问题解决能力是新世纪以及面向未来的人才核心能力之一,到目前为止已有大量研究。研究主要从问题解决思维的影响因素、问题解决能力的评价、教学内容和情景的创设等角度展开,为提高问题解决教学提供了大量有意义的参考。但这些研究存在的固有问题是,主要聚焦问题解决的外部影响因素和结果,限于技术手段,而鲜少关注问题解决的内部认知。致使大多由碎片化的外部过程和结果建构的问题解决认知过程,与学习者实际的内在认知过程存在诸多偏差,而由此大大削弱了相关教学策略的有效性。基于眼随心动的基本认识,近年来眼动仪的使用,为实时探查学习者问题解决认知过程,提供了新的技术基础。基于学科特色,本研究选取初三化学三重表征培养突破时期的关键单元“化学方程式”为载体进行试题编制。综合使用纸笔测验、眼动追踪、口语报告等多种研究方法,由整体到局部对眼动数据进行分析,再以个案问题解决的眼动视频为例,逐帧分析,层层递进,体现问题解决（Problem Solving）的动态性。对不同学业水平（性别）初三化学初学者的问题解决眼动差异进行研究,推导问题解决认知差异,并分析不同类型表征对学生问题解决认知差异的影响,为一线教师的教学提供强有力的证据。论文的部分主要包括以下:第一部分,绪论。该部分包含研究背景和文献综述,通过文献综述确定了本研究的思路和方法,并由理论和实践两方面分别阐述本研究的意义。第二部分,研究基础和概念界定。第三部分,初中化学三重表征的知识分类。该部分关系到本研究兴趣区划分,故对前人的三重表征界定发展进行梳理,之后根据初中化学知识,进行分类。第四部分,测试题编制。以“如何正确书写化学方程式”这一章为载体,根据《课程标准》,《化学》和一线教师意见编制预测题。在C市L初中对110名被试进行纸笔测验,采用Rasch模型对数据分析,确定试题信效度、难度。控制题干表征类型不同,选取4道中等偏易测试题作为实验材料。第五部分,实验过程。该部分运用3（学业水平/性别）*3（题目类型）两因素对30名学生进行混合实验,其中学业水平（性别）为组间自变量,包含学优、中、困三类别,性别包含男、女。题目类型为组内自变量,包含宏观、微观、符号题目。因变量为收集到的眼动数据、口语报告和PAAS认知负荷自主评价量表。第六部分,数据处理。使用注视时间表征加工深度,注视次数表征加工难度;瞳孔直径和PAAS认知负荷量表为主,注视时间,注视次数为辅综合表征认知负荷。对数据进行整体到局部的分析。第七部分,个案研究。根据学业水平、性别选择有代表性的个案。对比分析被试的眼动热点图、轨迹图、口语报告,利用瞳孔直径、时刻、视野区域建立问题解决思维坐标轴,具体分析被试的加工过程。第八部分,研究总结。针对表征类型,由完整的问题解决数据来看,表征类型并未影响被试的认知差异。本研究使用眼动仪,以外部三重表征为依据对题目划分兴趣区后,再次分析,得出以下结论:1.题干是三重表征转化的起点,以宏观表征为起点的转化加工深度最深,难度最高,而以符号与微观为起点的较低。在日常的教与学过程中,教师和学生重视符号和微观表征,忽视宏观表征。2.选项中,符号表征加工深度、难度和认知负荷显著高于宏观表征,眼动数据得出的认知负荷和自主认知负荷一致,宏、微、符难度依次递增。针对学业水平得出以下结论:1.化学初学者中,学中生信息加工深度浅、难度低,认知负荷低,其对基本知识已经掌握,思维活跃。学困生加工深度和难度处于中间水平。2.眼动数据得出的认知负荷为学优生最高,学中生最低;而学困生自主认知负荷最高,学优生最低,并不一致。表明学优生即使自觉题目简单,仍会付出较大的精力进行加工,追求成功。3.学优生会综合利用多种信息,已完成的选项会被学优生再次使用,同时认知负荷明显下降。学中生综合利用信息能力弱,仅在固定选项区域和题干兴趣区中加工。学困生综合利用信息能力中等,但其基本知识概念欠缺,无法流畅加工。针对性别,传统的问题解决研究不易探究性别间的显著差异,本研究得出以下结论1.完整解题过程中,眼动数据得出的女生认知负荷显著高于男生。2.在选项兴趣区上,女生对于三种不同表征掌握情况基本一致,男生对以符号题目为起点的转化中,加工难度大、深度深,与以微观题目为起点的转化具有显著差异。根据经验,符号知识需要前期大量的记忆,而测试题中的微观信息可以用于推理,男生更倾向于推理而不是记忆。根据以上结论,提出相应的教学建议。