源問題表現(xiàn)形式對中學(xué)生認(rèn)知負(fù)荷及類比推理的影響,教育心理學(xué)論文

源問題表現(xiàn)形式對中學(xué)生認(rèn)知負(fù)荷及類比推理的影響,教育心理學(xué)論文當(dāng)碰到新問題(靶問題)時，人們經(jīng)常會想起在過去已經(jīng)解決的類似的問題(源問題)，并運用源問題的解決方式方法和原則去解決靶問題，這種解決問題的策略被稱為類比遷移(曲衍立，張梅玲，2000)。在類比遷移中，源問題的呈現(xiàn)方式(presentationofsourceproblems)主要是指有多少個源問題被呈現(xiàn)出來以及怎樣呈現(xiàn)這些源問題等。源問題和目的問題的類似性是類比問題解決的基礎(chǔ)，這種類似性能夠促進(jìn)類比推理。Holyoak和Kane(1994)根據(jù)問題之間的類似性特點，將問題之間的類似性分為外表類似性(surfacesimilarity)和構(gòu)造類似性(structuralsimilarity)。外表類似性指問題之間外部呈現(xiàn)方式的類似性，構(gòu)造類似性指問題之間內(nèi)在本質(zhì)的類似性。羅蓉和胡竹菁(2018)的研究表示清楚，當(dāng)呈現(xiàn)一個源問題時，與目的問題具有外表類似性的源問題會顯著提高類比推理的成績。Gentner(1983)以為在問題解決階段起主要作用的是問題中的初級關(guān)系和高級關(guān)系，初級關(guān)系指兩個物體之間所構(gòu)成的的完好命題，如將軍從多個方向同時在城堡下聚集;高級關(guān)系是指在初級關(guān)系基礎(chǔ)上建立的關(guān)系，如將軍從多個方向同時在城堡下聚集導(dǎo)致攻占了城堡。類比遷移能否發(fā)生，就是看問題解決者能否歸納出這種高級關(guān)系。類比思維是解決問題和獲得新知識最重要的思維活動之一，在人類的認(rèn)知活動中具有重要的作用。類比推理(analogicalreasoning)是類比思維的一種詳細(xì)表現(xiàn)形式，研究類比推理的方式之一是問題類比推理，即根據(jù)源問題與目的問題的類似性，由源問題的解決原則類比推理出目的問題的解決方式方法。類比學(xué)習(xí)(analogicallearning)是建立在類比推理基礎(chǔ)之上的一種學(xué)習(xí)方式方法，有關(guān)類比學(xué)習(xí)的研究表示清楚，在兩個對象之間構(gòu)成類比有助于人們理解把握新的情境，推理解決新的問題，進(jìn)而獲取新的知識。自從Sweller(1988)提出認(rèn)知負(fù)荷理論以來，諸多心理學(xué)家對其進(jìn)行了廣泛且深切進(jìn)入的研究。邢強和黃偉東(2008)討論了認(rèn)知負(fù)荷對頓悟問題解決的影響，研究表示清楚，認(rèn)知負(fù)荷的高低顯著的影響目的問題解決的效果，高認(rèn)知負(fù)荷任務(wù)組被試的成績顯著低于低認(rèn)知負(fù)荷任務(wù)組被試的成績。國內(nèi)學(xué)者也對認(rèn)知負(fù)荷進(jìn)行了深切進(jìn)入的研究和考慮(孫天義，許遠(yuǎn)理，2020;唐劍嵐，喻平，周瑩，2018;楊心德，王小康，2007)。已有針對認(rèn)知負(fù)荷的研究基本上都是通過學(xué)習(xí)材料的不同內(nèi)容或不同呈現(xiàn)方式，使學(xué)習(xí)者產(chǎn)生不同的認(rèn)知負(fù)荷，但學(xué)習(xí)的主體是學(xué)習(xí)者，只要從學(xué)習(xí)者本身出發(fā)，通過指導(dǎo)個體對認(rèn)知負(fù)荷進(jìn)行有意識的控制，才能更有效的促進(jìn)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)。