| 摘要 | 第6-8页 |
| ABSTRACT | 第8-9页 |
| 第—章 导论 | 第16-31页 |
| 第一节 研究缘起 | 第16-19页 |
| 一、理论深入的需要：概念转变成为当代学习科学研究的关键词 | 第16-17页 |
| 二、科学教学改革实践呼唤：概念转变是科学学习的难点和热点 | 第17页 |
| 三、作者的实践经历与兴趣使然：可视化软件的支持 | 第17-18页 |
| 四、锁定选题：可视化工具支持的概念转变 | 第18-19页 |
| 第二节 研究问题和意义 | 第19-21页 |
| 一、研究问题 | 第19-20页 |
| 二、研究意义 | 第20-21页 |
| 第三节 研究方法、思路与框架 | 第21-24页 |
| 一、文献研究法 | 第21-22页 |
| 二、访谈法 | 第22-23页 |
| 三、案例研究法 | 第23页 |
| 四、研究思路和框架 | 第23-24页 |
| 第四节 核心术语界定与研究假设 | 第24-29页 |
| 一、概念 | 第24页 |
| 二、前概念 | 第24-25页 |
| 三、概念转变 | 第25-26页 |
| 四、模型 | 第26-27页 |
| 五、可视化工具 | 第27-28页 |
| 六、研究假设 | 第28-29页 |
| 第五节 研究的创新之处 | 第29-31页 |
| 第二章 国内外研究文献综述 | 第31-61页 |
| 第一节 国内外概念转变研究综览 | 第31-48页 |
| 一、国内概念转变研究综览 | 第32-39页 |
| 二、国际概念转变研究综览 | 第39-48页 |
| 第二节 科学学习、模型与可视化 | 第48-52页 |
| 一、科学学习与模型 | 第48-49页 |
| 二、从可视化中学习 | 第49-51页 |
| 三、可视化设计和使用原理 | 第51-52页 |
| 第三节 热量与温度的模型研究 | 第52-61页 |
| 一、热量和温度的直觉模型 | 第52-53页 |
| 二、温度的规范性模型 | 第53-54页 |
| 三、可视化与热量、温度概念转变研究 | 第54-61页 |
| 第三章 研究设计与软件开发 | 第61-90页 |
| 引言 | 第61页 |
| 第一节 实验学校与样本选择 | 第61-65页 |
| 一、实验学校和学生情况 | 第61-62页 |
| 二、实验内容与物理课程 | 第62-65页 |
| 第二节 研究设计与分析 | 第65-81页 |
| 一、分组安排 | 第65页 |
| 二、测试过程和分析 | 第65-68页 |
| 三、学生绘图分析 | 第68-70页 |
| 四、可视化活动和对照组活动分析 | 第70-74页 |
| 五、共同实验活动分析 | 第74-77页 |
| 六、访谈与案例研究 | 第77-81页 |
| 第三节 软件设计与开发 | 第81-89页 |
| 一、模拟加热实验程序 | 第81-83页 |
| 二、可视化加热程序(模拟加热总结) | 第83-84页 |
| 三、模拟热平衡程序 | 第84-85页 |
| 四、可视化热传递程序(蜡烛熔化滴落程序) | 第85-89页 |
| 讨论 | 第89-90页 |
| 第四章 实验数据处理与定量分析 | 第90-104页 |
| 引言 | 第90页 |
| 第一节 实验前的比较 | 第90-92页 |
| 一、前测分数比较 | 第90-91页 |
| 二、糖水配制分数 | 第91-92页 |
| 第二节 实验过程中的表现 | 第92-98页 |
| 一、模拟加热实验活动 | 第92-93页 |
| 二、可视化加热活动与模拟加热活动总结 | 第93-94页 |
| 三、模拟热平衡实验活动 | 第94-96页 |
| 四、加热饺子家庭作业 | 第96页 |
| 五、可视化热传递与蜡烛熔化滴落活动 | 第96-98页 |
| 第三节 实验后的比较 | 第98-102页 |
| 一、后测分数比较 | 第98-99页 |
| 二、分类比较分析 | 第99-102页 |
| 讨论 | 第102-104页 |
| 第五章 学生可视化热量和温度的演化过程 | 第104-130页 |
| 引言 | 第104-105页 |
| 第一节 前测中的绘图 | 第105-107页 |
| 第二节：实验过程中的活动绘图 | 第107-120页 |
| 一、可视化加热(模拟加热总结) | 第107-110页 |
| 二、加热饺子家庭作业 | 第110-117页 |
| 三、可视化热传递(蜡烛熔化下滴) | 第117-120页 |
| 第三节 后测中的绘图 | 第120-124页 |
| 第四节 无意识的绘图 | 第124-127页 |
| 讨论 | 第127-130页 |
| 第六章 学生使用可视化学习的案例研究 | 第130-165页 |
| 引言 | 第130-132页 |
| 第—节 无可视化的对照组案例 | 第132-142页 |
| 一、前测与首次访谈 | 第132-135页 |
| 二、模拟加热活动总结与第二次访谈 | 第135-138页 |
| 三、加热饺子家庭作业单与蜡烛熔化滴落作业单 | 第138-139页 |
| 四、第三次访谈与后测 | 第139-142页 |
| 第二节 解释可视化阶段实验组案例 | 第142-148页 |
| 一、前测与首次访谈 | 第142-143页 |
| 二、可视化加热活动与第二次访谈 | 第143-146页 |
| 三、加热饺子家庭作业与可视化热传递作业单 | 第146-147页 |
| 四、第三次访谈与后测 | 第147-148页 |
| 第三节 整合可视化阶段实验组案例 | 第148-155页 |
| 一、前测与首次访谈 | 第148-149页 |
| 二、可视化加热活动与第二次访谈 | 第149-151页 |
| 三、加热饺子和可视化热传递作业单 | 第151-153页 |
| 四、第三次访谈与后测 | 第153-155页 |
| 第四节 应用可视化阶段实验组案例 | 第155-162页 |
| 一、前测与首次访谈 | 第155-157页 |
| 二、可视化加热活动与第二次访谈 | 第157-159页 |
| 三、加热饺子与可视化热传递作业单 | 第159-160页 |
| 四、第三次访谈与后测 | 第160-162页 |
| 讨论 | 第162-165页 |
| 第七章 结论与启示 | 第165-175页 |
| 引言 | 第165-166页 |
| 第一节 研究结果汇总 | 第166-169页 |
| 一、实验组和对照组情况比较 | 第166-167页 |
| 二、可视化对于学生绘图的影响 | 第167-168页 |
| 三、可视化整合的模式 | 第168-169页 |
| 第二节 研究结论与启示 | 第169-174页 |
| 一、学生前概念及其参加实验后变化 | 第169-170页 |
| 二、学生如何在科学推理中使用可视化工具 | 第170-171页 |
| 三、促进学生科学概念转变的教学策略 | 第171-174页 |
| 第三节 研究局限性与未来研究方向 | 第174-175页 |
| 一、本研究的局限性 | 第174页 |
| 二、未来研究方向 | 第174-175页 |
| 研究总结 | 第175-176页 |
| 参考文献 | 第176-182页 |
| 附录A：前测与后测 | 第182-184页 |
| 附录B：实验活动、课堂和家庭作业单 | 第184-193页 |
| 附录C：前、后测和糖水配置课堂作业单编码 | 第193-199页 |
| 后记 | 第199-200页 |
| 作者简历及在学期间所取得的科研成果 | 第200页 |