概念，旨在说明植物的组成结构要实现的特定功能：植物的各个部分可以帮助植物满足其需要。加方专家进一步强调，说出植物每一部分的名称并不重要，重要的是了解每一部分由于其结构不同而起到了不同的作用和功能。
实际上，罗威尔认为我国《课标》中的许多描述是事实而不是科学概念，是短语而不是用完整的语句表述的概念。学科学意味着修正和拓展概念，而不是记住事实性信息和定义。把科学视为事实体系的人普遍很难区分概念和事实性信息。例如，“花朵有花瓣、柱头、萼片和花蕊等部分”，这是事实信息；“花朵是由不同的部分组成的，每一个部分都发挥着独特的作用”，这是概念。
在科学教学中，所有的活动都应该与核心概念联系起来，教师在课上的每一个提问都应明确指向这些核心概念。因此我国新的《课标》中的要求（多为非概念性陈述）必须转化为学生能够学习、教师能够把握的具体概念；《课标》中的一个条目，必须在两种概念水平上加以描述：一般概念和具体概念。一般概念主要是针对教师的，是教师应该理解和掌握的；具体概念是针对具体事物的，是针对教师和学生两者的，是教师引导学生探究的，换言之，是教师通过设计和实施教学活动，促进学生通过自主探究能够获得的概念。因此，在开发《四个主题资源》时，罗威尔教授就是把我国《课标》中的相关要求转化成一般概念和具体概念。例如，关于消化系统：
罗威尔提醒我们：儿童更适于学习具体概念，但教师不仅要能够把握具体概念，也必须掌握普遍概念。加方的同行甚至强调：科学教学的目的是提供一些建立在儿童的有效概念基础之上，并改变那些没用概念的活动。因此，教师应识别儿童在教学中应该学习的具体概念，同时也应能够运用一般概念来制订教学计划和教案。
（三）探究的基本过程
探究式科学教育大致包括以下基本环节和过程：①根据实际情境、观察到的现象和可以获得的信息，从儿童已有的知识、对问题的了解和已具有的科学概念（想法）出发，提出问题；②对问题的解答进行推测；③为证实推测而进行观察或设计实验；④收集证据收集和整理数据；⑤得出结论和进行交流；⑥提出新问题，在有些探究课题中，还鼓励学生；⑦将学到的科学知识与日常生活相联系。
一个“探究式”的 科学课堂将是什么样子的？下面是对每一个教学步骤中师生互动的目的和性质进行的描述。
续表
从上述描述中可以看出，探究的每一个环节都有其特定的内涵。
罗威尔教授指出：探究是儿童科学学习的主要方法，但富有成效地学习科学需要运用各种方法和策略。这与我国新《课标》中的提法基本一致。在实际教学中，既不可能对所有科学内容运用探究式方法进行教学，也没有这种必要。用一种方法学习所有的科学内容效率不高，而且也会因为方法单一令学生感到厌烦。在实施探究式科学教育时，最关键的是要深刻理解和把握探究过程每一个环节的特定内涵。
在集中话题/提出问题阶段，主要是要引起学生对某一科学问题、事件或现象的关注；并了解学生的初始想法。重要的是教师要引导学生用适当的方式记录和展示这些初始想法，以便在活动之后进行对比和分析。
探索阶段主要是让学生接触相关的材料，并通过自由的摆弄、熟悉和探索，作出尝试性的解释；并认识到他们需要更多的信息和数据，认识到进行一个系统的调查的必要性。
调查阶段主要包括制订调查计划、实施调查计划和记录数据三个部分。科学探究的主要特点之一就是通过收集数据来支持解释，根据所要收集的数据的性质，科学家进行不同种类的调查。因此也要给儿童提供机会，从事一系列有目的的调查。学生需要找出必要的信息来检验假设和回答调查性问题，需要设计一个流程来收集必要的信息。学生需要发展以下相关的能力：①观察：学生要能识别调查细节的相同点和不同点。②测量：学生要理解进行严谨、可证实测量的必要性，并具备相应的能力。③公平实验：找出将要变化的一个因素和其他保持不变的所有因素。④记录数据：绘制图表记录调查过程中的测量数据。
