認知心理學問題解決第1頁/共35頁問題解決的概念問題解決是一種重要的思維活動，它在人的實際生活中占有特殊的地位。與概念、推理等思維活動相比，問題解決更加寬闊，可以把它看成是思維活動的一個最普遍的形式。問題解決表明人的心理活動的智慧性和創(chuàng)造性，與人的智力有密切的關(guān)系。第2頁/共35頁問題解決的早期理論一：聯(lián)想理論將問題解決過程看作一種聯(lián)想學習過程，在這個過程中，適宜的聯(lián)系得以建立并通過強化而鞏固，不適宜的聯(lián)系則逐漸消退。具有嘗試-錯誤的方式。第3頁/共35頁二：格式塔理論格式塔心理學家把問題看成是一個整體，強調(diào)問題情景的結(jié)構(gòu)的重要性，問題解決就是把握問題情境中諸事物的關(guān)系，并以突然“頓悟”的方式表現(xiàn)。人在問題解決的過程中，由于受到先前經(jīng)驗的影響，常常會出現(xiàn)思維定勢或功能固著，這時需要從整體結(jié)構(gòu)出發(fā)，打破固有的思維定勢，產(chǎn)生“頓悟”。比如，“九點”問題。（圖1、2）第4頁/共35頁格式塔學派的問題解決理論可以歸納為：1、問題解決行為既可以是再生的(reproductive)，也可以是產(chǎn)生式的(productive)。2、再生式問題解決需重新運用先前的經(jīng)驗，如定勢、功能固著。3、產(chǎn)生式問題解決是通過頓悟了解問題的結(jié)構(gòu)，并產(chǎn)生式地重構(gòu)問題。4、頓悟的發(fā)生常常是突然的。第5頁/共35頁三、信息加工的觀點

本世紀50年代認知心理學興起以后，認知心理學從信息加工觀點出發(fā)，將人看作主動的信息加工者，將問題解決看成是對問題空間的搜索，并有計算機來模擬人的問題解決過程。第6頁/共35頁問題的心理學描述現(xiàn)實生活中的問題多種多樣，但所有的問題都包括三個基本成分：（1）給定：問題的前提條件，即問題的起始狀態(tài)（2）目標：關(guān)于構(gòu)成問題結(jié)論的描述，問題要求的答案。（3）障礙：正確的解決方法不是直接的，必須通過一定的思維活動才能找到答案，達到目標狀態(tài)。第7頁/共35頁三種主要的問題類型一：歸納結(jié)構(gòu)的問題給予幾個成分，問題解決者必須發(fā)現(xiàn)隱含在這些成分中的結(jié)構(gòu)形式。屬于這類問題的有類推問題，比如A對B猶如C對？二：轉(zhuǎn)換問題給予一個最初的狀態(tài)，而問題解決者必須發(fā)現(xiàn)一系列達到目標狀態(tài)的操作。比如，河內(nèi)塔問題（圖）、傳教士與野人過河問題（圖）等三：排列問題給予所需的成分，問題解決者必須以一定的方式排列它們，以達到目標狀態(tài)。例如密碼算題。第8頁/共35頁問題解決的特征問題是多種多樣的，解決方法也不相同，但所有問題解決都有共同的基本特征：1、目的指向性。問題解決具有明確的目的性，它總要達到某個特定的終結(jié)狀態(tài)。2、操作序列。問題解決必須包括心理過程的序列。簡單的記憶提取不是問題解決。3、認知操作。問題解決的活動必須由認知操作來進行。有些活動雖然也有目的和一系列操作，但沒有重要的認知操作的參與，因而不是問題解決。比如打領(lǐng)結(jié)。第9頁/共35頁問題解決過程一：問題空間問題空間是指問題解決者對一個問題所達到的全部認知狀態(tài)。人們要解決問題首先要理解這個問題，對它進行表征，即構(gòu)成問題空間。第10頁/共35頁例子：字母算式是起始狀態(tài)，最后得到的數(shù)字算式是目標狀態(tài)。另外還包括一些操作和限定，如加法規(guī)則等。這些操作稱為算子。人在解題過程中，要運用各種算子來改變問題的起始狀態(tài)，經(jīng)過各種中間狀態(tài)，逐步達到目標狀態(tài)。所達的全部這些狀態(tài)（包括算子）稱為問題空間。問題空間和問題解決過程可以借用問題行為圖和樹形圖表示。DONALDGERALDROBERT第11頁/共35頁1、問題行為圖：表示問題空間和問題解決過程

（1）已知D=5,所以T必然是0，并向第2列進1。（2）O+E=O，只有當O與0或10相加時，才可能。因此E必定是9（3）E是9，A必為4或9，所以必是4。（4）第五列可知R為奇數(shù)，再由第二列可知，G為奇數(shù)，且只可能是1或3；當G=3時，R=9與上面矛盾。所以G=1,R=7。（5）由A+A=9知，L+L>9，所以L=8,而不能為3。（6）因N+7=B+1,故N應(yīng)大于或等于3，現(xiàn)數(shù)字還剩有6、3、2，若N為3，則B為0。故N=6，B=3，O=2。526485+197485723970第12頁/共35頁2、樹形圖（圖）問題空間極其搜索也可以用樹形圖表示。樹形圖包含一切可能的操作及所產(chǎn)生的全部狀態(tài)，因而他包含正確的和錯誤的搜索途徑。問題行為圖表明人對某個問題實際形成的問題空間和實際進行的搜索過程。樹形圖則表明全部可能的搜索路徑。問題行為圖所表明的人的問題空間是人的心理空間。樹形圖所表示的問題空間是基于對問題解決的邏輯分析和算法得到的。第13頁/共35頁二、問題解決的階段1、問題的表征：在這個階段，問題解決者將任務(wù)領(lǐng)域轉(zhuǎn)化為問題空間，實現(xiàn)對問題的表征和理解。問題空間就是人對問題的內(nèi)部表征，人的知識經(jīng)驗影響問題空間的構(gòu)成。簡單的問題更容易形成適宜的問題空間。2、選擇算子：選擇適當?shù)乃阕痈淖儐栴}的起始狀態(tài)，算子與問題空間聯(lián)系著，當問題空間較小時（3個盤的內(nèi)河塔）較容易選擇正確的算子。第14頁/共35頁3、應(yīng)用算子

