教学中，学生常运用探究的方式开展学习过程和活动，即学生在教师的指导下，主动发现问题，以一种类似科学研究的方法对问题进行分析和研究，从而实现问题解决和知识获得。
（一）探究学习的含义
1.科学探究
科学探究最初指的是科学家研究自然界，根据研究中发现的证据提出解释的多样化方式开展的活动。
2.基于探究的教学或以探究为本的教学
美国国家科学教育标准中对此类探究学习活动的界定产生于学生对真实问题的探究，认为探究是科学教学的核心策略。
探究可用于以下内容的学习：（1）物理、生活、地球空间科学等学科的内容；（2）科学事业的性质（如关于科学探究的性质）；（3）进行科学探究所要求的能力。但是，以探究为本的学习是一个过程，而不是目的，目的是让学习者掌握科学内容、科学方法和科研能力。
3.以探究为本的学习
在美国国家科学教育标准中，探究也指学习过程。它是一种积极的学习过程——“学生去做的事，而不是为他们做好的事”（something that students do， not something that is done to them）。换句话说，就是让学生自己思考怎么做甚至做什么，而不是让学生接受教师提供的现成结论。
从美国国家科学教育标准中“探究”用法的说明可以看出，探究既是学习的过程，又是学习的目的。可见，探究学习是仿照科学研究的过程来学习科学内容，从而在掌握科学内容的同时体验、理解和应用科学研究方法以及掌握科研能力的一种学习方式。
（二）探究学习的过程
1.问题的确定
即从学科领域或现实社会生活中选择和确定研究主题，在教学中创设一种类似于学术（或科学）研究的情境，学生自主、独立地发现问题。在课堂里，提出对学生有意义的、有针对性的问题能够丰富学生的探究活动，但是它们不能是深不可测的，必须是能够通过学生的观察和从可靠的渠道获得的科学知识来解决的。学生必须掌握解答问题的基本知识和步骤，这些知识与步骤必须是便于检索和利用的，必须适合学生的发展水平。一开始提出的问题可以来自学习者、教师、教材、网络、其他一些资源，或结合起来产生。教师在引导识别这些问题上起着关键的作用。熟练的教师能够帮助学生在他们研究的问题更为集中深入。例如，学生们常常问“为什么”，其中有些问题太大，教师可以把其中许多问题转变为“怎么样”，这种改变使探究的问题更集中、更深入，从而把学生导向科学探究，使学生能够体验到既有趣又丰富的研究过程和结果。
有些情况下，探究的问题是由学生提出的，而有些情况下，学生并没有直接提出问题，而是在教师提供的问题中选择一个进行研究，或者在别人提出的问题上稍加修改，使之更为深入。
2.开展面向问题的探索活动
学生围绕提出的问题，通过实验、操作、调查、信息收集与处理、表达与交流等活动，获得与问题相关的知识和技能发展。实证是探索活动常用的途径，学生可以用感觉器官或借助工具、仪器，通过自然情境下的观察和测量，以及在实验室中进行的实验和测量来收集实证资料。在某些情况下，学生还可以尝试控制条件以获得实证资料和结果，但他们不能控制或歪曲现象，只能通过对发生的情况进行大范围的观察来收集数据或通过长时间的观察来收集数据。实证资料的正确性则通过检验性的测量、重复观察，或收集与同一现象有关的不同种类数据来验证，并且要经受来自各方面的质疑和进一步的调查研究。
在探究学习中，学生也要根据实证资料做出对科学现象的解释。一是观察，观察植物、动物和石头，描述它们的特征；二是测量，测量温度、距离和时间等数据，认真地做记录；三是实验室中的实验、观察和测量，包括在控制条件下的化学反应、物理变化、生物反射等，将实验过程中的变化和发展情况记录在报告和表格中；四是从教师、教学材料、网络或其他途径获得资料，使探究进行下去。与科学探究不同的是，探究学习中收集实证资料的过程要更多地利用他人的帮助。
3.学习者根据实证形成对科学问题的解释
所谓解释，指的是在学习新知识的过程中，学生将自然或实验室观察到的结果与已有的知识联系起来，形成超越已有知识和当前观察结果的新理解。学习者在实证的基础上，根据逻辑关系和推理，找到事件的因果关系和其他解释。他们的解释和观点必须与实验或观察得来的实证材料相一致。学习者必须尊重事实、尊重规律，以开放的态度面对批评，运用与科学相联系的各种不同的认知过程——例如，归类、分析、推论、预测，以及像批判性推理和逻辑等一般方法。探究学习与科学探究都能够产生新知识，所不同的是，由于学生已有的知识有限，探究学习所产生的新知识可能只是针对学生本人而言是新知识。
4.学习者根据其他解释对自己的解释进行评价
评价、对解释的排除或修正，是科学与其他形式的探究及其解释相区别的一个特征。学生们能通过参与对话比较各自的研究结果，或把所得的结果与教师或教材提出的结果相比较来评价各种可能的解释。与科学探究不同的是，学生只要将他们的结果和适应他们发展水平的科学知识相结合，就达到了探究学习的目的。
5.学习者交流和验证他们提出的解释
