在高考“3+3”政策的背景下,物理学科迎来了“弃考”风波,物理学习困难、得分率低是考生们弃考的重要原因。物理学习困难主要表现在学生对物理概念理解不到位,为此本研究开展了对概念理解的研究工作,发现概念理解重在建立恰当的心理表征。化学教育研究表明,化学学习中由宏观表征、微观表征、符号表征组成的三重表征思维,有利于学生化学概念的理解。此外,物理教育研究表明,以恰当的多重表征方式进行教学,有利于学生的物理概念理解。在物理概念学习中,是否存在类似于化学学科的三重表征。厘清多重表征促进物理概念理解的机理,有效摆脱物理难学的困境是非常必要的。本文首先建构了物理概念的三重表征模型;其次探讨了学生“电磁感应”概念三重表征能力与其概念理解水平之间的关系;最后,基于物理概念三重表征模型,调查了“电磁感应”概念的学习困难和教学对策,并利用可视化的手段设计了“电磁感应”教学策略。全文分为六章,第二章至第四章是研究的主体部分:第一章,绪论。主要阐述了研究问题、研究目的、研究意义和研究的总体设计,界定了本研究中的核心概念,梳理了相关的研究发展历程。通过对国内外概念理解、多重表征、电磁感应教学的研究现状梳理发现,多重表征的研究主要集中于问题解决和概念理解两个领域,其中多重表征在物理问题解决领域已较为成熟,而有关概念理解的多重表征研究主要集中于化学学科和数学学科。第二章,通过文献研究的方法,整理了目前物理概念教学中存在的多重表征形式,结合物理学科特点,建构了物理概念的三重表征模型:经验表征、物理表征和符号表征,三种表征形式共同构建了完整的物理概念。本研究详细论述了物理概念三重表征的含义和关系,并认为对某个物理概念充分理解,不仅需要掌握这三种表征,还要能在这三种表征形式之间流畅转换;其次,基于Lemke的科学话语分析框架,详细阐述了“电磁感应”概念三重表征的评价框架。第三章,基于CSEM问卷和历年高考题,编制了电磁感应三重表征转换调查问卷Ⅰ,并对131名高二学生进行调查,结果表明:“电磁感应”概念三重表征转换能力与其概念理解能力显著相关,相较于物理表征与符号表征间的转换,经验表征与物理表征间的转换和经验表征与符号表征间的转换在概念理解中更重要;学业水平越高的学生,概念三重表征的转换能力越强,具体表现在经验表征与物理表征间的转换和经验表征与符号表征间的转换。通过学生访谈发现:在“电磁感应”概念的三重表征中,访谈学生全都具备符号表征,而具备经验表征和物理表征的学生仅为半数;在“电磁感应”概念三重表征的表征元素中,动态表征元素(如“磁通量的变化”)和隐蔽的表征元素(如“感应电流的磁场”)容易被忽略或是错误表征。第四章,在问卷Ⅰ的基础上,增加学习困难和教学策略问题,对30名一线物理骨干教师进行调查,结果表明:学生“电磁感应”概念学习困难主要体现在三方面,一是忽略隐蔽的物理量或将其表征错误,如感应电流、感应电流的磁场等;二是忽略变化的物理量或将其表征错误,如磁通量的变化;三是不能正确应用公式。被调查教师在解决这些学习困难中所采取的教学策略主要有四种:画示意图、实验演示、强化练习和数形结合,其中画示意图、实验演示和数形结合都属于可视化的教学手段。第五章,通过文献研究,论述了多重表征与可视化之间的关系,在此基础上整理了可视化手段促进物理概念三重表征形成的教学策略:经验表征主要以真实情境的可视化手段实现;物理表征主要以手绘图示的可视化手段实现;符号表征主要以手绘视图和信息技术两种可视化手段实现。基于上述教学策略,针对“电磁感应”中的教学困难,设计了相应的教学方案。第六章,基于前面的研究,总结了多重表征在物理概念理解中的作用及可视化手段在物理概念教学中的重要意义。最后,对研究中存在的问题进行了反思,指出了研究的不足和未来的发展方向。