מתוארות שלוש גישות בהוראת המדעים , גישת השינוי המושגי (conceptual change), הגישה הסוציו-תרבותית, הגישה הביקורתית. הגישה בעלת ההשפעה הארוכה והמשמעותית ביותר בקהילת הוראת המדעים היא גישת השינוי המושגי. רבות מהשיטות ונקודות המבט בגישה זו נבעו מהמחקר ההתפתחותי של פיאז'ה וקישורו לרעיונות על ההיסטוריה של התפתחותו של הידע המדעי (תומס קון). קבוצתו של פוזנר גיבשה מודל ללמידת מדעים המסביר את עמידותן של טעויות המשגה (misconceptions) בפני שינוי. פוזנר ועמיתיו הציעו כי ללומדים יש "אקולוגיות מושגיות" וכי הלמידה אצל אנשים דומה לתהליך המורכב של שינוי תיאוריות במדע. גישה זו חוללה בשנות השמונים כמות גדולה של מאמרים בהם מתוארות תפיסות חלופיות לכל נושא בתכנית הלימודים ( גילמור קשת) .

הוראה שיתופית הפכה למקובלת בשטח החינוך, במיוחד בכל מה שקשור לחינוך מיוחד. נמצא כי תלמידים עם בעיות למידה בכיתות של הוראה שיתופית, שיפרו את הרמה האקדמית, התנהגותית, כישורים חברתיים והערכה עצמית בהשוואה לתלמידים בכיתות החינוך המיוחד. במאמר זה מוצגים נתונים שנאספו במשך שלוש שנים, במטרה להמחיש ולהציג את האפקטיביות וחוסר האפקטיביות של הוראה שיתופית בכיתת מדעים ( Forbes, Leslie; Billet, Stacy )

המאמר בוחן כיצד בית ספר יסודי מיקד את תכנית הלימודים שלו בפיתוח מיומנויות החקירה של התלמידים במהלך שנת הלימודים( Baxter, Juliet,; Ruzicka, Angle, and Blackwell, Sharon, 2012).

ניתוח-מטא זה מציג מסגרת עבור הוראה מבוססת חקירה שמבחינה בין מאפיינים קוגניטיביים של פעילות לבין דרגת ההדרכה הניתנת לסטודנטים(Furtak, Erin Marie. Seidel, Tina. Iverson, Heidi and Briggs, Derek C, 2012).

מחברי המאמר טוענים כי תכנית באיכות גבוהה דורשת (א) פעילויות המבוססת על חקר, (ב) אינטראקציה עם חברי פקולטה ועמיתים ו-(ג) מאחר ועובדים עם מורים, צריך להיות קשר להתנסות בכיתה. על בסיס נקודות אלה פותחה תכנית מקוונת Science Education Online (SEO) לתלמידי תואר מוסמך הכוללת 12 קורסים ( היום יש כבר 14 קורסים) עבור בית הספר היסודי וחטיבת הביינים ( Davis, Kathleen S.; Snyder, Will).

המאמר מציג מחקר לגבי ההשפעות של תכנית האצה מתערבת, קוגניטיבית, בשעורי מדעים, על תלמידים משכבות סוציואקונומיות נמוכות, באזור מערב אוסטרליה. תכנית "לחשוב מדע", הינה תכנית לימודים המוכנסת לכיתות חטיבות הביניים ברחבי אוסטרליה. המחקר נערך במשך שנתיים כחקר מקרה, בבית ספר עם תלמידים שמתחילים את בית הספר התיכון בשנה ה-8. ממצאים הראו הישגי למידה משמעותיים עם הישגים מקבילים בתוצאות מבחני המדעים הארציים במדעים, כאשר המשתתפים היו תלמידים מהשנה ה-9, בגילאי 13-14 ( Oliver, M., Venville, G., & Adey, P.).

