2.1.3現(xiàn)代認(rèn)知心理學(xué)的知識(shí)分類
現(xiàn)代認(rèn)知心理學(xué)認(rèn)為，知識(shí)是主體在與環(huán)境相互作用中獲得的信息及其組織。現(xiàn)代認(rèn)知心理學(xué)把人看成是主動(dòng)的信息加工者，認(rèn)為人腦在接受外界信息時(shí)不是消極、被動(dòng)的，它要用原有知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)對(duì)這些信息進(jìn)行選擇、組織、加工、處理、抽取它們的本質(zhì)特征，結(jié)合有關(guān)知識(shí)，選擇其主要的、有用的信息把它們儲(chǔ)存起來(lái)。現(xiàn)代大多數(shù)認(rèn)知心理學(xué)家都認(rèn)同廣義的知識(shí)觀念，并且將廣義知識(shí)分為陳述性知識(shí)和程序性知識(shí)兩種類型。陳述性知識(shí)指的是回答“世界是什么”的知識(shí)，這些知識(shí)在有意識(shí)的回憶下能夠被敘述出來(lái)，所以陳述性知識(shí)最明顯的特征是可以言傳。。[1]曾濤. 基于知識(shí)分類的高中化學(xué)新課程必修教材研究[D].華東師范大學(xué),2006.程序性知識(shí)用于回答“怎么辦”的知識(shí)，學(xué)習(xí)者習(xí)得后可以自動(dòng)提取，同時(shí)程序性知識(shí)可以分為三個(gè)亞類：
第一類是智慧技能，指運(yùn)用概念和規(guī)則對(duì)外辦事的能力。
第二類是認(rèn)知策略，指學(xué)習(xí)者根據(jù)學(xué)習(xí)情境的特點(diǎn)與變化而采用的，調(diào)節(jié)、支配自己的學(xué)習(xí)和思維過(guò)程，以達(dá)到一種或多種學(xué)習(xí)目標(biāo)的學(xué)習(xí)方式。
第三類是動(dòng)作技能，指運(yùn)用身體動(dòng)作來(lái)完成一定任務(wù)來(lái)完成一定任務(wù)的能力。學(xué)習(xí)者需要學(xué)習(xí)的是身體的動(dòng)作或肌肉應(yīng)當(dāng)如何運(yùn)動(dòng)。
所以，現(xiàn)代認(rèn)知心理學(xué)將廣義的知識(shí)分為：陳述性知識(shí)（狹義的知識(shí)）、智慧技能、認(rèn)知策略和動(dòng)作技能（如圖1）。
???????????????????????????????????圖1
2.1.4基于認(rèn)知心理學(xué)的化學(xué)知識(shí)分類
正如西南大學(xué)化學(xué)專業(yè)的博士生導(dǎo)師黃梅教授在其《化學(xué)教學(xué)策略論》引用黃老師的書(shū)一書(shū)中所描述一樣：“根據(jù)現(xiàn)代認(rèn)知心理學(xué)的廣義知識(shí)分類觀點(diǎn)和化學(xué)學(xué)科內(nèi)容的特點(diǎn)，可以將化學(xué)知識(shí)分為化學(xué)陳述性知識(shí)、化學(xué)程序性知識(shí)、化學(xué)策略性知識(shí)三大類（如圖2）。”
????????????????????????????????????圖2
陳述性知識(shí)又稱為描述性知識(shí)，是指?jìng)€(gè)人有意識(shí)地提取線索、能夠直接陳述的知識(shí)。[1]黃梅.化學(xué)陳述性知識(shí)加工階段與教學(xué)條件[J].中國(guó)教育學(xué)刊,2012(01):67-70.陳述性知識(shí)是關(guān)于“是什么”的知識(shí)，通常以命題的形式或事實(shí)陳述的方式呈現(xiàn)出來(lái)。引用黃老師的書(shū)其中化學(xué)陳述性知識(shí)具體分類見(jiàn)下表1：
分類例子
有關(guān)名稱或符號(hào)的知識(shí)元素符號(hào)、化學(xué)式、物質(zhì)名稱，化學(xué)儀器、原子結(jié)構(gòu)示意圖、化學(xué)方程式等
簡(jiǎn)單命題或事實(shí)的知識(shí)基本概念、元素及化合物的性質(zhì)、用途、制備等
有意義的命題組合知識(shí)物質(zhì)結(jié)構(gòu)、化學(xué)定律、化學(xué)平衡等理論知識(shí)
