認(rèn)知心理學(xué)問題解決策略

1、第九章 問題解決 認(rèn)知心理學(xué)認(rèn)知心理學(xué) 2021-5-252 提綱 第一節(jié) 問題與問題解決 第二節(jié) 問題解決過程 第三節(jié) 問題解決策略 第四節(jié) 問題解決的計算機模擬 2021-5-253 本章重點 問題解決策略 問題解決的步驟及相關(guān)理論 2021-5-254 第一節(jié) 問題與問題解決 心理學(xué)對問題解決的研究歷程 嘗試錯誤說 頓悟說 信息加工說 2021-5-255 問題解決定勢：水壺問題 美國心理學(xué)家盧欽斯（luchins,1946）曾曾 做過關(guān)于水壺的實驗。該實驗的設(shè)計是： 以設(shè)想用桶量水的方式，計算簡單的算術(shù) 題a，b，c為盛水的工具，而d則代表所求 的水量。 總共有七題，每題水桶大小不等，

2、但所求 解的目的則一樣，都是要受試者自行設(shè)法， 如何運用盛水工具，求出d欄各個所需的水 量。 2021-5-256 問題序列問題序列容器的容積容器的容積目標(biāo)目標(biāo) abcd 1211273100 2141632599 31843105 4942621 52059431 62349320 71539318 82876325 問題解決定勢問題解決定勢量水實驗量水實驗luchins（1942） b-a-2c a-c a+c a-c 2021-5-257 2021-5-258 對格式塔理論及其影響的評價 弱點 格式塔問題解決理論是基于他們對知覺理論的類比 而產(chǎn)生的。這個類比使該理論更有吸引力和更容易 理

3、解，但這也恰恰使理論的主要弱點。 “頓悟”及“重構(gòu)”這樣的概念是相當(dāng)吸引人的， 主要是它們易于理解以及與人類創(chuàng)造力的某些神秘 的東西有關(guān)。 然而，他們對理論的建構(gòu)從根本上是沒有進行詳細(xì)對理論的建構(gòu)從根本上是沒有進行詳細(xì) 說明的，對頓悟和重構(gòu)發(fā)生的條件也沒有清楚說明，說明的，對頓悟和重構(gòu)發(fā)生的條件也沒有清楚說明， 而且該理論實際上沒有定義任何一個概念的本質(zhì)特而且該理論實際上沒有定義任何一個概念的本質(zhì)特 征。征。 2021-5-259 認(rèn)知心理學(xué)用信息加工觀點來研究人的問題解決 過程。 代表人物：newell,shaw, & simon 把人類問題解決的過程和計算機問題解決的過程 進行類比，用計算

4、機模擬人類問題解決行為。 問題解決是問題解決者從問題初始狀態(tài)出發(fā)，搜 尋恰當(dāng)?shù)穆窂降竭_目標(biāo)狀態(tài)的過程，即在問題空 間進行搜索的過程。 2021-5-2510 問題解決步驟 問題表征，即識別和理解問題； 設(shè)計或規(guī)定解決問題的策略； 執(zhí)行策略； 評價問題解決的進展。 2021-5-2511 問題的種類 界定清晰的問題（well-defined problem） 界定含混的問題（ill-defined problem） 對抗性問題（adversary problem） 非對抗性問題（non-adversary problem） 語義豐富的問題（semantic rich problem） 語義貧乏的

5、問題（semantic impoverished problem） 2021-5-2512 二 問題解決的特征 目的指向性:冥想 操作序列 認(rèn)知操作：分撲克牌？ 2021-5-2513 一 問題空間與問題解決 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：全部可能的問題空間和搜索路徑 2021-5-2514 問題行為圖 2021-5-2515 2 樹形圖 2021-5-2516 問題行為圖和樹形圖的區(qū)別 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問題空間和搜索路 徑 問題行為圖是一種心理空間，而樹形圖是一 種邏輯空

