L'approche par problèmes est une approche pédagogique centrée sur l'apprenant ; elle vise le développement de compétences transversales par l'étude de cas, l'apprentissage par problèmes (« problem-based learning »), l'analyse de controverses ou la réalisation de projets. Ce sont là des exemples de résolution d'un problème complexe. Les participants, regroupés par équipes, travaillent ensemble à chercher des informations et à résoudre un problème réel ou réaliste proposé de façon à développer des compétences transversales et à faire en même temps des apprentissages de contenu.  

Dans l'apprentissage par problèmes (APP) (« problem-based learning »), les apprenants, regroupés par équipes, travaillent ensemble à résoudre un problème généralement proposé par l'enseignant, problème pour lequel ils n'ont reçu aucune formation particulière, de façon à faire des apprentissages de contenu et à développer des compétences de résolution de problèmes. La tâche de l'équipe est habituellement d'expliquer les phénomènes sous-jacents au problème et de tenter de le résoudre dans un processus non linéaire. La démarche est guidée par l'enseignant qui joue un rôle de facilitateur.

Les apprenants travaillent ensemble pendant quelques heures chaque semaine à résoudre un problème réaliste, présenté autant que possible dans un contexte semblable à celui dans lequel il pourrait être identifié dans la vie quotidienne ; il arrive aussi que le problème soit bien réel. Cela signifie souvent qu'il traverse les frontières traditionnelles des disciplines.  

Si le travail n'est pas satisfaisant, les membres de l'équipe doivent reprendre le travail à l'une ou l'autre des étapes, approfondir leurs connaissances et se réunir une seconde fois. Les apprenants travaillent de façon autonome à l'aide de ressources documentaires ou autres mises à leur disposition. Quand le problème est résolu, ils établissent un bilan de leurs apprentissages et ils amorcent un nouveau cycle en tentant de résoudre un autre problème. Les apprenants travaillent de cette façon sur un seul problème à la fois.  

Le processus d'apprentissage est ainsi continuellement mis en lumière et les apprenants sont encouragés à intégrer et à appliquer leurs habiletés en développement et à identifier, analyser et résoudre des problèmes de plus en plus complexes.  

Dans l'apprentissage par problèmes de type réflexif, après qu'une première démarche (boucle) de cueillette d'informations a été effectuée, on demande aux apprenants d'évaluer les sources d'informations qu'ils ont utilisées, d'évaluer également leurs connaissances antérieures et leur raisonnement initial et de voir comment ils peuvent maintenant avoir une meilleure compréhension du problème sur la base de ce qu'ils ont appris. Ici, contrairement à l'APP traditionnel, l'évaluation du processus se fait à chaque boucle de recherche d'information et non seulement à la fin lorsque que l'ensemble du processus de résolution de problème est complété.  

Dans l'apprentissage par problèmes, certains problèmes visent à faire faire des apprentissages par l'analyse critique de sujets controversés ou par un diagnostic, une prise de décision ou un jugement à partir d'une situation problématique. Les éléments essentiels de l'apprentissage par problèmes peuvent être généralement regroupés en trois temps forts qu'on nomme « espace problème, espace solution et espace réflexivité »; cependant, ces phases ne sont pas nécessairement dans cet ordre et l'ensemble du processus est itératif, c'est-à-dire non linéaire.

Le tableau suivant illustre de façon générale ce que l'on retrouve le plus souvent. L'ordre n'est pas nécessairement fixe. Ce qu'il est important de retenir, c'est qu'il faut maximiser l'interaction entre les apprenants et l'enseignant, diversifier le plus possible les sources d'information et les apprentissages à effectuer, et faire un retour individuel et collectif sur le processus. Les phases 1 et 2 (espace problème) ainsi que les phases 6 et 7 (espace réflexivité) sont généralement celles où les novices, par comparaison aux experts, consacrent le moins de temps. Il est donc important pour l'enseignant d'aider les apprenants à faire cette prise de conscience et à les inciter par des questions à y consacrer plus d'efforts. 

L'exploitation d'un problème peut varier selon la tâche dévolue aux apprenants. Un problème peut conduire à un jugement, à une solution ou encore à un plan d'action. Dans tous les cas, les tâches demandées conduiront à l'acquisition de connaissances nécessaires à la compréhension ou à la résolution d'une situation spécifique :

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