中學(xué)生科學(xué)概念心智模型的理論研究綜述

張丙香+畢華林

摘要：中學(xué)生科學(xué)概念心智模型的類(lèi)型對(duì)概念理解有著重要意義。心智模型既是個(gè)體對(duì)外在事物內(nèi)在表征后形成的概念框架，又是一種動(dòng)態(tài)的內(nèi)在運(yùn)作機(jī)制。中學(xué)生科學(xué)概念的心智模型多是不完善、不斷發(fā)展的，具有階段性，它影響著個(gè)體對(duì)外在事物進(jìn)行描述、解釋和預(yù)測(cè)的行為與方式。

關(guān)鍵詞：中學(xué)生；科學(xué)概念；心智模型；文獻(xiàn)研究

文章編號(hào)：1005–6629（2017）10–0006–06 中圖分類(lèi)號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

個(gè)體對(duì)環(huán)境的理解歷來(lái)是科學(xué)家感興趣的課題，由此發(fā)展出來(lái)很多概念，比如分類(lèi)、圖示、信念結(jié)構(gòu)等，心智模型也是這樣一個(gè)概念。雖然學(xué)生科學(xué)概念的研究已有上百年的歷史，但是這一領(lǐng)域的研究在國(guó)際上依然煥發(fā)著強(qiáng)烈的生命力，其中一個(gè)重要的研究?jī)?nèi)容主要涉及到學(xué)生概念在頭腦中的存在方式，學(xué)生科學(xué)概念心智模型就屬于這一研究領(lǐng)域。

心智模型理論認(rèn)為，學(xué)生對(duì)科學(xué)概念的理解和后續(xù)學(xué)習(xí)會(huì)受到學(xué)生原有的科學(xué)概念心智模型的明顯影響，因此了解學(xué)生的科學(xué)概念心智模型對(duì)概念教學(xué)具有重要意義。鑒于國(guó)內(nèi)對(duì)科學(xué)概念心智模型的研究還處于起步階段，因此有必要梳理一下相關(guān)的概念和理論。

1 中學(xué)生科學(xué)概念心智模型的界定

1.1 模型的含義

在科學(xué)教育中，人們會(huì)經(jīng)常提到和用到模型（也稱(chēng)為科學(xué)模型）進(jìn)行交流，如化學(xué)中的原子分子模型、理想氣體的運(yùn)動(dòng)模型等。孫可平進(jìn)行了系統(tǒng)總結(jié)：（1）模型用來(lái)描述一個(gè)物體、現(xiàn)象、事件、過(guò)程、系統(tǒng)或者某種觀念?；蛘哒f(shuō)，模型是所研究的目標(biāo)事物的一種呈現(xiàn)方式。（2）模型是與某種物質(zhì)現(xiàn)象或者系統(tǒng)相匹配的概念化系統(tǒng)。具體說(shuō)，模型是表達(dá)某現(xiàn)象或者系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能所呈現(xiàn)的特定圖景（pattern），它可能是一種描述、解釋或者預(yù)測(cè)。（3）模型也是一種心智存在形式，它是人們依據(jù)特定的科學(xué)理論所形成的心理圖式（schema）。它是人們根據(jù)有關(guān)世界的知識(shí)以及他們建構(gòu)模型的能力建構(gòu)出來(lái)的。（4）模型是科學(xué)探究過(guò)程中的一種有效的研究工具。它是可以產(chǎn)生預(yù)測(cè)和解釋的一個(gè)具有呈現(xiàn)方式、規(guī)則和推理結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)[1]。

可見(jiàn)，科學(xué)教育中的模型不單單是實(shí)物模型，也不是僅僅指向類(lèi)似原子結(jié)構(gòu)那樣的思想觀念，更多的是作為一種科學(xué)研究方法，強(qiáng)調(diào)了人們的心智活動(dòng)與客觀世界關(guān)聯(lián)，或者是科學(xué)理論與個(gè)人的經(jīng)驗(yàn)世界的關(guān)聯(lián)。對(duì)科學(xué)教育者而言，模型可以幫助學(xué)習(xí)者將宏觀現(xiàn)象和微觀本質(zhì)及相關(guān)的知識(shí)聯(lián)系起來(lái)，通過(guò)模型的使用進(jìn)一步完善個(gè)體的心智發(fā)展。