莫雷，鄒艷春和金素萍(2000)討論了學(xué)習(xí)經(jīng)過不同的認(rèn)知負(fù)荷和學(xué)習(xí)材料的不同形式對小學(xué)生類比學(xué)習(xí)的影響，結(jié)果表示清楚，小學(xué)生在學(xué)習(xí)類比推理時，高認(rèn)知負(fù)荷、非形式化材料的學(xué)習(xí)更有利于促進(jìn)類比遷移。Gentner(1983)的研究表示清楚，類比遷移能否能夠發(fā)生，就是看問題解決者能否歸納出高級關(guān)系，因而，歸納與否將對問題解決產(chǎn)生重要影響。從已有研究資料可見(李紅，馮廷勇，2002;羅蓉，胡竹菁，2018;張莉，辛自強，古麗扎博科力，2018)，類比推理相關(guān)研究的對象大多為成人和兒童，而對中學(xué)生的研究尚不深切進(jìn)入，中學(xué)生正處于類比推理發(fā)展的加速期，因而對中學(xué)生的類比推理狀況進(jìn)行研究是非常必要的。本研究著重討論源問題呈現(xiàn)方式，即源問題之間的內(nèi)容類似性、構(gòu)造清楚明晰性和能否進(jìn)行歸納對中學(xué)生認(rèn)知負(fù)荷及類比推理的影響。2研究方式方法2.1被試從普通中學(xué)隨機(jī)抽取初中三年級的學(xué)生230人，采用瑞文標(biāo)準(zhǔn)推理測驗測量他們的基本推理能力，根據(jù)測驗結(jié)果挑選華而不實基本推理能力接近的176人作為被試。根據(jù)近期一次的期末語文成績將他們分成8個等組。2.2實驗設(shè)計采用222匹配分組實驗設(shè)計，共有三個組間變量:A:歸納，分為歸納(a1)和不歸納(a2);B:源問題內(nèi)容，分為內(nèi)容類似(b1)和內(nèi)容不類似(b2);C:源問題構(gòu)造，分為構(gòu)造清楚明晰(c1)和構(gòu)造不清楚明晰(c2)，因而，共有8種實驗處理，每組被試隨機(jī)接受華而不實一種實驗處理。因變量為:認(rèn)知負(fù)荷的大小和類比推理的成績。本實驗使用提供段落標(biāo)題和分段落的方式為被試呈現(xiàn)構(gòu)造清楚明晰的源問題，使用不提供段落標(biāo)題也不分段落的方式為被試呈現(xiàn)構(gòu)造不清楚明晰的源問題。進(jìn)而探究有條理的、連貫的文章構(gòu)造即構(gòu)造清楚明晰的源問題能否會促進(jìn)類比推理。源問題內(nèi)容類似是指兩個故事的背景、情節(jié)和詳細(xì)對象比擬類似，源問題內(nèi)容不類似是指兩個故事的背景、情節(jié)和詳細(xì)對象不類似。2.3研究工具2.3.1瑞文標(biāo)準(zhǔn)推理測驗使用張厚粲等人修訂的(瑞文標(biāo)準(zhǔn)推理測驗〕(RavensStandardProgressiveMatrices)。該測驗在國內(nèi)已經(jīng)屢次使用，具有較高的信度和效度。2.3.2認(rèn)知負(fù)荷測量工具認(rèn)知負(fù)荷測量工具為認(rèn)知負(fù)荷自評量表(Brnken，Plass，＆Leutner，2003)，在該量表中，被試根據(jù)自個在理解學(xué)習(xí)材料和解決目的問題的經(jīng)過中投入的努力的多少，在量表中做出相應(yīng)的選擇。問題選項共有9個，從非常非常低到非常非常高分為9點，被試根據(jù)自個的情況做出相應(yīng)的選擇。該量表是測量認(rèn)知負(fù)荷大小的常用工具，具有較高的信度和效度。2.3.3實驗材料根據(jù)Gick和Holyoak(1983)的實驗材料進(jìn)行改編。