فعالیتهای عملی انجام شده در مدارس، دور از توانایی ها و علائق دانش‌آموزان هستند. در اواسط جنگ سرد، در سال 1957، با پرتاب اولین سفینه فضایی (اسپوتنیک) توسط شوروی سابق، شوک عظیمی در بعضی از کشورها ایجاد شد. در مورد آموزش علوم تجربی، از قبل انتقادهایی در زمینه عدم کارایی روش های آموزشی موجود وجود داشت و پرتاب سفینه اسپوتنیک سبب شد تا بسیاری از کشورها، با شدت هر چه بیشتری به انجام اصلاحاتی در برنامه‌های درسی خود همت گمارند. اصلاحات برنامه درسی آموزش علوم نیز از جمله برنامه‌هایی بود که در بسیاری از کشورها به آن پرداخته شد. از مهمترین برنامه‌های درسی جدید، می‌توان به پروژه های نافیلد در مدارس ابتدایی، راهنمایی و متوسطه انگلستان و مطالعه وبررسی برنامه‌ درسی علوم زیست شناسی، فیزیک و شیمی در ایالات متحده اشاره کرد. اساس این پروژه‌ها بر درک مفهومی و یادگیری بخش اعظم حقایق علمی استوار بود و روی این اصل، دانش آموزان مجبور شدند تا از کتابهای درسی جدید و ویژه ای استفاده نمایند. برنامه درسی جدید بر توسعه هر چه بیشتر مهارتهای پایه، و نیز استفاده از فعالیتهای عملی در کنار کلاس درس تأکید داشت(میلر، به نقل از بدریان ،1385). جان سالومون در کتابی تحت عنوان «آموزش کودکان در آزمایشگاه» گفت: «شکی نیست که آموزش علوم تجربی باید در آزمایشگاه صورت گیرد، زیرا که علوم تجربی به آزمایشگاه تعلق دارد، همانطور که آشپزی به آشپزخانه و کشاورزی به مزرعه تعلق دارد. سالومون این الزام در اجرای فعالیتهای عملی را با الهام از نظریه‌ها و فعالیت‌های صورت گرفته توسط آرمسترانگ مطرح کرد و با اجرای پروژه‌های مختلف آموزش علوم، موجب گسترش این نظریه شد. وی خاطر نشان کرده است که سؤالات زیادی در رابطه با چگونگی تنظیم برنامه فعالیتهای عملی و اجرای آن در مدارس وجود دارد،  با این حال میزان فعالیتهای  عملی در مدارس را ک‍‍ِر (1963) که در زمینه انجام فعالیتهای  عملی در مدارس پژوهش می‌کرد، مشخص کرد. کِر با الهام از نظریه رشد شناختی پیاژه متذکر شد که معلمان علوم برای تنظیم میزان فعالیتهای  عملی در مدارس، باید تلاش کنند تا در دوره تحصیلی ابتدایی (یعنی سنین 7 تا 11 سالگی)، با نمایش آزمایشهای ساده و جذاب و نیز انجام آزمایشهای بسیار ساده توسط دانش‌آموزان، آنها را به علوم تجربی علاقمند کنند. در دوره تحصیلی راهنمایی نیز باید روش های علمی به دانش آموزان آموخته شود؛ ولی از سنین 14و 15 سالگی، ارتقای روش های علمی و دست یابی به سطوح بالاتر تفکر را هدف اصلی خود قرار دهند (کیامنش،1382). نقش فعالیتهای عملی در آموزش و یادگیری علوم هودسون[44] (1990) با مرور پژوهشهای انجام گرفته در زمینه نقش فعالیتهای عملی در آموزش علوم، ضرورت انجام فعالیتهای عملی در مدارس را برای تأمین اهداف مهمی لازم می داند. این اهداف عبارتند از: تقویت روش‌های ایجاد انگیزه، آموزش مهارت ها، غنا بخشیدن به روش‌های یادگیری مفاهیم، توسعه روش‌ها و نگرش‌های علمی نظیر؛ تفکر آزاد، شفاف، آگاهانه، آینده‌نگر و نیز تقویت توانایی قضاوت منطقی در امور مختلف. پژوهش‌های  هودسون در زلاندنو نشان‌می‌دهد که 57% دانش‌آموزان 13 تا 16 ساله فعالیتهای عملی را دوست دارند، اما 40% آنها هنگامی که نمی‌دانند چه نوع فعالیتی انجام می‌دهند و یا برداشت نادرستی از فعالیت‌ها دارند، انگیزه کمتری از خود نشان می‌دهند. نتایج حاصل از بررسی‌ها و مطالعات هودسون نشان می‌دهد که دانش‌آموزان هنگامی از فعالیتهای آموزشی و عملی بیشترین بهره‌ را می‌برند که موارد زیر به درستی اجرا شود: فعالیتهای آموزشی وعملی، به صورت مشخص و آگاهانه انجام شوند. فعالیتهای آموزشی و عملی دارای یک هدف شفاف و عملی باشند. فعالیتهای آموزشی و عملی به صورت مستقل و با کنترل محدود انجام پذیرند. هودسون (1993) دررابطه با میزان فعالیتهای عملی در مدارس، دو نوع الگو را پیشنهاد کرده است: اولین موردیاددهی الگوهای رایج ومعمول می‌باشدکه ممکن است درخارج ازآزمایشگاه نیزموجود باشد. دومین مورد آموزش الگوهایی است که برای تربیت دانشمندان آینده لازم است. او دلایل خود را برای اجرای الگوی اول تحت عنوان «کناره‌گیری از موضوعات بی‌معنی» چنین بیان می کند: بدون شک انجام فعالیتهای