问题解决的心理过程与策略

第二节　问题解决的心理过程与策略

一、问题解决的心理过程

问题解决在心理学中的研究有较长的历史，曾出现过各种不同的理论观点，如尝试－错误说、顿悟说、五步骤观点、四阶段观点等，尽管它们在问题解决心理过程研究方面取得了一定的成就，但是都未能成功地解释整个问题解决过程。直到20世纪50年代认知心理学兴起以后，提出了问题解决的周期理论等一系列新的理论观点，该领域的研究才出现新的转机。下面简要介绍一下上述几种理论观点。

(一)杜威的五步骤

1910年，杜威提出了问题解决的五步模式⁽⁶⁾:

(1)困惑、挫折感或意识到困难的状态;

(2)确定疑难究竟在什么地方，包括不太具体地指出所追求的目的，需要填补的缺口或要达到的目标;

(3)提出问题的各种假设;

(4)如有必要，连续检验这些假设，并对问题重新加以阐述;

(5)进行验证，证实、驳斥或改正这个假设。

奥苏伯尔在1978年指出，对于解决问题的心理过程的描述，60多年来无人超过杜威。⁽⁷⁾这一方面说明了杜威在问题解决研究中取得的成就，另一方面，也说明了在问题解决上取得研究进展的困难性。

(二)奥苏伯尔的四阶段观点

奥苏伯尔和鲁宾逊以几何问题的解决为原型，于1969年提出了一个解决问题的模式(图7－1)。这个模式的特点是不仅描述了问题解决的一般过程，而且指明了解题者原有知识结构中各成分在解决问题过程中的不同作用，为培养解决问题能力指明了方向。

图7－1　奥苏伯尔和鲁宾逊解决问题模式

根据奥苏伯尔和鲁宾逊的观点，问题解决经历四阶段:

第一阶段，呈现问题情境命题。奥苏伯尔认为，问题是由有意义的言语命题构成的，其中包含了目标和已知条件。

第二阶段，明确问题目标与已知条件。问题情境命题是客观存在的刺激材料，它们可以激发学生回忆有关的背景命题。学生把这两种命题相联系，从而理解问题的条件和要达到的目标。这是一种有意义的接受学习形式。

第三阶段，填补空隙过程。这属于解决问题过程的核心，学生看清了“已知条件”(他当时的状况)和目标(他必须到达的地方)之间的空隙或差距。填补空隙涉及下述的知识与加工过程。

背景命题:有关背景命题指学生认知结构中与当前问题的解答有关的事实、概念和原理。学生在各门学科的学习中，系统地积累了许多这样的事实、概念和原理。遇到新问题时，随之而来的常常是要学习新的命题、定理与法则。但为了解决当前的问题，他必须从已有知识的贮备中取出一组或多或少明确规定的命题。

推理规则:推理规则是作出合理的结论的逻辑规则。在明智的论争或进行逻辑思维的过程中，都存在着各种外显的或内隐的规则。

第四阶段，解答之后的检验。问题一旦得到解决，通常便会出现一定形式的检验，查明推理时有无错误，空隙填补的途径是否最为简捷，以及可否正式写下来供交流之用等等。

奥苏伯尔曾考察过这一解决问题模式在学校其他学科方面的适用性。他发现，有些学科并没有出现与数学及自然科学相同的解决问题的过程，它们的内容并未按顺序组织起来，也缺乏有组织的原理。然而，这个解决问题模式对于非自然科学方面的教师分析高层次的任务是有益的。该项模式重视原有知识结构在解决问题中的作用，而且把原有知识分解为背景命题、推理规则和策略。从这一点来看，该模式对问题解决能力的实质性分析与信息加工观相接近。

(三)认知心理学的观点:问题解决的周期模型

由于认知心理学把信息加工的方法引入到问题解决心理过程的研究，使问题解决成为心理学中的主流研究领域。

研究者们已经提出了各种各样的模型用于精确描述问题解决中的各个步骤，当考虑这些步骤时，应意识到它们代表的是问题解决的循环，而不是一个线性的发展过程，几个步骤之间有一定的灵活性。一个成功的问题解决常常往返于各个步骤之间，如果需要的话还可以改变它们的顺序，甚至在适当的时候可以跳过或增加某些步骤。问题解决周期中的几个步骤包括:问题的确定、问题的定义、策略的形成、信息的组织、资源分配、监控和评估(图7－2)。