程序性知識(shí)也稱為操作性知識(shí)，是難以清楚地表達(dá)，只能借助于某種任務(wù)間接推測(cè)其存在的知識(shí)。程序性知識(shí)是關(guān)于如何做事的知識(shí)，是運(yùn)用概念和規(guī)則解決問(wèn)題的知識(shí)。[1]黃梅.化學(xué)程序性知識(shí)的加工階段與教學(xué)條件[J].中國(guó)教育學(xué)刊,2014(03):71-7這類知識(shí)主要用來(lái)解決“怎么辦”的問(wèn)題，相當(dāng)于智慧技能和動(dòng)作技能。其中化學(xué)程序性知識(shí)具體分類見(jiàn)下表2：
分類例子
概念及簡(jiǎn)單規(guī)則的運(yùn)用識(shí)別物質(zhì)的類別、配合物、有機(jī)物的命名、式量、摩爾質(zhì)量的計(jì)算等
運(yùn)用原理和規(guī)則進(jìn)行計(jì)算和判斷有關(guān)物質(zhì)的量、化學(xué)平衡的計(jì)算、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)等
根據(jù)有關(guān)原理、規(guī)則進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作氣體的制備、物質(zhì)的提純、有機(jī)物的合成
化學(xué)策略性知識(shí)是學(xué)習(xí)者用來(lái)調(diào)控學(xué)習(xí)和認(rèn)識(shí)活動(dòng)本身的，目的在于獲得新知識(shí)或用已有知識(shí)來(lái)解決問(wèn)題。化學(xué)策略性知識(shí)是指有關(guān)化學(xué)學(xué)習(xí)的方法和策略的知識(shí)，包括學(xué)習(xí)獲得能力、實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力、元認(rèn)知能力。在學(xué)生的學(xué)習(xí)活動(dòng)中，化學(xué)策略性知識(shí)比具體的化學(xué)知識(shí)和技能具有更高的概括性、更強(qiáng)的遷移性和更廣泛的適應(yīng)性。雖然黃梅教授在其主編的《化學(xué)教學(xué)策略論》書(shū)中，對(duì)化學(xué)策略性知識(shí)進(jìn)行分類以及例子，但是筆者基于本研究的需要也自定義了有關(guān)于化學(xué)策略性知識(shí)的概念、要素、特點(diǎn)、應(yīng)用、設(shè)計(jì)的表格，具體詳細(xì)見(jiàn)下表3：
化學(xué)策略性知識(shí)
概念學(xué)習(xí)者用來(lái)調(diào)控學(xué)習(xí)和認(rèn)識(shí)活動(dòng)本身的，目的在于獲得新知識(shí)或用已有知識(shí)來(lái)解決問(wèn)題
要素學(xué)習(xí)獲得能力、實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力、元認(rèn)知能力等等
特點(diǎn)概括性、遷移性、適應(yīng)性等等
應(yīng)用學(xué)習(xí)獲得能力的教學(xué)策略、實(shí)踐能力的教學(xué)策略、創(chuàng)新能力的教學(xué)策略、元認(rèn)知能力的教學(xué)策略等等
設(shè)計(jì)針對(duì)教材內(nèi)容設(shè)計(jì)新的策略
2.2眼動(dòng)儀的相關(guān)研究
眼動(dòng)儀是測(cè)試人眼活動(dòng)情況和研究有關(guān)心理過(guò)程的一種儀器。眼動(dòng)的早期研究有人認(rèn)為可以一直追溯到古希臘，但實(shí)際上真正使用儀器設(shè)備對(duì)眼動(dòng)進(jìn)行觀察和實(shí)驗(yàn)則是從中世紀(jì)才開(kāi)始的。[1]韓玉昌.眼動(dòng)儀和眼動(dòng)實(shí)驗(yàn)法的發(fā)展歷程[J].心理科學(xué),2000(04):454-457. 中世紀(jì)早期，生理心理學(xué)作為一門(mén)特殊的實(shí)驗(yàn)科學(xué)出現(xiàn)了。