探究式学习方式是新时代背景下培育创新型人才、提升公民科学素养的有效途径。复杂问题解决是探究式学习的核心,学习者在探究过程中开展假设演绎、推理论证等高阶思维活动。复杂系统问题是复杂问题中的一类,由于复杂系统的多层次性、复杂多变的因果模式及动态变化性,学习者在基于复杂系统的探究式学习中面临建立假设的困难、系统因果机制推理和动态化理解的困难。因此,需要提供合适的思维支架以支持学习者的探究过程。概念图作为一种思维可视化工具,通过构建命题的形式层次化、结构化地呈现了知识图谱。目前研究已证明概念图对探究式学习过程中的假设生成、推理论证、整个探究过程的监测以及复杂系统中多学科知识的整合和因果机制的理解都能起到积极的促进作用。但是,当前已有的概念图支持探究式学习活动的成效研究均聚焦于对比有无概念图对探究式学习的影响,而忽略了学习者自主构建的概念图本身的内容质量差异以及此差异是否对学习者的探究学习成果造成了影响。此外,有研究已发现在学习者自由绘制的概念图中呈现了关注系统元素和关注系统动态变化的两种类型,但该研究并未对此作进一步探索。因此,本研究基于学习者有效阐明基于复杂系统的科学解释的三项认知特征（元素、序列和解释过程）,提出了关注系统元素的元素型概念图和关注系统动态变化的序列型概念图,通过实证研究对比两种概念图的质量差异以及两种概念图支持的基于复杂系统的探究式学习的成效差异。本研究采用准实验设计。成都市某高中高二年级两个平行班学生（N=87）被随机分配绘制序列型概念图（实验班,N=43,15小组）和绘制元素型概念图（控制班,N=44,14小组）来完成在虚拟生态系统学习平台上的小组协作探究任务。本研究采用前后测试成绩分析个人知识收获;采用概念图质量评价及小组报告质量评价分析小组探究任务表现;采用情感态度测量问卷和学生开放式回答分析学习者对协作探究式学习的感受。编码评价后对两个班级的个人表现、小组表现及量表得分进行了差异性检验,对开放式回答进行了内容提取和编码归类,通过量性分析和质性分析相结合的方法比较两种类型概念图对学习者在基于复杂系统的探究式学习中成效的影响。研究结果表明,在个人知识收获方面,序列型概念图能够更好地提升学习者个人的学科知识水平,有效促进了学习者对系统动态变化的理解和有意义思考,进一步转化为了更有深度和可应用的知识。在小组探究任务表现方面,序列型概念图总体质量要显著优于元素型概念图;同时,绘制序列型概念图学生的小组报告在假设、推理论证、结论一致性以及总得分方面均要显著高于控制班学生。在学习者的情感态度方面,两班学生在学习动机及其子维度、学习焦虑感、协作探究式学习感受以及认知负荷中外界负荷和相关负荷方面均无显著性差异,但在内在负荷方面,序列型概念图组的学生要显著高于元素型概念图组的学生,学习者更多关注动态变化的思考在一定程度上增加了学习任务的复杂性,促进学习者更多地投入高阶思维活动。本研究丰富了概念图支持的探究式学习成效探索的实证研究,为实际教学及实践活动中应用概念图开展复杂系统类问题的探究学习提供了更有效的构建模式。