大學生問題發(fā)現(xiàn)過程的眼動研究*

陳麗君 鄭 雪

(1廣東技術師范學院教育學院,廣州 510665) (2華南師范大學心理學院,廣州 510631)

1 引言

當個體覺察到現(xiàn)有的某一狀態(tài)與預想的目標狀態(tài)之間存在差距,但卻不知如何消除這種差距時,他就有了問題(Hayes,1981)。問題發(fā)現(xiàn)是指在解決一個已清晰呈現(xiàn)問題之前經(jīng)歷的所有活動、過程與事件,是人類探究未知世界的第一步(Csikszentmihalyi&Getzels,1970),其認知實質是為不理想的起始狀態(tài)設置相對理想的目標狀態(tài)的過程(陳麗君,鄭雪,2009)。作為一種復雜的認知加工活動,問題發(fā)現(xiàn)能力的重要性很早就得到了學術界的認同(Einstein&Infeld,1938)。

許多學者都嘗試對問題發(fā)現(xiàn)過程進行觀測和分析,探索其特征與規(guī)律。但問題發(fā)現(xiàn)活動本身的復雜性、隱蔽性、潛伏性與開放性等特點(陳麗君,2012),給研究的深入帶來了很大困難。已有研究大多考察了問題發(fā)現(xiàn)的影響因素(Lee&Cho,2007;Reiter-Palmon&Robinson,2009)、外部表現(xiàn)(韓琴,胡衛(wèi)平,2005;肖浩宇,張慶林,史慧穎,2006;李明昆,洪振方,2011)、評價方法(Ramirez,2002;Norton-Meier,Hand,Hockenberry,&Wisw,2008)、相關關系(Colbert,Olson,&Clough,2007;Liu,Hu,Adey,Cheng,&Zhang,2013)及實踐應用(Gautier&Solomon,2005;Hofstein,Navon,Kipnis,&Mamlok-Naaman,2005)等方面,考察問題發(fā)現(xiàn)內部認知加工過程,揭示問題發(fā)現(xiàn)認知機制與規(guī)律的研究較少。

在問題發(fā)現(xiàn)研究中,一個關鍵問題是如何有效測評和記錄問題發(fā)現(xiàn)過程及其結果。已有研究對問題發(fā)現(xiàn)過程的記錄,主要采用了外部行為觀察(陳家富,1998;楊千慧,2002)、紙筆測驗(Carson&Runco,1999;Chand&Runco,1993)、問卷調查(Subotnik,1988)、口頭訪談(鄭瑛珍,2000)或出聲思維(Getzels&Csikszentmihalyi,1976;Patrick,1937)等方法,缺乏對問題發(fā)現(xiàn)信息加工過程更精確地記錄和分析。由于上述方法是通過比較間接或主觀的途徑追蹤問題發(fā)現(xiàn)過程,其準確性和可靠性往往受到質疑。如何提高觀測與記錄的有效性是深入探索問題發(fā)現(xiàn)過程需要解決的重要問題。采用能夠更精確地反映個體信息加工活動的測評方法和指標,將有助于更客觀地認知問題發(fā)現(xiàn)過程的特點與規(guī)律。Magliano和Graesser(1991)在談到如何提高出聲思維報告的可靠性時指出,可以在分析口語報告數(shù)據(jù)時,收集其他行為測量指標,比如時間、眼動數(shù)據(jù)等,這些數(shù)據(jù)之間的一致性越高,口語報告就越可靠。問題發(fā)現(xiàn)中,對信息的注意、選擇、停留、轉換等反映出個體對信息的加工過程與特點,有助于對問題發(fā)現(xiàn)認知規(guī)律和機制的揭示。傳統(tǒng)的行為研究方法無法精確記錄個體在問題發(fā)現(xiàn)中對信息的加工和處理過程,而眼動技術在這方面具備優(yōu)勢。

眼動即眼球的運動,它與注意以及內部信息加工機制之間存在密切關聯(lián)。作為一種重要的心理學研究方法,眼動技術已經(jīng)被廣泛應用于心理學的各種基礎和應用研究領域。眼動記錄法能夠較好地體現(xiàn)心理學實驗的生態(tài)效度,眼動技術也被視為洞悉個體信息采集行為的最佳工具(Pieters,Warlop,&Wedel,2002)。很多學者都借助眼動儀更精確地探索了各類認知加工活動,包括創(chuàng)造性活動的隱秘過程。鄧鑄(2005)指出,眼動反映了視覺信息的選擇模式,利用眼動技術探索人在各種不同條件下的信息加工機制是當今心理研究的重要范型。Knoblich,Ohlsson和 Raney(2001)用眼動儀考察了對火柴棒算式頓悟問題的解決;沃建中、陳婉茹、劉揚和林崇德(2010)比較了創(chuàng)造能力不同學生的分類加工過程差異的眼動特點;周鵬生和周愛保(2011)認為,眼動指標通常能夠反映人們對問題的內部表征過程,對問題的注視時間、注視次數(shù)、瞳孔直徑等指標能夠在很大程度上體現(xiàn)出對問題的感知和理解過程?？梢?運用眼動儀對認知加工過程做更客觀、更精確地探討是可行的。借助眼動儀對問題發(fā)現(xiàn)思維過程做進一步地深入考察,可以更精確地記錄與分析問題發(fā)現(xiàn)過程的相關規(guī)律和特點,以便清晰把握個體信息加工的發(fā)生、發(fā)展與變化過程。比如,注視時間有助于考察被試對哪些區(qū)域加工時間更長,回視次數(shù)有助于了解被試在加工后期信息時,對早期信息的重新關注與提取;瞳孔直徑有助于認識被試在信息加工中的認知負荷情況;眼動軌跡記錄則能反映個體在整體問題發(fā)現(xiàn)中注視點隨時間的變化序列,進而了解被試的信息加工順序和軌跡。基于問題發(fā)現(xiàn)領域已有研究多采用主觀、外部方式收集數(shù)據(jù)的不足,本研究擬借助眼動技術,更準確地考察個體在問題發(fā)現(xiàn)過程中的信息采集行為,以探索問題發(fā)現(xiàn)活動的內部加工過程與規(guī)律。

發(fā)現(xiàn)問題的心理實質是個體覺察到現(xiàn)有狀態(tài)與預想狀態(tài)之間存在差距(Hayes,1981),這個差距可能是明顯的,也可能是隱藏的,前者代表了矛盾式問題情境,后者代表了潛藏式問題情境。Dillon(1982)指出,矛盾式和潛藏式問題是現(xiàn)實中最典型的兩類問題發(fā)現(xiàn)活動,矛盾情境本身包含缺陷、不調和或矛盾等問題事件,問題發(fā)現(xiàn)的任務就是找出這些已經(jīng)存在的矛盾、錯誤、不足等問題;而潛藏情境本身不存在錯誤和矛盾,需要個體在不具有任何現(xiàn)成問題的情境中去發(fā)現(xiàn)和挖掘潛藏的問題事件。Shepardson和Pizzini(1991)提出,前者僅需要回憶信息,后者則需要以新的方式來假設、推測、概括、創(chuàng)造和評價以超越已有信息。因此,個體在兩類問題發(fā)現(xiàn)情境中的認知加工過程各有其重點。相應的,在完成問題發(fā)現(xiàn)任務中的眼動指標也會存在差異。已有研究缺乏對矛盾式和潛藏式問題發(fā)現(xiàn)過程在具體信息的注意、選擇、加工等方面的差異性比較,本研究擬借助眼動技術對此進行探索,以揭示兩者在信息加工機制上的特點。

此外,以往對問題發(fā)現(xiàn)過程的研究,往往采取整體研究的方式,即把構建的問題情境視為一個整體進行考察,缺乏對構成整體的各個部分,及其在問題發(fā)現(xiàn)中的作用和地位進行區(qū)分性研究。在現(xiàn)實問題發(fā)現(xiàn)中,個體會基于一個主題收集各個類別和各個層面的信息,這些信息之間觀點可能一致,也可能矛盾,就需要對其進行分析、判斷、取舍、整合,進而提出發(fā)現(xiàn)的問題。在整體研究之外,對代表不同觀念的各部分信息進行獨立考察,有助于探索個體在面臨信息疊加或沖突時做出的判斷和選擇,更精確地揭示問題發(fā)現(xiàn)過程信息加工的特點與規(guī)律。因此,本研究也將對構成問題情境的各個獨立段落(興趣區(qū)),及其相應的眼動特征進行考察。

