本文属于类型a，即单项原创研究的学术报告。以下是对该研究的综合报告。

本研究由来自香港大学教育学院的孙梦（Meng Sun）和王敏红（Minhong Wang）、剑桥大学教育学院的Rupert Wegerif以及澳门城市大学教育学院的Jun Peng共同完成。其中王敏红为通讯作者，同时隶属于华东师范大学教育信息技术系。该论文发表于国际学术期刊《Computers & Education》第176卷（2022年），文章编号104359，于2021年10月25日在线发布。

一、研究背景与研究目的

本研究属于教育技术与科学教育交叉领域，重点关注中学生科学创造力（scientific creativity）的培养。创造力被广泛视为21世纪的核心技能之一，而在学校科学教育中，探究能力和问题解决能力的培养虽然受到重视，但针对产生创新想法或解决方案的创造性思维能力却关注不足。已有文献指出，创造性思维通常包含发散性思维（divergent thinking）和聚合性思维（convergent thinking）两个关键阶段，其中发散性思维被认为是创造力更可靠的预测指标。发散性思维常以流畅性（fluency）、灵活性（flexibility）和独创性（originality）来衡量。已有研究提出了多种促进发散性思维的策略，如联想（association）、分解（decomposition）以及组合与调整（combination with adjustment）。同时，小组互动中的社会沟通过程也是影响群体创造力的关键因素。计算机支持的心智图（mind map）作为一种可视化表征工具，可以外化思维过程、降低认知负荷并促进群体交流与观点共建。然而，学生如何在小群体中运用这些思维策略并借助计算机心智图完成科学创造力任务的具体过程尚不清晰。因此，本研究旨在探究：第一，学生在小组中如何通过社会沟通、发散性思维策略和计算机心智图生成想法；第二，高表现组与低表现组在想法生成过程上存在何种差异。

二、研究设计与实施流程

研究选取了中国大陆一所主流高中的24名11年级学生作为参与者，其中女生4名、男生20名，年龄介于16至17岁。这些学生已具备与任务相关的基础科学知识，但没有接受过创造性思维和心智图训练。他们被随机分为6个小组，每组4人。研究使用胡卫平和Adey于2002年编制的科学创造力测验中的四项任务，分别为：尽可能多地列出磁性材料的科学用途；提出乘坐宇宙飞船在深海旅行时想要研究的科学问题；提出对普通手表的改进方案；设想没有摩擦力的世界。实验在该校计算机实验室进行，每组配备一台电脑，学生通过网页浏览器使用一个基于计算机的认知绘图工具来构建心智图。学生被要求将任务主题置于图中心，由中心向外延伸主要想法和次级想法，并用连线短语标注所采用的思维策略（如联想、分解、组合与调整）。

实验历时两天。第一天学生接受30分钟的创造力和创造性思维基本概念介绍，然后独立完成四项创造性任务作为初步练习。第二天学生接受1小时的面授培训，包括30分钟的发散性思维策略讲解、20分钟的计算机心智图工具操作演示与练习，以及10分钟基于对话理论的小组沟通与互动指导（如平等参与、开放心态、倾听他人、尊重每个想法、延迟评判、避免人身批评）。培训结束后，学生在40分钟内完成任务，每个任务需要构建一个心智图并在图上录入回答。

小组对话被全程录音并转写为文字。研究者采用扎根理论方法，结合已有文献框架制定编码方案，将学生话语归入认知—发散性思维（联想、分解、组合与调整）、认知—想法生成（新想法、在他人想法上建构）、元认知—调节、社会沟通（阐释、提问、直接回应、同意、不同意、争论）、技术使用—绘图以及离题谈话等类别。两位评分者独立编码10%的数据，Cohen’s kappa一致性为0.83。研究进一步采用认知网络分析（Epistemic Network Analysis，ENA）来揭示不同类别之间在时间窗口内的共现关系，选择三句话作为一个stanza（诗节）窗口以捕捉有意义的连接。同时，两位领域专家从流畅性、灵活性和独创性三个维度对小组任务表现进行评分，并以总分区分高表现组和低表现组。评分者间一致性极高（ICC=0.999）。

三、主要研究结果

在类别频率方面，所有小组对话共产生2696条话语。绘图类话语最多（16.7%），其次为新想法（12.2%）、调节（11.8%）、争论（9.0%）、同意（7.0%）、不同意（6.8%）、提问（6.6%）、直接回应（4.1%）、在他人想法上建构（4.7%）、阐释（4.4%）、联想（4.3%）、离题（4.3%）、分解（3.1%）、组合与调整（1.3%）。平均网络图显示，联想与调节和新想法之间存在强连接，说明联想策略更直接地与想法生成相关联；分解与调节有较强连接，但与新想法的连接较弱；组合与调整与其他类别的连接均较弱。具体对话片段表明，学生通过联想策略从单一磁体联想到磁学、电磁学和医学，继而产生磁共振成像、发电机和电动机等新想法；通过分解策略将深海研究分解为生物学、物理学、能量等方向，并在后续讨论中产生具体研究问题；在组合与调整策略中，学生尝试改变手表指针，经讨论和修改将“发光”改进为“光束指针”。

