樣例啟動對中學生創造性科學問題提出能力的影響 *

韓　琴　強瑞超 　秦亞平

(1　山西師范大學教育科學學院，臨汾 041004)　(2　青少年網絡心理與行為教育部重點實驗室，武漢 430079)(3　華中師范大學心理學院，武漢 430079)

1　問題提出

20世紀50年代，在美國心理學家Guilford的倡導下，創造力開始得到心理學家的廣泛重視。自此，創造力的研究逐漸繁榮并獲得豐碩的研究成果。今天，創造力已成為培育21世紀人才核心素養的重要目標。創造性科學問題提出能力（creative scientific problem finding ability, CSPF）是科學創造力與問題提出的有機結合，是指根據一定的目的與問題情境，運用已有知識和經驗，在獨特地、新穎地、且有價值地（或恰當地）提出并表達科學問題的過程中，所表現出來的智能品質或能力（Hu, Shi, Han, Wang, & Adey, 2010; 劉春暉, 林崇德, 2015）。該能力體現在針對任務所能提出問題的數量，問題所涉及的廣度，以及問題的新穎性等方面（韓琴, 胡衛平, 賈小娟, 2013）。

樣例啟動是結構良好領域（如數學、物理等）知識的有效學習方法（Atkinson, Derry, Renkl,& Wortham, 2000; Paas & van Gog, 2006）。樣例表現出專家解決問題的核心特征（VanLehn, 1999），將學習者注意力集中于圖式結構相關信息上（Stark, Kopp, & Fischer, 2011），避免了問題解決中廣泛的搜索過程，因此樣例啟動只占用較低水平的認知負荷而使更多認知資源在圖式建構時處于空閑狀態（張奇, 蔡晨, 2015; Sweller & Cooper,1985）。也有研究表明，樣例啟動對結構化低領域知識（如創造力）的學習也非常有效（Nievelstein,van Gog, van Dijck, & Boshuizen, 2013; Rourke &Sweller, 2009）。衣新發對創造力啟動效應進行了探索，發現僅提供有創意的啟動樣例并不能有效提高創造力水平，只有同時給予對創造性表達的鼓勵方可有效提高一般創造力與藝術創造力（衣新發，胡衛平，2013）。但此研究未考慮樣例的不同類型，因為有研究通過探索錯誤樣例得出了不一致的結果。錯誤樣例是指包含錯誤解題步驟或錯誤解法的例題（許德志, 張奇, 2011; Adams et al.,2014; Gro?e & Renkl, 2007）。學習錯誤樣例可獲得“負面知識”，從而有效防止知識應用中錯誤的產生，且錯誤樣例可激發學習者的自我解釋而達到對知識的深度理解（VanLehn, 1999），所以錯誤樣例可有效促進知識的學習。但也有研究者認為，只有學習者清楚理解錯誤原因時錯誤樣例的啟動效應才能發揮出來（Stark et al., 2011）。而對錯誤樣例的理解在于將其與正確樣例作比較，但多數研究中往往是單獨呈現錯誤樣例（Gro?e & Renkl,2007; Huang, Liu, & Shiu, 2008）。此時學習者需要自發產生正確樣例并比較兩種樣例，這要求其具備良好的元認知技能（Durkin & Rittle-Johnson,2012）。否則，錯誤樣例將導致認知負荷過重而降低學習效率。綜上可見，不同類型樣例直接影響個體的認知負荷。

認知負荷理論認為信息加工過程中存在3種認知負荷（Sweller, 1988）：內部認知負荷，由學習材料復雜性所決定；外部認知負荷，主要由不當的教學設計引起，是超出內部負荷的額外負荷部分；相關認知負荷，與圖式歸納有關，決定學習內容的遷移水平（吳先強, 韋斯林, 2009; 周愛保,馬小鳳, 李晶, 崔丹, 2013）。三種類型的認知負荷相互疊加，共同制約學習策略的有效性（Paas,Renkl, & Sweller, 2003）。樣例反映學習材料復雜性，所以樣例學習會產生內部認知負荷。樣例學習的結果需遷移到學習任務中，所以會引起相關認知負荷（Stark et al., 2011）。錯誤樣例既會增加相關認知負荷（Sweller, van Merrinboer, & Paas,1998），也會在學習者難以解釋錯誤原因時增加外部認知負荷，外部認知負荷水平過高將導致認知超載而妨礙學習進程（Stark et al., 2011; Adams et al.,2014）。那么高、低創造性水平樣例將如何影響創造性科學問題提出能力？目前我們還未發現這方面的相關研究。