模型的類(lèi)別有很多種，其中吉爾伯特等人根據(jù)模型的本體地位，對(duì)模型進(jìn)行了劃分，以說(shuō)明模型的功能[2]。

（1）心智模型（mental model）：心智模型是私人且個(gè)人化的認(rèn)知表征，它是由個(gè)人所形成的。對(duì)其他人而言，它是無(wú)法接觸的。

（2）表達(dá)模型（expressed model）：為了使個(gè)人的心智模型能夠與他人溝通，模型需要置于個(gè)人或群體的公眾領(lǐng)域，并且在與他人的互動(dòng)過(guò)程中，予以表征和使用。

（3）共識(shí)模型（consensus model）：在討論與實(shí)驗(yàn)之后，不同的群體均同意“表達(dá)模型”是有用的，因此，原有的表達(dá)模型就成為共識(shí)模型。若群體是個(gè)體特定領(lǐng)域的科學(xué)社群，并且是科學(xué)中最為重要的一部分，則可稱(chēng)為科學(xué)模型（scientific model）。

（4）歷史模型（historical model）：這些共識(shí)模型是在特殊的歷史情境中產(chǎn)生，并且隨后可被取代。換句話說(shuō)，若是模型發(fā)生取代的過(guò)程，則被取代的模型可稱(chēng)為歷史模型，歷史模型仍然能被使用，因?yàn)樗钥梢宰鳛樘囟康牡慕忉尅?/p>

（5）課程模型（curricular model）：若是將歷史或是科學(xué)模型予以簡(jiǎn)化包含入正式的課程，即為課程模型。

（6）教學(xué)模型（teaching model）：通常共識(shí)模型、歷史模型和課程模型是非常難產(chǎn)生的，而教學(xué)模型則是可藉由教師或?qū)W生來(lái)發(fā)展以促進(jìn)理解這些模型發(fā)展的歷程。

（7）混合模型（hybrid model）：藉由合并每個(gè)不同模型的特征，而用于課程與課堂的教學(xué)，猶如它是一個(gè)具有一致性的整體。

（8）教育學(xué)模型（model of pedagogy）：教師在課堂中使用的模型，其考量科學(xué)的本質(zhì)、科學(xué)教學(xué)的本質(zhì)和科學(xué)學(xué)習(xí)的本質(zhì)。

邱美虹認(rèn)為，模型是用來(lái)表征現(xiàn)象、概念、過(guò)程、事件或物件等，它可以以不同的表征形式來(lái)呈現(xiàn)（如圖像、文字、符號(hào)、肢體動(dòng)作等多元方式），以達(dá)到不同的功能與目的（如解釋性、描述性、溝通、模擬、抽象化、預(yù)測(cè)性、推理性、問(wèn)題解決等）。盡管對(duì)于模型有很多不同的解釋?zhuān)谶@些不同之中有個(gè)公認(rèn)的核心意義，那就是模型代表現(xiàn)象、概念、過(guò)程、事件等在某種情況下所呈現(xiàn)的表征。一般來(lái)說(shuō)，模型常被視為一個(gè)物體、事件、想法或者現(xiàn)象的表征。

1.2 心智模型界定

心智模型（mental model），有時(shí)也稱(chēng)之為心智模式，最早由蘇格蘭心理學(xué)家克雷克提出。他認(rèn)為個(gè)體心智構(gòu)建現(xiàn)實(shí)的“小型模型”，以預(yù)測(cè)事件、進(jìn)行推理或者把它作為解釋的基礎(chǔ)。就像是一個(gè)工程師為了建造一個(gè)建筑物，通常會(huì)先制造一個(gè)和實(shí)物建筑比例相同的縮小模型一樣，這樣可以預(yù)測(cè)所面臨的問(wèn)題[3]。克雷克的心智模型可以看作是外在世界在心智中經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)化的縮影，是為了預(yù)測(cè)及推論而產(chǎn)生的?？死卓苏J(rèn)為心智模型是一種動(dòng)態(tài)的表征或?qū)κ澜绲哪M[4]。

