源问题表现形式对中学生认知负荷及类比推理的影响,教育心理学论文

源问题表现形式对中学生认知负荷及类比推理的影响,教育心理学论文当碰到新问题(靶问题)时，人们经常会想起在过去已经解决的类似的问题(源问题)，并运用源问题的解决方式方法和原则去解决靶问题，这种解决问题的策略被称为类比迁移(曲衍立，张梅玲，2000)。在类比迁移中，源问题的呈现方式(presentationofsourceproblems)主要是指有多少个源问题被呈现出来以及怎样呈现这些源问题等。源问题和目的问题的类似性是类比问题解决的基础，这种类似性能够促进类比推理。Holyoak和Kane(1994)根据问题之间的类似性特点，将问题之间的类似性分为外表类似性(surfacesimilarity)和构造类似性(structuralsimilarity)。外表类似性指问题之间外部呈现方式的类似性，构造类似性指问题之间内在本质的类似性。罗蓉和胡竹菁(2018)的研究表示清楚，当呈现一个源问题时，与目的问题具有外表类似性的源问题会显着提高类比推理的成绩。Gentner(1983)以为在问题解决阶段起主要作用的是问题中的初级关系和高级关系，初级关系指两个物体之间所构成的的完好命题，如将军从多个方向同时在城堡下聚集;高级关系是指在初级关系基础上建立的关系，如将军从多个方向同时在城堡下聚集导致攻占了城堡。类比迁移能否发生，就是看问题解决者能否归纳出这种高级关系。类比思维是解决问题和获得新知识最重要的思维活动之一，在人类的认知活动中具有重要的作用。类比推理(analogicalreasoning)是类比思维的一种详细表现形式，研究类比推理的方式之一是问题类比推理，即根据源问题与目的问题的类似性，由源问题的解决原则类比推理出目的问题的解决方式方法。类比学习(analogicallearning)是建立在类比推理基础之上的一种学习方式方法，有关类比学习的研究表示清楚，在两个对象之间构成类比有助于人们理解把握新的情境，推理解决新的问题，进而获取新的知识。自从Sweller(1988)提出认知负荷理论以来，诸多心理学家对其进行了广泛且深切进入的研究。邢强和黄伟东(2008)讨论了认知负荷对顿悟问题解决的影响，研究表示清楚，认知负荷的高低显着的影响目的问题解决的效果，高认知负荷任务组被试的成绩显着低于低认知负荷任务组被试的成绩。国内学者也对认知负荷进行了深切进入的研究和考虑(孙天义，许远理，2020;唐剑岚，喻平，周莹，2018;杨心德，王小康，2007)。已有针对认知负荷的研究基本上都是通过学习材料的不同内容或不同呈现方式，使学习者产生不同的认知负荷，但学习的主体是学习者，只要从学习者本身出发，通过指导个体对认知负荷进行有意识的控制，才能更有效的促进学习者的学习。莫雷，邹艳春和金素萍(2000)讨论了学习经过不同的认知负荷和学习材料的不同形式对小学生类比学习的影响，结果表示清楚，小学生在学习类比推理时，高认知负荷、非形式化材料的学习更有利于促进类比迁移。Gentner(1983)的研究表示清楚，类比迁移能否能够发生，就是看问题解决者能否归纳出高级关系，因而，归纳与否将对问题解决产生重要影响。从已有研究资料可见(李红，冯廷勇，2002;罗蓉，胡竹菁，2018;张莉，辛自强，古丽扎博科力，2018)，类比推理相关研究的对象大多为成人和儿童，而对中学生的研究尚不深切进入，中学生正处于类比推理发展的加速期，因而对中学生的类比推理状况进行研究是非常必要的。本研究着重讨论源问题呈现方式，即源问题之间的内容类似性、构造清楚明晰性和能否进行归纳对中学生认知负荷及类比推理的影响。2研究方式方法2.1被试从普通中学随机抽取初中三年级的学生230人，采用瑞文标准推理测验测量他们的基本推理能力，根据测验结果挑选华而不实基本推理能力接近的176人作为被试。根据近期一次的期末语文成绩将他们分成8个等组。2.2实验设计采用222匹配分组实验设计，共有三个组间变量:A:归纳，分为归纳(a1)和不归纳(a2);B:源问题内容，分为内容类似(b1)和内容不类似(b2);C:源问题构造，分为构造清楚明晰(c1)和构造不清楚明晰(c2)，因而，共有8种实验处理，每组被试随机接受华而不实一种实验处理。因变量为:认知负荷的大小和类比推理的成绩。本实验使用提供段落标题和分段落的方式为被试呈现构造清楚明晰的源问题，使用不提供段落标题也不分段落的方式为被试呈现构造不清楚明晰的源问题。进而探究有条理的、连贯的文章构造即构造清楚明晰的源问题能否会促进类比推理。