（发展与教育心理学专业论文）科学问题发现中的原型启动效应.pdfVIP

1 目录 摘要 i a b s t r a c t i i i 缩略语 v l 引言 l l l 问题发现的思维过程 1 1 2 问题发现与问题解决的关系 2 1 3 问题发现与创造性的关系 2 1 4 问题发现的影响因素 3 2 问题提出与研究设想 6 2 1 问题提出 6 2 2 研究设想 6 3 实验一科学问题发现中的原型启发效应的行为研究 7 3 1 研究目的 7 3 2 研究假设 7 3 3 研究方法 7 3 4 结果与分析 8 3 5 讨论 1 0 4 实验二科学问题发现中的原型启发效应的脑机制研究 1 2 4 1 研究目的 1 2 4 2 研究假设 1 2 4 3 研究方法 1 2 4 4 结果与分析 1 3 4 5 讨论 1 6 5 总的讨论 1 9 5 1 科学问题发现中原型启发效应的认知机制 1 9 5 2 科学问题发现中原型启发效应的脑机制 1 9 5 3 问题发现的脑机制 2 0 5 4 研究的教育启示 2 0 6 结论 2 2 7 研究不足与未来展望 一 2 3 参考文献 2 4 附录 2 9 致谢 3 2 发表论文及参加课题一览表 3 3 飞 给 西南大学硕士学位论文 摘要 科学问题发现中的原型启发效应 发展与教育心理学专业硕士研究生代天恩 指导教师张庆林教授 摘要 发现问题和提出问题是创新的开始 发现问题比解决问题更加重要 它标志 着科学领域的真正进步 有关问题发现的研究主要包括问题发现的思维过程 问 题发现与问题解决和创造性的关系 以及问题发现的影响因素等 本研究目的是 探讨相关的原型知识对科学问题发现的启发效应的认知机制 以及科学问题发现 中的原型启发效应的脑机制 为丰富问题发现及创新教育研究提供理论依据 实验1 探讨相关的原型知识对科学问题发现的启发效应的认知机制 从 科 学发明创造实验问题材料库 中选取4 0 个问题情境 分为有或无原型知识两部分 以4 0 名本科生为被试 男女各半 被试针对每个问题情境提出一个科学的问题 由两位评分者根据创造性标准进行五点评分 结果发现 在有相关原型的问题情境 下 被试在情境信息 启发信息和内部信息之间相互联系 在所提问题的质量上 都显著优于无原型的问题情境 高低分组和有无原型的交互作用显著 这可能表明 得分高的被试自己发现问题的能力更高 而低分者更需要原型的启发 这证明原型 启发能够有效提高低分组被试发现问题的成绩 在有原型的问题情境下 被试的反 应时要快些 说明启发信息易化了思维过程 减小了心理加工负荷 进而提高了加 工效率 实验2 采用f m r i 技术探讨科学问题发现中的原型启发效应的脑机制 从 科 学发明创造实验问题材料库 中选取7 6 个问题情境 分为有或无原型知识两部分 以1 8 名本科生为被试 男女各半 被试针对每个问题情境提出一个科学的问题 由两位评分者根据创造性标准进行三点评分 结果发现 在有相关原型的问题情 境下 被试所提问题的质量显著高于无原型的问题情境 有原型发现科学问题与 无原型发现一般问题相比 显著激活的脑区主要有楔前叶和角回 有原型发现科 学问题和无原型发现一般问题共同激活的脑区主要包括左侧中央前回 左侧内侧 额叶 左侧梭状回 左侧豆状核和右小脑等 本研究的主要结论如下 1 在问题发现过程中 原型材料的学习促进了创造性问题的发现 提高了问 题发现的质量 出现了显著的原型启发效应 f 两南大学硕七学位论文 摘要 2 高低分组和有无原型的交互作用显著 这町能表明得分高的被试自己发现 问题的能力更高 而低分者更需要原型的启发 这证明原型启发能够有效提高低分 组被试发现问题的成绩 3 有原型发现科学问题与无原型发现一般问题相比 显著激活的脑区主要有 楔前叶和角回 4 有原型发现科学问题和无原型发现一般问题共同激活的脑区主要包括左侧 中央前回 左侧内侧额叶 左侧梭状回 左侧豆状核和右小脑等 关键词 科学问题问题发现问题情境原型启发功能磁共振成像 l m a j o r d e v e l o p m e n t a la n d e d u c a t i o n a lp s y c h o l o g ya u t h o r d a it i a n e n t u t o r p r o f z h a n gq i n g l i n a b s t r a c t f i n d i n ga n dr a i s i n gp r o b l e m sw a st h eb e g i n n i n go f i n n o v a t i o n t h ef o r m u l a t i o no f ap r o b l e n aw a so f t e nm o r ee s s e n t i a lt h a ni t ss o l u t i o n t or a i s en e wp r o b l e m sm e a n s r e a l a d v a n c ei ns c i e n c e t h es t u d i e so f p r o b l e mf i n d i n gm a i n l yi n c l u d e dt h et h i n k i n gp r o c e s s o