模型自诞生以来,一直受到科学领域的广泛关注。物理学的发展进步实际上可以看成是一个开发模型、应用模型以及修改模型的不断交替的过程。模型可以定义为现象系统的抽象和简化表示,使其中心特征明确,并可用于生成解释和预测。建模可以定义为开发,测试和改进模型的持续过程,以解释物质世界,并传达我们对它的理解。在高中物理知识的具体学习中,模型与建模知识的认知对其物理知识的理解起着很关键的作用,学生对物理模型与建模知识的认知不足,会导致学生在学习过程中,只会机械套用已有的物理模型,无法获得对知识的全面深刻的理解,不会运用模型去解释真实世界中的物理现象,且遇到原始物理问题时,抓不住物理问题的本质特征,建立的模型与实际情况不相符合,从而导致得分率低下。此外,国内的相关研究,只对中学生物理模型的本质的认知进行了评估,未全面评估学生的模型与建模知识的认知情况,无法全面深入了解学生模型与建模知识的认知现状。针对以上问题,本研究以晋北地区某中学的高中生为研究对象,通过问卷调查的方式分析高二学生的物理模型与建模知识的认知现状。本研究试图回答以下三个问题:1、物理模型与建模知识主要包括什么?2、学生的模型与建模知识的认知水平如何划分?3、高二学生的模型与建模知识的认知现状是怎样的?可行的改进措施有哪些?本研究使用的调查工具是中学生物理模型与建模知识的认知调查问卷。问卷包括6个维度10个要素:模型的本质(模型的定义;模型的属性;模型的表征;模型的构造性质)、建模的本质(建模过程;模型的改变)、建模的目的、模型的功能、多重模型、模型的评估。问卷各维度的内部一致性系数在0.795~0.917之间,表明该问卷的信度良好。本研究的主要结论有:1、整体来看,高二学生的模型与建模知识的认知情况良好,得分水平由高到低依次是模型的功能、建模的目的、多重模型、模型的评估、模型的本质、建模的本质,其中模型的功能和建模的目的略高于整体水平,多重模型与整体水平持平,模型的评估、模型的本质、建模的本质略低于整体水平。且对变量进行差异性分析,得出成绩好的学生相较于成绩一般的学生在模型与建模知识的整体认知上表现突出,而性别在其整体认知上无显著差异。2、分析各维度的要素可知:(1)在模型的本质这一维度中,模型的定义、模型的构造性质、模型的表征这三个要素的得分率较高,而学生对模型的属性这一要素的认知存在问题。(2)在建模的本质这一维度中,其中建模过程这一要素,学生认知存在问题的是模型的效化,而在模型的改变这一要素,一半以上的学生存在认知错误,认为物理模型是不会发生改变的。(3)在建模的目的这一维度,学生的整体表现良好,对建模的目的的认知均能达到水平三。(4)在模型的功能这一维度,学生整体表现良好,对模型的功能有一个清晰的认知,且大多数学生均能达到水平三。(5)在多重模型这一维度中,85%以上的学生认为在解题的过程中可以使用多种物理模型,且一个特定事物或现象可以对应多种物理模型。学生对模型的认知在水平二和水平三之间。(6)在模型的评估这一维度中,接近四分之三的学生认为模型没有好坏之分,都是好的模型。在模型评估的其他要素中,85%以上的学生认为物理模型可以用来解释或预测,针对模型的这部分知识的评估,大多数学生的认知水平都达到了水平三。针对上述问题提出了四个改进学生物理模型与建模知识的认知现状的策略:(1)在物理教学中重视物理学史的知识,将与物理课程相关的物理学史知识恰当的穿插在物理课堂教学中,逐步渗透进而帮助学生理解科学家的建模历程,从而了解模型和建模的本质。此外,重视物理学史课程资源的开发和利用,让学生自主了解物理科学发展的历史,建立模型的本质观。(2)开发物理建模教学课程,让学生可以由知识的被动接受者转化成主动建构者,主动参与到物理模型的创建和应用的过程中。(3)在物理习题教学中,多增加一些原始物理问题,逐渐培养学生对模型和建模的理解。(4)在物理教学中将显化教育和隐性教育相结合,从而将物理知识的学习、科学探究能力的发展与科学本质的理解进行整合,加深学生对物理模型与建模知识的理解并体验探究过程。