雷德認(rèn)為心智模型是人們體會(huì)、了解某個(gè)特定知識(shí)領(lǐng)域的管道或方式，也是認(rèn)知過(guò)程中不可或缺的心像元素，因此心智模型扮演著一個(gè)直接表征或類(lèi)比的角色，其結(jié)構(gòu)反映出事物的相關(guān)狀態(tài)[5]。雷德強(qiáng)調(diào)心智模型是特別的表征而非一般的命題，并且會(huì)產(chǎn)生心像。諾曼也指出，心智模型是個(gè)人與事物互動(dòng)所產(chǎn)生的內(nèi)在表征[6]。

沃斯尼亞杜和布魯爾認(rèn)為心智模型是為了回答、解決問(wèn)題或處理某種狀況所產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)，其源自于概念結(jié)構(gòu)并受其限制，故認(rèn)知心理學(xué)家與科學(xué)教育者常使用心智模型探討抽象的概念內(nèi)容[7]。沃斯尼亞杜認(rèn)為，心智模型是指心智表征的特別形式，是個(gè)人在認(rèn)知過(guò)程中產(chǎn)生的類(lèi)比表征，且其可以保存提供表征之事物的結(jié)構(gòu)[8]。因此，心智模型可能是不正確的，而且它因人而異。endprint

瑞凱等認(rèn)為心智模型是在自然或者人為認(rèn)知的體系中，對(duì)外在事物的一種動(dòng)態(tài)符號(hào)的表征[9]。不論是在問(wèn)題上還是在方法上的知識(shí)在心智模型之下都可做預(yù)測(cè)與推理。

邱美虹認(rèn)為，心智模型是長(zhǎng)時(shí)記憶中的元素與外界環(huán)境或刺激物交互作用所產(chǎn)生的內(nèi)在表征，因此它會(huì)隨外在人、事、物等異動(dòng)而改變，因此具有動(dòng)態(tài)變化特質(zhì)[10]。呂曉俊認(rèn)為，心智模型是一個(gè)相對(duì)持久的動(dòng)力系統(tǒng)，在對(duì)社會(huì)事件進(jìn)行描述、歸因和預(yù)測(cè)活動(dòng)中體現(xiàn)出來(lái)的有關(guān)社會(huì)事件的知識(shí)和信念，以此作為啟發(fā)式的行為決策的基礎(chǔ)。其主要內(nèi)容體現(xiàn)為結(jié)構(gòu)化的知識(shí)和信念[11]。

圣吉在《第五項(xiàng)修煉》中也使用了心智模型這一概念。圣吉認(rèn)為，心智模型是一個(gè)深植于我們心靈之中，關(guān)于我們自己、別人、組織以及世界每一個(gè)層面的形象、假設(shè)和故事。就好像一塊玻璃微妙地扭曲了我們的視野一樣，心智模型也決定了我們對(duì)世界的看法。心智模型可能是簡(jiǎn)單的概括性看法，如“人是不可信的”；也可能是復(fù)雜的理論，如“有關(guān)人與人之間互動(dòng)方式的假設(shè)”。他還認(rèn)為，對(duì)一個(gè)人的學(xué)習(xí)而言，最重要的是心智模型的改變，并提出了行動(dòng)學(xué)習(xí)的MBP模型，即心智模型決定行為，行為決定業(yè)績(jī)[12]。圣吉的這一觀點(diǎn)引起了很多研究者的關(guān)注，引發(fā)了很多關(guān)于在教育中如何完善心智模型的研究。

1.3 分析討論

要對(duì)心智模型下一個(gè)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)谋桓鞣N觀點(diǎn)都認(rèn)可的界定是比較困難的，比較重要的是借助于心智模型的理論，更加清楚地了解學(xué)生的想法，在此基礎(chǔ)上，更好地改進(jìn)教學(xué)，這才是我們應(yīng)該關(guān)注的。