在這個(gè)時(shí)候，很多視覺(jué)實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)儀器也被迅速地運(yùn)用到了心理學(xué)研究，比如“速示”呈現(xiàn)、色輪和視覺(jué)后像實(shí)驗(yàn)。[1]徐潔.心理實(shí)驗(yàn)室中眼動(dòng)儀的原理與應(yīng)用[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué),2009(03):162-163下面就從國(guó)內(nèi)和國(guó)外兩個(gè)角度來(lái)探究有關(guān)眼動(dòng)儀的研究。
2.2.1國(guó)外研究背景
國(guó)外對(duì)眼動(dòng)的研究開(kāi)始比較早，早在19世紀(jì)，研究者就通過(guò)考察人的眼球運(yùn)動(dòng)來(lái)研究人的心理活動(dòng)。在國(guó)外，眼動(dòng)研究領(lǐng)域主要集中在以下方面：人的因素、行為研究、模式研究、市場(chǎng)研究、醫(yī)學(xué)研究、公路工程研究、駕駛員訓(xùn)練和評(píng)價(jià)、儀表盤(pán)面設(shè)計(jì)評(píng)級(jí)以及閱讀研究等等。[1]閆國(guó)利,田宏杰.眼動(dòng)記錄技術(shù)與方法綜述[J].應(yīng)用心理學(xué),2004(02):55-58.
在19世紀(jì)末，研究者采用了一種比較原始的眼動(dòng)研究方法—觀察法。觀察法是一種比較簡(jiǎn)單的方法，但是它只能對(duì)眼動(dòng)進(jìn)行比較粗略的了解。比如，Javal在1897年曾用一面鏡子直接觀察被試的眼動(dòng)情況。在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程，主試站在被試后面，以避免被試分心，然后觀察被試眼球在鏡子中的運(yùn)動(dòng)情況。[1]Yarbus A L.Eye movement and vision.Plenum Press，1967:19,20,29~58.Landdolt和Erdamann等先后用觀察法研究了閱讀法文和德文的眼動(dòng)特征。之后，研究者先后用放大鏡和顯微鏡來(lái)觀察被試的眼動(dòng)特征，目的是為了提高其眼動(dòng)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
在20世紀(jì)初，研究者主要采用的方法—后像法。后像法也是觀察法的一種。后像法是利用閃光燈照射產(chǎn)生的視覺(jué)后像來(lái)觀察眼睛的動(dòng)向。[1]羅國(guó)良,呂冰,李天航.眼動(dòng)儀的現(xiàn)狀及其在技術(shù)進(jìn)化中的應(yīng)用[J].農(nóng)業(yè)裝備與車(chē)輛工程,2016,54(03):78-80.后像法研究的主要內(nèi)容有注視、眼跳和觀察復(fù)雜物體時(shí)的眼動(dòng)情況。研究者利用該方法進(jìn)行了相應(yīng)的研究，比如，Landolt研究了被試在觀察靜止物體的眼動(dòng)情況。
隨著研究的不斷深入，機(jī)械記錄法也應(yīng)運(yùn)而生。這種方法是指眼睛與記錄裝置的連接是由機(jī)械傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)的。[1]閆國(guó)利,田宏杰.眼動(dòng)記錄技術(shù)與方法綜述[J].應(yīng)用心理學(xué),2004(02):55-58.哈佛大學(xué)的Lough博士和布朗大學(xué)的Delabarre先后采用了該方法進(jìn)行研究，之后Huey也利用該方法進(jìn)行了閱讀眼動(dòng)特征的研究。[1]Huey E B..The
Psychology and Pedagogy of Reading.New York：The Macmillan Company 1908,15-50Ohm（1914）和Cord（1927）都使用過(guò)機(jī)械記錄法。[1]閆國(guó)利,田宏杰.眼動(dòng)記錄技術(shù)與方法綜述[J].應(yīng)用心理學(xué),2004(02):55-58.