fp r o b l e mf i n d i n g i t sr e l a t i o n s h i pw i t hp r o b l e ms o l v i n g i t sr e l a t i o n s h i pw i t hc r e a t i v i t y a n dt h ei n f l u e n c i n gf a c t o r s t h eo b je c t i v eo ft h i si n v e s t i g a t i o nw a st oe x p l o r et h e c o g n i t i v em e c h a n i s mo f t h ep r o t o t y p ee l i c i t a t i o ne f f e c ti ns c i e n t i f i cp r o b l e mf i n d i n ga n d t h en e u r a lm e c h a n i s mo ft h ep r o t o t y p ee l i c i t a t i o ne f f e c ti ns c i e n t i f i cp r o b l e mf i n d i n g i n o r d e rt op r o v i d et h e o r e t i c a lf o u n d a t i o nf o rp r o m o t i n gt h es t u d i e so fp r o b l e mf i n d i n ga n d i n n o v a t i v ee d u c a t i o n i ne x p e r i m e n t1 w ei n v e s t i g a t e dt h ec o g n i t i v em e c h a n i s mo ft h ep r o t o t y p e e l i c i t a t i o ne f f e c ti ns c i e n t i f i cp r o b l e mf i n d i n g f o r t yp r o b l e ms i t u a t i o n sw e r es e l e c t e d f r o mt h es c i e n t i f i ci n v e n t i o n a le x p e r i m e n t a lp r o b l e m so fl i b r a r y a n dt h e yw e r e d i v i d e di n t ow i t hp r o t o t y p i c a lk n o w l e d g ea n dw i t h o u tp r o t o t y p i c a lk n o w l e d g e f o r t y u n d e r g r a d u a t e sw e r ei n s t r u c t e dt og e n e r a t es c i e n c er e l a t e dp r o b l e m si nb o t hc o n d i t i o n s w i t hr e s p o n s e ss c o r e db y5d e g r e e s t h er e s u l t si n d i c a t e dt h a t f i r s t l y i np r o b l e m s i t u a t i o nw i t hr e l a t e dp r o t o t y p e s u b j e c t sc o n n e c t e ds i t u a t i o ni n f o r m a t i o n h e u r i s t i c i n f o r m a t i o na n di n t e r n a li n f o r m a t i o n s ot h eq u a l i t yo fp r o b l e mw a ss i g n i f i c a n t l yb e t t e r t h a nt h a to fp r o b l e ms i t u a t i o nw i t h o u tr e l a t e dp r o t o t y p e s e c o n d l y t h ei n t e r a c t i o no f h i 曲 1 0 ws c o r es u b j e c t sa n dw i t h w i t h o u tr e l a t e dp r o t o t y p ew a ss i g n i f i c a n t t h i sm a y s h o wt h a tt h ea b i l i t yo ff i n d i n gp r o b l e mi n d e p e n d e n t l yo fh i g hs c o r es u b j e c t sw a sb e t t e r b u tl o ws c o r es u b j e c