在認知研究中的一個重要范式是專家與新手的對比研究。對比研究能夠反映出問題發(fā)現(xiàn)過程的認知差異情況,有助于探索問題發(fā)現(xiàn)的信息加工機制。比如林沂升(2003)探討了研究生與小學生科學問題發(fā)現(xiàn)的思維模式差異,發(fā)現(xiàn)研究生在思維方式的多樣化和復雜性上遠高于小學生。鄧鑄(2005)指出,將眼動分析應用于問題解決研究,可以探究與比較不同學生在解決問題時對外部信息的提取差異并推斷其表征問題的過程與機制。而沃建中等(2010)以及馮虹、陰國恩和陳士俊(2009)也在眼動研究中采用了專家與新手的對比研究范式。本研究也擬借鑒專家-新手對比研究范式,通過比較能力高和低兩類被試的表現(xiàn),分析兩者在眼動指標上的異同及特點。

綜上,本研究擬在矛盾式與潛藏式兩類問題情境中,以眼動儀為工具,探討高低能力大學生問題發(fā)現(xiàn)過程的整體以及各興趣區(qū)中的眼動規(guī)律與特點,并借此更細致地分析問題發(fā)現(xiàn)的內部認知加工過程。研究假設,高能力組學生在問題發(fā)現(xiàn)上的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在對關鍵信息區(qū)域的準確判斷并投入更多的注意,而并非總體加工時長,因此,他們對關鍵興趣區(qū)的回視次數(shù)可能會高于低能力組學生,在注視時間和注視次數(shù)上與低能力組相當。潛藏情境的問題更不明顯,認知加工難度更大,因此在平均注視時間上可能高于矛盾情境,其余眼動指標差異可能不顯著。在兩個情境的多個興趣上,第一興趣區(qū)均是介紹情境的背景,后面的興趣區(qū)各自提供不同方面和層次的信息,因此被試對提供具體信息的后面的區(qū)域將給予更多關注,各項眼動指標均有增加的趨勢。對信息注意得越多,加工時間越長就越有助于問題發(fā)現(xiàn),注視時間、注視次數(shù)、回視次數(shù)等與問題數(shù)量和質量之間可能存在正相關關系。眼動軌跡描繪了個體注視點隨時間變化的序列,個體在認知過程中的眼部活動情況反映出他們的信息加工情況,即眼睛注視的區(qū)域為正在加工的信息區(qū)域,因此,發(fā)現(xiàn)的問題與其注視的區(qū)域之間可能存在對應關系。

利用眼動技術對問題發(fā)現(xiàn)信息加工過程中的信息搜尋、選擇、停留、轉換等關鍵性環(huán)節(jié)進行考察,有助于提高實驗研究的精確性,對相關問題發(fā)現(xiàn)理論進行驗證或補充,并為揭示問題發(fā)現(xiàn)的認知加工機制提供依據(jù),為建構科學的問題發(fā)現(xiàn)認知模型奠定基礎。也可以為從信息加工角度,提出促進問題發(fā)現(xiàn)能力提升的相關對策,提供理論依據(jù)與實踐指導。

2 實驗方法

2.1 實驗設計

實驗采用2(問題情境：矛盾式情境、潛藏式情境)×2(組別：高能力組、低能力組)×4(興趣區(qū)：第一到第四興趣區(qū))混合設計。問題情境和興趣區(qū)為組內因素,組別為組間因素。因變量是問題的數(shù)量與質量,以及問題發(fā)現(xiàn)過程中被試的眼動情況,包括整體和在4個興趣區(qū)中的注視時間、注視次數(shù)、回視次數(shù)、瞳孔直徑、眼動軌跡等。

2.2 被試

在預備研究中,采用團體實驗對620名大學生(男302人,女318人,平均年齡20.82歲)問題發(fā)現(xiàn)能力的基本狀況進行考察。從團體實驗得分較高(高問題發(fā)現(xiàn)能力組,以下簡稱高能力組)和較低(低問題發(fā)現(xiàn)能力組,以下簡稱低能力組)的前后20%大學生中,隨機各挑選出20名參與眼動實驗。40名大學生中,男女各半;最大年齡23歲,最小年齡19歲,平均年齡21.26歲。所有被試均視力(或矯正視力)正常,無眼動實驗經(jīng)驗,被試完成實驗后可獲得一份禮物。

2.3 材料

在材料設置上,參考了邵惠靖(2001)和林沂升(2003)的設計。從網(wǎng)絡中收集數(shù)十篇候選材料,根據(jù)專家建議結合本研究的特點篩選并整理出矛盾式與潛藏式情境備選材料各5段。請20名大學生從難度、啟發(fā)性和熟悉性等三個方面對材料進行5點評分,選擇難度與熟悉性適中,啟發(fā)性較強的材料作為正式實驗材料。

團體實驗中,矛盾式情境材料介紹了一種“排毒基強離子排毒儀”,其中存在多處錯誤與漏洞;潛藏式情境材料則講述對“外星生命存在的探索”,材料本身沒有任何現(xiàn)成的矛盾和錯誤。兩段材料難度(

M

=3.15,

M

=3.35;

t

(1,19)= -1.17,

p

>0.05)與熟悉性(

M

=3.00,

M

=3.05;

t

(1,19)=-0.30,

p

>0.05)適中,啟發(fā)性(

M

=3.95,

M

=3.85;

t

(1,19)=0.53,

p

>0.05)較強,材料間差異不顯著,團體實驗材料沒有在字數(shù)上作控制。基于問題總數(shù)量、思維產品得分、思維層次得分、變通性、深刻性、精致性、新穎性和矛盾問題擊中率(僅在矛盾式情境)等8個指標,對大學生問題發(fā)現(xiàn)能力做出評價。各指標的具體含義如下：(1)問題總數(shù)量指被試在一個情境中發(fā)現(xiàn)問題的總數(shù)。(2)思維產品得分的評價依據(jù)是Guilford(1959)提出的,把思維產品分為單元、門類、關系、系統(tǒng)、轉換、蘊含等6類,評分時將問題歸屬于其中一類,并依次賦予1～6分的分值。(3)思維層次得分的評價基于將問題按照思維層次高低分為事實性、推論性、綜合性和評價性等4類(Blosser,1973;Shepardson&Pizzini,1991),評分時將問題歸屬于其中一類,并依次賦予1～4分的分值。(4)變通性代表問題的發(fā)散程度,評價方法是把問題按照內容進行分類,問題的類別數(shù)量就是變通性得分。(5)深刻性指問題的概括性、間接性和抽象程度,由評分者以5分制評價。(6)精致性指對問題描述的準確和細致程度,以及問題中修飾語和專有名詞的運用情況,以5分制評價。(7)新穎性指問題的新奇性和獨創(chuàng)性,與問題的出現(xiàn)頻率有關,也以5分制評價。(8)矛盾問題擊中率指在矛盾情境中,被試發(fā)現(xiàn)矛盾問題的比率高低,計算公式為：矛盾問題擊中率=矛盾問題數(shù)量/問題總數(shù)量。將8個指標上的得分轉化為標準分后求和即為總評分,并依據(jù)此選擇眼動實驗的被試。眼動實驗則在矛盾式與潛藏式情境中,分別選取了一段科學騙局“腦紋測試儀”和一段科學探索故事“50萬年后的人類”作為實驗材料。兩段材料在難度(

M

=3.20,

M

=3.15;

t

(1,19)=0.30,

p

>0.05)與熟悉性(

M

=3.05,

M

=3.15;

t

(1,19)=-0.81,

p

>0.05)上得分中等,啟發(fā)性(

M

=4.10,

M

=3.95;

t

(1,19)=1.00,

p

>0.05)較強,材料之間差異不顯著。眼動實驗的兩段材料均分為4個段落(對應于4個興趣區(qū)),包含10句話,477個字。

2.4 儀器

實驗儀器為加拿大 SR Research公司開發(fā)的EyeLinkⅡ型眼動儀。該設備由兩臺計算機組成,通過以太網(wǎng)連接。其中一臺計算機呈現(xiàn)實驗材料,另一臺計算機記錄眼動數(shù)據(jù)。實驗材料由19英寸顯示器呈現(xiàn),顯示器的刷新率為85 Hz,分辨率為1024×768像素。眼動儀采樣頻率為250 Hz。實驗材料呈現(xiàn)和數(shù)據(jù)記錄均由眼動儀專用軟件完成。此外,還準備了一支錄音筆,用來記錄被試發(fā)現(xiàn)的問題。

2.5 程序

實驗在隔音和勻光的實驗室進行。為排除主試個人因素對實驗的干擾,對主試在實驗中的行為做了書面上嚴格的規(guī)范。眼動實驗程序分為以下4個步驟。

第一步,實驗前的準備。包括主試向被試介紹實驗程序和要求、測試錄音效果、被試填寫個人資料等內容。

第二步,眼動實驗訓練程序。目的是訓練被試熟悉整個眼動實驗過程,并要求被試在實驗中大聲說出發(fā)現(xiàn)的問題。具體程序包括：①被試坐在顯示器前面,與顯示器中心的距離約為0.65 m,眼睛正對顯示器中心。②戴好眼動儀頭盔。③對被試進行眼矯正。④呈現(xiàn)練習材料訓練被試。