源问题内容类似是指两个故事的背景、情节和详细对象比拟类似，源问题内容不类似是指两个故事的背景、情节和详细对象不类似。2.3研究工具2.3.1瑞文标准推理测验使用张厚粲等人修订的(瑞文标准推理测验〕(RavensStandardProgressiveMatrices)。该测验在国内已经屡次使用，具有较高的信度和效度。2.3.2认知负荷测量工具认知负荷测量工具为认知负荷自评量表(Brnken，Plass，＆Leutner，2003)，在该量表中，被试根据自个在理解学习材料和解决目的问题的经过中投入的努力的多少，在量表中做出相应的选择。问题选项共有9个，从非常非常低到非常非常高分为9点，被试根据自个的情况做出相应的选择。该量表是测量认知负荷大小的常用工具，具有较高的信度和效度。2.3.3实验材料根据Gick和Holyoak(1983)的实验材料进行改编。Dunker辐射问题是需要迁移解决的目的问题，另有四篇源问题，以战争为主题的有两篇:一篇是将军攻打城堡的故事，简称为将，一篇是指挥官占领司令部的故事，简称为指以灭火为主题的有两篇:一篇是红色救援队救火的故事，简称为红，一篇是邻居帮助灭火的故事，简称为邻。主题一致的两篇故事为内容类似的材料，两个主题的故事各取一篇为内容不类似的材料。每篇故事都有构造清楚明晰与构造不清楚明晰两个版本。被试接受实验材料的布置情况见表1。【表1】2.4研究程序实验以小组方式进行，共有8组被试，每组被试接受实验材料的布置情况见表1。实验正式开场后，首先分发实验材料，宣读指导语，要求被试认真阅读发放的两篇文章。五分钟后，回收实验材料，向归纳组统一分发归纳问卷，指导语是:如今请大家把刚刚所读两篇文章的内容进行归纳，请用自个的话简洁的概括故事的主要内容。特别钟后统一收回，不归纳组不进行归纳问卷的发放经过。然后分发目的问卷，目的问卷包括认知负荷自评量表和辐射问题，并告知被试:请大家认真阅读问卷中的问题并做答，时间不限，一般需要特别钟左右的时间，请根据问题的顺序，根据自个的进度独立完成。计分方式方法:类比推理的成绩即对辐射问题解答的成绩，解答必须包括三个步骤即三个关键点才算是解答正确，这三个关键点分别为:(1)使用多条对肌体无害强度的射线，(2)所有射线从不同的角度对准恶性肿瘤，(3)所有射线向恶性肿瘤同时照射，使会聚到肿瘤的辐射到达摧毁肿瘤的强度。这三个关键点全部正确计1分，否则计0分。采用SPSS13.0统计软件包对收集的数据进行整理和分析。【表2】3结果与分析3.1源问题呈现方式对认知负荷影响的方差分析归纳、源问题内容和源问题构造对认知负荷影响的方差分析结果表示清楚(见表2):归纳的主效应显着，F(1，168)=6.328，p＜.05，1－=.71，即归纳与不归纳在对认知负荷的影响上存在显着差异，也就是讲能否增加相关认知负荷在对认知负荷的影响上存在显着差异;源问题内容的主效应极其显着，F(1，168)=19.097，p＜.001，1－=.99，表示清楚源问题的内容类似与内容不类似在对认知负荷的影响上存在极其显着的差异;源问题构造的主效应极其显着，F(1，168)=25.170，p＜.001，1－=.99，也就是讲源问题的构造清楚明晰与构造不清楚明晰在对认知负荷的影响上存在极其显着的差异。3.2源问题呈现方式对类比推理影响的方差分析归纳、源问题内容和源问题构造对类比推理影响的方差分析结果表示清楚(见表3):归纳的主效应非常显着，F(1，168)=11.163，p＜0.01，1－=0.86，即归纳与不归纳在对类比推理的影响上存在非常显着的差异;源问题内容的主效应不显着，F(1，168)=1.361，p＞0.05，也就是讲源问题的内容类似与内容不类似在对类比推理的影响上是不存在显着差异的;源问题构造的主效应显着，F(1，168)=0.988，p＜0.05，1－=.61，也就是讲源问题的构造清楚明晰与构造不清楚明晰在对类比推理的影响上存在显着的差异。归纳、源问题内容和源问题构造三者之间的交互作用显着，F(1，168)=5.614，p＜0.05，1－=.61。【表3】对归纳、源问题内容和源问题构造之间的交互作用进行简单效应分析，归纳在源问题内容和源问题构造上的简单效应分析结果表示清楚，学生能否对源问题进行归纳在内容类似与构造不清楚明晰处理水平上存在非常显着的差异，F(1，168)=13.884，p＜.01;学生能否对源问题进行归纳在内容不类似与构造清楚明晰处理水平上存在显着差异，F(1，168)=4.855，p＜.05。学生能否对源问题进行归纳在内容类似与构造清楚明晰，在内容不类似与构造不清楚明晰两个处理水平上均不存在显着差异。