以“分子和原子”3堂同课异构课为载体,阐述了模型素材差异对学生概念认知水平的影响.通过控制变量法以及采用“前测问卷—课堂授课—课后测试—访谈问卷”的研究方法,得出以下结论:(1)教师采用教育的类比模型进行教学更有利于学生对“分子”“原子”概念的建构,采用图像和符号模型进行教学更有利于学生“从微观角度解释物理变化、化学变化”概念的建构.(2)从知识来看,使用图像和符号模型组织教学整体来说能帮助学生对“分子和原子”的概念建构到更高水平.从建模能力来看,使用图像与符号模型教学更能培养学生的图像识别与描述能力,使用教育的类比模型教学更能培养学生的动手能力和空间建模能力.(3)同时使用2种模型进行教学时学生对概念建构的程度最好,概念建构所达到的水平也更高.同时,研究对教材的编写、教师的教以及学生的学提出了一些建议.