元认知是学生对自身认知活动的过程和结果进行积极主动的调节与反馈,它包含元认知知识、元认知体验、元认知监控。而化学问题解决是学生在化学学习的认知过程中的重要组成部分。国内外大量研究表明,元认知能力与化学问题解决有着非常密切的联系,但已有研究中聚焦到不同维度的元认知能力对化学问题解决过程的影响研究并不多。本研究利用眼动追踪技术与传统的研究方法相结合,旨在更全面、客观地研究不同元认知能力的学生在化学问题解决过程中思维活动的特征与表现。以期为教师针对不同元认知能力的学生进行不同的认知辅助训练,提高其元认知能力,进而提高问题解决的能力提供借鉴。论文主要包括以下几部分:第一部分,绪论。该部分首先介绍了研究背景,并对元认知、化学问题解决以及眼动追踪技术的相关研究进行了文献综述,确定了本研究的起点,接着在此基础上对核心概念进行了界定,确定了研究设计,从理论和实践层面阐述了本研究的意义。第二部分,实验材料的编制与选择。该部分分为两个环节,一是综合考虑高二化学教学进度和研究内容,确定“化学能与热能”为本次实验的试题内容,通过对试题筛选、质量检验与优化,确定正式的实验测试题。二是根据元认知相关理论,确定了用于测量高中生元认知能力的元认知水平量表。第三部分,眼动实验研究。该部分分为三个部分,一是使用元认知水平量表,筛选出具有不同维度的元认知能力的实验对象。二是结合元认知的特点以及化学问题解决的四个基本环节,确定本研究的眼动指标以及口语报告分析框架。三是采用眼动追踪技术对12名高二学生进行6(元认知能力)×3(题目难度)两因素混合实验,其中学生元认知能力为组间自变量,试题难度为组内自变量,因变量为眼动数据及学生成绩,并将学生实验过程中的口语报告用录音笔记录。第四部分,眼动数据与口语报告的整理与分析。眼动数据,通过学生问题解决过程时的注视总时间分析学生认知加工的深度;通过眼动轨迹分析学生认知加工的完整过程;通过热点图分析学生注视点的分布。口语报告,将学生的口语报告转译为文本,从问题解决过程的四个方面进行分析。通过结合眼动数据和口语报告综合分析不同元认知能力学生在问题解决过程中的不同表现。第五部分,研究总结。结论一:在解决化学问题过程中,高元认知能力组的学生比低元认知组的学生表现得更好。在化学问题表征过程中,高元认知组比低元认知组的学生能够更快速准确地识别出题目中的关键信息并对其进行加工;在制定计划方面,高元认知组比低元认知组的学生能够更快速准确地选择自己的解题策略,并且解题思路清晰,计划可行性高。结论二:在解决化学问题过程中,高元认知组内不同元认知维度的学生的表现具有显著性差异。具体情况如下:(1)与其他高元认知组的学生相比较,高元认知知识组的学生对自身的认知,以及对任务和问题认知较强,学生能够更快速准确地识别出题目中的关键信息并对其进行加工,因此学生在化学问题表征过程中效率更高,在解决简单题与中等题时表现出一定的优势。但由于学生在执行计划的过程中自觉监控意识不强,并且很少对整个问题解决过程进行操作上、思路上的反思和评价,导致他们在解决困难题时不具有优势。(2)与其他高元认知组的学生相比较,高元认知监控组学生更注重计划的制定,过程与结果的反思,因此学生在解题过程中会表现的更谨慎。高元认知监控组的学生,问题解决过程完整,这为他们带来了更高的正确率,但同时他们在解题过程中耗时较长,所以他们在解决简单题和中等题时不具有优势,但在解决困难题时具有明显的优势。(3)与其他高元认知组的学生相比较,高元认知体验组学生具有较高的自我效能感,他们在解题过程中会表现得更自信与果断。因此,他们能够快速准确地识别出题目中的关键信息并对其进行加工;设计制定计划的能力较强,能够快速准确地选择自己的解题策略,解题思路清晰,计划可行性高;但在执行计划方面,学生的自觉监控意识不强,并且很少对整个问题解决过程进行操作上、思路上的反思和评价,所以高元认知体验组的学生在解决简单题与中等题时具有一定的优势,但在解决困难题时不具有优势。结论三:在解决化学问题过程中,低元认知组内不同元认知维度的学生的表现无显著性差异。低元认知组学生往往无法对自身与任务有准确的认识,并且问题解决过程中的自我监控意识不强,也很少对对整个问题解决过程进行操作上、思路上的反思和评价,自我效能感较低。因此,学生在进行化学问题表征时,虽然有搜索信息的过程,但对关键信息的搜索能力明显的就有一定的差距,不能快速准确的获取关键信息并加工;在制定计划方面,学生拟定的解题计划无逻辑性,可行性较低;在执行计划方面,学生无明显的自觉监控过程;在总结反思方面,学生也没有明显的反思与评价的过程。学生在解决不同难度题目时都不具有优势。最后,在研究结论的基础之上结合已有研究,有针对性的提出教学建议。