במכון המחקר הרפואי (Howard Hughes Medical Institute (HHMI מאמינים בכח של אנשים הפועלים כיחידים, לקדם מדע דרך מחקר והוראה מתקדמת שיהיה לרווחת האנושות. הפרופסורים ב-HHMI מחויבים ומתאימים את עצמם להכשרת סטודנטים לתואר ראשון למדעים ובמיוחד ליצירת מעורבות רבה יותר של הסטודנטים בתהליך הלמידה. שיטות ההוראה המתקדמות במכון מחקר רפואי זה במדעים, השמות דגש על התנסות מעשית, החלו לחלחל בקהילה האקדמית, וגרמו להנאה והתלהבות בקרב הלומדים. בכתבה זו, ארבעה פרופסורים של HHMI משתפים אותנו בכמה מהאתגרים שעמדו ועומדים בפניהם (Nicole Kresge).

למרות השימוש הנפוץ בעבודה מעשית במדעים בבית הספר, החוקרים מצאו שיש לעשות יותר על מנת לשפר את האפקטיביות שלה על ידי פיתוח הבנה תפיסתית. התכנית 'CPD 'Getting Practical תוכננה כדי לתרום לשיפור האפקטיביות של העבודה המעשית דרך הכנסת שינויים בגישת המורים המקובלת לגבי פעילויות מדעיות בעבודה מעשית 'hands-on', לשיטה המאזנת יותר בין 'hands-on' לבין 'minds-on'. תכנית CPD תוכננה על מנת לשפר את העבודה המעשית בפיתוח הבנה תפיסתית בבתי הספר היסודיים וחטיבות הביניים באנגליה (Ian Abrahams).

המסגרת של תכנית הלימודים במדעים, K-12 Science Education, מפרטת מטרות שאפתניות ללמידת תוכן מדעי והתנסות מעשית של תלמידים במדעים. אולם, מסמך זה מספק למורים הדרכה מועטת לגבי התנסויות מעשיות בהוראה, המהוות מרכיב מרכזי על מנת לסייע לתלמידים להשיג מטרות אלה. המחקר מצביע על כך שהתנסויות הוראתיות של מורים יכולות להשפיע על מידת העניין ועל ההישגים יותר מאשר דרגות מתקדמות של נסיון הוראתי, וכך זיהוי של קבוצת ליבה של התנסויות הוראה במדעים מהווה מפתח לשיפור הוראת המדעים (Matthew Kloser).

במאמר זה, החוקרים מציגים ומיישמים שיטת ניתוח שיח רב-שיכבתית בכיתות מדעים. שיטה זו מבוססת על המבנה של הפעילות האנושית (פעילות, מעשים, ופעולות) והיא מיושמת כדי לחקור קורס שיטות הוראה לפרחי הוראה בפיסיקה. החוקרים טוענים כי גישה כזו, המבוססת על נקודת מבט פסיכולוגית תרבותית, מעניקה הזדמנויות לבודקים לבצע ניתוח מפורט ומבוסס באופן תיאורטי של אירועי שיח (Drumond Rodrigo Vieira, Gregory J. Kelly).

הבנת טבעו של המדע (nature of science, NOS), היווה יעד מרכזי בהוראת מדעים במשך שנים רבות. למרות חשיבותו של יעד זה, עד עצם היום הזה, הוא מהווה אתגר מורכב שאנו רחוקים מהשגתו. המחקר נערך במטרה לקדם את ההבנה של NOS בקרב פרחי הוראה (Ester Aflalo).

פיתוחים טכנולוגיים חדשים סללו את הדרך לאבולוציה של פורטלים אלקטרוניים לצורך סיוע בלמידה והוראה וזאת, בין היתר, על ידי רתימת טכנולוגית המידע והתקשורת לתכנון הוראה ולמידה טובים יותר. מחקר זה בא לבחון איך אמצעי מולטימדיה העשירים במקורות מדעיים הממוקמים בפורטלים משפיעים על התנסויות תלמידים בלמידת מדעים (Dely Elliot, Delia Wilson, Stephen Boyle).