t sn e e d e dm o r ep r o t o t y p ee l i c i t a t i o n t h i ss u g g e s t e dt h a t t h e p r o t o t y p ee l i c i t a t i o nc o u l dr a i s et h ep e r f o r m a n c eo ff i n d i n gp r o b l e mo f l o ws c o r e s u b j e c t se f f e c t i v e l y t h i r d l y i np r o b l e ms i t u a t i o nw i t hr e l a t e dp r o t o t y p e t h er e a c t i o n t i m ew a sm o r ef a s t e r t h i ss h o w e dt h a th e u r i s t i ci n f o r m a t i o np r o m o t e dt h i n k i n gp r o c e s s r e d u c e dp r o c e s s i n gl o a da n di m p r o v e dp r o c e s s i n ge f f i c i e n c y i ne x p e r i m e n t2 u s i n gf l v l r im e t h o d o l o g y w ei n v e s t i g a t e dt h en e u r a lm e c h a n i s m o ft h ep r o t o t y p ee l i c i t a t i o ne f f e c ti ns c i e n t i f i cp r o b l e mf i n d i n g s e v e n t y s i xp r o b l e m i 弋 西南大学硕士学位论文 a b s t r a c t s i t u a t i o n sw e r es e l e c t e df r o mt h es c i e n t i f i cl n v e n t i o n a l e x p e r i m e n t a lp r o b l e m so f l i b r a r y a n dt h e yw e r ed i v i d e d i n t ow i t h p r o t o t y p i c a lk n o w l e d g e a n dw i t h o u t p r o t o t y p i c a lk n o w l e d g e e i g h t e e nu n d e r g r a d u a t e sw e r ei n s t r u c t e dt og e n e r a t es c i e n c e r e l a t e dp r o b l e m si nb o t hc o n d i t i o n sw i mr e s p o n s e ss c o r e db y3d e g r e e s t h er e s u l t s i n d i c a t e dt h a t f i r s t l y i np r o b l e ms i t u a t i o nw i t l lr e l a t e dp r o t o t y p e t h eq u a l i t yo fp r o b l e m w a ss i g n i f i c a n t l yb e t t e rt h a nt h a to fp r o b l e ms i t u a t i o nw i t h o u tr e l a t e d p r o t o t y p e s e c o n d l y c o m p a r e dw i t hf i n d i n gg e n e r a lp r o b l e m sw i t h o u tr e l a t e dp r o t o t y p e f i n d i n g s c i e n t i f i c p r o b l e m sw i t hr e l a t e dp r o t o t y p ea c t i v a t e ds o m eb r a i nr e g i o n si n c l u d i n g p r e c u n e u sa n da n g u l a rg y r u s t h i r d l y f i n d i n gs c i e n t i f i c p r o b l e m sw i mr e l a t e d p r o t o t y p ea n df i n d i n gg e n e r a lp r o b l e m sw i t h o u tr e l a t e dp r o t o t y p ea c t i v a t e ds e v e r a l s a m eb r