问题解决-认知心理学

问题解决第一节问题解决概述第二节问题解决的过程及影响因素第一节问题解决概述问题问题解决问题解决的早期模式现代问题解决模式一、问题问题（question），是指疑难或“难题”，即个人不能用已有的知识经验直接加以处理并因而感到疑难的情境。这里强调的是难题（problem），而非简单的问题，难题的解决需进行认知操作，而简单问题的解决可依据已有的知识经验立即做出回答。（一）问题的构成问题一般包括三个基本成分：

（1）给定（givens），即问题的起始状态。

（2）目标（goals），关于构成问题结论的描述，即问题要求的答案或目标状态。

（3）障碍（obstacles），即在解决问题的过程中会遇到的种种需要解决的因素。障碍是否明确，因人因事而异。越狱

麦克的哥哥林肯几个月后就将以谋杀罪处以死刑，但麦克坚信他是被冤枉的。为了拯救自己的手足，麦克抢劫了一家银行，因此而与林肯关进同一所监狱。作为一名建筑工程师，他对监狱的建设蓝图了如指掌，而且他在入狱之前为越狱做了很多调查，做了充分的准备。带着林肯逃出监狱是麦克入狱的唯一目的。给定:麦克的哥哥被关进监狱里目标:带着哥哥逃出监狱障碍:法律、监狱、狱警等（二）问题的类型赖特曼（W.RReitman）根据问题的明确程度将其分为界定清晰的问题和界定含糊的问题。当给定的信息和要达到的目标状态都很明确时，这种问题就是界定清晰的问题；反之，给定条件或目标没有清楚说明或对两者都没有规定的问题，就是界定含糊的问题。比如，“已知三角形ABC中，∠A=90ο，∠C=30ο，求∠B的度数。”例如：什么是一个人的成功？如何依据学生心理发展规律实施有效教学？

一般来说，界定清晰的问题较容易解决，心理学往往采用这类问题研究解决问题的规律和策略；而界定含糊的问题较难解决，解决这类问题往往需要创造性思维。根据问题的结构形式可分为排列问题、结构推导问题和转换问题三类。

（1）排列问题给出了所有的成分，要求以一定方式排列它们，以达到规定的目标状态。

（2）结构推导问题给出了几个条件，要求发现隐含在条件中的结构形式，以解决问题。(如，系列填空问题、类推问题)

（3）转换问题只给出了一个初始状态，要求发现一系列产生目标状态的操作，使初始状态不断向目标状态转化，并最终达到总目标。（如，河内塔问题）排列问题如著名的密码算题：有10个不同的字母，分别代表从0到9的一个数，已知D＝5，要求找出每个字母所代表的数，并使算式得以成立。DONALDGERALDROBERT 526485 + 197485 723970河内塔问题请把圆盘从1号木棒上移到3号木棒上，移动规则：（1）一次只能移动一个圆盘；（2）小的圆盘必须放在大的圆盘上面。132ABC二、问题解决问题解决（problemsolving）是由一般情境引起的，需要运用一系列的认知操作来解决某种疑难的过程。（一)问题解决的特点1．问题情境性问题解决是由一定问题情境引起的。问题情境，是指出现在人面前并使人感到不了解和无法解决的那种情境。它促使个体积极思考，运用一系列的认知技能去解决疑难。

2．目的指向性问题解决是自觉的行为，具有明确的目的性。问题解决必须是有目的指向活动，它总要达到某个特定的目标状态。

3．操作序列性

问题解决需要运用高级规则进行信息的重组。而不是已有知识、经验简单的再现。只包括一个心理步骤，或仅需要简单记忆提取的活动，虽有明确的目的性，但不能称为问题解决。

4．认知操作性

问题解决活动必须有认知成分的参与，它的活动依赖于一系列的认知操作来进行。有些活动尽管有目的，而且包括了一系列的操作活动，但没有重要的认知成分的参与，主要是一种身体的活动，也不能称为问题解决。（二）问题解决的类型

问题解决有两种类型：常规性问题解决和创造性问题解决。常规性问题解决，指有固定答案的问题，只需要使用现成的方法来解决；创造性问题解决，指没有固定答案的问题，是通过发展新方法、新步骤实现的。常规性问题与创造性问题往往是相对的，有些问题，对新手来说可能是创造性的，但对专家而言，可能只是常规性的。三、问题解决的早期模式桑代克“尝试—错误”模式苛勒“顿悟”说杜威的问题解决模型瓦拉斯的创造性问题解决模型以动物为对象的实验研究以人为对象的逻辑分析性研究桑代克“尝试—错误”模式桑代克（EdwardL.Thorndike）