第三步,正式實驗。被試按照順序依次完成兩段材料的實驗。每一段材料的實驗程序與訓練程序相同。整個實驗過程大約需要20分鐘。為避免順序效應,每個組別的大學生各隨機分配一半先參加矛盾式情境實驗,另一半先參加潛藏式情境實驗。實驗沒有時間限制。

第四步,實驗結束后的工作。包括拷貝錄音和眼動實驗數(shù)據(jù),給被試紀念品等。

為了區(qū)分被試在閱讀材料時的眼動數(shù)據(jù)和發(fā)現(xiàn)問題過程中的眼動數(shù)據(jù),把每一張材料的圖片都呈現(xiàn)兩次。第一次呈現(xiàn)圖片時,要求被試完整地閱讀完一次實驗材料,讀完之后進行報告。在被試報告讀完以后,更換第二張圖片讓被試開始問題發(fā)現(xiàn)活動。由于兩張圖片的內容完全相同,因此,被試并不會感覺到有差異。這樣,收集到的眼動數(shù)據(jù)就把閱讀數(shù)據(jù)和問題發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)區(qū)分開了。

2.6 興趣區(qū)的劃分

興趣區(qū)是指研究者關注和感興趣的被試對刺激信息的注視區(qū)域,是分析眼動結果的基本單位。為了對問題發(fā)現(xiàn)的內部認知過程進行更精確地考察,在導出眼動數(shù)據(jù)之前作了興趣區(qū)的劃分。由于每一個情境材料都分為4個段落,并且在每一個段落中都有相對獨立的含義,因此對興趣區(qū)的劃分就是基于這4個段落進行的。也就是說,一個自然段落就對應一個興趣區(qū),它代表了一個意義相對獨立和完整的認知加工區(qū)域。

在矛盾式情境的“腦紋測試儀”材料中,第一興趣區(qū)介紹腦紋測試儀的風行現(xiàn)狀,第二興趣區(qū)介紹腦紋收集器的工作情況,第三興趣區(qū)介紹腦紋數(shù)據(jù)分析軟件,第四興趣區(qū)介紹腦紋修復CD。4個興趣區(qū)的內容相對獨立,并按照“背景—工作過程—數(shù)據(jù)分析—結果應用”4個方面逐次推進。

在潛藏式情境的“50萬年后的人類”材料中,第一興趣區(qū)介紹科學家對50萬年后人類開展研究的背景,第二興趣區(qū)介紹積極進化論觀點,第三興趣區(qū)介紹消極進化論觀點,第四興趣區(qū)介紹穩(wěn)定進化論觀點。4個興趣區(qū)的內容也相對獨立,按照“背景—積極觀點—消極觀點—中立觀點”4個方面展開論述。

從現(xiàn)實問題發(fā)現(xiàn)活動來看,個體往往會針對一個主題,收集并獲取多個層面或角度的信息,每一類信息都為發(fā)現(xiàn)問題提供新的思路和啟發(fā)。本研究對4個興趣區(qū)的設置,正是基于對現(xiàn)實情境的模擬,即考察在接收到多方面信息后,被試對信息的注意、選擇、加工、轉換等情況,及其與發(fā)現(xiàn)問題結果之間的關系。著重分析產生這種選擇和加工差異的原因、影響因素,以及帶來的效果差異。

2.7 眼動指標

眼動指標的選取,參考了姚海娟和沈德立(2006)、沃建中等人(2010)以及陳俊杰、嚴會霞和相潔(2011)的研究,同時也基于本研究對問題發(fā)現(xiàn)認知過程眼動情況的預期和假設。在問題發(fā)現(xiàn)中,個體會根據(jù)信息的重要性、情境的啟發(fā)性和自身的興趣、需求等,對部分信息投入更多的關注和加工,表現(xiàn)出在注視時間、注視次數(shù)和瞳孔直徑大小上的差異。同時,根據(jù)前面信息的意義,在需要進行前后信息的聯(lián)系性加工時,表現(xiàn)出回視次數(shù)的變化。而整個問題發(fā)現(xiàn)過程中,眼睛會隨著加工信息的內容和區(qū)域的不同,一直處于運動變化中,對整體眼動軌跡變化的記錄有助于我們探索問題發(fā)現(xiàn)全過程的信息選擇、變換、采集等特點。基于上述分析,本研究擬選取以下眼動指標進行考察。

(1)總注視時間?？傋⒁晻r間指被試在某一興趣區(qū)內所有注視時間的總和,注視時間越長表示對該區(qū)域的信息加工時間越長。

(2)平均注視時間。指平均每次注視所需要的時間,即注視點的持續(xù)時間。在眼動研究中,通常將被試視線在注視目標上停留時間超過100ms、面積不大于1°×1°視角的停留點定義為一個注視點。

(3)注視次數(shù)。在注視材料過程中,被試的眼睛不是連續(xù)運動,而是跳躍式前進的,每次跳躍之后都會緊跟一次注視。注視次數(shù)就是指注視點的數(shù)量。

(4)回視次數(shù)。在閱讀中,回視是指眼睛的注視點從右向左的運動(不包括從每行行尾到每一行行首的眼動),即眼睛又退回到剛才注視過的內容上。在本實驗中,由于對材料作了興趣區(qū)的劃分,因此,將回視次數(shù)定義為注視點離開某個興趣區(qū)后,又從后面區(qū)域重新返回到該區(qū)的次數(shù)。

(5)瞳孔直徑大小。瞳孔直徑大小是指被試注視某一區(qū)域時,瞳孔直徑變化的平均大小。

(6)眼動軌跡。眼動軌跡指注視點隨時間變化的序列,動態(tài)反映出個體在認知過程中的眼部活動情況。

3 實驗結果

用SR Research公司提供的數(shù)據(jù)分析軟件對全部數(shù)據(jù)進行整理,用SPSS 17.0統(tǒng)計軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。

3.1 發(fā)現(xiàn)問題的數(shù)量與質量

表1列出了發(fā)現(xiàn)問題的數(shù)量與質量的總體情況,以及按照組別、問題情境和興趣區(qū)因素分類統(tǒng)計的問題在各個主要指標上的得分情況。

以組別、問題情境和興趣區(qū)為自變量,發(fā)現(xiàn)問題的數(shù)量與質量評分為因變量進行重復測量方差分析,結果顯示,在組別因素上,高能力組學生在問題總數(shù)量(

F

(1,38)=31.07,

p

<0.001)、變通性(

F

(1,38)=35.96,

p

<0.001)和新穎性(

F

(1,38)=6.42,

p

<0.05)得分上,均高于低能力組。在情境因素上,被試在矛盾式情境中,發(fā)現(xiàn)問題的精致性高于潛藏式情境,

F

(1,38)=15.11,

p

<0.001。在興趣區(qū)因素上,被試在第二、三、四區(qū)的矛盾問題擊中率顯著高于第一區(qū)(

F

(1,38)=16.88,

p

<0.001;

F

(1,38)=30.41,

p

<0.001;

F

(1,38)=73.07,

p

<0.001);第四區(qū)的矛盾問題擊中率高于第二、三區(qū)(

F

(1,38)=22.94,

p

<0.001;

F

(1,38)=19.50,

p

<0.001)。被試在第二、四區(qū)的思維層次得分高于第一區(qū)(

F

(1,38)=4.55,

p

<0.05;

F

(1,38)=13.93,

p

<0.001);第四區(qū)的思維層次得分高于第二、三區(qū)(

F

(1,38)=6.14,

p

<0.05;

F

(1,38)=8.80,

p

<0.05)。被試在第一、二、四區(qū)的思維產品得分高于第三區(qū)(

F

(1,38)=26.57,

p

<0.001;

F

(1,38)=10.82,

p

<0.01;

F

(1,38)=12.48,

p

<0.01)。被試在第三區(qū)的變通性高于第二區(qū),

F

(1,38)=5.46,

p

<0.05。被試在第二、四區(qū)的深刻性得分高于第一區(qū)(

F

(1,38)=7.95,

p

<0.01;

F

(1,38)=31.54,

p

<0.001);第四區(qū)的深刻性還要高于第二、三區(qū)(

F

(1,38)=14.16,

p

<0.001;

F

(1,38)=23.53,

p

<0.001)。被試在第二、三、四區(qū)的精致性得分高于第一區(qū)(

F

(1,38)=13.47,

p

<0.01;

F

(1,38)=5.38,

p

<0.05;

