第十问题解决.ppt

第十章问题解决,一、问题解决的概念二、问题解决的基本阶段三、问题解决的策略四、问题解决的心理步骤五、影响问题解决的因素六、专家与新手解决问题能力的差异七、问题解决能力的培养,一、问题解决的概念,1.问题（problem）问题是指个体想做某件事，但不能立刻知道做这件事所需要采取的一系列行动、方法、策略。一般来说，它不能直接用已有的知识解决，但可以间接地用已有知识解决。问题的三种基本成分：（1）给定（givens）已知条件，即问题的起始状态（2）目标（goals）问题结论，即答案或目标状态（3）障碍（obstacles）问题空间，它问题解决者苦恼、兴奋，其解决过程充满困难。,只许移动一根火柴使等式成立,问题的分类（1）界定良好的问题和界定不良的问题界定良好的问题（well-defined problem）：初始情境、目标情境、可能的操作和运算过程都很清楚的问题。界定不良的问题（ill-defined problem）：缺乏清晰的初始情境、目标情境、可能的操作和运算过程的问题。（2）具体问题和抽象问题具体问题：问题的内容要求比较明确的问题。抽象问题：概括水平很高的问题。,（3）归纳结构问题、转化问题和排列问题归纳结构问题：呈现几个成分，要求问题解决者发现隐含在这些结构里的结构形式。转化问题：给出一个初始状态，问题解决者必须发展一系列达到目标状态的操作，通过这些操作，使最初状态不断向目标状态转化，最终达到终极目标。例如河内塔问题就是属于这类问题。排列问题，指给出所有的成分，而问题解决者必须以一定的方式排列它们，通过排列达到目标状态。例如解密码算术题就属于这类问题。,2.问题解决（problem solving）传统认为问题解决是指个人利用已有知识来处理新的情境。认知心理学的问题解决是人在没有明显的解决方法的情况下，将给定情境转化为目标情境的认知加工过程。换言之，问题解决是有目的的认知活动，而非自动化的加工。笔者认为问题解决是问题解决者通过对已有知识、技能或概念、原理、规则进行重新改组，逐步克服障碍直到消除障碍达到目标的过程。问题解决具有三个特征：目的导向、是一系列的心理操作、有明显的认知操作。,二、问题解决的基本阶段,(一)杜威的五阶段划分 杜威在1910年出版的我们怎样思维一书中，首次对问题解决的心理过程进行了探讨，提出了问题解决的五个步骤：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.提出问题的种种假设；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。,杜威后来又把自己提出的问题解决的五个步中，并形成了，教学的五个步骤：(1)儿童要有一个真实的经验情境，要有一个对活动本身感兴趣的连续活动；(2)在这个情境内部产生一个真实的问题，作为思维的刺激物；(3)儿童要占有知识资料，从事必要的观察，以对付这个问题；(4)儿童必须负责一步一步地展开其所想出的解决问题的方法；(5)儿童要有机会通过应用来检验其想法。,(二)奥苏伯尔和鲁滨逊(Robinson)的四阶段划分 奥苏贝尔和鲁滨逊通过研究学生对几何问题解决的过程，提出了问题解决要经历如下四个阶段。第一个阶段：呈现问题情境命题。此阶段主要把问题以一定的命题形式呈现在学生面前，并要求学生掌握这些命题。第二个阶段：明确问题的目标与已知条件。问题的情境命题，最初只是对问题的潜在意义的陈述。如果学生具备有关的背景知识，就能使问题情境命题与其认知结构联系起来，从而理解面临问题的性质和条件。明确问题情境命题有两个功能：一是规定解题过程的目标；二是规定学生进行思考的出发点。,第三个阶段：填补空隙。这个阶段是问题解决过程的核心。学生在明确了已知条件和要达到目标间的空隙后，要找到填补空隙的方法。例如从大脑储存的知识中提取出与解决当前问题有关的知识、规则，同时还要找到问题解决的策略。第四个阶段：解答之后的检验。这个阶段是问题解决的最后一关。问题解决后，要进行检验，即查明填补空隙的方法是否正确、简捷、合理。,(三)斯滕伯格的三阶段划分斯滕伯格认为，如果要创造性地解决问题，需要被试能在问题解决过程中产生顿悟。斯滕伯格认为，顿悟不只包括一个过程，而是包括三个不同的而又相关的心理过程。