בעשור האחרון, שבים וטוענים אנשי חינוך בכלל ואנשי הוראת המדעים בפרט, כי תפיסת המדע כחקר מהווה תשתית קוגניטיבית הכרחית לצורך הקניית אוריינות מדעית. מכאן שדיסציפלינת הוראת המדעים מחויבת לפיתוח תוכניות לימודים לצורך הארת השיטה המדעית הן במישור התיאורטי, כלומר לימוד המדע כחקר, והן במישור המעשי, באמצעות חקר.

בשנות התשעים, הציגו אנשי החינוך מטרות חדשות להוראת המדעים, המבוססות על הגישה הקונסטרוקטיביסטית. מטרת ההוראה אינה עוד העברת ידע, אלא פיתוח ´לומד חושב´ בעל הכוונה עצמית. הדגש בלמידה אינו מושם עוד על שינון החומר, אלא על חקירה, שימוש בידע ובניית משמעות. על מנת להגיע ללמידה משמעותית, אשר הנה מטרתה של גישה זו, צריך המורה להוביל את התלמיד לשותפות פעילה בתהליך הלמידה. המורה הופך ממקור של ידע למתווך בין התלמיד לידע, מכוון ומנחה אותו בתהליך הלמידה.

בתחילת המאה העשרים ואחת אנו בעיצומה של רפורמה בהוראת המדעים. הן התכנים והן דרכי למידת המדעים והוראתם עוברים עיון מחודש ונקבעים סטנדרטים חדשים לעיצובו של החינוך המדעי. סטנדרטים אלו חוזרים ומאששים את הגישה הגורסת כי החקר הוא נדבך מרכזי בדרך להשגת אוריינות מדעית.
הלמידה על פי גישה זו, מבוססת על סביבה פעילה, וביצוע מטלות, כגון: פעילויות חקר, עבודה במעבדה, למידה עצמית, עבודה בקבוצות קטנות, ודיונים כיתתיים. נראה כי הוראה במעבדה, תוך ביצוע ניסויי חקר בקבוצות קטנות, הנה אסטרטגיית הוראה המבוססת על גישה זו. בדרך זו, בה התלמיד חוקר במעבדה, הוא הופך לשותף פעיל בתהליך הלמידה, מפתח ומשפר את יכולתו לשאול שאלות, לתכנן ניסוי, לחשוב באופן ביקורתי ולוגי לגבי התצפיות וההסבר המוצע להן ולנסח טענה מדעית אפשרית.

במעבדות החקר יש פוטנציאל לקידום למידה משמעותית בקרב התלמידים, להעמקת הבנתם את המושגים המדעיים ולהבנת אופיו של המדע. ניסויים במעבדה בדרך החקר יעילים במיוחד כשהם משתלבים עם מושגים הנלמדים בכיתה ועל ידי כך מבהירים ומעמיקים את הבנת מושגים אלו.