a i nr e g i o n si n c l u d i n gl e f tp r e c e n t r a lg y r u s l e f tm e d i a lf r o n t a lg y r u s l e f t f u s i f o r mg y r u s l e f tl e n t i f o r mn u c l e u sa n dr i g h tc e r e b e l l u m t h em a i nc o n c l u s i o n so ft h ep r e s e n ts t u d yw e r ea sf o l l o w s 1 l e a r n i n gr e l a t e dp r o t o t y p ei nt h ep r o c e s so fp r o b l e mf i n d i n gp r o m o t e dc r e a t i v e p r o b l e mf i n d i n g i m p r o v e dt h eq u a l i t yo fp r o b l e mf i n d i n g a n ds h o w e dt h es i g n i f i c a n t p r o t o t y p ee l i c i t a t i o ne f f e c t 2 t h ei n t e r a c t i o no fh i g h l o ws c o r es u b j e c t sa n dw i t h w i t h o u tr e l a t e dp r o t o t y p e w a ss i g n i f i c a n t t h i sm a ys h o wt h a tt h ea b i l i t yo f f i n d i n gp r o b l e mi n d e p e n d e n t l yo f l l i g hs c o r es u b j e c t sw a sb e t t e r b u tl o w s c o r es u b j e c t sn e e d e dm o r ep r o t o t y p ee l i c i t a t i o n t h i ss u g g e s t e dt h a tt h ep r o t o t y p ee l i c i t a t i o nc o u l dr a i s et h ep e r f o r m a n c eo ff i n d i n g p r o b l e mo f l o w s c o r es u b j e c t se f f e c t i v e l y 3 c o m p a r e dw i t hf i n d i n gg e n e r a lp r o b l e m sw i t h o u tr e l a t e dp r o t o t y p e f i n d i n g s c i e n t i f i cp r o b l e m sw i t hr e l a t e dp r o t o t y p ea c t i v a t e ds o m eb r a i n r e g i o n si n c l u d i n g p r e c u n e u sa n da n g u l a rg y r u s 4 f i n d i n gs c i e n t i f i cp r o b l e m sw i t hr e l a t e dp r o t o t y p ea n df i n d i n gg e n e r a lp r o b l e m s w i t h o u tr e l a t e dp r o t o t y p ea c t i v a t e ds e v e r a ls a m eb r a i nr e g i o n si n c l u d i n gl e f tp r e c e n t r a l g y r u s l e f tm e d i a lf r o n t a lg y m s l e f tf u s i f o r mg y r u s l e f tl e n t i f o r mn u c l e u sa n dr i g h t c e r e b e l l u m k e yw o r d s s c i e n t i f i cp r o b l e m s p r o b l e mf i n d i n g p r o b l e ms i t u a t i o n p r o t o t y p e e l i c i t a t i o n f m r i k 西南大学硕 学位论文缩略语 b a 心压r j e e g e p i e r p f o v p e t t e 豫 缩略语 b r o d m a n n sa r e a布鲁德曼分区 f u n c t i o r m lm a g n e t i cr e s o n a n c