源问题内容在归纳与源问题构造上的简单效应分析结果表示清楚，源问题内容在对源问题不进行归纳与构造不清楚明晰的处理上存在显着差异，F(1，168)=7.308，p＜0.05。源问题内容在对源问题进行归纳、构造清楚明晰的处理水平上，对源问题进行归纳、构造不清楚明晰的处理水平上，对源问题不进行归纳、构造清楚明晰的处理水平上均不存在显着差异。4讨论4.1归纳对认知负荷及类比推理的影响在实验经过中，要求归纳组被试对先前学习的源问题进行归纳，邢强和陈军(2018)的研究表示清楚，归纳提示能够促进原型激活，即获得关键启发信息。被试通过思路归纳并默写一遍源问题的主要内容，进而加深了对源问题的理解，更容易把握源问题的构造。因而，不归纳组被试在对源问题的理解和把握上不如归纳组被试，认知上存在的困难也要大于归纳组被试，因此认知负荷的强度也会高于归纳组被试。龚德英，刘电芝和张大均(2008)的研究结果表示清楚，归纳降低了学习者的认知负荷，促进了迁移测试成绩的提高。思路归纳这种策略提高了学生的类比推理能力，归纳组被试的类比推理成绩显着高于不归纳组的被试。龚德英，刘电芝和张大均(2008)的研究表示清楚，归纳促进了迁移测试成绩的提高。在本研究中，采用思路归纳策略被试的类比推理能力显着高于没有进行思路归纳的被试，这正验证了实用图式理论，通过对两个源问题的内在关系进行有意识的认知加工，对两个问题之间的类似性进行分析比拟来实现图式归纳。在类比问题解决的经过中，目的问题的解决与对源问题的表征和加工有着密切的联络。这一结论与Catrambone和Holyoak(1989)的研究相符，他们的实验结果与图式归纳的策略加工假设是相符的。4.2源问题内容对认知负荷及类比推理的影响学习内容类似的两个源问题被试的认知负荷与学习内容不类似的两个源问题被试的认知负荷之间存在显着差异。类比迁移理论以为，完成构造的映射是类比迁移的基础。因而，当给被试呈现两个内容不类似的源问题时，被试在解决目的问题的经过中，会过分考虑两个源问题的外表内容，进而忽视对源问题的内在关系的把握，并且使认知负荷增加。而呈现两个类似的源问题时，被试就会把精神集中在对构造以及内在关系的加工上，就不会造成被试因加工外表内容而导致时间的浪费，进而更有效地解决目的问题。又由于是通过认知负荷自评量表来实现对认知负荷的测量，学生对学习两个不类似的源问题的自我评定要高于学习两个类似的源问题的自我评定，因此内容不类似组被试的认知负荷要高于内容类似的被试组。学习内容不类似被试的类比推理能力高于学习内容类似被试的类比推理能力这一结论，正符合Sweller等人(1998)提出的分散注意力效应(Split－AttentionEffect)。该理论以为，假如学习者面对诸多信息来源，并且必须将信息进行认知加工才能到达学习或解决问题的目的时，就会增加认知负荷。根据这一理论，我们能够揣测个体在学习两个不类似的源问题时进行整合、参考所花的精神要大于学习两个类似的源问题，因而，学习内容不类似被试组的认知负荷要高于学习内容类似被试组的认知负荷。并且由于内容类似的源问题的呈现方式相对简单，而内容不类似源问题的呈现方式相对复杂，因而，内容不类似组的类比推理成绩要高于内容类似组被试的类比推理成绩，即源问题的复杂呈现方式在一定程度上能够提高问题解决者的类比推理成绩。4.3源问题构造对认知负荷及类比推理的影响构造不清楚明晰时，被试需要更多的精神来分析文章构造，进而理解文章的主要内容，学习源问题中解决问题的方式方法;构造清楚明晰时，被试能够较容易的把握文章构造，理解文章内容，把握解决问题的原则。因而，构造不清楚明晰被试组的认知负荷要高于构造清楚明晰的被试组。Britton和Glynn(1982)以为文章的构造越复杂，对其分配的认知资源就会越多。清楚明晰的构造使被试能够更容易的把握源问题的主要内容，理解源问题的解决原则，进而更有效的类比推理出目的问题的解决方式方法。Gentner(1983)构造映射理论的透明度原理以为，构造类似的两事物假如构造清楚明晰，就会促进类比推理的产生。心理学家在文章构造对文章阅读理解的影响方面也进行了广泛的研究。宋广文和刘兆敏(2004)的研究表示清楚，文章的构造越清楚明晰，对文章的信息保持会越长久。以上研究结果均支持了本研究关于源问题构造对学生类比学习影响显着的结论。5结论(1)归纳、源问题内容类似性和源问题构造清楚明晰性对认知负荷均有显着影响。(2)归纳和源问题构造清楚明晰性对类比推理均有显着影响，且归纳、源问题内容类似性和源问题构造清楚明晰性三者之间在对类比推理的影