F

(1,38)=16.20,

p

<0.001);第四區(qū)的精致性還要高于第二、三區(qū)(

F

(1,38)=5.99,

p

<0.05;

F

(1,38)=6.64,

p

<0.05)。被試在第一、三、四區(qū)的新穎性得分高于第二區(qū)(

F

(1,38)=60.89,

p

<0.001;

F

(1,38)=56.39,

p

<0.001;

F

(1,38)=41.79,

p

<0.001)。其余主效應和交互作用均不存在顯著差異。

表1 問題數(shù)量與質量的基本情況

總體來看,在問題數(shù)量與質量上,高能力組被試優(yōu)于低能力組,這說明團體實驗篩選出的被試在問題發(fā)現(xiàn)活動中保持了較高的一致性,顯示出本研究實驗材料的選取是可信的,被試的選擇也是可靠的。各個興趣區(qū)之間在問題數(shù)量上沒有差異,但在問題質量上存在較大差異,普遍趨勢是后面興趣區(qū)的質量高于前面興趣區(qū)。

3.2 問題發(fā)現(xiàn)過程的眼動情況

從總注視時間、平均注視時間、注視次數(shù)、回視次數(shù)和瞳孔直徑等5個方面對問題發(fā)現(xiàn)過程中大學生的眼動情況進行考察。在分析中,比較了4個興趣區(qū)之間的眼動指標差異,以及情境和組別因素對各個眼動指標的影響。由于在研究中只控制了情境總字數(shù),對每個興趣區(qū)內部的字數(shù)沒有進行控制,因此,擬采用事后控制的補救措施,在對總注視時間、注視次數(shù)和回視次數(shù)等指標的統(tǒng)計中,將興趣區(qū)的字數(shù)作為協(xié)變量納入方差分析。

3.2.1 總注視時間

表2列出了兩組被試分別在兩類情境,及其各自包含的4個興趣區(qū)中的總注視時間(單位:s)的基本情況。

以組別、問題情境和興趣區(qū)為自變量,問題發(fā)現(xiàn)過程的總注視時間為因變量,各興趣區(qū)的字數(shù)為協(xié)變量進行重復測量的方差分析,結果顯示,在組別和情境因素上,總注視時間的所有主效應和交互作用差異均不顯著。在興趣區(qū)因素上,總注視時間存在顯著差異。在矛盾情境中,第二、三、四區(qū)長于第一區(qū)(

F

(1,38)=21.97,

p

<0.001;

F

(1,38)=15.73,

p

<0.001;

F

(1,38)=22.57,

p

<0.001)。在潛藏情境中,第二、三、四區(qū)長于第一區(qū)(

F

(1,38)=16.39,

p

<0.001;

F

(1,38)=25.56,

p

<0.001;

F

(1,38)=19.21,

p

<0.001)。

表2 問題發(fā)現(xiàn)過程的總注視時間

3.2.2 平均注視時間

表3列出兩組被試在兩類情境,及其各自包含的4個興趣區(qū)平均注視時間(單位:ms)的基本情況。

表3 問題發(fā)現(xiàn)過程的平均注視時間

以組別、問題情境和興趣區(qū)為自變量,問題發(fā)現(xiàn)過程的平均注視時間為因變量進行重復測量的方差分析,結果顯示,在情境因素上,被試在潛藏情境的總體和第二、三區(qū)的平均注視時間長于矛盾情境(

F

(1,38)=5.56,

p

<0.05;

F

(1,38)=4.14,

p

<0.05;

F

(1,38)=5.41,

p

<0.05)。在興趣區(qū)因素上,平均注視時間存在顯著差異。在矛盾情境中,第四區(qū)長于第一、二區(qū)(

F

(1,38)=8.30,

p

<0.01;

F

(1,38)=16.98,

p

<0.001),第三區(qū)長于第二區(qū)(

F

(1,38)=4.43,

p

<0.05);在潛藏情境中,第四區(qū)長于第一區(qū)(

F

(1,38)=7.70,

p

<0.01),第三區(qū)長于第一、二區(qū)(

F

(1,38)=5.80,

p

<0.05;

F

(1,38)=4.73,

p

<0.05)。其余主效應與交互作用均不顯著。

3.2.3 注視次數(shù)

表4列出了兩組被試分別在兩類情境,及其各自包含的4個興趣區(qū)中的注視次數(shù)的基本情況。

表4 問題發(fā)現(xiàn)過程的注視次數(shù)

以組別、問題情境和興趣區(qū)為自變量,問題發(fā)現(xiàn)過程的注視次數(shù)為因變量,各興趣區(qū)的字數(shù)為協(xié)變量進行重復測量的方差分析,結果顯示,在組別和情境因素上,注視次數(shù)的所有主效應和交互作用均不存在顯著差異。在興趣區(qū)因素上,注視次數(shù)存在顯著差異。在矛盾情境中,第二、三、四區(qū)多于第一區(qū)(

F

(1,38)=23.81,

p

<0.001;

F

(1,38)=16.12,

p

<0.001;

F

(1,38)=21.80,

p

<0.001);在潛藏情境中,第二、三、四區(qū)多于第一區(qū)(

F

(1,38)=17.19,

p

<0.001;

F

(1,38)=25.80,

p

<0.001;

F

(1,38)=18.16,

p

<0.001)。

3.2.4 回視次數(shù)

表5列出了兩組被試分別在兩類情境,及其各自包含的4個興趣區(qū)中的回視次數(shù)的基本情況。

表5 問題發(fā)現(xiàn)過程的回視次數(shù)

由于在劃分興趣區(qū)時,是按照段落進行區(qū)分的,4個興趣區(qū)從上到下依次排列。這樣,依據(jù)本研究的定義,在第四興趣區(qū)中是不存在回視的。因此,只有前三個興趣區(qū)的回視次數(shù)數(shù)據(jù)。以組別、問題情境和興趣區(qū)為自變量,問題發(fā)現(xiàn)過程的回視次數(shù)為因變量,各興趣區(qū)的字數(shù)為協(xié)變量進行重復測量的方差分析,結果顯示,在組別因素上,矛盾情境中,高能力組在第二區(qū)的回視次數(shù)多于低能力組,

F

(1,38)=4.49,

p

<0.05;潛藏情境中,高能力組在總體、第二、三區(qū)的回視次數(shù)多于低能力組(

F

(1,38)=5.93,

p

<0.05;

F

(1,38)=4.92,

p

<0.05;

F

(1,38)=5.14,

p

<0.05)。在興趣區(qū)因素上,各主效應與交互作用均不顯著。

3.2.5 瞳孔直徑

表6列出了兩組被試分別在兩類情境,及其各自包含的4個興趣區(qū)中的瞳孔直徑的基本情況。

表6 問題發(fā)現(xiàn)過程的瞳孔直徑

以組別、問題情境和興趣區(qū)為自變量,問題發(fā)現(xiàn)過程的瞳孔直徑大小為因變量進行重復測量的方差分析,結果顯示,在情境因素上,被試在矛盾情境的總體和第二、三、四區(qū)的瞳孔直徑均大于潛藏情境(

F

(1,38)=10.65,

p

<0.01;

F

(1,38)=4.83,

p

<0.05;

F

(1,38)=8.43,

p

<0.01;

F

(1,38)=14.14,

p

<0.001)。在興趣區(qū)因素上,在矛盾情境中,第四區(qū)大于第一、二、三區(qū)(

F

(1,38)=25.57,

p

<0.001;

F

(1,38)=17.00,

p

<0.001;

F

(1,38)=15.24,

p

<0.001),第三區(qū)大于第一、二區(qū)(

F

(1,38)=17.18,

p

<0.001;

F

(1,38)=7.85,

p

<0.01),第二區(qū)大于第一區(qū)(

F

(1,38)=15.85,

p

<0.001);在潛藏情境中,第四區(qū)大于第一、二區(qū)(

F

(1,38)=9.44,

p

<0.01;

F

(1,38)=5.96,

p

<0.05),第三區(qū)大于第一、二區(qū)(

F

(1,38)=10.39,

p

<0.01;

F

(1,38)=5.14,

p

<0.05),第二區(qū)大于第一區(qū),

F

(1,38)=4.38,

p

<0.05。其余主效應與交互作用均不顯著。

3.3 眼動指標與問題數(shù)量和質量的關系

3.3.1 總體眼動指標與問題數(shù)量和質量之間的關系

為了全面考察問題發(fā)現(xiàn)過程中的眼動情況與實際發(fā)現(xiàn)問題數(shù)量和質量之間的關系,把各個眼動指標與問題的數(shù)量和質量求相關。其中,問題數(shù)量是指問題總數(shù)量,問題質量是指問題總評分,總評分計算公式是：問題總評分＝Z+Z+Z+Z+Z+Z+Z。總體上, 各眼動指標與問題數(shù)量和問題質量之間的相關系數(shù)見表7。

