我国物理课程标准和科学课程标准对模型和建模的要求
课程标准是国家颁布的课程建设纲领性文件，它是课程建设和发展的基石。分析我国科学课程标准和物理课程标准中关于模型和建模的表述，有利于挖掘我国高中生物理建模能力培养问题的成因，为下一步提出满足学生物理学科核心素养发展要求的建模教学策略和建议提供参考。
1.现行初、高中物理课标的文本分析
在此我们以物理建模能力构成要素框架理论为依据对《义务教育物理课程标准（2011版）》和《普通高中物理课程标准（实验稿）》进行文本分析及数据统计，挖掘两份课程标准对模型和建模能力培养的要求和规定。
（1）初中物理课标对模型和建模的表述
《义务教育物理课程标准（2011版）》（以下简称初中物理课标）在坚持指导性、规范性、可操作性、可评价性原则的基础上，对2001年实验稿的内容进行了调整，将内容标准改为课程内容，力图使表述更科学准确、规范合理；增加了教学案例，使案例更具有操作性和参考价值；修改了实施建议的段落及文字表述，力求增强对教学的指导。我们以物理建模能力构成要素的三个能力类属“非认知因素”“基础能力因素”和“专项能力因素”为维度对初中物理课标进行文本分析，梳理课程标准中关于模型和建模的表述。通过对课标文本的认真阅读和课标理念的深入领会后，发现初中物理课标通过“将物理基础知识与基本技能运用于生活、生产实际”的方式来“激发学生的学习动机和学习兴趣”；通过“对不同学科知识的渗透和研究方法的借鉴”实现“学习迁移”；通过“让学生经历探究过程”来“培养学生的创新意识”；通过“了解科技新进展及其给社会进步带来的影响”使学生“逐步树立科学的世界观”。有了以上对课程文本的挖掘和解读，我们能更精确地对课程标准中有关模型和建模的文本进行分析和指标归类。
初中物理课标的“课程目标”部分没有具体的模型和建模能力培养的目标表述，为了准确把握初中物理课标对建模能力的明确要求，我们认真梳理课标文本，分析其中关于模型和建模的内容。通过阅读发现初中物理课标关于模型和建模的表述可以分为两类：第一类是直接出现“模型”或“建立模型”等词汇的显性表述，共计2处；第二类是在文本中没有直接出现“模型”或“建立模型”等类似词汇，但所述内容涉及模型和建模的隐性表述，共计13处。隐性表述远远多于显性表述，所以要了解课程标准对物理建模能力培养的目标要求就必须认真挖掘和解读13处隐性表述文本。初中物理课标中关于模型和建模的13处隐性表述全部分布在“课程内容”部分。初中物理要求学生对模型本质的认识从实物复制品上升为一种抽象的物理表征，要求学生认识物理学中的基本模型，并能用符号或图形表征模型使其成为一种进行交流的概念模型。模型是科学教学中最重要的核心概念和跨学科概念，建模是八大科学实践中贯穿其他七种实践活动的最核心的实践活动，因此，作为自然科学基础和重要分支的物理学科理应重视对模型和建模能力的培养。然而，初中物理课标不但没有对建模能力的培养提出明确的要求，而且相比于小学科学课标，初中物理课标对模型和建模能力的要求实际上有所弱化，这与建模在物理学中的重要地位是不相符的。小学科学课标对学生的模型和建模意识的培养以及认知能力的发展提出了基本的要求，初中物理课标本应做好衔接工作，进一步明确对这种意识的培养和认知能力的深入发展，在符合学生认知发展水平的基础上提高对模型和建模的元认知要求，为高中阶段培养学生物理建模能力奠定基础。然而，初中物理课标对模型和建模的重视程度显然不能与物理知识的掌握和解题能力相比。初中生的思维正处在从形象思维向抽象思维转化的阶段，模型和建模正是对其思维进行训练的最好方法，它构建起了从学生生活经验到物理理论间的“桥梁”。如果在初中阶段还不抓紧时间架设这座“桥梁”，一直等待学生思维能力发展完善才去做这件事，总是把生活经验作为对现象的描述，而不进行严格的模型化处理，这将严重阻碍学生对事物认知的视野和能力。
（2）高中物理课标对模型和建模的表述
在《普通高中物理课程标准（实验稿）》（以下简称高中物理课标）的“课程目标”中出现了一处对“模型”的表述，“认识物理实验、物理模型和数学工具在物理学发展过程中的作用。”虽然只有一处，但它出现在“课程目标”这个特殊位置上，所以意义重大。这说明高中物理课标对模型和建模能力的培养有了一定的要求，然而这个目标要求并不具体，我们从中找不到“高中物理课标要求模型和建模能力达到怎样的目标”“目标达到何种程度”等答案。为了准确把握高中物理课标对模型和建模能力的表述和要求，我们认真梳理课标文本，发现高中物理课标关于模型和建模能力的表述也分为显性表述和隐性表述两类，显性表述共计9处，出现“模型”一词的显性表述8处，出现“建立模型”一词的显性表述1处；隐性表述48处。隐性表述是显性表述的5倍，所以要了解课程标准对物理建模能力培养的目标要求就必须认真挖掘和解读这48处隐性表述文本。高中物理课标关于模型和建模的隐性表述绝大部分分布在“内容标准”栏目中。