Per quanto riguarda lo studio dei fenomeni fisico-chimici, biologici e della natura in generale, un approccio di questo genere si concretizzerà nella progettazione di percorsi concettuali e didattici nei quali trovino collocazione ed effettiva collaborazione reciproca i due aspetti complementari che caratterizzano la costruzione della conoscenza scientifica: il momento applicativo e d'indagine e quello cognitivo-intellettuale.

Il primo potrà essere veicolato attraverso una pratica di laboratorio (reale e virtuale) intesa in una duplice accezione: come spazio finalizzato all'esecuzione di compiti prefissati e all'acquisizione di specifiche abilità sperimentali e come orizzonte culturale nel quale gli studenti possano gradualmente appropriarsi di modi di guardare, descrivere e interpretare i fenomeni naturali che si avvicinino progressivamente a quelli scientificamente accreditati.

Alla costruzione di questo orizzonte culturale debbono concorrere i sistemi di misurazione ed elaborazione, nonché i sistemi multimediali, il cui ruolo e le cui funzioni andranno chiaramente identificati e promossi, particolarmente in rapporto all'esigenza di disporre di modalità di visualizzazione e di rappresentazioni mentali efficaci e operative.

Il momento cognitivo deve assumere come obiettivo prioritario quello di restituire in tutta la loro articolazione e complessità di processi conoscitivi e intellettuali, non riducibili a procedure codificate, le attività di modellizzazione, schematizzazione e formalizzazione, mediante le quali i fenomeni vengono descritti e interpretati. Si potrà così consentire allo studente di appropriarsi dei linguaggi e dei modi di operare della scienza, di acquisire criteri per formulare domande sensate, che abbiano significato rispetto ai contesti presi in considerazione, di elaborare tecniche e strategie per giungere a risposte scientificamente accettabili.

Questa crescente assimilazione dovrebbe consentire allo studente, nelle fasi finali del suo curricolo scolastico, di sperimentare su se stesso un processo di progressiva ristrutturazione delle conoscenze e di evoluzione delle strategie di ragionamento, che ripercorra i modi nei quali si sono costruite la conoscenza e la coscienza collettive.

L'insegnamento delle scienze sperimentali viene così liberato dalle modalità, spesso pedanti e soprattutto acritiche, seguite da buona parte dei testi didattici e acquisisce una prospettiva storico-epistemologica che ne consente un positivo dialogo con altri campi della conoscenza.

Questo diverso modo di guardare alla cultura scientifica implica necessariamente un diverso modo di individuare e selezionare i contenuti di insegnamento/apprendimento, che anteponga la qualità alla quantità e privilegi la ricerca di "nuclei concettuali fondanti". A questi ultimi vanno ancorati percorsi didattici culturalmente significativi e riflessioni sul significato culturale delle scienze, che devono emergere come campi, ciascuno dei quali è caratterizzato da una propria struttura interna, da specifici metodi di indagine e dall'uso di particolari linguaggi.

Un'immagine così articolata e complessa delle scienze sperimentali potrà essere costruita soltanto se ci si pone nella prospettiva di una continuità trasversale e longitudinale del processo formativo, che assuma caratteristiche differenziate a seconda delle diverse fasi del percorso scolastico.

Un'attenzione particolare e profondamente innovativa sul piano metodologico va riservata all'insegnamento della matematica, che attualmente registra, soprattutto a partire dall'attuale scuola media, il maggior numero di fallimenti a cui si aggiungono un gran numero di esiti al limite dell'accettabilità. La ricerca sulla matematica non scolastica indica la necessità di insegnare agli studenti ad usare idee e tecniche di tipo matematico nella soluzione di problemi diversi.