桑代克是最早经由动物实验建构学习定律的人，也是心理测验的先驱。猫学习解决迷笼问题是桑代克最经典的实验。1898年，桑代克将饥饿的猫关在迷笼内，并给猫设置了可以通过不同动作逃离迷笼获得食物的方法。桑代克饿猫实验

桑代克认为猫是在进行“尝试——错误”的学习，并得出了猫的学习曲线。他认为学习是一个通过尝试——错误的行为动作逐渐减少，正确行为动作逐渐增加的过程。他进而认为问题解决的过程也是一个“尝试——错误”性质的渐进过程。“尝试——错误说”（trial-and-errorlearningtheory）的基本观点是：

1.

学习的实质在于一定的联结，即情境与反应之间的联结。

2.

学习是通过不断地尝试错误而实现的，即学习是一种渐进地、盲目尝试错误的过程。

3.

情境与反应之间的联结有三个定律：练习律、准备律和效果律。其中又以练习律和效果律为主。练习律（lawofexercise），是指在试误学习和问题解决过程中，任何刺激与反应的联结，一经练习运用，其联结力量就会逐渐增大。练习时间越近，联结保持的力量越大；如果不运用，则联结的力量会逐渐减少，不用的时间越长，则联结力量减小越甚。准备律（lawofreadiness），桑代克观察到，在他的实验过程中，为了保证学习的发生，猫必须处于饥饿状态。如果猫吃得很饱，把它放进迷箱后，它很可能不会显示出任何学习逃出迷箱的行为，而是蜷缩在那里睡觉。所以，对学习的解释必须包括某种动机原则。这就是他所谓的准备律。换言之，学习者是否会对某种刺激作出反应，同他是否己作好准备有关效果律（lawofeffect），是指在试误学习和问题解决过程中，如果其它条件相等，在学习者对刺激情境做出特定的反应之后，满意的结果会促使个体趋向和维持某一行为，而烦恼的结果则会使个体逃避或放弃某一行为。苛勒“顿悟”说苛勒（W.Kohler）

苛勒（1917）提出一种阐明问题解决的性质和过程的模式。他以黑猩猩为实验对象进行长达七年的研究，认为问题解决要求看出问题情境中的各种关系，而对这种关系的理解是突然产生的，是一个顿悟（insight）过程。苛勒的经典实验实验1：苛勒把黑猩猩置于放有箱子的笼内，笼顶悬挂食物（香蕉）。简单的问题情境只需黑猩猩运用一个箱子便可够到香蕉；复杂的问题情境则需要黑猩猩将几个箱子叠起，方可够到香蕉。在复杂问题情境实验中，有两个可利用的箱子。黑猩猩看到笼顶香蕉，并没有想到利用箱子；后来，黑猩猩使用了箱子1，但仍然够不着；最后，黑猩猩将箱子2叠放在箱子1上，迅速取得了香蕉。3天后，苛勒稍微改变了实验情境，但黑猩猩仍能用旧经验解决新问题。在苛勒的黑猩猩问题解决系列实验中，他认为黑猩猩的问题解决是由于它突然对问题情境中的手段（木箱、木棒）和目的（香蕉）之间的关系有所理解，是由于顿悟而实现的。他还认为，人也是依靠顿悟来解决问题的。一般而言，简单的、主体已有经验可循的问题解决，往往不需要进行反复的“尝试——错误”；而对于复杂的、创造性的问题解决，大多需要经过“尝试——错误”的过程，才能产生顿悟。评价试误与顿悟均揭示了问题解决的一个侧面，但从动物实验推论人的复杂问题解决过程，过于简单化。且试误说存在盲目性、顿悟说具有先验性的特点。试误与顿悟是问题解决中对立统一的两个方面，即面对新问题时，先用已有经验（非先验地）转换问题，重组问题结构，以期联想起某种解决方案；若不成功，则有计划和有目的地（非盲目的）尝试多种解决方案。杜威的问题解决模型杜威（D.Deway）

