Kason Ka Ching Cheung 与 Lan Yang 来自香港教育大学课程与教学学系，在 Journal of Research in Science Teaching 2026 年第 63 卷发表了题为 “Students’ construction, evaluation, and revision of scientific models through multimodal representations” 的研究。该研究属于科学教育与多模态话语分析的交叉领域，聚焦学生在科学建模（scientific modeling）过程中如何协调视觉、口头与书面等多种模态（modes）来建构、评价和修改科学模型。研究采用单一案例研究设计（single case study design），以香港某公立中学两个七年级小组共八名学生为焦点对象，围绕“水”和“生物”两个科学单元展开四节课的教学干预与视频分析。

研究的学术背景建立在科学建模作为核心科学实践的基础上。科学建模不仅要求学生建构现象表征，还要求学生依据标准对模型进行评价和修改。已有研究表明，学生可以借助指示手势、图示和书面语言参与建模，但对不同模态在评价与修改阶段的具体作用仍缺乏系统刻画。作者提出一个整合多模态、科学建模与系统功能语言学（Systemic Functional Linguistics, SFL）的框架，以参与者（participants）、过程（processes）和情境（circumstances）三个意义维度追踪学生模型表征的变化。研究旨在回答两个问题：学生如何协调不同模态来评价他人模型；学生如何依据他人评价来修改自己的模型。

在研究方法上，研究团队与教师共同规划了四个 45 分钟课时的教学序列。教师先向学生明确介绍四条模型评价标准：模型要显示部分与部分之间的关系、模型要基于证据、模型要显示从起点到终点的过程、模型要组织清晰。随后，学生小组合作建构初始模型，并将模型交由另一小组进行同伴评审。第一组与第二组互相交换模型进行评价，评价后各组依据反馈修改模型。两个焦点小组各四名学生，第一组为男生，第二组为女生。数据收集包括每组两台摄像机：一台俯拍工作纸上的书写与绘图过程，另一台记录小组整体互动。四台摄像机连接 Rode VideoMic GO II 麦克风以清晰录制讨论。研究者同时进行民族志式田野笔记，并在课后收集学生工作表。视频分析先制作事件地图（event map），划分不同的教学事件，随后以 SFL 为框架并置学生在建构、评价和修改三个阶段的视觉—书面表征，记录参与者、过程与情境意义的转变。研究者对视频进行逐轮转写，按照 Park 等人（2021）的格式插入绘图和书写截图，并依据 Cheung 等人（2025）的编码方案对视觉、口头和书面模态的角色进行编码。在分析中，研究者特别标注了学生通过不同模态表达情绪的实例，并进一步归纳了科学建模中模态角色的分类。

研究结果显示，视觉、口头和书面模态在科学建模的不同阶段承担不同功能。口头模态不仅用于重复、提问、告知、请求、建议和重申，还承担质疑、判断、反问、批评、分享情绪和倡导修改等角色。视觉模态除了可视化（visualize）外，还具有传达情绪（convey）、强调模型要素（characterize）和具体化模型要素之间逻辑关系（concretize）的功能。书面模态在原有描述（elaborate）和标注（label）基础上，还承担表达（articulate）、下划线（underline）、加粗（bold）、编号标注（annotate）和写下评价（set down）等作用。

