Öğretmenlerin serbest oyunu zengin öğrenme fırsatları sunan ve kendilerinin dikkat ve alakalarını üst düzeyde tutmalarını gerektiren öğretimin bir parçası olarak görmemelerinin gerisindeki nedenler şöyle sıralanabilir:
• Yetişkinlerin oyun tanımlarının sınırlılığı,
• Tünel yaklaşımı: Öğretimin programda yer verilen temel kavram ve beceriler
odaklı olarak yürütülmesi.

Vygotsky’ye göre çocuğun gelişimini ve öğrenmesini desteklemek için iki düzeyi bilmek
gerekir. Birinci düzey çocuğun yardımsız tek başına bir görevi yapabildiği düzeydir. İkinci düzey ise çocuğun bir yetişkin ya da daha yetenekli bir akran yardımıyla bir
görevi yapabildiği düzeydir. Bu iki düzey arasında kalan alana, yani çocuğun bir görevi yapabilmek için desteğe ihtiyaç duyduğu alana, "Yakınsal Gelişim Alanı" denir.

Dikkatleri oyunun sosyal-duygusal gelişim üzerindeki etkilerinden bilişsel gelişime çeken ilk kuramcılardan biri Piaget’dir (Hyder, 2005). Piaget, oyunun özümseme ve
uyumsama mekanizmalarının işlemesi yoluyla zihinsel gelişime katkı sunduğunu savunur. 

Özümseme (Özümleme/ Asimilasyon): Kişinin dış gerçeği var olan şemasında değişiklik yapmadan kendi perspektifi çerçevesinde algılamasıdır. Bir diğer deyişle dış dünyanın mevcut şemalarımızla yorumlanmasıdır. Kişinin mevcut şemalarında bir değişiklik olmaz.

Uyumsama: Potansiyel davranışlar için yeni şema ve zihinsel örüntülerin oluşturulması
ya da yeni bilgilerin eklenebilmesi için var olan şemaların esnetilmesi ve değiştirilmesidir.  Bu aşamada, yeni bir şema oluşur ya da var olan şemalarda değişiklik yapılır.

Erken çocuklukta kazandırılması beklenen kavram ve becerilerin önceden belirlenip müfredat kapsamında tutulmasının çeşitli faydaları vardır. Öncelikle, öğretmenlere, verecekleri eğitim kapsamında yaş gruplarına göre çocuklardan beklentilerinin neler olması gerektiğine dair bir rehber görevi görür. Gelişimsel olarak uygun planlanmış, yani hem zorlayıcı hem de kazanılabilir hedeflerin varlığı, programın uygulanması ve bireyselleştirilmesinde yol gösterici olur. Çocukların informal yollarla kazandığı bilgi ve becerilerle sahip oldukları potansiyelleri ve kavram ve beceri gelişiminde gözlenen gelişimsel basamakları gösteren empirik veriler ışığında geliştirilmiş bir müfredat sıkıcı olmaktan ziyade öğrenme deneyimlerinde çıtanın yükseltilmesini sağlayacaktır. İkinci olarak, yaş gruplarına göre sıralanmış kazanım ve göstergelerin varlığı gelişimsel geriliklerin erken dönemde tespiti ve akabinde gerekli erken müdahalelerin sağlanması açısından önemli bir yol göstericidir. Ayrıca, genel kabul gören, bilimsel temelli kazanım ve göstergeleri içeren bir müfredat eğitim kurumlarının değerlendirilmesinde de yardımcı olur. 

Erken çocukluk eğitimcilerinin küçük yaş grupları için öğrenme hedeflerinin öngörülmesine ilişkin kaygılarının en başında bu hedeflerin ön plana çıkarılması ve buna paralel olarak gelişim ve öğrenmede bireysel, kültürel ve dilsel farklılıkların göz ardı edilmesi ihtimali gelir. Bu ihtimalin gerçekleştiği durumlarda standardize edilmiş değerlendirme araçlarının kullanımının tercih edilip yaygınlaşmasıyla yapılan gelişimsel değerlendirmeler gerçeği yansıtmayacak ve özellikle de dezavantajlı gruplardan gelen çocuklar etiketlenebilecektir. İkinci bir kaygı konusu da öğrenme hedeflerinin belirlenmesi neticesinde müfredatın kazanımlarla sınırlandırılması ve bu doğrultuda öğretimin de erken çocukluk eğitiminin temel ilkeleri göz ardı edilerek beceri öğretimi odaklı hâle getirilmesi ihtimalidir. Sınıftaki her bir çocuğun ilgi, ihtiyaç ve yaşantısı üzerine temellendirilip çocuklar için anlamlı bir hâle getirme çabasındaki bir eğitim yaklaşımı listede yer alan becerilerin öğretimi kaygısıyla feda edilecektir. Benzer bir kaygı da, öğrenme hedeflerinin belirli bir kaç akademik alanla sınırlı tutulup çocuğun bir bütün olarak gelişiminin desteklenmesinde yetersiz kalınması ihtimalidir. Erken
çocuklukta kritik öneme sahip fiziksel, sosyal, duygusal ve estetik gelişim bir takım akademik becerilerin öğretimine ağırlık verilerek ihmal edilebilir. Bir diğer kaygı konusu da öğrenim hedeflerinin bireysel, kültürel ve dilsel farklılıklara duyarlı olmayacağı ve dolayısıyla, belirli bir yaş grubundaki çocukların çoğu için zor ama ulaşılabilir yani gelişimsel olarak uygun olmayacağıdır.