基于此，本研究通過提供不同創造性水平的樣例，探索不同樣例啟動方式對中學生創造性科學問題提出能力的影響機制，以揭示樣例啟動、題型和創造性科學問題提出能力三者之間的影響關系，同時試圖為青少年創造力的培養提供有效的實踐指導。本研究假設：（1）不同樣例啟動方式對創造性科學問題提出能力有不同影響；（2）樣例啟動與題型共同影響個體創造性科學問題提出能力。

2　研究方法

2.1　實驗設計

采用3（樣例啟動）×2（題型）的混合實驗設計。樣例啟動為被試間變量，包括三個水平：高創造性樣例、低創造性樣例和無樣例；題型為被試內變量，包括兩個水平：開放式題目、封閉式題目。

2.2　被試

從臨汾市抽取1476名中學生作為被試，將其隨機分配到高創造性樣例組、低創造性樣例組和無樣例組中進行施測。共回收有效問卷1404份，有效率95.12%。其中男生628人，女生776人，男女比例1∶1.24，平均年齡為15.38歲。

表1　抽樣被試的人數分布情況

2.3　研究工具

創造性科學問題提出能力測驗由胡衛平、韓琴編制（Hu et al., 2010），屬于紙筆測驗，可用于團體施測。測驗包括兩道題，開放式題目要求聯系生活經驗和對日常生活的觀察進行提問；封閉式題目則指示受測者參照宇航員站在月球上的圖片提出有關星球的科學問題。該測驗從流暢性、靈活性和獨創性三個品質上進行評分。流暢性根據所提出問題的數目進行記分，每個有效問題記1分；靈活性依據所提出問題的種類記分，每個種類記1分；獨創性依照提出這一問題的人數與總人數的比例記分，比例小于5%記2分，比例為5%～10%記1分。三個品質得分之和為創造性科學問題提出能力的總分。該測驗具有較高的信效度，本研究中開放式題目的內部一致性信度為0.77，封閉式題目的內部一致性信度為0.79。

2.4　研究程序

第一步，對110名中學生進行施測，以獲得兩個題目的高、低創造性樣例。根據獨創性評分規則，從每個題目的預測結果中選取得分最高和最低的問題各10個，作為備選樣例。將每個題目的20個備選樣例隨機排序，使用共感評價技術（宋曉輝, 施建農, 2005），要求8位長期從事創造力研究的心理學研究者用Likert七點量表進行評分，最終每道題分別獲得高、低創造性樣例各2個。例如，開放式題目的高創造性樣例是“喝液態氧會不會肚子疼，還是會感覺很棒”，低創造性樣例是“能否找到第二個適合人類居住的星球”；封閉式題目的高創造性樣例是“人類能與外星生物通婚嗎”，低創造性樣例是“是否有水”。使用以上樣例重新編制測驗用問卷，每個題目均有2個樣例。第二步，被試分組。將被試按班級隨機分成高創造性樣例組、低創造性樣例組和無樣例組。第三步，完成測驗。采取團體施測的方法，完成含有不同樣例的創造性科學問題提出能力測驗，時間為16分鐘。

2.5　數據管理

采用SPSS19.0進行數據管理和分析，采用的統計方法主要有多元方差分析和簡單效應檢驗。

3　研究結果

3.1　中學生創造性科學問題提出能力的平均數和標準差

不同樣例啟動組不同題型的中學生創造性科學問題提出能力及三種品質的平均數和標準差如表2所示。

表2　創造性科學問題提出能力及各品質的描述統計結果（M±SD）

3.2　樣例啟動與題型對中學生創造性科學問題提出能力的影響

以創造性科學問題提出能力以及流暢性、靈活性和獨創性得分作為因變量，以樣例啟動方式、題型為自變量，進行多元方差分析。結果表明：第一，樣例啟動對創造性科學問題提出能力及各品質均有顯著的主效應，分別是F（2,1401）=20.11, p＜0.001, η2=0.03; F（2, 1401）=13.90,p＜0.001, η2=0.02; F（2, 1401）=9.84, p＜0.001,η2=0.01; F（2, 1401）=23.66, p＜0.001, η2=0.03。第二，題型對創造性科學問題提出能力及獨創性有顯著的主效應，分別是F（1, 1401）=12.74,p＜0.001, η2=0.01; F（1, 1401）=90.36, p＜0.001,η2=0.06。第三，樣例啟動與題型對創造性科學問題提出能力及各品質均有顯著的交互效應，分別是 F（2, 1401）=55.44, p＜0.001, η2=0.07; F（2,1401）=24.68, p＜0.001, η2=0.03; F（2, 1401）=44.81,p＜0.001, η2=0.06; F（2, 1401）=68.55, p＜0.001,η2=0.09。