图7－2　问题解决周期

(1)问题的确定:把一个情景确定为问题情景是很重要的一步。例如，想写一篇学期论文，首先必须确定在论文中打算探讨的问题。

(2)问题的定义和表征:一旦明确了有问题存在，还需要很好地定义、表征这个问题，才能知道如何解决它。问题的定义非常关键，如果没有正确地定义和表征问题，就很难使问题得到解决。

(3)策略的形成:一旦问题被有效地定义下来，下一步就是拟定一个解决问题的策略。策略可以是分析过程——把复杂问题的整体分解成许多可处理的元素，或者策略还可能包括综合过程——把各个元素集中在一起，进而组合成为有用的信息。

(4)信息的组织:一旦策略(至少是暂定的策略)形成了，就可以用某种能够实现这个策略的方式开始组织有效信息了。

(5)资源分配:除了一些特殊问题之外，大部分问题都是有限资源的问题，包括时间、金钱、设备、空间等。有些问题值得花大量的时间和其他资源去解决，但有些问题不必如此。而且，我们需要知道何时分配何种资源。研究表明，与新手相比，熟练的问题解决者(和优秀的学生)往往花更多的脑力资源在总体(总图)计划上。新手(和落后的学生)往往比专家花更多的时间在局部(细节)安排方面。

(6)监控:人们在解决问题时，必须关注问题解决的每一步。有效的问题解决者并不是直到终点时再检查自己身处的位置。相反，他们每一步都在检查自己，确保自己正一步步地接近目标。如果发现偏离了目标，他们就会重新评估自己的问题解决过程，也许会发现这种偏离可能给自己带来另外一条全新方向的、更有前景的道路。

(7)评估:通过评估可能会发现新的问题，也可能对原先的问题进行重新定义;可能会形成新的策略，发现新的资源，或者对已有资源的利用更充分。因此，当问题解决有了一个较满意的结果、并重新开始一个新的循环时，此次问题解决的周期才得以完成。

二、问题解决的思维策略

采用什么策略来解决问题，是影响问题解决效率的一个很重要的因素。纽厄尔和西蒙在问题解决的研究中取得了非常重要的突破。他们认为，在问题解决中有算法和启发法这两类通用的问题解决策略。

(一)算法

算法策略就是在问题空间中随机搜索所有可能的解决问题的方法，直至选择一种有效的方法解决问题。简而言之，算法策略就是把解决问题的方法一一进行尝试，最终找到答案。例如，一只密码箱有3个转钮，每一转钮有0～9十个数字，现要采用算法策略找出密码打开箱子，就要逐个尝试3个数字的随机组合，直至找到密码为止。采用算法策略的优点是它能够保证问题的解决，但是采用这种策略在解决某些问题时需要大量的尝试，因此费时费力。当问题复杂、问题空间很大时，人们很难依靠这种策略来解决问题。另外，有些问题也许没有现成的算法或尚未发现其算法，算法策略对这种问题将是无效的。⁽⁸⁾

(二)启发法

启发法是人根据一定的经验，在问题空间内进行较少的搜索，以达到问题解决的一种方法。启发法不能完全保证问题解决的成功，但用这种方法较省时省力。下面是几种常用的启发性策略:

1.手段——目的分析

所谓手段——目的分析就是将需要达到的问题的目标状态分成若干子目标，通过实现一系列的子目标最终达到总目标。它的基本步骤是:①比较初始状态和目标状态，提出第一个子目标;②找出完成第一个子目标的方法或操作;③实现子目标;④提出新的子目标。如此循环往复，直至问题的解决。下面图7－5中的河内塔问题，可以应用这一分析方法解决。

在一块板上有3根柱子，在柱1上有自上而下大小渐增的三个圆盘A、B、C。要求被试将圆盘移到柱3上，且仍保持原来放置的大小顺序。移动的条件是每次只能移动一个圆盘，大盘不能放在小盘上，在移动时可利用柱2。

图7－3　河内塔问题

解决这一问题，目前最重要的差异是C盘不在柱3上，要消除这一差异，选择的操作是把C盘移到柱3上。但根据条件，当C盘上没有其他圆盘时C盘才可移动，现在C上有B和A，因此建立的第二个子目标是先移动B。由于移动B的条件不成熟，因此另一个子目标是先移动A。现在，移动A的条件成熟，因此把A移到柱3，B移到柱2，再将A移到柱2B的上面，此时即可将C移到柱3上。这时当前状态与目标状态的差别是B不在柱3上，要消除这一差别，需建立另一个子目标，即先将A移到柱1，完成这一操作后，再将B移到柱3上，最后把A移到柱3上。至此达到了问题所要求的目标状态。