6、間，邏輯空間可以轉(zhuǎn)化為心理空間 2021-5-2517 問題空間（problem space） 問題空間是指問題解決者對所要解決的 問題的一切可能的認(rèn)識狀態(tài)，包括對問 題的初始狀態(tài)和目標(biāo)狀態(tài)的認(rèn)識，如何 由初始狀態(tài)轉(zhuǎn)化為目標(biāo)狀態(tài)以及有關(guān)的 算子的認(rèn)識等。 2021-5-2518 二 問題解決的階段 問題表征 選擇算子 應(yīng)用算子 評價當(dāng)前狀態(tài) 2021-5-2519 三 問題表征對問題解決的影響 認(rèn)知心理學(xué)家將信息在頭腦中的呈現(xiàn)方式統(tǒng)稱為表征。 問題表征直接影響著問題解決者所考慮的一系列合法、適當(dāng) 的步。 如果一個問題得到了正確的表征，可以說它已解決了一半 （simon，1986）。 有時按常規(guī)

7、方式表征的問題難以求解，但若換一個角度來表 征同一個問題，問題就迎刃而解了（simon，1991）。 2021-5-2520 殘缺棋盤問題 一個棋盤有88共64個黑白相間的方格，另 有32個長方塊，每個長方塊可蓋住棋盤上的 兩個方格，用這32個長方塊正好可以將棋盤 蓋滿，現(xiàn)從棋盤的對角切掉兩個黑方格，剩 下62個方格，問能否用31個長方塊恰好蓋住 棋盤上剩下的全部62個方格？ 2021-5-2521 32個個 2021-5-2522 策略是人對信息加以操作的辦法、計劃、方案，它 使人的認(rèn)知活動成為有組織的有機的統(tǒng)一體。 采用什么樣的策略解決問題，是影響問題解決效率 的一個很重要的心理因素。 好

8、的策略，有利于問題的解決。 9+3+2+4+5+6+7+8+1+5=？ (9+1)+(8 +2)+(7+3)+(6+4)+(5+5)=50 (1+9)92+5=50 2021-5-2523 某些策略比其他一些策略更有效，表現(xiàn)在 它們要求的短時記憶的負(fù)擔(dān) 保持它們的容易程度 它們達到問題解決的速度 它們所適用的作業(yè)范圍 2021-5-2524 算法 啟發(fā)式 手段目的分析 逆向搜索 簡化計劃法 2021-5-2525 是解題的一套規(guī)則，它精確地指明解題 的步驟。算法總能保證問題一定得到解 決。 把解決問題的方法一一進行嘗試，最終找到 解決問題的答案。 優(yōu)點：它能夠保證問題的解決。 缺點：需要大量的

9、嘗試，因此費時費力。 當(dāng)問題復(fù)雜、問題空間很大時，人們很難依靠這種 策略來解決問題。 有些問題也許沒有現(xiàn)成的算法或尚未發(fā)現(xiàn)其算法。 2021-5-2526 啟發(fā)法（heuristic method）是人根據(jù)一定 的經(jīng)驗，在問題空間內(nèi)進行較少的搜索，以 達到問題解決的一種方法。 優(yōu)點：較省時省力。 缺點：啟發(fā)法不能完全保證問題解決的成功。 2021-5-2527 手段-目的分析（mean-end analysis）是將需 要達到的問題的目標(biāo)狀態(tài)分成若干子目標(biāo)，通 過實現(xiàn)一系列的子目標(biāo)最終達到總目標(biāo)。 基本步驟 比較初始狀態(tài)和目標(biāo)狀態(tài)，提出第一個子目標(biāo)； 找出完成第一個子目標(biāo)的方法或操作； 實現(xiàn)子