隨著研究的深入，機(jī)械記錄法逐漸被淘汰，研究者開(kāi)始關(guān)注到了光學(xué)記錄法。光學(xué)記錄法是將被試的眼睛接收到的光線反射到光帶上，在記紋鼓上記錄下來(lái)。到后期，還繼續(xù)涌現(xiàn)出普通照相法、電影電視攝像法、角膜反射法，其中角膜反射法是一種重要的眼動(dòng)記錄法，它的優(yōu)點(diǎn)是被試的眼睛不用戴任何裝置，使實(shí)驗(yàn)更趨于自然。
以上便是19世紀(jì)末到20世紀(jì)20年代有關(guān)眼動(dòng)儀的研究。這些研究主要在理論的層次上進(jìn)行，并且主要是為了提出獲取有效的眼動(dòng)儀數(shù)據(jù)的記錄方式。在此時(shí)期，我們將其稱為眼動(dòng)儀的基礎(chǔ)理論研究階段。
20世紀(jì)50年代以前，電流記錄法是最流行的眼動(dòng)記錄方法之一。[1]閆國(guó)利,田宏杰.眼動(dòng)記錄技術(shù)與方法綜述[J].應(yīng)用心理學(xué),2004(02):55-58.在此期間，研究者將研究的重點(diǎn)放在眼動(dòng)儀的應(yīng)用方面。第一個(gè)方面是閱讀過(guò)程中的眼動(dòng)分析，Arnold和Tinker對(duì)閱讀過(guò)程中的注視特征進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，該研究認(rèn)為不同的閱讀材料會(huì)影響閱讀過(guò)程中的注視時(shí)間的長(zhǎng)短。[1]Arnold D C,Tinker M A . .The fixational pause of the eyes.
Journal of Experimental Psychology，1939,25:271-280 Buswell等人對(duì)閱讀過(guò)程中的閱讀廣度進(jìn)行了研究，將閱讀的廣度作為閱讀者閱讀能力的重要指標(biāo)，為此將閱讀者區(qū)分為成熟閱讀者和不成熟的閱讀者。[1]Busswell G T. How Adults Read.Chicago：Chicago University Press 1937. 在此基礎(chǔ)上，Luckiesh和Moss研究字體對(duì)閱讀者注意廣度的影響。在這期間，研究的主要領(lǐng)域還有有關(guān)于在閱讀過(guò)程中的眼跳情況以及閱讀材料的排版對(duì)閱讀者的影響情況。之后，也有研究者對(duì)不同學(xué)科的閱讀特征進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)不同學(xué)科的閱讀材料眼動(dòng)模式顯著不同。[1]Luckisesh M,Moss F K. The extent of the perceptual span in
reading.Journal of General Psychology，1941,2:267-27以上內(nèi)容就是第二個(gè)階段，在這期間的研究為之后的眼動(dòng)研究奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
第三個(gè)階段是20世紀(jì)60年代。在該時(shí)期，Robinson首創(chuàng)了電磁感應(yīng)法，[1]Robinson D A.A method of measuring eye movement using a scleral
search coil in a magnetic field，IEEE Transactions on Bio-Medical
Electronics，1963,10:137~145通過(guò)精確地測(cè)量水平和垂直方向的眼動(dòng)，直接監(jiān)視雙眼的運(yùn)動(dòng)情況。該方法主要用于動(dòng)物眼動(dòng)的研究。