在“Jerry 喝了海水后生病”的教学单元中，第一组评价第二组初始模型时发现，第二组将微生物绘制在水的上层，而可溶性杂质被画在底层。第一组学生通过手指指示、口头反问和视觉—书面符号的组合表达困惑与批评。7m3 用铅笔指向玻璃杯上层，口头指出“没有净化”，7m2 则反问“这不是海水吗？我们不是在画海水吗？”在进一步评价中，7m3 和 7m4 同时指向海水和玻璃水图形，7m3 口头表达“他没有把这一杯水和那一杯水的关系表示出来”。随后，7m3 在研究者鼓励下画出两个椭圆分别圈起“seawater”和“the glass water”，并在两者之间画箭头和叉号，表示二者不相等。这一视觉—书面组合具体化了 SFL 中的关系过程（relational process），直观表达出第二组模型未显示海水与饮用水之间的关联。这一评价直接促成第二组在修改阶段将可溶性杂质、不溶性杂质和微生物重新绘制在整个烧杯溶液中，并用蓝色荧光笔加粗“sea water”一词，以增强模型清晰度。在修改过程中，情绪与多模态表征交织出现。第二组学生收到“坏”的评价后，7f2 用拇指向下的手势并口头说“他们给我们一个‘坏’！”表现出愤怒。随后，7f1 用荧光笔划线强调“sea water”，7f4 加粗该词，7f2 催促“快点”，7f1 反问“他们懂吗？”这些口头—手势—书面模态共同表现出学生对评价的不满和对模型清晰度的坚持。

在“狼与羊的捕食关系”单元中，第一组的初始模型包括正式的文字与箭头图示以及非正式的卡通狼羊绘制，但缺乏清晰的顺序组织。第二组在评价时，7f3 指着图形口头质疑“predation 是什么？”，7f2 批评“他们写太多字了吗？”7f3 进一步倡议“把图修过来，画得清晰一点，要整理一下”，7f1 则建议“可以标出 123 的次序，并且放得清楚一些”，并写下“希望能表示出123點清楚些”。同时，7f1 还在评价工作纸上画了一个竖起大拇指的人形，通过视觉模态传达对第一组模型的欣赏情绪。第一组在修改阶段接受反馈后，将原先循环式多模态表征改为时间序列式表征。7m2 先画出狼的图形，接着 7m3 口头建议写出“减少”，7m2 写出“than reduce”。7m2 画了向左的箭头以具体化事件顺序，7m3 倡导标注编号，7m2 写下数字“6”。修改后的模型以编号和箭头表示时间情境（circumstances），使模型更加组织清晰。从 SFL 的角度看，初始模型中狼和羊作为参与者同时以文字和图像出现，但捕食过程主要靠箭头和循环图表达；修改后，参与者主要通过图像呈现，物质过程（material processes）如“reduce”“reproduce”“increase”“die”“survive”通过书面文字表达，情境通过编号和箭头表示。该变化表明，学生在同伴评价的引导下，将复杂的多模态表征简化为更具组织性的时间序列模型。

研究的结论指出，结构化教学序列和明确的评价标准能促进学生在不同建模阶段使用互补的多模态资源。学生通过口头讨论、指示手势、视觉标记和书面标注共同完成对模型的评价与修改。多模态意义建构不仅实现了科学实践，也体现了情绪在建模过程中的作用。情绪往往通过手势与口头话语共同表达，并与评价和修改活动紧密关联。研究提出的整合框架为后续研究提供了分析工具，也为教师设计课堂建模活动提供了具体参考。教师可以鼓励学生在评价阶段使用视觉符号如箭头、椭圆和叉号来表达模型要素间的逻辑关系，在修改阶段使用编号、加粗和下划线来提升模型清晰度。此外，教师应关注学生在同伴评价中的情绪反应，将情绪表达视为科学建模参与的一部分，而非干扰因素。

该研究的亮点包括：第一，细粒度刻画了科学建模中视觉、口头和书面模态在不同阶段的具体功能，弥补了以往研究对书面模态作用关注不足的不足；第二，提出并验证了整合多模态、科学建模与系统功能语言学的概念框架，为分析学生多模态意义转换提供了可操作路径；第三，揭示了手势与情绪表达在建模评价和修改中的作用，扩展了科学建模中情绪研究的证据基础；第四，研究设计通过两个焦点小组和两个不同科学单元的比较，增强了结果在不同科学主题下的可信度，体现了情境变异性。总体而言，该研究为科学教育者利用多模态教学支架支持学生科学建模实践提供了理论和实证依据。