От осознания проблемы в результате познавательного конфликта Ученики переходят к сбору и анализу данных, выдвижению и проверке гипотез. Инструментально это воплощается в наблюдении Демонстрационных опытов, постановке реальных и мысленных экспериментов; основным средством добывания недостающих сведений служит постановка вопросов учителю.

Учитель не комментирует предположения детей, воздерживается от одобрения или неодобрения по отношению к содержанию высказываемых идей, но приветствует каждую идею как отправной момент для дальнейшего исследования. На конкретные предположения детей учитель отвечает примерно так: «Ну что же, — у тебя появилось что-то вроде теории... Попробуй ее проверить. Ты можешь придумать эксперимент...» При этом «эксперимент» обычно бывает мысленным, его заменяют вопросы к учителю.

Поощрительное, поддерживающее отношение к познавательной активности детей сочетается с нейтральным отношением к «результатам» поискового мышления — важен сам процесс познавательного поиска. Поэтому, если ученик задает вопрос, требующий положительной информации, учитель просит переформулировать вопрос. Например: «Попробуй изменить свой вопрос так, чтобы на него можно было ответить «да» или «нет». Таким образом, дети приобщаются к начальной стадии исследования — сбору достоверных сведений. (Например, вопрос: «Сделана ли эта полоса из металла?» — дает информацию о природе материала.) На этой основе возможен следующий шаг — выдвижение предположений, гипотез.

Предположения проверяются. Например, ответ на вопрос: «Если уменьшить пламя, будет ли полоска изгибаться?» — можно получить у учителя или же в реальном проведенном эксперименте. Реальный или мысленный эксперимент позволяет детям выделять факторы и изучать их обособленно, что моделирует естественнонаучное исследование.

Модель направлена на освоение опыта систематического исследования. В конечном итоге, после выдвижения, разработки и проверки гипотез, учитель проводит ретроспективный анализ совместного исследования. В целом модель включает следующие шаги-этапы.