在日常生活中，手段——目的分析是人们比较常用的一种解题策略，它对解决复杂的问题有重要的应用价值。

2.逆向搜索

逆向搜索就是从问题的目标状态开始搜索，直至找到通往初始状态的通路或方法。例如，人们要去城市的某个地方，往往是在地图上先找到目的地，然后查找一条从目的地退回到出发点的路线。

逆向搜索更适合于解决那些从初始状态到目标状态只有少数通路的问题，一些几何问题较适合采用这一策略。例如，“已知长方形ABCD，求证对角线AD=BC”，运用逆向搜寻解决这一问题的思路是:要证明AD=BC，必须首先证明△ACD≌△BDC;要证明两个三角形为全等三角形，必须证明∠ACD=∠BDC，AC=BD，CD=CD。由于已知ABCD为长方形，这些条件都满足，所以AD=BC。

3.爬山法

爬山法是类似于手段——目的分析法的一种解题策略。它是采用一定的方法逐步降低初始状态和目标状态的距离，以达到问题解决的一种方法。这就好像登山者，为了登上山峰，需要从山脚一步一步前进一样。

爬山法与手段——目的分析法的不同在于后者包括这样一种情况，即有时人们为了达到目的，不得不暂时扩大目标状态与初始状态的差异，以有利于最终成功。

总之，算法与启发法是两类性质不同的问题解决策略。虽然算法能保证问题一定得到解决，但它不能取代启发法。这有几个方面的原因。首先，现在不能肯定所有问题都有自己的算法，有些问题也许没有算法，或者尚未发现其算法。其次，一些问题虽有算法，但应用启发法可以更迅速地解决问题，如打开密码箱问题，第三，许多问题的算法过于繁杂，往往耗时过多，实际上无法加以应用。⁽⁹⁾

三、影响问题解决的因素

问题解决的思维过程受多种心理因素的影响，除了受策略因素的影响外，还受到其他因素的影响。

(一)动机状态

需要解决的问题对解决者的意义越大，就越能激发起解决者的解决动机。但是，问题解决的效率与动机强度并不是直线关系。动机的程度与问题解决效率之间呈倒“U”型曲线关系，即动机过弱，不能激起问题解决者的积极性;随着动机强度的增加，问题解决的效率也会相应提高;但到了一定程度时，动机过分强烈，问题解决的效率反而下降。这种现象在考场和赛场中并不罕见。特别是过分强烈的动机，会使智力活动和动作技能组织不起来，这已是不争的事实。因此，为了有利于问题的解决，问题解决者既要积极主动，又必须沉着从容。⁽¹⁰⁾

(二)问题表征

问题的表征会影响问题解决的效率，有效的表征有利于问题的解决。通过对中学生简单与复杂物理问题解决表征机制的研究，发现简单与复杂物理问题解决表征可分为不同的等级。复杂问题的表征可概括为初步表征和深层表征。初步表征是从形成问题的外部表征转化为内部表征，而进一步的解题则需要形成对问题的深层表征。问题的深层表征已无法依赖于外部表征的快速转换，必须提取已知条件的隐含信息，在更广泛的领域激活专门知识或相关样例。依此完成问题的内部表征。深层表征是以内部表征为主的，即建构相应的心理结构。⁽¹¹⁾

(三)定势

定势是由心理操作形成的模式所引起的心理活动的准备状态，也就是人们在过去经验的影响下，解决问题时的倾向性。在问题解决中，定势有积极影响，也有消极影响。积极影响表现在解决类似问题时，倾向采取习惯的方式解决，可以提高解题效率;消极的影响表现为它限制形成假设的范围，并使所尝试的问题解决方法固定化。

