近年来,科学解释的教育价值逐渐得到科学教育研究领域的认可,认为科学解释是科学发展的重要元素,也是科学学习中不可或缺的认知与能力,科学解释已被视为科学核心素养的一部分。“建构科学解释”作为学生的科学实践的关键要素之一,解释作为一种认知要求、科学探究或科学和工程学实践的要素明确写入了课程文件中,并不同程度的体现了其在科学课程中的重要性。“科学解释教学”与“学习进阶”的研究也开始受到学术界的关注。研究一通过对国内外关于科学解释和学习进阶相关研究文献的梳理和分析,以McNeill和Songer等人的观点和科学课程标准中的科学解释作为理论基础,建构学生科学解释进阶的理论框架,将学生科学解释能力分为四个层级,依据层级构建科学解释进阶层级的判断矩阵。通过跨年级测试研究发现,科学解释进阶的理论框架和进阶层级的判断矩阵能够有效判断和区分学生科学解释的各个层级,样本学生的科学解释能力整体处于层级2,存在较大的进步空间,随着年级的升高学生科学解释能力在提高,但存在整体解释中缺少推理要素或伪推理、证据要素暴露前概念,对科学解释问题抵触或表述不清等问题。研究二为实现学生科学解释能力的进阶,本研究将科学解释和学习进阶进行整合。通过对国内外已有建模教学理论和实证研究结果的分析,以几种典型的教学设计模型和郭玉英等的基于物理核心素养学习进阶的教学设计模型作为理论基础,从学生科学解释能力进阶和科学解释教学流程两个维度建构基于CER框架进阶的教学设计模型。基于模型开展教学设计,并对两组学生(实验组和控制组)进行教学实践。通过研究发现:本研究所建构的基于CER框架进阶的中学物理教学设计模型,在光的直线传播上,科学解释教学对于学生在证据要素上的进阶效果是显著的,在光的反射上,科学解释教学对于学生在推理要素上的进阶效果是显著的。学生在教学前对于光相关现象的理解存在较多迷思,教学后有改善,科学解释教学能够促进学生对光相关现象的理解。