Η μοντελοποίηση είναι μια θεμελιώδης επιστημονική διεργασία, διαμεσολαβητής ανάμεσα στη θεωρητική επεξεργασία και στα επιστημονικά δεδομένα. Τα μοντέλα είναι επιστημονικές κατασκευές οι οποίες χρησιμοποιούνται για την αξιολόγηση της εφαρμοσιμότητας υποθέσεων, τη διαμόρφωση προβλέψεων και την αναδίπλωση μηχανισμών λειτουργίας των φυσικών φαινομένων. Η ικανότητα της μοντελοποίησης έχει αποκτήσει ιδιαίτερο ενδιαφέρον στη Διδακτική των Φυσικών Επιστημών ως ένα μέσο υποστήριξης των μαθησιακών διεργασιών και εξέλιξης της κατανόησης των μανθανόντων. Εμπεριέχει δεξιότητες συλλογισμού, απαραίτητες για την ομαλή ανάπτυξη της επιστημονικής ενημερότητας του ατόμου. Σε αυτή τη διατριβή εξετάστηκε η διασύνδεση μεταξύ μηχανισμών συνεργατικής μάθησης και της ανάπτυξης και αξιοποίησης ενός θεωρητικού πλαισίου για τη διδακτική αξιοποίηση της μοντελοποίησης. Η μοντελοποίηση και η συνεργασία αποτελούν αναπόσπαστα στοιχεία στις καθημερινές πρακτικές των επιστημόνων. Η βιβλιογραφία παρουσιάζει, παρόλο που δεν το στηρίζει ερευνητικά, τη συνεργατική μάθηση ως ένα δυνητικά σημαντικό στοιχείο στην ανάπτυξη της ικανότητας της μοντελοποίησης. Η βασική επιδίωξη αυτής της έρευνας αφορά στη διερεύνηση των πτυχών της διδασκαλίας και του διδακτικού μετασχηματισμού της μοντελοποίησης μέσα από αξιοποίηση διαδικτυακών εργαλείων που υποστηρίζονται από ένα Εικονικό Περιβάλλον Μάθησης. Για την επίτευξη της επιδίωξης αυτής αναπτύχθηκε διδακτικό υλικό που αφορά στην ανάπτυξη της ικανότητας της μοντελοποίησης και των στρατηγικών διδασκαλίας της από προϋπηρεσιακούς εκπαιδευτικούς (ΠΕ) (Ν=21) σε μαθητές δημοτικού σχολείου, το οποίο υλοποιήθηκε πειραματικά στο πλαίσιο ενός μαθήματος που περιλαμβάνει δομημένη συνεργασία σε διαφορετικά επίπεδα, κατά το εαρινό εξάμηνο 2007, στο Πανεπιστήμιο Κύπρου. Η έρευνα στηρίχθηκε σε μία μικτή μεθοδολογική προσέγγιση που περιλάμβανε συλλογή δεδομένων μέσα από (α) διαγνωστικά δοκίμια αξιολόγησης της ικανότητας της μοντελοποίησης και της κατανόησης των Φάσεων της Σελήνης, (β) ημερολόγια αναστοχασμού των Π Ε, (γ) σύγχρονες και ασύγχρονες συζητήσεις στο εικονικό περιβάλλον μάθησης ή στην τάξη, (δ) μοντέλα που οικοδομήθηκαν για το φαινόμενο των Φάσεων της Σελήνης και (ε) εκθέσεις των ΠΕ από έρευνες δράσης σε σχέση με τη διδασκαλία της μοντελοποίησης σε παιδιά. Τα αποτελέσματα κατέδειξαν ότι η διδακτική παρέμβαση που σχεδιάστηκε ήταν επιτυχημένη, όχι μόνο γιατί προώθησε την ανάπτυξη της ικανότητας της μοντελοποίησης, αλλά και γιατί η εφαρμογή της επέφερε μαθησιακό όφελος σε σχέση και με το εννοιολογικό περιεχόμενο του μαθήματος. Παρόλα αυτά, η μαθησιακή και διδακτική προσπάθεια των ΠΕ φαίνεται να παρεμποδίζεται από συγκεκριμένες επιστημολογικές και παιδαγωγικές δυσκολίες, οι οποίες συσχετίζονται μεταξύ τους. Με βάση αυτή τη συσχέτιση, σκιαγραφήθηκαν τρεις διαφορετικοί άξονες θεωρητικών προσεγγίσεων για τη διδασκαλία της μοντελοποίησης (γραμμικοί, αντικειμενοστρεφείς και αισθητικά προσανατολισμένοι κατασκευαστές μοντέλων). Τέλος, καταγράφηκαν συγκεκριμένες παράμετροι που μπορούν να χρησιμοποιηθούν από εκπαιδευτές κατά την ανάπτυξη διδακτικών παρεμβάσεων, οι οποίες να αξιοποιούν τις δυνατότητες επικοινωνίας που προσφέρουν συγκεκριμένα διαδικτυακά εργαλεία και να στοχεύουν στην ανάπτυξη της ικανότητας της μοντελοποίησης. Εντοπίστηκαν, επίσης, παράμετροι, οι οποίες προωθούν τη δημιουργία συνθηκών αποτελεσματικής συνεργασίας. Αυτή η ερευνητική προσπάθεια αποτελεί μια εμπειρικά και θεωρητικά θεμελιωμένη πρόταση για τη διδακτική επεξεργασία των υπό έμφαση μαθησιακών επιδιώξεων. Η εργασία βοήθησε στην ενίσχυση του θεωρητικού πλαισίου μέσω (α) του εντοπισμού των μαθησιακών δυσκολιών που αντιμετωπίζουν οι ΠΕ, (β) της καταγραφής της σημασίας των μεταδεδομένων σε συνθήκες ετεροαξιολόγησης και (γ) της ερευνητικά τεκμηριωμένης διασύνδεσης μεταξύ της συνεργατικής μάθησης και της διδασκαλίας της ικανότητας της μοντελοποίησης.