自从“核心素养”这一概念被经合组织（Organization for Economic Co-operation and Development,OECD）提出后,世界各国纷纷围绕“核心素养”的目标进行教育教学课程改革,积极探索新世纪人才应具备的关键能力,其中问题解决能力已经成为人才培养的关键能力之一。回溯已有文献可以发现,使用口语报告法研究问题解决时,存在被试容易受到外部环境影响的问题。因此,本文从一个全新的角度研究学生的问题解决能力,即采用眼动跟踪技术为主,口语报告为补充,以探究学生问题解决过程中的信息加工和认知负荷等差异,将有关问题解决的研究拓展至质性和量性相结合的研究领域。论文主要包括以下几个部分:第一部分,绪论。该部分介绍了研究背景,并对DOK模型,化学问题解决,化学问题解决的眼动研究进行了梳理,从理论上和实践上总结了该研究的意义;确定了本研究的研究目的,研究对象和研究方法。第二部分,研究基础与概念界定。该部分阐述了本研究的相关理论和技术手段,包括DOK模型,信息加工理论,认知负荷理论以及眼动追踪技术。并对DOK模型,问题解决,化学问题解决做了相应的概念界定。第三部分,测评工具的编制。该部分梳理了电解池的相关知识,同时依据DOK模型筛选和编制测试题,并邀请4名专家型中学化学教师进行验证,获取专家效度之后将试卷发放给X市Z重点中学高二年级140名学生进行初测,回收试卷后用Rasch模型进行拟合分析,最终确定眼动实验材料。第四部分,眼动实验研究。该部分运用3（学业水平）×3（DOK水平）两因素混合实验,来研究不同学业水平、不同性别学生解决不同DOK水平电解池问题的差异,被试选取X市C重点中学36名高二年级学生。实验结束后,被试进行追述性口语报告并填写PAAS量表。第五部分,实验数据整理与分析。该部分对测试成绩、总测试时间、总注视时间、注视次数、瞳孔面积标准差、PAAS量表得分、眼动热点图、眼动轨迹图和口语报告进行整理,进而从学业水平和性别两个角度进行分析。第六部分,研究总结。通过眼动实验,得出以下结论:（1）知识深度（DOK）水平,对不同学业水平学生在解决电解池问题的测试成绩、总测试时间、总注视时间、注视次数、瞳孔面积标准差、PAAS量表得分存在极显著影响。DOK水平和学业水平,对于电解池问题解决的总测试时间、总注视时间、注视次数、瞳孔面积标准差存在显著的交互作用。（2）随着知识深度（DOK）水平的提高,不同学业水平学生解决DOK1水平电解池问题的解题效率、关键信息识别速率以及信息加工的速度均比DOK2、DOK3水平电解池问题快,且信息加工难度更小,认知负荷较小。DOK2的解题效率、关键信息识别速率以及信息加工的速度均比DOK3水平电解池问题快,且信息加工难度更小,认知负荷较小。（3）学优生、学中生、学困生分析推理能力依次减弱,关键信息识别速率逐渐降低,解题效率逐渐降低,信息加工的速度逐渐减慢,信息加工的难度逐渐增大。学优生提取图像、电极反应式关键信息的能力强于学中生、学困生,且差异显著。（4）性别对学生在解决不同知识深度（DOK）水平电解池问题的眼动数据、PAAS量表得分的影响,没有显著性差异。（5）学优生、学中生、学困生中,女生在解决DOK1水平电解池问题的解题效率、关键信息识别速率、信息加工的速度均高于男生,其认知负荷略小于男生。（6）学优生、学中生、学困生中,女生在解决DOK2和DOK3水平电解池问题的认知负荷略大于男生。