認(rèn)知心理學(xué)問題解決

1、認(rèn)知心理學(xué)問題解決認(rèn)知心理學(xué)問題解決問題解決的概念問題解決的概念 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。一：聯(lián)想理論一：聯(lián)想理論 將問題解決過程看作一種聯(lián)想學(xué)將問題解決過程看作一種聯(lián)想學(xué)習(xí)過程，在這個過程中，適宜的聯(lián)習(xí)過程，在這個過程中，適宜的聯(lián)系得以建立并通過強(qiáng)化而鞏固，不系得以建立并通過強(qiáng)化而鞏固，不適宜的聯(lián)系則逐漸消退。具有嘗試適宜的聯(lián)系則逐漸消退。具有嘗試-錯誤的方式錯誤的方式。二：格式塔理論二：格式塔理

2、論 格式塔心理學(xué)家把問題看成是一個整格式塔心理學(xué)家把問題看成是一個整體，強(qiáng)調(diào)問題情景的結(jié)構(gòu)的重要性，問體，強(qiáng)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)題解決就是把握問題情境中諸事物的關(guān)系，并以突然系，并以突然“頓悟頓悟”的方式表現(xiàn)。人的方式表現(xiàn)。人在問題解決的過程中，由于受到先前經(jīng)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)生固有的思維定勢，產(chǎn)生“頓悟頓悟”。比如，。比如，“九點九點”問題。問題。1 1、問題解決行為既可以是再生的、

3、問題解決行為既可以是再生的( (reproductive)reproductive)，也可以是產(chǎn)生式的也可以是產(chǎn)生式的( (productive)productive)。2 2、再生式問題解決需重新運用先前的經(jīng)驗，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。如定勢、功能固著。3 3、產(chǎn)生式問題解決是通過頓悟了解問題的、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。結(jié)構(gòu)，并產(chǎn)生式地重構(gòu)問題。4 4、頓悟的發(fā)生常常是突然的。、頓悟的發(fā)生常常是突然的。 本世紀(jì)50年代認(rèn)知心理學(xué)興起以后，認(rèn)知心理學(xué)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，

4、并有計算機(jī)來模擬人的問題解決過程。問題的心理學(xué)描述問題的心理學(xué)描述現(xiàn)實生活中的問題多種多樣，但所有的問現(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：題都包括三個基本成分：（1）給定）給定：問題的前提條件，即問題的起：問題的前提條件，即問題的起 始狀態(tài)始狀態(tài)（2）目標(biāo)）目標(biāo)：關(guān)于構(gòu)成問題結(jié)論的描述，問：關(guān)于構(gòu)成問題結(jié)論的描述，問題要求的答案。題要求的答案。（3）障礙）障礙：正確的解決方法不是直接的，：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，必須通過一定的思維活動才能找到答案，達(dá)到目標(biāo)狀態(tài)。達(dá)到目標(biāo)狀態(tài)。三種主要的問題類型三種主要的問題類型一：歸納結(jié)構(gòu)的問題一：歸

5、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成分中的結(jié)構(gòu)形式。屬于這類問題的有類推問題，比如題，比如A對對B猶如猶如C對？對？二：轉(zhuǎn)換問題二：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(dá)到目標(biāo)狀態(tài)的操作。比如，河內(nèi)塔問題系列達(dá)到目標(biāo)狀態(tài)的操作。比如，河內(nèi)塔問題、傳教士與野人過河問題、傳教士與野人過河問題等等三：排列問題三：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(dá)到目標(biāo)狀態(tài)。例如密碼算題

6、。排列它們，以達(dá)到目標(biāo)狀態(tài)。例如密碼算題。問題是多種多樣的，解決方法也不相同，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：但所有問題解決都有共同的基本特征：1 1、目的指向性、目的指向性。問題解決具有明確的目的。問題解決具有明確的目的性，它總要達(dá)到某個特定的終結(jié)狀態(tài)。性，它總要達(dá)到某個特定的終結(jié)狀態(tài)。2 2、操作序列、操作序列。問題解決必須包括心理過程。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。的序列。簡單的記憶提取不是問題解決。3 3、認(rèn)知操作、認(rèn)知操作。問題解決的活動必須由認(rèn)知。問題解決的活動必須由認(rèn)知操作來進(jìn)行。有些活動雖然也有目的和操作來進(jìn)行