第四個(gè)階段是20世紀(jì)90年代。在該時(shí)期，研究者主要集中在眼動(dòng)儀的實(shí)際運(yùn)用，一方面利用很多的眼動(dòng)模型來(lái)解釋閱讀過(guò)程，另一方面其眼動(dòng)數(shù)據(jù)更具有正確性。隨著計(jì)算機(jī)的快速發(fā)展，研究者采用了人機(jī)連用的方法[1]閆國(guó)利，白學(xué)軍.眼動(dòng)研究心理學(xué)導(dǎo)論[M].北京：科學(xué)出版社，2011,38-45，所帶來(lái)的優(yōu)點(diǎn)就是將眼動(dòng)數(shù)據(jù)處理的精確度提高到另一個(gè)層次。
2.2.2國(guó)內(nèi)研究背景
我國(guó)的眼動(dòng)研究起步比較晚，研究表明，早在19世紀(jì)人們就通過(guò)觀察眼球運(yùn)動(dòng)來(lái)研究心理活動(dòng)。以眼動(dòng)儀作為閱讀研究工具的最早開(kāi)始于1925年，沈有乾使用照相記錄法對(duì)文字排版對(duì)閱讀的影響進(jìn)行了研究。在20世紀(jì)90年代，我國(guó)眼動(dòng)研究剛剛起步，處于初步發(fā)展階段。1993年，李春生和陳懷琛認(rèn)為利用人的眼睛作為輸入媒介的人機(jī)交互方法在工業(yè)控制、機(jī)器人及臨床醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域有著十分廣闊的發(fā)展前景并且研制了一套基于紅外電視攝像法的測(cè)試眼球慢速運(yùn)動(dòng)的裝制。他們并且對(duì)攝像系統(tǒng)，信號(hào)處理系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)處理這三個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。該設(shè)計(jì)也存在不足：由于原理性的限制，對(duì)眼球的快速運(yùn)動(dòng)和當(dāng)眼睛閉上時(shí)的測(cè)量顯得無(wú)能為力[1]李春生. 基于紅外攝像法的眼動(dòng)信號(hào)提取系統(tǒng)[A]. 中國(guó)系統(tǒng)工程學(xué)會(huì).第一屆全國(guó)人—機(jī)—環(huán)境系統(tǒng)工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C].中國(guó)系統(tǒng)工程學(xué)會(huì):中國(guó)系統(tǒng)工程學(xué)會(huì),1993:4.。但是，作為國(guó)內(nèi)的早期研究，它具有強(qiáng)烈的開(kāi)創(chuàng)性。之后的幾年，陳懷琛等人還研究了眼動(dòng)與人的控制行為模型、眼動(dòng)測(cè)試與人機(jī)建模、紅外TV眼動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)及實(shí)現(xiàn)。1997年，遼寧師范大學(xué)的韓玉昌在實(shí)驗(yàn)中使用EVM3200型眼動(dòng)儀測(cè)量被試在觀察四種不同形狀和四種不同顏色時(shí)的眼動(dòng)軌跡的特點(diǎn)，進(jìn)而研究人眼運(yùn)動(dòng)的順序性。[1]韓玉昌.觀察不同形狀和顏色時(shí)眼運(yùn)動(dòng)的順序性[J].心理科學(xué),1997(01):40-43+95-96.1999年，天津師范大學(xué)的閆國(guó)利著重介紹了國(guó)外對(duì)廣告心理學(xué)的眼動(dòng)研究，同時(shí)還對(duì)這一領(lǐng)域的研究狀況進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析與評(píng)述；遼寧師范大學(xué)心理學(xué)實(shí)驗(yàn)室的李立潔介紹了EVM3200型眼運(yùn)動(dòng)軌跡記錄系統(tǒng)及其應(yīng)用。總而言之，這個(gè)時(shí)期國(guó)內(nèi)對(duì)眼動(dòng)儀的研究既少又淺顯。
