Las predicciones e hipótesis se pueden encontrar a través de caminos diversos, ya sea a partir de experimentos y técnicas variadas que nos posibilitan observar y medir directamente, ya sea analizando datos anteriores (que se pueden encontrar en fuentes documentales diversas), pero la primera y más básica condición que se debe tener en cuenta en la planificación del proceso de recogida de datos es que el diseño de la investigación se ajustará a la predicción o a la hipótesis a indagar. Por lo tanto, se tiene que dedicar tiempo a discutir y consensuar cómo se harán las observaciones o la recogida de datos, cómo se pondrán a prueba las variables que se considere necesario tener en cuenta, una tras otra, y cómo se adaptará el procedimiento a los instrumentos y materiales que se tienen al alcance.
Por ejemplo, no es fácil encontrar el procedimiento idóneo para medir el peso del aire o si una semilla necesita respirar para germinar, y hay que evaluar las ventajas e inconvenientes de cada posible método. Tomar esta decisión requiere tiempo.
A lo largo del proceso de indagación, el profesorado puede plantear preguntas del tipo:
¿Qué experimento harás para verificar la hipótesis que has formulado (o la predicción que has hecho)? ¿Qué datos se puede esperar recoger si llevamos a cabo este experimento? ¿Qué se debería hacer para obtener los datos que necesitas? ¿Por qué crees que este método puede ser adecuado? ¿En qué te fundamentas para afirmarlo?
¿Qué aparatos o instrumentos necesitas? ¿Qué técnicas tendremos que aplicar? ¿Cada cuánto se recogerán los datos? ¿Cuántas? ¿Como de precisas deben ser esas medidas? ¿Qué se debería prever para evitar errores?
¿Cómo se puede hacer la anotación de los datos de experimentación? ¿Qué procedimientos utilizarás para el tratamiento de los datos o para representar gráficamente? ¿En que te pueden ayudar las TIC?
¿Cómo podemos continuar esta investigación? ¿Y para superar este obstáculo? ¿Hay que hacer más réplicas? ¿Cuántas?
¿Cómo podrías estar seguro de que los datos obtenidos son fiables? ¿Por qué los resultados obtenidos por los diferentes grupos son tan diferentes? ¿Cómo se podría decidir cuáles son los más fiables?
Cuando los datos que se recogen provienen de la observación se debe tener presente que la mirada a menudo está condicionada por las ideas previas. En el ejemplo de predicción que los chicos y chicas suelen plantear diciendo que "en un circuito eléctrico, cuantas más baterías haya la bombilla siempre dará más luz", a menudo dicen que se confirma su idea aunque al hacer el experimento las baterías estén situadas en paralelo. Como explicación de la no coherencia entre lo que ven realmente y esta afirmación, manifiestan causas debidas al mal funcionamiento de alguna parte del montaje (pilas gastadas, bombilla que no funciona bien, conexiones mal hechas ...). Por lo tanto, será importante ayudar al alumnado a ser exigente en la comprobación de los datos que obtiene, por ejemplo, haciendo réplicas o cambiando el diseño.
Hay que recordar que las observaciones pueden ser cualitativas o cuantitativas y que mientras el experimento cualitativo se basa en observaciones donde no se hacen medidas, en el cuantitativo éstas son imprescindibles. Aún así no hay ninguna diferencia entre los dos tipos de metodologías en cuanto al diseño del experimento.
También se ha de discutir y consensuar el procedimiento para registrar y procesar los datos, las informaciones y los resultados que de ellos se deducen. Los estudiantes deben aprender a utilizar diferentes herramientas como tablas, gráficos y diagramas, utilizando recursos TIC siempre que se pueda. Hay propiedades que en la escuela sólo las observamos cualitativamente (el color, el olor, el sabor...). En este caso tenemos adjetivos para registrar las diferentes posibilidades y pueden utilizar términos como mayor/menor, muchos/algunos, más rápido/más lento, etc. Aún así, en tanto sea posible, habrá que animar al alumnado a cuantificar, midiendo con instrumentos idóneos, la masa, la longitud, el volumen, el tiempo, la fuerza, la temperatura... También hay que tener presente que muchas variables son el resultado de relacionar dos o más magnitudes como, por ejemplo, la densidad (m/V), la concentración (g/l) o la velocidad (e/t).
Cuando hacemos un experimento para investigar algún problema queremos obtener resultados fiables ya que es la condición para que se puedan deducir conclusiones válidas. Es importante, por tanto, ser consciente de los errores que se pueden hacer durante un experimento y cómo poder evitarlos. Algunos dependen de la persona que recoge los datos (por ejemplo, observar en función de las ideas previas, no utilizar correctamente y con la precisión adecuada un instrumento de medida, no recoger bien los datos...). En cambio, otros son consecuencia de la no adecuación de la metodología de trabajo que se utiliza o del mal funcionamiento de algún instrumento. Normalmente los errores se superan contrastando los datos recogidos con los obtenidos por otros compañeros y haciendo réplicas, es decir, repitiendo el experimento.