板倉は仮説実験授業を提唱した当時に「これまでの理科教育は、科学的な認識がいかにしてなり立つものであるのか、ということに関して全く不十分な理解の上に成り立っており、そのためにとんでもない考え違いに支配されていた。それは理科教育の実験についての考え方の中に、最も顕著に表れている。」「多くの人びとは実験というものは実験装置を動かしてみることだと考えがちであるが、実験というものはそういうものではない。」「いくら実験装置を動かしたところで、その行為でもって目的意識的に自然に問いかけるという主体が確立していなければ、それは実験とは言えない」と述べて、自身の認識論に基づいて慎重に作られた問題配列を持つ授業書というものを用いる授業を考案した。仮説実験的認識の理論.板倉は自身が科学史研究から得た理論を「仮説実験的認識論」と呼んでいる。仮説実験授業の理論は、板倉聖宣の科学史研究の成果があって初めて提唱できた。板倉は基本理論の交代における矛盾の重要性を明らかにした。板倉は科学者が理論的な困難にぶつかったとき、どのように乗り越えたかを明らかにし、今日の生徒たちも過去の科学者と同じところで行き詰まるということを明らかにした。板倉はその認識論で決定的に大事なことは「結果が分かる前に予想・仮説を立ててから実験することだ」と考えた。板倉は社会的事象でも「仮説を立てて予想し、その成り行きを実験ととらえ結果を分析する」という意味での「実験」が可能だと考えた。板倉は科学的認識はこうした実験によってのみ決まると考えた。科学史研究で明らかにされた、科学者の困難の打破の仕方を教育に適用したのが仮説実験授業である。これに加えて次の授業論も仮説実験授業の前提となっている。名称.板倉は、仮説実験授業とは「科学的認識の成立過程」において述べた板倉の仮説的な理論にもとづいて運営される科学教育の方法と内容をさすもので、この授業が「仮説実験」の名で呼ばれるのは、科学的認識の基礎が仮説と実験とにあるという「理論」の考え方を科学教育に意識的にトコトンまで適用して展開されるものだからであると述べている。授業書.授業書の例.仮説実験授業では「授業書」というものを使って授業するが、そのひとつ〈光と虫めがね〉の問題を紹介する。