杜威认为问题解决一般包括五个步骤：（1）失调；（2）诊断；（3）假设；（4）推断；（5）验证。这五个步骤是互相联结的。保证解决问题的正确性。

（1）失调，问题解决者在主观上意识到所面临的问题，进行初步怀疑、推测，产生认知困惑或对困难的意识状态。

（2）诊断，从问题情境中识别问题，考虑与其它问题的各种关系，明确问题解决的已知条件、达到的目标以及填补的问题空间。

（3）假设，在分析问题的基础上，将问题情境中的命题与其认知结构相联系，激活有关背景观念和先前获得问题解决的方法，提出问题解决的可行方案。

（4）推断，对问题解决的假设进行经验或实际的检验，并对问题再做明确阐述，以检验各种假设，从中选择最佳方案。

（5）验证，找出经检验为某一问题最佳解决途径的方法，并把这一成功经验组合到认知结构中，以解决同类或新的问题。瓦拉斯的创造性问题解决模型英国心理学家瓦拉斯（G.Wallas,1926）提出了问题解决的理论模型，又称“创造性思维四阶段论”，依次为：（1）准备期（2）孕育期（3）明朗期（4）验证期四、现代问题解决模式西蒙（H.A.Simon

）

20世纪60年代以来，比较有影响的是信息加工论的问题解决模式。这种观点最早由纽厄尔（A.Newell）、肖和西蒙（J.C.Shaw&H.A.Simon,1958）在著名的“通用问题解决程序”（generalproblemsolve）中提出。他们主要从认知心理学和信息加工的角度认识问题解决，从信息加工的角度审视人类解决问题的心理过程。

（一）问题表征问题表征（problemrepresentation）指问题解决者将任务范围或作业领域转化为问题空间，实现对问题的表征和理解。问题空间就是人对问题的内部表征，包含三种状态：初始状态、中间状态和目标状态。初始状态指问题被认识时，问题解决者所处的情境；目标状态是问题解决者所要寻求的最终目标。问题解决的任务在于要找出一种能够把初始状态引向目标状态的操作序列；中间状态是指在实现从初始状态向目标状态的转变过程中，由操作引起的种种状态。河内塔问题“河内塔问题”是一个非常典型的问题解决实例。在三圆盘的“河内塔问题”中，有1、2、3三根木柱和A、B、C三个大小不同的圆盘，圆盘中间有洞，可以套在木柱上。“河内塔问题”就是要求问题解决者把1柱上的一叠圆盘移到3柱上。规则是每次只能移动最上面的一个，大的圆盘不许压在小的圆盘上面。要将初始状态转变为目标状态，就必须移动圆盘，这就是操作。每移动一次，就会改变当时的问题状态而出现新的状态。在移动过程中出现的介于初始状态和目标状态之间的新的问题状态，就是中间状态。中间状态的数量多少，取决于问题解决情境的复杂程度和操作系列是否合理。在上述三个圆盘的“河内塔问题”中，至少会有6个中间状态；如果圆盘增加到6个，那中间状态就会随之增多。123123ABCABC（二）选择操作操作就是问题解决者把一种问题状态转化为另一种问题状态的认知活动，也叫算子（operator）。当问题空间较大时，则难于选择正确的算子，需要应用一定的问题解决策略。问题解决策略（problemsolvingstrategies）指人们在解决问题过程中所运用的方案、计划或办法。它决定着问题解决的具体步骤。问题解决策略主要有两类：算法策略和启发式策略。

算法式策略（algorithmstrategies），即解题的一套规则，它精确地指明解题的步骤。如果一个问题有算法，那么只要按照其规则进行操作，就能得到问题的解。

启发策略（heurisiticstrategies），即凭借个体已有的知识经验，采取较少的操作来解决问题的办法。在解决问题时多用启发式策略，能够运用自己已有的知识，用较少的操作解决问题。问题解决启发式策略应用最为广泛的是手段—目的分析策略和目标递归策略。手段—目的分析策略（means-endsanalysisstrategies），也叫正向工作法，即首先将需要达到的问题的总目标分成若干子目标；然后以问题的当前状态为起点，采取一定的手段或方法逐步实现一系列的子目标，最终达到总目标。这是通过设置子目标逐步缩小起始和目标状态间差距的策略。目标递归策略（ends-startsstrategies），也叫逆向工作法，是从问题的目标状态出发，按照子目标组成的逻辑顺序逐级向初始状态递归。“传教士与野人过河”问题：在河的同一边，有三个传教士和三个野人，他们都要过河，大家都会划船；现在只有一条船，一次只能载两人，任何时候野人多于传教士时传教士就会被吃掉，他们将怎样渡过河去？psychology起始状态：在河的同一边，有三个传教士和三个野人，他们都要过河，大家都会划船；现在只有一条船，一次只能载两人，任何时候野人多于传教士时传教士就会被吃掉；目标状态：传教士和野人都安全过河；中间状态：传教士和野人怎样搭配渡河？手段—目的分析策略