ei m a g i n g功能磁共振成像 e l e c t r o e n c e p h a l o g r a p h y脑电图 e c h op l a n a ri m a g i n g回波平面成像 e v e n tr e l a t e dp o t e n t i a l事件相关电位 f i e l do f v i e w 视场 p o s i t r o ne m i s s i o nt o m o g r a p h y正电子发射断层显像 t i m eo f e c h o回波时间 t i m eo f r e p e t i t i o n重复时间 v 蛳 乙 西南大学硕上学位论文引言 1 引言 历史和实践表明 科学上的突破 技术上的创新 艺术上的创作 无不从发 现问题 提出问题开始 爱因斯坦就曾指出 提出一个问题往往比解决一个问题 更重要 提出新的问题 新的可能性 从新的角度去看待旧的问题 需要有创造性 的想象力 它标志着科学的真正进步 陶行知先生说过 发明千千万 起点是一 问 由于思维总是与问题联结在一起 而问题既是思维的起点 又是思维的动力 所以越来越多的心理学专家认为善于发现和提出问题也是创造性思维的重要特征 之一 问题发现是个体在采取解决问题的行动之前 形成问题时定义的 问题的解决 受到个体在最初定义问题时所设置的参数的影响 k a y 1 9 9 1 从问题空间的角 度看 问题发现过程就是基于问题情境 设定不同于其起始状态的目标状态的过 程 即找出起始状态与目标状态之间的动态差距的过程 问题发现在微观发生角 度是人对输入大脑的各种刺激进行信息加工的过程 从中观层面看 问题发现是 一种知识获得过程 从长远发展看 问题发现是一种能力和智慧的生成过程 近 年来 关于问题发现的研究可以划分为以下四种主要类型 一是研究问题发现的 思维过程和阶段 二是研究问题发现与问题解决的关系 三是研究问题发现与创 造性的关系 四是探讨问题发现的影响因素 1 1 问题发现的思维过程 v e r o n i c a 2 0 0 2 提出了问题发现的三阶段模型 第一步 相互连接分析 i n t e r c o n n e c t i o na n a l y s i s 事物之间都是相互联系的 没有孤立存在的东西 在 检测事物间的相互连接时 可以绘制出相关的图表 第二步 探索可能的和可替 代的问题 p o s s i b l ea n da l t e r n a t i v ep r o b l e m s 基于前面收集的相关资料提出一些 问题 第三步 提出恰当的问题 a s k i n gt h ef i g h tq u e s t i o n 在穷尽了所有可能的 问题而没有回答它们之后 再选择出最恰当的问题 该问题能揭示事物的本质并 能引发一些相关的问题 在一定的教育情景下 对某一问题有效的解决办法可能 对出现在不同工作条件和不同时间的同样问题无效 然而 管理者和教师对感知 到的问题诉诸于快速的解决办法 结果既影响了课程进度又影响了学生的学习 问题发现的三阶段模型为管理者和教师提供了在问题解决前发现恰当问题的具体 步骤 这可能成为他们工作中的一个有效工具 问题发现作为一种心理加工过程 从心理加工的序列化维度上讲 应包含多 个不同的阶段 孙俊才 2 0 0 7 根据不同阶段所主要指向的任务特征 把问题发 现划分为5 个阶段 问题意识 问题确认 问题定义 问题阐明和问题评价 当 红 西南大学硕士学何论文 引言 前一些研究者认为应对问题发现 p r o b l e mf i n d i n g 问题确认 p r o b l e m i d e n t i f i c a t i o n 问题阐明 p r o b l e mf o r m u l a t i o n 问题定义或再定义 p r o b l e m d e f i n i t i o no r p r o b l e mr e d e f i n i t i o n 问题建构 p r o b l e mc o n s t r u c t i o n 进行区分 这在 一定程度上反映了以问题发现为任务指向的心理加工过程是一个多阶段的过程 每个阶段具有相互关联又有区别的任务指向 1 2 问题发现与问题解决的关系 早期的研究倾向于把问题发现作为问题解决中的一个环节或辅助部分 近来 的研究则倾向于把问题发现作为一种独立的 持久的心理成分 关于解决问题的具体过程 最早是杜威提出了五阶段论 他认为 在所有年 级和所有课都要采用问题解决的方法 大量的实践和发现活动都与学生问题解决 有关 学生问题解决过程包括5 个步骤 开始意识到难题的存在 识别出问 题 收集材料并对之分类整理 提出假设 接受和拒绝试探性的假设 形 成和评价结论 陈琦 刘儒德 2 0 0 7 将解决问题的过程分为以下四个阶段 理 解和表征问题阶段 寻求解答阶段 执行计划或尝试某种解答阶段和评价结果阶 段 第一个阶段又包含识别有效信息 理解信息含义 整体表征和问题归类 指 出解决问题的第一步是确定问题到底是什么 要准确地理解问题 有研究者 s t e i n b e r g 1 9 9 6 提出问题解决环 p r o b l e m s o l v i n gc y c l e 的概念 把问题解决过程划分为7 