(1)选择性编码(selective encoding)，指能把必要的已知条件与多余的已知条件区别开来，这种辨别能力是学生解决问题时选择性编码的认知加工的基础。,(2)选择性组合(selective combination)，指个体将最初分离出的信息组合成一体，个体必须知道如何在解决问题的过程中，将那些看似无关紧要的但却是极有价值的线索组合起来。这种顿悟的产生，依赖于学生能够想到办法，将互不相关或者至少是表面上不相关的因素联系起来。(3)选择性比较(selective comparison)，指个体将新获得的信息与过去获得的信息联系起来，并能f发现新信息和旧信息在某些方面是相似的，在某些方面是相异的，并利用旧信息更好地理解新信息。要想发现新旧两种信息之间的联系，需要学生运用推理、类比、模仿等方法。,三、问题解决的策略,(一)策略的定义策略是一种用来使问题发生某些变化并由此提供一定信息的处理、试验或探索。(二)几种主要的问题解决策略1算法式策略。算法式策略是一种保证可以产生答案的步骤。所谓算法，是指一种能够保证问题得到解决的程序。例如，河内塔问题的解决就需要利用算法式策略来进行。算法式策略的特点是总能保证问题一定得到解决。,2启发式策略。启发式策略是凭借经验来解决问题的一种方法，或者可以说是有助于人们找出问题解决方法的一种提示或经验估计。启发式策略有助于导致问题的解决，但不能保证一定会把问题解决。主要的启发式策略有如下几种：(1)手段一目的分析策略。这种策略的核心是发现问题的当前状态与目标状态之问的差别并采用一定的步骤来缩小这种差别。也就是说，将需要解决的问题的总目标分为若干子目标，通过一系列的子目标最终达到总目标，使问题得到解决。,其基本的操作步骤是：第一，认清问题的初始状态和目标状态；第二，分解问题的总目标为若干小目标(每个小目标就是一个中间状态)；第三，选择手段将初始状态向第一个小目标推进；第四，达到第一个小目标后，再选择手段向第二个小目标推进，依次类推；第五，如果某一手段行不通，就退回到原来状态，重新选择手段，直到最终达到总目标。,(2)爬山法策略。这种策略的名称是一个形象的比喻，即在问题解决的过程中，假定的目标是山顶，人们不可能一下子爬到山顶，而是先确定较低处为我们的目标，爬上这个目标后，再确定比较高处为目标，如此多次循环，最终达到山顶。,(3)反推法策略。这种策略适合于解决那些从起始状态出发可以有多种方法，但是只有一种方法能够达到目标状态的问题。其基本思想是：从目标状态出发向初始状态反推，直到达到初始状态为止，然后再由初始状态沿反推路线一步步正向求解。,(4)简化策略。这种策略就是在问题解决过程中，先抛开问题的某些细节直接抓住问题的关键信息，将抽象的问题简化成简单的形式，然后解决已简化了的问题，最后实现对复杂问题的解决。例如，有这样一个问题：在一张桌子前，从左到右依次并排坐着A、B、C、D四个人请根据以下信息，指出谁有辆小轿车。已知条件：A穿蓝衬衫；穿红衬衫的人有辆自行车；D有辆摩托车；C靠着穿绿衬衫的人；B靠着有小轿车的人；穿白衬衫的人靠着有摩托车的人；有三轮车的人距有摩托车的人最远。,四、问题解决的心理步骤(七个),第一步：问题识别。问题识别是问题解决过程中最难的一步。这种困难有时表现为错误地识别问题的目标，有时表现为实现目标存在某种障碍，有时表现为问题解决时心不在焉。问题识别的最好方法是将问题写在纸上，并标出要解决的问题。第二步：定义问题和表征问题。一旦问题被识别之后，就需要定义问题和表征问题。这是解决问题的关键步骤，因为不正确的定义问题和表征问题将会造成解决问题上的麻烦。定义问题和表征问题的根本就是限定问题。,第三步：形成策略。在有效地定义问题之后，下一步需要计划问题解决的策略。问题解决的策略包括分析策略、综合策略、发散策略、聚合策略。其中分析策略是将整个问题分解为各个部分；综合策略是将问题的各要素整合起来；发散策略是从不同角度想出问题解决的方法；聚合策略是将问题解决的多种可能性集中在一点上，找出最佳的解决方法。第四步：组织信息。一旦确定了问题解决的策略后，就应着手组织可利用的相关信息，以使问题解决的策略发挥作用。当然，组织相关信息的过程不可能一次完成，需要多次组织以形成最适合于问题解决策略的表征。,第五步：分配资源。在问题解决过程中，每个人经常面l临的问题是资源不足。这主要表现在时间、经费、装备、空间等方面。有些问题解决需要大量的时间和经费；有些问题解决需要很大的空间和装备。