Научное исследование – это  сфера исследовательской деятельности, направленная на получение новых знаний о природе,  обществе и мышлении. Оказывая оптимизирующее воздействие на общественное производство, наука пронизывает все факторы общественной жизни. Необходимость научного подхода в материальном производстве, в экономике и в политике, в сферах управления и в системе образования заставляет науку развиваться все более быстрыми темпами, чем любую другую отрасль деятельности. Современное общество во всех его элементах и всех видах деятельности пронизано влиянием науки и техники. В наши дни наука становится во все большей мере производительной силой общества. Все формы физического и умственного труда испытывают на себе  ее глубокое преобразующее действие.

     Задачи, выдвигаемые современным производством и практикой, настолько сложны, что их решение часто требует творческого поиска, исследовательских навыков. Каждый труженик должен  уметь использовать в своей работе все то новое, что появляется в науке и практике, постоянно совершенствовать свою квалификацию, быстро адаптироваться к условиям производства. Все эти качества необходимо воспитывать в школе  через активное участие учащихся в научно-исследовательской работе.

 Современное понятие "учебно - исследовательская работа учащихся” включает в себя два взаимосвязанных компонента:     

1)                   обучение учеников действиям, составляющим исследовательскую деятельность, формирование умений и навыков их исполнения; и 2) экспериментальные исследования, проводимые учащимися под руководством учителей.

     Формы и методы привлечения учащихся к научному творчеству условно разделяются на исследовательскую работу, проводимую в учебное время в соответствии с учебными планами и программами, и на исследовательскую работу, выполняемую учащимися во внеурочное время.

     Формой организации учебного процесса, в которой наиболее ярко выражен исследовательский компонент, является лабораторное занятие. В нем усвоение учащимися знаний, формирование умений и навыков работы с ним происходит в процессе учебного лабораторного эксперимента. При этом ученики учатся применять, изученный на уроке теоретический материал, к анализу конкретных ситуаций, знакомятся с основными методами экспериментальных и теоретических исследований, получают практические умения и навыки проведения измерений.

            Содержание предусмотренных программой лабораторных занятий определяет особый вид учебной деятельности, обладающей составом и структурой. В этой деятельности функционируют системы знаний, отражающие законы науки и техники, закономерности деятельности самого человека. Объединенные в особую конструкцию, называемую учебным процессом в лаборатории, знания, умения и навыки приобретают качества, способные развивать учащегося. Особую значимость такому развитию дает усвоение учащимися знаний и формирование умений и навыков осуществления направленного эксперимента.  В научном исследовании наблюдение и лабораторный эксперимент играют ключевые роли, так как определяют накопление фактов и деятельное изучение феномена. В силу этого учебный процесс при реализации лабораторной работы выполняет одну из дидактических  функций – ведет учащихся к восприятию научного знания как отражения реальной действительности, а также к пониманию ими процесса, методов и логики научной исследовательской деятельности. Лабораторные занятия интегрируют теоретико-методологические знания и практические умения учащихся в одном процессе деятельности учебно-исследовательского характера. Выполнение лабораторной работы требует от учащегося творческой инициативы, самостоятельности в принимаемых решениях, глубокого знания и понимания учебного материала.

            Проявление у школьника всех этих качеств при проведении учебного исследования на уроке ограничено программой и временем,   к тому  же действующие программы и методические рекомендации ориентируют учителя на организацию работы учеников, так называемым традиционным способом. Сущность традиционного лабораторного занятия состоит в том, что учитель, подбирает необходимые приборы и установки, принуждает учащихся выполнять некоторые измерения по    жестко описанной процедуре.  Результаты этих измерений учащиеся могут использовать: 1) для вывода некоторых обобщений; 2) для иллюстрации на практике ранее вербально изученных законов, принципов, положений и т.п. В процессе занятия учащиеся приобретают знания и умения проведения различного рода измерений и оценки точности результатов. Если полученные в ходе эксперимента данные создают достаточную основу для проведения определенных обобщений, учащиеся приобретают обобщенные интеллектуальные умения (сравнение, сопоставление, различение и т.д.) в процессе непосредственного контакта с фрагментами действительности. Особого внимания заслуживает применение практических действий учащихся для их активизации в процессе обучения, поскольку непосредственное изучение действительности требует значительно большей затраты времени, чем изучение косвенное, основывающееся  на усвоении учащимися знаний в ходе работы с учебником. Активизация познавательной деятельности учеников приводит к тому, что приобретаемые знания носят более прочный и более оперативный характер. Существенным недостатком традиционного лабораторного занятия является ограничение интеллектуальной свободы учащихся. Это объясняется тем, что в границах урока осуществляется "усечение” исследований. Традиционная постановка не способствует созданию на уроке ситуаций, требующих от учащихся формулировки, обоснования, анализа и проверки гипотез, применения ими ранее усвоенных знаний при получении новых, не дает возможности предвидеть еще не известные им явления и процессы,  обсудить полученные в ходе исследования результаты.