个阶段 问题确认 问题界定 建构问题解决策略 组 织关于该问题信息 资源分配 监测问题解决和评估问题解决 从这个问题解决 环来看 问题表征并不是问题解决过程中一个完全独立的问题解决阶段 而是一 个对有关信息进行不断地提取 编码 转换和修改的过程 它渗透于问题的界定 策略构建 信息组织等问题解决阶段 问题解决的具体心理过程大致可以分为四个阶段 发现问题阶段 分析问题 阶段 提出解决问题的假设阶段和验证假设的阶段 发现问题阶段是一个人认识 到问题的存在或出现 并产生解决这个问题需要和动机 它主要受一个人的态度 求知欲和知识经验的影响 1 3 问题发现与创造性的关系 创造性思维是思维活动的高级过程 是在个人已有经验的基础上 发现新事 物 创造新方法 解决新问题的思维过程 创造性个体在认知风格上的主要特征 是 发散思维和发现取向 发散思维以流畅性 灵活性 新颖性为特点 发现取 向 就是一种发现问题 提出问题的倾向 任何一个技术熟练的人都能解决已提 出的问题 但首先提出有价值的问题才是一种创造 2 西南大学硕 学位论文 引言 张庆林 2 0 0 2 分析了创造性的动态结构 认为主要包括以下成分 发现问 题的能力 明确问题的能力 阐述问题的能力 组织问题的能力和输出问题解决 方案的能力 其中发现问题的能力是指从外界众多的信息源中 发现自己所需要 的 有价值的问题的能力 发现和提出问题建立在所获取的问题信息的基础上 而且 在许多情形下 某些问题的获取常常直接导致创造性观念的产生 因此 问题信息的选择和获取能力是创造性的重要成分之一 发现问题和提出问题是创新的开始 w a k e f i e l d 1 9 8 5 考察了问题发现能力与 创造潜力的关系 结果表明 问题发现能力与几种创造潜力有显著相关 并能对 创造潜力做出预测 r u n c o 和o k u d a 1 9 8 8 以青少年为被试 用发散性思维测验 来探讨问题发现能力与发散性思维的关系 结果发现 青少年对发现式问题比对 呈现式问题产生更多的反应 更重要的是 发现式问题比呈现式问题与创造成绩 之间有更高的相关并且对创造成绩更有预测作用 许多关于创造性的认知加工理 论都包括一个初始的过程 即问题确认 问题定义和问题建构 以前的研究指出 问题确认和建构与创造性密切相关 创造性个体和专家倾向于进行问题确认和建 构 r e i t e r p a l m o n 2 0 0 9 指出 问题发现在创造性研究中受到了有限的关注 问 题确认和建构可被认为对创造性有重大意义的一个重要的认知过程 她还指出了 该领域未来的研究方向 如有关方法论的问题 人格和价值观的作用 团队问题 确认和建构等 胡卫平等 2 0 1 0 从问题提出能力作为创造力的一部分 或者是创 造过程的一个要素的理论出发提出了创造性的科学问题提出能力 c r e a t i v e s c i e n t i f i cp r o b l e mf i n d i n ga b i l i t y c s p f 即根据一定的目的和情景 运用已有的 知识或经验 在独特地 新颖地 且有价值地提出并表达科学问题的过程中 所 表现出来的智能品质或能力 1 4 问题发现的影响因素 一切创造都始于问题 通常 一门学科在某个时期能够提出和解决的问题越 多 这门学科就越具有活力 一个科学家提出的有价值的问题越多 他的科学创 造力就越旺盛 问题发现要受到知识 问题情境 有无限制和动机等因素的影响 1 4 1 知识因素 陈丽君 2 0 0 6 通过实验探讨了儿童在不同领域 科学领域和生活领域 问 题发现能力的差异 研究结果显示 领域是影响儿童问题发现的一个重要因素 在不同的领域 儿童发现问题的数量与质量都有非常显著的差异 问题发现能力 的显著领域差异说明 任何的问题发现和创造都是以对该领域知识的充分理解和 掌握为基础的 发现问题不是简单的无中生有 随心所欲的过程 只有对一个领 3 西南大学硕七学位论文引言 域有比较充分和深刻的认识 具备相当扎实的知识基础 才能发现有意义 有价 值的问题 知识的积累是高质量问题发现的前提和基础 在教学中 教师要注重 提高学生基础知识的掌握 同时关注学生的知识结构 维度 灵活性 激活点以 及知识学习的过程 1 4 2 问题情境 r u n e o 和o k u d a 1 9 8 8 研究了任务呈现方式对问题发现的影响 结果显示 发现式问题比呈现式问题更有利于青少年提问数量的提高 o k u d a 等 1 9 9 1 的研究 进一步发现 自然环境中的真实任务比课堂上用语言表述的任务更能引发被试的 提问 陈丽君 2 0 0 6 探讨了材料呈现方式对儿童不同领域问题发现的影响 对小 学三年级和五年级儿童的研究显示 儿童的问题发现有显著的领域差异 与实物 呈现相比 言语呈现更能促进儿童发现高质量的问题 五年级儿童在问题质量的 新颖性方面明显好于三年级儿童 l e e 2 0 0 7 考察了问题发现的影响因素依赖于问题情境的结构程度 结果表 明 问题情境的结构程度作用于影响问题发现的变量 在结构不良问题情境下 科学知识和人格特质对问题发现有积极作用 而发散思维对问题发现有消极作用 在结构适中问题情境下 发散思维和内部动机促进了问题发现 1 4 3 限制因素 在对问题发现影响因素的研究中 有研究者提出了 限制 