從表7可看到以下特點：(1)在矛盾情境中,總注視時間、注視次數(shù)、回視次數(shù)與問題數(shù)量之間正相關顯著;在潛藏情境中,回視次數(shù)與問題數(shù)量之間正相關顯著。(2)相關顯著的項目大多出現(xiàn)在問題數(shù)量與眼動指標的相關上,在問題質量上,僅矛盾情境中的回視次數(shù)與問題質量正相關顯著。

3.3.2 各興趣區(qū)內眼動指標與問題數(shù)量和質量之間的關系

考察在每一個興趣區(qū)內,眼動指標與問題數(shù)量和質量之間的關系。把每一個問題從內容上進行判斷,并把它歸類為某一個興趣區(qū)的問題。如果一個問題同時涉及到兩個或兩個以上興趣區(qū)的內容,就把問題歸為跨區(qū)問題,不列入4類興趣區(qū)問題的任何一類。之后,把每一個興趣區(qū)內的問題數(shù)量和質量,與對應興趣區(qū)的各眼動指標之間進行相關分析,結果見表8。

從表8可看到以下特點：(1)在矛盾情境中,第二、三區(qū)的總注視時間、注視次數(shù)與問題數(shù)量之間正相關顯著;在潛藏情境中,第一區(qū)的瞳孔直徑,第二區(qū)的回視次數(shù),第三區(qū)的總注視時間、注視次數(shù)、回視次數(shù)與問題數(shù)量之間正相關顯著。(2)相關顯著的項目大多出現(xiàn)在問題數(shù)量與眼動指標的相關上。在問題質量上,僅潛藏情境中,第一區(qū)的瞳孔直徑和第二區(qū)的回視次數(shù)與問題質量正相關顯著。

表7 總體眼動指標與問題數(shù)量和質量之間的相關系數(shù)

表8 各興趣區(qū)內的眼動指標與問題數(shù)量和質量之間的相關系數(shù)

3.4 眼動軌跡

在兩類情境中,分別選擇高低能力組被試各一名,考察問題發(fā)現(xiàn)過程的眼動軌跡,著重分析注視點在4個興趣區(qū)之間的轉換特點。為了直觀展示眼動進程,對眼動軌跡圖的繪制做出以下規(guī)定：(1)把圖形的橫坐標同時設置注視時間(單位為ms)和注視次數(shù)兩個維度,縱坐標為注視點落在的興趣區(qū)。(2)在每一個相對穩(wěn)定的注視階段(本研究定義為注視點在某個興趣區(qū)的連續(xù)停留次數(shù)在5次及以上),都標注上對應的注視區(qū)域,如“1、2”等。當在某個階段,被試的注視點在幾個興趣區(qū)之間頻繁轉換時(本研究定義為注視點在某個興趣區(qū)的連續(xù)停留次數(shù)在4次以下,隨后跳到另一個興趣區(qū)),判斷為跨區(qū)注視,標注為“23區(qū)轉換”、“234區(qū)轉換”等。此外,在跨區(qū)注視中,把相對注視更多的區(qū)域寫在前面。比如被試在1、2兩個興趣區(qū)跨區(qū)注視,當對1區(qū)注視更多時,標注為“12區(qū)轉換”;當對2區(qū)注視更多時,標注為“21區(qū)轉換”。(3)根據(jù)被試口語報告錄音中記錄的發(fā)現(xiàn)問題的時間點,在圖中的對應時間位置和興趣區(qū)標注出問題。如“P4,2區(qū)”,代表這是被試發(fā)現(xiàn)的第4個問題,問題屬于第2興趣區(qū)。對于跨區(qū)問題標注如“P8,1～4區(qū)”,代表被試發(fā)現(xiàn)的第8個問題,問題屬于第1和第4興趣區(qū)的跨區(qū)問題。有時注視點和問題落在同一區(qū)域,由于要根據(jù)注視點畫出眼動軌跡圖,會優(yōu)先標注出注視點的位置,即將注視點標在對應區(qū)域,問題標在相鄰區(qū)域。根據(jù)上述規(guī)則繪制的4個被試的眼動軌跡如圖1～圖4所示。

由圖1可知,被試在矛盾情境的問題發(fā)現(xiàn)中,注視總次數(shù)為895次,總時間為225491 ms,共經(jīng)過28個相對穩(wěn)定的注視階段,每階段的平均注視次數(shù)31.96次,平均注視時間8053.25 ms,發(fā)現(xiàn)問題7個。

由圖2可知,被試在矛盾情境的問題發(fā)現(xiàn)中,注視總次數(shù)為425次,總時間為108356 ms,共經(jīng)過9個相對穩(wěn)定的注視階段,每階段的平均注視次數(shù)47.22次,平均注視時間12039.56 ms,發(fā)現(xiàn)問題5個。

由圖3可知,被試在潛藏情境的問題發(fā)現(xiàn)中,注視總次數(shù)為684次,總時間為148460 ms,共經(jīng)過18個相對穩(wěn)定的注視階段,每一階段的平均注視次數(shù)38次,平均注視時間8247.78 ms,發(fā)現(xiàn)問題10個。

圖1 矛盾情境高能力組個案問題發(fā)現(xiàn)過程眼動軌跡

圖2 矛盾情境低能力組個案問題發(fā)現(xiàn)過程眼動軌跡

圖3 潛藏情境高能力組個案問題發(fā)現(xiàn)過程眼動軌跡

圖4 潛藏情境低能力組個案問題發(fā)現(xiàn)過程眼動軌跡

由圖4可知,被試在矛盾情境的問題發(fā)現(xiàn)中,注視總次數(shù)為1046次,總時間為299568 ms,共經(jīng)過25個相對穩(wěn)定的注視階段,每階段的平均注視次數(shù)41.84次,平均注視時間11982.72 ms,發(fā)現(xiàn)問題5個。

4 討論

4.1 問題發(fā)現(xiàn)過程的眼動特點

4.1.1 眼動指標的組別差異

分析高、低能力組被試的眼動指標差異,有助于了解問題發(fā)現(xiàn)能力強的個體在信息加工過程中的眼動特點。結果顯示,在矛盾情境中,高能力組在第二區(qū)的回視次數(shù)多于低能力組;潛藏情境中,高能力組在總體、第二、三區(qū)的回視次數(shù)多于低能力組。在其余眼動指標上,組別差異均不顯著。可見,眼動的組別差異僅出現(xiàn)在回視指標上。本實驗中,回視是指注視點離開某個興趣區(qū)后,又從后面的興趣區(qū)返回到該區(qū)域進行再次注視,回視次數(shù)是指回視的數(shù)量。已有研究表明,當材料難度加大時,回視次數(shù)會明顯增加(Rayner&Sereno,1994;Rayner,1998;左銀舫,楊治良,2006)。此外,回視也顯示出被試對某個興趣區(qū)的再次關注,回視次數(shù)越多說明該區(qū)對解答問題的貢獻越大(陳俊杰等,2011)。本研究中被試的任務是從材料中發(fā)現(xiàn)問題。在矛盾情境中,4個興趣區(qū)按照“背景—工作過程—數(shù)據(jù)分析—結果應用”的順序進行敘述,其中,第二區(qū)是一個承前啟后的關鍵區(qū)域,三、四區(qū)的內容都是基于第二區(qū)展開的。白學軍、張興利和史瑞萍(2004)提出,對興趣區(qū)回視越多,表明該區(qū)對認知加工活動越重要。高能力被試對第二區(qū)的回視更多,顯示出他們對于關鍵信息的準確判斷和關注。在潛藏情境中,問題設置是隱蔽的,被試需要在發(fā)現(xiàn)問題過程中對情境進行更深入地“挖掘”,做更加細致地分析,經(jīng)常聯(lián)系前后文進行推敲和理解。Hoover和 Feldhusend(1994)在其假設成分理論中,將問題發(fā)現(xiàn)闡述為將新的數(shù)據(jù)、經(jīng)驗或信息整合到組織化的記憶結構中,并基于知識之間的聯(lián)結而形成假設的過程。陳麗君和鄭雪(2009)的研究指出,聯(lián)系性表征對問題發(fā)現(xiàn)有積極影響?；匾曮w現(xiàn)出將前、后信息進行連接和整合加工的過程。高能力組被試回視次數(shù)更多,表明對材料的整合和反復加工對發(fā)現(xiàn)問題有促進作用。如果能夠更有意識地關注新舊信息、前后信息之間的聯(lián)系,并進行有效地關聯(lián)和重構,將有助于問題的發(fā)現(xiàn)。

