（二）研究方法
1.扎根理论研究方法
扎根理论研究方法是1960年相关专家在研究社会学问题时，开创的一种基于质性数据的分析来构建理论的研究方法。这种方法不同于以往的验证假设形成理论的思辨方法。扎根理论研究主要有三种取向，系统程序取向，浮现设计取向，以及建构主义取向。建构主义扎根理论研究取向强调依托数据中看到的东西来生成代码，而不是将预先设定好的概念应用到数据归类上；而有关的其他专家主张要依据一定的理论框架预先设定概念范畴，再借助这个范畴对数据编码。扎根理论研究方法所生成的理论不是用来解释、论证和预测有关现象的普适的形式理论，而是一种具有针对性，关注个性和复杂性，探究特定现象本身及其内在联系的实质理论。
研究采取建构主义扎根理论研究取向对物理建模能力构成要素进行分析和揭示，我们对物理建模能力构成要素的研究与以往研究者从“应然”视角进行理论思辨的研究不同，而是面向个体建模能力的实然状态，根植于物理建模活动的场域中进行研究分析进而建构自己的扎根理论。本书的研究不是一种宏大的“形式”理论的叙述，而是从具体的实际问题出发，逻辑归纳原始资料基础上的微小的“实质”理论的构建。扎根理论研究方法强调研究的实证性、原创性、可靠性、情境性、独特性和分析性，它满足了我们研究物理建模能力构成要素的所有构想，是适合本书的研究方法。
2.访谈法
访谈法是质性研究最重要的资料收集方法，访谈法通过深入的研究性交谈，鼓励受访者以口头语言的形式发表看法，再根据受访者的答复收集客观、中立的事实材料，以准确地了解和揭示受访者心理活动、思想观念和行为特征的一种方法。深度访谈能够引导深入交谈，可获得深层次、可靠、有效的原始资料，更具有灵活性、即时性和意义解释功能，而且实施容易、方便可行。访谈法以调查对象数量划分为：个别访谈和集体访谈；以访谈问题的类型划分为：结构性访谈、非结构性访谈和半结构性访谈。
研究质性分析部分通过个别的深度访谈获取一手的原始资料，以揭示研究对象对物理建模能力的见解、观点、经验、态度和行为特征等信息，而不对其做出科学的解释；接着通过扎根理论研究对原始资料所承载的意义进行阐释。
3.科学知识图谱法
科学知识图谱方法主要是通过Cite Space，Hist Cite，Bib excel等工具软件绘制科学知识发展进程与结构的关系图，进而阐释一个学科知识领域的结构系统，并可预测其发展前沿和研究热点的方法。同传统研究方法相比，它的最大优势是数据的客观性和有效性、图谱的直观性和科学性。
研究借助科学知识图谱探寻我国科学教育研究者在研究学生物理或科学建模能力培养问题时所关注的关键词。这些关键词中的部分高频、强中心性和高突现词能反映研究者所聚焦的物理建模能力要素，再结合对高频关键词的因子分析，得出主成分的累计方差贡献率，合并考察两部分量化分析的结果，以验证质性分析结论的信度。
4.问卷调查法
问卷调查法是调查研究方法的一种，它是将研究者所要聚焦的问题编制成统一的问卷，以当面作答、邮寄填答等书面形式向被选取的调查对象收集资料，从而了解调查对象对某一现象或问题的看法、意见的一种研究方法。研究采用封闭型回答设计“高中生物理建模能力培养状况”问卷，在中学物理教师中展开调查，收集实际教学中物理教师对学生物理建模能力各构成要素的培养情况，以便揭示我国学生物理建模能力培养中存在的问题，为下一步提出教学对策和建议提供参考。
5.文本分析法
文本分析法是指按某一研究课题的需要，从不同角度对单一或多个文本对象分析、综合、比较，从文本的表层深入到文本的深层进行阐述和解释，进而发现文本深层意义并推断文本传播者的态度的一种研究方法。研究通过质性文本分析，对《院士思维》（共四卷）文本进行分析、归纳和比较，提取院士建模活动中所涉及的与建模能力相关的概念，进一步编码、分类，为构建物理建模能力构成要素框架提供补充性信息，以保证整个质性分析过程中代码达到饱和。研究还通过量化文本分析，对我国现行科学课标、物理课标进行分析，揭示国家政策性文本对物理建模能力培养的影响和制约情况，为培养学生物理建模能力的问题成因寻找证据支持。
除上述主要研究方法外，本书还应用了文献研究法。本书分析选题的背景和依据，了解国内外对该课题的研究动态，在前人研究基础上提出创新的突破点，以及选择研究方法，设计研究路径，阐述研究的理论基础等方面都贯穿使用了文献研究法。