到了21世紀(jì)初期，國(guó)內(nèi)的眼動(dòng)儀研究開(kāi)始蓬勃發(fā)展，其主要表現(xiàn)在眼動(dòng)儀的應(yīng)用層面。2006年，李強(qiáng)、候艷紅等人比較了不同情緒模式圖片的眼動(dòng)結(jié)果，探索能反映圖片情緒因素對(duì)人們影響程度的眼動(dòng)指標(biāo)，探討人們觀看情緒圖片的眼動(dòng)特征。[1]李強(qiáng),侯艷紅,苗丹民,廖明敏,王偉.不同情緒模式圖片眼動(dòng)特征的研究[J].中國(guó)行為醫(yī)學(xué)科學(xué),2006(12):1121-1122.這一年，眼動(dòng)儀也作為碩士研究生的選題，比如長(zhǎng)安大學(xué)的馬勇就基于眼動(dòng)分析的汽車(chē)駕駛員視覺(jué)搜索模式進(jìn)行研究。2009年，有關(guān)眼動(dòng)儀的研究領(lǐng)域愈來(lái)愈廣，比如眼動(dòng)儀在圖形推理難度分析中的應(yīng)用、眼動(dòng)分析技術(shù)及其在航空領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)展、果汁飲料廣告的眼動(dòng)模式研究、乒乓球運(yùn)動(dòng)員視覺(jué)搜索的ERP特征研究等等。從2011年到2018年，有關(guān)眼動(dòng)儀的文章篇數(shù)都在20以上，有關(guān)眼動(dòng)儀的研究是越來(lái)越受到關(guān)注。比如基于眼動(dòng)儀的農(nóng)夫山泉礦泉水平面廣告效果研究、多媒體學(xué)習(xí)研究中眼動(dòng)跟蹤實(shí)驗(yàn)法的應(yīng)用、基于駕駛模擬實(shí)驗(yàn)的眼部指標(biāo)與疲勞分級(jí)、大學(xué)學(xué)困生閱讀理解力的眼動(dòng)研究、基于眼動(dòng)儀的學(xué)習(xí)者的敏感元素研究等等。國(guó)內(nèi)當(dāng)前關(guān)于眼動(dòng)儀的應(yīng)用領(lǐng)域主要集中在四個(gè)方面:閱讀心理、廣告心理、交通心理、運(yùn)動(dòng)心理。此外眼動(dòng)儀還在其它領(lǐng)域如：發(fā)展心理學(xué)、病理心理學(xué)、教育心理學(xué)等方面有研究應(yīng)用價(jià)值。[1]徐潔.心理實(shí)驗(yàn)室中眼動(dòng)儀的原理與應(yīng)用[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué),2009(03):162-163.未來(lái)隨著眼動(dòng)跟蹤技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，眼動(dòng)儀在具有交互功能的電子電器、界面設(shè)計(jì)與評(píng)估、VR虛擬技術(shù)、航空軍事、醫(yī)學(xué)研究等方面的應(yīng)用也會(huì)越來(lái)越廣泛[1]黃瀟婷,李玟璇.眼動(dòng)實(shí)驗(yàn)研究方法[J].旅游導(dǎo)刊,2017,1(05):91-95.
綜上所述，盡管?chē)?guó)外和國(guó)內(nèi)對(duì)眼動(dòng)儀研究的時(shí)間存在差異，但是眼動(dòng)儀作為一項(xiàng)日趨成熟的技術(shù)，它在許多方面都得到了應(yīng)用。筆者相信眼動(dòng)儀將會(huì)各個(gè)領(lǐng)域的研究道路點(diǎn)亮一盞明燈，將會(huì)給研究者帶來(lái)一片光明。[1]羅國(guó)良,呂冰,李天航.眼動(dòng)儀的現(xiàn)狀及其在技術(shù)進(jìn)化中的應(yīng)用[J].農(nóng)業(yè)裝備與車(chē)輛工程,2016,54(03):78-80.
2.3核心概念的界定
本研究涉及認(rèn)知這個(gè)心理學(xué)的概念，還涉及大學(xué)化學(xué)學(xué)科的化學(xué)陳述性知識(shí)、化學(xué)程序性知識(shí)、化學(xué)策略性知識(shí)的概念，筆者在此對(duì)這些詞語(yǔ)進(jìn)行簡(jiǎn)單的界定和闡述。
