Istraživačko učenje u pravilu slijedi shemu znanstvenog istraživanja, ali istovremeno je nadpojam problemskog i projektnog učenja. Oslanja se na konstruktivističku teoriju učenja gdje se kroz aktivan razvoj mentalne konstrukcije razvijaju i formiraju sposobnosti, trajna znanja i vještine učenika. Istraživačko učenje ima svoj definiran ciklus koji kreće s pitanjem.

Laboratorijske vježbe povezane su s razvijanjem kritičkog mišljenja, znanstvenog zaključivanja i rješavanje problema. Učenici su upoznati i primjenjuju zakone koji upravljaju kretanjem u raznovrsnim situacijama. Od učenika se očekuje da izračunaju učinak djelovanja sila na tijela, uključujući zakon inercije, povezanost između sile i ubrzanja, i narav sile između tijela.

Aktivnim sudjelovanjem i međusobnom suradnjom učenici se upoznaju s odnosima suvremenog čovjeka i prirodnih resursa (ekološki otisak). Kroz nova saznanja, potiče se ekološka svijest učenika i njihovo razumijevanje važnosti održivog razvoja.