علمی، بخشی از فرایند آموزش علوم می‌باشد. اما شواهد نشان می‌دهد که دانش‌آموزان نمی‌توانند برخی از فعالیت‌های علمی را به خوبی انجام دهند. هر چند بعضی از آزمایش‌ها را نمی‌توان بوسیله وسایل دست ساز انجام داد؛ اما این آزمایش‌ها را می‌توان با بهره گرفتن از فعالیت‌های رایانه‌ای، مثل مدل سازی، پردازش اطلاعات و یا شبیه‌سازی انجام داد. برای ابراز اهمیت انجام فعالیتهای عملی در آموزش علوم دلایل زیادی وجود دارد که به نوعی بیان کننده اهمیت انجام فعالیتهای عملی درآموزش اثر بخش علوم می باشند. برخی از این دلایل عبارتند از: 1- انجام فعالیتهای عملی به دانش آموز کمک می کند تا مهارتهای لازم برای یک دانشمند را کسب کند. این مهارتها عبارتند از: برنامه ریزی، مشاهده دقیق، اندازه گیری، ثبت دقیق و درست اطلاعات، نمایش شفاف و به دور از اغراق اطلاعات، ارائه صحیح نتایج و یافتن ارتباط منطقی بین متغیرها. 2-  پرداختن به فعالیتهای عملی سبب می شودتادانش آموزان حقایق و مفاهیم علمی را بهتر درک نمایند. 3- استفاده از فعالیتهای عملی سبب فعال شدن یادگیری شده و دانش آموزان را وادار می کند تا درباره اهداف فعالیت عملی فکر کنند. بنابراین با اجرای فعالیتهای عملی، به جای اینکه دانش آموزان در مقابل بارش یک طرفه اطلاعات از طرف معلم تسلیم شوند، به طور فعال در مبادله اطلاعات و تجربه با معلم شریک می شوند. 4- انجام فعالیتهای عملی سبب واقعی تر جلوه دادن حقایق علمی می شود. 5- انجام فعالیتهای عملی به دروس علوم تجربی هیجان و علاقه بیشتری می بخشد. 6- انجام فعالیتهای علمی سبب رشد مهارتهای مورد نظر برنامه درسی و اهداف آموزشی نظیر: رشد ارتباطهای علمی، رشدسواد علمی، و توانایی استفاده از فناوریهای اطلاعات و ارتباطات می شود. موانع متعددی وجود دارد که باعث می شود تا معلمان نتوانند به راحتی از فعالیتهای عملی در آموزش علوم استفاده نمایند. صرفنظر از نظام آموزشی، کتابهای درسی، سنجش و ارزشیابی و نیز عوامل بیرونی مثل آزمونهای ورودی دانشگاهها و فرهنگ جامعه، می توان به سه عامل: کمبود امکانات، محدودیت زمان و اندازه کلاس درس و آزمایشگاه اشاره کرد که به نوعی بر میزان استفاده از فعالیتهای عملی در مدارس تاثیر می گذارند(میلر، به نقل از بدریان ،1385). بسیاری ازدبیران علوم تجربی در مدارس راهنمایی و دبیران فیزیک، شیمی وزیست شناسی معتقدند که اگر بخشی از زمان کلاس درس را به انجام فعالیتهای عملی اختصاص دهند، در این صورت نمی توانند کتاب را در مدت زمان مقرر شده به پایان برسانند. در برنامه درسی مدارس متوسطه، انجام فعالیتهای عملی بخشی از برنامه درسی قصد شده بوده و زمان لازم برای انجام اینگونه فعالیتها در برنامه درسی در نظر گرفته شده است و با یک برنامه ریزی دقیق و منظم می توان از وقت کلاس به نحو شایسته ای هم برای آموزش مفاهیم و هم برای انجام فعالیتهای عملی استفاده کرد. از آنجایی که در برنامه درسی آموزش علوم، حدود 25 درصد نمره پایانی هر درسی به فعالیتهای عملی و فعالیتهای آزمایشگاهی اختصاص دارد، بنابراین منطقی خواهد بود که 25 درصد کل زمان کلاس در یک سال تحصیلی به انجام فعالیتهای عملی و آزمایشگاهی اختصاص داده شود. همچنین باید دقت کرد که معلمان درچارچوب برنامه درسیجفعالیت نمایند. معمولاً معلمانی که به انجام فعالیتهای و آزمایشگاهی عملی مبادرت نمی ورزند، تلاش می کنندتا به ارائه مطالب ومفاهیمی فراتراز موضوعهای مورد بحث برنامه درسی بپردازند.این عمل نه تنها موجب اتلاف وقت کلاس درس می شود، بلکه درصورت ارائه مفاهیمی سخت وخارج از کتاب درسی، موجبات منفعل شدن دانش آموزان رافراهم می سازد(هودسون، 1990). پژوهشگران معتقدند که جهت استفاده اثربخش از فعالیت‌های آزمایشگاهی، باید ابتدا مشخص شود که این فعالیت‌ها چه اهدافی را دنبال می‌کنند؟ چه راهبردهایی برای آموزش در آزمایشگاه وجود دارد و این راهبردها چقدر بر اهداف مورد نظر منطبق هستند؟ چگونه می‌توان بروندادهای آموزش در آزمایشگاه را مورد سنجش و ارزیابی قرار داد؟ کر[45] (1963) مطالعه مهمی را در ارتباط با فعالیت‌های آزمایشگاهی در سال 1961 انجام داد. در طول یک دوره 2 ساله او تعدادی معلم از انگلستان و ولز را انتخاب کرد و از آنها خواست