要验证形成的解释就要求学生对问题、步骤、证据、提出的解释和对其他解释的评价进行明确清晰地描述。让学生们交流研究结果可以为其他人提供问问题、检验实证材料、找出错误的推理、提出实证资料所不能证明的表述以及根据同一观察资料提出其他不同解释的机会。交流结果能够引入新问题，或者加强在实证资料与已有的科学知识以及学生提出的解释之间已有的联系。
研究表明，探究学习中学生的自主程度是很重要的，应该尽量使学生投入到自己发现问题或深化探究问题的活动中去。但是探究学习的过程也不是固定不变的，只要是围绕问题的、使学生投入到思考中去的、适应特定学习目标要求的，那么即使在探究学习过程中有所变化，也可以认为是探究学习。
案例：探究学习的开展——《认识生物及非生物》
1.探究问题的形成
在前面几周的学习中， Ms.Good的三年级学生已经学习了一些有关生物和非生物以及植物和动物的知识。她首先用K-W-L 表（早已知道—想知道—又学到了）了解到学生已经知道的知识：植物是生物； 植物是生物链的一部分；植物需要水、阳光和空气；植物会生长和变化；人吃植物；有些植物有花；有些植物有毒；植物和动物是如何生长和变化的。通过K-W-L表，她还了解到学生们想知道： 植物没有阳光能生长吗？ 水浇得越多植物生长会越快吗？ 植物没有土壤能生长吗？ 植物没有水能生长吗？ 除了水以外， 植物能用其他**生长吗？
然后， Ms.Good和学生们讨论了研究每个问题的可能性，并投票决定选一个问题作为全班的研究课题，即：除了水外，植物能在其他**中生长吗？ 根据安全、易得、时间因素，学生们决定选用五种**：盐水、自来水、苏打水、肥料和牛奶。
2.设计实验
Ms.Good和同学们花了两节课讨论了控制量和变量。Ms. Good问了一系列的问题，比如：怎么能知道植物的生长或死亡是由于我们做的事而引起的呢？ 是否有其他的因素会改变植物的生长呢？ 我们怎么样控制这些因素呢？ 你怎么能确定植物受到的处理是同样的？ 你如何记录和展示你的结果给别人？ 学生们提出了许多建议，比如： 用健康的植物；植物得到同样的阳光；植物生长在等量的土壤中；植物必须是同等大小； 植物得到同样量的**；必须测量用了多少**并记录下来； 植物之间应该靠的近； 转动植物使它们受光均匀； 每天观察植物并记录所看到的； 记录植物的叶子数量； 在开始和结束时用数码相机照相； 给植物标记以免搞混。Ms. Good把每个学生的回答都记在黑板上并加以讨论。
3.材料和实验
五棵健壮的锦紫苏植物（同种，大小同等）；尺子；栽培土；五个一次性塑料容器（500毫升一个），分别装盐水、牛奶、苏打水、水和肥料。学生们决定用汤勺每天早晨给每棵植物浇15毫升（两勺）**， 在周五浇30毫升（4勺）， 因为周六、周日不上学。通过抽签决定每组使用什么**。每组讨论并预测自己的实验结果，把预测记在小纸片上并贴在实验盆上。所有植物放在同一个窗台上以接受同量光线。
4.收集数据
每组每个人每天都测量植物的高度，包括起始高度， 并记录在由Ms. Good根据学生的主意设计的表格中，每个学生都要保留一份数据。除用“健康、快死了或已死”来描述植物的总体状况外，还要记录叶子颜色、大小等。学生们还给植物拍照，并标记是哪种**、哪一天的观察。
5.结果和解释
实验的第三天，浇盐水的植物已死，浇牛奶的植物在第六天时快死了。一周后，浇苏打水的植物快死了，而浇水和肥料水的植物继续生长，植物分别高1.25厘米和2.5厘米。因此，学生们得出结论：当用水或含有肥料的水以外的**浇灌时，植物将不能生长。分析数据后，全班讨论了可能的原因。自来水组认为：他们的植物能生存是因为植物获得了基本的条件：阳光和水分。肥料组认为：他们的植物生长良好是因为植物不仅获得了基本的条件，而且从肥料中得到了额外的营养。牛奶组得出结论：植物不像人一样，需要牛奶才能生长健壮。Ms. Good解释：苏打水可能含有会伤害植物的物质。然后，她和学生们又讨论了怎样进一步用更多的植物和**做实验以验证获得的结果。
6.交流和评价
每组制作了一块展板，展示他们的研究结果，包括数码照片和图表，不要求做书面报告，但要求每组作口头报告。Ms. Good用打分表评估展板和口头报告，小组成员用打分表对本组的合作能力进行打分，学生们有关研究的记事日记也是评价的依据。
最后，学生们决定继续照看存活下来的植物， 他们想要测试一个新的预测——浇肥料水的植物以后仍然会比浇自来水的生长好。
这个案例包含了探究式学习完整的探究过程：确认问题（形成一些意识）—准备陈述研究目标（提出试验性假设）—收集资料（收集证据；进行实验；调查样本）—解释资料（通过资料支持做出有意义陈述；试验假设）—发展暂时性的结论（建立关系或典范；列举规则）—复制（获得新资料；修正原来的结论）。在这个案例中，探究过程被细化为相对应的过程：探究问题的形成—设计实验—材料和实验—收集数据—结果和解释—交流和评价六个阶段。
案例来源：王平，《探究学习的开展——认识生物及非生物》，360个人图书馆，http：∥www.360doc.com/content/11/0729/22/153944_136632415.shtml。