在心智图方面，绘图与调节、新想法以及建构想法之间存在强连接。对话片段显示，心智图帮助学生保留已有想法以供阐释和评价，根据图中线索激发新的讨论方向，并监控任务进展以决定是否进入下一任务。例如，在手表改进任务中，学生根据图中的“安全”分支继续产生电击功能、环境识别等新想法，并在录入图中后决定结束该方向讨论。

在高表现组与低表现组的比较中，三组高表现组的总分均值为77.33，低表现组为42.67。高表现组在流畅性（31.67对19.33）、独创性（31.00对13.00）和灵活性（14.67对10.33）上均优于低表现组。高表现组在联想（22.33对16.33）和分解（18.33对9.33）策略的使用上频率更高，而组合与调整策略的使用频率在两组间无差异。高表现组的绘图话语多于低表现组（83.33对66.33），调节话语也更多（61.33对44.33），离题话语则明显更少（7.33对31.00）。在新想法（62.67对46.67）和建构想法（25.67对16.33）方面，高表现组同样占优。在社会沟通维度上，高表现组的直接回应少于低表现组（15.67对21.00），不同意多于低表现组（38.00对23.00），而提问和争论的频率两组相近。

ENA投影图显示，高表现组的网络点主要位于左侧，低表现组主要位于右侧，两组的x轴均值存在显著差异（t[16.23]=-5.69，p<.001，Cohen’s d=2.82）。从平均网络图可知，左侧类别多与认知、绘图和元认知过程相关，右侧则与社会沟通和离题相关。高表现组的网络中，调节与绘图、新想法、建构想法、联想、分解和争论的共现更强；绘图与调节、新想法、建构想法和不同意的连接也更强。这说明高表现组在想法生成过程中更频繁地使用心智图来监控和调整思考路径，并且想法一旦产生即被写入共享图中，进而激发后续想法的产生和修改。相比之下，低表现组的网络中提问与直接回应的连接更强，其对话中简单信息寻求类问题更多。在冲突处理上，高表现组虽然表达更多不同意，但更能开放地接纳不同观点并迅速达成共识；而低表现组倾向于坚持己见，在争论中花费更多时间却难以达成共识，甚至最终放弃想法。例如，在一个低表现组的对话中，关于“永动机在没有摩擦力时能否实现”的讨论，成员之间多次争论但始终未能达成一致，最后放弃该想法。

四、研究结论与价值

本研究得出以下结论：在小组科学创造力任务中，学生更倾向于使用联想策略进行发散性思维，其次是分解策略，而组合与调整策略使用最少。构建计算机心智图能够帮助学生保留初始想法以供后续阐释和评价，激发新的讨论线索，并调节任务进程。高表现组比低表现组更频繁地运用发散性思维策略、心智图互动和调节性讨论，并且这些活动在对话网络中与想法生成的连接更为紧密；低表现组则更多进行简单问答，成员更倾向于坚持自己的观点而非在他人想法基础上进行建构。

本研究的学术价值在于：将先前关于发散性思维和心智图对个体创造力表现促进作用的知识，拓展到小组协作和计算机支持的情境中，揭示了小组科学创造力任务中有效的想法生成过程特征。通过比较高表现组与低表现组，研究为高效想法生成过程提供了理论解释。在方法论上，本研究超越传统的编码与计数方法，引入认知网络分析（ENA）对小组对话进行网络建模，能够识别和量化不同类别之间的共现关系，从而从认知、元认知、技术使用和社会沟通等多个维度及其交互关系提供更丰富的理解。在应用价值方面，研究指出计算机心智图虽然具有激发多样想法和促进小组思考的潜力，但想法生成并不会自动发生。有效使用心智图工具来保留想法、推动阐释与反思、促进发散性思维策略的应用、并调节小组过程（如计划和监控任务进程、选择思维策略、及时中止偏离任务的争论），对于在创造力任务中产生创新想法或解决方案至关重要。这些发现可为教育工作者设计技术支持的教学干预措施以促进和提升科学教育中的群体创造力提供依据。

五、研究亮点与不足

本研究的亮点在于：其一，将发散性思维策略、计算机心智图和小组对话过程整合在一个分析框架中，系统考察了认知、元认知、技术使用和社会沟通四个维度在科学创造力任务中的交互关系；其二，采用认知网络分析（ENA）这一较新的分析方法，从共现关系角度揭示了高表现组和低表现组在对话结构上的本质差异，而非仅仅依赖类别频率；其三，研究聚焦于真实的中学科学教育情境，其结果对课堂教学干预具有直接指导意义。研究也存在若干不足：首先，未考察个体差异（如学科知识、技能、人格）对小组过程和任务表现的影响；其次，未纳入社会情绪表达这一可能影响小组想法生成成败的因素；第三，未收集学生使用心智图工具的感受和小组任务体验数据；第四，关于“组合与调整”策略为何很少被学生使用，尚需进一步研究解释原因并探索相应的教学支持方法。