复杂问题解决时思维过程中行为差异比较与分析研究

杨 茵

（江苏省木渎高级中学 江苏 苏州 215101）

一、研究目的

因为思维是内隐的，无法测量的，所以只能通过外显行为来推测内隐思维。因此，本论文采用了大样本团体测试的量化研究方法，通过学优生与中等生在问题解决的思维过程中行为差异比较来初步探讨两类学生解决复杂问题的过程中思维差异及思维的发展趋势，为有针对性地提高学生解决问题的能力提供依据。

二、研究测试卷的编制

1．对化学中复杂问题的界定

由于复杂问题在化学领域的研究仍旧是个空白，所以本文对于化学复杂问题的界定在借鉴张振新博士对于数学复杂问题的界定基础上再根据化学学科特点进行。

本研究设定一个化学问题只要同时具备以下三个特征，就可称之为化学复杂问题：

（1）真实性，即问题来源于现实生活，这是问题复杂性最根本的保证。

（2）解题的步骤数只要超过10步即可。

（3）结构不良性，即解决问题的有关数据和无关数据非常自然地镶嵌在问题的情节之中。

2．试卷的编制

本测试有4道测试题，均为解答题，共计100分。 难度系数 L＝0．59，区分度 D＝0．42。

三、被试者

1．学优生与中等生的界定

我们将具有浓厚的化学学习兴趣、高效率的化学学习过程、较强的独立思考能力，同时取得较突出化学成绩 （考试成绩排名的前10%以内）的学生称为化学学优生。

将化学学习兴趣一般、化学学习效率不高、化学成绩（考试成绩排名的前45%－55%内）的学生称为化学中等生。

2．样本选择

本样本从同一学校的高一和高二年级中选出。高一和高二各选出19个学优生，20个中等生，共78人。

发放试卷78份，回收78份，回收率100%。

四、研究过程

1．实验步骤

第一步：由主测试者向被测试者说明实验的目的，使被测试者明白该实验的意义，消除心理负担，真实地表现出他们解决化学问题的正常情况。

第二步：向被测试者说明实验的步骤，要求被测试者一边解决化学问题，一边大声地说出自己的思维，用录音机录下被测试者在解决问题过程中的口语，同时观察、记录被测试者解决化学复杂问题的过程。

第三步：在完成问题解决后，研究被测试者解决化学复杂问题的测试卷，结合口语报告分析其思维过程。

第四步：统计不同年级、不同能力层次的高中生解题时各行为指标出现频次，对被测试者在复杂问题解决的思维过程中行为差异比较。

（1）测试行为指标有设问、推理、归纳、顿悟、假设、试误、计算、反思8项。

各项指标要求：

①设问：在审题过程或解答过程中，被测试者对自己尚不太清楚的问题，以一种自问自答的形式表现出来的语句。

②推理：在解答过程中，被测试者对目标问题的顺向或逆向推断，如“既然……则……”等思维形式。

③归纳：在解答过程中，被测试者对已掌握的信息的综合分析和归纳，如“那么”、“由此可知”等语句。

④顿悟：在解答过程中，被测试者对目标问题的突然醒悟，如“原来如此”“哦，我知道怎么做了”等语句。

⑤假设：在解答过程中，被测试者为解决所遇到的某个障碍，首先对问题提出几种可能的解决方法，然后再逐个进行检验的过程，如 “假设……”，“如果是……”等虚拟语气。

⑥试误：在解答过程中，被测试者为验证自己的假设而逐个进行尝试的过程，如“……不成立”，“……不对”，“这种方法行不通”等语句。

⑦计算：在解答过程中，被测试者能正确地进行四则运算。

⑧反思：在完成问题的解答后，被测试者对命题意图、解答途径、解答结果等内容的重新思考或与已有解答经验的对比。如 “……是考查……”，“还有没有更简便的方法”等语句。

（2）行为指标出现频次打分标准：

明显 1分

较明显 0．8 分

一般 0．5 分

不太明显 0．2 分

没有 0分

2．实验结果比较与分析

（1）同年级不同学业水平的学生各行为指标出现频次均值及差异比较

本论文在对同年级不同能力层次的被测试者在复杂问题解决时思维过程各行为指标出现频次均值进行统计的基础上，再对其进行P检验，了解两类学生行为指标是否存在明显差异，具体统计数据见表1、和表2。

表1 高一年级各行为指标出现频次均值及显著性差异比较

表2 高二年级各行为指标出现频次均值及显著性差异比较

由表1、表2可知，两个年级的不同学业水平的学生在“推理”、“归纳”和“计算”3项指标上存在极显著差异（P 均＜0．01）。

由表2可知，高二年级不同学业水平的学生在“假设”这项指标上存在显著差异（P＜0．05）。

（2）不同年级同一学业水平的学生各行为指标出现频次差异比较

本论文对同一能力层次不同年级的被测试者的行为指标出现频次均值进行P检验，具体统计数据见表3和表4。

表3 优等生各行为指标出现频次均值差异性比较

表4 中等生各行为指标出现频次均值差异性比较

由表3可知，不同年级的优等生思维过程的各项指标上不存在显著的差异（P均＞0．05）。

由表4可知，不同年级中等生在“推理”上存在极显著差异（P＜0．01）；不同年级中等生在“反思”上存在显著差异（P＜0．05），其他各项不存在显著的差异。

（3）结论

①在“推理”、“计算”、“归纳”3 项指标上，学优生比中等生有明显优势。其他几项上，两类学生没有显著差异。

学优生之所以在“推理”等行为指标上出现的频次明显高于中等生，可能是学优生善于联想，也善于联想问题的“原型”进行模式识别，从而逐步缩小视野 ，迅速找到合理的解答途径；而且学优生在解答过程中能够及时发现自己的推理错误，及时转换角度，重新进行分析和推理，直至找到合理的解答。

中等生不善于推理，可能与其化学基础知识有关，一个不熟悉的化学物质或化学反应都可能造成其推理的障碍。

“顿悟”出现的频次虽然没有明显差异，但并不能完全说明两类学生在这项思维上没有明显差异。可能是由于高中生年龄的增长，思维越来越趋于内向，他们即使有顿悟的意念，但并没有明显表露出顿悟的行为，当然也可能与他们解题过程中的思维方式有关。

学优生与中等生“设问”、“假设”等的出现频次没有明显差异 ，可能是“应试”教育与“题海战术”的结果。高中生在解题过程中往往较少自己主动给自己提出问题，并积极去探究问题，解题结束后更是缺乏对问题解决过程和结果进行反思，往往只要找到问题的答案就立即停止思考。

②在“推理”、“反思”两项上，高二中等生比高一中等生具有更大的优势。这说明随着年龄的增长和知识掌握程度的提高，学生复杂问题解决的能力也有相应的提高。

五、研究结论

（1）不同学业水平的学生在解决复杂问题的思维过程中的确存在较显著的差异，主要体现在思维的敏捷性、推理能力、归纳能力等方面。

（2）相同学业水平的学生的思维能力高二均比高一要强些，尤其是中等生的思维能力明显有进步，这证明教师在教学中恰当地发展学生的思维能力，帮助学生掌握一定的思维技能，的确能提高学生解决问题的能力。

［1］ 王祖浩，张天若．化学问题设计与问题解决［M］．北京：高等教育出版社，2003．8

［2］ 李祯．高中生化学问题解决中的表征与策略研究［D］．吉林大学科学技术哲学系，博士论文，2005．12

［3］ 张振新．小学高年级学生数学复杂问题解决的认知研究［D］．华东师范大学心理学系，博士论文，2005