הוראה של מדעים בכלל והוראת כימיה בפרט, היא מאתגרת מכיוון שמרבית התלמידים מתקשים להבין תפיסות מדעיות ויש למצוא את דרכים יעילות ויצירתיות על מנת להנחיל להם ידע זה (אוריינות כימית). לשם כך, חוקרים בחנו את האפקטיביות של מודלים שונים למטרה זו. בעשורים האחרונים, החשיבות של מודלים ובניית מודלים לחינוך של המדעים הפכה ליותר ויותר מוכרת בקרב התנועה לרפורמה בחינוך למדעים וכיום מודלים ומידול נחשבים לחלק אינטגרלי בספרות המדעית. ישנן מספר תיאוריות המתייחסות ללימוד כימיה באמצעות מודלים, שמסבירים את החשיבות של השימוש במודלים לתלמיד וכיצד היא צריכה להתבצע.
תיאוריות שתומכות בהוראה המתבססת על שימוש במודלים (model based teaching and learning) מראות כי הוראה שמערבת סוגים שונים של מודלים היא היעילה ביותר כשתלמידים יכולים לבנות ולבקר את המודלים המדעיים שלהם ובכך לקדם את היכולות קוגניטיביות והמטה-קוגניטיביות שלהם ולהעניק להם את הכלים לשקף את הידע המדעי שלהם (Coll, France, Taylor, 2005). חוקרים אחרים מגדירים את המודלים האלה כהבנייה של מודלים מנטליים של תופעה מדעית. התלמיד שמשתמש במודלים אלה מעריך אותם ומשנה אותם לפי הצורך. הניסוח של מודלים הוא ההבנייה של מודל של תופעות מסויימות על ידי שילוב בין הידע של התלמיד לגביי המבנה הכימי, הפונקציה או התנהגות של המבנה הכימי. הוראה שמתבססת על מודל היא אסטרטגיה חשובה שעוזרת לתלמיד להבין כימיה (Gobert, Buckley, 2010).