NCTM’nin okul öncesi standartlarında yer alan beş ana öğe şunlardır:
1. Sayılar ve işlemler
2. Geometri
3. Ölçme
4. Cebir ve örüntüler
5. Veri analizi

Dört-sekiz yaş çocuklarının şekillerden kompozisyon yaratma becerilerinin gelişimsel
basamakları şöyledir:
1. Kompozisyon öncesi (0-3 yaş): Şekilleri tek tek başka varlıkları temsilen kullanabilirler, ancak şekillerden yeni bir şekil oluşturamazlar.
2. Parça birleştirme (4 yaş): Şekilleri döndürme, ters çevirme gibi manipülasyonları
henüz yapamadıkları için şekilleri bütün olarak görüp şekiller arasındaki ya da
şeklin parçaları arasındaki ilişkileri sınırlı miktarda algılayabilirler. Bu nedenle de
yeni şekil oluştururken her bir şekil tek bir parçayı temsil eder. Örneğin, bir insan
şekli yapmaya çalışan bu seviyedeki bir çocuk kol için bir tane dörtgen, kafa için
gene tek bir şekil kullanma yoluna gidecektir.
3. Resim yapma (5 yaş): Deneme-yanıma yoluyla şekilleri oluşturmak istedikleri resme uygun şekilde bir araya getirir ve farklı şekilleri tek bir görevi görmek üzere birleştirebilirler. Kol şekli oluşturmak için birden fazla şekli kullanma gibi.
4. Şekil oluşturma (5 yaş): Daha bilinçli ve öngörülü olarak yeni şekiller oluşturmak
için şekilleri bir araya getirirler. Yap-bozları daha bilinçli bir şekilde kenarlara, açılara, uzunluklara dikkat ederek yaparlar.
5. İkame kullanma (6 yaş): İki paralel kenar yamuğu bir araya getirip altıgen oluşturma gibi şekilleri oluşturan alt şekilleri, küçük şekilleri bir araya getirerek şekil
oluşturabilirler.

6. Desen birimi oluşturma (7 yaş): Şekilleri bir araya getirerek bir desen birimi oluşturabilirler.
7. Desen birimlerini tekrarlayarak yeni bir kompozisyon oluşturma (8 yaş).

Ölçmenin gerçekleştirilebilmesi için çocuklar tarafından kavranması gereken iki temel
unsur vardır: a) Ölçme birimini belirleme, b) belirlenen birimi nesnenin bir ucundan diğerine yerleştirip o ölçüm birimine göre alt birimlere bölmek.

Ölçmenin öğrenilmesinde temel olan kavramlar şunlardır:
a. Birim tekrarı: Ölçüm birimini, ölçülecek nesnenin bir parçası olarak görebilme,
ölçüm birimini aynı ölçüm birimini kullanarak boşluk bırakmadan nesne boyunca
tekrarlama ve her bir tekrarı sayma.
b. Geçişlilik: A nesnesi B ile aynı uzunlukta ise (veya daha uzun/daha kısaysa), B
nesnesi de C nesnesi ile aynı uzunluktaysa (veya daha uzun/daha kısaysa) A nesnesinin C ile aynı uzunlukta (veya daha uzun/kısa) olduğunu anlayabilme.
c. Korunum: Nesne hareket ettiğinde uzunluğunun değişmeyeceğini anlama.
d. Yığılma uzaklığı: Nesne boyunca ölçme biriminin tekrarı ve her bir tekrarın sayılması esnasında en son söylenen sayının o ana kadar nesnenin ölçülen kısmını ifade
ettiğini anlama (“5 karış” gibi).
e. Sayıyla bağlantısı: Ölçüm yaparken sayının kullanılması. Okul öncesi evrede en sık
gerçekleştirilen ölçüm saymadır. Uzunluk ölçümü esnasında çocuklar nesne saymaya ilişkin deneyimlerini ölçme birimi sayma çalışmalarına aktarırlar. Bu esnada
sayıya odaklanıp aynı uzunlukta iki çubuk farklı uzunluktaki ölçüm araçlarıyla ölçüldüğünde elde ettikleri sayıya bakarak yanlış sonuçlara da varabilirler.

Örüntüleri fark etme, bilgiyi organize etme ve uyumlu hale getirme ve eldeki bilgilere dayalı olarak genellemeler yapmayı sağlar ve cebirsel düşünmenin temellerini oluşturur.

Yeni sorular üretmek ve sorulara yanıt verebilmek için bilginin sınıflanması, düzenlenmesi, temsilî ve kullanımı veri analizi kapsamında yer alır.