Dunker輻射問題是需要遷移解決的目的問題，另有四篇源問題，以戰(zhàn)爭為主題的有兩篇:一篇是將軍攻打城堡的故事，簡稱為將，一篇是指揮官占領(lǐng)司令部的故事，簡稱為指以滅火為主題的有兩篇:一篇是紅色救援隊救火的故事，簡稱為紅，一篇是鄰居幫助滅火的故事，簡稱為鄰。主題一致的兩篇故事為內(nèi)容類似的材料，兩個主題的故事各取一篇為內(nèi)容不類似的材料。每篇故事都有構(gòu)造清楚明晰與構(gòu)造不清楚明晰兩個版本。被試接受實驗材料的布置情況見表1?！颈?】2.4研究程序?qū)嶒炓孕〗M方式進(jìn)行，共有8組被試，每組被試接受實驗材料的布置情況見表1。實驗正式開場后，首先分發(fā)實驗材料，宣讀指導(dǎo)語，要求被試認(rèn)真閱讀發(fā)放的兩篇文章。五分鐘后，回收實驗材料，向歸納組統(tǒng)一分發(fā)歸納問卷，指導(dǎo)語是:如今請大家把剛剛所讀兩篇文章的內(nèi)容進(jìn)行歸納，請用自個的話簡潔的概括故事的主要內(nèi)容。特別鐘后統(tǒng)一收回，不歸納組不進(jìn)行歸納問卷的發(fā)放經(jīng)過。然后分發(fā)目的問卷，目的問卷包括認(rèn)知負(fù)荷自評量表和輻射問題，并告知被試:請大家認(rèn)真閱讀問卷中的問題并做答，時間不限，一般需要特別鐘左右的時間，請根據(jù)問題的順序，根據(jù)自個的進(jìn)度獨立完成。計分方式方法:類比推理的成績即對輻射問題解答的成績，解答必須包括三個步驟即三個關(guān)鍵點才算是解答正確，這三個關(guān)鍵點分別為:(1)使用多條對肌體無害強度的射線，(2)所有射線從不同的角度對準(zhǔn)惡性腫瘤，(3)所有射線向惡性腫瘤同時照射，使會聚到腫瘤的輻射到達(dá)摧毀腫瘤的強度。這三個關(guān)鍵點全部正確計1分，否則計0分。采用SPSS13.0統(tǒng)計軟件包對收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和分析?！颈?】3結(jié)果與分析3.1源問題呈現(xiàn)方式對認(rèn)知負(fù)荷影響的方差分析歸納、源問題內(nèi)容和源問題構(gòu)造對認(rèn)知負(fù)荷影響的方差分析結(jié)果表示清楚(見表2):歸納的主效應(yīng)顯著，F(xiàn)(1，168)=6.328，p＜.05，1－=.71，即歸納與不歸納在對認(rèn)知負(fù)荷的影響上存在顯著差異，也就是講能否增加相關(guān)認(rèn)知負(fù)荷在對認(rèn)知負(fù)荷的影響上存在顯著差異;源問題內(nèi)容的主效應(yīng)極其顯著，F(xiàn)(1，168)=19.097，p＜.001，1－=.99，表示清楚源問題的內(nèi)容類似與內(nèi)容不類似在對認(rèn)知負(fù)荷的影響上存在極其顯著的差異;源問題構(gòu)造的主效應(yīng)極其顯著，F(xiàn)(1，168)=25.170，p＜.001，1－=.99，也就是講源問題的構(gòu)造清楚明晰與構(gòu)造不清楚明晰在對認(rèn)知負(fù)荷的影響上存在極其顯著的差異。3.2源問題呈現(xiàn)方式對類比推理影響的方差分析歸納、源問題內(nèi)容和源問題構(gòu)造對類比推理影響的方差分析結(jié)果表示清楚(見表3):歸納的主效應(yīng)非常顯著，F(xiàn)(1，168)=11.163，p＜0.01，1－=0.86，即歸納與不歸納在對類比推理的影響上存在非常顯著的差異;源問題內(nèi)容的主效應(yīng)不顯著，F(xiàn)(1，168)=1.361，p＞0.05，也就是講源問題的內(nèi)容類似與內(nèi)容不類似在對類比推理的影響上是不存在顯著差異的;源問題構(gòu)造的主效應(yīng)顯著，F(xiàn)(1，168)=0.988，p＜0.05，1－=.61，也就是講源問題的構(gòu)造清楚明晰與構(gòu)造不清楚明晰在對類比推理的影響上存在顯著的差異。