鑒于此，我們從各種觀點(diǎn)中，尋求研究者們對(duì)心智模型的一些共識(shí)：心智模型是一種由各種內(nèi)在表征形成的復(fù)雜的概念架構(gòu)，能產(chǎn)生心像，具有動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)，可以作為一種解釋性與預(yù)測(cè)性的工具；相對(duì)于專(zhuān)家的心智模型，學(xué)生的心智模型通常是不完善的并且不斷發(fā)展的，這種發(fā)展和學(xué)校教育具有密切的關(guān)系。正如有的學(xué)者所認(rèn)為的，個(gè)體的心智模型是一個(gè)不穩(wěn)定的不斷修正的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，個(gè)體必須經(jīng)由不斷的修正逐漸逼近或達(dá)到理想中的心智模型[13]。心智模型如符合需要，就會(huì)不斷被強(qiáng)化而變成一種穩(wěn)定而能被快速提取使用的技能，反之，如果不符合需要，也會(huì)被修改為別的心智模型。因此，心智模型是一個(gè)新舊知識(shí)綜合作用的產(chǎn)物，是一個(gè)動(dòng)態(tài)的結(jié)構(gòu)，反映了對(duì)外在世界的理解。

基于以上認(rèn)識(shí)，我們認(rèn)為，心智模型不僅是個(gè)體對(duì)外在事物內(nèi)在表征后形成的概念框架，同時(shí)也是一種動(dòng)態(tài)的內(nèi)在運(yùn)作機(jī)制，影響著個(gè)體對(duì)外在事物進(jìn)行描述、解釋和預(yù)測(cè)的行為與方式。概念框架是指對(duì)概念相關(guān)因素或概念構(gòu)成因素的關(guān)系的認(rèn)識(shí)與建構(gòu)，由于個(gè)體的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)的限制，心智模型多是不完善的，但隨著知識(shí)的增加，心智模型也會(huì)不斷完善，因此具有發(fā)展的階段性。心智模型既有靜態(tài)的含義也有動(dòng)態(tài)的含義。從靜態(tài)角度上分析，它是內(nèi)隱地存在于長(zhǎng)時(shí)記憶中的概念框架，個(gè)體對(duì)外在事物的理解都與此密切相關(guān)，既是已有學(xué)習(xí)的結(jié)果，也是學(xué)習(xí)新知識(shí)的基礎(chǔ)。從動(dòng)態(tài)角度分析，它是一種內(nèi)在運(yùn)作機(jī)制，影響著個(gè)體對(duì)知識(shí)的提取和使用，決定了個(gè)體以何種方式對(duì)外在進(jìn)行描述、解釋和預(yù)測(cè)，會(huì)產(chǎn)生什么樣的認(rèn)知行為。

2 中學(xué)生科學(xué)概念心智模型的形成機(jī)制

2.1 科學(xué)概念心智模型形成機(jī)制的綜述

諾曼認(rèn)為個(gè)體的心智模型是不準(zhǔn)確的、不一致的、持續(xù)修改的、功能受限的[14]?？茖W(xué)家心智模型的概念化就是將科學(xué)家心智模型中的科學(xué)概念通過(guò)普適化的規(guī)則、符號(hào)轉(zhuǎn)換為外界存在的概念模型，因此概念模型是經(jīng)由科學(xué)家、設(shè)計(jì)師或者教師等創(chuàng)造出來(lái)的。而這個(gè)概念模型具備準(zhǔn)確性、一致性和完整性，因而可以通過(guò)分析專(zhuān)家的心智模型，提煉出其概念模型，成為學(xué)習(xí)者的指標(biāo)體系。個(gè)體經(jīng)過(guò)學(xué)習(xí)，將指標(biāo)體系轉(zhuǎn)化為內(nèi)在表征，從而形成心智模型。個(gè)體的心智模型相對(duì)于專(zhuān)家的心智模型而言，往往是不準(zhǔn)確、不一致的，個(gè)體的學(xué)習(xí)過(guò)程就是心智模型不斷持續(xù)修改，逐漸完善逼近科學(xué)家的心智模型的過(guò)程。因此諾曼認(rèn)為在探討心智模型時(shí)，必須要注意如下圖所示的四項(xiàng)事物：指標(biāo)系統(tǒng)；外在世界的概念模型；個(gè)體本身的心智模型；科學(xué)家的心智模型。