7、。有些活動雖然也有目的和一系列操作，但沒有重要的認(rèn)知操作的一系列操作，但沒有重要的認(rèn)知操作的參與，因而不是問題解決。比如打領(lǐng)結(jié)參與，因而不是問題解決。比如打領(lǐng)結(jié)。一：問題空間一：問題空間問題空間是指問題解決者對一個問題所達(dá)問題空間是指問題解決者對一個問題所達(dá)到的全部認(rèn)知狀態(tài)。人們要解決問題首到的全部認(rèn)知狀態(tài)。人們要解決問題首先要理解這個問題，對它進(jìn)行表征，即先要理解這個問題，對它進(jìn)行表征，即構(gòu)成問題空間構(gòu)成問題空間。例子：字母算式是起始狀例子：字母算式是起始狀態(tài)，最后得到的數(shù)字算式態(tài)，最后得到的數(shù)字算式是目標(biāo)狀態(tài)。另外還包括是目標(biāo)狀態(tài)。另外還包括一些操作和限定，如加法一些操作和限定，如加法規(guī)則

8、等。規(guī)則等。這些操作稱為算子這些操作稱為算子。人在解題過。人在解題過程中，要運用各種算子來改變問題的起程中，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(dá)到始狀態(tài)，經(jīng)過各種中間狀態(tài)，逐步達(dá)到目標(biāo)狀態(tài)。所達(dá)的全部這些狀態(tài)（包括目標(biāo)狀態(tài)。所達(dá)的全部這些狀態(tài)（包括算子）稱為問題空間。算子）稱為問題空間。問題空間和問題解問題空間和問題解決過程可以借用決過程可以借用問題行為圖問題行為圖和和樹形圖樹形圖表示。表示。D O N A L DG E R A L DR O B E R T1 1、問題行為圖：、問題行為圖：表示問題空間和問題解決過程表示問題空間和問題解決過程 （1）已知）已知D=5,所

9、以所以T必然是必然是0，并向第，并向第2列進(jìn)列進(jìn)1。（2）O+E= O ，只有當(dāng)只有當(dāng)O與與0或或10相加時，才可能。因此相加時，才可能。因此E必定是必定是9（3）E是是9，A必為必為4或或9，所以必是，所以必是4。（4）第五列可知）第五列可知R為奇數(shù)，再由第二列可知，為奇數(shù)，再由第二列可知，G為奇數(shù)，為奇數(shù)， 且只可能是且只可能是1或或3；當(dāng)；當(dāng)G=3時，時，R=9與上面矛盾。所以與上面矛盾。所以G=1,R=7。（5）由由A+A=9知，知，L+L9，所以所以L=8,而不能為而不能為3。（6）因因N+7=B+1, 故故N應(yīng)大于或等于應(yīng)大于或等于3，現(xiàn)數(shù)字還剩有，現(xiàn)數(shù)字還剩有6、3、2，若，若N

10、為為3，則，則B為為0。故。故N=6，B=3，O=2。 5 2 6 4 8 5+ 1 9 7 4 8 5 7 2 3 9 7 02 2、樹形圖、樹形圖 問題空間極其搜索也可以用樹形圖表示。樹形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。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(jìn)行的搜索過程。樹形圖則表明全部間和實際進(jìn)行的搜索過程。樹形圖則表明全部可能的搜索路徑?？赡艿乃阉髀窂?。問題行為圖所表明的人的問

11、題空間是人的心理空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。決的邏輯分析和算法得到的。1 1、問題的表征、問題的表征：在這個階段，問題解決者將任：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。更容易形成適宜的問題空間。2 2、選擇算子、選擇算子：選

12、擇適當(dāng)?shù)乃阕痈淖儐栴}的起始：選擇適當(dāng)?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(dāng)問題空間較狀態(tài)，算子與問題空間聯(lián)系著，當(dāng)問題空間較小時（小時（3 3個盤的內(nèi)河塔）較容易選擇正確的算個盤的內(nèi)河塔）較容易選擇正確的算子。子。3 3、應(yīng)用算子、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(biāo)狀態(tài)。這個階段即執(zhí)行策略階段。漸接近目標(biāo)狀態(tài)。這個階段即執(zhí)行策略階段。4 4、評價當(dāng)前狀態(tài)、評價當(dāng)前狀態(tài) 對算子和策略是否適宜、當(dāng)前狀態(tài)是否接近目對算子和策略是否適宜、當(dāng)前狀態(tài)是否接近目標(biāo)，問題是否已得到解決等作出評估，評估算標(biāo)，問題是否已得到解決等作出評

