探究既是科學學習的目標，又是科學學習的方式。親身經歷以探究爲主的學習活動是學生學習科學的主要途徑。與探究性學習方式有關的理論主要涉及兩個概念，即“過程”與“結果”、“情境”與“形式”。
科學探究一般包括：提出問題，猜想與假設，制訂計劃，進行實驗，收集證據，解釋與結論，反思與評價，表達與交流。在科學教學中，只有保證了科學探究的有效性才能夠保證教學的有效性，才能夠促進學生科學素養的提升。那麼在科學探究課中如何有效地引導學生進行探究，讓學生進行高水平的探究呢？
一、引導學生提出有研究價值的探究問題
科學探究從問題開始——人們從問題進入科學探究，當然要從設計問題開始。我們教學設計的第一個環節更確切地來說應該是：讓學生養成提出問題的習慣，即教學設計要有利於養成學生的問題意識。而提出的問題自然還要指向教學目標。在教學中我們可以創設情境，引導學生提出問題。比如在“探究凸透鏡成像規律”時，筆者設計了小實驗來引發問題。上課開始先發給每個學生一個放大鏡，讓學生在一張白紙上寫一個字，透過放大鏡觀看這個字，並改變放大鏡與白紙之間的距離。
師：同學們在剛纔的活動中看到了什麼現象？
生：當放大鏡離白紙較近時，看到的字是放大、正立的；當放大鏡與白紙的距離增大時，字變成了倒立的；當繼續增大放大鏡與白紙的距離時，倒立的字會變小。
師：放大鏡是一個凸透鏡，寫在白紙上的字是一個物體，人眼透過放大鏡看到的字實際上是物體經凸透鏡成的像。根據這些現象，對於凸透鏡，同學們想弄清楚什麼問題呢？
生：我們想弄清物體經凸透鏡所成的像究竟跟凸透鏡與物體的距離有什麼關係。
一個有價值的科學問題便產生了，學生的科學探究由此開始了。
二、鼓勵學生大膽地猜想與假設
猜想和假設是學生對原來的知識經驗的運用和思考，因此，這個環節的安排具有重要的教育意義——不僅僅是學生接着進行設計、研究的出發點，而且也是對此前所學知識、所積累的經驗的總結。學生進行猜測後，要求學生說出自己是怎樣想的或猜測的理由，這樣既可以培養學生良好的思維習慣，又使學生交流了提出假設的思維方法，相互之間受到啓發，並使學生明白提出的假設不是憑空亂猜的。以《電磁鐵》一課爲例，在學生動手做之前，我沒有急於把實驗方法步驟告訴學生，而是和學生一起針對怎麼做實驗、實驗需要什麼材料等問題討論，隨後才放手讓學生大膽地動手做，鼓勵學生把看到的實驗現象認真細緻地記錄下來，讓學生去尋找實驗的真相。
學生的猜想與假設是建立在已有的知識經驗和生活經驗的基礎之上的，是稚嫩的、不成熟的，甚至是錯誤的。因此，教師要引導學生對自己提出的假設進行反駁、篩選、修改，這是一個質疑的過程，有利於培養學生的懷疑精神和表達能力。因此，要引導學生大膽地猜想與假設，並且能夠去爲自己的猜想、假設尋找根據；還要引導學生對自己和別人的猜想進行反駁、篩選、修改，這是一個質疑的'過程。
三、學會在合作中制定探究計劃，使探究有序、有效進行
制定計劃需要一定的技能，因而制訂計劃的環節也就同時有培養學生制定計劃的技能的目標。科學探究並不是培養個別天才學生，而是面向全體學生。它並不注重探究的結果，而是讓每個學生都參與經歷探究的過程，從而提高自己的創新意識和合作意識。個人的意識是有限的，充分發揮大家的聰明才智，並且在分工中合作，使每個人都有事做，避免了班級教學中部分學生處於“旁觀”、“旁聽”的被動學習狀況，使每組同學能夠按照自己的意願進行探究式學習，並在研究中每個學生都能承擔一部分探究任務。
“探究式學習”是新課程所提倡的三大學習方式之一，但“自主、合作、探究”三種學習方式不是孤立的，實際上它們是在合理的分工中自主、在自主中合作、在合作中探究、在探究中合作，三者是緊密結合在一起的。（建立異質實驗小組，合作學習小組主要以異質小組爲主。異質小組通常是以性別、學業成績、能力傾向、興趣愛好等方面不同的成員構成的，成員之間存在着明顯的互補性，其內部由優、中、差三類學生組成。）
