本研究采用文献资料法、教学实验法和问卷调查法，在初中男女生(女生82名、男生86名)的仰卧起坐练习课和高中男生(91名)的排球下手发球技术课上进行合作学习式教学实验。目的在于探讨合作学习模式在中学体育课上的具体应用以及这种教学模式对学生的体能练习、技能学习和社会性与心理发展的影响。 实验研究结果表明，初中男生中进行合作学习式教学的班级四次课的仰卧起坐练习成绩均显著优于进行一般常规教学的班级。问卷调查结果表明，合作学习式教学的班级比一般常规教学的学生更喜欢体育课，合作性更高，社会互动程度更深，自尊发展得更好，这四方面均在0.05水平上有显著差异。初中女生进行合作学习式教学的班级四次课的仰卧起坐练习成绩均显著优于进行一般常规教学的班级。问卷调查结果表明合作学习式教学的班级比一般常规教学的学生更喜欢体育课，自尊发展更好，二者均在0.01水平上有显著差异。 高中男生进行合作学习式教学的班级排球下手发球技术成绩显著好于进行一般常规教学的班级。问卷结果表明合作学习式教学的班级比一般常规教学的学生更喜欢体育课，在0.05水平上有显著差异。 教学实验结果表明，采用合作学习教学模式教学的班级在体能和技能表现上均显著优于一般常规教学的班级。在社会性和心理发展方面，进行合作学习体育教学的实验班学生更喜欢体育课，对体育课有更积极的态度。部分班级(尤其是初中生)经过合作学习教学模式学习后，在合作性、社会互动和自尊等方面发展更好。 合作学习教学模式不仅能提高中学体育课中体能项目的教学效果，也能提高技能项目的教学效果，适于在中学体育课中推广应用。