(四)功能固着

人们把某种功能赋予某种物体的倾向性称为功能固着，如盒子是装东西的，毛笔是写字的等等。在解决问题的过程中，人们能否改变事物固有的功能以适应新的问题情境的需要，常常成为解决问题的关键。如邓克尔1945年的实验中，有三个小纸盒子，一个装火柴，一个装图钉，一个装小蜡烛，要求大学生把蜡烛点燃置于木屏风上。在实验中，当把火柴、图钉和蜡烛分别放在各自的盒子里时，一些大学生感到束手无策，解决问题的成功率是61%。当把火柴、蜡烛、图钉从纸盒里拿出来，把空盒子放在桌子上时，解决问题的成功率超过了98%。这是因为纸盒子装了东西后，容易使人的思维固着在“纸盒子是容器”上，影响了对问题的解决。

(五)知识经验

解决问题必须具有相应的知识经验，只有依据有关的知识才能为问题的解决确定方向、选择途径和方法。一般来说，知识经验越多，解决问题越容易。这一点明显地体现在专家和新手在问题解决中的不同特点上。一项研究发现，专家比新手在以下五个方面存在优势。

(1)他们比新手更容易发现大量信息背后所隐含的结构，即比新手更容易看到新的全貌，而新手则关注信息的细节。

(2)他们执行任务的速度更快，而且错误更少。

(3)他们能够在更深的层次上处理问题，因此，他们思考的是问题隐含的深意，而不仅仅是那些由对问题的看或听所提供的表面信息。

(4)他们对本领域信息的记忆能力比新手更强，因为他们有着丰富的知识背景，而且他们的专业知识是高度组织化的。

(5)他们在行动之前花更多的时间对问题进行分析，因此在处理问题的时候比新手更有效率。在很大程度上，专家在他所擅长的领域里通过处理各种问题从而积累了大量的经验，使得他们能够对相关领域内的问题进行自动化的解决。这种自动化使得专家对问题解决不再需要付出很大的努力，有时候甚至他们都不知道自己在做什么。

除上述各因素外，个体的人格、人际关系、解决问题时所采取的策略等都能影响到问题的解决。

四、问题解决能力的培养

“教育计划具有的重要的、终极的目的是教会学生解决问题。”⁽¹²⁾在教学实际中，可以结合各门学科的内容来训练和提高学生解决问题的能力。在训练学生的问题解决能力时，可以从以下几个方面着手。

(1)培养学生主动质疑和解决问题的内在动机。学生在学习中面临的问题解决任务，常常是由教师和教材提出的。在绝大多数情况下，问题的已知条件、未知条件、目标状态，甚至其大致类型都已明确下来，学生不难完成对问题的理解。然而这样带来的问题也是明显的:一是减少了学生自己判断有关信息和无关信息的机会，不能训练学生的模式辨别能力;二是由于问题是由教师和教材规定的，学生(尤其是一部分成绩不良的学生)常常把它们看成是无可奈何的任务，增加了解决问题的心理阻力，不利于学生获得学习的乐趣和信心，学习变得被动。三是不利于锻炼学生独立地进行发现问题、提出问题、表述问题和明确问题等的智慧活动能力。

(2)问题的难度要适当。问题难度的设置应当有一个从较易到较难，从简单到综合的渐进的过程。刚学原理和所学不多时，难度太大会挫伤学生的解题积极性;但总是解决容易的问题，也不利于问题解决能力的提高。

(3)帮助学生正确表征问题。经常训练学生从各个不同的角度，用不同的方式来表征问题是有好处的，学生可以从中获得对问题进行灵活的、有效的表征的经验。画草图、列表、写方程式等都是常用的表征问题的方式。

(4)帮助学生养成分析问题和对问题归类的习惯。分析问题的过程是一个不断进行知识的激活、模式识别、辨别与分化的过程。它既能促进对陈述性知识的精加工，又能促进对程序性知识的运用条件的熟练识别。在分析的基础之上对不同的问题进行归类和组织，有利于获得各种解决问题的图式。

(5)指导学生养成善于从记忆中提取信息的习惯。解决问题需要将已有的知识、原理、经验加以重新组织，因此要训练学生迅速地提取有关的信息;但也要防止学生养成总是重复过去的方法的做法，鼓励他们从不同的角度，用新的方法去解决同类的问题。

(6)训练学生陈述自己的假设及其步骤。学生能够清楚地意识到自己的解题过程，就能自觉地对自己的解题过程和方法加以指导，明白自己理解上的错误和偏差，也能理清自己的思路，有利于及时、正确地归纳和总结解题的经验与策略，进行自我指导和监察。这实际上是对认知策略的觉察和训练。