4.1.2 眼動指標的情境差異

情境材料與任務性質的差異會不會在眼動指標中體現(xiàn)呢？研究顯示,被試在潛藏情境的總體和第二、三區(qū)的平均注視時間長于矛盾情境,這與我們的設想以及相關研究結論一致。平均注視時間反映出被試對各個加工區(qū)域的重視程度,以及信息加工中的視覺重心分布(陳俊杰等,2011)。造成兩類情境平均注視時間出現(xiàn)差異的主要原因可能是材料本身和任務性質的差異。Dillon(1982)指出,潛藏式與矛盾式情境的問題發(fā)現(xiàn)涉及不同的認知加工過程。在矛盾式情境中,個體僅需要去知覺、認知與辨識問題;而在潛藏式情境中,問題是潛在的,個體必須去創(chuàng)造、建構和發(fā)明問題。在潛藏情境中,問題本身是不存在的或處于隱含狀態(tài)的,需要學生調用更多的內部信息或者外部聯(lián)想來理解和加工信息,難度更大,所以在平均注視時間上會更長。這也體現(xiàn)出,任務難易程度與平均注視時間長短之間可能存在正相關關系。

在矛盾情境的總體和第二、三、四區(qū)的瞳孔直徑均大于潛藏情境。瞳孔直徑變化可能與認知加工負荷有關。閆國利等(2013)指出,瞳孔大小變化可以作為心理加工的強度指標,用于推測認知加工的努力程度或認知負荷大小。瞳孔擴大是心理負荷的敏感指標(吳燕,隋光遠,2006),瞳孔放大意味著認知活動中更大的加工負荷或心理努力(Verney,Granholm,&Marshall,2004)。被試在矛盾情境中瞳孔更大,反映出他們在矛盾情境中投入了更多的努力,認知負荷更大。由于矛盾情境本身存在矛盾或錯誤,被試在問題發(fā)現(xiàn)中往往能夠感受到這個科學騙局中包含的疏漏與不足,這對問題發(fā)現(xiàn)活動提出了挑戰(zhàn),促使他們在認知加工中投入更多的努力去發(fā)現(xiàn)問題,認知負荷變大。

在組別和情境因素上,總注視時間和注視次數(shù)的各主效應和交互作用均不顯著,其差異只出現(xiàn)于各個興趣區(qū)之間,這與研究假設一致。高能力組學生在問題發(fā)現(xiàn)上的優(yōu)勢可能主要體現(xiàn)在對關鍵信息區(qū)域的準確判斷并投入更多的精力,而并非整體加工時間。陳麗君和鄭雪(2009)指出,對問題情境的高質量表征需要個體摒棄和剔除無關因素,把握關鍵信息并理順各要素之間的內在聯(lián)系,高能力學生在信息搜尋后能夠更有效地篩選和辨識出關鍵信息。對于不同情境信息加工的差異,也不在于總體加工時長和次數(shù)上,而與對具體興趣區(qū)的注視時間和次數(shù)分配有關。Mumford,Roni和Redmond(1994)在問題建構的心智過程模型中指出,問題發(fā)現(xiàn)初期個體會選擇并注意那些與個人期待相關,但卻還沒有達到理想目標的事件作為發(fā)現(xiàn)問題的線索?？梢?信息的選擇在一開始就已經(jīng)存在,之后個體將把認知資源投入到他們已選擇的區(qū)域上。本研究結果也反映出對關鍵信息的準確辨識和加工,有助于個體集中認知資源深入加工有效信息,促進問題發(fā)現(xiàn)。

4.1.3 眼動指標的興趣區(qū)差異

本研究的兩類情境材料均劃分為4個相對獨立和完整的興趣區(qū),每一個興趣區(qū)均從不同的側面提供情境信息。Tsai和McConkie(2003)指出,在閱讀時,眼睛會移動到文章的不同位置以獲取必要信息來理解材料。因此,對不同興趣區(qū)眼動指標的考察,有助于進一步了解被試在信息注意、選擇、加工和轉換等方面的特點。研究結果顯示,所有觀測的眼動指標在興趣區(qū)上均存在顯著差異。

總注視時間直接反映出被試對某個區(qū)域加工時間的長短。在總注視時間方面,兩個情境都是第二、三、四區(qū)長于第一區(qū)。一方面,這可能與第一區(qū)文字較短有關。Pieters和Wedel(2004)研究顯示,文字的吸引力往往與其大小成正比,即文字部分所占表面積越多,就越能吸引注意。另一方面,也可能與第一區(qū)的文字性質有關。從具體內容上看,第一興趣區(qū)都是介紹整個材料的背景資料,提供一個展開內容的大環(huán)境。因此,通常只需要對其理解并形成一個大概認識就可以了,它并不是發(fā)現(xiàn)問題的關鍵區(qū)域。大學生對第一區(qū)的總注視時間更少,也反映出他們對信息重要性的整體判斷是合理的。

在平均注視時間上的總趨勢是,后面的興趣區(qū)要長于前面的興趣區(qū),這也與材料性質有關。通常,在加工難度大或者不熟悉的材料時,平均注視時間會更長(左銀舫,楊治良,2006;潘玲娜,趙廣平,黃發(fā)杰,2009)。在本研究中,一方面,第二、三、四區(qū)的內容比第一區(qū)更多,更有難度。另一方面,由于各個區(qū)域的材料之間是相互關聯(lián)的,因此在理解后面興趣區(qū)的內容時,往往需要結合前面各區(qū)的內容進行綜合分析,這也進一步增大了理解和加工信息的難度,所以表現(xiàn)出對越后面的興趣區(qū)平均注視時間越長。

在注視次數(shù)方面,從總體來看,大學生對第二、三、四區(qū)的注視次數(shù)要多于第一區(qū),這與總注視時間的研究結果是一致的。注視次數(shù)是指注視點的數(shù)量,反映出對問題的理解情況(姚海娟,沈德立,2006)。由于對材料的認知加工主要是在注視時進行的,因此注視次數(shù)越多就意味著對信息的加工次數(shù)越多。前面闡述過,第一區(qū)主要是介紹整個材料的背景信息。相對來說,其內容比較短,難度比較低,理解起來更加容易,第一區(qū)也不是發(fā)現(xiàn)問題的關鍵區(qū)域。大學生對這一區(qū)的注視次數(shù)相對較少,說明他們在整體上對材料的理解和判斷是合理的。

在瞳孔直徑大小方面,總的來看,后面興趣區(qū)的瞳孔直徑普遍大于前面區(qū)域。瞳孔直徑是反映認知加工活動中資源分配和心理負荷的靈敏指標(Martinsen,1995)。在加工難度較大的材料時,心理負荷大,瞳孔直徑會相應變大。在后區(qū)瞳孔的增大可能是由于,隨著問題發(fā)現(xiàn)過程的推移,被試逐漸投入更多的精力,想到的內容越來越多,思考的程度也越來越深,因此心理負荷逐漸增加,瞳孔直徑也相應變大。

綜上所述,在材料總體以及各個興趣區(qū)上,各眼動指標均會隨著材料內容、加工性質和思維活動的變化而發(fā)生相應的改變。在各個眼動指標數(shù)據(jù)上,整體趨勢是后面興趣區(qū)高于前面興趣區(qū)。已有研究表明,被試在完成難度高的題目時,注視時間、注視次數(shù)、瞳孔直徑等均高于難度低的任務(任桂琴,韓玉昌,周永壘,任延濤,2007;汪夏,陳向陽,2012)。后面區(qū)域在眼動數(shù)據(jù)上的普遍提升,可能與材料和問題發(fā)現(xiàn)任務難度的加大有關。值得注意的是,雖然在總注視時間、注視次數(shù)、瞳孔直徑等指標上,后面興趣區(qū)普遍高于前面,尤其是第一興趣區(qū),但在發(fā)現(xiàn)問題的數(shù)量上,4個區(qū)卻是相當?shù)?。也就是說,對第一區(qū)的注視時間等雖然明顯少于其他興趣區(qū),但發(fā)現(xiàn)問題的數(shù)量卻并不少。這反映出,被試在剛接觸到一個情境主題時,會出于新鮮感、求知欲等多個因素,直接發(fā)現(xiàn)很多問題并在該區(qū)中提出,甚至不需要從情境中獲取更多的支持信息。也就是說,剛開始問題很多,越到后面越難發(fā)現(xiàn)問題。但在問題質量上,后面的興趣區(qū)卻明顯優(yōu)于前面的興趣區(qū),尤其是第一區(qū)。結合眼動指標的變化,我們發(fā)現(xiàn),在開始接觸到一個新主題時,個體僅基于背景信息的介紹,就能夠較容易地發(fā)現(xiàn)較多的問題,問題大多屬于較淺層次的基本問題。此時并不需要對情境信息進行較深入的加工,各項眼動指標均處于低位狀態(tài)。隨著基本問題已經(jīng)提出,要發(fā)現(xiàn)新問題的難度增加,就必須充分利用和挖掘情境提供的信息,結合更多的新材料進行更深入、細致地加工,這時在注視時間、次數(shù)、瞳孔直徑等指標上,會出現(xiàn)明顯的上升,表現(xiàn)出積極加工情境信息的特點。從問題空間角度看,問題發(fā)現(xiàn)的心理實質是個體覺察到現(xiàn)有的某一狀態(tài)與預想的目標狀態(tài)之間存在差距(Hayes,1981),從而基于問題情境,設定不同于其起始狀態(tài)的目標狀態(tài),即找出起始狀態(tài)與目標狀態(tài)之間的“動態(tài)差距”的過程(Brown,1989)。這種差距的尋找往往從最明顯的地方開始,所以初期比較容易,越到后面越難。而要發(fā)現(xiàn)更高質量的問題,則還要對情境提供的多個角度和多個層面的材料進行聯(lián)系性和整合性加工,需要通過更多的回視來促進這種信息的整合,表現(xiàn)出高能力組被試在回視次數(shù)上占優(yōu)的特點。

