汉语声调是无声调语言母语者汉语学习中的难点之一。本研究基于复杂性科学理论的浮现主义观,对无声调语言母语者的汉语声调浮现过程进行实验和模拟研究。研究内容主要包括3大部分,分别是汉语声调浮现过程的实验研究、双语模型的构建研究和汉语声调浮现过程的模拟研究。汉语声调浮现过程的实验研究包括三个实验研究。实验一是对零起点、初级和中级三个阶段的汉语声调特征浮现过程的研究,实验二是对零起点、初级和中级三个阶段的汉语声调范畴浮现过程的研究”,实验三是对三种学习策略的学习效应的研究。实验一和实验二发现,汉语声调的发展过程是一个动态的生成过程,声调特征之间的相互作用和四类声调之间的相互作用制约着无声调语言母语者汉语声调的浮现。并间接证明了自组织机制是汉语声调发展的最主要的机制。汉语声调特征和四类声调之间存在着自组织和竞争关系。实验三发现“不同声调+不同音节”学习策略的学习效果更好。双语模型的构建研究主要包括生长型“树形结构”自组织特征映射神经网络的构建、算法的实现以及双语模型语音表征的建立。本研究提出了一个动态的生长型树型自组织映射模型,既克服了传统的Kohonen自组织特征映射网络的固定网络结构限制以及容量有限性,又克服了其它类似动态网络的较弱的拓扑映射特性,可以较好地模拟无声调语言母语者汉语声调的浮现过程。声调浮现过程的模拟研究包括三个部分。一是对零起点、初级和中级三个子模型的声调浮现过程的模拟。二是对零起点、初级和中级三个子模型声调范畴浮现过程的模拟,三是对三种学习策略的学习效应的模拟。模拟结果跟实验结果呈现出非常好的一致性,这样既证明了实验研究中得到的汉语声调的动态发展过程,又为汉语声调的自组织机制研究提供了机理上的解释。实验研究和模拟研究的结合,也为教学提出了一些有益的建议。例如如何实施声调特征教学法;“不同声调+不同音节”的声调教学策略的学习效果比较好;声调教学要贯穿汉语教学的始终等。