3.3　中學生創造性科學問題提出能力及其各品質的差異

為進一步分析樣例啟動與題型的交互效應，進行簡單效應分析。開放式題目上，中學生的創造性科學問題提出能力及三種品質上均存在顯著的樣例啟動差異，分別是F（2, 1401）=12.51,p＜0.001, η2=0.02; F（2, 1401）=4.73, p＜0.01, η2=0.01;F（2, 1401）=4.39, p＜0.05, η2=0.01; F（2,1401）=27.38, p＜0.001, η2=0.04。使用 LSD 法進行事后多重比較發現，對于創造性科學問題提出能力，高、低創造性樣例組顯著低于無樣例組（p＜0.001）；在流暢性品質上，高、低創造性樣例組顯著低于無樣例組（p＜0.05）；在靈活性品質上，高創造性樣例組顯著低于無樣例組（p＜0.01），低創造性樣例組也低于無樣例組但差異不顯著（p＞0.05）；在獨創性品質上，高、低創造性樣例組顯著低于無樣例組（p＜0.001）。

封閉式題目上，中學生的創造性科學問題提出能力及三種品質上也有顯著的樣例啟動差異，分別是 F（2, 1401）=48.58, p＜0.001, η2=0.07; F（2,1401）=30.30, p＜0.001, η2=0.04; F（2, 1401）=44.55,p＜0.001, η2=0.06; F（2, 1401）=51.76, p＜0.001,η2=0.07。多重比較結果表明，對于創造性科學問題提出能力，高創造性樣例組顯著高于無樣例組與低創造性樣例組（p＜0.001），低創造性樣例組顯著低于無樣例組（p＜0.01）；對于流暢性和靈活性品質，高創造性樣例組顯著高于無樣例組與低創造性樣例組（p＜0.001），低創造性樣例組顯著低于無樣例組（p＜0.001）；對于獨創性品質，高創造性樣例組顯著高于無樣例組與低創造性樣例組（p＜0.001）。

4　討論

4.1　樣例啟動對封閉式題目水平上創造性科學問題提出能力的影響

封閉式題目水平上，高創造性樣例對創造性科學問題提出能力有明顯促進作用，低創造性樣例則有明顯抑制作用。這是由以下三種原因所綜合導致的。第一，由創造力的性質所決定。創造力是一種自發的自我表達，是一種選擇而不是必須（Ford, 1996），只有在個體感到充分自由的情況下才能得到充分發揮（徐希錚, 張景煥, 劉桂榮,李鷹, 2012）。因此投入到風險性的創造性活動中需要必要的鼓勵和支持（Gist & Mitchell, 1992; 張勇, 龍立榮, 2013）。以Amabile為代表的人本學派所提出的認知評價理論認為，信息性暗示有助于促進創造力，而控制性暗示則會破壞個體創造力（Amabile, 1983; Eisenberger & Aselage, 2009; 張景煥, 劉桂榮, 師瑋瑋, 付秀君, 2011）。

第二，與中學生較低的創造力先前知識水平有關。根據認知負荷理論，學習者的先前知識水平決定學習任務的內部認知負荷。先前知識水平高則學習材料簡單、內部負荷低，反之則材料復雜、內部負荷高 （Gro?e & Renkl, 2007）。且學習者前期知識水平是在學習之前發生的、不可改變的，所以學習任務的內部負荷是恒定的（周愛保等, 2013）。中學階段很少開設創造力相關課程，創造力相關先前知識不足導致中學生在創造性地提出科學問題時產生較大的內部認知負荷。

