在新时代背景下,国内外都相继提出以核心素养为聚焦点的教育改革,问题解决能力成为关键能力之一。同时,《高中化学课程标准(2017版)》中明确提出了学生应该具备发现并解决问题的能力,问题解决能力的培养在发展学生化学学科核心素养过程中占据着重要的地位,因此对化学问题解决进行相关研究也显得十分必要。通过对已有文献的研究方法的分析,基于口语报告法易受外界因素干扰且缺乏客观的量化数据的的不足。本研究采用眼动追踪技术这一全新的视角研究问题解决认知过程的信息加工、认知负荷和注意分配差异,将问题解决的研究拓宽至量化领域,并结合口语报告和PAAS自主评价量表进行差异析因。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,梳理了化学问题解决的心理机制、差异和眼动研究的国内外研究现状,确定了本研究的起点。并在此基础上进行研究设计,最后从理论和实践层面来阐述本研究的意义。第二部分,理论基础与概念界定。该部分首先对本研究相关理论基础,即问题解决心理机制、信息加工理论、认知负荷理论和眼动追踪技术进行阐述。然后在文献梳理基础上对本研究相关概念,即问题解决、化学问题解决和认知差异的内涵进行界定。第三部分,测试题编制。该部分首先根据《高中化学课程标准(2017版)》、人教版高中化学教材必修一梳理了氧化还原反应的知识点,并据此进行测试题筛选和改编;随后请1名中学化学教研员以及2名专家型高中化学教师进行试题评定以确保内容效度;再向C市S中学高一年级两个班级学生发放测试题,回收数据采用Rasch模型的Winsteps软件进行质量检验和优化;最后根据试题难度和知识点一致性,确定实验材料6题。第四部分,眼动实验设计。该部分采用眼动追踪技术在C市S中高一年级对12名学生进行3*3两因素混合实验,其中学业水平(性别)为组间自变量,学业水平包括学优生、学中生和学困生三个组别;性别水平包括男生和女生两个组别;学业水平每个组别各4人,包括2名男生2名女生。试题难度为组内自变量,包括简单问题、中等难度问题和复杂问题。因变量为眼动实验数据,实验结束后进行追述性口语报告以及PAAS自主评价量表填写。第五部分,实验数据整理与分析。该部分对整体眼动指标、兴趣区眼动指标、眼动热点图、眼动轨迹图,再结合口语报告和PAAS得分六个部分进行学业水平和性别水平两个角度的分析。通过总测试时间、总注视时间、注视次数、眼动轨迹图和口语报告分析信息加工的差异;通过总注视时间、注视次数、瞳孔直径和PAAS得分分析认知负荷的差异;通过题干、选项兴趣区注视时间百分比和眼动热点图分析注意分配的差异。第六部分,研究总结。研究结论:对于3种不同难度的氧化还原反应试题,(1)学优生能够抓住关键信息,信息加工速度快、深度浅、难度小,采用正向加工和逆向排除结合的策略,能够进行检查反思;认知负荷小;注意分配上能够很好结合题干和选项。(2)学中生能够抓住关键信息,但是信息加工速度慢、深度深、难度大,采用正向加工策略,不能进行检查反思,但具备自我监控意识;认知负荷大;注意分配上更关注题干。(3)学困生能够识别关键信息,但是信息加工无效,轻易放弃;认知负荷大,但是复杂问题上认知负荷小;注意分配上更关注选项。(4)男生认知负荷小,注意分配上更关注选项。(5)女生认知负荷大,注意分配上更关注题干。(6)对于同一学业水平和同一性别的学生,随着问题难度的增大,信息加工速度变慢、深度变深、难度变大,更倾向采用逆向排除策略;认知负荷变大;同一学业水平学生和女生注意分配上更关注选项,男生注意分配上无明显变化。在研究结论基础上结合已有研究和后期访谈,得出相应的教学启示:(1)注重解题策略的模型建构;(2)加强认知负荷的关注;(3)注重学业评价工具的多样性;(4)优化学中生知识结构;(5)端正学困生学习态度,激发学习动机。