在解释阶段，主要是让调查中获得的信息发挥作用。一般来说，原始数据（数字表格）不能表现出数据的内在规律，学生很难认识到所收集数据的意义，应该教会学生如何使用不同的方法来展示数据，从而表现出其内在的规律。也就是说，测量和观察结果本身不能作为证据来进行解释，学生应该学会如何用数据作为论据支持或反驳对一事件或现象的解释。在不同的年级，根据不同探究内容的特点，在科学课上，学生们常用的展示数据的策略包括：柱状图、线图、标记图、地图、时间表、流程图、饼状图、维恩图、模型图等。加方专家强调，解释必须有论据的支持。
在反思阶段，主要是让学生评估证据。学生要分析和思考收集的数据是否可靠，数量是否充足。反思阶段另一个重要的任务是用证据修改先前的解释，用新的证据形成有论据支持的解释，并将新的解释与初始想法相比较，从而改进自己的想法。
给学生提供机会交流调查活动的结果非常重要，书写和画图有助于学生将自己所做的事情和数据的意义联系起来。交流可以有口头、书面或汇报等多种方式，实验报告、日志等都是常用的方式。罗威尔还特别强调，如果有真正的听众而不是本班教室的同学和老师（如另一个班的学生、父母、报纸编辑等），学生会在交流中发现更多的乐趣；并能学会根据实验发现的性质和听众的不同，选择适当的表述形式。
罗威尔指出，在学校开设科学课的一个重要原因，就是让学生能够理解和参与到与管理自然环境相关的社区性问题中去，社会责任感是科学素养的一部分。学生将科学和日常生活建立联系的能力包括以下4个方面：①意识到问题。学生能够意识到问题，提出使用科学方法来解决的问题。②找出争端/争执。学生能够意识到不同的人有不同的观点，并能够和科学解释发生关联。③做出决定。学生能够使用科学信息来为一个决定开展争辩。④采取行动。学生能够做出正确的行动，并愿意投入行动。
把握探究过程不同环节和阶段的特定内涵，才能避免探究活动流于形式，保证探究活动的深入和富有成效。
（四）儿童的初始想法
儿童很早就对自然现象有自己的想法，教师了解儿童对科学的初始想法非常重要。这是儿童科学探究的起点，是教师指导和引导儿童探究的前提和基础，正是根据儿童的初始想法，教师才能更好地为每一个教学阶段设计指导活动和提出关键问题，从而对学生那些有误解的初始想法提出质疑和挑战。也只有当教师充分地了解到儿童的初始想法，鼓励他们用适宜的方式表达出来、记录下来，并在探究活动结束时，引导他们将新的认识与初始想法相比较，才能促进儿童认识的主动建构和概念的发展。
罗维尔教授对儿童初始概念的研究已有30多年了，积累了许多经验，总结出许多有价值的、有效的方法。她认为在有60多个学生的班级里，教师挨个问很难，我们可以让孩子画画、画图、列表等，通过多种方式让孩子表达他们的初始想法。
所有学生都把自己的想法带到课堂上，这些想法可能源于先前的经验、民间传说、课文、错误推断或想象。研究表明，摆脱固守的信念非常困难，学生必须检验其信念和想法，思考他们如何以及为何相信这些概念。也就是说，学生应当对支持其初始想法的证据进行检验。
探究式科学教学要求教师在学生现有的经验和知识的基础上进行拓展和修正一些已有的想法和概念。为此，教师必须了解儿童给课堂带来了哪些想法和概念，教师可以通过提出下列问题达到这一目的。例如，我们对此有哪些了解？它有什么令人感兴趣的地方？你认为发生了什么事情？这些问题会引起一些儿童发表自己的看法。但在一个大班上，并非每个人都有机会发言。所以，需要使用另外一些策略来吸引所有儿童的参与。引发学生初始想法的课堂策略有许多，常用的方法有：①图画，让学生画幅图画，显示某个事件是如何发生的。②画网状图，学生画一个网状图，显示脑海中浮现的与教学主题有关的所有词汇。画网状图活动可以由学生个别完成，也可以由学生集体来完成。③KWLH图表，这种图表包括4个栏目：我们知道（know）什么？想（want）知道什么？我们已经了解（learn）了什么？是如何（how）实现这一目的的？教师准备一个分成上述4栏的图表，学生在每一栏中表达自己的观点。④概念图，学生使用适当的连接词将关键词进行连接，以显示关键词之间的关系。此外，教师还可以在卡片上提供一系列插图解释，让学生为某个事件或现象选择一项解释；或让学生用图画或文字说明当某个事件的条件改变时会出现什么情况。在不同主题和内容的探究活动中，教师可以选择适宜的方式和策略来了解学生的初始想法。
