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问题解决与问题表征一直是心理学研究的热点,形成了许多各具特色的问题解决理论。其中,认知心理学的问题解决理论是其中影响最大的理论之一。出于实际需要,将这些心理学的理论运用到学科问题解决中,一方面拓展了问题解决的研究领域,另一方面在实践中对促进学生解决具体学科问题有很大的指导作用。本文以认知心理学的相关理论作为基础,将其运用于中学科学学科的问题解决中,研究中学生的问题表征过程,对他们问题解决中的动态思维进行初探。科学探究是基础科学教育领域内最受关注的话题。以考查科学探究为主的情境式开放题在培养学生的科学素养,评价教学质量等方面具有独特的价值。本研究采用的测试题来源于"SAAE项目”科学学业成就水平测试中的一道情境性开放题,该题目是让学生利用生活常识和蒸发现象解释一种具体的降温措施。针对原有试题,设计出四个具有不同的外部表征的题目。其中,第一个题目为原试题,第二个题目较原题抽去了图片,第三个题目在该措施的说明中加入了“降温”这一约束条件,第四个题目改变了原题目的提问方式,把综合的问题拆分成三个小问题。研究者试图通过改变这些外部表征,在实验中对比研究在不同外部表征的条件下问题解决者内部表征的差异。为了更深入地了解问题解决的过程,本研究采用了口语报告法,对学生的表征过程进行记录和分析。本次调查了山西省高平市初中学生共110人,其中八年级100人,九年级10人。将100名八年级学生平均分成四个实验组,每组共25人,每组使用一种不同外部表征的题目。根据作答题目的不同,依次命名为“原题组”、“无图组”、“降温组”以及“三问组”。在实验中,不仅让每位被试使用“出声思维”的作答方式,还对他们进行了背景知识的测试和相关的访谈。在数据的处理与分析方面,首先在前人研究和本次收集的数据的基础上,制定了科学开放题表征过程的分类方法,根据不同类别表征过程结构的不同将全体被试学生进行分类。从各个实验组在不同表征过程的人数分布,分析了不同外部表征对问题解决的影响。同时,探讨学生在解决开放题时动态思维的特征,比如,知识与经验的作用、问题解决策略等问题。通过研究,本文得到如下结论：第一,中学生解决科学开放题的表征过程的类型共有五类：高级科学表征过程、初级科学表征过程、过渡型表征过程、朴素经验表征过程和刻板符号表征类型。这些表征过程是根据问题解决者在表征过程中提取信息不同和表征层次转化不同而定义的。其中,过渡型表征是本研究新归纳出的类型。高级科学表征过程和初级科学表征过程中可以最终达到科学表征的层次,因而总称为科学表征过程。过渡型表征过程、朴素经验表征过程和刻板符号表征过程总称为非科学表征过程。第二,外部表征会对问题解决的过程产生一定的影响。对四个组的科学表征过程和非科学表征过程的人数进行卡方检验,结果显示,χ2为7.051,P=0.070,呈现差异边缘显著。再对两两实验组的两类人数分别进行检验,其中“降温组”分别和“无图组”、“三问组”的差异显著,χ2均为5.128,P=0.023。另外,外部表征还影响着表征中各静态时间的分配和问题解决中策略的选择。第三,在开放性问题解决中,知识和经验存在激烈的竞争。问题空间中所提取的、具有正确解释现象潜力的知识不一定能最终战胜相关的生活经验,形成正确的回答。此外,知识和经验的相互影响在科学开放性问题解决中存在多种表现。第四,增长的科学知识背景有时会给学生解决科学开放题带来更大的挑战。如果学生知识的学习过程是“囫囵吞枣”式的,或是知识的增长没有纳入合理的知识结构中,在解决问题的时候,他们只会选择最新获得的或是表面相似的知识,反而阻碍了问题的表征进入到更深的层次。从研究的结果来看,学生表征过程的差异,外部表征对内部表征的影响,以及从学生动态思维过程中挖掘到的一些有用信息——知识和经验的相互作用等,会为考试评价和学科教学提供一定的借鉴和支持。