杰出科学家的创造活动告诉我们,科学创造活动不仅是抽象理性的,而且也是充满形象和美感的,但是一般科技工作者和大多数学生学习科学知识中却缺乏形象和科学美感。有研究者将科学创造活动中形象和美感的融合统称为科学意象,并且从理论上探讨了科学意象的功能和作用。那么,形象和美感在科学创造活动中究竟起什么样的作用?在科学活动中,科学意象在脑海中是否形成不同的加工水平?所形成的不同加工水平又是怎样影响科学活动?进而,我们又能否通过形象和美感的培养来提高科学意象水平从而提高个体的创造力,进行创造性科学人才的培养?科学意象是意象活动的一种重要类型。意象是认知心理学的一个重要研究范畴,也是中国古典美学的中心范畴。科学意象是一种与创造性科学活动有关的心理图像。在认知心理学中,它是关于创造性心理研究的重要关键点。在美学中,意象概念,就是审美意象,其在个体的创造力发生过程中扮演了极为重要的角色:“审美意象的价值正在于它以其感性存在的特有形式呼唤并在某种程度上引导了主体审美体验的自由的创造”。科学活动中的审美意象,也称为科学意象,它是融合科学意义和表象,并能唤起美感的心理图像。杰出科学家创造的个案也表明:科学意象是对科学美和科学美感的融合,是审美主客体之间所建构的意向性心理图像。教育心理研究也已经表明科学意象有助于提高学生的科学认知能力,提高学生的科学创造力。然而,由于科学求真的本质以及科学自身高度的抽象性,致使很多人忽略了科学美的存在与价值,现有科学教育和科学普及仍缺乏意象和美感,这与科学家创造活动中美感体验的深刻性、意象生成的丰富性形成了鲜明的反差。本研究的立意就在于探索科学意象加工水平及其包含的美感体验对科学创造活动的影响,验证科学意象是科学创造活动的显著性影响因素,探索是否存在科学意象的不同加工水平,进而探讨科学意象加工水平对科学问题的创造性解决的解题时间、流畅性、变通性、独特性以及思维聚合性特征的影响,尝试为科学美育和科学审美创造奠定心理学基础。由于自然科学的门类较多,很难选择所有自然科学学科门类进行研究。因此,本研究选择物理问题为测试材料,探索科学意象在科学问题创造性解决中的作用。之所以选择物理问题,是因为物理学科是自然科学中较有代表性的学科。基于此,本研究着重探讨科学意象加工水平对高中生物理问题创造性解决的解题时间、流畅性、变通性、独特性以及思维的聚合性特征的影响,其实践价值体现在为物理学科教学改革、物理学业能力测试以及创造性科学人才培养奠定基础。研究分成三大部分。第一部分(正文1—3部分)为基础研究,主要是进行问题提出和已有研究综述,并在此基础上阐述主要研究内容和技术路线。通过已有综述发现,科学意象在科学活动中具有重要的价值,但是科学意象的概念界定却并不完善,研究者往往仅重视其表象性特征,而忽略了科学意象的意义性特征和美感丰富性特征。另一方面,科学意象对创造性问题解决的影响研究薄弱,忽略了物理问题创造性解决中的科学意象加工水平研究。而且在研究方法上,描述性研究居多,实验研究较少,研究方法比较单一,缺乏多种研究方法的整合运用。因此,本研究从概念的完备性角度,提出科学意象的加工水平对物理问题创造性解决的影响研究,并把科学意象加工水平分成两种:意义和表象融合的加工水平;意义优先的意义型加工水平或表象优先的表象型加工水平。以此探讨科学意象加工水平对高中生物理问题创造性解决的影响。第二部分(正文4—10部分)是实证研究。本部分采用内容分析法、问卷调查法、实验法等多种方法对物理问题创造性解决中科学意象加工水平的影响进行系列研究。其中,研究一采用内容分析法研究科学家创造性成果中的科学意象、研究二采用问卷法调查高中生物理问题创造性解决中的科学意象,验证科学意象是客观存在的一种心理现象,并在科学活动中具有重要作用;研究三采用心理测量法探索和验证科学意象的概念因素结构,发现其具有意义性、表象性和美感唤起性特征;研究四筛选物理问题,进行实验材料选择,为实验研究做准备;研究五用实验法证实科学意象存在有两级加工水平三种加工类型。水平1,为加工过程中意义优先的或表象优先的加工水平,水平1又包括两种加工类型:意义优先的加工类型,表象优先的加工类型;水平2,为加工过程中意义和表象融合的加工水平。最后,研究六和研究七采用实验法探索不同科学意象加工水平及其包含的美感体验对高中生物理问题创造性解决的影响。在各项实证研究的基础上,得出如下的分项结论。(1)科学意象是科学创造活动中客观存在的心理现象,它具有意义性、表象性和情感性等特征。(2)物理问题创造性解决过程中,存在两大水平三种类型的科学意象加工。水平1是加工过程中意义优先或表象优先起作用的加工水平;水平2是意义和表象融合共同起作用的加工水平。其中水平1包括两种类型,意义优先起作用的加工类型、表象优先起作用的加工类型;水平2仅有意义和表象融合共同起作用的加工类型。(3)科学意象加工水平对高中生的物理问题创造性解决的解题时间和发散思维特征有显著影响,意义和表象融合的加工水平对物理问题创造性解决的影响显著高于表象或意义优先的加工水平。意义和表象融合的加工水平能显著缩短物理问题创造性解决时间,且能显著活跃创造性问题解决的发散思维。(4)高中生物理问题创造性解决中不同科学意象加工水平中美感体验不同,意义、表象融合的加工水平的美感体验显著高于表象优先型或意义优先型加工水平。(5)审美体验与学业成绩、物理问题创造性解决的解题时间、发散思维特征、聚合思维特征均有显著的正相关,且对物理创造性解决的解题时间、流畅性、变通性、独特性以及思维的聚合性特征均具有预测力;高中生科学意象加工中审美体验越高,个体的物理问题创造性解决的解题时间越短、流畅性、变通性、独特性以及思维的聚合性越强。第三部分(正文11部分)是总的讨论和结论。本部分在实证研究的基础上,讨论了科学意象加工水平的存在及其意、象和审美性特征;科学意象加工水平及其包含的美感体验对物理问题创造性解决的解题时间、发散思维、聚合思维的影响。本项研究的总结论概括如下:意义和表象融合的加工水平对高中生物理问题创造性解决的解题时间、流畅性、变通性、独特性和思维的聚合性具有显著的积极影响,且这种积极影响显著高于表象或意义优先起作用的加工水平;审美体验与学业成绩、物理问题创造性解决的解题时间、发散思维特征、聚合思维特征均有显著的正相关,且对物理创造性解决的解题时间、流畅性、变通性、独特性以及思维的聚合性特征均具有预测力;高中生科学意象加工中审美体验越高,物理问题创造性解决的解题时间越短、流畅性、变通性、独特性以及思维的聚合性越强。