技能集合模式。这是一种早期的对科学探究理解模式。这种模式突出的特点在于将科学探究进行了分解, 如观察、分类、假设、推论、预测等, 并提出了与之相对应的过程技能的训练方式。这种模式对课程设计产生了一定影响, 例如, 美国科学促进会 1967 年推出的课程:科学——一种过程方法 (SAPA)就是按照这种模式设计的。
逻辑策略模式。逻辑策略模式显然弥补了“过程技能”的集合的硬伤。运用逻辑推理、解释相关证据是科学思维的主要特征, 也是科学探究能力的一个本质特征。这种模式将科学探究过程看成是按照逻辑策略进行操作和处理多变量的过程, 将学生的科学探究能力描述成进行控制变量的实验探究的能力。
解决问题模式。这种模式是从一个既定的任务出发, 让探究主体经历一系列解决问题的活动。这种模式将探究过程作为一个整体进行研究, 同时对探究主体在探究活动中的原有的认识和技能进行描述和评价。它在一定程度上揭示了影响学生科学探究能力的内在因素, 包含相关的认识、知识和技能。
概念建立模式。美国、加拿大等国家的一些学者对上述解决问题的探究模式有了进一步的发展,强调科学探究应围绕儿童科学概念建立的进程来组织, 因为科学概念是科学思维和解决问题的本质。