（五）教学过程中的关键问题（key question）
教学过程可以分为三个基本阶段：集中话题；探索和调查；解释和反思。在每一个步骤中，教师都需要提出一系列关键问题引导学生的探究。
在集中话题阶段，教师的任务通过提出关键问题，调动学生的原有经验，引出学生的初始想法，使学生关注所要探究的主题内容，明确要探究的任务。
儿童天生的好奇心为探究式科学教学提供了一个自然的起点。学生在进行系统的调查之前应该有机会对物体和事件进行探索，这一点很重要。探索阶段包括交流对物体的看法，以及用一种不系统的方式对材料进行处理。随后，再提出一系列的关键问题指导学生进行实验设计或观察方案的制订。在探索和调查阶段，不要给学生指示，但要用问题引导他们参与到开展调查活动之中。
在解释和反思阶段，教师要通过关键问题的引导使学生明白数据所表明的意义，并鼓励学生学习对数据进行评估——像科学家对待数据那样采取一种批判性的立场。
教师提供指导的程度将取决于学生开展调查过程中的经验，必须以渐进的方式向学生介绍科学调查的各个阶段。
（六）学习成果的评价
罗威尔教授强调，要用形成性评价了解学生科学学习的进展，并将评价聚焦在学生的科学探究过程。这就需要了解学生是否理解了核心概念、是否拓展了探究能力、是否能将课堂上的科学活动与课堂以外的世界、与日常生活联系起来。
必须关注并及时评价每一个学生的发展，要将儿童的新经验与初始想法相联系、相比较，教学目标必须被描述成能够评价的学习成果，而且，学习成果的评价应该分成不同的层次和水平，一般分为三个层次水平。
下面列举一节我们在加方专家指导下设计的一个关于《食物与营养》的探究活动教案有关目标与评价的几个部分，来说明评价的内容和不同水平的描述。
题目/名称：食物在口腔里发生了什么？
课程标准：4.1.2（《课标》第19页）了解人体的消化过程，养成良好的饮食习惯。
教学目的：
1.学生要学习的科学概念
（1）吃进去的食物首先要经过牙齿的初步磨碎，才能被身体所利用。
（2）不同形状的牙齿在磨碎食物的过程中，发挥着不同的作用。
（3）我们应该细嚼慢咽，保证食物得到很好的磨碎。
（4）我们应该保护好我们的牙齿，因为它们是很重要的工具。
2.学生要发展的探究能力
（1）根据已有经验对牙齿的形状与功能进行假设；
（2）能制订一个可行的调查方案；
（3）能进行细致的观察，并正确地做记录；
（4）使用从观察中得到的证据，解释牙齿的作用。
3.学生要获得的应用能力
认识到口腔卫生和保护牙齿的重要。
4.学习成果及其评价
学习成果可以描述为以下4个方面：
（1）意识到口腔是食物消化开始的地方，食物必须被磨碎之后，才能被身体利用。
（2）通过自己的观察，能够识别三类牙齿，并能描述它们的特点。
（3）能描述三类牙齿在磨碎食物的过程中发挥着不同的作用。
（4）意识到牙齿是重要的工具，能够描述应该如何保护它们。
概念发展：
层次1：能描述牙齿不同的形状，但不能清楚描述形状和功能之间的关系。
层次2：能识别牙齿的不同形状，建立牙齿的形状和磨碎食物之间的联系。
层次3：能描述不同形状的牙齿和在口中开始消化时发挥的作用，以便身体利用。
探究能力：
层次1：不知道如何进行仔细的观察和记录。
层次2：能在教师的指导和提示下，进行仔细观察、实验和记录下证据。
层次3：能独立进行仔细观察、实验和记录下证据。
应用能力：建立科学与生活的联系。
层次1：通过学习活动没有意识到口腔卫生、保护牙齿的重要。
层次2：在教师的提示下，意识到口腔卫生、保护牙齿的重要。
层次3：通过学习活动自觉意识到口腔卫生，能够描述如何保护牙齿。
上述概念发展、探究能力和应用能力的不同水平可以制成简便易行的评价表，在每节课后对每个学生的学习成果进行及时的评价。
事实上，评价是一种重要的教学策略，是探究式科学教学的重要组成部分。评价可以了解学生的需求和发展水平，监测教学指导的有效性，改进教学，并为学生提供反馈。