13、估，評估算子和策略的有效性，一些情況下可以更換算子子和策略的有效性，一些情況下可以更換算子和改變策略，甚至重新表征。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(yán)問題解決的階段大致保持上述順序，但不必嚴(yán)格遵守這個順序。格遵守這個順序。1、問題的表征方式。、問題的表征方式。 對問題作出什對問題作出什么樣的表征，么樣的表征，這種表征是否這種表征是否適宜，對問題適宜，對問題解決有重大的解決有重大的影響。表征一影響。表征一個長方塊蓋住個長方塊蓋住一個黑方格和一個黑方格和一個白方格。一個白方格。 算法是解題的一套規(guī)則，它精確地指明解題的步驟算法是解題的一套規(guī)則，它精確地指明解題的步

14、驟如果一個問題有算法，只要按照其規(guī)則進(jìn)行操作，如果一個問題有算法，只要按照其規(guī)則進(jìn)行操作，就能獲得問題的解。比如銀行利率的計算。河內(nèi)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，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。盤先移到其他柱，再移到靶子柱。啟發(fā)法是憑借經(jīng)

15、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(biāo)，利用掌握的算術(shù)原理。3、把數(shù)字代進(jìn)字母，選擇限制性最大的一列進(jìn)行運算。 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”。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。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。 手段手段目的分析法的核心是要發(fā)現(xiàn)問題的當(dāng)前狀目的分析法的核心是要發(fā)現(xiàn)問題的當(dāng)前狀態(tài)與

16、目標(biāo)狀態(tài)的差別，并應(yīng)用算子來縮小這種態(tài)與目標(biāo)狀態(tài)的差別，并應(yīng)用算子來縮小這種差距，這就要將差距，這就要將目標(biāo)狀態(tài)分成若干目標(biāo)狀態(tài)分成若干個子目標(biāo)，通過一個子目標(biāo)，通過一系列的子目標(biāo)最終系列的子目標(biāo)最終達(dá)到總目標(biāo)。比如達(dá)到總目標(biāo)。比如去旅游，河內(nèi)塔。去旅游，河內(nèi)塔。 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？在解決問題時，也可以從問題的目標(biāo)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 A B可以采用逆向工作

17、方法證明。 C D 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（Planning by Simplification)。已知下面已知下面5 5個方程，找出個方程，找出X X和和Y Y的函數(shù)關(guān)系。的函數(shù)關(guān)系。R = Z X = R+32M = 3L+6 Y = M+1R = 3L R Z X R M L Y MR L X R L M YX = R + 3 = 3L + 3 = 2M 6 + 3= 2Y 5 1、認(rèn)知心理學(xué)將人的心理過程看成是信息加工過程，主張對心理過程進(jìn)行計算機(jī)模

18、擬。 2、問題解決的計算機(jī)模擬，就是依據(jù)一定的心理學(xué)理論編寫計算機(jī)程序來模擬人解決問題的行為和內(nèi)部的認(rèn)知過程，使計算機(jī)以類似于人的方式來解決問題。 3、但是計算機(jī)模擬存在著不足和缺陷。三種主要的問題類型三種主要的問題類型一：歸納結(jié)構(gòu)的問題一：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成分中的結(jié)構(gòu)形式。屬于這類問題的有類推問題，比如題，比如A對對B猶如猶如C對？對？二：轉(zhuǎn)換問題二：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(dá)到目標(biāo)狀態(tài)的操作。比如，

19、河內(nèi)塔問題系列達(dá)到目標(biāo)狀態(tài)的操作。比如，河內(nèi)塔問題、傳教士與野人過河問題、傳教士與野人過河問題等等三：排列問題三：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(dá)到目標(biāo)狀態(tài)。例如密碼算題。排列它們，以達(dá)到目標(biāo)狀態(tài)。例如密碼算題。1 1、問題行為圖：、問題行為圖：表示問題空間和問題解決過程表示問題空間和問題解決過程 （1）已知）已知D=5,所以所以T必然是必然是0，并向第，并向第2列進(jìn)列進(jìn)1。（2）O+E= O ，只有當(dāng)只有當(dāng)O與與0或或10相加時，才可能。因此相加時，才可能。因此E必定是必定是9（3）E是是9，A必為必為4或或9，所以必是，所以必是4。（4）第五列可知）第五列可知R為奇數(shù)，再由第二列可知，為奇數(shù)，再由第二列可知，G為奇數(shù)，為奇數(shù)， 且只可能是且只可能是1或或3；當(dāng)；當(dāng)G=3時，時，R=9與上面矛盾。所以與上面矛盾。所以G=1,R=7