这一因素的作用 外部条件的规定和限制会促进还是阻碍问题发现呢 s a p p 1 9 9 7 提出了 问题参 数效应模型 认为问题参数是对所提问题的规定和限制 参数的适当设定可以帮 助学生明确提问的方向并集中思考如何使所提问题更有创造性 吴真真 2 0 0 5 探讨了领域熟悉程度和提问限制对大学生所提问题的创造性 的影响 问题领域的自变量分为熟悉领域和陌生领域 对提问范围是否有限制的 自变量包括只对功能提问和自由提问 对大学生提问的创造性采用新颖性 价值 性和复合指标进行评分 实验结果表明 对熟悉领域的提问限制有利于创造性问 题的提出 而对于陌生领域 提问有无限制的差异并不明显 价值性是评定问题 创造性的一个很好的指标 陈丽君 2 0 0 6 考查了提示因素对儿童问题发现的影响 研究结果表明 提 示能够集中儿童的思考范围 对儿章发现问题的数量具有一定的促进作用 但提 示对问题发现的质量方面没有明显的影响 该研究结果启示教育工作者 在教育 教学中应当重视合理运用提示 包括明确提示目的 认识提示的两面性 谨慎运 4 西南大学硕士学位论文 引言 用提示以及警惕 潜提示 的负向 影响等 1 4 4 动机 r u n e o 1 9 9 1 指出 在创造力的问题提出阶段 好的评价或判断技巧也很重 要 不良的评价技巧会损害创造力 肯定个体创造性水平的评价对创造性是有益 的 胡卫平 2 0 1 0 采用直接和间接激发内外动机的方式 考察了内外动机和不 同水平的外部动机对中学生创造性的科学问题提出能力的影响 结果表明 在直 接激发条件下 内部动机能促进创造性的科学问题提出能力 特别表现在流畅性 及独创性维度上 直接激发条件下 外部动机对创造性的科学问题提出能力有一 定的抑制作用 主要体现在独创性维度上 因评价情境不同而引起不同的动机水 平对创造性的科学问题提出能力的影响是不同的 期待正性评价对创造性的科学 问题提出能力没有影响 而避免负性评价对创造性的科学问题提出能力有较显著 的抑制作用 综上所述 问题发现是一种高级复杂的认知活动和思维活动 已有研究从不 同角度探讨了问题发现的认知机制 以上关于问题发现的研究所划分的四种主要 类型是相对的而不是绝对的 是有机联系的而不是无关割裂的 在已有研究的基 础上 未来的研究将会有更大的进展 5 西南大学硕 学位论文问题提出与研究设想 2 问题提出与研究设想 2 1 问题提出 前人从不同侧面对问题发现进行了研究 取得了一定的进展 可以看出 问 题发现是一个多阶段相互联系的心理加工过程 与创造性有着密切的联系 其影 响因素是复杂多样的 从实验材料和实验任务来看 已有研究所用的实验材料一 般只有为数不多的 人为设定的几个问题情境 并且这些问题情境的特征 性质 复杂程度等都各不相同 不具备等值性 有的是针对某个具体领域进行考察的 有的是对两个不同领域的问题发现能力开展对比研究的 本研究力图从真实的科 学发明创造的事例中选取数量足够的实验材料 涉及多学科多领域的知识内容 有明确的被试任务 具有更高的生态学效度 从实验范式来看 以往的研究没有 针对已有知识对科学发明创造问题发现的影响机制 本研究考察在一定的问题情 境下 提供相关的原型知识对问题发现的启发效应 张庆林等人 张庆林 邱江 曹贵康 2 0 0 4 张庆林 邱江 2 0 0 5 基于现 实生活中的创造发明的思维机制提出了创造性问题解决的 原型启发 理论 所 谓原型 指能对目前的创造性思维起到启发作用的认知事件 比如 顿悟 灵感 思维过程中对问题解决起到 启发 作用的 原型 类比迁移中用于靶问题解决 的源问题等 这里所说的 原型启发 是指在问题解决的思维过程中将原型事件 及其关键性启发信息与当前问题形成联系 并指引对当前问题空间的启发式搜索 从而促使顿悟问题的顺利解决 发挥启发作用的原型 既可以是个体已有的知识 经验 也可以是外界突然出现在个体心理视野内的新认知事件 2 2 研究设想 科学问题情境中往往隐含一定的矛盾和一些需要解决的问题 在正确发现问 题 表征问题的思维活动中 原型知识起到了重要的作用 有价值的 创造性高 的问题发现往往有赖于专门知识的基础 在科学问题情境中 原型知识有利于将 问题情境中所隐含的科学问题表征出来 本研究基于创造性问题解决中的原型启发理论 探讨科学问题发现中的原型 启发效应的认知机制和神经机制 实验材料选自张庆林等开发的 科学发明创造 实验问题材料库 朱丹 2 0 1 1 包括两个实验 实验一是行为实验 主要探讨 科学问题发现中的原型启发效应的认知机制 从行为层面上证明有无原型材料是 否会影响问题发现的创造性高低 在实验一的基础上 实验二采用m 叫技术探讨 受原型知识的启发发现科学问题的脑机制以及问题发现的脑机制 6 西南大学硕士学位论文实验一科学问题发现中的原型启发效应的行为研究 3 实验一科学问题发现中的原型启发效应的行为研究 3 1 研究目的 探讨科学问题发现中的原型启发效应的认知机制 3 2 研究假设 在科学问题情境中 原型知识有利于将问题情境中所隐含的科学问题表征出 来 提高问题发现的质量 3 3 研究方法 3 3 1 实验设计 实验采用2 x 2 混合设计 自变量l 是 有无原型 为组内因素 分为有原 型知识的学习和无原型知识的学习两个水平 自变量2 是 高低分组 为组间因 素 分为高得分组和低得分组两个水平 