《普通高中物理课程标准(2017年版)》提出要培养学生的物理学科核心素养。科学思维作为物理学科核心素养的核心,具有四大要素,模型建构居于之首。针对高中生模型建构水平有待提高这一现实,开展高中物理模型教学研究,建构基于模型建构的教学设计框架并实施,以期学生掌握模型建构方法,提高科学思维能力。研究采用了文献研究法、理论研究法和案例研究法。通过对国内外模型建构的相关文献进行了研究,发现我国对于模型的理论研究居多,实践研究偏少,模型教学研究聚焦课堂不足,具体存在以下问题:(1)对模型教学实际开展情况的研究较少,包括:模型教学实施困难和限制研究不多,教学设计的案例较少等;(2)以课时为单位、原有班级教学组织形式,进行教学设计,视野不宽;(3)在实际模型教学开展不够的情况下研究建模能力培养和评价,缺乏现实基础。由此,根据相关理论构建基于模型建构的教学设计框架,共包括以下四部分:(1)教学内容的选择与整合:将构建物理模型需要的物理概念及物理规律整合形成一个完整的物理模型教学单元;(2)从“模型建构”和“物理学发展的理解”两个维度确定模型构建教学目标,结合《普通高中物理课程标准(2017版)》中的模型建构要求,将教学目标细化为三个水平,且不同水平之间具有递进关系。(3)模型建构教学过程的构建:将模型教学过程分为心智模型外显、表征模型、验证模型、评估模型、修改模型及应用模型六个阶段,这些阶段中的某些部分可以视情况进行重复和删减;(4)教学策略的构建:(1)根据模型建构教学流程图设计模型建构工作单,学生在讨论过程中可以按照工作单中的提示进行模型建构;学生在建模完成后,形成完整的工作单,可以作为评价学生建模能力的依据之一。(2)按照组内异质,组间同质的方法将全班分成若干小组,每个小组保持在六人之内,教师需要考虑各种因素,保证每个合作小组中的成员在完成各自任务的同时,可以互相学习,共同进步。为了准确把握物理模型教学现状,根据教学设计框架设计物理模型教学与实际教学流程对照表,按照实习学校教学进度,依据对照表找到“牛顿第三定律”和“力与运动的关系”找到实际教学流程中隐含的模型建构要素,发现情境环节与模型建构一致,暴露心智模型环节在学生能够利用前概念判断的情况下与模型建构一致。“匀变速直线运动模型”在整个力学中最具有基础性的地位,基于模型建构的教学设计框架选取《匀变速直线运动》和交通事故认定问题为例进行教学了设计,将教学设计分为两个部分,第一部分进行新课教学,构建物理模型,第二部分应用建构好的物理模型解决实际问题,以此证明模型建构教学设计框架的可操作性。在教学过程中需要注意以下几点:第一、让学生参与到物理模型的构建中并开发模型,以阐明他们自己对科学现象的理解,而不是主要使用教师或科学权威提供的模型;第二、构建形成的物理模型是学生对于类似实际情境产生的新的理解,各小组通过表征模型与其他小组分享自己的思维过程,试图说服他人或帮助他们理解这些现象。这是一个表达与交流的过程,在这一过程中,小组之间完成物理模型的验证、评估和修改过程,最终得到可以解释类似现象的物理模型;第三、解决实际物理问题是一个新模型的构建过程。