ABCD如果我能证明三角形ACD等于三角形BDC，我就能证明AD=CB。”这样，学生就会证明线的全等推出要证明三角形全等。他进一步还会推想，如果能够证明两条边和夹角相等，那么，就能证明三角形ACD和三角形BDC全等。

例如，已知矩形ABCD，如图9—3所示，求证AD=CB在解决这个问题肘．学生会自问：“怎样才能证明AD=CB呢？目标递归策略（三）实施操作问题解决者实际运用算子来改变问题的起始状态或当前状态，使之逐步接近并达到目标状态。这个阶段也叫执行策略阶段（performstrategiesphase）。一般而言，简单问题只需少量操作，选定的策略能顺利实施；复杂的问题则需要一系列操作才能完成，有时甚至选定的策略也无法实施。（四）评价当前状态问题解决者对算子和策略是否合适、当前状态是否接近目标状态、问题是否已经得到解决等做出评价。如果当前状态被评价为目标状态，则问题得以解决；否则需要进一步选择算子和改变策略，甚至需要重新表征问题空间。这几个阶段并非固定不变，也可能从后一阶段返回到前一阶段。人们据此编写计算机程序，成功模拟了人类解决问题的思维过程，在解决密码算题、进行逻辑证明和下国际象棋等不同类型的问题上都已取得成功。第二节问题解决过程及影响因素问题解决的过程影响问题解决的因素问题解决能力的训练一、问题解决的过程问题解决的过程实质就是科学研究的过程。杜威最早提出了问题解决的五阶段论。我国心理学界倾向于将其分为四个阶段：发现问题、明确问题、提出假设、检验假设。

（一）发现问题（1）主体活动的积极性（2）主体的求知欲望（3）主体的知识经验（二）明确问题明确问题，即认清问题的关键。要明确问题，就必须分析问题。

任何问题都包括要求和条件两个方面，这是问题构成最普遍的形式。要求是指问题解决要达到的目标；条件是指问题解决过程中所能利用的因素和必须接受的限制。分析问题就是要分析问题的要求和条件，找出它们之间的联系和关系，把握问题的实质，确定解决问题的方向。巧取硬币

有一个用20个硬币围成的正方形，其要求是使四边的硬币数相等，条件是只能挪动一个硬币（如下图）。

问题的关键是从右上角取出的硬币必须当成2个使用，即它应既是“左边”的一个，又应是“下边”的一个。从右上角取出那个硬币重叠放在左下角那个硬币上就行了。（三）提出假设提出假设就是提出解决问题的可能途径、方法和策略。提出假设是具有创造性的阶段，也是解决问题的关键步骤。没有假设，问题就无法解决。提出假设的数量和质量取决于两个条件：（1）个体思维的灵活性（2）个体已有的知识经验（四）检验假设检验假设就是通过一定的方法来确定假设是否合乎实际、是否符合科学原理。检验假设的方法有两种：（1）直接检验，即通过实践来检验。一个假设在付诸实施之后如获得预期的结果，就是正确的。

（2）间接检验，即通过推论来检验。有些假设不可能或不允许进行直接检验，就需要进行间接检验。通过推论，选择最佳方案，这是解决问题过程中最常用的检验方法。间接检验的结果是否正确，最终还要由直接检验的结果来证明。二、影响问题解决的因素有关知识经验问题表征方式定势与功能固着问题情境酝酿效应原型启发情绪和动机状态（一）有关的知识经验专家与新手在知识数量上的差异专家与新手在知识组织方式上的差异此外，专家会在计划和分析上花费更多的时间，他们考虑得更加周到，并且直到在脑海里有了一些策略后，才会继续往下做；而新手则往往在计划和分析上欠缺考虑

。

问题表征（Problemrepresentation)是在头脑中对问题信息进行记载、理解和表达的方式。特点:(1)一般分为语言表征和表象（视觉）表征。(2)根据所要解决的问题不同，两种表征形式各有优劣。(3)当问题的呈现方式越符合人们的经验或知觉的习惯，人们就越易于知觉问题情境，问题的解决也就越容易（二）问题表征九点连线要求：笔不离纸，用不多于四条直线连在一起答案：例：用六根火柴搭成四个等边三角形

图中显示的是一个残缺的国际象棋棋盘,它有两个角被切掉了,现只剩下62个正方形。假若你有31张骨牌,每一张恰好可以遮盖棋盘上两个正方形。你是否能够用骨牌把这个棋盘上的所有部分盖住呢?请用几分钟时间试试看。参考答案

