2.1.3现代认知心理学的知识分类

现代认知心理学认为，知识是主体在与环境相互作用中获得的信息及其组织。现代认知心理学把人看成是主动的信息加工者，认为人脑在接受外界信息时不是消极、被动的，它要用原有知识和经验对这些信息进行选择、组织、加工、处理、抽取它们的本质特征，结合有关知识，选择其主要的、有用的信息把它们储存起来。现代大多数认知心理学家都认同广义的知识观念，并且将广义知识分为陈述性知识和程序性知识两种类型。陈述性知识指的是回答“世界是什么”的知识，这些知识在有意识的回忆下能够被叙述出来，所以陈述性知识最明显的特征是可以言传。。[1]曾涛. 基于知识分类的高中化学新课程必修教材研究[D].华东师范大学,2006.程序性知识用于回答“怎么办”的知识，学习者习得后可以自动提取，同时程序性知识可以分为三个亚类：

第一类是智慧技能，指运用概念和规则对外办事的能力。

第二类是认知策略，指学习者根据学习情境的特点与变化而采用的，调节、支配自己的学习和思维过程，以达到一种或多种学习目标的学习方式。

第三类是动作技能，指运用身体动作来完成一定任务来完成一定任务的能力。学习者需要学习的是身体的动作或肌肉应当如何运动。

所以，现代认知心理学将广义的知识分为：陈述性知识（狭义的知识）、智慧技能、认知策略和动作技能（如图1）。

                                   图1

2.1.4基于认知心理学的化学知识分类

正如西南大学化学专业的博士生导师黄梅教授在其《化学教学策略论》引用黄老师的书一书中所描述一样：“根据现代认知心理学的广义知识分类观点和化学学科内容的特点，可以将化学知识分为化学陈述性知识、化学程序性知识、化学策略性知识三大类（如图2）。”

                                    图2

陈述性知识又称为描述性知识，是指个人有意识地提取线索、能够直接陈述的知识。[1]黄梅.化学陈述性知识加工阶段与教学条件[J].中国教育学刊,2012(01):67-70.陈述性知识是关于“是什么”的知识，通常以命题的形式或事实陈述的方式呈现出来。引用黄老师的书其中化学陈述性知识具体分类见下表1：

分类例子

有关名称或符号的知识元素符号、化学式、物质名称，化学仪器、原子结构示意图、化学方程式等

简单命题或事实的知识基本概念、元素及化合物的性质、用途、制备等

有意义的命题组合知识物质结构、化学定律、化学平衡等理论知识

程序性知识也称为操作性知识，是难以清楚地表达，只能借助于某种任务间接推测其存在的知识。程序性知识是关于如何做事的知识，是运用概念和规则解决问题的知识。[1]黄梅.化学程序性知识的加工阶段与教学条件[J].中国教育学刊,2014(03):71-7这类知识主要用来解决“怎么办”的问题，相当于智慧技能和动作技能。其中化学程序性知识具体分类见下表2：

分类例子

概念及简单规则的运用识别物质的类别、配合物、有机物的命名、式量、摩尔质量的计算等

运用原理和规则进行计算和判断有关物质的量、化学平衡的计算、实验设计等

根据有关原理、规则进行实验操作气体的制备、物质的提纯、有机物的合成

化学策略性知识是学习者用来调控学习和认识活动本身的，目的在于获得新知识或用已有知识来解决问题。化学策略性知识是指有关化学学习的方法和策略的知识，包括学习获得能力、实践能力、创新能力、元认知能力。在学生的学习活动中，化学策略性知识比具体的化学知识和技能具有更高的概括性、更强的迁移性和更广泛的适应性。虽然黄梅教授在其主编的《化学教学策略论》书中，对化学策略性知识进行分类以及例子，但是笔者基于本研究的需要也自定义了有关于化学策略性知识的概念、要素、特点、应用、设计的表格，具体详细见下表3：

化学策略性知识

概念学习者用来调控学习和认识活动本身的，目的在于获得新知识或用已有知识来解决问题

要素学习获得能力、实践能力、创新能力、元认知能力等等

特点概括性、迁移性、适应性等等

应用学习获得能力的教学策略、实践能力的教学策略、创新能力的教学策略、元认知能力的教学策略等等

设计针对教材内容设计新的策略

2.2眼动仪的相关研究

眼动仪是测试人眼活动情况和研究有关心理过程的一种仪器。眼动的早期研究有人认为可以一直追溯到古希腊，但实际上真正使用仪器设备对眼动进行观察和实验则是从中世纪才开始的。[1]韩玉昌.眼动仪和眼动实验法的发展历程[J].心理科学,2000(04):454-457. 中世纪早期，生理心理学作为一门特殊的实验科学出现了。在这个时候，很多视觉实验方法和实验仪器也被迅速地运用到了心理学研究，比如“速示”呈现、色轮和视觉后像实验。[1]徐洁.心理实验室中眼动仪的原理与应用[J].实验室科学,2009(03):162-163下面就从国内和国外两个角度来探究有关眼动仪的研究。

2.2.1国外研究背景

国外对眼动的研究开始比较早，早在19世纪，研究者就通过考察人的眼球运动来研究人的心理活动。在国外，眼动研究领域主要集中在以下方面：人的因素、行为研究、模式研究、市场研究、医学研究、公路工程研究、驾驶员训练和评价、仪表盘面设计评级以及阅读研究等等。[1]闫国利,田宏杰.眼动记录技术与方法综述[J].应用心理学,2004(02):55-58.