מטרת מחקר איכותי זה הייתה לגלות את הפוטנציאל הטמון בשימוש בסיפורים על מדענים שונים להרחבת התמונה הראשונית שתלמידים מקבלים על מדענים ופעילות מדעית. סיפורים על מדענים הבאים מרקע חברתי-תרבותי שונה, לדוגמה, יכולת פיסית, מין, מגדר, מוצא אתני, הוצגו לתלמידי כיתה י"א במשך 15 שבועות ברציפות ( Sharkawy, A) .

מחנכים בארה"ב הביעו דאגה מהתופעה שתלמידים רבים מתרחקים מלימוד מדעים ויש להם עניין מועט בפיתוח קריירות מדעיות. הישגי תלמידי כתה ח', מבחינה לאומית, אינם נבדקים מאז שנת 1996 אבל הישגי תלמידי כתות י"ב ירדו באופן משמעותי. החסרון במאמצי הרפורמה החינוכית, הוא חוסר תשומת לב לצרכים ההתפתחותיים של התלמידים. לימוד מדעים צריך לאפשר לתלמידים ללמוד על עצמם, לפתח ולשפר את כישוריהם, להגדיר את הערכים שלהם לחקור את האינטרסים האישיים ולהבין את חשיבות המדע להם ולאחרים. תכנית לימודים יעילה לבית הספר התיכון דורשת תשומת לב להתפתחות הזהות העצמית של התלמידים, שזו משימת המפתח ההתפתחותית בגיל הנעורים ( Smith, M., & Darfler, A).

מחקר זה בודק את תגובות ותשובות של 561 תלמידים המשתתפים במכינה לקורס מדעי כדור הארץ על מנת לקבוע: האם הכללת אילוסטרציה בשאלות שעונים עליהן באמצעות קליקרים clicker באות לידי ביטוי באחוזים גבוהים יותר של תשובות נכונות מאשר בשאלות שלא כללו את האילוסטרציה? שאלות בנושאים השייכים לאדמה המוצקה, נכללו בקטגוריה של שאלות עם אילוסטרציה אם הן כללו תמונות , גרף וטקסט בלבד ( Gray, K., Owens, K., Liang, X., & Steer, D ) .

בעוד שקיים מאגר פרסומים העוסקים במטה קוגניציה אישית, המחקר העוסק בקהילות רפלקטיביות, נמצא בתחילתו. מחקר זה יוצר מסגרת לתפיסת מטה-קוגניציה בקבוצות על ידי תיאור מרכיבים רצויים של מטה קוגניציה קבוצתית. מחבר המאמר התמקד בקבוצה של חמישה מורים לפני שהתחילו ללמד קורס בהוראת המדעים, המעורבים בלמידה מאותגרת בעיות (PBL ). המטרה של קורס ה-PBL היתה לעזור לתלמידים לקלוט תפיסות שימושיות שניתן ליישמן להוראה ( Siegel, M ) .

המאמר מעלה את הטיעון שכדי להביא את כל היתרונות הלימודיים של סביבות למידה בלתי פורמליות, לכיתה רגילה, אנחנו צריכים במיוחד לכוון את העניין שמגלה התלמיד דרך שלב עיצוב ותכנון המשימה ולשנות דרישות של דפוסים לימודיים שיהיו בהסכמה עם שינוי ערכים חינוכיים ( Benke, G) .

הערכות ביצוע הצגה מדעית, (Science performance assessments (SPAs , תוכננו לגילוי תחום נרחב יותר של ידע ויכולות מדעיים מאשר הרגילים הנמדדים בשיטות המסורתיות של מבחני דף נייר ועיפרון. כדי להיות מעורבים ב- SPAs ומתוך כך להציג יכולות וכישורים, כמו, חקר מדעי, תלמידים צרכים לבוא במגע עם מגוון משתתפים ולתקשר בדרכים שונות ( Lyon, E., Bunch, G., & Shaw, J.).