因变量为提出问题的质量和反应时 3 3 2 被试 国内某大学在校文理科学生共4 0 人 其中男女各半 最大年龄2 4 岁 最小 年龄1 9 岁 平均年龄2 1 3 岁 被试皆为右利手 没有生理或精神方面的疾病 视 力或者矫正视力正常 做完实验后被试均获取一份礼物 3 3 3 材料 本实验的材料选自张庆林等开发的 科学发明创造实验问题材料库 该材料 库共有8 4 个供心理学实验使用的科学发明创造问题 在选材上做到了三点 1 启发式思维 科学家受某种原型的启发而解决发明创造问题的实例 2 新颖性 常识性的原型启发的实例 例如 鲁班受带齿边的茅草的启发而发明锯子 瓦特 受沸腾的开水壶而发明蒸汽机 不予选取 3 通俗易懂 不涉及太专业性的知 识 从 科学发明创造实验问题材料库 中选取4 0 个题目用于正式实验 其中一 半问题情境提供原型材料 另一半问题情境不提供原型材料 并在被试间进行平 衡 每个题目均包含一个原型材料 问题情境和问题 举例如下 原型 护士在打针注射的时候 可以用一个小小的针管像挤牙膏一样注入药 物 情境 科学家发明了一种胶状材料 如果放到骨折部位 几分钟内就会硬化 形成一个固定骨折部位的 夹板 并且它能够在骨头长成之后被身体自动分解 7 西南大学硕士学位论文实验一科学问题发现中的原型启发效应的行为研究 吸收 问题 如何无须手术就能将此胶状材料固定到骨折部位 科学问题库 中每一个题目的原型都有一定的启发量 对本实验中所用题 目的启发量的统计分析显示 原型启发量高低的主效应显著 旷 0 0 0 1 但与高低 分组的交互作用不显著 p 0 4 6 这可以证明实验材料本身是有效的 合适的 具 有主效应 而且对高低分组都是适用的 没有交互作用 3 3 4 程序 所有被试均在各自独立的房间内单独施测 由主试做好记录 实验材料在电 脑上随机呈现并自动记录被试的反应时 一半被试按 有原型一无原型 实验顺 序进行实验 另一半按 无原型一有原型 实验顺序 有 无原型测试之间被试 可进行适当地休息 有原型学习组的实验程序 先让被试认真阅读实验任务的指导语并进行一定 的练习 正式实验开始 首先在屏幕中央呈现注视点 时间为1 秒 接着呈 现一个原型的文字材料 被试理解后迅速按空格键 此时记录原型阅读的反应时 时限为6 0 s 然后呈现一个问题情境 被试迅速理解问题情境并报告出一个科 学的问题 主试做好记录 无原型学习组的实验程序除了没有原型外 其它步骤 同上 实验流程如下图所示 3 3 5 问题的评价标准 g l o v e r 的研究发现 在特定的实验情景下 高创造性被试能提出更多应用性 综合性和评价性水平的问题 而低创造性被试更多地是提出一些知识性和理解性 水平的问题 为了评分的客观性 参照g l o v e r 的研究 由研究者和评分者共同制 定了详细的评分标准 采用5 点量表评分 具体的评分等级是 1 分 表面的 文 字表述方面的问题 2 分 与文字理解相关的基础知识方面的问题 3 分 未涉及 到相关科学原理运用的问题 4 分 隐约涉及到某个科学原理运用的比较模糊的问 题 5 分 清楚地涉及到原型中的科学原理在新问题情境中灵活运用的问题 3 4 结果与分析 每个被试的得分采用两位评分者的平均数 两位评分者的一致性信度达到 o 7 6 p 0 0 1 这表明 本研究的评分标准比较客观 具有较好的操作性 8 西南大学硕十学位论文 实验一科学问题发现中的原型启发效应的行为研究 3 4 1 高低分组和有无原型对问题发现的影响 根据被试在有无原型条件下问题发现的平均分划分出高分组和低分组 每组 2 0 人 高分组和低分组被试在有或无原型条件下问题发现测试的平均分见表1 方差 分析结果见表2 结果表明 高低分组主效应显著旷 1 3 8 9 1 0 7 p o 0 0 1 高分组得分显著高于低分组 有无原型主效应显著旷 1 3 8 1 8 5 4 p o 0 0 1 有原型时被试得分明显高 高低分组和有无原型的交互作用显著旷 1 3 8 3 1 2 8 p o 0 0 1 进行简单 效应分析发现 在无原型条件下高分组和低分组之间差异显著旷 1 3 8 4 1 9 p o 0 5 有原型的条件下高分组和低分组之间的差异有扩大的趋势 两者差异更加 显著 f 1 3 8 7 6 1 7 p 0 0 5 高分组和低分组的反应时差异不显 著 有无原型主效应显著伊 1 3 8 2 0 7 6 p 0 0 5 另外 对男女被试的反应时进行分析 p o 0 2 p 0 8 9 表明性别差异不显著 9 曲南大学硕卜学位论文实验一科学问题发现中的原型启发效应的行为研究 3 5 讨论 3 5 1 问题发现中的原型启发效应 陈琦和刘儒德 2 0 0 7 指出 无论简单或复杂 抽象或具体 持续的时间长或短 每一个问题都必然包含三种成分 给定信息 目标和障碍 问题是给定的信息与目 标之间有某些差距需要加以缩减的情境 问题的本质是主体对客体之间的认知差距 是环境与思维之间的不平衡状态 问题情境是个人自己认识的一种有目标指向性 但又不知如何达到的心理困境 b r o w n 1 9 8 9 认为 从问题空间的角度看 问题 发现过程就是基于问题情境 设定不同于其起始状态的目标状态的过程 即找出起 始状态与目标状态之间动态差距的过程 知识的积累是高水平问题发现的重要前提和基础 m u m f