10、目標(biāo)； 提出新的子目標(biāo)。 上述步驟循環(huán)往復(fù)，直至問題的解決。 手段-目的分析是常用策略，對解決復(fù)雜問題 有重要應(yīng)用價值。 2021-5-2528 傳教士與野人謎題 2021-5-2529 逆向搜索（backward search）是從問題的目 標(biāo)狀態(tài)開始搜索，直至找到通往初始狀態(tài)的 通路或方法 逆向搜索更適合于解決那些從初始狀態(tài)到目 標(biāo)狀態(tài)只有少數(shù)通路的問題 2021-5-2530 簡化計劃法 該策略的基本思想是，先拋開某些細(xì)節(jié)而抓 住問題解決中的主要結(jié)構(gòu)，把問題抽象成較 簡單的形式，然后解決這個簡單的問題，再 從此解決整個復(fù)雜問題。 有這樣一個問題：在一張桌前從左到右依 次并排坐著甲、乙、丙

11、、丁四人，根據(jù)下述 信息，請指出誰擁有小轎車： 2021-5-2531 第四節(jié) 問題解決的計算機模擬 計算機模擬的貢獻與存在的問題 問題解決的計算機模擬就是依據(jù)一定的心理 學(xué)理論編寫計算機程序來模擬人類解決問題 的行為和內(nèi)部認(rèn)知過程，使計算機類似于人 的方式來解決問題并達到類似的結(jié)果 2021-5-2532 一、邏輯理論家和通用問題解 決者 1.邏輯理論家 1956年由newell、shaw和simon編寫的計算機 程序，是人類歷史上第一個模擬人類解決問題的計 算機程序。它可以模擬人證明符號邏輯定理的思維 活動。 2.通用問題解決者 1958年開始， newell、shaw和simon繼續(xù)研制

12、 模擬人類解決問題的另一計算機程序,簡稱gps。z 主要依據(jù)手段目的分析策略編寫。其內(nèi)部知識是以 產(chǎn)生式來表征的。一個產(chǎn)生式由條件和行動兩部分 組成。 2021-5-2533 二、計算機模擬的貢獻與存在的問題 1.計算機模擬的貢獻 計算機模擬不僅對人工智能的發(fā)展有著直接的 重要價值，而且證實了一些心理學(xué)理論，促進心理 學(xué)對人的問題解決的研究，提高了對某些環(huán)節(jié)的認(rèn) 識。 計算機模擬推動了知識庫和策略的研究。 計算機模擬引出了產(chǎn)生式概念，將問題解決中 的一些認(rèn)知活動加以形式化。 2021-5-2534 2.計算機模擬存在的問題 如何評價計算機完成任務(wù)的方式與人的方式是 相似的？ 人與計算機在問題中

13、的思維方式差別 情感等因素對二者在問題解決中的作用如何體現(xiàn)？ 2021-5-2535 如何評價計算機完成任務(wù)的方式與人 完成任務(wù)的方式？ 不能反映無意識的作用 即使根據(jù)心理學(xué)理論來編寫程序，也會出現(xiàn) 程序不能運行的情況 加工方式：串行 背景知識 情感情緒 2021-5-2536 專家和新手解決問題的差異 與初學(xué)者相比，專家能夠依靠圖式知識建立更 好的問題表征。就是說，初學(xué)者傾向于把具 有相同表面特征的問題聚成一類，但是專家 卻是根據(jù)問題的深層結(jié)構(gòu)來對問題進行分類， 即使問題的表面特征不一樣，只要它們能用 相同的原理來解決，專家們也會把這些問題 歸為一類。 2021-5-2537 2.雖然專家解決問題的速度比初學(xué)者快4倍，但他們 在分析與理解問題上所用去的時間比初學(xué)者還要多。 專家往往通過選擇能夠解題的適當(dāng)原理來對問題的 表征進行更廣泛和更深入的思考。 3.專家和新手在策略的運用上也是存在差異的。專家 傾向于通過正向工作來解決問題，而初學(xué)者傾向于 通過逆向工作來解決問題。 當(dāng)專家分析問題的時候，他們能夠根據(jù)問題中的已知條件 運用他們所選擇的那些原理。這些原理又會產(chǎn)生一些對 問題的最終解釋有作用的未知數(shù)。這個設(shè)計好的正向工 作策略是具有較高效率的并且是強有力的。相反，