雷德認(rèn)為通過(guò)知覺(jué)、想象等形成概念，不同概念間的相互作用形成一種復(fù)雜的概念架構(gòu)即心智模型[15]。概念和信息來(lái)源之間存在一個(gè)中間狀態(tài)——次概念單元。因此心智模型由很多概念組成，并受到外在信息或表征的影響，并具有層次性。

克萊門(mén)特認(rèn)為，學(xué)生的已有概念和推理技能會(huì)對(duì)學(xué)生科學(xué)心智模型的形成有一定影響 ，經(jīng)過(guò)科學(xué)學(xué)習(xí)后，學(xué)生的心智模型會(huì)不斷改善，最終形成與專(zhuān)家一致的心智模型[16]。那么目標(biāo)模型是否就是專(zhuān)家一致模型呢？按照克萊門(mén)特的觀點(diǎn)，目標(biāo)模型是教師設(shè)計(jì)的結(jié)果，因此由于教師觀點(diǎn)的影響，目標(biāo)模型或許會(huì)有異于專(zhuān)家一致模型，于是克萊門(mén)特特意做了區(qū)分?？巳R門(mén)特對(duì)心智模型形成的理解既考慮了學(xué)生已有知識(shí)和推理的影響，又考慮了教師已有知識(shí)的影響，并且注重心智發(fā)展的階段性。

加斯特和吉爾伯特指出，心智模型的架構(gòu)是一個(gè)非線性的過(guò)程，由多個(gè)步驟組成[17]。第一步，明確建構(gòu)心智模型的目的。第二步，根據(jù)目的產(chǎn)生心智模型，這受到可用的信息資源和已有知識(shí)經(jīng)驗(yàn)的影響。第三步，建構(gòu)心智模型的外在表達(dá)模型，即包括選擇合適的表征方式，產(chǎn)生要表達(dá)的模型。表達(dá)模型的表征方式可以是物質(zhì)的、視覺(jué)的、口語(yǔ)的或是數(shù)學(xué)的，表達(dá)模型的外顯過(guò)程可以看作是心智模型周期性的發(fā)展過(guò)程，因?yàn)閷?duì)心智模型的外部表達(dá)會(huì)造成心智模型的持續(xù)修改。第四步，實(shí)施思想實(shí)驗(yàn)：在心理上對(duì)心理模型和表達(dá)模型進(jìn)行測(cè)試，故稱(chēng)為思想實(shí)驗(yàn)。第五步，進(jìn)行實(shí)證測(cè)試，論證心智模型的有效性，并且是適合存在的資源。第六步，完成目的，如果模型被證明是成功的（就確定的目的來(lái)說(shuō)），就要考慮它的范圍和局限。第七步，如果第四步或者是第五步不成功，就是說(shuō)模型不能解釋給定現(xiàn)象的某一方面，也不能做出預(yù)測(cè)，那就必須修改模型或者是提出一個(gè)新的模型。從他們的觀點(diǎn)來(lái)看，心智模型的建構(gòu)是一個(gè)曲折反復(fù)的過(guò)程，并且會(huì)受到外在信息資源和自身元認(rèn)知能力的影響，并且認(rèn)同表達(dá)模型對(duì)心智模型的影響。endprint

巴克雷認(rèn)為，心智模型的建構(gòu)是一個(gè)動(dòng)態(tài)循環(huán)的過(guò)程，包含形成、強(qiáng)化、修正和廢除四方面。之后，又增加了“上位模型”和“現(xiàn)象”[18]。

巴克雷認(rèn)為，當(dāng)人們面對(duì)一定的問(wèn)題情境時(shí)，先在工作記憶中形成一個(gè)心智模型用來(lái)解決問(wèn)題，若能成功，心智模型得到強(qiáng)化，若不能成功，人們就會(huì)修改或廢除這一心智模型，從而用其他心智模型來(lái)解釋。人們的心智模型就是在不斷循環(huán)運(yùn)作下得以精致化的。她認(rèn)為，評(píng)估對(duì)心智模型的形成具有重要的作用，而上位概念是指人們形成心智模型的軟環(huán)境。這和加斯特和吉爾伯特提出的思想實(shí)驗(yàn)和建立心智模型的資源具有異曲同工之妙。