מדעי המוח נמצאים במצב שבו הגנטיקה הייתה לפני 20-30 שנים. החזית המדעית הנחשפת לציבור, משנה את המבט הכללי, מעוררת שאלות אתיות ומדע בידיוני המשתקף במציאות. יש לזה את הרווחים וההפסדים שלהם. יש היום התלהבות כללית ממדעי המוח, רק מסיבות אלה, אבל משום שכל דבר הקשור בעצבים, הוא כה מעורר, הסיכוי של הצגת הדברים באופן מוטעה על ידי התקשורת, הוא רב והשגיאות בהבנת תפישות והגדרות במדעי המוח על ידי ידע מדעי חלקי, הוא נפוץ. אם מדעי המוח הבסיסיים היו נלמדים בבית הספר וכלל הציבור היה מבין את מעבר הנתונים של החושים למוח, הוא היה נוטה להשתמש בפחות מוצרים המבטיחים לגרות את עצב השמיעה שלך או לגרות את שתי אונות המוח.

חוקרים גילו בארבעת העשורים האחרונים את היעילות של הדמיות ממוחשבות בתמיכה בהוראת ולמידת מדעים. המטרה של מאמר זה לספק סקירה מקיפה, ביקורתית של ספרות הדנה בהשפעה של סימולציות ממוחשבות על הוראת ולמידת מדעים, כאשר הנקודה המרכזית היא, סיכום של כל מה שידוע עד היום וקוים מנחים למחקר עתידי ( Smetana, L., & Bell, R).

ספר זה, יכול להיות משאב עבור מורים בהווה ובעתיד ,בכיתות יסוד על ידי מתן רקע של ידע מדעי להוראת המדעים בבית הספר היסודי וחטיבת הביניים. זה לא אמור להיות "כיצד לבצע" ולא נותן הצעות לפעילויות או המלצות על הוראת המדע, אלא, בלום מנסה להתמודד עם הקושי שתואר קודם לכן, כי אנשי חינוך רבים ,בבית הספר היסודי הגיעו למקצוע עם מוגבלות ניסיון רקע וידע הקשור לנושאים מדעיים שהם צפויים ללמד. ככזה, הספר כבר מאורגן סביב ארבעה נושאים תחומיים: מדעי החיים, מדעי אקולוגיה, מדעי הטבע, ומדעי כדור הארץ. בכל נושא, מוצגים הסטנדרטים הספציפיים מתוך National Science Education Content Standards (NSES) בצורה ברורה מראש, ומידע בתוך הקטע מאורגן על ידי רעיונות מרכזיים ( Jeffrey W. Bloom ).

במחקר אתנוגרפי שנערך בבית ספר יסודי בשוודיה, מקרה של השתתפות ילדה בשם הלנה, בכתה ז', בלימוד מדעים, נותח. התוצאות מראות שתנאים ונסיבות משתנים, של התנסות בכיתה יכולים ליצור אפשרויות חדשות למעורבות התלמיד, ומצביע על העובדה, שלא ניתן למיין תלמידים, כ"סוגים שונים של תלמידים", על בסיס מוקדם, כמו: מין, מוצא אתני, מצב סוציואקונומי ורקע חברתי כלכלי ( Andree, M).

האם ניתן לטעון ש"אנימציה אחת שווה אלף תמונות"? מטרת המחקר הנוכחי הייתה לבדוק את ההשפעה של הוראה משלבת סרטוני אנימציה של חברת בריינפופ על לימודי מדע וטכנולוגיה בקרב תלמידי בית ספר יסודי. המחקר נערך על פי השיטה הכמותית. כלי המחקר כללו שאלונים מקדימים ומסכמים למדגם מייצג של שתי קבוצות מחקר: ניסוי – תלמידים שלמדו בסיוע אנימציות ממוחשבות . המשתנה הבלתי תלוי היה שיטת ההוראה(שילוב סרטוני אנימציה) בעוד שהמשתנים התלויים היו: מוטיבציה של תלמידים ללמוד מדעים, מיומנויות חשיבה מסוג: הבנה, יישום והנמקה וציוני התלמידים במקצוע מדע וטכנולוגיה בתעודות סוף שנה. ממצאי המחקר הראו כי תלמידים מקבוצת הניסוי שיפרו באופן משמעותי מיומנויות חשיבה ברמה של הבנה, יישום והנמקה בהשוואה לעמיתיהם מקבוצת הביקורת ( מירי ברק).