因此，必须明确资源如何分配才有利于问题解决。通常的做法是用一张纸，写出自己已有的资源，并计划如何分配。第六步：监控问题解决过程。在问题解决过程中，有效的问题解决者不仅在解决问题后进行反思，而且更重要的是监控自己解决问题的每一步，以确保最快、最有效地达到问题的目标。如果一个人不能在问题解决开始时就监控的话，可能开始解决问题时就已经错了而没有及时发现，最后导致更大的损失。,第七步：评估问题解决。就像问题解决需要监控一样，也需要对问题解决进行评估。通过评估，新问题才会识别，重新定义，选择新的解决策略，分配认知资源。评估既可能标志着问题解决的结束，也可能标志着问题解决的开始。,五、影响问题解决的因素,（一）影响问题解决的主观因素 1.定势是重复先前的心理操作所引起的对活动的准备状态。它对问题解决有积极和消极的影响。当解决的问题和定势一致时会有积极影响；当所解决的问题和定势不一致时会有消极影响，定势不利于尝试新方法。解决问题时，须突破定势才能成功解决问题。,2.功能固着（functional fixation）功能固着：是指人们在解决问题时只看到某种事物的通常功能，而看不到其特殊功能。人们在解决问题时往往受事物固有功能的限制而不易突破，但一旦突破解决问题的思维就会活跃起来。,3.知识经验 在问题解决时所需要的知识经验，有两层含义。其一，指一个人所拥有的知识经验的数量。在通常情况下，一个人所拥有的知识经验的数量越多，越有利于问题的解决。其二，指一个人所拥有的知识经验的质量，即在实践活动中积累起来的知识经验，也就是活的知识经验，即专家知识。,4.认知结构 认知结构是学生头脑中已有的知识结构，它是问题解决过程中一个最关键的因素。这主要是因为在解决任何问题时，都要把已有的经验加以改组，使之适合于当前的问题情境的要求。因为认知结构中的观念都是问题解决的原材料，所以无论出现正迁移还是负迁移，显然都反映着认知结构变量的性质和影响。,认知结构在问题解决中的作用，可从以下三个方面来认识：第一，“组织者”的作用。第二，“认知结构变量”的作用。“认知结构变量是个人头脑里知识结构在内容和组织上的特征。认知结构变量主要包括三个方面，即认知结构中起固定作用观念的可利用性、可辨别性和清晰稳定性。第三，良好认知结构的迁移效应。教育教学的主要目标就是形成学生良好的认知结构，以利于在解决问题中的迁移。,5.记忆与理解记忆是理解的前提，理解又会促进记忆。在理解的基础上对知识的牢固记忆有利于问题的解决。如果要求在短时间内学会解决问题，则记住问题解决规则的方式更好；如果要求在较长时间里运用问题解决规则，则理解问题解决规则的方式更好。,6.情绪和动机状态 情绪和动机状态影响问题解决的效果。就情绪和动机的强度来说，在一定限度内，情绪和动机强度与问题解决的效率成正比，但动机太强或太弱，情绪过于激动或过于低沉，都会降低问题解决的效率。一般而言，中等强度的动机和相对平稳的情绪状态最有利于问题解决。,7.人际关系团体内相互协作、平等和帮助的人际气氛有助于问题的解决，而人际关系紧张或互不信任会妨碍问题的解决。,（二）影响问题解决的外部因素 1.问题表征的方式(1)情境中物体和事物的空间排列不同，会影响问题的解决。一般说来，解决某一问题所必需的物体比较靠近，都在人的视野之中，问题就容易解决，反之则困难。(2)问题情境中的刺激模式与个人的知识结构越接近，问题就越容易解决。(3)问题情境中所包含的线索太少或太多都不利于问题的解决。,2.环境因素噪音、温度（太冷和太热）、湿度（太干燥和太湿润）、光线（太亮和太昏暗），都会影响问题的解决。,六、专家与新手解决问题能力的差异,格拉泽和齐（R.Glaser M.T.H Chi，1988）对有关的研究作了系统的概括，他们认为，专家与新手解决问题的能力差异表现在六个方面。（一）有意义的知觉模式的差异 测量知觉模式的典型方法是：给被试呈现某个方面的信息，然后请他复现这些信息。例如，有人以国际象棋专家和新手为被试，给他们呈现一典型的对奕棋盘，看5秒。然后要求他们在空棋盘上复现看到的棋子位置。结果表明，国际象棋大师看一眼能复现20多个棋子及其位置，新手只能复现45个棋子及其位置。这说明专家能知觉较大的有意义的刺激模式，新手不具备这样的能力。按现代认知心理学的解释，是专家具有较大的有意义的知觉模式。