初中阶段物理课程的学习主要为物理概念学习,其内容涵盖面广,与生活实际联系紧密,且概括性较强,存在大量比较抽象的物理概念。探查学生对物理概念的理解情况以及存在的问题需要用到恰当且科学的诊断方法,四阶诊断工具作为新型的概念诊断方法具有多方面的优势,有效使用对于教学质量的提高有重要意义。基于“3D-1I”模型的设计框架,本研究开发了包含12个项目的《初中物理运动和力单元概念理解四阶诊断测试卷》作为概念诊断的测试工具,对三所中学的476名九年级学生进行了运动和力单元概念理解诊断测试,利用Rasch模型对测试工具进行质量分析和优化,并基于测试结果从概念理解基本情况、迷思概念情况、概念理解性别差异三个方面进行分析讨论,最后对相关问题的成因进行分析并提出教学建议。本研究主要得出以下结论:第一,本研究基于“3D-1I”模型开发的四阶诊断工具基本符合Rasch模型的各项指标,测验整体和各项目的质量良好,对学生的概念理解诊断有一定的效果。第二,初中生在四阶诊断中问题段的表现优于理由段,而在信心段中出现较高的信心评级,容易高估自我能力,信息辨别能力不高,导致迷思概念类型占比相对较大,经过诊断共识别出13个迷思概念。第三,初中生对运动和力单元的四个主要概念的理解情况有所不同,二力平衡概念掌握较好,但出现迷思概念的概率更大,惯性概念掌握较差。第四,初中生在运动和力单元概念理解的内容方面的性别差异较小,但在信心评级和概念理解类型方面差异较大。其中,男生的信心评级普遍较高,尤其CFW值较大,导致迷思概念的程度较严重。