在19世纪末，研究者采用了一种比较原始的眼动研究方法—观察法。观察法是一种比较简单的方法，但是它只能对眼动进行比较粗略的了解。比如，Javal在1897年曾用一面镜子直接观察被试的眼动情况。在实验的过程，主试站在被试后面，以避免被试分心，然后观察被试眼球在镜子中的运动情况。[1]Yarbus A L.Eye movement and vision.Plenum Press，1967:19,20,29~58.Landdolt和Erdamann等先后用观察法研究了阅读法文和德文的眼动特征。之后，研究者先后用放大镜和显微镜来观察被试的眼动特征，目的是为了提高其眼动数据的准确性。

在20世纪初，研究者主要采用的方法—后像法。后像法也是观察法的一种。后像法是利用闪光灯照射产生的视觉后像来观察眼睛的动向。[1]罗国良,吕冰,李天航.眼动仪的现状及其在技术进化中的应用[J].农业装备与车辆工程,2016,54(03):78-80.后像法研究的主要内容有注视、眼跳和观察复杂物体时的眼动情况。研究者利用该方法进行了相应的研究，比如，Landolt研究了被试在观察静止物体的眼动情况。

随着研究的不断深入，机械记录法也应运而生。这种方法是指眼睛与记录装置的连接是由机械传动实现的。[1]闫国利,田宏杰.眼动记录技术与方法综述[J].应用心理学,2004(02):55-58.哈佛大学的Lough博士和布朗大学的Delabarre先后采用了该方法进行研究，之后Huey也利用该方法进行了阅读眼动特征的研究。[1]Huey E B..The

Psychology and Pedagogy of Reading.New York：The Macmillan Company 1908,15-50Ohm（1914）和Cord（1927）都使用过机械记录法。[1]闫国利,田宏杰.眼动记录技术与方法综述[J].应用心理学,2004(02):55-58.

随着研究的深入，机械记录法逐渐被淘汰，研究者开始关注到了光学记录法。光学记录法是将被试的眼睛接收到的光线反射到光带上，在记纹鼓上记录下来。到后期，还继续涌现出普通照相法、电影电视摄像法、角膜反射法，其中角膜反射法是一种重要的眼动记录法，它的优点是被试的眼睛不用戴任何装置，使实验更趋于自然。

以上便是19世纪末到20世纪20年代有关眼动仪的研究。这些研究主要在理论的层次上进行，并且主要是为了提出获取有效的眼动仪数据的记录方式。在此时期，我们将其称为眼动仪的基础理论研究阶段。

20世纪50年代以前，电流记录法是最流行的眼动记录方法之一。[1]闫国利,田宏杰.眼动记录技术与方法综述[J].应用心理学,2004(02):55-58.在此期间，研究者将研究的重点放在眼动仪的应用方面。第一个方面是阅读过程中的眼动分析，Arnold和Tinker对阅读过程中的注视特征进行了系统的研究，该研究认为不同的阅读材料会影响阅读过程中的注视时间的长短。[1]Arnold D C,Tinker M A . .The fixational pause of the eyes.

Journal of Experimental Psychology，1939,25:271-280 Buswell等人对阅读过程中的阅读广度进行了研究，将阅读的广度作为阅读者阅读能力的重要指标，为此将阅读者区分为成熟阅读者和不成熟的阅读者。[1]Busswell G T. How Adults Read.Chicago：Chicago University Press 1937. 在此基础上，Luckiesh和Moss研究字体对阅读者注意广度的影响。在这期间，研究的主要领域还有有关于在阅读过程中的眼跳情况以及阅读材料的排版对阅读者的影响情况。之后，也有研究者对不同学科的阅读特征进行了研究，发现不同学科的阅读材料眼动模式显著不同。[1]Luckisesh M,Moss F K. The extent of the perceptual span in

reading.Journal of General Psychology，1941,2:267-27以上内容就是第二个阶段，在这期间的研究为之后的眼动研究奠定了坚实的基础。

第三个阶段是20世纪60年代。在该时期，Robinson首创了电磁感应法，[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通过精确地测量水平和垂直方向的眼动，直接监视双眼的运动情况。该方法主要用于动物眼动的研究。

