能量是物理学中最重要也是最抽象的概念之一,机械能是最常见的能量形式,机械能的教学在中学物理中占有重要地位,但已有的一些研究显示,机械能教学的效果不能令人满意。本研究通过文献分析、调查访谈、问卷测试等方法,从学生有关功和机械能的前概念、功和能量概念本身的发展历史、中学物理教科书中机械能内容的编写、机械能教学实验和手段等不同方面,对已有的能量教学及其研究进行初步的梳理,探寻机械能学习困难的可能原因。然后,根据研究结论,提出改进机械能教学的初步设想,作为机械能教学设计的准备。首先,对已有能量概念理解和能量教学的文献研究发现,学生理解的能量概念中有很多不同的前概念,容易把力与能量混淆,难以理解能量守恒。传统的能量教学只在一个理想化的系统中进行精确计算,脱离了学生的经验,增加了理解的难度,导致效果不好,学生学习后也难以在实际问题情境中运用能量守恒原理。因此,教学需要提供机会让学生把能量转化和守恒与自己观察到的“真实世界”联系起来,加深对能量概念的理解。通过对物理学发展史的研究,笔者发现功和机械能概念的发展有一个漫长的过程,起初两个概念分别发展,进展缓慢,而当两者联系在一起后便快速发展。因而,功和能之间形成联系是两个概念发展的关键。由于学生概念的发展与科学史上概念的形成有一定的相似性,因此,形成功和能之间的联系,对学生学习机械能的概念具有重要意义,教学需要促成联系的形成。对现有物理教科书的研究发现,在内容上,传统高中教科书中功的概念是在初中学习的基础上进行的,而初中教科书引入功概念比较生硬,学生学习后印象并不深刻。动能和势能的概念基于功与能的关系提出,而功与能的关系一般是直接给出,缺少足够的证据来证明其关系。新课程物理学习以提高学生的科学素养为目标,教科书对机械能内容也作出了改进,整体上加强了与生活的联系,但在功概念的引进及功与能关系的陈述上仍然存在不足,对如何形成功和能之间的联系关注不够,不利于学生理解。在方法上,通过对促进学生理解机械能的实验和其他教学方法进行的研究发现,高中阶段传统实验比较有限,定量分析的实验更少,基于计算机的实验虽有增加,但仍然没有推广,学生以书面的理论学习为主。由于学生建构知识一般始于已有的经验事实,而功、功能关系的学习主要是基于逻辑推理,按照“说理”的思路进行,增加了学习的难度。另一方面,在学习开始阶段就让学生无条件的接受一个概念的做法,不利于发展学生的质疑精神,对学生科学态度的形成会产生不利影响,与新课程的目标相悖。对学生的调查和测试则显示,学生对功、重力势能和机械能守恒的理解存在较大困难,对动能的理解则困难相对要少,说明已有的机械能教学具有很大改进空间。基于上述几方面的研究结论,论文提出了机械能教学的一些思路,内容上按照功概念形成的历史过程引入功的概念,对功能关系的阐述也借鉴功能概念的历史发展进程,循环交替,逐渐深入。方法上让学生在参与建构概念过程中学习,而非盲目接受知识结论,使教学不仅关注知识结论,而且关注知识结论得出的过程,使物理教育真正服务于提高学生的科学素养这一目标。论文最后对研究的不足和后续研究的方向进行了反思和讨论。