Amener les élèves à mettre en œuvre une démarche d’investigation, c’est proposer aux élèves de mener une enquête à partir d’une situation problème proposée par le professeur. Une démarche scientifique s’appuiera nécessairement sur des faits, des observations, des mesures : cette contrainte permet notamment de distinguer l’opinion de l’argumentation scientifique. L’appropriation du problème par les élèves est essentielle pour que la démarche prenne réellement sens. La phase de recherche proprement dite (ou résolution du problème par les élèves) ne doit pas se résumer à une succession d’étapes prédéfinies dans un ordre immuable. L’observation, la manipulation, l’expérimentation, la modélisation, la recherche documentaire sont des modalités possibles de démarche scientifique qui peuvent s’articuler entre elles sans ordre prédéfini. Aucune d’entre elles n’est un incontournable : le choix et l’articulation de ces étapes définissent une variété de démarches scientifiques possibles au regard de la problématique abordée.