مفاهیم علمی مرتبط با ساختار اتم همچون نظریه کوانتومی و اعداد کوانتوم مفاهیم انتزاعی می باشند که درک آنها به علت عدم پیوند این مفاهیم با تجارب قبلی فراگیران مشکل است و حفظ طوطی وار آنها در دوره آموزشی باعث فراموش شدن سریع این مفاهیم می گردد.هدف اصلی این تحقیق بررسی محتوای برنامه درسی شیمی دبیرستان در این زمینه و تاثیر استفاده از پیش سازمان دهنده ها در یادگیری می باشد. تحقیق در دو بخش موازی انجام شد. در بخش اول به صورت توصیفی، هماهنگی محتوای کتاب دوم دبیرستان با اهداف مورد نظر برنامه ریزان بررسی شد. نتیجه حاصل، نشان می دهد که در این بخش بعد علمی محتوا بیشتر از اهداف دیگر مد نظر برنامه ریزان بوده است. در بخش دوم با استفاده از طرح نیمه تجربی، تاثیر پیش سازمان دهنده (مدل های فیزیکی) در میزان دست یابی دانش آموزان به یادگیری معنادار در دو گروه آزمون و شاهد بررسی شد. جامعه آماری، دانش آموزان دوم دبیرستان ناحیه اسلامشهر بودند، با انتخاب تصادفی یک دبیرستان برگزیده شد و دو کلاس این دبیرستان به عنوان آزمودنی ها در نظر گرفته شدند.67 دانش آموزان به روش همتا سازی درونی بر اساس معدل سال قبل به دو گروه آزمون و شاهد تقسیم شدند. بعد از هشت جلسه تدریس، برای ارزیابی نتایج طرح تحقیقی، اطلاعات مورد نیاز با استفاده از یک آزمون بیست سوالی تشریحی که بر اساس سطوح شناختی بلوم، توسط محقق طراحی شده بود جمع آوری شد. نتایج بدست آمده از دو گروه با استفاده نرم افزارspss و excel مقایسه و مورد تجزیه و تحلیل قرارگرفت. داده های حاصل از آزمون t نشان دهنده اختلاف معنادار در بین دو گروه می باشد. این اختلاف در نمرات بدست آمده از سوالاتی که برای سنجش سه سطح بالایی از سطوح بلوم در نظر گرفته شده بود بارزتر است که نشان می دهد فراگیرانی که با استفاده از مدل های فیزیکی تحت آموزش بوده اند به یادگیری معناداری دست یافته اند.