מאמר זה דן בשאלה, מדוע נושאים מדעיים מסוימים נחשבים כמציגי מכשולים ללמידה ומציע למורים איסטראטגיות אנליזה ועיקוף בעיות אלה. הוא קובע את הטבע של התפיסה השגויה של התלמיד ונותן מספר איסטראטגיות לחשוף אותן ולעורר את התלמיד לחשיבה חוזרת לגבי אמונותיו במערכות. הוא מציג את תפקיד המורים בתיקון התפיסות השגויות האלה על ידי התייחסות וחשיפת הסיבות שגרמו ליצירתן ( Metz B, Gooding J) .

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).

מאמר זה בוחן את היתרונות של חקר-רשת בסיוע להבנה מעמיקה של התלמידים את המושגים המדעיים תוך שימוש בארבעה עקרונות של למידה שנאספו משני דוחות של המועצה הלאומית למחקר (Subramaniam, Karthigeyan, 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 דן בהוראה של תלמידי תיכון בעלי הישגים נמוכים בקריאה המתקשים בהבנת טקסטים מסבירים, כמו ספרי מדעים, תוך שימוש בהוראת הבנת הנקרא ובתוכנת text-to-speech (TTS). במאמר נידון השילוב בין הוראת אוריינות ומדע, כמו גם קריאה אפקטיבית, הוראת תחום התוכן ולמידת אוצר מלים (Roberts, Kelly D., Takahashi, Kiriko, Hye-Jin Park and Stodden, Robert A. 2012).

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) .

תחום קריטי החשוב לפיתוח פעילויות מחשב יעילות ותכנון יישומים הוא הוראת ולמידת מדעים. המטרה של מחקר זה היתה, ללמוד את היחסים בין שימוש במחשב על ידי התלמידים, איסטרטגיות הוראה בכיתה והענין בלימוד מדעים בקרב תלמידי כיתות ח' בארצות הברית ובקוריאה. כמה מדדים של מעורבות מחשב ואיסטרטגיות לימוד בכיתה נבחנו במחקר זה ותלמידים שנכללו בו היו מקבוצות מדגם של ה- TIMSS . כמה מפעילויות המחשב ואיסטרטגיות בכיתה היו signi1-cantly היו קשורות עם הנאה בלימוד מדעים ( House, J. Daniel).

מחקר זה שהתמקד ביחסי הגומלין בין הקשר ושפה, בחן את השפה בה השתמשה קבוצה של תלמידי תיכון והמורים המנחים שלהם במהלך תחרות רובוטיקה, בה השתתפו. מערכת לא פורמלית זאת, אפשרה והתירה לחוקרים אפשרות לקבל תוך כדי גישור, תובנות של הצהרות הכח וכיוונו בתוך הקבוצה. באמצעות ניתוח השיח הביקורתי של תמלילי השיחות תוך כדי התחרות וראיונות, נמצא כי גם התלמידים וגם המנחים חשו בהרגשת בעלות על הקהילה שהובילה לסימטריה בכוח ביניהם ( Puvirajah, A., Verma, G., & Webb, H ) .

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).

במחקר זה שבו נחקרה היכולת של תלמידים להציג אנלוגיות להסבר וליצור לעצמם אנלוגיות לשתי תופעות טבע בלתי הפיכות, ערבוב ומעבר חום, השתתפו 25 ילדים מכיתה א' בגיל 7-8. החוקרים מצאו שתלמידים שתרמו באופן פעיל לדיונים שנערכו בכיתה, הצליחו באופן עקבי ליצור השוואות אנלוגיות בין אובייקטים ידועים, שניתנו על ידי חוקר וחלק מהילדים יכלו להציג אנלוגיות שלהם לתופעות טבע מופשטות שאיתן הם באו במגע ( Haglund, J., Jeppsson, F., & Andersson, J ).

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 ) .

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.).