面对19世纪末、20世纪初科学猛进、知识倍增的局势，杜威反对专以积累知识为教育目的，认为“科学”日益增加，若不讲方法，而专以积累知识为教育目的，则不免挂一漏万，徒劳无功。他提出教学的首要任务是培养灵敏、缜密而透彻的思维习惯。“思维五步法”就是体现他的这一教学思想的重要方法。
国外有学者说：“从智者派学者以来，没有一个人象杜威那样，把哲学和教育学如此紧密地联系在一起。” 杜威既强调认识的过程，又不忽视认识的结果。他举例说，形式逻辑和实在思维的关系，好比一张地图和地图所由制成的测量和探险，前者是结果，后者是过程。没有测量和探险，地图当然不会产生；而地图既经制成后，尽可以不提那测量，探险的过程而自由地使用。杜威把形式逻辑和实在思维统一起来，其结果便是他提出的“反省思维”。“真正的反省思维都必定归结到一个结果，把这个结果明确地表述出来便成为结论；真正的反省思维，也必定要检查结论所根据的材料，把它表述出来，便成为前提。”因此，反省思维是“一种对于一切问题反复而严正地持续地思考的过程”，是“从现有事实，联想到其他事实，而以二者的实在关系作为信念根据的一种过程”。反省思维就是“思维五步法”的哲学依据。
从问题的提出到问题的解决，思维在其中演进着。这一演进的过程，杜威认为一般有五个步骤：（1）联想（或译为“暗示”、“建议”），即心灵趋向一种可能的解决。（2）问题，将所曾觉察到的困难或疑虑理论化为一个需要解决的问题，即必须得出答案的问题。（3）假设（或译为“臆说”），使用一个又一个的建议，作为解决此问题的观念或假设，并通过观察与其他工作，搜集解决此问题的事实材料。（4）推理，对作为观念或假设的心理操作（推理乃推论之一部分，而非全部）。（5）以外表或想象的活动试验此假设。
杜威认为，教学应引导学生从各种活动中进行探索性的学习。概括起来，其基本教育过程是联想、问题、假设、推理、验证五个步骤（即通常所说的思维五步法）。
（1）创设问题情境（联想），即教师为儿童创设一个真实的活动情境，情境要贴近生活，尽量模拟社会，并能使儿童产生疑惑。
（2）产生问题，即疑惑促使儿童主动提出一个急需解决的问题，这个问题作为思维的刺激物，将儿童置于欲解决疑难的境地。
（3）提出假设，即儿童利用教师所提供的材料进行观察、操作，根据材料和亲身观察、操作作出种种假设。
（4）进行推理，即儿童根据假设进一步观察事实，推断每一个阶段的结果，整理和列出解决问题的方案和办法。
（5）验证假设，即进行试验，验证解决问题的想法，让儿童自己去发现假设是否有效。
他举例说，如有人在行路时，忽遇见一条水沟，而想着跨越它（联想、建议、计划）；接着为安全计，此人便观察水沟的情形（观察），继而发现此沟颇宽，对岸湿滑（事实、资料）；然后设想此沟是否尚有较狭之处（观念），于是上下查看（观察），以便探求究竟（以观察试验观念）；如未发现较狭之处，便另拟一新计划，如发现一条圆木（复为事实），就没想此圆木是否可用作桥梁（复为观念），于是将圆木置于水沟上而越过之（由外表的行动试验及证明）。这便是杜威所谓的反省思维的五个阶段，是反省思维不可缺少的特征。在实践上，两个阶段可以拼合，若干阶段则历程甚短，一瞥即过，因此，五步骤并非一固定不变的方式。当视个人的智慧及当时对情境反应的情况而定。
可以看出，杜威主张从事实出发，从主体看来存在疑难的问题开始思维活动；通过观察，产生联想，找出待解决的问题，即发现和确定疑难之处；然后在掌握分析材料（通过观察、联想）的基础上提出初步解决这一问题的假设；接着分析推论这一假设能否确立的理由，修改他的假设，得出暂时的结论；然后，再把这一暂时的结论予以检验，应用于问题的解决或解释，经得起实践检验的结论是正确的结论，经不起检验的则是谬说。这一被视为正确的结论在以后的应用之中，又须继续不断地注意情况的变化和结论的修改。
杜威不是为研究反省思维过程而研究思维过程，而是处处注意与教育实际相结合。在《民主主义与教育》中，他从反省思维的“五步法”类推出他的“以解决问题为中心”的教学过程，提出“教学法的要素和思维的要素是相同的”。即：第一，学生要有一个真实的经验的情境；第二，在这个情境内部产生一个真实的问题，作为思维的刺激物；第三，他要占有知识资料，从事必要的观察，来对付这个问题；第四，想出解决问题的方法；第五，通过应用来检验他的想法。