第三，受封閉式題目題型特征的影響。封閉式題目將問題情境限定于“星球”的知識框架內，明確指出思維目的，為思維活動提供支架，通過降低工作記憶中的信息量減少學生的外部認知負荷，使個體可以快速切入題目提出相關問題（王博韜, 2013）。當提供高創造性樣例進行啟動時，樣例為學習者提供有效的問題解決途徑，同時學習者受這種信息性暗示有效減少外部認知負荷，有更多的認知資源用于關聯加工從而產生更具有創造性的產品（周愛保等, 2013）。而呈現低創造性樣例并被告知不要提出類似問題時，學習者受到控制性信息的暗示，使其在內部認知負荷較高的基礎上產生過多的外部認知負荷，最終妨礙其創造性表達（Eisenberger & Aselage, 2009; 張景煥等,2011）。此外，封閉性題目將個體限制在單一領域的有限知識范圍內，個體間提出的問題大同小異，所以中學生在封閉式題目上的獨創性表現較差（Hu et al., 2010），出現地板效應。此時提供啟動樣例，高創造性樣例可有效減少認知負荷產生顯著的促進作用，而低創造性樣例則不對獨創性品質產生明顯的抑制作用。

4.2　樣例啟動對開放式題目水平上創造性科學問題提出能力的影響

在開放式題目水平上，高創造性樣例與低創造性樣例均對創造性科學問題提出能力有抑制作用。與封閉式題目相比，開放式題目為個體提供更廣闊的想象空間，使更多備用資源進入意識（胡衛平, 王興起, 2010），個體間提出的問題五花八門，因此在開放式題目上表現出較高的獨創性品質（Hu et al., 2010）。但開放式題目“日常生活”的問題范圍顯得大而無限，過多備用資源進入意識增加了工作記憶中的信息量，個體提出問題時需結合自己的興趣確定思維目的方可完成任務。這一過程無疑會增加外部認知負荷而影響提問速度，甚至使得個體面對問題無從下手（劉菊,鐘紹春, 解月光, 2012; 王博韜, 2013）。

中學生較低的創造力先前知識水平已使其在提出問題時產生較高的內部認知負荷，開放式題目的題型特征則使認知負荷進一步提高。此時為中學生呈現樣例，都會因已經產生過高的認知負荷而進一步增加外部認知負荷。認知負荷的嚴重超載使負荷總量超出了個體的可承受范圍，破壞了促使創造力產生的自由氛圍，最終抑制創造性科學問題提出能力（Stark et al., 2011; Adams et al.,2014）。所以在開放式題目水平上，兩種類型的啟動樣例均對創造性科學問題提出能力有抑制作用。

4.3　樣例啟動對不同題型水平上創造性科學問題提出能力的影響差異

高創造性樣例對封閉式題目上的創造性科學問題提出能力有明顯的促進作用，對開放式題目上的創造性科學問題提出能力則有抑制作用。如前所述，封閉式題目的問題情境為個體提供了思考框架，呈現高創造性樣例可有效減輕認知負荷從而產生促進作用（Eisenberger & Aselage, 2009; 張景煥等, 2011）。而開放式題目廣闊的問題范圍使得學習者產生較大的外部認知負荷，提供樣例反而增加認知負荷產生抑制作用（劉菊等, 2012）。

低創造性樣例對開放式題目的抑制作用大于對封閉式題目的抑制作用，主要體現在獨創性品質上。開放式題目廣闊的問題空間使中學生表現出更好的獨創性品質（Hu et al., 2010），這也使其更容易受到低創造性樣例的抑制作用。而個體在封閉式題目上的獨創性品質表現較差，甚至出現地板效應，故低創造性樣例對其影響很小。然而在流暢性和靈活性品質上，低創造性樣例對封閉式題目的抑制作用大于對開放式題目的抑制作用。這可能與兩種題型所引起的不同認知負荷有關。與開放式題目相比，封閉式題目限定問題范圍有力減輕了外部認知負荷（王博韜, 2013）。因此低創造性樣例可在封閉式題目上增加更多的外部認知負荷。但綜合三種品質從創造性科學問題提出能力來看，低創造性樣例對開放式題目的抑制作用更大。

5　結論

本研究得出如下結論：（1）封閉式題目水平上，高創造性樣例對中學生創造性科學問題提出能力有促進作用，低創造性樣例則有明顯抑制作用；開放式題目水平上，高創造性樣例與低創造性樣例對創造性科學問題提出能力均有抑制作用；（2）低創造性樣例對開放式題目的抑制作用大于對封閉式題目的抑制作用。

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