一直以來認知衝突都被認為是學生學習並產生概念改變的一個重要過程，對 於認知衝突（cognitive conflict）一詞可追朔到皮亞傑的自我協調理論（self- regulation）（Piaget, 1970），其中提到了當人們遇到無法理解的事物時，便會經由 同化（assimilation）與調適（accommodation）的作用進行理解，同化指的是當 個體遇到了無法理解的事物時，運用既有的基模略為調整並解決問題；調適則是 當個體遇到了無法理解的事物且既有的基模無法有效應對時，便改變基模以符合 需求。也因此皮亞傑的自我協調理論可說是使用認知衝突的教學策略的開端。
另外，Posner 等人（1982）提出之概念改變模式（conceptual change model, CCM）中提到學生產生概念改變的四個條件：1.學習者不滿意其原有概念
（dissatisfaction） 2.學習者對新概念有初步的理解（intelligible）3.新概念看起來 似乎是合理的（plausible）4.新概念必須是豐富而據預測力的（fruitful），其中的 第一點「不滿意其原有概念」也就是認知衝突在概念改變中所扮演的角色。也因 此藉由提供學生反直覺的實驗的確是能夠使學生對其原有概念產生不滿足並引 起概念改變。
若以模型與建模教學的觀點來解釋「使用認知衝突進行概念改變教學」，必 須先提到 Halloun (1996)提出的問題解決建模歷程，將歷程分為「模型選擇」、「模 型建構」、「模型效化」、「模型分析」和「模型調度」。認為問題解決的建模歷程 必須先確認與描述現象的系統組成，接著建模目的將會被確認，期望結果能有效。
隨後，選擇適當理論來評論，並選擇和建構一個適當的模型。最後，此模型被操 弄與分析，若它持續地有效，則可推論問題的結論（引自劉俊庚與邱美虹，2010）。
而邱美虹（2007）延續此一架構，加入了「模型重建」的元素，並說明了模型重 建是由於學習者對於建立的模型感到不滿意，使用不同於先前的面向與變數來重 新解釋，建構一個新模型。而相較於使用認知衝突策略的概念改變教學，認知衝
但是使用認知衝突進行教學策略的研究並不是一直都很順利的，文獻指出認 知衝突使學生們成功產生概念改變會依學生們的先備知識而有不同的結果
（Limón & Carretero, 1997），換句話說，先備知識程度不同的學生在經歷認知衝 突後，概念改變的程度也不盡相同。因此有學者提出學習者遇到認知衝突時會有 三種不同的歷程發生（Merenluoto & Lehtinen, 2004），包括：無相關認知歷程
（no-relevant perception track）、對理解的錯覺歷程（illusion of understanding track）
和經歷認知歷程（experience of conflict track），而主要是學習者對反直覺現象產 生新觀點的靈敏度導致學習者進入三種不同的歷程，影響此靈敏度的因素又可分 為認知和動機兩部分，認知的部分主要是先備知識的程度、動機的部分則是對新 觀點產生注意力的傾向。當兩因素都達到一定程度後才有可能經由「經歷認知歷 程」達到概念改變，而在此歷程中「歧異容忍度（Tolerance of Ambiguity）」對於 能否概念改變扮演著很重要的角色，歧異容忍度越低的學習者其靈敏度越低，會 對反直覺現象失去信任，甚至產生忽略現象的行為，而歧異容忍度越高的學習者 越容易達成概念改變。換句話說，具有高先備知識的學習者越有可能進入「經歷 認知歷程」，而這些學習者中，高「歧異容忍度」的學習者容易達到概念改變。
而這篇研究的結果也呼應了 Chinn 與 Brewer（1998）的研究，在這篇研究 中將科學家和進行科學學習的學生他們面對異例時產生的反應分為八種類型（見 表 2-2-1），分別為：忽略（ignoring）異例、拒絕（rejecting）異例、不確定異例 的有效性（being uncertain about the validity of the data）、暫時擱置（abeyance）
異例、重新詮釋（reinterpreting）異例、周圍理論改變（peripheral theory change）
以及接受異例並改變理論（theory change），研究結果發現學生們大部分都不知 道理論和異例資料之間的差別，也不拒絕承認異例資料的真實性。
由以上研究發現，利用認知衝突進行概念改變教學是可行的，但是要有效的 成功實行是有難度的，首先必須讓認知衝突概念能夠被理解，且必須要讓學生能 察覺到認知衝突的存在（Hewson & Hewson, 1984），也發現不論是先備知識、認
表 2-2-1 學習者面對異例的反應（Chinn & Brewer, 1993；引自邱美虹，2000） 提出科學概念應依本體論進行分類（ontological categories），而提出本體論分類 架構（見圖 2-2-1），在此分類架構中，科學概念依不同的概念特性以本體論角度 進行分類，分別分為物質（matter）、過程（process）與心智狀態（mental state）
三類別。物質類別指的是特定屬性的東西，並依存在的屬性分為自然與人造；過 程類別則表示事件發生可能會有順序性、因果關係抑或是突現的現象；心智狀態 類別則為情意的類別，可分為情緒和意圖兩部分。而後 Chi 在 2005 年的研究將 本體樹分類規則進一步修正，將過程類別下一層的分類修改為直接過程（direct process）和突現過程（emergent process），而直接過程與巨觀現象有關，突現過 程則與微觀粒子運動相關。
圖 2-2-1 Chi 本體樹組織架構圖（Chi, 1992；1994；引自邱美虹，2000）
Chi(1992)同時也指出概念改變可分為本體樹「類別內的改變」和「類別間 的改變」，類別內的改變因為本體類別中概念的屬性是類似獲相同的，也因此概 念改變較容易發生，也因此本體類別內的改變屬弱重建；而類別間的概念改變因 本體類別中概念的屬性不同，概念改變的難度提高，因此本體類別間的概念改變 屬強重建。藉由 Chi 對於科學概念的本體論分類和概念改變理論，本研究可將學 生對於鐵粉的金屬本質、氧化還原反應和接觸面積與反應速率分別區分為物質類 別、直接過程和突現過程。並由此種概念分類了解教學內容中的概念改變難易。
由以上認知衝突與概念改變的文獻探討，研究者認為使用具認知衝突的教學 策略進行教學，的確有能夠使學生產生概念改變並引起學生科學學習興趣的潛力。
但也同時同意具認知衝突的教學策略並不一定都能達到概念改變，也因此必須從 概念的根本出發，並讓學生理解到概念與自身認知的不一致性，再令其願意修正
物質 過程 心智狀態
意圖 自然物質 人造物質 情緒
因果過程 突現過程 步驟
意圖 隨機 人造 自然現象
有生命 無生命
植物 動物 固體 液體
自身的理論。