學生在自主提出問題、進行猜想後，再讓他們進行討論、交流，合作制定出各小組的探究計劃，或者能提出進行探究活動的大致思路。例如在教學“加快物質溶解的因素有哪些”中，學生提出各自的問題和猜想後，教師再引導各個小組制定探究計劃，有的制定了“攪拌能加快溶解”的實驗計劃，有的制定“加熱能加快溶解”的計劃……
在科學探究中，各組進行制訂計劃、實驗、調查、研討和綜合意見等，達到共同提高的目的。要分工合作，提高課堂效率。每個學生在科學探究中應該有一定的選擇探究問題的權力，如果讓學生根據自身的情況、自己的喜好去探究，那麼學生的學習興趣肯定非常濃厚，探究也會更深入、更持久。在科學教學中，可根據教材內容和學生的實際，圍繞一個主課題，確定幾個小的研究專題，運用研究性學習方式，分工合作，提高學生學習科學的主動性和發現問題的能力。
四、爲學生提供有結構的探究素材和開放的探究空間
例如教學“電路”這一節，我爲學生提供的材料是：（學生四人小組）電池2節、導線4根、小燈泡1個、開關1個、燈座1個、電池盒2個、實驗記錄紙一張。首先，讓學生用最少的實驗材料讓燈泡亮起來，這樣有的學生只用一根導線、一個燈泡和一個電池就讓燈泡亮起來了。接着讓學生探究如何控制燈泡亮滅、如何讓燈泡更加亮起來，一步步深入探究。
要爲學生提供開放的探究空間，從課堂走向課外，走進生活和自然。我們必須樹立開放的教育觀念，重視引導學生在課外積極開展後續研究活動，善於給學生出大題目，積極開展研究性學習，開放我們探究的空間，提高探究的有效性。
五、充分的交流和有效的評價是實現有效探究的外部條件
交流是展示自己思考和探究的過程，評價是對別人思考和探究過程的看法，包括學生之間的評價和老師對學生的激勵評價。交流是把自己在探究過程中的所思所想，還有小組之間的合作，透過與人對話與交流，相互質疑和評價，反思彼此的假設和結論。更重要的是，要在這一過程中，學生理清自己的想法，並在傾聽過程中發現與自己想法不同的地方，敢於質疑，使學生思維相互撞擊，加深理解。這就使學生探究的效果外顯出來，並進行分享，實現探究效益的最大化，達到1+1≥2的效果。
六、應強調對照實驗等科學方法在科學探究中的作用
例如：在探究飽和溶液與不飽和溶液的概念時，爲了幫助學生理解，可增做如下對照實驗，並邊演示邊啓發學生回答。將實驗所得的硝酸鉀飽和溶液分裝於標有“1”、“2”、“3”的3支試管中。取“1”號試管加入半藥匙硝酸鉀並振盪，硝酸鉀不溶解。然後給這支試管加熱，引導觀察——硝酸鉀又逐漸溶解至全部溶解。提出問題：這時的溶液是否是飽和溶液？爲什麼？學生易答出：不一定是飽和溶液，因爲溫度升高了，這支試管內的溶液還可能繼續溶解硝酸鉀。接着將這支試管放入冷水中，一會兒取出，學生會觀察到試管中析出了較多的固體。啓發提問:這時的溶液是否飽和？爲什麼？學生易答出：是飽和溶液，因爲溫度降低後，試管內出現了不能再溶解的硝酸鉀固體。由此學生明白，必須是在“一定溫度下”，溶液的“飽和”和“不飽和”纔有確定的意義。再取“2”號試管，向其中加入約2毫升水。啓發思考:這時的溶液還是飽和的嗎？接着用實驗證實：向此試管中加入少量硝酸鉀，振盪，學生會觀察到硝酸鉀又溶解了。由此學生明白，在飽和溶液中加入溶劑，溶液又變爲不飽和了，即只有“在一定量的溶劑裏”，溶液的“飽和”和“不飽和”纔有確定意義。至此，學生理解了在飽和溶液與不飽和溶液的概念中絕對不可缺少兩個前提條件。最後，取“3”號試管，向其中加入少量食鹽，振盪後，食鹽全部溶解。讓學生分析該試管內的溶液是飽和溶液還是不飽和溶液。學生經啓發易答出：該溫度下該溶液不能再溶解硝酸鉀，但仍可能溶解氯化鈉及其他溶質，即該溶液對於硝酸鉀是飽和的，但對於氯化鈉等不一定飽和——從而理解了飽和溶液必須指出是哪種溶質的飽和溶液。總之，在科學探究教學中，教師應以教學的設計者、組織者、指導者、參與者的身份和學生共同完成活動，學生作爲主體，以探究和合作的學習方式積極參與科學探究活動。只有這樣才能保證科學探究的有效性，才能夠促進學生科學素養的提升。