物理认知结构反映了学生头脑中物理知识的存储状态和物理认知的信息加工方式。物理认知结构的测量、评价和优化对于提高物理教学实效意义重大。以往的认知结构概念的界定忽视了认知结构的动态认知加工特性；以往的认知结构测评的教学实用性不高；以往的认知结构优化策略的提出未建立在认知结构测评的基础之上。为了弥补这种不足,论文主要完成了认知结构理论的整合、物理认知结构模型建构及测评原理提出、物理认知结构实际测评、物理认知结构优化策略提出四个方面的工作,分别取得如下研究成果：1.认知结构是个体的认知功能系统,由静态知识存储系统和动态认知加工系统组成,分别对应狭义认知结构和广义认知结构。狭义认知结构是知识在头脑中的组织形态,主要有三种表征方式：代码、程式、模式,可用FIS-PM模型表征。广义认知结构是主体认知客体的信息加工方式,主要由认知映射、认知操作和认知监控三种认知成分构成,可用认知态模型表征。认知结构的一般特征有：领域性、系统性和个体差异性。良好认知结构的特征有八个方面：内外辨别性；观念稳定性；任务适应性；选择有效性；操作高效性；加工审慎性；方向预判性；整体均衡性。2.根据FIS-PM模型,以“质点”为例,建构了“质点”的静态认知结构模型：“质点”的物理知识分布图；根据认知态模型,以实际物理问题解决为例,建构了该问题解决的动态认知结构模型：认知过程模型。基于认知结构模型的建构,笔者分别提出了测量与评价静态、动态物理认知结构的方法：知识分布图法与相似度法；认知过程分析法与状态属性分析法。3.笔者使用了自制静态物理认知结构测量试卷和动态物理认知结构测量试卷,对52名学生实施了测量。运用相似度法和个案分析法分析了该班学生“功”的静态物理认知结构；运用宏观统计法和状态属性分析法分析了该班学生物理问题解决的动态物理认知结构。实证研究表明：(1)数据处理结果可以反映出学生的物理认知结构状况,并且与学生的实际学习情况比较吻合。(2)使用知识分布图法测量静态物理认知结构时,需要建立语义关系转化为语义距离的标准。(3)认知过程分析法需要进一步完善,以获取更多的认知加工信息,同时实现测评的标准化。4.将认知结构理论和物理教学结合,论文提出两类优化学生物理认知结构的策略。第一类优化策略从宏观物理教育教学层面提出：在教学设计方面,深入理解认知结构理论,编写认知结构化的教学设计；在教学实施方面,合理建构物理情境,尊重物理认知规律,科学归纳物理知识；在教学评价方面,创新物理认知结构的测评方法,提高测评的教学实际效用；在教学补救方面,根据学生物理认知结构测评的结果,弥补、优化学生的物理认知结构；在教学档案方面,帮助学生建立物理认知结构的发展档案,记录物理学习过程中存在的问题,积极开展个性化教学。第二类优化策略从微观物理认知发展层面提出：在教学目标方面,设立明确的物理课堂教学目标；在测量内容方面,结合课堂教学及课后练习,确定知识与认知两个方面测量内容,突出重点、难点和易错点；在测量工具方面,根据测量内容,采用科学的物理认知结构测量方法,制定合理的测量工具；在数据分析方面,结合测量方法与工具,采用科学的评价方法分析学生的物理认知结构；在优化方案方面,结合物理认知结构测评的结果与教学目标,制定合理的教学补救、优化方案。