4.2 眼動指標與問題數(shù)量和質量之間的關系

4.2.1 總體眼動指標與問題數(shù)量和質量之間的關系

從總體上,對各眼動指標與問題數(shù)量和質量之間的相關關系進行考察。結果顯示,在眼動指標與問題數(shù)量和問題質量的關系上,存在以下特點。首先,在矛盾情境中,總注視時間、注視次數(shù)、回視次數(shù)與問題數(shù)量之間正相關顯著。在注視期間人們能夠獲得大量有用信息(朱瀅,2000)。以上三個指標均體現(xiàn)了信息獲取的時間長度和頻次,說明在注視期間,被試可能通過對情境信息的有效提取,獲得問題發(fā)現(xiàn)的新線索,促進發(fā)現(xiàn)更多數(shù)量的問題。因此,對材料內容給予更多次的注視和更長時間的加工,可能有助于提高問題發(fā)現(xiàn)數(shù)量。在潛藏情境,回視次數(shù)與問題數(shù)量之間正相關顯著?；匾曇馕吨鴮π畔⒏嗟年P注和加工,潛藏情境更需要通過信息之間的關聯(lián)來挖掘出潛在的問題,因此回視促進了更多問題的發(fā)現(xiàn)。

其次,出現(xiàn)顯著性相關的項目大部分是問題數(shù)量與眼動指標的相關。在問題質量與眼動指標之間,僅矛盾情境中,回視次數(shù)與問題質量正相關顯著。閻國利(2004)指出,回視通常發(fā)生在被試閱讀過程中出現(xiàn)加工困難或者進行深加工時。問題發(fā)現(xiàn)中,當被試對某段信息進行回視,意味著可能之前沒有很好地理解該內容,需要再次注視并進行理解,或者結合后面的信息對先前材料進行更深層次地加工。由于這種回視可以促進對材料更清晰的理解和更深入的整合性加工,往往也有助于發(fā)現(xiàn)更高質量的問題。在問題發(fā)現(xiàn)中,眼動數(shù)據(jù)可以較好地反映出問題數(shù)量這類只需要較低層次思維活動的指標,而在問題質量這類需要較高層次思維活動的指標上則較難體現(xiàn)。這說明,在反映更高級和更復雜的信息加工活動上,大多數(shù)靜態(tài)眼動數(shù)據(jù)可能并不是很敏感的指標。

4.2.2 各興趣區(qū)內眼動指標與問題數(shù)量和質量之間的關系

本研究把每一個問題從內容上進行判斷,并歸類為某一個興趣區(qū)的問題,這樣就把所有的問題進行了分區(qū)。之后,把每一個興趣區(qū)內的問題數(shù)量和質量與對應興趣區(qū)的各眼動指標之間進行了相關分析。結果顯示,在矛盾情境中,被試在第二、三區(qū)的總注視時間、注視次數(shù)與問題數(shù)量之間正相關顯著;在潛藏情境中,第一區(qū)的瞳孔直徑,第二區(qū)的回視次數(shù),第三區(qū)的總注視時間、注視次數(shù)和回視次數(shù)與問題數(shù)量之間正相關顯著?？傋⒁晻r間、注視次數(shù)和回視次數(shù)等三個指標都在2個以上的項目上與問題數(shù)量之間存在顯著相關,說明這三個指標可能是反映問題數(shù)量的敏感指標。這與對材料的整體分析結果基本一致。

相關顯著的項目大多出現(xiàn)在問題數(shù)量與眼動指標的相關上。在問題質量上,僅潛藏情境中,第一區(qū)的瞳孔直徑和第二區(qū)的回視次數(shù)與問題質量正相關顯著。這可能是由于對第一區(qū)的瞳孔直徑大小體現(xiàn)了被試對材料和任務的感興趣程度,對材料的積極關注促進了高質量問題的發(fā)現(xiàn)。第二區(qū)的回視反映了被試對于關鍵信息的特別關注和反復加工,對關鍵材料的有效關注也促進了高質量問題的發(fā)現(xiàn)。在所有眼動指標中,僅回視次數(shù)不管在總體還是在分區(qū)中,都同時與問題數(shù)量和質量呈現(xiàn)出顯著正相關,說明回視是反映問題發(fā)現(xiàn)能力的一個敏感指標。

4.3 關于眼動軌跡的分析

眼動軌跡包含了非常豐富的信息。僅對靜態(tài)的單個眼動指標進行統(tǒng)計分析,得到的結論比較有限,而動態(tài)的眼動軌跡分析更有助于對思維模式的解讀(陳俊杰等,2011)。通過對4個被試眼動軌跡的詳細記錄和分析,本研究考察了以下問題。

4.3.1 注視點與問題一致性的考察

在問題發(fā)現(xiàn)中,是否存在著“眼隨心動”現(xiàn)象呢？即眼睛注視到哪一個興趣區(qū),就會提出那個區(qū)域的問題。為此,對4個被試眼動軌跡中注視點與問題的一致性進行考察。在本研究中,只要問題區(qū)域與注視點區(qū)域有重合(不需要完全吻合)就可判定為一致。比如,如果注視點在14區(qū)轉換,而提出的問題是4區(qū)的,或者3～4區(qū)的,均為一致。按照這個標準,研究結果顯示,全部27個問題中,不一致的問題有2個,4個被試的一致性比例分別為：85.71%,100%,90%,100%。一致性程度均在85%以上,說明在問題發(fā)現(xiàn)過程中,也存在著“所思即所看”現(xiàn)象,即個體通常會提出與當前注視區(qū)域一致的問題。有學者指出(Just&Carpenter,1987),在問題解決中,閱讀理解和解題過程與注視之間存在關聯(lián),當被試注視某個詞時,他就在對其進行心理加工,本研究結果與其一致。進一步對兩個不一致問題做分析。第一個不一致是,高能力組個體在矛盾情境的第2個問題,注視第3區(qū),問題在第2區(qū)。由其眼動軌跡可知,被試在此之前注視的三個階段都涉及到了第2區(qū)。另一個不一致則是,高能力組個體在潛藏情境的第10個問題,注視第2、3區(qū),問題在第1～4區(qū),眼動軌跡顯示,被試在此之前注視的三個階段也都涉及到了第1和第4區(qū)。這反映出對問題的發(fā)現(xiàn)可能會有稍微延后的現(xiàn)象。Reichle,Rayner和Pollatsek(2003)指出,個體能在一定知覺范圍內提取注視點以外的信息,從而為后繼信息識別提供必要的語境基礎。也就是說,在閱讀中注視一個詞,并不一定是在加工這個詞,也可能是將該詞與前面內容進行整合。本研究中,注視點與問題不一致的情況也可能是由于被試在以該注視區(qū)域為基點,與之前注視的內容進行整合性加工。本研究在兩個不一致問題中發(fā)現(xiàn),問題區(qū)域與當前注視區(qū)之前的幾個區(qū)域保持一致,正好反映出該加工特點。