2.2 分析討論

對(duì)于心智模型的形成，如果從教學(xué)的角度來(lái)看，克萊門(mén)特的心智模型圖能較好地體現(xiàn)心智模型發(fā)展的階段性。如果從心理機(jī)制角度看，巴克雷的心智模型圖能較好地解釋心智模型是怎樣不斷完善的，而諾曼的心智模型圖則更好地說(shuō)明了學(xué)生心智模型的特點(diǎn)，雷德的心智模型圖則注重心智模型與概念關(guān)系的說(shuō)明。對(duì)于心智模型的形成機(jī)制，盡管從不同的視角有不同的觀點(diǎn)，但從這些論述中可以看出一個(gè)共同點(diǎn)，即科學(xué)概念心智模型的形成是動(dòng)態(tài)的，是不斷完善的過(guò)程，具有發(fā)展的階段性，這就合理地解釋了為何學(xué)生的概念學(xué)習(xí)會(huì)出現(xiàn)相異構(gòu)想，也為科學(xué)概念學(xué)習(xí)進(jìn)階的研究提供了理論依據(jù)。

3 中學(xué)生科學(xué)概念心智模型的特點(diǎn)與功能

雷德的心智模型理論認(rèn)為心智模型是容易有缺陷的，或許包含著對(duì)立甚至錯(cuò)誤和不必要的概念。學(xué)習(xí)者建構(gòu)知識(shí)的過(guò)程中由于自身認(rèn)知的限制，會(huì)建立一些和科學(xué)理論不相同的想法，會(huì)綜合感官信息和過(guò)去經(jīng)驗(yàn)，來(lái)理解外在世界。

諾曼觀察了許多人從事不同作業(yè)時(shí)所持有的心智模型，歸納出心智模型具有六個(gè)互相聯(lián)系的特點(diǎn)：（1）不完整性（Incomplete）：人們對(duì)于現(xiàn)象所持有的心智模型大多都是不完整；（2）局限性（Limited）：人們執(zhí)行心智模型的能力是有局限性的；（3）不穩(wěn)定（Unstable）：人們經(jīng)常會(huì)忘記所使用的心智模式細(xì)節(jié)，尤其經(jīng)過(guò)一段時(shí)間沒(méi)有使用它們；（4）沒(méi)有明確的邊界（Boundaries）：類(lèi)似的機(jī)制經(jīng)常會(huì)相互混淆；（5）不科學(xué)（Unscientific）：人們常采取迷信的模型，即使他們知道這些模型并非必要的；（6）簡(jiǎn)約（Parsimonious）：人們可以透過(guò)心智模型而省去一些行動(dòng)。

弗朗克等對(duì)心智模型的研究進(jìn)行了綜述后，認(rèn)為心智模型的關(guān)鍵屬性是：（1）心智模型具有衍生性：是指利用心智模型產(chǎn)生預(yù)測(cè)及新想法；（2）心智模型牽涉到默會(huì)知識(shí)：是指心智模型的擁有者并不能覺(jué)察到他的心智模型的每個(gè)建構(gòu)面向，不能覺(jué)察到它的使用；（3）心智模型是綜合的：心智模型是以一個(gè)對(duì)目標(biāo)系統(tǒng)或事件簡(jiǎn)化過(guò)后的表征組成的，表征并不是完全復(fù)制，需要有意識(shí)或無(wú)意識(shí)地去選擇什么樣的表征觀點(diǎn)要被呈現(xiàn)，什么需要被省略[19]。為了發(fā)展目標(biāo)表征，一些觀念或部分被隔離和抽象化，也就是被簡(jiǎn)化。綜合的特征指的是整體形式的表征；（4）心智模型被個(gè)人的世界觀所限制：受到先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn)的限制。