,（二）短时记忆和长时记忆的差异 人的短时记忆容量（又称短时记忆广度）为72个独立的信息单位。研究表明，通过专门训练，人的短时记忆容量可以扩大。专家的短时记忆力好于新手是因为他们利用原有知识将新信息组成较大组块的记忆策略。同样，专家在他熟悉的领域有较优越的长时记忆能力。因为人的长时记忆能力决定于他的知识的加工深度。知识加工程度越深，记忆效果越好。,（三）技能执行速度的差异 某一领域的专家，如物理学家、数学家、文学家等，他们在基本技能方面的掌握已达到高度熟练的程度，有的已达到自动化。在解决复杂问题中，由于这些基本技能自动运行，便减轻了他们的短时记忆负担，他们可以把精力集中于运用策略，完成需要高水平思维方面的任务。除了基本技能熟练之外，专家有时解决问题速度快的另一个原因是，他们不必一步一步地进行推理。,（四）用于表征问题的时间差异在解决常规问题时，专家比新手快得多。但在解决困难的新问题时。专家用于表征问题的时间比新手要长一些。原因是他们有更多可供利用的知识，他们需要思考与当前问题最有关的是什么知识。,（五）表征的深度差异当遇到一个新问题时，专家能很快抓住问题的实质，根据问题的内在结构表征问题。（六）自我监控技能的差异研究表明，专家倾向于更频繁地检查自己对问题的解答，而且这种检查的效果比新手更好。,加涅的专家解决问题过程的图示,综上所述，专家和新手解决问题能力的差异可以归结为他们在掌握的结构化、组成图式的知识、熟练的技能和灵活的解题策略上的差异。也就是说，可以归结为解题者在掌握的陈述性知识、作为程序性知识的智慧技能和作为特殊程序性知识的认知策略上的差异。,七、问题解决能力的培养,（一）问题解决的一般原理(1)在试图解决某个问题前，要先对它进行明确的阐述和规定；(2)要超出某些显而易见的东西；(3)要避免把注意力只局限于问题的一个方面；(4)要当心和避免产生功能固着和负迁移的可能性；(5)要放弃无希望的线索并寻找另外的可行途径；,(6)要探究一下你所得到的材料有多大的信度和代表性；(7)要弄清楚任何前提所依据的假设；(8)要明确区分数据和推论；(9)要利用由未经证实的假说中得到的信息；(10)要谨慎地接受同你自己意见一致的结论。,（二）培养学生掌握问题解决的常规步骤（6个）第一，分析问题。教师先带着学生分析问题，然后和学生一起分析问题，最后让学生独立分析问题。第二，产生一个问题解决的计划。问题解决的计划应包括总的目标、如何解决问题、解决问题需要哪些特殊策略和哪些特殊的能力。学生在解决问题前如果有了一个计划，他们解决问题的活动就是理性的而不是盲目的了。,第三，回忆已有的信息或获得新的信息。要想解决一个特定的问题，学生必须有三种信息：事实的信息、概念和原理。其中，概念和原理这两种信息对于问题的解决来说是非常重要的。善于解决问题的学生，对与解决问题有关的概念和原理有非常透彻的掌握，而不善于解决问题的学生，则对与解决问题有关的概念和原理的掌握不透彻。第四，产生一个问题解决的方案。学生利用各种信息并发挥自己思维能力，产生一个问题解决的正确方案。当然问题解决的方案不可能一下子就能达到完美，因此，学生要克服怕失败的心理。,第五，检验问题解决的过程和验证问题解决的方案。检验和验证过程要贯穿于问题解决的全过程。第六，及时反馈和及时补救。及时的反馈可以加速问题解决的进程。此外，当问题没有完全得到解决时，需要采取补救措施，以便把问题完全正确地解决。,（三）问题解决能力培养的措施1.训练逻辑推理能力包括归纳推理能力和演绎推理能力归纳推理主要包括以下三部分：第一是获得一些例子；第二是使例子与假设发生联系；第三是形成新的假设。通常用三段论来训练学生的演绎推理能力。在训练之前，需要先给学生讲清楚三段论推理的一般程序和规则。,2.扩展学生的知识面 除了学习教材外，鼓励学生阅读课外读物，有利于问题的解决。3.注意掌握好的问题解决策略 好的问题解决策略，是人们长期问题解决的经验总结，它对于解决特定问题很有效。因此，教师要经常教给学生一些好的问题解决策略。同时，教师还要鼓励学生自觉地总结自己解决问题时所使用的策略。,4.提高思维的水平 引导学生发现并准确理解问题；多层面、多角度考察问题；变通性地处理问题；突破思维的误区（防止先入为主，注意隐蔽因素、突破知觉束缚、警惕思维惯性、争取一物多用）。,作业,1.名词解释问题解决 界定不良的问题2.论述问题解决能力的培养3.简述专家与新手解决问题能力的差异,