相比初中课标，高中物理课程标对模型和建模能力的要求不但目标表述明确，而且程度水平有很大的提升。首先，要求掌握的物理模型类型从实体模型转向过程模型、结构模型、相互作用模型等更为抽象的类型。高中生的思维已经逐渐从具体形象思维转向抽象逻辑思维，所以结构模型的要求也从对宏观系统结构模型的认知转向对微观系统结构模型的认知；相互作用模型成为要求理解和掌握的重点模型类型，高中物理课标中涉及静电力、洛伦兹力、安培力、表面张力、核力、原子核的结合能共六种相互作用模型，除表面张力外其他五种相互作用都是日常学生很少有机会接触到的作用力，对学生的抽象逻辑思维能力要求较高。高中物理课标已经向学生提出掌握模型和建模元知识的要求，例如“通过对质点的认识，了解物理学研究中物理模型的特点，体会物理模型在探索自然规律中的作用”，“知道点电荷，体会科学探究中的理想模型方法”。高中物理课标开始重视模型的角色、地位和作用，例如“知道万有引力定律。认识发现万有引力定律的重要意义，体会科学定律对人类探索未知世界的作用”，它将对模型和建模的要求与科学本质的教学要求紧密结合。几乎在每个知识模块中都有对模型和建模的隐性要求，所以高中物理对模型的认知要求比初中阶段有很大的提升，除去要求深化对模型和建模本质的认识外，还在一定程度上要求学生具有应用已有模型，修正或建构新模的能力。
2.现行小学、初中科学课标的文本分析
（1）小学科学课标对模型和建模的要求
《全日制义务教育小学科学课程标准（2011版）》（以下简称小学科学课标）中“模型”一词共出现了9次，“建立模型”一词出现了2次，这些对模型和建模的显性表述分布于“内容标准”“实施建议”和“评价建议”三个部分，最密集地出现在“内容标准”部分的“科学探究”要求中。在“科学探究”部分，课标将建模作为科学探究活动不可缺少的科学思维方法，将科学模型作为探究活动的成果以及思维表达的工具。小学科学课标对模型和建模能力的目标集中在树立学生模型和建模意识及通过实体模型认识和理解科学现象的基础层面，例如“能选择自己擅长的方式（语言、文字、图表、模型等）表述研究过程和结果”，“制作岩石标本、昆虫模型、火山、地层模型等”。小学科学课标的“课程目标”部分没有明确提出对模型和建模的目标要求，只在“内容标准”部分逐渐渗透模型和建模意识，以及学习用实体模型解释科学现象。小学科学课标对模型的要求是以“了解”为主，了解实体模型如何解释科学现象，而对建模的要求以“操作”为主，操作或制作一些实体模型以帮助理解科学知识和解释科学现象。在“实施建议”部分出现了“帮助他们学习建立科学模型，由此培养学生的思维能力。”这里虽然出现了“建立科学模型”的字眼，但就小学阶段学生的智力发展水平而言，不可能真正建构抽象的概念模型，应该理解为小学阶段建模能力培养的重点还是形成建模意识，并在教师的指导下建立简单的实体模型。在小学科学课标中，还未把模型和建模能力作为课程的培养的目标，虽然对该能力已经有所关注，但不像实验、科学探究、问题解决能力那样被置于明确和突出的位置。
（2）初中科学课标对模型和建模的要求
《义务教育初中科学课程标准（2011版）》（以下简称初中科学课标）以科学各领域间发展的相互渗透、交叉和融合趋势为课程设置依据，立足于学生的生活经验和认识自然事物的整体视野，为实现学生对自然和科学的整体理解，它通过统一的科学概念、原理、探究过程、STS等把自然科学各分支重组为整体以培养学生的科学素养。课标中“模型”一词共出现了“课程性质”“课程目标”、10处，这些对模型和建模的显性表述分布在初中科学“前言”“课程内容”和“实施建议”部分，形成了较完整的任务链。初中科学课标的“课程目标”中明确提出学生要“会运用简单的模型解释物质的运动和特征”，即对应用模型的能力制定了培养目标。初中科学课标更加关注学生对结构模型的认知和应用，对学生的元建模知识提出更高层次的要求，从小学阶段对模型和建模本质的认识要求是“尺度缩放的实体”层面，转向抽象的表征层面，例如原子结构模型、物质结构模型等。初中科学课标开始重视学生对模型的角色、地位和作用的认识和理解，例如“对自然现象具有解释和预见功能”，将对模型和建模的要求与科学本质的教学要求紧密结合。初中阶段要求学生会用抽象的科学模型进行科学现象的解释，例如“能用物质粒子模型介绍物质的三态变化，体验建立模型的思想方法”。因此，初中科学课标对模型和建模的要求除了“了解”外，更多地提出了“应用”的要求。当然，初中阶段学生还处在形象的具体思维向抽象的逻辑思维过渡的阶段，所以在对模型和建模的认识上还需要一个过渡和衔接，可以从初中课标大部分安排的是学生容易理解“结构模型”这一点上看出课标制定者对学生心理发展水平的考量。在初中科学课标的“课程内容”部分两次出现“体验建立模型的思想和方法”，虽然不是要求学生自己建立模型，而是“体验”建立模型的思想和方法，这在一定程度上也说明了初中科学课标对“建立科学模型”有了进一步的要求。