            Организация исследовательской работы во внеурочное время позволяет учащимся выполнить весь алгоритм научного исследования с максимальной самостоятельностью. При этом происходит  приобщение учащихся к процессу выдвижения исследовательских идей и уточнение постановки задачи. Они проводят   самостоятельный информационный поиск для выбора метода экспериментального решения этой задачи, принимают участие в изготовлении экспериментальной установки. С минимальной поддержкой учителя школьники  подготавливают план контрольных измерений и осуществляют их. Если контрольные измерения дают ожидаемый результат, составляется программа дальнейших измерений, в которой предусматриваются все необходимые величины, полученные как при прямых, так и косвенных измерениях, а также необходимые промежуточные результаты.

     Особенно значимой такая работа становится в силу того, что здесь появляется возможность активного усвоения особой категории знаний – знаний  методологических.

Исследователи, разрабатывающие дидактические основы формирования системности знаний у учащихся, считают необходимым включать в содержание обучения конкретной дисциплине сведения методологического характера. Это обеспечивается усвоением учащимися таких категорий как факт, понятие, физическая величина, закон, теория, гипотеза, модель, идеальный объект,   принцип, постулат и т.п. По их сведениям не только ученики, но и многие студенты – физики не в состоянии классифицировать эти категории, почти не осознают соподчинение и связь между отдельными элементами физического знания, так как в их знаниях отсутствует необходимая система. Л.Я.Зорина справедливо пишет, что только при условии усвоения учащимися общенаучных понятий у них формируется подлинно систематизированная картина мира, которая выполняет в содержании образования мировоззренческую функцию и функцию формирования современного стиля мышления. Такая картина мира, в которой знания систематизированы и по содержательно-предметным и по теоретико-научным основаниям, должна образовывать более дифференцированную и более сложно упорядоченную, чем это имеет место до сих пор у выпускников общеобразовательной школы, структуру долговременной семантической  памяти. Это должно обеспечивать как большую прочность уже усвоенных знаний, так и большую глубину анализа и,  следовательно, более легкое, эффективное и прочное усвоение многих новых сведений.

            В учебном познании имеет место положение: получение значимого результата самым непосредственным образом зависит от исходной мировоззренческой позиции автора, принципиального методологического подхода к постановке проблемы и определению общих путей движения исследовательской мысли.   

К пониманию необходимости усвоения знаний в системе общих теоретико-методологических проблем приходят сейчас многие. Так,  опыт преподавателя физики А.Кальфа показывает, что из трех законов Ньютона ученики запоминают лишь второй. Первый и третий  законы, как правило, не запоминаются или считаются тривиальными. Это происходит потому, что ученики не постигают ни связи законов, ни их глубочайшего теоретического содержания. Ведь три закона Ньютона – это цельное мировоззрение, философия, владевшая умами в течение нескольких столетий. Именно три (не больше и не меньше) закона нужны для решения любой задачи о динамике тел в классической физике, в которой и первый закон Ньютона далеко не тривиален. За ним стоит драма идей Аристотеля и Галилея, смена парадигм развития техногенной цивилизации. Именно эту неординарность законов, их общую связь должны постичь ученики. Пускай с годами те из них, работа которых не будет связана с физикой, забудут формулы. Но магия фундаментальных законов, которым подчиняется окружающий человека мир, связи между явлениями и фактами, должны остаться навсегда .

Научное исследование  является неполным без опубликования его результатов. Только публикация делает возможным процесс оценки, коррекции или одобрения результатов исследования соответствующим научным сообществом. Этот важный пункт придает миру исследователей особую черту, указывает на такой его внутренний механизм, которого нет в других видах деятельности людей. Личная собственность  в науке создается открытым опубликованием: чем более широкой является публикация и чем больше она вызывает откликов, тем определеннее и значимее возможность закрепления этой собственности. Существо этого дела таково, что исследователь не может принимать участия в экономическом процессе купли-продажи того, что становится доступным для всеобщего использования лишь путем открытого опубликования. Таким образом, научное исследование – это область человеческой деятельности, конечный продукт которой, т.е. научная информация, не является товаром.