Durante as últimas décadas unha liña de investigación importante no ámbito da didáctica da ciencias foi o estudo da adquisición de coñecemento por parte dos estudantes sobre o mundo físico. Os estudos realizados sobre este tema permitiron concluír que os estudantes xa posúen as súas propias ideas acerca da natureza dos fenómenos. Chi (2013) entende por preconcepcións as ideas iniciais dos estudantes sobre o mundo físico antes de ser expostos na aula aos contidos da ciencia e construídas en base ás experiencias cotiás, mentres que por concepcións alternativas entende as ideas xeradas a partir dunha interpretación errónea dos conceptos científicos unha vez que os estudantes foron expostos aos contidos da ciencia. En estreita relación coas concepcións alternativas atópase a noción de modelos mentais, pois un conxunto estruturado de crenzas individuais pode constituír un modelo mental (Chi, 2013; García-Rodeja e Lima, 2012). A existencia de modelos mentais foi establecida por primeira vez polo psicólogo Kenneth Craik (1943), o cal sostiña que as persoas posuían na súa mente un modelo a pequena escala acerca do funcionamento do mundo. Na actualidade, unha definición bastante aceptada de modelo mental no ámbito da didáctica das ciencias é a de toda representación que un suxeito constrúe na súa mente como resultado da interacción social, da percepción ou de experiencias persoais, coa finalidade de proporcionar descricións, predicións e explicacións do mundo físico (Greca e Moreira, 2000). Dado que a capacidade das persoas para representar o mundo é limitada, os modelos mentais caracterízanse por ser representacións incompletas (Jones, Ross, Lynam, Perez e Leitch, 2011). Non obstante, debido ao seu carácter dinámico, os modelos mentais poden ser ampliados e mellorados conforme se vai incorporando neles nova información. Ademais, os modelos mentais adoitan ser inestables e non científicos, no senso de que reflicten as crenzas dos individuos sobre o sistema representado. Desde esta visión, non é apropiado supoñer que cando se ensina os estudantes constrúen modelos mentais que son copias perfectas dos modelos da ciencia escolar (Greca e Moreira, 2000). Polo xeral, os modelos mentais están repletos de distorsións e ideas alternativas que os fan diferir en contido e estrutura dos modelos da ciencia escolar. Sen embargo, malia poder contradicir aos modelos da ciencia escolar, os modelos mentais poden ser igualmente coherentes, sempre e cando as suposicións nas que se basean non se contradigan entre elas, permitindo ao seu construtor explicar e efectuar predicións sobre o sistema representado (Chi, 2013). Esta funcionalidade dos modelos mentais pode supoñer un obstáculo para que os modelos dos estudantes evolucionen cara os modelos da ciencia escolar, se estes non son conscientes dos seus modelos implícitos e interpretan de forma errónea a información que reciben.