Bilimsel bilgi sadece içerik değil aynı zamanda tutum ve süreç bilgileri de içerir. Genel
olarak bilimsel bilgi üç grupta kategorize edilir: 
• Kavramsal bilgi.
• Tutuma ilişkin bilgi: Bilimsel araştırma ve inceleme için gerekli tutumlar ve mizaç.
• Süreç bilgisi: Bilimsel beceriler.

Etkili bir öğrenme için gerekli olan mizaç özellikleri şunlardır:
• Bağımsızlık: Kendi kendine yetme, organize olma ve kendi kendini yönetme becerisi
• Yaratıcılık: Hayal gücünü kullanma, spontane ve yenilikçi olma
• Kendi kendini motive edebilme: Çalışmalarına yoğunlaşabilme
• Dayanıklılık: Engeller karşısında yılmayıp üstesinden gelmeye çalışma ve başarılı
olana kadar pes etmeme.

Bilimsel süreçler, güvenilir bilginin nasıl toplanacağına ve bilimsel verilerden nasıl çıkarsamalar yapılacağına ilişkin bilişsel beceriler setidir.

Bilimsel beceriler şu şekilde sıralanabilir:
• Pratik beceriler: Gözlem yapma, duyuların hepsini kullanma, el becerileri, ince motor beceriler, el-göz koordinasyonu ve inşa becerileridir.
• Muhakeme ve düşünme becerileri: Sorgulama, tahminde bulunma, çıkarsama
yapma, problem çözme, benzerlik ve farklılıkları fark etme, üzerinde düşünme
becerileridir.
• İletişim becerileri: Konuşma, dinleme, tartışma, simgeleme, kaydetme ve raporlaştırma becerileridir.
• Sosyal beceriler: İş birliği, uzlaşma, liderlik, yönergeyi takip etme ve güvenliğe dikkat etme gibi becerileridir.

Okul öncesi fen eğitimi alt alanları şunlardır:
• Dünya ve Uzay Bilimleri
• Biyoloji
• Fizik
• Bilim ve Teknoloji
• Bilimsel Araştırma
• Bilimin Doğası
• Etik
• Bilim ve Toplum

Baroody (2004) matematik öğretiminde öğretmenlerce sergilenen dört farklı yaklaşım
tanımlar:

1. Talim/tünel yaklaşımı

2. Kavramsal yaklaşım

3. Problem çözme yaklaşımı

4. Araştırmacı yaklaşımı.

Problem çözme yaklaşımı: “Tesadüfi-öğrenme kuramı” olarak da adlandırılan bu yaklaşım progresivist (ilerlemeci) eğitim girişiminde ve açık okullarda benimsenmiştir.
Problem çözme, tahminlerde bulunma, muhakeme, simgeleştirme ve iletişim gibi araştırma/keşif süreçleri öğretimin odağını oluşturur ve bilgiyi organize etme, oluşturma/ayrıştırma, örüntüleme ve birleştirme gibi beceriler içeren matematiksel inceleme yapma yetisini geliştirmeyi hedefler. Doğru ya da yanlış yanıt yoktur. Değerlendirme çocuğun kendisi tarafından yapılır. Öğretmen otorite kullanımından kaçınır ve demokratik ve öğrenci merkezli bir atmosfer sunar. Hem takım arkadaşı hem gözlemci hem de şeytanın avukatı rollerini üstlenir. Çocuklar keşfetmeye, paylaşmaya, kendi somut modellerini oluşturmaya ve ileriki aşamalarda yazılı işlemleri uygulamaya teşvik edilirler

Keşif yoluyla fen eğitiminde öğretmenler dört ayrı rol üstlenirler. Bunlar şunlardır:

1. Kolaylaştırıcı

2. Katalizör

3. Danışman

4. Model. 

Bilimsel süreçlerle çocuklar meşgulken öğretmen sorduğu sorularla çocuklara rehberlik
edebilir. Açık uçlu sorular beynin her iki yarı küresinin de kullanılmasını ve alternatif yanıtlar (muhtelif) üretilmesini sağlar. Açık uçlu soruların amaçları şöyledir:
• Keşif çalışmalarını başlatma: Hem etkinliği başlatmak hem de etkinliğe bağlı çocukların çıkarsamalarını almak için kullanılabilir.
• Tahminleri alma: Deneye başlamadan önce. “Eğer… yaparsak sizce ne olur?”
• Anlaşılıp anlaşılmadığını sorgulama: “Suya koyduğumuz zeytinyağı neden yüzeyde bir katman oluşturdu?”
• Muhakeme yapmaya yönlendirme: “Sence neden bu ağacın yaprağı bu kadar genişken bu ağacınki iğne şeklinde?”
• Katalizör görevi görme:Bir probleme ilişkin ilgiyi yeniden uyandırmak için. “Bu
tabağın suda batmaması için ne yapabilirsin?”
• Yaratıcı düşünmeye teşvik: “Yerçekimi olmasaydı hayatımız nasıl olurdu?”
• Duygular üzerine düşünme: “Bu deneyde en çok ne hoşunuza gitti?”