Ce chapitre concerne la question des recherches sur le développement des compétences professionnelles à propos des enseignements scientifiques fondés sur les démarches d'investigation (ESFI). Dans un premier temps, nous préciserons ce que nous entendons par ESFI et nous verrons que ces activités sont complexes pour les enseignants. Puis, à partir des cadres théoriques référés à la psychologie ergonomique, nous identifierons des repères permettant de comprendre le développement des compétences professionnelles dans les activités complexes. Ensuite, à partir des travaux et réflexions menés dans le cadre du projet européen STEAM , nous élaborerons un modèle apte à identifier l'activité d'enseignants de sciences au cours d'une séance fondée sur les démarches d'investigation. Nous terminerons en confrontant ce modèle au cas de vingt enseignants, certains inscrits dans un travail collectif, d'autres non. La question qui sous-tend ce chapitre est d'ordre méthodologique car il s'agit de permettre aux enseignants, aux formateurs et aux chercheurs de situer les activités d'enseignement et les apports du travail collectif en référence à une modélisation prenant en compte la complexité des ESFI.