西方发达国家非常重视学生建模能力的培养，因此，对建模能力结构的研究也非常关注。国外研究者在研究建模能力结构模型时，主要从元建模知识和建模实践技能两个方面着手。其中，元建模知识主要指从事建模活动的实践主体掌握的模型和建模本质方面的相关知识。建模实践技能主要是指建模实践过程的各阶段所应具备的相关技能，第一位以此为思路构建科学建模能力结构模型的就是美国密歇根州立大学的专家。

1.科学建模能力结构模型

在《元建模知识：发展学生对科学建模的理解》一文中，美国密歇根州立大学的专家在理论思辨的基础上，根据建模过程模式理论提出了科学建模能力结构模型，她认为个体在科学建模实践活动中，不仅要具备一定的建模实践能力，还要具备对模型和建模本质清晰的认识和理解。因此，科学建模能力应由“建模实践能力”和“元知识”两部分构成。该专家的科学建模能力结构理论开创了将模型和建模本质的知识纳入建模能力结构模型的先河，在这一点上她超越了前人只关注建模实践技能而忽视科学本质认知能力的缺陷。但是，该专家提出的“建模实践能力”的四个子能力本身都是一些复合型能力，在教学过程中实施培养和评价都难以操作。

由于，自然科学各学科间存在学科差异，所以，不同学科建模实践活动具有领域独特性，从而不同学科建模能力的构成也存在差异。一些国外研究者逐渐转向对具体学科建模能力结构的研究，如化学、生物学建模能力结构，这对提高学生学科能力和科学素养都具有积极的现实意义。

2.生物建模能力结构模型

另一位相关专家在其论文《定义和评估学习者在科学教学中的建模能力》中，通过对相关研究文献的综合分析构建了基于生物学语境的科学建模能力框架（MCK）。该框架由“建模实践能力”和“关于建模的知识”两部分勾勒。建模实践能力包括：模型建构能力、模型使用能力、模型比较能力、模型修正能力。“关于建模的知识”包括学习者明确描述和反思模型过程主要步骤的能力，及对模型和建模本质、目的、效用等认识和理解的能力。虽然该专家建构的是生物建模能力结构，但他的能力框架只是在美国密歇根州立大学专家的科学建模能力结构模型上做了一些细微的改动，应用在生物建模实践中，并没有真正体现生物建模能力的学科特征。

3.化学建模能力结构模型(www.daowen.com)

在《评价中学生在计算机建模环境下的化学建模能力》一文中，相关专家通过理论思辨将化学学科的建模能力结构定义为“空间分子结构的理解力”“在两种分子表征间的转换能力”和“化学理解能力”三个组成部分。其中，“在两种分子表征间的转换能力”又分成两个子能力，A是绘制并转换分子式、结构式和模型的能力，B是在符号和模型间转换，或在微观、宏观、化学理解水平之间的转换能力。子能力A要求学生在完成各种化学表征间的转换时，必须具备对符号和分子结构的理解。子能力B要求学生综合具备宏观、微观、象征、物质合成与分解四个层次的化学理解力。该专家的化学建模能力模型充分考虑了化学的学科特点，各能力维度明确、具体，可操作性强，便于在培养学生化学建模能力的过程中推广使用。

4.物理建模能力结构模型

相关专家在《为物理教师提供的建模方法论》一文中，提出建模表征工具的应用能力是决定学生物理建模能力的发展水平的关键指标。学生发展和应用模型的能力依赖于他们所掌握的表征工具的广度、类型、结构以及应用这些表征工具的能力。此外，该专家还发现学生建模能力水平取决于其建模策略的掌握和灵活应用程度，特别是描述阶段策略的掌握和应用，专家比新手花更多的时间在描述阶段，描述是建模的关键第一步。由此可见，该专家认为物理建模能力包括表征工具的应用能力和建模策略的应用能力。

也有专家通过理论分析提出科学建模能力结构由“模型创建和使用能力”（产生）和“模型评价与修正能力”（改变）两部分构成，该结构模型更多的是关注学生对建模价值的反思及应用模型解释科学现象的能力，而较少考虑学生建构模型的实践能力，所以该科学建模能力结构本质上只是对元建模知识结构的解析，而不是真正意义上的科学建模能力的结构模型。另一方面，该科学建模能力结构模型源于经验式的理论思辨，缺乏证据支持，因而，其科学性、系统性、完备性必然受到质疑。还有专家利用半结构化访谈来探寻巴西教师“元建模知识”的结构。对访谈资料的分析发现教师的“元建模知识”包括七个方面：模型的本质；模型在什么地方使用；模型由哪些实体构成；模型的相对独特性；使用模型的时间跨度；模型如何做预测；模型存在和应用的基础。还有专家构建了一个由覆盖程度（个体能激活的能力及程度）、活动半径（个体能激活能力的情境和内容范围）和技术水平（个体能整合相关数学概念与技术的程度）三个维度构成的数学建模能力结构框架。一些专家通过访谈生命科学、地球科学、物理学和化学四个学科领域的24位科学家，分析他们用模型解释数据、预测现象、测试研究对象的过程，从而了解科学家的元建模知识结构。该研究明确了科学家的元建模知识的构成要素，对建模能力结构模型的构建有一定的参考价值。

总之，上述科学建模能力结构研究普遍关注科学建模能力构成中的“元建模知识”要素，这一点启发我们在研究建模能力结构时，不能只将目光聚焦在与操作技能相关的能力要素上，还应关注个体掌握的模型和建模本质的知识，否则，容易导致建模能力内涵的片面化。然而，既有研究成果依然没能清晰地刻画出科学建模能力究竟由哪些要素构成，以及要素间的关系。国外对科学建模能力结构的研究主要采用理论思辨的方式，从应然的视角出发，基于一定的理论基础提出假设进而验证假设并形成建模能力结构模型，但这样的研究由于缺少原始数据的支持，而容易受到质疑。