第四个阶段是20世纪90年代。在该时期，研究者主要集中在眼动仪的实际运用，一方面利用很多的眼动模型来解释阅读过程，另一方面其眼动数据更具有正确性。随着计算机的快速发展，研究者采用了人机连用的方法[1]闫国利，白学军.眼动研究心理学导论[M].北京：科学出版社，2011,38-45，所带来的优点就是将眼动数据处理的精确度提高到另一个层次。

2.2.2国内研究背景

我国的眼动研究起步比较晚，研究表明，早在19世纪人们就通过观察眼球运动来研究心理活动。以眼动仪作为阅读研究工具的最早开始于1925年，沈有乾使用照相记录法对文字排版对阅读的影响进行了研究。在20世纪90年代，我国眼动研究刚刚起步，处于初步发展阶段。1993年，李春生和陈怀琛认为利用人的眼睛作为输入媒介的人机交互方法在工业控制、机器人及临床医学等领域有着十分广阔的发展前景并且研制了一套基于红外电视摄像法的测试眼球慢速运动的装制。他们并且对摄像系统，信号处理系统，计算机处理这三个系统进行了详细的介绍。该设计也存在不足：由于原理性的限制，对眼球的快速运动和当眼睛闭上时的测量显得无能为力[1]李春生. 基于红外摄像法的眼动信号提取系统[A]. 中国系统工程学会.第一届全国人—机—环境系统工程学术会议论文集[C].中国系统工程学会:中国系统工程学会,1993:4.。但是，作为国内的早期研究，它具有强烈的开创性。之后的几年，陈怀琛等人还研究了眼动与人的控制行为模型、眼动测试与人机建模、红外TV眼动测量系统及实现。1997年，辽宁师范大学的韩玉昌在实验中使用EVM3200型眼动仪测量被试在观察四种不同形状和四种不同颜色时的眼动轨迹的特点，进而研究人眼运动的顺序性。[1]韩玉昌.观察不同形状和颜色时眼运动的顺序性[J].心理科学,1997(01):40-43+95-96.1999年，天津师范大学的闫国利着重介绍了国外对广告心理学的眼动研究，同时还对这一领域的研究状况进行了简要的分析与评述；辽宁师范大学心理学实验室的李立洁介绍了EVM3200型眼运动轨迹记录系统及其应用。总而言之，这个时期国内对眼动仪的研究既少又浅显。

到了21世纪初期，国内的眼动仪研究开始蓬勃发展，其主要表现在眼动仪的应用层面。2006年，李强、候艳红等人比较了不同情绪模式图片的眼动结果，探索能反映图片情绪因素对人们影响程度的眼动指标，探讨人们观看情绪图片的眼动特征。[1]李强,侯艳红,苗丹民,廖明敏,王伟.不同情绪模式图片眼动特征的研究[J].中国行为医学科学,2006(12):1121-1122.这一年，眼动仪也作为硕士研究生的选题，比如长安大学的马勇就基于眼动分析的汽车驾驶员视觉搜索模式进行研究。2009年，有关眼动仪的研究领域愈来愈广，比如眼动仪在图形推理难度分析中的应用、眼动分析技术及其在航空领域的应用进展、果汁饮料广告的眼动模式研究、乒乓球运动员视觉搜索的ERP特征研究等等。从2011年到2018年，有关眼动仪的文章篇数都在20以上，有关眼动仪的研究是越来越受到关注。比如基于眼动仪的农夫山泉矿泉水平面广告效果研究、多媒体学习研究中眼动跟踪实验法的应用、基于驾驶模拟实验的眼部指标与疲劳分级、大学学困生阅读理解力的眼动研究、基于眼动仪的学习者的敏感元素研究等等。国内当前关于眼动仪的应用领域主要集中在四个方面:阅读心理、广告心理、交通心理、运动心理。此外眼动仪还在其它领域如：发展心理学、病理心理学、教育心理学等方面有研究应用价值。[1]徐洁.心理实验室中眼动仪的原理与应用[J].实验室科学,2009(03):162-163.未来随着眼动跟踪技术的进一步发展，眼动仪在具有交互功能的电子电器、界面设计与评估、VR虚拟技术、航空军事、医学研究等方面的应用也会越来越广泛[1]黄潇婷,李玟璇.眼动实验研究方法[J].旅游导刊,2017,1(05):91-95.

综上所述，尽管国外和国内对眼动仪研究的时间存在差异，但是眼动仪作为一项日趋成熟的技术，它在许多方面都得到了应用。笔者相信眼动仪将会各个领域的研究道路点亮一盏明灯，将会给研究者带来一片光明。[1]罗国良,吕冰,李天航.眼动仪的现状及其在技术进化中的应用[J].农业装备与车辆工程,2016,54(03):78-80.

2.3核心概念的界定

本研究涉及认知这个心理学的概念，还涉及大学化学学科的化学陈述性知识、化学程序性知识、化学策略性知识的概念，笔者在此对这些词语进行简单的界定和阐述。