瑞凱等對(duì)于心智模型功能有近乎完美的綜述，他們認(rèn)為心智模型具有三大功能：（1）對(duì)一個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生何種目的及系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)內(nèi)容做詳細(xì)的描述；（2）提供一個(gè)系統(tǒng)具備何種功能及處于何種狀態(tài)的解釋?zhuān)唬?）對(duì)于某種系統(tǒng)的未來(lái)狀態(tài)作出預(yù)測(cè)[20]。即目前比較公認(rèn)的心智模型的三大功能：描述、解釋和預(yù)測(cè)。

以上論述表明，個(gè)人的心智模型是內(nèi)隱的，多是不完善的，但不論個(gè)人是否意識(shí)到心智模型的存在，不論個(gè)人的心智模型是否完善，它都具有一定的功能性，會(huì)影響個(gè)人對(duì)外界的描述、解釋和預(yù)測(cè)，從而做出一定的判斷和選擇。

4 研究總結(jié)

中學(xué)生科學(xué)概念的心智模型與概念理解水平密切相關(guān)，隨著概念理解的逐漸深入，心智模型也會(huì)逐漸完善。如果個(gè)體的概念理解越深刻，那么在進(jìn)行問(wèn)題解決時(shí)，就會(huì)基于問(wèn)題的核心特征而不是表面特征，那么他們就會(huì)使用特定的心智模型解決問(wèn)題。如果個(gè)體對(duì)概念的理解是膚淺的，那么他們?cè)谶M(jìn)行問(wèn)題解決時(shí)，心智模型的使用就會(huì)基于問(wèn)題的表面特征和已有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)，已有經(jīng)驗(yàn)的不完善性和問(wèn)題表面特征的變化會(huì)使得學(xué)生使用不同的心智模型解決問(wèn)題，就會(huì)出現(xiàn)心智模型的不穩(wěn)定性。因此我們認(rèn)為，心智模型和概念理解、問(wèn)題情境等相關(guān)，如果概念理解越深刻，那么心智模型越穩(wěn)定，在遇到相似的問(wèn)題情境時(shí)，使用相同心智模型的幾率就越高。

科學(xué)概念心智模型的發(fā)展具有階段性，是一個(gè)不斷完善的過(guò)程，不論科學(xué)概念心智模型類(lèi)型有多少，總的來(lái)講，都可以劃分為三大類(lèi)。第一類(lèi)是初始模型。這是一種基于日常生活經(jīng)驗(yàn)產(chǎn)生的心智模型，不受科學(xué)模型的影響。第二類(lèi)是混合模型。這是初始模型和科學(xué)模型的中間模型，既有日常經(jīng)驗(yàn)的影子，也有科學(xué)解釋的影響。第三類(lèi)是科學(xué)模型。個(gè)體具備與科學(xué)觀點(diǎn)一致的心智模型，但這并不意味著個(gè)體具備了科學(xué)概念，其他的心智模型就會(huì)消失，他會(huì)根據(jù)情境的不同而自動(dòng)選擇使用某種心智模型?？茖W(xué)概念心智模型的階段性也為我們的教學(xué)帶來(lái)了啟示，讓我們有意識(shí)地去了解學(xué)生概念理解的階段性，并據(jù)此進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)以更好地幫助學(xué)生。

由于科學(xué)概念心智模型對(duì)中學(xué)生的科學(xué)概念學(xué)習(xí)具有重要意義，所以現(xiàn)代認(rèn)知心理學(xué)主張從心智模型視角來(lái)描述理解的本質(zhì)：“理解意味著擁有關(guān)于概念、任務(wù)或現(xiàn)象的一個(gè)內(nèi)在心智表征或心智模型。[21]”科學(xué)概念心智模型的類(lèi)型會(huì)深刻地影響學(xué)生問(wèn)題解決的方式，影響到他們獲得新知識(shí)的方式，因此與其分辨學(xué)生是否理解概念，還不如去詳細(xì)分析說(shuō)明他們所具有的概念表征，后者應(yīng)該更加有效。由此可見(jiàn)，概念心智模型的研究逐漸引發(fā)了科學(xué)教育界的重視，而對(duì)此的研究還有待于進(jìn)一步的深化。

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