4.3.2 注視軌跡的順序分析

整體來看,學生在問題發(fā)現(xiàn)中的注視軌跡呈現(xiàn)出波浪型起伏的特點,說明被試會將注視點在各個興趣區(qū)之間劃過,不間斷地從中獲取和加工相關信息。而從發(fā)現(xiàn)問題的區(qū)域性來看,有的學生會按照材料的呈現(xiàn)順序,依次提出第1、2、3、4區(qū)的問題,而有的學生則將4個興趣區(qū)的順序打亂來提問,還有的學生會大量提出跨區(qū)域(即問題同時涉及到兩個以上的興趣區(qū))。那么,這些學生在問題發(fā)現(xiàn)過程中的注視軌跡存在哪些相應的特點呢？為此,從這三類學生的眼動軌跡進行考察。由圖2可知,學生的問題分別在2、3、4、4、1～4區(qū),可作為依序提出問題的代表。在其注視軌跡中,可以看出從低區(qū)向高區(qū)漸次移動的趨勢,之后注視點重回第1區(qū),再次從低區(qū)向高區(qū)依序移動。而由圖4可知,學生提出的問題分別在2、3、2、3、3區(qū),可作為無序提出問題的代表,他的注視軌跡相對也沒有明顯地從低區(qū)到高區(qū)漸次移動的順序,而是在各個區(qū)域無序轉換。兩類學生在高低能力組均有出現(xiàn),說明注視順序可能更反映出被試的認知風格,而非認知水平。Palmquist和Kyung-Sun(2000)提出,不同認知風格個體對信息系統(tǒng)的反應不同?？虑嗪屯跣惴?2011)在其融合認知風格的信息搜索模型中,將認知風格視為影響信息搜索的關鍵要素。Liu和Reed(1995)發(fā)現(xiàn),在信息加工時,場獨立型個體傾向于自由地從一個節(jié)點跳至另一個節(jié)點,而場依存型傾向于從頭到尾的遵循順序。本研究中,學生對各區(qū)域注視軌跡的順序差異也可能是認知風格差異在問題發(fā)現(xiàn)信息加工中的體現(xiàn)。也有學生提出跨區(qū)問題,如圖3中的8、9、10題,圖2中的5題。由軌跡可知,跨區(qū)問題大多在眼動的后階段才會出現(xiàn),且對應的注視點也多為跨區(qū)。這可能是由于跨區(qū)問題涉及到對信息的綜合加工,它是在信息獨立加工基礎上才產生的,所以會較晚出現(xiàn)。

4.3.3 注視區(qū)域特點分析

由4個眼動軌跡圖可知,被試的第一個和最后一個注視區(qū)域,均是跨區(qū)的。Reiter-Palmon和Robinson(2009)在其構建的問題發(fā)現(xiàn)心智過程理論將由情境信息引發(fā)問題線索視為問題發(fā)現(xiàn)的第一步。陳麗君和鄭雪(2011)指出,問題發(fā)現(xiàn)過程可以劃分為現(xiàn)狀搜尋與表征、目標探索、提出問題、評價和修正問題等4個階段。被試在第一個注視區(qū)域的跨區(qū)性,可能體現(xiàn)出被試對現(xiàn)有信息的搜尋和捕捉,也是尋找問題線索的過程。而最后一個區(qū)域的跨區(qū)注視,則可能反映出被試在問題發(fā)現(xiàn)完畢后,在各個區(qū)域之間掃視、檢查,確保沒有遺漏和疏忽的過程。Jay和Perkins(1997)提出,問題發(fā)現(xiàn)中需要定期評估所形成問題的質量,并不斷地重新構建問題。可見,與問題解決有明確的終點不同,問題發(fā)現(xiàn)中,個體即使已經(jīng)提出了多個問題,還是會不斷地檢索和整合信息,不斷嘗試重構問題。因為,在最后階段,注視點依然會在多個區(qū)域之間來回搜索。此外,從注視區(qū)域的穩(wěn)定性來看,高能力組兩位被試在每一個注視階段的平均注視時間和注視次數(shù)分別是8053.25 ms(31.96次),8247.78 ms(38次);低能力組兩位被試分別是12039.56 ms(47.22次),11982.72 ms(41.84次)?？梢?在每一個相對穩(wěn)定的注視階段,低能力組注視時間更長,注視次數(shù)更多。左銀舫與楊治良(2006)的研究指出,被試在加工難度大的材料時,平均注視時間會更長?？赡軐Φ湍芰M被試來說,加工情境材料的難度更大,因此需要更多的注視。高能力組被試在每個穩(wěn)定注視階段注視時間更短,注視次數(shù)更少的特點,反映出他們在信息轉換上更具靈活性,這可能也是其信息加工優(yōu)勢的體現(xiàn)。在對單個眼動指標的分析中,平均注視時間的組別差異并不顯著,但通過動態(tài)眼動軌跡對注視階段進行劃分后,卻顯示出兩組被試在注視時間上的差異,這也反映了眼動軌跡在分析中的優(yōu)勢。

4.4 小結

雖然眼動技術已經(jīng)得到廣泛運用,但在問題發(fā)現(xiàn)領域尚未充分體現(xiàn)。本研究利用眼動技術對問題發(fā)現(xiàn)信息加工過程進行考察,在傳統(tǒng)眼動指標基礎上,增加了對眼動軌跡的分析,比較直觀地展示了問題發(fā)現(xiàn)中眼動與認知過程之間的關系。基于眼動特征,分析了問題發(fā)現(xiàn)中各類信息加工過程的規(guī)律和特點。同時,比較了高低問題發(fā)現(xiàn)能力個體在完成矛盾式與潛藏式兩類典型問題發(fā)現(xiàn)任務中的整體和多個興趣區(qū)上的眼動差異,為揭示問題發(fā)現(xiàn)的認知加工機制奠定了基礎。對問題發(fā)現(xiàn)信息加工過程的細致探索,也將有助于從對信息的注意、選擇、采集、轉換等更微觀的層面對促進問題發(fā)現(xiàn)能力的提高提供實踐指導。

本研究以客觀的眼動數(shù)據(jù)驗證了問題發(fā)現(xiàn)的相關信息加工理論。如回視次數(shù)的組別差異和與問題數(shù)量、質量的正相關,證實了多類信息的聯(lián)系和整合性加工在問題發(fā)現(xiàn)中的積極作用(Hoover&Feldhusen,1994);平均注視時間的情境差異,驗證了學者提出的,對于矛盾式問題發(fā)現(xiàn)僅需要知覺、識別與辨認問題,而潛藏式問題發(fā)現(xiàn)則需要創(chuàng)造、產生和發(fā)明問題,后者認知難度更大的觀點(Dillon,1982)。此外,也得到了傳統(tǒng)行為研究難以發(fā)現(xiàn)的一些信息加工規(guī)律。如在問題發(fā)現(xiàn)的最初和最終階段,都會出現(xiàn)信息的跨區(qū)搜尋現(xiàn)象,前者可能體現(xiàn)對問題線索的尋找(Reiter-Palmon&Robinson,2009),后者可能在做最后的檢查和評估,以避免疏漏(Jay&Perkins,1997);高能力被試在信息轉換上更加靈活,在每個穩(wěn)定注視階段的注視時間更短,反映其信息加工的優(yōu)勢所在等。但由于是一次基礎性地嘗試,研究在對眼動指標的充分利用上,還有待進一步提高。比如在自變量的觀測區(qū)上,除了劃分為幾大興趣區(qū)域,還可以考慮對一些關鍵性詞匯進行追蹤觀察和記錄。也可以通過一些典型自變量的特殊設置(如情境干擾信息、沖突信息、冗余信息等),進一步探索問題發(fā)現(xiàn)的信息加工特點。而這些,也是未來研究需要進一步去嘗試與探索的方面。

5 結論

不同能力大學生在不同情境及其興趣區(qū)中的問題發(fā)現(xiàn)差異,能夠體現(xiàn)在眼動指標上。回視是反映問題發(fā)現(xiàn)能力的敏感指標,其次數(shù)與發(fā)現(xiàn)問題數(shù)量與質量之間的正相關,以及在高能力組學生上的優(yōu)勢,體現(xiàn)了信息的聯(lián)系和整合性加工在問題發(fā)現(xiàn)中具有積極意義。潛藏式問題發(fā)現(xiàn)中,個體平均注視時間更長,反映出認知加工難度更大。在提供重要信息的區(qū)域,被試會投入更多精力,表現(xiàn)出在注視時間、注視次數(shù)和瞳孔直徑大小等指標的上升。

問題發(fā)現(xiàn)中,眼睛的注視點反映了對當前注視區(qū)域的關注,眼睛注視區(qū)域與發(fā)現(xiàn)問題區(qū)域存在對應關系,體現(xiàn)出“眼隨心動”現(xiàn)象。注視軌跡順序反映被試認知風格的差異。在問題發(fā)現(xiàn)的最初和最終階段,被試都會出現(xiàn)跨區(qū)信息搜尋行為,分別代表對問題線索的尋找和最后的檢查評估。高能力被試在每個穩(wěn)定注視階段的注視時間更短,這種信息轉換的靈活性體現(xiàn)出其信息加工的優(yōu)勢。動態(tài)眼動軌跡分析揭示出單個靜態(tài)指標難以反映的新特點。

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