随着社会经济的发展和时代变革的推进,多国的人才素养框架以及我国的《中国学生发展核心素养总体框架》都明确强调了问题解决能力的重要性,问题解决能力被认为是未来学习、有效参与社会和开展个人活动的重要基础。创新型人才的培养成为当今教育的重要使命,而STEM教育是培养学生问题解决能力的重要途径。目前关于问题解决的研究,主要集中在数学、物理等科目,STEM情境中的问题解决和一般学科中的问题解决性质不同,具有跨学科性、真实情境性等特点。如何测量STEM问题解决的认知机制?如何突破STEM问题解决中的心理定势与功能固着?认知风格和成就动机是否会影响STEM问题解决?针对以上问题,本研究聚焦于真实的STEM情境,编制STEM问题解决实验材料,验证STEM问题解决中的原型启发效应,并探究认知风格和成就动机对STEM问题解决中原型启发效应的影响。本研究共由四部分构成:预实验通过文献法和访谈法收集了大量STEM领域中问题解决的真实案例,并按照STAR原则编制成实验材料。以中学生为被试,将有无原型学习条件作为自变量,STEM问题解决的正确率作为因变量,验证该实验材料的有效性。实验一以编制的18个STEM问题解决实验材料为测试材料,采用“多对多”的实验范式,研究实验材料和被试的正确率在有无原型条件下的差异,验证STEM问题解决中存在原型启发效应,并计算出实验材料的原型启发量和题目难度。实验二引入认知风格变量,选择六个难度较大和六个难度较小的题目作为测试材料,以不同认知风格的中学生为被试,把认知风格和题目难度作为自变量,STEM问题解决的原型激活率和正确率作为因变量,探讨认知风格对STEM问题解决中原型启发效应的影响。实验三引入成就动机变量,同样将六个难度较大和六个难度较小的题目作为测试材料,以不同成就动机水平的中学生为被试,把成就动机水平和题目难度作为自变量,STEM问题解决的原型激活率和正确率作为因变量,探讨成就动机对STEM问题解决中原型启发效应的影响。本研究的结论如下:建立了以原型启发量和题目难度为指标的STEM问题解决实验材料,能够有效测量STEM问题解决的原型启发效应,可作为研究STEM问题解决的有效工具;在STEM问题解决中,编制的每个STEM问题解决材料以及被试在有、无原型实验条件下,正确率差异显著,证明原型有助于STEM问题解决,STEM问题解决中存在原型启发效应;场独立型被试与场依存型被试在解决问题的正确率上达到了显著性差异,场独立型被试的成绩高于场依存型被试,认知风格会影响STEM问题解决的原型启发效应;不同成就动机水平的被试问题解决的正确率存在显著差异,高成就动机者的问题解决正确率高于低成就动机者,成就动机会影响STEM问题解决的原型启发效应。