L'activité de recherche peut se faire de quatre façons différentes. La voie choisie caractérise la démarche scientifique ; par exemple, lorsque la voie choisie est l'expérimentation, la démarche est dite expérimentale… L'une ou l'autre de ces démarches peut être plus ou moins pertinente pour résoudre un problème scientifique donné. En fait il est souvent utile d'avoir recours à plusieurs d'entre elles. Toutes ces démarches ont des limites dans leur utilisation pédagogique.

1. Démarche d'observation : très utilisée en biologie ou en astronomie. C'est une démarche d'analyse.
   
2. Démarche expérimentale : très utilisée en physique (matière, optique … ) Elle a des limites évidentes dans l'étude du vivant ( éthique, séparation des variables souvent difficile… ).Il est parfois impossible d'expérimenter en classe (digestion, circulation sanguine, astronomie…)
3. Démarche documentaire : adaptée à toutes les disciplines mais il faut penser aux difficultés de lecture des textes et des images que comportent les documents.
   
4. Démarche de modélisation : A l'école élémentaire, modéliser consiste à remplacer le réel trop complexe par un schéma, une maquette, un organigramme… pour répondre au problème posé. Le modèle ne sera jamais satisfaisant et aura toujours des limites. Par exemple les modèles en astronomie ne tiennent pas compte des échelles de longueur et peuvent entraîner des erreurs de raisonnement. Ni l'utilisation d'élastiques ni celle de ficelles pour modéliser les muscles ne sont par exemple pleinement satisfaisant.

D'après le livre HATIER, concours PE1-PE2 Biologie Géologie, Madeleine Paccaud et Josiane Vuala.