随着新课程改革的实施，学生在学习物理过程中出现的问题，例如学习兴趣不高，学习主动性差，学习感觉困难等越来越明显。本研究提出按照微世界理论设计课堂教学模式和设计相应教学课件，并在教学中加以实践以解决上述问题。本研究选择天津市十四中学高二两个理科班的80名学生作为被试，并随机指定实验班和对照班，进行实践和研究。本研究在广泛参考各种理论资料的前提下，充分了解微世界理论的发展，概念，及其学习环境的特点。参照相关理论，分析微世界理论与建构主义，探究式教学，及新课程标准的关系，在此基础上提出微世界理论教学模式的设计理念，原则，及教学中具体实施步骤。本研究主要采用实验法，采用等组前测——后测实验设计模式，同时辅以调查法等使实验过程的研究方法做到可测可操作。实验班采用根据微世界理论设计的教学模式实施教学，并配合使用相应的课件。对照班采用传统方式教学。在实验过程中，严格控制无关变量，通过四次阶段性考试，收集实验班和对照班的成绩，研究者统一将评分结果利用计算机进行统计分析，运用差异显著性检验(Z检验)判断实验班和对照班的物理学习兴趣和能力发展水平的差异是否显著。通过研究发现，第一，在日常教学中采用微世界理论教学模式的学生与对照班的学生在物理学习兴趣，学习能力，学习焦虑水平上均呈现比较明显的差异，而且实验班的学生学习成绩明显高于对照班学生的学习成绩；第二，在采用微世界理论教学模式的过程中，学生在随附学习中自主学习的能力增强，这同时也对教师提出更高的要求；第三，在同一种教学模式中男生和女生的学习成绩，学习能力发展水平也呈现出不同的差异，这种现象与男女生的思维模式，注意力水平有关。