歸納、源問題內(nèi)容和源問題構(gòu)造三者之間的交互作用顯著，F(xiàn)(1，168)=5.614，p＜0.05，1－=.61?！颈?】對歸納、源問題內(nèi)容和源問題構(gòu)造之間的交互作用進(jìn)行簡單效應(yīng)分析，歸納在源問題內(nèi)容和源問題構(gòu)造上的簡單效應(yīng)分析結(jié)果表示清楚，學(xué)生能否對源問題進(jìn)行歸納在內(nèi)容類似與構(gòu)造不清楚明晰處理水平上存在非常顯著的差異，F(xiàn)(1，168)=13.884，p＜.01;學(xué)生能否對源問題進(jìn)行歸納在內(nèi)容不類似與構(gòu)造清楚明晰處理水平上存在顯著差異，F(xiàn)(1，168)=4.855，p＜.05。學(xué)生能否對源問題進(jìn)行歸納在內(nèi)容類似與構(gòu)造清楚明晰，在內(nèi)容不類似與構(gòu)造不清楚明晰兩個處理水平上均不存在顯著差異。源問題內(nèi)容在歸納與源問題構(gòu)造上的簡單效應(yīng)分析結(jié)果表示清楚，源問題內(nèi)容在對源問題不進(jìn)行歸納與構(gòu)造不清楚明晰的處理上存在顯著差異，F(xiàn)(1，168)=7.308，p＜0.05。源問題內(nèi)容在對源問題進(jìn)行歸納、構(gòu)造清楚明晰的處理水平上，對源問題進(jìn)行歸納、構(gòu)造不清楚明晰的處理水平上，對源問題不進(jìn)行歸納、構(gòu)造清楚明晰的處理水平上均不存在顯著差異。4討論4.1歸納對認(rèn)知負(fù)荷及類比推理的影響在實驗經(jīng)過中，要求歸納組被試對先前學(xué)習(xí)的源問題進(jìn)行歸納，邢強和陳軍(2018)的研究表示清楚，歸納提示能夠促進(jìn)原型激活，即獲得關(guān)鍵啟發(fā)信息。被試通過思路歸納并默寫一遍源問題的主要內(nèi)容，進(jìn)而加深了對源問題的理解，更容易把握源問題的構(gòu)造。因而，不歸納組被試在對源問題的理解和把握上不如歸納組被試，認(rèn)知上存在的困難也要大于歸納組被試，因此認(rèn)知負(fù)荷的強度也會高于歸納組被試。龔德英，劉電芝和張大均(2008)的研究結(jié)果表示清楚，歸納降低了學(xué)習(xí)者的認(rèn)知負(fù)荷，促進(jìn)了遷移測試成績的提高。思路歸納這種策略提高了學(xué)生的類比推理能力，歸納組被試的類比推理成績顯著高于不歸納組的被試。龔德英，劉電芝和張大均(2008)的研究表示清楚，歸納促進(jìn)了遷移測試成績的提高。在本研究中，采用思路歸納策略被試的類比推理能力顯著高于沒有進(jìn)行思路歸納的被試，這正驗證了實用圖式理論，通過對兩個源問題的內(nèi)在關(guān)系進(jìn)行有意識的認(rèn)知加工，對兩個問題之間的類似性進(jìn)行分析比擬來實現(xiàn)圖式歸納。在類比問題解決的經(jīng)過中，目的問題的解決與對源問題的表征和加工有著密切的聯(lián)絡(luò)。這一結(jié)論與Catrambone和Holyoak(1989)的研究相符，他們的實驗結(jié)果與圖式歸納的策略加工假設(shè)是相符的。4.2源問題內(nèi)容對認(rèn)知負(fù)荷及類比推理的影響學(xué)習(xí)內(nèi)容類似的兩個源問題被試的認(rèn)知負(fù)荷與學(xué)習(xí)內(nèi)容不類似的兩個源問題被試的認(rèn)知負(fù)荷之間存在顯著差異。類比遷移理論以為，完成構(gòu)造的映射是類比遷移的基礎(chǔ)。