實際運用選定的算子改變問題的起始狀態(tài)，逐漸接近目標狀態(tài)。這個階段即執(zhí)行策略階段。4、評價當前狀態(tài)

對算子和策略是否適宜、當前狀態(tài)是否接近目標，問題是否已得到解決等作出評估，評估算子和策略的有效性，一些情況下可以更換算子和改變策略，甚至重新表征。

問題解決的階段大致保持上述順序，但不必嚴格遵守這個順序。第15頁/共35頁影響問題解決的因素：1、問題的表征方式。對問題作出什么樣的表征，這種表征是否適宜，對問題解決有重大的影響。表征一個長方塊蓋住一個黑方格和一個白方格。第16頁/共35頁2、問題解決者先前的經(jīng)驗3、功能固定化(Functionalfixity)，例如蠟燭問題：要求把蠟燭固定在墻上，允許使用的東西是蠟燭、火柴和一盒圖釘，對于控制組的被試盒子一直就是空的，20分鐘時間內(nèi)實驗組只有30%人獲得成功。4、定勢(set)的作用，例如水壺問題。第17頁/共35頁問題解決的策略

一、算法

算法是解題的一套規(guī)則，它精確地指明解題的步驟如果一個問題有算法，只要按照其規(guī)則進行操作，就能獲得問題的解。比如銀行利率的計算。河內(nèi)塔問題也有算法：在奇數(shù)序號步子移動最小的圓盤，偶數(shù)步子移動所輪到的次小的圓盤；如果圓盤的總數(shù)為奇數(shù)，最小的圓盤先從原柱移到靶子柱，再移到其它柱；如果圓盤的總數(shù)為偶數(shù)，則最小的圓盤先移到其他柱，再移到靶子柱。（圖）第18頁/共35頁二：啟發(fā)法啟發(fā)法是憑借經(jīng)驗的解題方法，如下象棋中的“控制河口”、“抽吃棋子”等。以密碼算題為例：1、把每個字母都配上一個數(shù)碼。2、樹立一個目標，利用掌握的算術(shù)原理。3、把數(shù)字代進字母，選擇限制性最大的一列進行運算。第19頁/共35頁

算法和啟發(fā)法是兩種不同的問題解決策略。1、不能肯定所有問題都有自己的算法，有些問題可能沒有自己的算法。例如著名的“繩子問題”（圖）。2、應(yīng)用啟發(fā)法比算法能更迅速的解決問題例如打開保險箱。人類在解決復(fù)雜問題時，主要是應(yīng)用啟發(fā)法。第20頁/共35頁幾種重要的啟發(fā)式策略啟發(fā)法有多種，不同的問題可用不同的啟發(fā)法，同一問題也可用幾種不同的啟發(fā)法。目前幾種應(yīng)用范圍較廣的啟發(fā)法有：手段—目的分析法、逆向工作、計劃等。

第21頁/共35頁手段—目的分析法的核心是要發(fā)現(xiàn)問題的當前狀態(tài)與目標狀態(tài)的差別，并應(yīng)用算子來縮小這種差距，這就要將目標狀態(tài)分成若干個子目標，通過一系列的子目標最終達到總目標。比如去旅游，河內(nèi)塔。一：手段—目的分析第22頁/共35頁運用手段—目的分析策略時，有時某些差異很難消除，就需要暫時擴大當前狀態(tài)和目標狀態(tài)的差異。比如“傳教士和野人過河”問題。設(shè)有3個傳教士和3個野人同在河的左岸，他們都要到河的對岸去；河里只有一條渡船，他們都會劃船，但每次渡船至多只能乘兩人；如果在任何一邊河岸上，野人的數(shù)量超過傳教士，野人就要吃掉傳教士，怎樣才能將他們渡到右岸？圖第23頁/共35頁在解決問題時，也可以從問題的目標狀態(tài)向前，倒退到起始狀態(tài)。例如下棋，解幾何題等。如圖，要求證明AD=CB

AB可以采用逆向工作方法證明。CD二：逆向工作第24頁/共35頁

在解決問題中，可以先拋開某些方面，抓住一些主要結(jié)構(gòu)，把問題抽象成較簡單的形式，先解決這些簡單的問題，然后利用這個解答來幫助整個問題的解決，這種啟發(fā)法稱作簡化計劃（PlanningbySimplification)。三：計劃第25頁/共35頁已知下面5個方程，找出X和Y的函數(shù)關(guān)系。R=Z2X=R+32M=3L+6Y=M+1R=3LRZXRMLYMRLX–R–L–M–YX=R+3=3L+3=2M–6+3=2Y–5第26頁/共35頁

1、認知心理學將人的心理過程看成是信息加工過程，主張對心理過程進行計算機模擬。2、問題解決的計算機模擬，就是依據(jù)