每一张骨牌都必须盖住一个白格子和一个黑格子,而去掉的是两个白格子,那么你马上可以发现,既然剩下的是32个黑格子和30个白格子,显然无法用31张骨牌全部盖住图中的棋盘,这个问题原来是无解的。（三）定势与功能固着定势（set）指在先前活动中形成的、影响当前问题解决的一种心理准备状态。定势有时有助于问题的解决，有时会妨碍问题的解决。研究表明，在问题情境不变的情况下，定势能使个体应用已掌握的方法迅速地解决问题；在问题情境发生变化的情况下，定势会妨碍个体采用新的解决方法。心理学家陆钦斯（A.S.Luchins,1942）的“量杯”实验是定势影响迁移的一个典型例证。表1陆钦斯量杯实验

结果表明，如果被试先进行一定的练习，并发现所练习的问题都可以应用三杯方法（即B-A-2C）来解决的话，则被试就形成了定势，从而使后面的解题速度加快。第二组没有产生定势的被试直接使用了最简便的解决问题的方法（即A-C或A+C）。

问题：公安局长在茶馆里与一位老头下棋。正下到难分难解之时,跑来了一位小孩,小孩着急地对公安局长说:“你爸爸和我爸爸吵起来了。”老头问:“这孩子是你的什么人?”公安局长答道:“是我的儿子。”请问:这两个吵架的人与公安局长是什么关系?在荒无人迹的河边停着一只小船，这只小船只能容纳一个人。有两个人同时来到河边，两个人都乘这只船过了河。请问：他们是怎样过河的?有一位警察带着一位小孩子在过马路，路人问那位警察他是你的儿子吗？警察说：是，那路人又问那个小孩子；他是你爸爸吗？小孩子说：不是，为什么？

答案就是两个人分别在河两岸。答案:妈妈。功能固着（functionalfixedness）这个概念是由邓克尔（Duncker.K,1945）提出的。它是一种从物体的正常功能的角度来考虑问题的定势。

问题利用如图所示的材料，将蜡烛象壁灯一样立在墙上。实验材料：桌上放3支短蜡烛，3只火柴盒，几根火柴，几枚图钉。两种设置方式是，设置方式（1）：蜡烛、火柴和图钉分别装在3个火柴盒里。设置方式（2）：蜡烛、火柴、图钉和火柴盒分开放置，火柴盒里不放任何东西。可见，两种设置方式的唯一区别是，火柴盒里是否装了东西（图略）。

实验程序：实验时，第一组被试者在第一种设置方式下独立解决问题，第二组被试者是在第二种设置方式下独立解决问题。记下在规定时间（29分钟）内成功解决问题的各组人数。

答案很简单：划着火柴，将蜡烛底部烫热熔化，再往火柴盒上一粘，这样，烛油冷却凝固以后，蜡烛就与火柴盒粘连在一起了。最后，将盒子用图钉钉在木板上。盛物的盒子变成了烛台，问题就迎刃而解了

实验的结果很耐人寻味。心理学家发现，第一组被试者的成绩远远不如第二组。第一组只有40%的被试者在规定时间内解决问题，而第二组却有86%的被试者解决了问题。那么，这是什么原因呢?心理学家是这样解释的：由于两组被试者解决问题时所面临的情况只有一个区别，即第一组看到的火柴盒是装了东西，第二组看到的火柴盒却什么也没有。除此之外，其他情况完全相同。这样，就可以肯定，正是这个唯一的区别造成了两组被试者成绩的不同。显然，火柴盒装了东西后，被试者容易受到功用固定性的影响，而难以想到火柴盒的其他用处。而火柴盒里不装东西，就较容易想到还有别的用处。

问题答案在现有条件下，如何同时抓住两根绳子？（四）问题情境问题情境是个体面临的刺激模式与其已有知识结构所形成的差异。如果呈现的刺激模式能直接提供适合于解决问题的线索，就有利于找到解决问题的方向、途径和方法；反之，如果刺激模式掩蔽或干扰了问题解决的线索，就会增大解决问题的困难【举例1】如下图所示：已知正方形的内切圆的半径为2cm，求红色部分的面积。

【举例2】有一个人用600元买了一匹马，又以700元卖了出去，然后他又用800元买回来，再以900元卖出去。问：他赚了多少钱？有一个人用600元买了一匹白马，又以700元卖了出去，然后他用800元买了一匹黑马，