因而，當(dāng)給被試呈現(xiàn)兩個內(nèi)容不類似的源問題時，被試在解決目的問題的經(jīng)過中，會過分考慮兩個源問題的外表內(nèi)容，進(jìn)而忽視對源問題的內(nèi)在關(guān)系的把握，并且使認(rèn)知負(fù)荷增加。而呈現(xiàn)兩個類似的源問題時，被試就會把精神集中在對構(gòu)造以及內(nèi)在關(guān)系的加工上，就不會造成被試因加工外表內(nèi)容而導(dǎo)致時間的浪費，進(jìn)而更有效地解決目的問題。又由于是通過認(rèn)知負(fù)荷自評量表來實現(xiàn)對認(rèn)知負(fù)荷的測量，學(xué)生對學(xué)習(xí)兩個不類似的源問題的自我評定要高于學(xué)習(xí)兩個類似的源問題的自我評定，因此內(nèi)容不類似組被試的認(rèn)知負(fù)荷要高于內(nèi)容類似的被試組。學(xué)習(xí)內(nèi)容不類似被試的類比推理能力高于學(xué)習(xí)內(nèi)容類似被試的類比推理能力這一結(jié)論，正符合Sweller等人(1998)提出的分散注意力效應(yīng)(Split－AttentionEffect)。該理論以為，假如學(xué)習(xí)者面對諸多信息來源，并且必須將信息進(jìn)行認(rèn)知加工才能到達(dá)學(xué)習(xí)或解決問題的目的時，就會增加認(rèn)知負(fù)荷。根據(jù)這一理論，我們能夠揣測個體在學(xué)習(xí)兩個不類似的源問題時進(jìn)行整合、參考所花的精神要大于學(xué)習(xí)兩個類似的源問題，因而，學(xué)習(xí)內(nèi)容不類似被試組的認(rèn)知負(fù)荷要高于學(xué)習(xí)內(nèi)容類似被試組的認(rèn)知負(fù)荷。并且由于內(nèi)容類似的源問題的呈現(xiàn)方式相對簡單，而內(nèi)容不類似源問題的呈現(xiàn)方式相對復(fù)雜，因而，內(nèi)容不類似組的類比推理成績要高于內(nèi)容類似組被試的類比推理成績，即源問題的復(fù)雜呈現(xiàn)方式在一定程度上能夠提高問題解決者的類比推理成績。4.3源問題構(gòu)造對認(rèn)知負(fù)荷及類比推理的影響構(gòu)造不清楚明晰時，被試需要更多的精神來分析文章構(gòu)造，進(jìn)而理解文章的主要內(nèi)容，學(xué)習(xí)源問題中解決問題的方式方法;構(gòu)造清楚明晰時，被試能夠較容易的把握文章構(gòu)造，理解文章內(nèi)容，把握解決問題的原則。因而，構(gòu)造不清楚明晰被試組的認(rèn)知負(fù)荷要高于構(gòu)造清楚明晰的被試組。Britton和Glynn(1982)以為文章的構(gòu)造越復(fù)雜，對其分配的認(rèn)知資源就會越多。清楚明晰的構(gòu)造使被試能夠更容易的把握源問題的主要內(nèi)容，理解源問題的解決原則，進(jìn)而更有效的類比推理出目的問題的解決方式方法。Gentner(1983)構(gòu)造映射理論的透明度原理以為，構(gòu)造類似的兩事物假如構(gòu)造清楚明晰，就會促進(jìn)類比推理的產(chǎn)生。心理學(xué)家在文章構(gòu)造對文章閱讀理解的影響方面也進(jìn)行了廣泛的研究。宋廣文和劉兆敏(2004)的研究表示清楚，文章的構(gòu)造越清楚明晰，對文章的信息保持會越長久。以上研究結(jié)果均支持了本研究關(guān)于源問題構(gòu)造對學(xué)生類比學(xué)習(xí)影響顯著的結(jié)論。5結(jié)論(1)歸納、源問題內(nèi)容類似性和源問題構(gòu)造清楚明晰性對認(rèn)知負(fù)荷均有顯著影響。(2)歸納和源問題構(gòu)造清楚明晰性對類比推理均有顯著影響，且歸納、源問題內(nèi)容類似性和源問題構(gòu)造清楚明晰性三者之間在對類比推理的影